DE102012214879A1 - Battery system for use in e.g. passenger car, has main circuit for supplying load, shunt and pyrotechnic fuse serially merged into main circuit, and select lines connected to fuse and input and output of shunt - Google Patents

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    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators

Abstract

The system has a battery (10) provided with battery cells (20) i.e. lithium ion cells, and a main circuit (30) for supplying a load (40). A shunt (50) and a pyrotechnic fuse (60) are serially merged into the main circuit. Select lines (70a, 70b) are connected to the fuse and an input and an output of the shunt. A non-linear passive electrical component i.e. Zener diode, is integrated into the select lines. The load is merged into the main circuit and incorporates a power unit (M) for a motor car. An independent claim is also included for a method for interrupting supply of a consumer by passive activation of a bound into a main circuit of a battery system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem, bestehend aus einer Batterie mit Batteriezellen und einem Hauptstromkreis zur Versorgung eines Verbrauchers sowie eines Elektro- oder Hybrid-Kraftfahrzeuges.The present invention relates to a battery system consisting of a battery with battery cells and a main circuit for supplying a consumer and an electric or hybrid motor vehicle.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Unterbrechung der Versorgung eines Verbrauchers durch passive Aktivierung einer in den Hauptstromkreis eines Batteriesystems eingebundenen pyrotechnischen Sicherung.Furthermore, the invention relates to a method for interrupting the supply of a consumer by passive activation of an integrated into the main circuit of a battery system pyrotechnic fuse.

Stand der TechnikState of the art

In Pkw-Lithium-Ionen-Batterien werden zum Trennen von hohen Strömen Schmelzsicherungen und Schütze verwendet. Bei einem Kurzschluss mit sehr hohen Strömen löst die Sicherung nach einigen Millisekunden aus, jedoch dürfen die Schütze diesen sehr hohen Strom nicht trennen, weil durch einen Lichtbogen im Schütz die interne Kammer zerstört werden würde. In car lithium-ion batteries, fuses and contactors are used to separate high currents. In the event of a short circuit with very high currents, the fuse triggers after a few milliseconds, but the contactors must not separate this very high current because an arc in the contactor would destroy the internal chamber.

Somit fließt ein hoher Kurzschlussstrom so lange, bis die Sicherung als passives Bauelement genügend Wärme entwickelt hat, dass im Inneren das Schmelzelement schmilzt und dadurch der Strom getrennt wird. Bei niedrigen Strömen (etwa einige hundert Ampere) braucht die Sicherung eine lange Zeit, um genügend Joule-Wärme zu entwickeln, und trennt somit den Strom nicht innerhalb einer für die Batteriesicherheit akzeptablen Zeit. In diesem Fall sind die Schütze nötig, um den Strom so bald wie möglich zu trennen. Thus, a high short-circuit current flows until the fuse has developed enough heat as a passive component, that melts inside the melting element and thereby the current is separated. At low currents (about a few hundred amperes), the fuse takes a long time to develop enough joule heat, and thus does not disconnect the current within a time acceptable for battery safety. In this case the shooters are needed to disconnect the electricity as soon as possible.

Leider jedoch erfolgt eine Strommessung in vielen Hochvolt-Speichersystemen bis lediglich etwa 300 bis 800 Ampere, so dass oberhalb dieses Wertes keine Information über den aktuell fließenden (Kurzschluss-) Strom vorhanden ist. Wenn also der maximale Kurzschlussstrom anliegt und die Relais geöffnet würden, bevor die Sicherung ausgelöst hat, könnten somit die Relais zerstört werden und die Batterie könnte unter Umständen nicht mehr allpolig getrennt werden. Unfortunately, current measurements in many high-voltage storage systems are limited to only about 300 to 800 amperes, so that above this value, there is no information about the currently flowing (short-circuit) current. Thus, if the maximum short-circuit current is present and the relays are opened before the fuse has tripped, the relays could be destroyed and the battery might not be able to be disconnected from all poles.

