-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit einem Batteriestrang und Schaltmitteln, über welche einzelne, Batteriezellen und Sicherungen enthaltende Abschnitte des Batteriestrangs kurzgeschlossen werden können.
-
Stand der Technik
-
Es ist bekannt, Batteriesysteme beziehungsweise Batterien für den Einsatz in Hybrid-und Elektrofahrzeugen aus einer Vielzahl von Batteriezellen zusammenzusetzen. Insbesondere sogenannte Traktionsbatterien, welche innerhalb von Hybrid- und Elektrofahrzeugen für die Speisung elektrischer Antriebe eingesetzt werden, sind aus einer Vielzahl von Batteriezellen zusammengesetzt. Um die bei diesen Fahrzeugen geforderten Leistungs- und Energiedaten zu erzielen, werden dabei einzelne Batteriezellen in Serie und teilweise zusätzlich parallel geschaltet. Bei Elektrofahrzeugen werden häufig 100 Zellen oder mehr in Serie verschaltet und die Batterien weisen Spannungen bis zu 450 V auf. Auch bei Hybridfahrzeugen wird üblicherweise die Spannungsgrenze von 60 V überschritten, welche bei einer Berührung durch Menschen als unkritisch eingestuft wird.
-
So ist beispielsweise aus der
DE 10 2009 000 682 A1 eine Traktionsbatterie mit einer ersten Batteriezellgruppe und einer zweiten Batteriezellgruppe bekannt, wobei die Traktionsbatterie aus einer Serienschaltung von 100 Batteriezellen besteht. Jede einzelne dieser Batteriezellen weist eine Nennspannung von 3,6 V, eine Kapazität von 4 Ah und eine Energie von 14,4 Wh auf. Sie ist mit dem Antriebssystem eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs verbunden.
-
Auf Grund der hohen Spannungen, welche von der Reihen- und Parallelschaltung der Batteriezellen solcher Batteriesysteme bereitgestellt werden, können von selbigen im Falle eines Unfalls des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs gewisse Gefahren ausgehen. Beispielsweise besteht für Feuerwehrleute bei einem Unfall eine erhebliche Gefahr, dass diese bei dem Löschen des Fahrzeugs im Brandfall einen elektrischen Schlag im Bereich von mehreren hundert Volt erleiden, verursacht durch die Gleichspannung der Batterie. Da Stromschläge mit einer derart hohen Spannung für Menschen tödliche Folgen haben können, ist es unbedingt notwendig sicherzustellen, dass nach einem Unfall des Hybrid- und Elektrofahrzeugs von der Batterie des Fahrzeugs keine Gefahr mehr für den Menschen ausgeht.
-
Die 1 zeigt ein Batteriesystem 20 des Standes der Technik, welches zum Beispiel in einer Traktionsbatterie zur Speisung des Antriebs eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs zur Anwendung kommt. Zwei Anschlüsse 10, 12 sind über einen Batteriestrang 18 miteinander verbunden. Innerhalb des Batteriestrangs 18 ist eine Vielzahl an Batteriezellen 16 in Reihe geschaltet. Zwischen einer ersten und einer zweiten Hälfte der Batteriezellen 16 des Batteriestrangs 18 ist ein als Service-Stecker ausgeführtes Schaltmittel 7 mit doppelter Kontaktierung des Batteriestrangs 18 angeordnet, über dessen Öffnung sich der Batteriestrang 18 unterbrechen beziehungsweise in zwei Teilstränge unterteilen lässt. Dabei liegt in jedem Teilstrang genau eine Hälfte der Gesamtheit der Batteriezellen 16 des Batteriestrangs 18. Des Weiteren ist in dem in 1 dargestellten Batteriesystem 20 zwischen dem ersten Anschluss 10 und den Batteriezellen 16 innerhalb des Batteriestrangs 18 eine Lade- und Trenneinrichtung 8 angeordnet. Diese weist zwei Schaltmittel auf, wobei eines der Schaltmittel dem Batteriestrang 18 in Reihe geschaltet ist, während das andere Schaltmittel parallel zu diesem Schaltmittel und in Reihe zu einem Widerstand angeordnet ist. Über das dem Batteriestrang 18 in Reihe geschaltete Schaltmittel können die Batteriezellen 16 von dem ersten Anschluss 10 einpolig abgekoppelt werden, während über das dem Widerstand in Reihe geschaltete Schaltmittel Ausgleichsströme beim Zuschalten des Batteriesystems 