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Kraftfahrzeuge weisen ein Bordnetz auf, um zahlreiche elektrische Komponenten innerhalb und außerhalb des Antriebsstrangs mit elektrischer Energie versorgen zu können. Mit zunehmender Elektrifizierung bzw. mit zunehmender Leistung von elektrischen Maschinen innerhalb des Fahrzeugs sollte die Nennspannung erhöht werden, da bei höheren Nennspannungen vergleichsweise geringere Leistungsquerschnitte bzw. Maximal-Nennströme erforderlich sind. Um jedoch nicht alle Komponenten auf höhere Bordnetzspannungen umstellen zu müssen, werden Batterien verwendet, die unterschiedliche Bordnetzzweige mit unterschiedlichen Nennspannungen bedienen können. Es ergeben sich jedoch, wie im Folgenden dargestellt ist, Herausforderungen bei der Kombination unterschiedlicher Nennspannungen innerhalb des Bordnetzes bzw. innerhalb der gleichen Fahrzeugbatterievorrichtung.
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Batterien bestehen aus seriellen Anordnungen einzelner Zellen, die durch die Summe der Reihenschaltung die geforderte Spannung bzw. Kapazität erreicht. Es können ferner, um größere Kapazitäten darstellen zu können, zwei oder mehr Zellen parallel geschaltet. Diese sind dauerhaft verbunden und können im Betrieb nicht getrennt werden.
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Bei einem Defekt in einer Zelle des Zellenstrangs führt dies unter Umständen zum kompletten Ausfall der gesamten Batterie und den Zusammenbruch der Bordnetzversorgung. Gerade in Anwendungsfällen, in denen nur ein Startergenerator die Batterie lädt, jedoch gleichzeitig die 12V Versorgung dauerhaft sichergestellt werden muss, gewinnt dieser Aspekt an Bedeutung. Die Versorgung der 12V Verbraucher sollte nicht unterbrochen werden, da sonst kein redundantes Element die Energieversorgung übernehmen kann.
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Die Versorgung aus den DC/DC ist hier gegebenenfalls nicht ausreichend, um die Verbraucher zufriedenstellend zu versorgen. Ziel ist es, eine dauerhafte Versorgung des Fahrzeugs mit Energie zu gewährleisten, damit der Fahrer in der Lage ist, das Fahrzeug bei einem Defekt noch sicher und in ausreichender Zeit das Fahrzeug zum Stehen zu bringen.
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Darstellung von Ausführungsformen der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Eigenschaften ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
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Es werden Zellen in modularerweise parallel geschaltet, um im Fall eines Defekts im einen der Stränge diesen zu deaktivieren ohne Betrieb unterbrechen zu müssen. Bislang wurde dies gelöst durch Parallelschalten von zwei oder mehr Energielieferanten bzw. -speicher bzw. Batterien.
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Bei der hier beschriebenen Fahrzeugbatterievorrichtung gibt es die Möglichkeit, Bordnetzzweige mit unterschiedlichen Nennspannungen mit einer Vorrichtung darstellen und versorgen zu können. Die Versorgung eines der Bordnetze (der Bordnetzzweig mit einer höheren Nennspannung als die Nennspannung eines anderen Bordnetzzweigs) kann abschaltbar realisiert sein, da der überwiegende Anteil der Fahrzeugverbraucher sich in dem Bordnetzzweig mit der geringeren Nennspannung vorliegen kann. Innerhalb der Fahrzeugbatterievorrichtung sind die Energiequellen in mindestens zwei Akkumulatoren aufgeteilt. Durch diese Anordnung ist es nun möglich, bei einem Defekt in einem Zellenstrang durch die vorhandenen Schalter diesen defekten Teil der Fahrzeugbatterievorrichtung zu deaktivieren. Die Ansteuerung der Schalter, insbesondere MOSFETs oder andere Halbleiterschalter, übernimmt bei der Fahrzeugbatterievorrichtung eine Steuerungseinheit. Dieses entscheidet an Hand der vorliegenden Daten ob und welcher Strang deaktiviert wird und steuert den entsprechenden Schalter an.
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Durch die Vorgabe, zumindest einen Bordnetzzweig mit einer dauerhaft versorgen zu müssen (insbesondere den mit der geringeren Nennspannung als der andere), werden Schalter verwendet. Dadurch kann das Laden (insbesondere ein Ladungsausgleich) verhindert werden. Gleichzeitig kann über eine Bodydiode des Schalters, sofern dieser eine aufweist, ein Bordnetzzweig (insbesondere der mit der geringeren Nennspannung als der andere) zu einem gewissen Anteil noch versorgen werden.