Bei 12 Volt Systemen werden oft pyrotechnische Sicherungen eingesetzt, die bei einem Unfall über das Airbagsteuergerät aktiviert werden. Intern befindet sich in der Sicherung ein Treibsatz, der explodiert, sobald ein bestimmter Strom durch die Ansteuerleitungen der Sicherung fließt. In 12 volt systems, pyrotechnic fuses are often used, which are activated in an accident via the airbag control unit. Internally, there is a propellant in the fuse, which explodes as soon as a certain current flows through the control lines of the fuse.

Durch die Explosion wird die Stromschiene in der Sicherung getrennt und der Strom wird dann unterbrochen. Da jedoch bisher eine externe Aktivierung des Sprengkörpers erforderlich ist, kann gerade bei Ausfall der aktiven Ansteuer-Elektronik keine Trennung mehr erfolgen. Dies wäre nicht der Fall, wenn ausschließlich passive elektrische Bauelemente zum Einsatz kämen, die die pyrotechnische Sicherung auslösen. Due to the explosion, the busbar in the fuse is disconnected and the current is interrupted. However, since so far an external activation of the explosive device is required, especially in case of failure of the active control electronics no separation can be done. This would not be the case if only passive electrical components were used, which trigger the pyrotechnic fuse.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Batteriesystem zur Verfügung gestellt, welches eine Batterie mit Batteriezellen und einen Hauptstromkreis zur Versorgung eines Verbrauchers umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Shunt (vorzugsweise ein möglichst konstanter Widerstand) und eine pyrotechnische Sicherung in den Hauptstromkreis seriell eingebunden sind, und dass mit dem Eingang und dem Ausgang des Shunts verbundene Ansteuerleitungen mit einem Zünder der Sicherung verbunden sind. Die Ansteuerleitungen der pyrotechnischen Sicherung sind dabei mit den Anschlüssen im Hauptstrompfad jeweils vor und nach dem Shunt verbunden. Durch den Spannungsabfall an dem Shunt (oder an einem vergleichbaren Widerstand) fließt ein Teil eines Kurzschlussstromes durch die pyrotechnische Sicherung, die vorzugsweise instantan aktiviert wird.According to the invention, a battery system is provided, which comprises a battery with battery cells and a main circuit for supplying a load and is characterized in that a shunt (preferably as constant a resistance) and a pyrotechnic fuse are serially integrated into the main circuit, and that with The drive lines connected to the input and the output of the shunt are connected to a fuse of the fuse. The control lines of the pyrotechnic fuse are connected to the terminals in the main current path respectively before and after the shunt. Due to the voltage drop at the shunt (or at a comparable resistor), part of a short-circuit current flows through the pyrotechnic fuse, which is preferably activated instantaneously.

Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Integration einer pyrotechnischen Sicherung anstatt einer Schmelzsicherung der Strom in einem Batteriesystem sofort beim Überschreiten eines Grenzwertes getrennt wird und diese Trennung keine aktiven elektrischen Bauelemente benötigt, also eine Trennung des Hauptstrompfades mit nur Passivbauelementen möglich ist. Die pyrotechnische Sicherung reagiert wesentlich schneller als eine konventionelle Schmelzsicherung und schützt somit alle Batteriekomponenten auch deshalb besser, da eine passive elektrische Ansteuerung weniger fehleranfällig ist als eine aktive Ansteuerung. Advantage of the invention is that the integration of a pyrotechnic fuse instead of a fuse the current in a battery system is immediately separated when a threshold is exceeded and this separation no active electrical components needed, so a separation of the main current path with only passive components is possible. The pyrotechnic fuse reacts much faster than a conventional fuse and thus protects all battery components also better because a passive electrical control is less error prone than an active control.

