DE102013017091A1 - Energy storage device for a motor vehicle - Google Patents

Energy storage device for a motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102013017091A1
DE102013017091A1 DE201310017091 DE102013017091A DE102013017091A1 DE 102013017091 A1 DE102013017091 A1 DE 102013017091A1 DE 201310017091 DE201310017091 DE 201310017091 DE 102013017091 A DE102013017091 A DE 102013017091A DE 102013017091 A1 DE102013017091 A1 DE 102013017091A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor switch
energy storage
charging circuit
circuit
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201310017091
Other languages
German (de)
Inventor
Mario Friedrich
Eduard Neusatz
Artur Schönemann
Bryan Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE201310017091 priority Critical patent/DE102013017091A1/en
Publication of DE102013017091A1 publication Critical patent/DE102013017091A1/en
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52737714&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE102013017091(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/20Inrush current reduction, i.e. avoiding high currents when connecting the battery
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinrichtung (1) für einen Kraftwagen, mit einer Batterie (2), mit deren einem Pol eine erste Ladeschaltung elektrisch gekoppelt ist und mit deren anderem Pol eine zweite Ladeschaltung (4') elektrisch gekoppelt ist, wobei die erste Ladeschaltung einen Halbleiterschalter (S3) umfasst um die Zuverlässigkeit der Energiespeichereinrichtung (1) zu erhöhen und gleichzeitig die Kosten zu senken.The invention relates to an energy storage device (1) for a motor vehicle, comprising a battery (2), to which one pole a first charging circuit is electrically coupled and whose other pole a second charging circuit (4 ') is electrically coupled, wherein the first charging circuit a Semiconductor switch (S3) to increase the reliability of the energy storage device (1) while reducing costs.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinrichtung für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an energy storage device for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • Allgemein nimmt die Elektrifizierung von Kraftwagen zu. Das betrifft zum einen neue Antriebstechnologien, welche große Mengen elektrischer Energie benötigen, aber auch mehr und mehr sonstige elektrische Verbraucher, welche in einem modernen Kraftwagen zu finden sind. Speicherung und Zugriff auf die benötigte elektrische Energie ist hier ein Schlüsselthema.In general, the electrification of motor vehicles is increasing. This relates to a new drive technologies that require large amounts of electrical energy, but also more and more other electrical consumers, which can be found in a modern motor vehicle. Storage and access to the required electrical energy is a key issue here.
  • So ist aus der DE 10 2010 014 104 A1 ein elektrisches Bordnetz für einen Kraftwagen bekannt, welches zwei Teilbordnetze mit unterschiedlichen Netzspannungen aufweist. In einem der Netze ist eine Energiespeichereinrichtung mit mindestens zwei Kondensatorgruppen ausgebildet, die mittels einer steuerbaren Schalteinrichtung selektiv zwischen einer Serien- und einer Parallelschaltung umschaltbar sind.So is out of the DE 10 2010 014 104 A1 an electrical system for a motor vehicle is known, which has two sub-electrical systems with different mains voltages. In one of the networks, an energy storage device is formed with at least two capacitor groups, which can be selectively switched by means of a controllable switching device between a series and a parallel circuit.
  • Die DE 10 2012 007 225 A1 beschreibt ein Energieversorgungssystem für einen Kraftwagen mit zwei Batterieeinheiten, mit einem ersten Spannungsabgriff zur Ausgabe einer ersten elektrischen Ausgabespannung und einem zweiten Spannungsabgriff zur Ausgabe einer zweiten elektrischen Ausgabespannung. Der zweite Spannungsabgriff ist hier mittels eines Diodenelements mit den Batterieeinheiten verbunden, so dass er unter bestimmten Umständen zuschaltbar ist.The DE 10 2012 007 225 A1 describes a power supply system for a motor vehicle with two battery units, with a first voltage tap for outputting a first electrical output voltage and a second voltage tap for outputting a second electrical output voltage. The second voltage tap is connected here by means of a diode element with the battery units, so that it can be switched on under certain circumstances.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zuverlässigkeit von Energiespeichereinrichtungen in Kraftwagen zu erhöhen, und gleichzeitig die Kosten, den Bauraum, und das Gewicht zu reduzieren.It is an object of the present invention to increase the reliability of energy storage devices in motor vehicles, while reducing the cost, the installation space, and the weight.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energiespeichereinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.This object is achieved by an energy storage device with the features of the independent claim. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.
  • In der nachfolgenden Beschreibung wird vorwiegend der Begriff Halbleiterschalter verwendet. Dieser ist allerdings als Synonym für den Oberbegriff des Analogschalters zu sehen.In the following description, the term semiconductor switch is mainly used. However, this is to be seen as a synonym for the generic term of the analog switch.
  • Um die Zuverlässigkeit einer Energiespeichereinrichtung für einen Kraftwagen bei sinkenden Kosten zu erhöhen, ist bei einer erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung mit einer Batterie, mit deren einem Pol eine erste Ladeschaltung elektrisch gekoppelt ist, so wie mit deren anderem Pol eine zweite Ladeschaltung elektrisch gekoppelt ist, vorgesehen, dass die erste Ladeschaltung einen Halbleiterschalter umfasst. Insbesondere kann die erste Ladeschaltung auch aus einem Halbleiterschalter bestehen. Die elektrische Kopplung des Halbleiterschalters mit den Polen der Batterie kann hier innerhalb der Ladeschaltung sowohl in einer Parallelschaltung als auch in einer Seriellschaltung erfolgen. Die Batterie kann hier auch ein Energiespeicher wie ein Supercap, eine Brennstoffzelle oder Ähnliches sein.In order to increase the reliability of an energy storage device for a motor vehicle with decreasing costs, in an energy storage device according to the invention with a battery having a pole a first charging circuit is electrically coupled, as with the other pole a second charging circuit is electrically coupled, provided that the first charging circuit comprises a semiconductor switch. In particular, the first charging circuit may also consist of a semiconductor switch. The electrical coupling of the semiconductor switch with the poles of the battery can take place here within the charging circuit both in a parallel connection and in a serial circuit. The battery can also be an energy storage device such as a supercap, a fuel cell or the like.
  • Das hat den Vorteil, dass weniger mechanische Bauteile, welche verschleißen können, benötigt werden. Ferner ermöglicht die Nutzung des Halbleiterschalters eine kürzere Bereitstellungs- und/oder Vorladezeit („precharge”), kürzere Wiederholungsintervalle, sowie ein sehr schnelles Schalten von Strömen. Zudem ist so insbesondere ein Vorladestrom in seinem zeitlichen Verlauf steuerbar und insbesondere frei begrenzbar, also innerhalb technischer Grenzen beliebig steuerbar. Es kann ferner ein Kurzschlussstrom begrenzt werden. Des Weiteren kommt es durch die kürzere Vorladezeit auch zu einer geringeren Erwärmung des Halbleiterschalters. Durch die geringere Erwärmung sind mehr aufeinanderfolgende Vorladevorgänge möglich, womit ein möglicherweise nötiger Abkühlungsvorgang zeitlich nach hinten verschoben wird.This has the advantage that fewer mechanical components which can wear out are needed. Furthermore, the use of the semiconductor switch enables a shorter supply and / or precharge time, shorter repetition intervals, and a very fast switching of currents. In addition, in particular, a precharge current in its time course can be controlled and, in particular, freely limited, ie arbitrarily controllable within technical limits. Furthermore, a short-circuit current can be limited. Furthermore, the shorter pre-charging time also leads to a lower heating of the semiconductor switch. Due to the lower heating more consecutive pre-charging operations are possible, whereby a possibly necessary cooling process is postponed to the rear.
  • Auch eine Kurzschlusssicherung kann so kostengünstig integriert werden. Da nur ein Halbleiterschalter verwendet wird, fallen auch nur einmal nennenswerte Durchschaltverluste an, auch eine Ansteuerspannung muss nur einmal erzeugt werden. Zudem ist die durch die Durchschaltverluste entstehende Abwärme so leicht abführbar. Umfasst der Halbleiterschalter eine inverse Diode, so ist über diese auch ein Ladebetrieb der Batterie, insbesondere ein Rekuperationsladebetrieb günstig realisierbar.Even a short-circuit protection can be integrated so cost-effective. Since only one semiconductor switch is used, only one significant turn-down losses occur, even a drive voltage must be generated only once. In addition, the waste heat generated by the switching losses is so easily dissipated. If the semiconductor switch comprises an inverse diode, a charging operation of the battery, in particular a recuperation charging operation, can also be realized in a favorable manner via this.