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Mit der Zeit wird der defekte Akkumulator immer mehr und mehr entladen, und kann nicht mehr zur Versorgung beitragen werden. Ein Laden (und somit eine Belastung des Generators, eines Wandlers oder des anderen Akkumulators) ist jedoch durch den nicht mehr geöffneten Schalter nicht möglich.
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Die gleiche Methode ist anwendbar, so bald eine erhöhte Alterung in einem Zellenstrang erkennbar ist, und dadurch dauerhaft oder für eine gewisse Zeit deaktiviert werden soll, um die Gesamtlebensdauer der Batterievorrichtung zu erreichen.
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Es wird eine Fahrzeugbatterievorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Akkumulator vorgeschlagen. Der erste Akkumulator weist einen Zwischenabgriff auf. Der zweite Akkumulator weist einen Pluspol auf. Dieser ist mit dem Zwischenabgriff des ersten Akkumulators verbunden. Der zweite Akkumulator weist eine Nennspannung auf, die kleiner als die Nennspannung des ersten Akkumulators ist. Beispielsweise hat der erste Akkumulator eine Nennspannung von 48 Volt, während der zweite Akkumulator eine Nennspannung von 12 Volt aufweist. Dadurch kann ein Bordnetzzweig mit 48 Volt Nennspannung und ein Bordnetzzweig mit 12 Volt Nennspannung versorgt werden. Durch den Zwischenabgriff kann der erste Akkumulator den zweiten Akkumulator unterstützen oder (bei Ausfall des zweiten Akkumulators) in seiner Funktion ersetzen.
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Die Fahrzeugbatterievorrichtung weist einen ersten positiven Anschluss und einen zweiten positiven Anschluss auf. Beide sind für unterschiedliche Nennspannungen bzw. für Bordnetzzweige unterschiedlicher Nennspannung vorgesehen. Der erste positive Anschluss ist mit dem ersten Akkumulator verbunden, insbesondere mit einem Pluspol des ersten Akkumulators. Der zweite positive Anschluss ist mit dem zweiten Akkumulator verbunden, insbesondere mit dem Pluspol des zweiten Akkumulators.
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Die Fahrzeugbatterievorrichtung weist ferner einen Masseanschluss auf. Dieser ist über einen ersten Schalter mit dem ersten Akkumulator verbunden, insbesondere mit einem Minuspol des ersten Akkumulators. Der Masseanschluss ist über einen zweiten Schalter dem zweiten Akkumulator verbunden, insbesondere mit einem Minuspol des zweiten Akkumulators.
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Mittels der Schalter kann einer der Akkumulatoren von dem Masseanschluss abgetrennt werden, falls der Akkumulator defekt ist oder zu stark gealtert ist. Mittels der Schalter kann ausgewählt werden, welcher der Akkumulatoren zur Versorgung verwendet wird bzw. welcher der Akkumulatoren Strom an den zweiten positiven Anschluss liefert (oder von diesem erhält).
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Die Fahrzeugbatterievorrichtung weist ferner einen DC/DC-Wandler auf. Dieser hat eine erste Wandlerseite und eine zweite Wandlerseite. Die erste Wandlerseite ist mit dem ersten Akkumulator verbunden. Die erste Wandlerseite ist insbesondere mit dem Pluspol des ersten Akkumulators verbunden. Ferner kann die erste Wandlerseite mit dem Zwischenabgriff (oder auch mit dem Minuspol des ersten Akkumulators) verbunden sein. Die zweite Wandlerseite ist mit dem zweiten Akkumulator verbunden. Insbesondere ist die zweite Wandlerseite mit dem Pluspol des zweiten Akkumulators (bzw. mit dem daran angeschlossenen Zwischenabgriff) verbunden. Ferner ist die zweite Wandlerseite vorzugsweise mit dem Minuspol des zweiten Akkumulators oder mit dem Masseanschluss verbunden. Der DC/DC-Wandler ist eingerichtet, elektrische Spannung zwischen der ersten und der zweiten Wandlerseite zu wandeln. Der DC/DC-Wandler kann ein bidirektionaler Wandler sein oder ein unidirektionaler Wandler, der insbesondere ausgelegt, ist Energie von der ersten Wandlerseite an die zweite Wandlerseite zu übertragen. Der DC/DC-Wandler ist insbesondere ein Gleichspannungswandler, der beispielsweise als Ladungspumpe, Abwärtswandler, Aufwärtswandler, oder Inverswandler ausgebildet ist. Der DC/DC-Wandler kann als Wandler mit oder ohne galvanische Trennung (d.h. mit oder ohne Transformator) ausgebildet sein.