Bevorzugterweise ist der elektrische Widerstand einer pyrotechnischen Sicherung kleiner als der einer Schmelzsicherung, weil der für den Strom relevante Innenquerschnitt des Leiters größer ausgeführt werden kann. Die Trennung des Stromes erfolgt bei einer pyrotechnischen Sicherung vorzugsweise durch das Trennen einer Strom-Schiene durch einen Keil, welcher durch einen pyrotechnischen Zünder beschleunigt wird.Preferably, the electrical resistance of a pyrotechnic fuse is smaller than that of a fuse, because the relevant for the current inner cross section of the conductor can be made larger. The separation of the current takes place in a pyrotechnic fuse, preferably by the separation of a power rail by a wedge, which is accelerated by a pyrotechnic igniter.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Einbindung von Steuerleitungen der pyrotechnischen Sicherung in den Hauptstromkreis die Sicherung dann sofort auslöst, sobald ein Stromgrenzwert (beispielsweise die maximale Trenngrenze von einem zusätzlich seriell in den Hauptstromkreis geschalteten Relais) überschritten wird. The invention is based on the finding that with the integration of control lines of the pyrotechnic fuse in the main circuit, the fuse then triggers immediately when a current limit (for example, the maximum separation limit of an additional serially connected in the main circuit relay) is exceeded.

Der Steuerstrom oder die Steuerspannung, welche den Zünder der Sicherung versorgt, kann über zwei Steuerleitungen an den Zünder geführt werden, somit ist der Shunt beidseitig mit je einer Steuerleitung Richtung Zünder verbunden und der Spannungsabfall über dem Shunt liegt direkt in der Sicherung beim Zünder an. The control current or the control voltage, which supplies the fuse fuse, can be fed to the igniter via two control lines Thus, the shunt is connected on both sides with a control line direction igniter and the voltage drop across the shunt is directly in the fuse at the igniter.

In einer anderen Variante führt nur eine separate Steuerleitung vom Shunt zum Zünder, während die andere Steuerleitung nicht separat, sondern mit jenem Teil des Hauptstrompfades leitungstechnisch identisch ist, welcher den Shunt mit der Sicherung verbindet. Der elektrische Kontakt zwischen Hauptstromleitung, welche durch die Sicherung führt, und Steueranschluss am Zünder in der Sicherung ist bautechnisch in der Sicherung hergestellt, was vorteilhafterweise die Fehlersicherheit erhöht und den Beschaltungsaufwand reduziert. In another variant, only a separate control line from the shunt leads to the detonator, while the other control line is not separately, but with that part of the main current path line technology identical, which connects the shunt with the fuse. The electrical contact between the main power line, which leads through the fuse, and the control terminal on the fuse in the fuse is structurally manufactured in the fuse, which advantageously increases the reliability of errors and reduces the Beschaltungsaufwand.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Batteriezellen Lithium-Ionen-Zellen. Die Bezeichnung Batterie darf im Sinne dieses Dokuments derart verstanden werden, dass es sich dabei um ein elektrisch wiederholbar wiederaufladbares Element zur Stromversorgung handelt, welches üblicherweise auch als Akkumulator oder Sekundärbatterie bezeichnet wird.In a preferred embodiment of the invention, the battery cells are lithium-ion cells. The term battery may be understood in the sense of this document as being an electrically repeatable rechargeable element for power supply, which is also commonly referred to as an accumulator or secondary battery.

Vorteil ist eine möglichst große Verhältniszahl zwischen elektrischer Kapazität und träger Masse der Batterie bei möglichst geringem Volumen.The advantage is the largest possible ratio between electrical capacity and inertial mass of the battery with the lowest possible volume.