20, beispielsweise an den Antrieb des Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, begrenzt werden können. Zwischen dem zweiten Anschluss 12 und den Batteriezellen 16 ist eine weitere Trenneinrichtung 9 innerhalb des Batteriestrangs 18 angeordnet, welche aus einem dem Batteriestrang 18 in Reihe geschalteten Schaltmittel besteht. Durch die Öffnung dieses Schaltmittels ist der zweite Anschluss 12 von den Batteriezellen 16 einpolig abkoppelbar. Sind die beiden dem Batteriestrang 18 in Reihe geschalteten Schaltmittel der Trenneinrichtungen 8, 9 geöffnet, ist das Batteriesystem 20 zweipolig von dessen Anschlüssen 10, 12 abgekoppelt. Ist das in 1 dargestellte Batteriesystem 20 in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug verbaut und kommt es zu einem Unfall dieses Fahrzeugs, so wird von den Rettungs- und Löschkräften zunächst der Service-Stecker gezogen beziehungsweise das Schaltmittel 7 geöffnet. Der Batteriestrang 18 ist dann in zwei Teilstränge zerlegt, die jeweils die Hälfte der Gesamtspannung des Batteriesystems 20 bereitstellen. Von jedem dieser Teilstränge geht dann, insbesondere für die Löschkräfte, eine erhebliche Gefahr aus, da diese bei dem Löschen des Fahrzeugs starke Stromschläge erleiden können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Erfindungsgemäß wird ein Batteriesystem bereitgestellt, welches einen Batteriestrang umfasst, der eine Vielzahl dem Batteriestrang in Reihe geschaltete Batteriezellen sowie eine Vielzahl an Sicherungen aufweist, die zu den Batteriezellen in Reihe geschaltet sind. Das Batteriesystem weist zudem zwei Anschlüsse auf, die jeweils mit einem Ende des Batteriestrangs verbunden sind. Über zwei Schaltmittel ist ein elektrischer Pfad parallel zu einem Abschnitt des Batteriestranges schaltbar, wobei der Abschnitt mindestens eine Batteriezelle sowie mindestens eine Sicherung beinhaltet.
-
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Batteriesystems ist, dass über die Parallelschaltung des elektrischen Pfades zu dem einen Abschnitt des Batteriestrangs die in dem Abschnitt des Batteriestrangs enthaltene mindestens eine Batteriezelle kurzgeschlossen werden kann. Wird die mindestens eine Batteriezelle kurzgeschlossen, löst die ebenfalls in dem Abschnitt enthaltene mindestens eine Sicherung auf Grund des fließenden starken Stromes aus und bewirkt somit eine Unterbrechung des Batteriestrangs. Auf diese Weise kann der Batteriestrang im Bereich des Abschnitts in Teilstränge zerlegt werden, wobei die Batteriezellen eines Teilstrangs in der Summe eine Spannung bereitstellen, die unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, welcher auch durch die Anzahl der innerhalb des Abschnitts zwischen den Sicherungen positionierten Batteriezellen festgelegt wird. So kann die Spannung der Teilstränge im Falle eines Unfalls beispielsweise auf einen Wert limitiert werden, der für den Menschen ungefährlich ist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der elektrische Pfad mit einem konstanten Potenzial verbunden. Besonders bevorzugt entspricht das konstante Potenzial dem Massepotenzial des Fahrzeugs. Auf diese Weise sind die Batteriezellen in den Teilsträngen, die sich bei geschlossenen Schaltmitteln durch das Auslösen der Sicherungen innerhalb des Batteriestrangs ergeben, nach dem Unfall mit einem konstanten Potenzial verbunden. Somit kann verhindert werden, dass sich der elektrische Pfad, beispielsweise durch eine Kompression der Batterie beziehungsweise dem Kontakt mit anderen Batteriezellen, auf ein bestimmtes Potenzial auflädt. Ist der elektrische Pfad beispielsweise mit der Fahrzeugmasse verbunden, wird eine unerwünscht auf den elektrischen Pfad aufgebrachte Ladung umgehend zu dieser abgeführt. Auch erfolgt der Kurzschluss der Batteriezellen sicherer, wenn der elektrische Pfad auf einem konstanten Potenzial, vorzugsweise dem Massepotenzial liegt.