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Die Fahrzeugbatterievorrichtung kann ferner einen dritten Schalter aufweisen. Über diesen dritten Schalter kann der Pluspol des ersten Akkumulators mit dem ersten positiven Anschluss verbunden sein. Dies ermöglicht eine weitere, individuell schaltbare Anbindung des ersten Akkumulators. Der dritte Schalter kann zwischen dem Pluspol des ersten Akkumulators und dem ersten positiven Anschluss der Fahrzeugbatterievorrichtung angeordnet sein. Der dritte Schalter kann ferner zwischen einem Verbindungspunkt der ersten Wandlerseite und dem Pluspol des ersten Akkumulators und dem ersten positiven Anschluss der Fahrzeugbatterievorrichtung vorgesehen sein.
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Die Fahrzeugbatterievorrichtung kann ferner eine Steuerungseinheit aufweisen. Diese ist mit dem ersten und dem zweiten Akkumulator verbunden, insbesondere um ein Potential, eine Spannung, einen fließenden Strom oder eine Temperatur eines der betreffenden Akkumulatoren oder einzelner Zellen eines der Akkumulatoren oder Gruppen von Zellen eines der Akkumulatoren zu erfassen. Hierzu weist die Steuerungseinheit einen Mess- bzw. Signaleingang auf. Die Steuerungseinheit ist eingerichtet, einen Zelldefekt in einem der Akkumulatoren zu erfassen. Als Zelldefekt wird ein vollständiger Ausfall zumindest einer Zelle des betreffenden Akkumulators (oder des gesamten Akkumulators) und/oder einen Alterungsgrad zumindest einer Zelle des betreffenden Akkumulators oder eines Zellenstapelabschnitts des Akkumulators oder des gesamten Akkumulators bezeichnet, der einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
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Die Steuerungseinheit ist ansteuernd mit dem ersten und dem zweiten Schalter verbunden. Ferner kann die Steuerungseinheit mit dem dritten Schalter ansteuernd verbunden sein. Insbesondere kann die Steuerungseinheit mit dem DC/DC-Wandler ansteuernd verbunden sein. Die Steuerungseinheit kann auch dem DC/DC-Wandler nachgeschaltet sein, um von diesem ein Signal zu erfassen, das zumindest einen Zustand des DC/DC-Wandlers kennzeichnet. Als Zustand des DC/DC-Wandlers kann beispielsweise die Temperatur, ein Strom, ein Belastungszustand, ein Potential, eine Spannung, eine Schaltfrequenz des DC/DC-Wandlers betrachtet werden. Ferner kann die Steuerungseinheit ansteuernd mit einem Akkumulator oder mit beiden Akkumulatoren verbunden sein, insbesondere mit einer Batteriemanagementeinheit des Akkumulators, die beispielsweise eingerichtet ist, einen Ladungsausgleich zwischen Zellen des betreffenden Akkumulators zu steuern. Die Steuerungseinheit ist eingerichtet ist, bei Erfassung eines Zelldefekts innerhalb eines der Akkumulatoren den daran angeschlossenen Schalter zu öffnen. Wird der erste Akkumulator als defekt erfasst, wird der erste Schalter geöffnet. Wird der zweite Akkumulator als defekt erfasst, wird der zweite Schalter geöffnet. Die Steuerungseinheit kann hierzu einen Steuerausgang aufweisen, der mit einem betreffenden Steuereingang des Schalters (beispielsweise Basis oder Gate) verbunden ist. Die Funktion der Steuerungseinheit kann durch logische Gatter, analoge Bauelemente, einen Mikroprozessor mit angeschlossenem Programmspeicher oder einer Kombination hiervon realisiert werden. Die Funktion ergibt sich durch die Verschaltung dieser Komponenten bzw. durch ein Programm in dem Programmspeicher, das zum Ablaufen aus dem Mikroprozessor ausgebildet ist. Die Steuerungseinheit kann eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, an die übergeordnete Steuergeräte angeschlossen werden können. Ferner kann der DC/DC-Wandler eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, die zum Anschluss an einen Datenbus des Fahrzeugs eingerichtet ist, etwa eine Kommunikationsschnittstelle gemäß dem CAN-Bus-Standard (ISO 11898).