  • Es kann auch vorgesehen sein, die Halbleiterschalter als Röhrentransistoren oder als einen sonstigen nicht-elektromechanischen Schalter auszubilden.It can also be provided to form the semiconductor switches as tube transistors or as another non-electromechanical switch.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Ladeschaltung eine Vorladeschaltung und vorzugsweise auch eine Hauptladeschaltung, wobei die Vorladeschaltung oder die Hauptladeschaltung ihrerseits den Halbleiterschalter umfasst. Das hat den Vorteil, dass die elektrische Unterbrechung durch zwei unterschiedliche Technologien erfolgen kann, was die Zuverlässigkeit erhöht. Insbesondere kann so in dem Fall, dass die Vorladeschaltung den Halbleiterschalter umfasst, ein Relais in der Hauptladeschaltung lastfrei schalten, wodurch es kostengünstiger ausgelegt werden kann. Auch das bekannte Prellen beim Öffnen oder Schließen der Relais kann so vermieden werden.In an advantageous embodiment of the invention, the first charging circuit comprises a precharging circuit and preferably also a main charging circuit, wherein the precharging circuit or the main charging circuit in turn comprises the semiconductor switch. This has the advantage that the electrical interruption can be done by two different technologies, which increases the reliability. In particular, in the case where the precharge circuit comprises the semiconductor switch, a relay in the main charging circuit can switch load-free, which makes it less expensive to design. Even the known bouncing when opening or closing the relay can be avoided.
  • Unter einer Ladeschaltung, insbesondere einer Vor- oder Hauptladeschaltung, sind hier insbesondere auch elektronische Bauteile zu verstehen, welche die Funktionen einer Vor- oder Hauptladeschaltung übernehmen können ohne im herkömmlichen Sinne ein Schaltungsnetzwerk aus mehreren Bauteilen und verbindenden Drähten darzustellen. Es kann also auch ein einziges Bauteil als Vor- und/oder Hauptladeschaltung sein, wie in einer weiter unten beschriebenen Ausführungsform noch deutlich wird. Es kann sich aber auch um komplexere Verschaltungen handeln deren Hauptfunktion darin besteht Strom unidirektional oder bidirektional durchzuschalten. Insbesondere wird die herkömmliche Vorladeschaltung, welche im Allgemeinen aus einem Schalter und einer strombegrenzenden Komponente besteht, durch einen einzigen, gesteuerten Halb- oder Analogschalter ersetzt. A charging circuit, in particular a pre-charge or main charge circuit, is to be understood here in particular as electronic components which can take on the functions of a pre-charge or main charge circuit without representing a circuit network of several components and connecting wires in the conventional sense. It may therefore also be a single component as a pre-charge and / or main charging circuit, as will become apparent in an embodiment described below. However, it can also be more complex interconnections whose main function is to switch through current unidirectional or bidirectional. In particular, the conventional precharge circuit, which generally consists of a switch and a current limiting component, is replaced by a single, controlled half or analog switch.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorladeschaltung und die Hauptladeschaltung einen Halbleiterschalter. Das hat den Vorteil, dass ein Kurzschlussstrom begrenzt werden kann. Ferner ist ein sehr schnelles Schalten von Strömen möglich.In an advantageous embodiment of the invention, the precharge circuit and the main charging circuit comprises a semiconductor switch. This has the advantage that a short-circuit current can be limited. Furthermore, a very fast switching of currents is possible.
  • Insbesondere kann hier vorgesehen sein, dass ein Halbleiterschalter der Vorladeschaltung und der Halbleiterschalter der Hauptladeschaltung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass Bauraum und Gewicht reduziert sind.In particular, it can be provided here that a semiconductor switch of the precharge circuit and the semiconductor switch of the main charging circuit are arranged in a common housing. This has the advantage that space and weight are reduced.
  • Außerdem kann dann vorgesehen sein, dass der Halbleiterschalter der Vorladeschaltung und der Halbleiterschalter der Hauptladeschaltung identisch sind. So sind Vor- und Hauptladeschaltung dann in einem einzigen Halbleiterschalter vereint und ein Vorladeschaltungsbaustein kann entfallen. Da dann nur ein Halbleiterschalter verwendet wird, fallen auch nur einmal nennenswerte Durchschaltverluste an, auch eine Ansteuerspannung muss nur einmal erzeugt werden. Dieser Halbleiterschalter kann dann im Zustand einer teilweisen oder getakteten Durchlässigkeit die Funktion der Vorladeschaltung und im Zustand einer vollständigen Durchlässigkeit die Funktion der Hauptladeschaltung übernehmen.In addition, it may then be provided that the semiconductor switch of the precharge circuit and the semiconductor switch of the main charging circuit are identical. Thus, pre- and main charging circuit are then combined in a single semiconductor switch and a pre-charge circuit module can be omitted. Since only one semiconductor switch is then used, only one-time turn-on losses occur, even a drive voltage only needs to be generated once. This semiconductor switch can then take over the function of the precharge circuit in the state of a partial or pulsed permeability and in the state of complete permeability, the function of the main charging circuit.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst auch die zweite Ladeschaltung einen Halbleiterschalter. Das hat den Vorteil, dass auftretende Ströme so besonders schnell geschaltet werden können.In a further embodiment of the invention, the second charging circuit also comprises a semiconductor switch. This has the advantage that occurring currents can be switched so fast.
  • Es ist ferner vorgesehen, mit der zweiten Ladeschaltung einen zusätzlichen Halbleiterschalter elektrisch zu koppeln. Das hat den Vorteil, dass insbesondere kein Wechseln einer Sicherung mehr erforderlich ist, da ein schnelles Abschalten durch den zusätzlichen Halbleiter, welcher einen Strom begrenzt oder diesen vor der Zerstörung der Sicherung wegschaltet, möglich ist. Die Sicherung dient in diesem Fall nur noch als Absicherung für den Fall, dass der zusätzliche Halbleiterschalter ausfällt, und kann so vorteilhafterweise auch in schwer zugänglichen Bereichen des Kraftfahrzeugs und/oder der Batterie angeordnet sein.It is further provided to electrically couple an additional semiconductor switch with the second charging circuit. This has the advantage that in particular no change of a fuse is required because a fast shutdown by the additional semiconductor, which limits a current or this wegschaltet before the destruction of the fuse, is possible. The fuse is used in this case only as a hedge in the event that the additional semiconductor switch fails, and can be arranged so advantageously in hard to reach areas of the motor vehicle and / or the battery.
  • In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung mit einem elektrischen Energiespeicher, mit dessen einem Pol ein erster Schalter elektrisch gekoppelt ist, so wie mit dessen anderem Pol ein zweiter Schalter elektrisch gekoppelt ist, wird der erste und/oder der zweite Schalter durch einen Analog- bzw. Halbleiterschalter realisiert.In one embodiment of the energy storage device according to the invention with an electrical energy storage, with a pole a first switch is electrically coupled, as with the other pole, a second switch is electrically coupled, the first and / or the second switch by an analog or Semiconductor switch realized.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung mit einem elektrischen Energiespeicher, mit dessen einem Pol ein erster Schalter elektrisch gekoppelt ist, so wie mit dessen anderem Pol ein zweiter Schalter elektrisch gekoppelt ist, umfasst der erste Schalter eine Vorladeschaltung, wobei die Vorladeschaltung ihrerseits durch einen Analog- bzw. Halbleiterschalter realisiert wird.In a further embodiment of the energy storage device according to the invention with an electrical energy storage, with a pole of a first switch is electrically coupled, as with the other pole, a second switch is electrically coupled, the first switch comprises a precharge circuit, wherein the precharge circuit in turn by an analog - or semiconductor switch is realized.
  • Bevorzugt ist der Analog- bzw. Halbleiterschalter der Vorladeschaltung und der Analog- bzw. Halbleiterschalter des Schalters in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.Preferably, the analog or semiconductor switch of the precharge circuit and the analog or semiconductor switch of the switch is arranged in a common housing.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung mit einem elektrischen Energiespeicher, mit dessen einem Pol ein erster Schalter elektrisch gekoppelt ist, so wie mit dessen anderem Pol ein zweiter Schalter elektrisch gekoppelt ist, ist mit dem zweiten und/oder dem ersten Schalter ein zusätzlicher Analog- bzw. Halbleiterschalter elektrisch gekoppelt.In a further embodiment of the energy storage device according to the invention with an electrical energy store, with one pole of which a first switch is electrically coupled, such as with the other pole of a second switch is electrically coupled to the second and / or the first switch, an additional analogue or semiconductor switch electrically coupled.