Auch ist es zweckmäßig, dass in die Ansteuerleitungen ein nichtlineares passives elektrisches Bauelement integriert ist. Die Ansteuerleitungen führen zum elektrisch empfindlichen Teil des pyrotechnischen Zünders der Sicherung. Beispielsweise enthält der Zünder ein Halbleiterbauelement, welches nicht durch eine Zwischenspeisung versorgt wird, da es ansonsten ein aktives Bauelement wäre. Eine Zwischenspeisung in diesem Sinne würde beispielsweise einen Kondensator oder eine Stützbatterie zur Versorgung einer beispielsweise Transistorschaltung verwenden. Das passive elektrische Bauelement hat den erfindungsgemäßen Vorteil, die über dem Shunt abgegriffene, mit der momentanen Stärke des Hauptstroms in Korrespondenz stehende, Spannung zu teilen und somit durch Auslegung des Bauelements den Zusammenhang zwischen Spannungsabfall am Shunt und Zündspannung, als Spannung, bei welcher der Zünder die Sicherung auslöst, definieren zu können. Durch Integration eines nichtlinearen elektrischen Bauelements in die Ansteuerleitungen oder in den elektrisch empfindlichen Teil des Zünders in der Sicherung selbst wird vermieden, dass der Zünder im Normalbetrieb auslöst. Nur im Störfall, wenn der Strom einen festgelegten Wert übersteigt, löst der Zünder aus.It is also expedient that a nonlinear passive electrical component is integrated in the drive lines. The drive lines lead to the electrically sensitive part of the pyrotechnic fuse of the fuse. For example, the igniter includes a semiconductor device that is not powered by an intermediate supply, as it would otherwise be an active device. An intermediate supply in this sense would, for example, use a capacitor or a backup battery to supply, for example, a transistor circuit. The passive electrical component has the advantage according to the invention of tapping across the shunt, in correspondence with the instantaneous strength of the main current, voltage and thus by design of the component the relationship between voltage drop at the shunt and ignition voltage, as a voltage at which the igniter triggers the backup to be able to define. By integrating a non-linear electrical component in the control lines or in the electrically sensitive part of the igniter in the fuse itself prevents the igniter triggers in normal operation. Only in case of a fault, if the current exceeds a set value, the detonator triggers.

Mit anderen Worten: Shunt, passives elektrisches Bauelement und elektrischer Teil des Zünders befinden sich in ein und derselben Kirchhoffschen Masche. Der Spannungsabfall über dem definiert zu wählenden passiven elektrischen Bauteil reduziert demnach die Spannung, welche den Zünder zünden lässt, um einen beliebig zu wählenden Wert. In other words, shunt, passive electrical component, and electrical part of the detonator are in one and the same Kirchhoff mesh. The voltage drop across the passive electrical component to be defined defines accordingly reduces the voltage which ignites the fuse to a value to be chosen arbitrarily.

Vorteil ist, dass, weil dieser Wert beliebig ist, dieser insbesondere ein festgelegter Grenzwert sein kann. Um auch nach oben, zu großen Beträgen hin, zu einem für die Zündung ausreichenden elektrischen Spannungswert zu gelangen, kann der Widerstand des Shunts entsprechend vergrößert werden.The advantage is that, because this value is arbitrary, this particular can be a specified limit. In order to reach an electric voltage value which is sufficient for the ignition even upwards, for large amounts, the resistance of the shunt can be correspondingly increased.

Auch ist es denkbar, dass das nichtlineare passive elektrische Bauelement eine Zener-Diode oder ein Varistor ist. In Sperrrichtung fällt über der Diode oder dem Varistor ein definierter Spannungsbetrag ab. Beim Erreichen einer Durchbruchspannung kann der Zündstrom fließen.It is also conceivable that the nonlinear passive electrical component is a Zener diode or a varistor. In the reverse direction, a defined amount of voltage drops across the diode or the varistor. When a breakdown voltage is reached, the ignition current can flow.

Vorteil ist, dass somit durch geeignete Wahl der entsprechenden Zener-Diode oder des entsprechenden Varistors der Zündpunkt definiert werden kann, als Zündpunkt, bei welchem Spannungsabfall über dem Shunt eine bestimmte Größe erreicht wird.The advantage is that thus can be defined by a suitable choice of the corresponding Zener diode or the corresponding varistor ignition point, as the ignition point at which voltage drop across the shunt a certain size is reached.