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Der erste und/oder der zweite positive Anschluss (oder auch dder Masseanschluss) der Fahrzeugbatterievorrichtung kann mit einer Sicherung gesichert sein. Hierbei ist der betreffende Anschluss mit einer seriellen Sicherung ausgestattet. Überschreitet der Strom am Anschluss den Stromschwellenwert der Sicherung, löst diese aus und trennt den betreffenden Anschluss. Die Sicherung kann eine Schmelzsicherung oder ein Sicherungsautomat sein, der sich zurückstellen lässt, sobald der Stromschwellenwert unterschritten ist.
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Der erste Akkumulator ist vorzugsweise ein Lithium-Akkumulator. Der zweite Akkumulator ein vorzugsweise Bleiakkumulator. Der Lithium-Akkumulator kann einen Zellenstapel aufweisen, wobei eine Verbindung zwischen zwei benachbarten Zellen als der Zwischenabgriff herausgeführt ist. Der Bleiakkumulator kann beispielsweise 6 Blei-Säure-Zellen aufweisen. Der Lithium-Akkumulator kann 12 Lithiumzellen aufweisen (jeweils mit einer Nennspannung von beispielsweise ca. 3.5 Volt, ca. 3.7 Volt, ca. 3.8 Volt, ca. 4 Volt oder ca. 4.2 Volt). Die Zell-Nennspannung hängt von dem Typ der Lithiumzelle ab, insbesondere von der Elektrodenmaterialpaarung, so dass hier eine Vielzahl an Lithiumzelltypen möglich sind. Ein Zellstapelabschnitt des ersten Akkumulators, der den Minuspol mit dem Zwischenabgriff verbindet, kann beispielsweise 3 Zellen aufweisen (mit einer Gesamtnennspannung dieses Zellstapelabschnitts von ca. 12 Volt, entsprechend der Nennspannung des zweiten Akkumulators). Ein Zellstapelabschnitt des ersten Akkumulators, der den Zwischenabgriff mit dem Pluspol (des ersten Akkumulators) verbindet, kann beispielsweise 9 Zellen aufweisen (mit einer Gesamtnennspannung dieses Zellstapelabschnitts von ca. 36 Volt). Insgesamt kann der erste Akkulator einen Zellenstapel von 12 Lithiumzellen aufweisen, die eine Gesamtnennspannung von 48 Volt haben.
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Die Nennspannung zwischen dem Zwischenabgriff und dem Pluspol (bzw. die Gesamtnennspannung des betreffenden Zellenstapelabschnitts) des ersten Akkumulators ist vorzugsweise größer als die Nennspannung des zweiten Akkumulators.
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Der erste Schalter und der zweite Schalter sowie insbesondere der dritte Schalter (sofern vorhanden) können selbstschließend sein. Der erste und der zweite Schalter können ferner selbstöffnend sein, etwa um bei Ausfall der Ansteuerung die Anschlüsse potentialfrei zu haben. Der erste Schalter und der zweite Schalter sind vorzugsweise Halbleiterschalter. Der dritte Schalter ist vorzugsweise ebenso ein Halbleiterschalter, kann jedoch auch als elektromechanischer Schalter vorgesehen sein. Als Halbleiterschalter werden vorzugsweise Transistorschalter verwendet, beispielsweise MOSFETs (etwa n-MOSFETs) oder IGBTs oder andere Feldeffekt- oder Bipolartransistoren.
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Der erste Schalter und der zweite Schalter können wie erwähnt als Halbleiterschalter ausgebildet sein. Daher können der erste Schalter und der zweite Schalter eine Inversdiode aufweisen. Die Inversdiode ergibt sich durch den Halbleiteraufbau des Halbleiterschalters. Die Durchlassrichtung der Inversdiode weist von dem Masseanschluss zu den jeweiligen Akkumulatoren hin. Es kann ferner eine Diode parallel zu Anschlüssen des ersten und/oder zweiten Schalters geschaltet sein. Diese Diode weist eine Durchlassrichtung auf, die der Durchlassrichtung der Inversdiode entspricht. Zudem kann zur Unterstützung der Inversdiode eine derartige Diode auch dann parallel geschaltet sein, wenn der Schalter bereits eine Inversdiode aufweist.