  • Bevorzugt ist es vorgesehen, dass zumindest ein Halbleiterschalter einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode und/oder einen Bipolartransistor ohne isolierte Gate-Elektrode und/oder einen Thyristor und/oder einen Gate-Turnoff-Thyristor und/oder einen Gate-Commutated-Thyristor und/oder einen Feldeffekttransistor und/oder einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor umfasst. Bevorzugt ist also die Ausformung der Halbleiterschalter als Leistungshalbleiter. Das hat den Vorteil, dass die Halbleiterschalter so kostengünstig und zuverlässig realisiert werden können.It is preferably provided that at least one semiconductor switch comprises an insulated-gate bipolar transistor and / or a bipolar transistor without an insulated gate electrode and / or a thyristor and / or a gate turn-off thyristor and / or a gate commutated thyristor and / or a field effect transistor and / or a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor. Thus, the shape of the semiconductor switch is preferred as a power semiconductor. This has the advantage that the semiconductor switches can be realized so inexpensively and reliably.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist hier vorgesehen, dass zumindest ein Halbleiterschalter zwei entgegengerichtet geschaltete Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode, mit jeweils parallel geschalteter Schutzdiode, und/oder zwei entgegengerichtet geschaltete Bipolartransistoren ohne isolierte Gate-Elektrode, mit jeweils parallel geschalteter Schutzdiode, und/oder zwei Thyristoren und/oder zwei entgegengerichtet geschaltete Feldeffekttransistoren, mit jeweils parallel geschalteter Schutzdiode, und/oder zwei entgegengerichtet geschaltete Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren, mit jeweils parallel geschalteter Schutzdiode, und/oder eine Zweirichtungs-Thyristordiode bzw. einen Symistor umfasst. Es ist hier also vorteilhaft, dass die Leistungshalbleiter so verschaltet sind, dass sie über eine entgegengesetzte bevorzugte Durchlassrichtung, insbesondere über eine Sperrrichtungsdiode realisiert, verfügen. Das hat den Vorteil, dass der Halbleiterschalter dann besonders flexibel eingesetzt werden kann.In a further embodiment, it is provided here that at least one semiconductor switch comprises two oppositely-connected bipolar transistors with insulated gate electrode, each with a parallel-connected protective diode, and / or two bipolar transistors connected in opposite directions without insulated gate electrode, each with parallel-connected protection diode, and / or two thyristors and / or two oppositely connected field effect transistors, each with parallel-connected protection diode, and / or two oppositely connected metal oxide semiconductor field effect transistors, each with parallel-connected protection diode, and / or a bidirectional thyristor diode or a symistor. It is therefore advantageous here for the power semiconductors to be connected in such a way that they have an opposite preferred forward direction, in particular via a reverse direction diode. This has the advantage that the semiconductor switch can then be used very flexibly.
  • Insbesondere ist auch vorgesehen, dass zusätzlich eine Schmelzsicherung Bestandteil der Energiespeichereinrichtung ist. Diese ist dann mit einem der Pole oder einer der Vor- bzw. Hauptladeschaltungen elektrisch gekoppelt. Das hat den Vorteil, dass so eine Absicherung für den Fall, dass ein Halbleiterschalter ausfällt, vorhanden ist.In particular, it is also provided that in addition a fuse is part of the energy storage device. This is then electrically coupled to one of the poles or one of the precharge and main charge circuits. This has the advantage that such a hedge in the event that a semiconductor switch fails, is present.
  • In einer anderen Ausführungsform ist zumindest ein Halbleiterschalter dazu ausgelegt, einen Kurzschlussstrom einstellbar zu begrenzen. Das hat den Vorteil, dass im durchgeschalteten Zustand des Halbleiterschalters ein maximaler Kurzschlussstrom als Begrenzung vorgegeben werden kann, insbesondere durch eine eingestellte Steuerspannung, aber auch durch die Bausteinparameter.In another embodiment, at least one semiconductor switch is designed to limit a short-circuit current adjustable. This has the advantage that in the through-connected state of the semiconductor switch, a maximum short-circuit current can be specified as a limitation, in particular by a set control voltage, but also by the block parameters.
  • Schließlich kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Halbleiterschalter über eine Serienschaltung mit einem der Pole der Batterie gekoppelt ist. Das hat den Vorteil, dass weitere Bauteile der Energiespeichereinrichtung wie insbesondere eine Lade- oder Hauptladeschaltung besonders günstig ausgelegt werden können, da sie auf geringere Ströme ausgelegt werden können.Finally, it can be provided that at least one semiconductor switch is coupled via a series circuit to one of the poles of the battery. This has the advantage that further components of the energy storage device such as in particular a charging or main charging circuit can be designed particularly low, since they can be designed for lower currents.
  • Es können die Analogschalter so verbaut werden, dass die stabilen Potentiale zwischen elektrischen Energiespeicher und Schalter als Bezugspotentiale verwendet werden. Insbesondere finden, sofern auch anderweitige Bezugspotentiale verwendet werden müssen, als erstes die internen Bezugspotentiale Anwendung.The analog switches can be installed in such a way that the stable potentials between the electrical energy store and the switch are used as reference potentials. In particular, if other reference potentials must also be used, the internal reference potentials are the first to be used.
  • Eine weitere Ausgestaltung sieht unterschiedliche Bauarten der Analogschalter in einer Verschaltung vor. So können z. B. für die Schaltung im positiven Pol zwei in Reihe entgegengesetzt geschaltete IGBT's Verwendung finden und im negativen Pol für die Schaltung ein Triac eingebaut sein. Eine weitere abgeleitete Lösung wäre eine FET – IGBT – Triac Kombination.Another embodiment provides different types of analog switch in an interconnection. So z. B. for the circuit in the positive pole two in series opposite in series IGBT's use and be installed in the negative pole for the circuit a triac. Another derived solution would be a FET - IGBT - Triac combination.
  • Im Folgenden wird die Bezeichnung Überstrom hier als Oberbegriff für alle Ströme oberhalb eines üblichen Betriebsbereiches verwendet. So auch für Kurzschlussströme.In the following, the term overcurrent is used here as a generic term for all currents above a common operating range. So also for short-circuit currents.
  • Es kann vorgesehen sein, als erstes eine Begrenzung des Überstroms erfolgt, gefolgt von einer Sperrung oder stärkeren Begrenzung des Stromes sofern dieser nicht innerhalb einer berechneten bzw. vorgegebenen Zeit eine Stromschwelle wieder unterschreitet.It may be provided that a first limitation of the overcurrent takes place, followed by a blocking or stronger limitation of the current, provided that it does not fall below a current threshold again within a calculated or predetermined time.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass der Messbereich des Stromsensors nur bis zur Obergrenze des Betriebsbereiches einschließlich eines optionalen Sicherheitspuffers reicht. Ein weiterer Vorteil von Analogschaltern ist darin zu finden, dass der Messbereich für den Stromsensor geringer ausgelegt werden muss. Damit ist es möglich günstigere Stromsensoren zu wählen.It can also be provided that the measuring range of the current sensor only extends to the upper limit of the operating range including an optional safety buffer. Another advantage of analog switches is the fact that the measuring range for the current sensor must be made smaller. This makes it possible to choose cheaper current sensors.
  • Nachfolgend soll kurz der Hintergrund des Einsparpotentials bei einem Stromsensor dargestellt werden. Bei heutigen Relais-Sicherungskombinationen erfolgt bis zu einer gewissen Überstromgrenze die Trennung mittels Relais und ab einer gewissen Grenze nur noch eine Trennung über die Sicherung. Diese Grenze liegt etwa bei dem dreifachen des maximalen Betriebsstromes. Wenn also beispielsweise das elektrische Energiesystem für einen Strombereich von –300 A bis +300 A ausgelegt ist, erfolgt die Trennung ausschließlich über die Sicherung ab Strömen größer 900 A. Diese Grenze von 900 A muss also vom Stromsensor noch erkannt werden, was bei einer Auslegung mittels Analogschalter nicht mehr erforderlich ist. Bezogen auf das dargelegte Beispiel würde hier eine Überstrombegrenzung mittels Analogschalter von 350 A ausreichen. Damit müsste der Stromsensor nur noch für einen Bereich bis leicht oberhalb des Betriebsbereiches z. B. 350 A ausgelegt werden (respektive inklusive eines kleinen Sicherheitspuffers bis 375 A).In the following, the background of the potential for savings in a current sensor is briefly presented. In today's relay-fuse combinations is up to a certain overcurrent limit, the separation by means of relays and from a certain limit only a separation on the fuse. This limit is about three times the maximum operating current. If, for example, the electrical energy system is designed for a current range of -300 A to +300 A, the isolation takes place exclusively via the fuse from currents greater than 900 A. This limit of 900 A must therefore still be recognized by the current sensor, which is a design by analog switch is no longer necessary. Based on the example presented here, an overcurrent limitation by means of an analogue switch of 350 A would be sufficient. Thus, the current sensor would have only for a range to slightly above the operating range z. B. 350 A can be designed (respectively including a small security buffer to 375 A).