Auch ist es denkbar, dass ein Verbraucher in den Hauptstromkreis eingebunden ist und ein Antriebsmittel für ein Kraftfahrzeug enthält. Der Hauptstrompfad versorgt den Verbraucher und ist als Leitungspfad, Kirchhoffsche Masche oder Zusammenschluss von seriell geschalteten, den gleichen Strom zur gleichen Zeit im gleichen Umlaufsinn führenden beispielsweise Kabeln oder Leitungsabschnitten zu verstehen.It is also conceivable that a consumer is integrated into the main circuit and contains a drive means for a motor vehicle. The main current path supplies the load and is to be understood as a conduction path, Kirchhoff mesh or combination of serially connected, the same stream at the same time in the same direction of circulation, for example, cables or line sections.

Vorteil ist, dass gerade niederohmige und somit stromintensive Kraftfahrzeugantriebe durch das erfindungsgemäße Batteriesystem sicherer und zuverlässiger als bisher vom Hauptstrom getrennt werden können.The advantage is that straight low-impedance and therefore power-intensive motor vehicle drives can be separated from the main current more reliably and reliably than before by the battery system according to the invention.

Auch ist es denkbar, dass der Zünder zusätzlich mit einem Steuerelement verbunden ist, welches ausgebildet ist, auf Information bezüglich eines Crashs anzusprechen. Das Steuerelement ist beispielsweise ein Airbagsteuergerät oder ein Batteriemanagementsystem mit angeschlossenem oder integriertem Beschleunigungssensor oder ein sonstiges Gerät, welches eine elektronische Schaltung enthält, welche sich mit der Behandlung von Crash, Unfall, Verformung, Beschleunigung oder deren entsprechenden physikalischen Parametern befasst. Zusätzlich verbunden bedeutet, dass auch ein Steuersignal von einem aktiven Steuerelement in der Lage ist, den Zünder zu zünden und dadurch die Sicherung auszulösen. Dies kann beispielsweise durch Existenz eines zweiten elektrisch empfindlichen Teils verbunden mit dem Sprengsatz in der Sicherung erfolgen und/oder durch Existenz einer weiteren Steuerleitung, aber auch durch Kontaktierung derselben Steuerleitung, wie diese für die passive Ansteuerung verwendet wird. Dabei ist es denkbar, die passive Anbindung der Steuerleitung an den Shunt über einen ohmschen Widerstand zu führen, welcher groß genug ist, das Steuersignal von der aktiven Anbindung, vom aktiven Steuerelement, nicht kurzzuschließen, jedoch auch klein genug ist, um in beiden Sorten Ansteuerung den Zünder zum Auslösen der Sicherung zu bringen, ohne das Steuersignal übergebührend stark zu dämpfen.It is also conceivable that the detonator is additionally connected to a control which is designed to respond to information relating to a crash. The control element is, for example, an airbag control unit or a battery management system with a connected or integrated acceleration sensor or another device which contains an electronic circuit which deals with the treatment of crash, accident, deformation, acceleration or their corresponding physical parameters. Additionally connected means that even a control signal from an active control is able to ignite the igniter and thereby trigger the fuse. This can be done for example by existence of a second electrically sensitive part connected to the explosive device in the fuse and / or by existence of another control line, but also by contacting the same Control line, as used for passive control. It is conceivable to pass the passive connection of the control line to the shunt via an ohmic resistor which is large enough not to short-circuit the control signal from the active connection, from the active control, but is also small enough to drive in both types To bring the fuse to trigger the fuse without damaging the control signal excessively strong.