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Die Nennspannung des zweiten Akkumulators kann im Wesentlichen der Nennspannung eines Zellstapels (bzw. Zellstapelabschnitts) zwischen dem Zwischenabgriff und dem Minuspol des ersten Akkumulators entsprechen. Der Terminus "Im Wesentlichen" bedeutet, dass die betreffenden Werte um nicht mehr als 20%, 10%, 5% oder 2% auseinanderfallen. Der erste und der zweite Akkumulator basieren auf unterschiedlichen Zelltypen. Aus diesem Grund wäre eine exakte Übereinstimmung schwer möglich. Eine Abweichung der Nennzellspannungen ist bei parallelschalten des zweiten Akkumulators und des genannten Zellstapels möglich, da der Unterschied mit unterschiedlichen Ladezuständen (und somit unterschiedlichen Spannungen) ausgeglichen werden kann. Ferner kann die Spannung des zweiten Akkumulators auch von der Nennspannung abweichen. Insbesondere kann – als Beispiel – bei einer Nennspannung von 12 Volt des zweiten Akkumulators die Betriebsspannung auch 13 oder 14 Volt oder auch 11 Volt betragen.
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Die Nennspannung des ersten Akkumulators kann im Wesentlichen 12 V, 13 V oder 14 V betragen. Die Nennspannung des Zellstapels (bzw. Zellstapelabschnitts) des ersten Akkumulators, der sich zwischen dem Zwischenabgriff und dem Minuspol des ersten Akkumulators befindet, kann im Wesentlichen 12 Volt, 13 Volt oder 14 Volt betragen. Die Nennspannung zwischen dem Pluspol und dem Minuspol des ersten Akkumulators kann im Wesentlichen 46 Volt, 48 Volt oder 50 Volt betragen. "Im Wesentlichen" bedeutet, dass die betreffenden Werte um nicht mehr als 20%, 10%, 5% oder 2% auseinanderfallen.
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Die Fahrzeugbatterievorrichtung kann ein Gehäuse aufweisen, in dem die genannten Schalter, die Akkumulatoren bzw. deren Zellen oder Zellstapel, und die Steuerungseinheit (sofern vorhanden) untergebracht sind. Die Anschlüsse sind durch das Gehäuse hindurch zugänglich. Alternativ können die Anschlüsse sich zum Außenraum des Gehäuses hindurch (und somit durch die Wand des Gehäuses hindurch) erstrecken. Ferner kann eine Datenschnittstelle an dem Gehäuse angebracht sein, das als physische Schnittstelle der Kommunikationsschnittstelle dient.
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Die 1 zeigt ein Schaltplan zur Erläuterung der hier beschriebenen Fahrzeugbatterievorrichtung
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Die in 1 dargestellte beispielhafte Fahrzeugbatterievorrichtung weist einen ersten Akkumulator 10a, b mit einem Zwischenabgriff 12 aufweist. Der erste Akkumulator 10a, b weist einen ersten Zellenstapel bzw. Zellenstapelabschnitt 10a und einen zweiten Zellenstapel bzw. Zellenstapelabschnitt 10b auf. diese sind an dem Zwischenabgriff 12 miteinander verbunden. Der Zwischenabgriff 12 ist zum Punkt B1 herausgeführt. In elektrischer Hinsicht bilden Zellenstapelabschnitt 10a und der zweite Zellenstapelabschnitt 10b zusammen den ersten Akkumulator.