  • Das teilweise oder vollständige Ersetzen der Relais durch Analogschalter in den Energiespeichereinrichtungen hat neben den bereits dargestellten Vorteilen und dem Vorteil, dass die Analogschalter eine weitaus höhere Lebensdauer besitzen als elektromechanische Relais auch noch den Vorteil, das die zur Ansteuerung erforderliche Energie deutlich geringer ist. So haben typische in HV (Hochvolt) Batterien Anwendungen verwendete Spulen von Relais eine im statischen erforderliche Ansteuerleistung von ca. 4 W und einen nochmal höhere Ansteuerleistung im dynamischen Betrieb (also während einer Anzusphase eines Ankers). Diese Ansteuerenergie ist bei einem Analogschalter z. B. einem IGBT nahe Null bzw. deutlich geringer. Im dynamischen Betrieb während der Vorladung weisen die Analogschalter in der Regel auch einen weitaus geringeren Leistungsbedarf auf. Dadurch muss durch die Steuerelektronik weniger Leistung aufgebracht werden um die Funktion der Schalter auszubilden.The partial or complete replacement of the relay by analog switch in the energy storage devices has in addition to the advantages already shown and the advantage that the analog switch a much longer life than electromechanical relays also have the advantage that the energy required for driving is much lower. For example, typical coils of relays used in HV (high-voltage) battery applications have a static drive power of approx. 4 W and a higher drive power during dynamic operation (ie during a starting phase of an armature). This drive energy is at an analog switch z. B. an IGBT near zero or significantly lower. In dynamic operation during precharge, the analog switches usually have a much lower power requirement on. As a result, less power must be applied by the control electronics to form the function of the switch.
  • Des Weiteren sei noch darauf verwiesen, dass in den hier dargestellten Anwendungen die Analogschalter so ausgelegt sind, dass auch im Betrieb (also nicht nur während des Vorladevorgangs) der Laststromfluss über diese Analogschalter erfolgen kann.Furthermore, it should be pointed out that in the applications shown here, the analog switches are designed so that even during operation (ie not just during the pre-charging process) the load current flow can take place via these analog switches.
  • Abchließend sei noch darauf verwiesen, dass die Erfindung auch bei anderweitigen Energiespeichern Anwendung finden kann. Explizit soll hier noch auf die Brennstoffzelle und Superkaps verwiesen werden, welche auch unter den Oberbegriff des elektrischen Energiespecher fallen sollen. Des Weiteren bringt die Verwendung von Analog- bzw. Halbleiterschalters noch den Vorteil mit sich, dass diese im Vergleich zu den Relais sowohl in Ihrer Baugröse wie auch in Ihrem Gewicht reduziert sind.Finally, it should be pointed out that the invention can also be applied to other types of energy storage. Explicit reference should be made here to the fuel cell and supercaps, which are also to fall under the generic term of electrical energy storage. Furthermore, the use of analog or semiconductor switch also has the advantage that these are reduced in comparison to the relays both in your construction as well as in your weight.
  • Da es über Analog- bzw. Halbleiterschalter im Vergleich zu Relais im durchgeschalteten Zustand zu einem weit aus größerem Spannungsabfall kommt, ergeben sich bei diesen Halbleiterschaltern auch weit aus größere Durchleitungsverluste als bei einem Relais. Wenn man also nur für einen Pol der Batterie einen Analog- bzw. Halbleiterschalter vorsieht, am besten auch ohne entgegengerichtet geschalteten Baustein, fallen diese Verluste nur einmal pro Batterie an, im Gegensatz zu Lösungen die für beide Pole der Batterie einen Analogschalter vorsehen, welcher auch noch mit zwei entgegengericht sperrenden Bausteinen ausgelegt ist.Since it comes via analog or semiconductor switch in comparison to relay in the switched state to a much greater voltage drop, resulting in these semiconductor switches and far greater conduction losses than a relay. So if you only one pole of the battery provides an analog or semiconductor switch, preferably even without oppositely connected module, these losses fall only once per battery, in contrast to solutions that provide an analog switch for both poles of the battery, which also is still designed with two opposing blocking blocks.
  • Es kann vorgesehen sein, dass parallel zum Analogschalter in entgegengesetzen Stromflußrichtung eine Diode und/oder ein einen Thyristor und/oder einen Gate-Turnoff-Thyristor und/oder einen Gate-Commutated-Thyristor und/oder einen Feldeffekttransistor und/oder einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor und/oder eine Elektronenröhre verbaut ist. Bei einer solchen Ausgestaltung z. B. mittels eines IGBT in einem Pol und einem Relais im anderen benötigt man für Rückspeise- bzw. Ladeströme eine in Gegenrichtung parallel zum IGBT geschaltete Diode. Diese Diode kann z. B. auch durch einen Thyristor ersetzt werden. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass es durch die Rückspeiseströme über den Thyristor zu geringeren Verlusten und damit zu einer geringeren Erwärmung des Bausteins kommt als bei einer Diode. Auf einen häufig hohen Löschstrom für den Thyristor könnte auch verzichtet werden, da durch Beenden eines Ladevorgangs bzw. Rekuperationsvorgangs der Rückspeisestrom automatisch wieder zum Erliegen kommt. Dies führt zu einer Sperrung des Thyristors. Für Notfälle kann eine Sperrung durch das verbliebene Relais vorgesehen werden.It can be provided that a diode and / or a thyristor and / or a gate turn-off thyristor and / or a gate commutated thyristor and / or a field effect transistor and / or a metal oxide parallel to the analog switch in the opposite direction of current flow Semiconductor field effect transistor and / or an electron tube is installed. In such an embodiment z. B. by means of an IGBT in a pole and a relay in the other one needs for feedback or charging currents in the opposite direction parallel to the IGBT diode connected. This diode can z. B. also be replaced by a thyristor. An advantage of this configuration is that it comes through the recovery currents through the thyristor to lower losses and thus to a lower heating of the device than a diode. On a frequently high extinguishing current for the thyristor could also be dispensed with, since by automatically terminating a charging process or recuperation the regenerative current comes to a standstill again. This leads to a blocking of the thyristor. For emergencies, a lock can be provided by the remaining relay.
  • Die Erfindung beinhaltet auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung oder einer vorteilhaften Ausführungsform davon.The invention also includes a motor vehicle with at least one energy storage device according to the invention or an advantageous embodiment thereof.
  • Ebenso beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer der beschriebenen Energiespeichereinrichtungen.Likewise, the invention includes a method for operating one of the described energy storage devices.
  • Insbesondere ein Verfahren zum Zu- und/oder Wegschalten eines elektrischen Energiespeicher in einer Energiespeichereinrichtung, wobei zumindest ein Analog- bzw. Halbleiterschalter so ausgelegt und/oder angesteuert wird, um einen Überstrom einstellbar zu begrenzen und/oder zu sperren.In particular, a method for connecting and / or disconnecting an electrical energy store in an energy storage device, wherein at least one analog or semiconductor switch is designed and / or controlled so as to limit an overcurrent adjustable and / or lock.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass aufgrund der schnellen Schaltzeit eines Analog- bzw. Halbleiterschalter dieser die Funktion der Sicherung im Überstromfall übernimmt und dadurch auf die Sicherung verzichtet werden kann.In particular, it can be provided that, due to the fast switching time of an analog or semiconductor switch, it assumes the function of the fuse in the event of an overcurrent, and thus the fuse can be dispensed with.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sicherung für den Fall des Ausfalls und/oder Fehlfunktion der Überstromabschaltung durch den Analog- bzw. Halbleiterschalter beibehalten wird, diese dafür auch an einem schwer bzw. schlecht zugänglichen Ort verbaut werden kann. Insbesondere kann damit auch eine Öffnung zum Austausch der Sicherung durch Servicekräfte entfallen.In a further embodiment, it is provided that the fuse for the case of failure and / or malfunction of the overcurrent shutdown is maintained by the analog or semiconductor switch, this can also be installed in a difficult or difficult to access place. In particular, this can also account for an opening to replace the backup by service forces.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Vorladung des HV Zwischenkreises durch eine zeitlich gesteuerte Widerstandsänderung eines Analog- bzw. Halbleiterschalter übernommen wird.It can further be provided that the precharging of the HV intermediate circuit is taken over by a time-controlled resistance change of an analog or semiconductor switch.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die elektrische Lastzu- und/oder Abschaltung über den Analog- bzw. Halbleiterschalter erfolgt.Furthermore, it can be provided that the electrical load supply and / or shutdown takes place via the analog or semiconductor switch.