-
Vorzugsweise ist über mindestens ein weiteres Schaltmittel der elektrische Pfad zusätzlich parallel zu einem weiteren Abschnitt des Batteriestrangs schaltbar, wobei der weitere Abschnitt mindestens eine weitere Batteriezelle und eine weitere Sicherung aufweist. Der Vorteil einer derartigen Ausführung ist, dass der durch den elektrischen Pfad kurzgeschlossene Abschnitt des Batteriestrangs durch ein Schaltmittel wahlweise erweiterbar ist. Durch die Erweiterung des Abschnitts können durch die Parallelschaltung noch größere Ströme, auch zum Auslösen weiterer Sicherungen erzeugt werden, da mehr in Reihe geschaltete Batteriezellen kurzgeschlossen werden. Der Batteriestrang wird zudem in weitere Teilstränge zerlegt, wodurch die Sicherheit des Batteriesystems nach dem Unfall erhöht wird.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der elektrische Pfad zu genau einem Abschnitt des Batteriestrangs und zu beiden Abschnitten parallel schaltbar. Dadurch kann der Abschnitt des Batteriestrangs, zu dem der Pfad parallel geschaltet wird, genau gewählt werden und somit können zum Beispiel nur solche Abschnitte des Strangs in Teilstränge zerlegt werden, die beispielsweise den Unfallkräften offen zugänglich sind.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Widerstand des zu einem Abschnitt des Batteriestrangs parallel geschalteten, elektrischen Pfades aus dessen Leitungswiderstand sowie den Widerständen der in diesem enthaltenen, geschlossenen Schaltmittel. Mit anderen Worten weist der elektrische Pfad neben seinem eigenen Widerstand sowie den Widerständen, welche die geschlossenen Schaltmittel aufweisen, keine weiteren Widerstände auf. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der durch den Kurzschluss der Batteriezellen des Abschnitts beziehungsweise der Abschnitte bewirkte Stromfluss stark genug ist, die Sicherungen auszulösen.
-
Bevorzugt können alle in dem Batteriestrang enthaltenen Sicherungen durch das Schließen aller Schaltmittel ausgelöst werden. In einem solchen Ausführungsbeispiel ist der Batteriestrang nach dem Schließen aller Schaltmittel beziehungsweise nach dem Auslösen aller Sicherungen komplett in Teilstränge zerlegt, wodurch die maximal auftretende Spannung innerhalb des Batteriesystems bei Vorliegen mindestens zweier Abschnitte reduziert ist. Dadurch wird die Sicherheit des Batteriesystems erhöht.