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Ein zweiter Akkumulator 20 weist einen Pluspol auf, der mit dem Pluspol des zweiten Zellenstapelabschnitts 10b verbunden ist. Der Pluspol des zweiten Zellenstapelabschnitts 10b entspricht dem Minuspol des ersten Zellenstapelabschnitts 10a. Der Pluspol des zweiten Akkumulators 20 ist mit dem Punkt B1 verbunden und somit mit dem Zwischenabgriff des ersten Akkumulators 10a, b verbunden. Der Pluspol des ersten Akkumulators 10a ist (schaltbar) mit einem ersten positiven Anschluss 14 der dargestellten Vorrichtung verbunden. Der Pluspol des ersten Akkumulators 10a, b entspricht dem Pluspol des ersten Zellenstapelabschnitts 10a des ersten Akkumulators. Ein zweiter positiver Anschluss 24 dargestellten Vorrichtung ist mit dem Pluspol des zweiten Akkumulators 20 bzw. mit dem Zwischenabgriff 12 (und somit mit Punkt B1) verbunden. Beispielhaft ist die Nennspannung des ersten Akkumulators 10a, b 48 Volt; die Nennspannung des Zellstapelabschnitts 10b beträgt 12 Volt, während der zweite Akkumulators 12 eine Nennspannung von 12 Volt hat. Über den Punkt B1 kann ein Ladungsausgleich zwischen dem zweiten Akkumulator 20 und dem (zweiten Zellstapelabschnitt des) ersten Akkumulator(s) stattfinden.
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Ein Masseanschluss 30 ist über einen ersten Schalter SW1 mit einem Minuspol des ersten Akkumulators (bzw. des dessen zweiter Zellenstapelabschnitt 10b) verbunden. Der Masseanschluss 30 ist über einen zweiten Schalter SW2 einem Minuspol des zweiten Akkumulators verbunden. Der Masseanschluss 30 ist der Einfachheit halber zweiteilig dargestellt, kann jedoch als ein gemeinsamer Anschlusskontakt realisiert sein. Die Schalter SW1 und SW2 sind jeweils MOSFETs.
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Die Fahrzeugbatterievorrichtung weist ferner einen DC/DC-Wandler 40 mit einer ersten Wandlerseite 42 und einer zweiten Wandlerseite 44 auf. Als Beispiel ist die ersten Wandlerseite 42 für einen Spannung von 48 Volt vorgesehen, und die zweite Wandlerseite 44 ist für einen Spannung von 12 Volt vorgesehen. Zum besseren Verständnis sind diese Spannungsangaben in der Figur dargestellt, sollen jedoch nur beispielhaft gelten und in keiner Weise die hier beschriebene Idee einschränken. Die erste Wandlerseite 42 ist an einen Punkt A1 angeschlossen, dessen Potential dem des ersten positiven Anschlusses 14 bzw. dem Potential des Pluspols des ersten Akkumulators 10a entspricht (sofern Schalter SW3 geschlossen ist). Die erste Wandlerseite 42 ist ferner an den Zwischenabgriff 12 angeschlossen, d.h. an den Minuspol des Zellenstapelabschnitts 10 des ersten Akkumulators. Diese beiden Verbindungen bilden alternative (positive) Wandleranschlüsse für den Wandler 42, der so über die gesamte Spannung des ersten Akkumulators 10a, b verfügen kann, oder nur über die Spannung des zweiten Zellenstapelabschnitts 10b des ersten Akkumulators. Eine Steuerungseinheit 70 kann eingerichtet sein, den Wandler 42 zu Auswahl des einen oder des anderen Wandleranschluss anzusteuern. Ist beispielsweise der ersten Zellenstapelabschnitt 10a defekt, dann kann die erste Wandlerseite 42 mit dem Zwischenabgriff 12 verbunden werden bzw. es wird der entsprechende Wandleranschluss ausgewählt. Der Wandler 40 bzw. die erste Wandlerseite 42 ist zudem mit Masse bzw. mit dem Masseanschluss 30 verbunden. Die zweite Wandlerseite 44 ist mit dem Punkt B1 und somit mit dem Pluspol des zweiten Akkumulators 20 bzw. mit dem Zwischenabgriff 12 des ersten Akkumulators 10 verbunden. Die zweite Wandlerseite 44 ist insbesondere mit dem Pluspol des zweiten Akkumulators 20 und mit dem Masseanschluss 30 verbunden. Der Wandler kann für beide Wandlerseiten 42, 44 einen gemeinsamen Anschluss für Masse aufweisen, der mit dem Masseanschluss 30 verbunden ist. Die Wandlerseiten 42, 44 weisen jedoch unterschiedliche Anschlüsse einerseits zur Verbindung mit dem ersten und andererseits zur Verbindung mit dem zweiten Akkumulator auf. Eine Kommunikationsschnittstelle des Wandlers 50 dient zur Datenübertragung an bzw. von einem Datenbus (nicht dargestellt, außerhalb der dargestellten Fahrzeugbatterievorrichtung). Die Anschlüsse 14, 24 und 30 können ebenso als Schnittstellen angesehen werden. Die Anschlüsse 14, 24 und 30 sind insbesondere elektrische Leistungsanschlüsse. Die Anschlüsse 14, 24 und 30 sind vorzugsweise für Nennströme von mindestens 50, 100, 200 oder 500 Ampere ausgelegt.