  • Überdies ist es möglich, dass der Analog- bzw. Halbleiterschalter beim Zu- und Wegschalten einer Last zeitlich versetzt zum Relais angesteuert wird, was ein last- und funkenfreies Schalten der/des Relais ermöglicht.Moreover, it is possible that the analog or semiconductor switch when switching on and off a load is controlled offset in time to the relay, which allows a load and spark-free switching of the / the relay.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass durch das lastfreie Schalten des Relais dieses einfacher und damit kostengünstiger ausgelegt werden kann.It can also be provided that can be designed by the load-free switching of the relay this simpler and therefore more cost-effective.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, dass ein sehr schnelles Vorladen und/oder Zuschalten bei gleichzeitig möglichst geringen EMV Störungen durch einen Vorlade- bzw. Zuschaltstrom erzielt wird welcher einem vorteilhaften zeitlichen Stromverlauf folgt.It can be provided that a very fast pre-charging and / or switching with the lowest possible EMC interference is achieved by a pre-charge or Zuschaltstrom which follows an advantageous temporal course of current.
  • Auch kann hier vorgesehen sein, dass für die Stromdurchschaltung und für die Vorladung der gleiche Analogschalter verwendet wird. It can also be provided here that the same analog switch is used for the current connection and for the precharge.
  • Schließlich kann vorgesehen sein, dass, bedingt durch den schnelleren Vorladevorgang bzw. dem gesteuerten Vorladeverlauf, es zu einer geringeren Erwärmung der Vorladeschaltung kommt, was wiederum zu einer größeren aufeinanderfolgenden Wiederholungsrate und/oder kürzeren Abfolgen der Vorladevorgänge genutzt werden kann.Finally, it can be provided that, due to the faster precharging process or the controlled precharging process, the precharging circuit heats up less, which in turn can be utilized to a greater successive repetition rate and / or shorter sequences of precharging operations.
  • Es versteht sich dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.Further features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention and from the drawings.
  • Dabei zeigen:Showing:
  • 1 eine Energiespeichereinrichtung nach dem Stand der Technik; 1 an energy storage device according to the prior art;
  • 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung mit einem Halbleiterschalter und einer als Relais ausgeführten zweiten Ladeschaltung; 2 An embodiment of an energy storage device according to the invention with a semiconductor switch and a second charging circuit designed as a relay;
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung mit zwei Halbleiterschaltern; und 3 a further embodiment of an energy storage device according to the invention with two semiconductor switches; and
  • 4 ein abschließendes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung mit zwei Halbleiterschaltern und je als mechanisches Relais ausgeführter Lade- bzw. Hauptladeschaltung. 4 a final embodiment of an energy storage device according to the invention with two semiconductor switches and each executed as a mechanical relay charging or main charging circuit.
  • In den Fig. werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
  • In 1 ist eine Energiespeichereinrichtung 1, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, dargestellt. Eine Batterie 2 ist an einem Pol mit einer Hauptladeschaltung 4, welche als mechanisches Relais ausgeführt ist, und mit einer Vorladeschaltung 3, welche ebenfalls als mechanisches Relais ausgeführt ist, verbunden. Die Hauptladeschaltung 4 und die Vorladeschaltung 3 sind hier parallel geschaltet und bilden eine erste Ladeschaltung. An dem anderen Pol der Batterie 2 ist eine zweite Ladeschaltung 4', welche hier ebenfalls als mechanisches Relais ausgeführt ist, elektrisch verbunden. Zur zweiten Ladeschaltung 4' ist eine Schmelzsicherung 5 in Serie geschaltet. Soll die Batterie 2 nun mit einem Bordnetz elektrisch verbunden werden, so wird die Vorladeschaltung 3 und die zweite Ladeschaltung 4' eingeschaltet, d. h. die jeweiligen Relais in einen leitenden Zustand gebracht. In Folge wird zunächst ein unerwünscht hoher Strom fließen bzw. eine unerwünscht hohe Spannung entstehen. In Abhängigkeit einer Angleichung von Strom- bzw. Spannungspegel an einen Sollwert wird dann die Hauptladeschaltung 4 geschlossen und die Vorladeschaltung 3 wieder unterbrochen. Die Batterie 2 ist dann mit dem Bordnetz funktionsbereit verbunden.In 1 is an energy storage device 1 , as known from the prior art shown. A battery 2 is at a pole with a main charging circuit 4 , which is designed as a mechanical relay, and with a precharge circuit 3 , which is also designed as a mechanical relay connected. The main charging circuit 4 and the precharge circuit 3 are connected in parallel here and form a first charging circuit. At the other pole of the battery 2 is a second charging circuit 4 ' , which is also designed here as a mechanical relay, electrically connected. To the second charging circuit 4 ' is a fuse 5 connected in series. Should the battery 2 now be electrically connected to a vehicle electrical system, so the Vorladeschaltung 3 and the second charging circuit 4 ' switched on, ie brought the respective relay in a conductive state. As a result, initially an undesirably high current will flow or an undesirably high voltage will arise. In response to an adjustment of current or voltage level to a setpoint then the main charging circuit 4 closed and the precharge circuit 3 interrupted again. The battery 2 is then connected to the electrical system ready for operation.
  • In 2 ist eine Energiespeichereinrichtung 1 dargestellt, bei welcher eine Batterie 2 an einem ihrer Pole wie in der in 1 gezeigten Energiespeichereinrichtung 1 mit einer zweiten Ladeschaltung 4' und einer mit dieser in Serie geschalteten Schmelzsicherung 5 verbunden ist. Der andere Pol der Batterie 2 ist jedoch im vorliegenden Fall mit einem Halbleiterschalter S3 elektrisch verbunden. Dieser Halbleiterschalter S3 bildet hier die erste Ladeschaltung und ersetzt also die beiden mechanischen Relais, die Hauptladeschaltung 4 (1) und die Vorladeschaltung 3 (1). Der Halbleiterschalter S3 kann beispielsweise zwei IGBT Transistoren umfassen, wobei z. B. einer der beiden Transistoren in Durchlass- bzw. Entladerichtung und der andere in Sperr- bzw. Laderichtung geschalten ist. Eine weitere Möglichkeit ist es, den Halbleiterschaler S3 als Triax bzw. GTO-Transistor auszuführen. So kann die Funktionalität einer Haupt- bzw. Vorladeschaltung 4, 3 (1) von einem Bauteil übernommen werden. Das kann unter Umständen eine komplexe Ansteuerung erfordern. Eine weitere Möglichkeit ist es beispielsweise den Halbleiterschalter S3 als Röhrentransistor auszuformen.In 2 is an energy storage device 1 shown in which a battery 2 at one of her poles as in the 1 shown energy storage device 1 with a second charging circuit 4 ' and a fuse connected in series with this 5 connected is. The other pole of the battery 2 However, in the present case is electrically connected to a semiconductor switch S 3 . This semiconductor switch S 3 here forms the first charging circuit and thus replaces the two mechanical relays, the main charging circuit 4 ( 1 ) and the precharge circuit 3 ( 1 ). The semiconductor switch S 3 may for example comprise two IGBT transistors, wherein z. B. one of the two transistors in the forward or discharge direction and the other is switched in the blocking or charging direction. Another possibility is to carry out the semiconductor scaler S 3 as a triax or GTO transistor. So can the functionality of a main or Vorladeschaltung 4 . 3 ( 1 ) are taken over by a component. This may require complex control. Another possibility is, for example, to form the semiconductor switch S 3 as a tube transistor.
  • Basierend auf 2 ist nun z. B. die Batterie 2 von einem Bordnetz (Hochvolt Zwischenkreis) getrennt, so ist der Halbleiterschalter S3 beispielsweise in einem hochohmigen Zustand. Gleichzeitig ist z. B. der zweite Schalter 4' unterbrochen, was zur Folge hat, dass die Batterie 2 auch galvanisch von dem Bordnetz getrennt ist. Soll nun die Batterie 2 mit dem Bordnetz elektrisch verbunden werden, so wird einerseits der zweite Schalter 4' geschlossen und darauf folgend zeitlich verzögert der Halbleiterschalter S3 in seinem Widerstand verringert. Durch ein beispielsweise kontinuierliches Absenken des Widerstands des Halbleiterschalters S3 können hier Artefakte, wie beispielsweise ein Überschwingen in der Spannung vermieden werden, wie es auch eine herkömmliche Vorladeschaltung 3 (1) zum Ziel hat. Des Weiteren sind so auch unterschiedliche Vorladeströme einprägbar, so dass es zu möglichst geringen EMV Störungen kommt. Es ist so auch möglich solche Vorladeströme auszubilden welche bestimmten Funktionen nachgebildet sind z. B. einem Sinus, einer Exponential-Funktion etc.Based on 2 is now z. B. the battery 2 separated from a vehicle electrical system (high-voltage intermediate circuit), the semiconductor switch S 3, for example, in a high-impedance state. At the same time z. B. the second switch 4 ' interrupted, which has the consequence that the battery 2 is also galvanically isolated from the electrical system. Shall now the battery 2 be electrically connected to the electrical system, so on the one hand, the second switch 4 ' closed and subsequently delayed in time, the semiconductor switch S 3 reduced in its resistance. By, for example, continuously lowering the resistance of the semiconductor switch S 3 , artefacts such as an overshoot in the voltage can be avoided, as is the case with a conventional precharge circuit 3 ( 1 ) to the goal. Furthermore, different pre-charging currents can be impressed so that the lowest possible EMC interference occurs. It is also possible to form such Vorladeströme which specific functions are simulated z. As a sine, an exponential function, etc.