-
Vorzugsweise weist jeder Abschnitt höchstens n Batteriezellen auf, wobei n die Bedingung n·UZell ≤ Ug erfüllt, UZell der Nennspannung einer Batteriezelle entspricht, n Є N gilt und Ug Є [0 V, 70 V] ist. Besonders bevorzugt ist Ug = 60 V. Somit können die Spannungen, die nach dem Auslösen der Sicherungen innerhalb eines Abschnitts durch die Batteriezellen bereitgestellt werden, auf einen für den Menschen ungefährlichen, zulässigen Bereich beschränkt werden. Von den Abschnitten des Batteriestrangs, zu dem der elektrische Pfad parallel geschaltet wurde, geht dann keine Gefahr mehr für den Menschen aus.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schaltmittel mit einem Kommunikationsnetzwerk und/oder einem Sensor elektrisch verbindbar. Sind die Schaltmittel beispielsweise mit einem Crash-Sensor verbunden, können sie, sobald dieser einen Unfall detektiert hat, entsprechend dem Sensorsignal angesteuert werden. Auf diese Weise wird die Sicherheit des Batteriesystems erhöht, da die Ansteuerung der Schaltmittel unverzögert erfolgt und beispielsweise nicht von dem Nutzer des Fahrzeugs oder einer dritten Person abhängt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sicherungen als Schmelzsicherungen ausgeführt. Schmelzsicherungen sind kostengünstig, können sehr hohe Ströme schalten und haben eine hohe mechanische Stabilität.
-
Ferner wird eine Batterie mit einem erfindungsgemäßen Batteriesystem bereitgestellt, wobei die Batterie besonders bevorzugt als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist. Vorteile solcher Batterien sind unter anderem in ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte sowie ihrer großen thermischen Stabilität gegeben. Ein weiterer Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien ist, dass diese keinem Memory Effekt unterliegen.
-
Es wird ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie mit einem erfindungsgemäßen Batteriesystem bereitgestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
-
Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Batteriesystem des Standes der Technik, welches zum Beispiel in einer Traktionsbatterie zur Anwendung kommt.
-
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batteriesystems mit einseitiger Spannungsbegrenzung, und
-
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batteriesystems mit zweiseitiger Spannungsbegrenzung.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems 20 mit einseitiger Spannungsbegrenzung. Dieses weist zwei Anschlüsse 10, 12 auf, die über einen Batteriestrang 18 miteinander verbunden sind. Der Batteriestrang 18 weist eine Vielzahl an in Reihe geschaltete Batteriezellen 16 auf. Ferner umfasst er eine Lade- und Trenneinrichtung 8, eine Trenneinrichtung 9 sowie ein als Service-Stecker ausgeführtes Schaltmittel 7, welche genau wie in 1 dargestellt, innerhalb des erfindungsgemäßen Batteriesystems 20 angeordnet sind und die in 1 beschriebenen Funktionen erfüllen. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen den Batteriezellen 16, jeweils nach einer wiederkehrenden Anzahl von Batteriezellen 16, Sicherungen 14 innerhalb des Batteriestrangs 18 in Reihe zu den Batteriezellen 16 geschaltet. Dabei sind die Sicherungen 14 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel so zwischen den Batteriezellen 16 angeordnet, dass die Spannung, die insgesamt von den vor oder nach einer Sicherung 14 angeordneten Batteriezellen 16 bereitgestellt wird, einen Wert von +60 V nicht überschreitet. Die Sicherungen 14 können aber auch anders innerhalb des Batteriestrangs 18, beispielsweise unregelmäßig, also nach einer nicht wiederkehrenden Anzahl von Batteriezellen 16, angeordnet sein. Auch können