Mit anderen Worten, zusätzlich kann die pyrotechnische Sicherung redundant angebunden und somit über das Airbagsteuergerät gezündet werden. Die Schütze können dann beim Detektieren eines Überstromes sofort öffnen, weil der Hauptstrompfad beim Detektieren des Überstromes durch das Batteriemanagementsystem bereits durch die pyrotechnische Sicherung getrennt ist (durch die sehr schnelle Reaktion, schneller als die Reaktion eines Relais), oder der Strom noch so niedrig ist, dass die Schütze den Strom trennen können. In other words, in addition, the pyrotechnic fuse can be redundantly connected and thus ignited via the airbag control unit. The contactors can then open immediately upon detection of an overcurrent because the main current path is already disconnected by the pyrotechnic fuse upon detection of the overcurrent by the battery management system (by the very fast response, faster than the response of a relay), or the current is still so low that the shooters can disconnect the electricity.

Vorteil ist die erhöhte Auslösesicherheit infolge redundanter Anbindung.The advantage is the increased triggering reliability due to redundant connection.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Elektro- oder Hybrid-Kraftfahrzeug mit einem wie beschriebenen Batteriesystem zur Verfügung gestellt.Furthermore, according to the invention, an electric or hybrid motor vehicle with a battery system as described is provided.

Vorteil ist die verbesserte Sicherheit im Schadensfall, wie beispielsweise kürzere Kurzschlussströme oder verbesserte Trennung von Hochspannungen.The advantage is the improved safety in case of damage, such as shorter short-circuit currents or improved separation of high voltages.

Weiterhin wird ein Verfahren beschrieben zur Unterbrechung der Versorgung eines Verbrauchers durch passive Aktivierung einer in den Hauptstromkreis eines Batteriesystems eingebundenen pyrotechnischen Sicherung mit den Schritten Erfassen eines Spannungsabfalls über einem Shunt, Vergleichen des Spannungsabfalls mit einem Sollwert, Zünden der Sicherung bei Erreichen des Sollwerts und Trennen des Hauptstromkreises.Furthermore, a method is described for interrupting the supply of a consumer by passive activation of a pyrotechnic fuse incorporated in the main circuit of a battery system with the steps of detecting a voltage drop across a shunt, comparing the voltage drop with a setpoint, firing the fuse upon reaching the setpoint and disconnecting the main circuit.

Der Zünder der Sicherung reagiert mit Zündung auf eine bestimmte elektrische Zündspannung beziehungsweise auf einen bestimmten elektrischen Zündstrom. Das Vergleichen des Spannungsabfalls über dem Shunt mit einem im Zünder der Sicherung befindlichen Sollwert ist derart zu verstehen, dass die elektrische Spannung, welche über dem Shunt abfällt, zum Ansteuern des Zünders benutzt wird und mit der elektrisch sensitiven Komponente des Zünders ein weiteres passives elektrisches Bauelement im Ansteuerpfad in Serie liegt, welches durch Wahl seiner physikalischen Parameter einen definierbaren Spannungsabfall aufweist. Dieser durch Wahl des Bauteils bestimmbare Spannungsabfall stellt einen Sollwert bezüglich des Zündpunkts dar.The fuse fuse reacts with ignition to a certain electrical ignition voltage or to a specific electrical ignition. The comparison of the voltage drop across the shunt with a nominal value located in the fuse of the fuse is to be understood such that the electrical voltage which drops across the shunt, is used to drive the igniter and with the electrically sensitive component of the igniter another passive electrical component is in series in the drive path, which has a definable voltage drop by selecting its physical parameters. This determinable by the choice of the component voltage drop represents a target value with respect to the ignition point.

Vorteil ist die hohe Auslösesicherheit durch rein passive Ansteuerung und der Komfort, durch einfache Wahl eines passiven Bauteils den Zündpunkt definieren zu können.The advantage is the high degree of tripping reliability through purely passive control and the convenience of being able to define the ignition point by simply selecting a passive component.