  • In Abhängigkeit der auftretenden Ströme und Spannungen kann sodann der Halbleiterschalter S3 in einen normalen Betriebszustand gebracht werden, der für Lade- und Entladevorgänge der Batterie 2 am besten geeignet ist. In der Regel handelt es sich dabei um den Zustand, in welchem der Halbleiter den geringsten Widerstand bei der Stromdurchleitung aufweist. Sollte nun ein Notfall, wie beispielsweise ein Kurzschluss oder ähnliches, eintreten, so kann über den Halbleiterschalter S3 sehr schnell eine Nottrennung der Batterie vom Bordnetz erfolgen. Da die Halbleiterbauelemente, aus denen der Halbleiterschalter S3 bevorzugt besteht, sehr schnell schalten, kann konstruktionsseitig beispielsweise auch ein Einsparen der Schmelzsicherung 5 in Erwägung gezogen werden. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist des weiteren, dass die Ströme beim Ein- und Ausschalten über den Analogschalter geschalten werden, was dazu führt, dass das Relais immer Lastfrei und damit Funkenfrei geschalten werden kann (Ablauf Zuschaltung: Zunächst lastfreies zuschalten des Relais, dann Vorladung und Verbindungsaufbau über den Analogschalter; Ablauf Trennen: Zunächst Lasttrennung über den Analogschalter, dann lastfreies Wegschalten des Relais). Dazu erfolgt der Ein- und Ausschaltvorgang des Analogschalters zum Relais immer leicht zeitlich versetzt. Da an den Relais hier nur eine mechanische Belastung und keine elektrische Belastung gegeben ist, hat dies eine weitaus längere Lebensdauer der Relais zur Folge. Die hier gemachten Angaben sind natürlich – auch auszugsweise – auf alle anderen Varianten mit Analogschaltern übertragbar. Depending on the currents and voltages occurring then the semiconductor switch S 3 can be brought into a normal operating condition, which is responsible for charging and discharging the battery 2 is most suitable. As a rule, this is the state in which the semiconductor has the least resistance in the passage of current. Should now an emergency, such as a short circuit or the like, occur, so can be done via the semiconductor switch S 3 very quickly emergency isolation of the battery from the electrical system. Since the semiconductor components, from which the semiconductor switch S 3 preferably consists, switch very quickly, on the design side, for example, a saving of the fuse 5 be considered. Another advantage of this embodiment is that the currents are switched on switching on and off via the analog switch, which means that the relay always load-free and thus spark-free can be switched (sequence connection: first load-free switching on the relay, then summons and Connection via the analogue switch: Disconnecting process: Firstly load disconnection via the analogue switch, then load-free disconnection of the relay). For this purpose, the switching on and off of the analog switch to the relay is always slightly offset in time. Since only a mechanical load and no electrical load is applied to the relay here, this results in a much longer life of the relay. Of course, the information given here is also transferable to all other variants with analogue switches - even in part.
  • Bei der Ausgestaltung der Verschaltung ist es günstig diese so aus zu legen, dass bei Verwendung von Analogschaltern diese so verbaut werden, dass deren Bezugspotential zwischen dem Analogschalter und elektrischem Energiespeicher liegt, da dieses Potential weit aus geringere Schwankungen aufweist als das Potential an den externen Anschlüssen. Erfolgt also ein Aufbau zum Beispiel nach 2 ist es vorteilhaft einen NPN Bipolartransistor in der negativen Polleitung zu verbauen, da so die Basis direkt im Bezug zum stabilen negativen Pol des elektrischen Energiespeicher steht.In the configuration of the interconnection, it is advantageous to lay this out so that when using analog switches they are installed so that their reference potential between the analog switch and electrical energy storage is because this potential has far lower fluctuations than the potential at the external terminals , So, for example, a construction is done 2 it is advantageous to obstruct an NPN bipolar transistor in the negative pole line, since so the base is directly related to the stable negative pole of the electrical energy storage.
  • Ist nun z. B. die Batterie 2 von einem Bordnetz des Kraftwagens getrennt, so ist der Halbleiterschalter S3 beispielsweise in einem hochohmigen Zustand. Gleichzeitig ist die zweite Ladeschaltung 4' unterbrochen, was zur Folge hat, dass die Batterie 2 auch galvanisch von dem Bordnetz getrennt ist. Soll nun die Batterie 2 mit dem Bordnetz elektrisch verbunden werden, so wird einerseits die zweite Ladeschaltung 4' geschlossen und andererseits der Halbleiterschalter S3 in seinem Widerstand verringert. Durch ein beispielsweise schrittweises Absenken des Widerstands des Halbleiterschalters S3 können hier Artefakte, wie beispielsweise ein Überschwingen in der Spannung vermieden werden, wie es auch eine herkömmliche Vorladeschaltung 3 (1) zum Ziel hat. In Abhängigkeit der auftretenden Ströme und Spannungen kann sodann der Halbleiterschalter S3 in einen normalen Betriebszustand gebracht werden, der für Lade- und Entladevorgänge der Batterie 2 am besten geeignet ist. Sollte nun ein Notfall, wie beispielsweise ein Kurzschluss oder ähnliches, eintreten, so kann über den Halbleiterschalter S3 sehr schnell eine Nottrennung der Batterie von dem Bordnetz erfolgen. Da die Halbleiterbauelemente, aus denen der Halbleiterschalter S3 bevorzugt besteht, sehr schnell schalten, kann konstruktionsseitig beispielsweise auch ein Einsparen der Schmelzsicherung 5 in Erwägung gezogen werden.Is now z. B. the battery 2 separated from an electrical system of the motor vehicle, the semiconductor switch S 3, for example, in a high-impedance state. At the same time, the second charging circuit 4 ' interrupted, which has the consequence that the battery 2 is also galvanically isolated from the electrical system. Shall now the battery 2 be electrically connected to the electrical system, so on the one hand, the second charging circuit 4 ' closed and on the other hand, the semiconductor switch S 3 reduced in its resistance. By, for example, a gradual lowering of the resistance of the semiconductor switch S 3 artifacts, such as an overshoot in the voltage can be avoided here, as well as a conventional Vorladeschaltung 3 ( 1 ) to the goal. Depending on the currents and voltages occurring then the semiconductor switch S 3 can be brought into a normal operating condition, which is responsible for charging and discharging the battery 2 is most suitable. Should now an emergency, such as a short circuit or the like, occur, so can be done via the semiconductor switch S 3 very quickly emergency isolation of the battery from the electrical system. Since the semiconductor components, from which the semiconductor switch S 3 preferably consists, switch very quickly, on the design side, for example, a saving of the fuse 5 be considered.
  • In 3 ist eine weitere Energiespeichereinrichtung 1 dargestellt. Im vorliegenden Beispiel ist ganz ähnlich dem in 2 gezeigten Beispiel mit einem der Pole der Batterie 2 ein Halbleiterschalter S3 kontaktiert, welcher eine Ladeschaltung, insbesondere eine Vorladeschaltung 3 (1) und eine Hauptladeschaltung 4 (1) ersetzt. Zusätzlich ist nun auch der andere Pol der Batterie 3 mit einem weiteren Halbleiterschalter S3' elektrisch verbunden, welcher wiederum in Serie mit einer Schmelzsicherung 5 geschaltet ist. Ist die Batterie 2 nun von dem Bordnetz getrennt, so sind beide Halbleiterschalter S3 bzw. S3' in einem hochohmigen Zustand. Soll die Batterie 2 nun mit dem Bordnetz leitend verbunden werden, so wird der Widerstand der beiden Halbleiterschalter S3 bzw. S3' herabgesetzt. Hierbei kann einer der beiden Halbleiterschalter S3, S3' wieder die Funktion der Vorladeschaltung 3 (1) übernehmen, z. B. indem er schrittweise in seinem Widerstand abgesenkt wird. Der jeweils andere Halbleiterschalter S3 bzw. S3' kann dann z. B. einfacher ausgeführt sein, d. h. darauf ausgelegt sein, lediglich zwischen einem maximalen und einem minimalen Widerstandswert umschalten zu können. Der Halbleiterschalter S3 bzw. S3', welcher die Funktionalität der Vorladeschaltung 3 (1) übernimmt, wird dann pegelabhängig von Spannung und/oder Strom auf einen minimalen Widerstand gesetzt. Die Batterie 2 ist dann vollständig mit dem Bordnetz gekoppelt.In 3 is another energy storage device 1 shown. In the present example is very similar to in 2 shown example with one of the poles of the battery 2 a semiconductor switch S 3 contacted, which a charging circuit, in particular a precharge circuit 3 ( 1 ) and a main charging circuit 4 ( 1 ) replaced. In addition, now is the other pole of the battery 3 electrically connected to a further semiconductor switch S 3 ' , which in turn in series with a fuse 5 is switched. Is the battery 2 now separated from the electrical system, so are both semiconductor switches S 3 and S 3 ' in a high-impedance state. Should the battery 2 now be conductively connected to the electrical system, the resistance of the two semiconductor switches S 3 and S 3 'is reduced. Here, one of the two semiconductor switches S 3 , S 3 ' again the function of the precharge circuit 3 ( 1 ) take over, for. B. by being gradually lowered in its resistance. The respective other semiconductor switch S 3 or S 3 ' can then z. B. be designed to be simpler, ie be designed to be able to switch only between a maximum and a minimum resistance. The semiconductor switch S 3 or S 3 ' , which the functionality of the Vorladeschaltung 3 ( 1 ) is then set level dependent of voltage and / or current to a minimum resistance. The battery 2 is then fully connected to the electrical system.