beispielsweise nur einige wenige Sicherungen 14 beziehungsweise eine noch größere Anzahl an Sicherungen als in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb des Batteriestrangs 18 verbaut sein. Über jeweils zwei Schaltmittel 2 ist jeweils ein elektrischer Pfad 3 parallel zu jeweils einem Abschnitt 5 des Batteriestrangs 18 schaltbar. Die Abschnitte 5 enthalten in diesem Ausführungsbeispiel eine rein beispielhaft gewählte Anzahl von 15 Batteriezellen 16, von denen jeweils zwei dargestellt sind, während die restlichen Batteriezellen 16 innerhalb eines Abschnitts 5 durch eine Punktlinie angedeutet sind. Des Weiteren umfasst der Abschnitt 5 eine Sicherung 14. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Pfade 3 über weitere Schaltmittel 2 parallel zu weiteren Abschnitten 6 des Batteriestrangs 18 schaltbar, wobei jeder der weiteren Abschnitte 6 wieder 15 Batteriezellen und eine Sicherung 14 aufweist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel existieren je Abschnitt 5 jeweils zwei weitere Abschnitte 6. Es können aber auch nur ein oder noch weitere Abschnitte 6 und auch noch weitere Abschnitte 5 existieren. Die Anzahl der Batteriezellen 16, die innerhalb eines Abschnitts 5, 6 mit einer Sicherung 14 in Reihe geschaltet sind, ist dabei in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass die von den Batteriezellen 16 bereitgestellte Spannung innerhalb eines Abschnitts 5, 6 einen Wert von +60 V nicht übersteigt. Allerdings kann die Anzahl sowie die von den Batteriezellen 16 bereitgestellte Spannung der innerhalb eines Abschnitts 5, 6 verbauten Batteriezellen 16 in einem erfindungsgemäßen Batteriesystem 20 auch von denen in diesem Ausführungsbeispiel gewählten abweichen. Der elektrische Pfad 3 weist dabei neben seinem Leitungswiderstand sowie den Widerständen der Schaltmittel 2 keine weiteren Widerstände auf und ist in diesem Ausführungsbeispiel mit der Masse verbunden. Er kann aber auch mit einem anderen konstanten Potenzial verbunden sein. In der in 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems 20 sind nur jene Batteriezellen 16 des Batteriestrangs 18 keinem der Abschnitte 5, 6 zugeordnet, welche sich zwischen den Abschnitten 6 des Batteriestrangs 18 und dem Service-Stecker 7 beziehungsweise zwischen den Abschnitten 6 und der Trenneinrichtung 9 befinden. Mit anderen Worten ausgedrückt sind über zwei Schaltmittel 2 ein Pol, zum Beispiel der positive Pol einer ersten Batteriezelle 16 des Batteriestrangs 18 mit dem zum Beispiel negativen Pol einer n-ten Batteriezelle 16 des Batteriestrangs 18 über eine elektrische Leitung verbindbar. Dabei liegt zwischen diesen Batteriezellen 16 oder zwischen der ersten beziehungsweise n-ten Batteriezelle 16 und dem Verbindungspunkt der elektrischen Leitung mit dem Batteriestrang 18 eine Sicherung 14. Des Weiteren liegt der Wert der Summe aus den Spannungen der ersten, der n-ten sowie allen zwischen diesen beiden liegenden Batteriezellen 16 in diesem Ausführungsbeispiel unter einem Wert von +60 V. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht n = 15. Über weitere Schaltmittel 2 kann beispielsweise der positive Pol der 16ten Batteriezelle 16 über die elektrische Leitung direkt mit dem negativen Pol der 30ten Batteriezelle 16, der positive Pol der 31. Batteriezelle 16 mit dem negativen Pol der 45. Batteriezelle 16 und so fort verbunden werden. Auf diese Weise können je 15 in Reihe geschaltete Batteriezellen 16 abschnittweise über die elektrische Leitung kurzgeschlossen werden. Die elektrische Leitung weist dabei neben ihrem eigenen Leitungswiderstand sowie den Widerständen der in der Leitung angeordneten Schaltmittel 2 keine Widerstände auf.
-
Werden die Schaltmittel 2, beispielsweise im Falle eines Unfalls, geschlossen, sind die Batteriezellen 16 eines Abschnitts 5, 6 kurzgeschlossen. Auf Grund des dann vorliegenden hohen Stromflusses innerhalb des Abschnitts 5, 6 löst die ebenfalls jeweils in einem Abschnitt 5, 6 angeordnete Sicherung 14 aus. Der Batteriestrang 18 ist dann in mehrere Teilstränge mit jeweils 15 Batteriezellen 16 unterteilt, wobei die innerhalb eines Abschnitts 5, 6 angeordneten Batteriezellen 16 sind mit dem konstanten Potenzial des elektrischen Pfades 3, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, mit der Masse verbunden sind. Da im Falle eines Umfalls sowohl die Trenneinrichtung 8 geöffnet als auch der Service-Stecker 7 gezogen wird, sind auch die jeweils keinem Abschnitt 5, 6 des Batteriestrangs 18 zuordenbaren Batteriezellen 16 ausschließlich mit der Masse des elektrischen Pfades 3 verbunden. Die Spannung, der beispielsweise eine Rettungskraft der Feuerwehr durch das Batteriesystem 20 dann ausgesetzt ist, beschränkt sich auf einen Wert, der unter den durch einen Teilstrang des Batteriesystems 20 bereitgestellten 60 V liegt. Dabei entspricht der Wert, der von der Summe der Batteriezellen 16 eines Teilstrangs des Batteriesystems 20 bereitgestellt wird, bevorzugt 60 V. Somit wird die maximal innerhalb des Batteriestrangs 18 auftretende Spannung einseitig auf einen Wert von 60 V begrenzt. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Wert jedoch auch von diesen 60 V abweichen. Des Weiteren ist sowohl das Vorhandensein einer Lade- und Trenneinrichtung 8, einer Trenneinrichtung 9 als auch eines Service-Steckers beziehungsweise eines Schaltmittels 7 für die Ausführung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 20 rein optional. Es kann auch ein erfindungsgemäßes Batteriesystem 20 ohne diese Einrichtungen beziehungsweise ohne Service-Stecker 7 realisiert werden.
-
3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems 20 mit zweiseitig begrenzbarer Spannung. Wie in 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Anschlüsse 10, 12 über einen Batteriestrang 18 miteinander verbunden, in welchem eine Lade- und Trenneinrichtung 8, eine Trenneinrichtung 9 sowie ein als Service-Stecker ausgeführtes Schaltmittel 7, ebenfalls wie in 2 dargestellt, angeordnet sind und die in den Ausführungen zu der 2 beschriebenen Funktionen ausführen. Der Batteriestrang 18 weist eine Vielzahl an zu selbigem in Reihe geschalteten Batteriezellen 16 auf, zwischen denen in diesem Ausführungsbeispiel insgesamt 4 rein beispielhaft als Schmelzsicherungen ausgeführte Sicherungen 14 angeordnet beziehungsweise zu den Batteriezellen 16 in Reihe geschaltet sind. Über jeweils zwei Schaltmittel 2 ist jeweils ein elektrischer Pfad 3 parallel zu jeweils einem Abschnitt 5 des Batteriestrangs 18 schaltbar, der jeweils eine Sicherung 14, die in diesem Ausführungsbeispiel von auf jeder Seite jeweils 12 Batteriezellen 16 innerhalb des Abschnitts 5 eingeschlossen wird, enthält. Von den jeweils 12 Batteriezellen 16 auf jeder Seite der Sicherung 14 innerhalb eines Abschnitts 5 sind jeweils lediglich 2 dargestellt, während die verbleibenden, nicht dargestellten Batteriezellen 16 über jeweils eine Punktlinie angedeutet sind. Die Anzahl der Batteriezellen 16 auf jeder Seite der Sicherung 14 ist dabei so gewählt, dass der Betrag der Spannung, die von den Batteriezellen 16 jeweils links und rechts der Sicherung 14 insgesamt bereitgestellt wird, einen Wert von 60 V nicht überschreitet. Über jeweils ein weiteres