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Ein dritter Schalter SW3 verbindet den Pluspol des ersten Akkumulators 10a, 10b (bzw. den Pluspol des ersten Zellenstapelabschnitts 10a) mit dem ersten positiven Anschluss 14 der Fahrzeugbatterievorrichtung.
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Die dargestellte Fahrzeugbatterievorrichtung weist ferner wie bereits erwähnt eine Steuerungseinheit 70 auf. Diese ist dem ersten und dem zweiten Akkumulator verbunden, wie es durch die in beide Richtungen weisenden Pfeile zwischen der Steuerungseinheit 70 einerseits und dem ersten und zweiten Akkumulator (Bezugszeichen 10a, b; 20) andererseits dargestellt ist. Die Steuerungseinheit 70 ist eingerichtet, einen Zelldefekt in einem der Akkumulatoren 10a, b; 20 zu erfassen. Die Steuerungseinheit 70 ist ferner ansteuernd mit dem ersten Schalter SW1 und dem zweiten Schalter SW2 verbunden. Die Steuerungseinheit 70 ist eingerichtet, bei Erfassung eines Zelldefekts in einem der Akkumulatoren den daran angeschlossenen Schalter SW1 bzw. SW2 zu öffnen. Diese ansteuernde Verbindung ist mit den Pfeilen zwischen dem der Steuerungseinheit 70 einerseits und dem ersten und zweiten Schalter SW1, SW2 andererseits dargestellt. Ferner wird der dritte Schalter SW3, der sich zwischen dem Pluspol des ersten Akkumulators 10a, b und dem ersten positiven Anschluss 14 befindet, von der Steuerungseinheit 70 angesteuert. Dies ist durch den Pfeil zwischen der Steuerungseinheit 70 und dem dritten Schalter SW3 dargestellt.
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Der dritte Schalter SW3 und somit auch der Pluspol des ersten Akkumulators 10a, b ist mit dem Punkt A2 verbunden. Dieser ist wiederum mit dem Punkt A1 verbunden, welcher wiederum an den Wandler 40 (insbesondere an die Wandlerseite 42) angeschlossen ist.
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Zwischen dem Pluspol des ersten Akkumulators 10a, b und dem ersten positiven Anschluss 14 ist eine Sicherung F1 vorgesehen. Zwischen dem Pluspol des zweiten Akkumulators 12 und dem zweiten positiven Anschluss 24 ist eine Sicherung F2 vorgesehen.
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Die Komponenten mit den Bezugszeichen 10b, 20, 12, 24, 44, B1 und F2 sind einer Nennspannung von 12 Volt bzw. einem Versorgungsabschnitt zugeordnet, der von der Fahrzeugbatterievorrichtung gebildet wird. Die Komponenten mit den Bezugszeichen 10a + 10b, 14, 42, SW3, A1, A2, F1 sind einer Nennspannung von 48 Volt bzw. einem weiteren Versorgungsabschnitt zugeordnet, der ebenso von der Fahrzeugbatterievorrichtung gebildet wird.
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Die Schalter SW1, SW2 sind Halbleiterschalter, insbesondere Feldeffekttransistoren. Sie weisen jeweils eine Inversdiode auf, deren Durchlassrichtung wie dargestellt von dem Masseanschluss 30 zu den jeweiligen Akkumulatoren 10a, b; 20 hin weist. Die Durchlassrichtung weist von Masse weg und zeigt Richtung positiver Versorgungsschiene (d.h. zu den Akkumulatoren hin).
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Ein symbolhaft dargestelltes Gehäuse 60 umgibt die Komponenten mit den Bezugszeichen 10a, b, 20, 40, 70, SW1, SW2, SW3, F1 und F2. Die Anschlüsse 14, 24 und 30 sind von außen zugänglich, d.h. erstrecken sich zumindest teilweise durch das Gehäuse hindurch. Wie erwähnt sind insbesondere die Komponenten mit den Bezugszeichen SW3, 40, 50, 60 und 70 optional.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- CAN-Bus-Standard (ISO 11898) [0018]