Weiterhin ist es denkbar, dass der Zünder der pyrotechnischen Sicherung zusätzlich auf Information bezüglich eines Crashs anspricht, dadurch die Sicherung auslöst und den Hauptstromkreis trennt. Durch beispielsweise eine separate, aktive Anbindung, zusätzlich zur passiven Anbindung, kann dies erreicht werden. Der Zünder spricht dann auf beispielsweise einen Crash an, wenn die aktive Anbindung ein Element zur Crashdetektion, beispielsweise Airbagsteuergerät oder Beschleunigungssensor umfasst.Furthermore, it is conceivable that the detonator of the pyrotechnic fuse additionally responds to information relating to a crash, thereby triggers the fuse and disconnects the main circuit. By way of example, a separate, active connection, in addition to the passive connection, this can be achieved. The detonator then responds to a crash, for example, if the active connection comprises an element for crash detection, for example an airbag control unit or acceleration sensor.

Vorteil ist die erhöhte Auslösesicherheit infolge gestiegener Anzahl an Möglichkeiten, die Sicherung auszulösen und somit den Hauptstromkreis zu trennen.The advantage is the increased trigger safety due to the increased number of ways to trigger the fuse and thus to disconnect the main circuit.

Zeichnungendrawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing and the description below. It shows:

1 ein Batteriesystem mit Shunt, Sicherung, Verbraucher und Schütz. 1 a battery system with shunt, fuse, load and contactor.

In der 1 ist in schematischer Darstellung ein Batteriesystem dargestellt, bestehend aus einer Batterie 10 mit Batteriezellen 20 und einem Hauptstromkreis 30, welcher die elektrischen Bauteile Batterie 10, Antriebsmittel 40, Shunt 50, pyrotechnische Sicherung 60 mit Ansteuerleitungen 70a, 70b und Relais 80 in Serienschaltung elektrisch verbindet. Diese sind im Kirchhoffschen Sinne also in einer Masche angeordnet, gekennzeichnet durch stets gleich starken Strom zur gleichen Zeit im selben Umlaufsinn an jedem dieser Bauteile in dieser Masche. Das Relais ist vorzugsweise ein Schaltschütz, tauglich für sehr große Ströme im Hochvoltbereich.In the 1 is a schematic representation of a battery system shown, consisting of a battery 10 with battery cells 20 and a main circuit 30 which is the electrical components battery 10 , Drive means 40 , Shunt 50 , pyrotechnic fuse 60 with control cables 70a . 70b and relays 80 electrically connected in series. These are arranged in Kirchhoff's sense so in a mesh, characterized by always the same strong current at the same time in the same sense of rotation of each of these components in this mesh. The relay is preferably a contactor, suitable for very high currents in the high-voltage range.

Eine weitere Kirchhoffsche Masche, also Serienschaltung, wird durch den Shunt 50, die Ansteuerleitung 70a, die Ansteuerleitung 70b, den elektrisch empfindlichen Teil des Zünders der Sicherung 60 und, für die bevorzugte Ausführung, eine Zener-Diode oder ein Varistor gebildet. Die Zener-Diode/der Varistor fängt bezüglich jener elektrischen Spannung, welche an den Zünder gelangt, Spannungsschwankungen über dem Shunt soweit auf, bis diese die Sperrspannung der Zener-Diode überschreiten. Dadurch wird ein Auslösen der Sicherung im Normalbetrieb vermieden.Another Kirchhoff mesh, so series connection, through the shunt 50 , the control line 70a , the control line 70b , the electrically sensitive part of the fuse fuse 60 and, for the preferred embodiment, a zener diode or a varistor. The Zener diode / varistor intercepts voltage fluctuations across the shunt with respect to the electrical voltage that reaches the igniter until they exceed the reverse voltage of the Zener diode. This avoids triggering of the fuse during normal operation.