Schaltmittel 2 kann der jeweilige elektrische Pfad 3 jeweils zu einem weiteren Abschnitt 6 parallel geschaltet werden. Die Abschnitte 6 sind dabei so ausgestaltet wie die Abschnitte 5. Die elektrischen Pfade 3 weisen, genau wie in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 20, neben dem Widerstand der in ihm enthaltenen Schaltmittel 2 sowie dem eigenen Leitungswiderstand keine weiteren Widerstände auf und sind in diesem Ausführungsbeispiel mit der Masse verbunden. Die elektrischen Pfade 3 können allerdings auch mit einem anderen konstanten Potenzial verbunden sein. Mit anderen Worten ausgedrückt sind durch das Schließen der ersten beiden auf den Anschluss 10 innerhalb des Batteriestrangs 18 folgenden Schaltmittel 2 des ersten elektrischen Pfades 3, welcher zwischen dem Service-Stecker 7 und dem Anschluss 10 liegt, beispielsweise der erste Pol einer ersten Batteriezelle 16 mit dem zweiten Pol einer n-ten Batteriezelle 16 über eine elektrischen Leitung, also den elektrischen Pfad 3 selbst, verbindbar, wobei in diesem Ausführungsbeispiel n = 24 entspricht. Über das Schließen des weiteren Schaltmittels 2 des ersten elektrischen Pfades 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel der erste Pol der 25ten Batteriezelle 16 dann mit dem zweiten Pol der 48ten Batteriezelle 16 über die durch den elektrischen Pfad bereitgestellte elektrische Leitung verbindbar.
-
Werden die Schaltmittel 2, beispielsweise im Falle eines Unfalls, geschlossen, sind die Batteriezellen 16 eines Abschnitts 5, 6 kurzgeschlossen. Auf Grund des dann vorliegenden hohen Stromflusses innerhalb des Abschnitts 5, 6 löst die ebenfalls jeweils in einem Abschnitt 5, 6 angeordnete Sicherung 14 aus. Der Batteriestrang 18 ist dann vollständig in mehrere Teilstränge unterteilt, wobei jeweils ein Abschnitt 5, 6 in jeweils 2 Teilstränge zerlegt ist, die jeweils 12 Batteriezellen 16 aufweisen und von denen jeweils ein Ende mit der Masse des elektrischen Pfades 3 verbunden ist. Die Summenspannung der innerhalb eines Teilstrangs in Reihe geschalteten Batteriezellen 16 ist nach dem Auslösen der Sicherungen 14 jeweils auf einen Wert beschränkt, der kleiner als +60 V beziehungsweise größer als –60 V ist. Somit ist die Maximalspannung, die von dem Batteriestrang 18 beziehungsweise von dessen Teilsträngen, beispielsweise nach einem Unfall ausgehen kann, zweiseitig beschränkt. Von den einzelnen Teilsträngen des Batteriestrangs 18 geht dann, beispielsweise für eine Lösch- beziehungsweise Rettungskraft der Feuerwehr, keine Gefahr mehr aus.
-
Sowohl die Anzahl der Abschnitte 5, 6 als auch die Anzahl der innerhalb der Abschnitte 5, 6 in Reihe geschalteten Batteriezellen 16 sowie die Anzahl und Anordnung der Sicherungen 14 innerhalb eines Abschnitts 5, 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft gewählt und kann von diesem abweichen. Auch die von den Teilsträngen innerhalb der jeweiligen Abschnitte 5, 6 verbauten Batteriezellen 16 insgesamt bereitgestellte Summenspannung kann von den hier rein beispielhaft gewählten +60 V beziehungsweise –60 V abweichen. Des Weiteren ist sowohl das Vorhandensein einer Lade- und Trenneinrichtung 8, einer Trenneinrichtung 9 als auch eines Service-Steckers beziehungsweise eines Schaltmittels 7 für die Ausführung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 20 rein optional. Es kann auch ein erfindungsgemäßes Batteriesystem 20 ohne diese Einrichtungen beziehungsweise ohne Service-Stecker 7 realisiert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009000682 A1 [0003]