  • Es kann hier z. B. vorgesehen sein, beide Halbleiterschalter S3, S3' als je einen Halbleiterbaustein, welcher in beide Richtungen, also Lade- und Entladerichtung, schalten kann, auszuformen. Hier bieten sich beispielsweise Gate-Turnoff-Thyristoren oder sogenannte „Triacs”, also Zweirichtungs-Thyristordioden, an. Es kann aber z. B. auch vorgesehen sein, die Halbleiterschalter S3, S3' aus Halbleiterbausteinen auszuformen, welche nur in eine Richtung schaltbar sind. Solche Halbleiterbausteine sind z. B. Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren. In diesem Falle können entweder beide Halbleiterschalter S3, S3' in sowohl Lade- als auch Entladerichtung schaltbar sein oder ein Halbleiterschalter S3, S3' ist in beide Richtungen schaltbar und der andere Halbleiterschalter S3', S3 nur in eine Richtung.It can be here z. B. be provided, both semiconductor switches S 3 , S 3 ' as each a semiconductor device, which can switch in both directions, ie charging and discharging, auszuformen. For example, gate turn-off thyristors or so-called "triacs", ie bidirectional thyristor diodes, are suitable here. It can but z. B. also be provided to form the semiconductor switches S 3 , S 3 ' of semiconductor devices, which are switchable in one direction only. Such semiconductor devices are z. B. insulated gate bipolar transistors or metal oxide semiconductor field effect transistors. In this case, either both semiconductor switches S 3 , S 3 ' in both charging and discharging be switchable or a semiconductor switch S 3 , S 3 ' is switchable in both directions and the other semiconductor switch S 3' , S 3 only in one direction.
  • In 4 ist eine weitere Energiespeichereinrichtung 1 gezeigt. Hierbei ist der eine Pol der Batterie 2 mit einer als mechanisches Relais ausgeführten Hauptladeschaltung 4 elektrisch verbunden, welche mit einem Halbleiterschalter S3 in Serie geschaltet ist. Die Hauptladeschaltung 4 und der Halbleiterschalter S3 bilden also die erste Ladeschaltung. Der andere Pol der Batterie 2 ist mit der zweiten Ladeschaltung 4' elektrisch verbunden, welche hier als mechanisches Relais ausgeführt ist, welches wiederum mit einem zusätzlichen Halbleiterschalter S3' und einer Schmelzsicherung 5 in Serie geschaltet ist. Ist die Batterie 2 nun von dem Bordnetz des Kraftwagens getrennt, so sind z. B. die Hauptladeschaltung 4 bzw. die Ladeschaltung 4', also die beiden Relais, und die beiden Halbleiterschalter S3 und S3' in einem unterbrochenen Zustand. Soll die Batterie 2 nun mit dem Bordnetz gekoppelt werden, so werden beispielsweise zunächst die beiden Relais in einen geschlossenen, also elektrisch leitenden Zustand gebracht und gleichzeitig die Halbleiterschalter S3 bzw. S3' in einem hochohmigen Zustand belassen. Während einer der Halbleiterschalter S3 bzw. S3' in einen Zustand mit minimalem Widerstand geschaltet wird, übernimmt der andere Halbleiterschalter S3 bzw. S3' die Funktion einer Vorladeschaltung 3 (1), indem der Widerstand dieses Halbleiterschalters S3 bzw. S3' pegelgesteuert, also strom- und/oder spannungsabhängig, abgesenkt wird. Grundsätzlich kann die Reihenfolge des Anschaltens der beiden Relais und der beiden Halbleiterschalter S3, S3' hier variiert werden. Der andere Halbleiterschalter S3' bzw. S3 übernimmt im vorliegenden Beispiel die Funktion einer Notabschaltung. Im Falle eines Kurzschlusses oder ähnlichem kann so durch diesen die Batterie 2 schnell vom Bordnetz getrennt werden. Gegebenenfalls kann hier der Halbleiterschalter S3 bzw. S3', welcher die Funktion der Vorladeschaltung 3 (1) übernimmt, auch günstiger, also beispielsweise lediglich mit einem IGBT-Transistor, ausgeführt werden, da eine Nottrennung dann durch das zugeordnete Relais erfolgen kann.In 4 is another energy storage device 1 shown. Here is the one pole of the battery 2 with a main charging circuit designed as a mechanical relay 4 electrically connected, which is connected in series with a semiconductor switch S 3 . The main charging circuit 4 and the semiconductor switch S 3 thus form the first charging circuit. The other pole of the battery 2 is with the second charging circuit 4 ' electrically connected, which is designed here as a mechanical relay, which in turn with an additional semiconductor switch S 3 ' and a fuse 5 connected in series. Is the battery 2 now separated from the electrical system of the motor vehicle, so are z. B. the main charging circuit 4 or the charging circuit 4 ' , So the two relays, and the two semiconductor switches S 3 and S 3 ' in an interrupted state. Should the battery 2 Now be coupled with the electrical system, so for example, first the two relays are brought into a closed, ie electrically conductive state and at the same time leave the semiconductor switches S 3 and S 3 ' in a high-impedance state. While one of the semiconductor switches S 3 and S 3 'is switched to a state with minimum resistance, the other semiconductor switch S 3 or S 3' assumes the function of a precharge circuit 3 ( 1 ), in that the resistance of this semiconductor switch S 3 or S 3 ' level-controlled, so current and / or voltage-dependent, is lowered. In principle, the sequence of switching on the two relays and the two semiconductor switches S 3 , S 3 ' can be varied here. The other semiconductor switch S 3 ' or S 3 assumes the function of an emergency shutdown in the present example. In the case of a short circuit or the like, so through this the battery 2 be quickly disconnected from the electrical system. Optionally, here the semiconductor switch S 3 or S 3 ' , which is the function of the precharge circuit 3 ( 1 ), also cheaper, so for example, only with an IGBT transistor, running, as a emergency separation can then be done by the associated relay.
  • Vorstehend wurde die Erfindung beispielhaft anhand einer Energiespeichereinrichtung für einen Kraftwagen erläutert. Anwendung findet die Erfindung im Transportbereich (Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Schifffahrt), wie auch bei stationärer Energiespeicherung (Pufferspeicher-Energiewende) und als Notstromspeicher. Allgemein kann sie überall dort angewandt werden, wo ein elektrischer Energiespeicher mit einem Verbraucher verbunden wird. Die vornehmliche Anwendung findet die Erfindung voraussichtlich in Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, wo Energiespeicher in Form von Batterien verbaut werden.The invention has been described above by way of example with reference to an energy storage device for a motor vehicle. Application finds the invention in the transport sector (land vehicles, aircraft, shipping), as well as stationary energy storage (buffer storage energy turnaround) and emergency power storage. In general, it can be used wherever an electrical energy store is connected to a consumer. The primary application, the invention is expected to find in electric vehicles and hybrid vehicles, where energy storage are installed in the form of batteries.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    EnergiespeichereinrichtungEnergy storage device
    22
    Batteriebattery
    33
    Vorladeschaltungprecharge circuit
    44
    HauptladeschaltungMain charging circuit
    4'4 '
    Ladeschaltungcharging circuit
    55
    Schmelzsicherungfuse
    S3 S 3
    HalbleiterschalterSemiconductor switches
    S3' S 3 '
    HalbleiterschalterSemiconductor switches
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
  • 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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • DE 102010014104 A1 [0003] DE 102010014104 A1 [0003]
    • DE 102012007225 A1 [0004] DE 102012007225 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Energiespeichereinrichtung (1) für einen Kraftwagen, mit einer Batterie (2), mit deren einem Pol eine erste Ladeschaltung elektrisch gekoppelt ist und mit deren anderem Pol eine zweite Ladeschaltung (4') elektrisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ladeschaltung einen Halbleiterschalter (S3) umfasst.Energy storage device ( 1 ) for a motor vehicle, with a battery ( 2 ), with one pole of which a first charging circuit is electrically coupled and with the other pole of which a second charging circuit ( 4 ' ) is electrically coupled, characterized in that the first charging circuit comprises a semiconductor switch (S 3 ).