Nicht dargestellt ist eine optionale und zusätzliche aktive Anbindung des Zünders der Sicherung 60 an ein aktives Steuerelement wie beispielsweise ein Airbagsteuergerät. Ebenfalls nicht dargestellt ist eine Ansteuerung des Schützes 80.Not shown is an optional and additional active connection of the fuse fuse 60 to an active control such as an airbag control unit. Also not shown is a control of the contactor 80 ,

Claims (10)

Batteriesystem, umfassend (i) eine Batterie (10) mit Batteriezellen (20); und (ii) einen Hauptstromkreis (30) zur Versorgung eines Verbrauchers (40), dadurch gekennzeichnet, dass (iii) ein Shunt (50) und eine pyrotechnische Sicherung (60) in den Hauptstromkreis (30) seriell eingebunden sind; und (iv) mit dem Eingang und dem Ausgang des Shunts (50) verbundene Ansteuerleitungen (70a, 70b) mit einem Zünder der Sicherung (60) verbunden sind.Battery system comprising (i) a battery ( 10 ) with battery cells ( 20 ); and (ii) a main circuit ( 30 ) for the supply of a consumer ( 40 ), characterized in that (iii) a shunt ( 50 ) and a pyrotechnic fuse ( 60 ) into the main circuit ( 30 ) are serially involved; and (iv) with the input and the output of the shunt ( 50 ) connected control lines ( 70a . 70b ) with a fuse fuse ( 60 ) are connected. Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei die Batteriezellen (20) Lithium-Ionen-Zellen sind.Battery system according to claim 1, wherein the battery cells ( 20 ) Are lithium ion cells. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in die Ansteuerleitungen (70a, 70b) ein nichtlineares passives elektrisches Bauelement integriert ist.Battery system according to one of the preceding claims, wherein in the control lines ( 70a . 70b ) a nonlinear passive electrical component is integrated. Batteriesystem nach Anspruch 3, wobei das nichtlineare passive elektrische Bauelement eine Zener-Diode ist.The battery system of claim 3, wherein the nonlinear passive electrical device is a Zener diode. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verbraucher (40) in den Hauptstromkreis (30) eingebunden ist und ein Antriebsmittel (M) für ein Kraftfahrzeug enthält.Battery system according to one of the preceding claims, wherein a consumer ( 40 ) into the main circuit ( 30 ) and includes a drive means (M) for a motor vehicle. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zünder zusätzlich mit einem Steuerelement verbunden ist, welches ausgebildet ist, auf Information bezüglich eines Crashs anzusprechen. A battery system according to any one of the preceding claims, wherein the igniter is additionally connected to a control adapted to respond to information regarding a crash. Elektro- oder Hybrid-Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric or hybrid motor vehicle with a battery system according to one of the preceding claims. Verfahren zur Unterbrechung der Versorgung eines Verbrauchers durch passive Aktivierung einer in den Hauptstromkreis eines Batteriesystems eingebundenen pyrotechnischen Sicherung mit folgenden Schritten: (i) Erfassen eines Spannungsabfalls über einem Shunt (50); (ii) Vergleichen des Spannungsabfalls mit einem Sollwert (iii) Zünden der Sicherung bei Erreichen des Sollwerts; und (iv) Trennen des Hauptstromkreises (30).Method for interrupting the supply of a consumer by passive activation of a pyrotechnic fuse integrated into the main circuit of a battery system, comprising the following steps: (i) detecting a voltage drop across a shunt ( 50 ); (ii) comparing the voltage drop with a setpoint value; (iii) firing the fuse upon reaching the setpoint value; and (iv) disconnecting the main circuit ( 30 ). Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Zünder der pyrotechnischen Sicherung zusätzlich auf Information bezüglich eines Crashs anspricht, dadurch die Sicherung (60) auslöst und den Hauptstromkreis (30) trennt.The method of claim 8, wherein the detonator of the pyrotechnic fuse is additionally responsive to information regarding a crash, thereby 60 ) and the main circuit ( 30 ) separates. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Zünden der pyrotechnischen Sicherung über Ansteuerleitungen (70a, 70b) erfolgt, und im normalen Betrieb durch die Ansteuerleitungen (70a, 70b) kein Strom fließt.The method of claim 8, wherein the ignition of the pyrotechnic fuse via control lines ( 70a . 70b ) and in normal operation by the control lines ( 70a . 70b ) no electricity flows.
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