  2. Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ladeschaltung eine Vorladeschaltung (3) und eine Hauptladeschaltung (4) umfasst, wobei die Vorladeschaltung (3) oder die Hauptladeschaltung (4) ihrerseits den Halbleiterschalter (S3) umfasst.Energy storage device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first charging circuit comprises a precharge circuit ( 3 ) and a main charging circuit ( 4 ), wherein the precharge circuit ( 3 ) or the main charging circuit ( 4 ) in turn comprises the semiconductor switch (S 3 ).
  3. Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeschaltung (3) und die Hauptladeschaltung (4) jeweils einen Halbleiterschalter (S3) umfasst.Energy storage device ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the precharge circuit ( 3 ) and the main charging circuit ( 4 ) each comprise a semiconductor switch (S 3 ).
  4. Energiespeichereinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter (S3) der Vorladeschaltung (3) und der Halbleiterschalter (S3) der Hauptladeschaltung (4) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.Energy storage device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the semiconductor switch (S 3 ) of the precharge circuit ( 3 ) and the semiconductor switch (S 3 ) of the main charging circuit ( 4 ) are arranged in a common housing.
  5. Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ladeschaltung (4') einen weiteren Halbleiterschalter (S3') umfasst.Energy storage device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second charging circuit ( 4 ' ) comprises a further semiconductor switch (S 3 ' ).
  6. Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zweiten Ladeschaltung (4') ein zusätzlicher Halbleiterschalter (S3') elektrisch gekoppelt ist.Energy storage device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that with the second charging circuit ( 4 ' ) an additional semiconductor switch (S 3 ' ) is electrically coupled.
  7. Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halbleiterschalter (S3, S3') einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode und/oder einen Bipolartransistor ohne isolierte Gate-Elektrode und/oder einen Thyristor und/oder einen Gate-Turnoff-Thyristor und/oder einen Gate-Commutated-Thyristor und/oder einen Feldeffekttransistor und/oder einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor umfasst.Energy storage device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one semiconductor switch (S 3 , S 3 ' ) comprises an insulated-gate bipolar transistor and / or a bipolar transistor without an insulated gate electrode and / or a thyristor and / or a gate transistor. Turnoff thyristor and / or a gate commutated thyristor and / or a field effect transistor and / or a metal oxide semiconductor field effect transistor comprises.
  8. Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halbleiterschalter (S3, S3') zwei entgegengerichtet geschaltete Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode und/oder zwei entgegengerichtet geschaltete Bipolartransistoren ohne isolierte Gate-Elektrode und/oder zwei Thyristoren und/oder zwei entgegengerichtet geschaltete Feldeffekttransistoren und/oder zwei entgegengerichtet geschaltete Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren und/oder eine Zweirichtungs-Thyristordiode bzw. einen Symistor umfasst.Energy storage device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one semiconductor switch (S 3 , S 3 ' ) two oppositely connected bipolar transistors with insulated gate electrode and / or two oppositely connected bipolar transistors without insulated gate electrode and / or two thyristors and / or two oppositely connected field-effect transistors and / or two oppositely connected metal-oxide-semiconductor field-effect transistors and / or a bidirectional thyristor diode or a symistor.
  9. Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halbleiterschalter (S3, S3') dazu ausgelegt ist, einen Kurzschlussstrom einstellbar zu begrenzen.Energy storage device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one semiconductor switch (S 3 , S 3 ' ) is designed to limit a short-circuit current adjustable.
  10. Energiespeichereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halbleiterschalter (S3, S3') über eine Serienschaltung mit einem der Pole der Batterie (2) gekoppelt ist.Energy storage device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one semiconductor switch (S 3 , S 3 ' ) via a series circuit with one of the poles of the battery ( 2 ) is coupled.
DE201310017091 2013-10-15 2013-10-15 Energy storage device for a motor vehicle Withdrawn DE102013017091A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310017091 DE102013017091A1 (en) 2013-10-15 2013-10-15 Energy storage device for a motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310017091 DE102013017091A1 (en) 2013-10-15 2013-10-15 Energy storage device for a motor vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013017091A1 true DE102013017091A1 (en) 2015-04-16

Family

ID=52737714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310017091 Withdrawn DE102013017091A1 (en) 2013-10-15 2013-10-15 Energy storage device for a motor vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013017091A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015010536A1 (en) 2015-08-12 2017-02-16 Daimler Ag Battery arrangement for a high-voltage electrical system in a motor vehicle with a first high-voltage battery and a second high-voltage battery and method for operating such a battery arrangement
DE102016225547A1 (en) * 2015-12-25 2017-06-29 Yazaki Corporation JUNCTION BOX
DE102016220118A1 (en) * 2016-10-14 2018-04-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery separator and method of performing a precharge cycle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010014104A1 (en) 2010-04-07 2011-10-13 Dbk David + Baader Gmbh Electric power cord for a motor vehicle
DE102012007225A1 (en) 2012-04-11 2012-11-15 Daimler Ag Power supply system for motor vehicle, has diode element that connects second voltage tap to battery units, such that power flows to output terminal, if electrical output voltage of voltage converting unit drops below specific value

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010014104A1 (en) 2010-04-07 2011-10-13 Dbk David + Baader Gmbh Electric power cord for a motor vehicle
DE102012007225A1 (en) 2012-04-11 2012-11-15 Daimler Ag Power supply system for motor vehicle, has diode element that connects second voltage tap to battery units, such that power flows to output terminal, if electrical output voltage of voltage converting unit drops below specific value

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015010536A1 (en) 2015-08-12 2017-02-16 Daimler Ag Battery arrangement for a high-voltage electrical system in a motor vehicle with a first high-voltage battery and a second high-voltage battery and method for operating such a battery arrangement
DE102016225547A1 (en) * 2015-12-25 2017-06-29 Yazaki Corporation JUNCTION BOX
DE102016220118A1 (en) * 2016-10-14 2018-04-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery separator and method of performing a precharge cycle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010007452A1 (en) Switching relief for a circuit breaker
EP2639916A2 (en) Circuit arrangement for power converter with intermediate circuit, and method for operating a power converter
EP2732521B1 (en) Direct current circuit breaker
EP3072143B1 (en) Device for switching a direct current
DE10330284A1 (en) Overvoltage limiter for a traction converter
EP2909910A1 (en) Protection circuit arrangement for a multi-voltage power supply
DE10221081A1 (en) Inverter for an electrical machine
EP2573928A1 (en) Overcurrent protection and reverse current blocking in an indirect inverter for operating an alternating current machine
DE102016219098A1 (en) Battery separator
DE112017000287T5 (en) INVERTER DEVICE
WO2014053320A2 (en) Circuit arrangement and a method for charging a dc link capacitor, as well as a battery and motor vehicle comprising such a circuit arrangement
DE102013017091A1 (en) Energy storage device for a motor vehicle
EP2789068B1 (en) Circuit arrangement for reducing the current intensity in a high-voltage dc transmission line, high-voltage dc transmission installation, and method for reducing the current intensity of an electrical current
DE102010064311A1 (en) Controllable energy storage and method for operating a controllable energy storage
EP2926455B1 (en) Apparatus for switching direct currents in branches of a dc voltage grid node
DE102012217280A1 (en) Separating arrangement for a high voltage direct current network
DE102011016056A1 (en) Hybrid switching element of circuit device for e.g. electric vehicle, has switching portions that are arranged such that forward direction of one switching portion is located opposite to forward direction of other switching portion
DE102012203072A1 (en) Device and method for securing a circuit for a vehicle and circuit
WO2020151805A1 (en) Direct current circuit breaker device
EP3583688B1 (en) Switching device and use thereof for precharging
DE102016220118A1 (en) Battery separator and method of performing a precharge cycle
DE102016215688A1 (en) Circuit arrangement for coupling an electrical control device with a power supply and electrical control unit
DE102012102878A1 (en) Power converter with DC link, and method for operating such a power converter
DE102018101309A1 (en) DC-protection device
DE102013221322A1 (en) Half bridge for an active rectifier

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee