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Zahlreiche Komponenten, beispielsweise in Fahrzeugen oder in Wasser-, Land-, oder Schienenfahrzeugen oder auch in stationären Anlagen werden mit elektrischem Strom versorgt. Insbesondere bei Komponenten mit hoher Leistung, etwa Startergeneratoren, werden zunehmend höhere Spannungen verwendet, um auch hohe Leistungen übertragen zu können, ohne dass besonders hohe Ströme fließen. Je höher die verwendeten Betriebsspannungen, desto größer sind die Gefahren bei Berührung, so dass dadurch eine obere Grenze für die Betriebsspannungen gesetzt ist.
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Ein allgemeiner Einsatz ist es, eine Nennspannung von 48 Volt für Komponenten wie Batterien oder Lasten in Fahrzeugbordnetzen zu verwenden. Dadurch wird die Spannungsklasse B der Norm ISO 6469-3 nicht tangiert, welche insbesondere bei der Wartung und bei der Isolation hohe Anforderungen setzt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich in einem Fahrzeug große Leistungen übertragen lassen, ohne dass sich besonders große Gefahren bei versehentlicher Berührung von spannungsführenden Teilen ergeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Spannungsversorgungsschaltung des Anspruchs 1. Weitere Merkmale, Eigenschaften und Ausführungsformen ergeben sich mit den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren.
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Mit der erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsschaltung lässt sich eine relativ hohe Leistungsdichte realisieren, ohne dass dies mit besonders hohem technischem Aufwand für die elektrische Sicherheit einhergeht. Es wird vorgeschlagen, zwei eigenständige Spannungsquellen in Reihe zu schalten, insbesondere in symmetrischer Weise, um so im Betriebszustand eine Spannungsversorgung mit doppelter Spannung zu erhalten. Die erfindungsgemäße Spannungsversorgungsschaltung umfasst daher zwei Spannungsquellen, die in Reihe geschaltet sind, wobei zwischen diesen eine Sicherung vorgesehen ist. Die doppelte Spannung, d. h. die Summe der Spannung der beiden Spannungsquellen, ergibt sich somit nur, wenn die Sicherung nicht ausgelöst ist.
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Bei ausgelöster (d.h. geöffneter) Sicherung ergibt sich automatisch eine maximale Berührungsspannung, die nicht über die Spannung einer einzelnen Spannungsquelle hinausgeht. Ferner ist vorgesehen, dass zwischen den Spannungsquellen oder auch zwischen den Spannungsquellen und den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung (zum Anschluss externer Komponenten) Trennschalter vorgesehen sind, die im offenen Zustand dafür sorgen, dass die maximale Berührungsspannung einer der Spannung einer einzelnen Spannungsquelle entspricht (und nicht der Summe der Spannungen). Zudem ergibt sich dadurch bei einem Kurzschluss innerhalb einer Spannungsquelle eine hohe Sicherheit, in dem die symmetrisch gelegene Sicherung oder symmetrisch gelegenen Sicherungen auslösen und dadurch hohe Berührungsspannungen vermeiden.
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Ferner kann eine Redundanz für die Abschaltfähigkeit dadurch erlangt werden, dass anstatt eines zweiten Trennschalters eine steuerbare Sicherung, etwa eine Pyrofuse verwendet wird, wobei diese die Schmelzsicherung bzw. eine der Schmelzsicherungen realisiert.
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Die Spannungsquellen sind jeweils elektrische Energiespeicher oder Wandler wie ein Brennstoffzellenstapel. Die Spannungsquellen können als Akkumulatoren, insbesondere als Batterien, als Primärbatterien, oder als Kondensatorbatterie (d.h. Reihenschaltung mehrerer Kondensatoren, etwa Supercaps) vorliegen. Zum besseren Verständnis wird im Folgenden der spezifische Begriff „Akkumulator“ als Spannungsquelle verwendet, wobei dies jedoch nicht die spezifische Ausführungsform bezeichnen soll, sondern als verständlicher Platzhalter für den allgemeinen Begriff „Spannungsquelle“.
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Es wird eine Spannungsversorgungsschaltung für ein Fahrzeugbordnetz vorgeschlagen. Die Spannungsversorgungsschaltung umfasst einen ersten Akkumulator und einen zweiten Akkumulator. Der erste und der zweite Akkumulator umfassen jeweils einen ersten Akkumulatoranschluss. Der erste und der zweite Akkumulator sind über die ersten Akkumulatoranschlüsse in Reihe geschaltet. Der erste Akkumulatoranschluss des ersten Akkumulators ist beispielsweise der Minuspol des ersten Akkumulators, der sich hinsichtlich des Potentials über den zweiten Akkumulator befindet. Der erste Akkumulatoranschluss des zweiten Akkumulators ist somit der Pluspol des zweiten Akkumulators, der sich hinsichtlich des Potentials unterhalb des ersten Akkumulators befindet.
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Der erste Akkumulator weist ferner einen zweiten Akkumulatoranschluss auf. Dies gilt ebenso für den zweiten Akkumulator. Während über die ersten Akkumulatoranschlüsse die Akkumulatoren miteinander in Reihe verbunden sind, bilden die zweiten Akkumulatoranschlüsse, die „äußeren“ Anschlüsse der sich ergebenden Reihenschaltung der Akkumulatoren.
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Die zweiten Akkumulatoranschlüsse sind mit Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung verbunden, die eingerichtet sind, eine Verbindung mit externen Komponenten zu ermöglichen. Der erste und der zweite Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung sind insbesondere Kontakte zum Anschluss an das restliche Fahrzeugbordnetz.
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Zwischen den Akkumulatoren ist mindestens eine Sicherung in Reihe geschaltet. Die zweiten Akkumulatoranschlüsse sind mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung verbunden. Der erste Anschluss entspricht insbesondere einem positiven Versorgungspotential, während der zweite Anschluss insbesondere einem negativen Versorgungspotential der Spannungsversorgungsschaltung entspricht. Der zweite Akkumulatoranschluss des zweiten Akkumulators ist insbesondere dessen Minuspol, der eine negative Potentialebene darstellt. Dieser ist mit dem zweiten Anschluss verbunden, der somit im Minuspol der gesamten Spannungsversorgungsschaltung wiedergibt. Der zweite Akkumulatoranschluss des ersten Akkumulators ist insbesondere der Pluspol des ersten Akkumulators. Der zweite Anschluss des ersten Akkumulators ist mit dem ersten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung verbunden. Der Begriff „Anschluss“ (ohne Vorsilben) betrifft die Spannungsversorgungsschaltung selbst, während der Begriff „Akkumulatoranschluss“ einen Anschluss eines betreffenden Akkumulators selbst darstellt. Der Anschluss (ohne Vorsilben) der Spannungsversorgungsschaltung kann auch als Extern-Anschluss bezeichnet werden, da dieser zur Verbindung mit Komponenten außerhalb der Spannungsversorgungsschaltung betrifft.
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Es kann vorgesehen sein, dass zwischen den ersten Akkumulatoranschlüssen (d. h. zwischen den beiden Akkumulatoren) eine Sicherung vorgesehen ist, insbesondere nicht mehr als eine. Mit anderen Worten kann die Anzahl der Sicherungen, die in Reihe zwischen den ersten Akkumulatoranschlüssen vorgesehen sind, auf eins begrenzt sein. Diese Sicherung kann eine Schmelzsicherung oder ein Sicherungsautomat sein oder eine andere Art von Sicherung, etwa eine Pyrofuse. Die Sicherung ist ausgestaltet, bei Überschreitung eines Maximalstroms auszulösen und somit die Verbindung zu unterbrechen. Weiterhin kann die Sicherung ausgestaltet sein, auch auf ein Auslösesignal zu reagieren. Liegt ein derartiges Signal vor, so trennt die Sicherung die Verbindung auf. Somit kann die Sicherung ausgeschaltet sein, auf zwei verschiedene Ereignisse mit der Auftrennung zu reagieren, nämlich zum einen das Ereignis der Überschreitung eines Maximalstroms (der durch die Sicherung fließt), und zum anderen das Ereignis des Auftretens eines Auslösesignals, welches der Sicherung zugeführt wird und diese veranlasst, aufzutrennen.
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Insbesondere kann die Sicherung als Pyrofuse ausgestaltet sein, die zum einen dann auslöst wenn der Maximalstrom überschritten wird, und zum anderen dann auslöst, wenn der Sicherung ein Signal zum Auslösen übermittelt wird. Derartige Vorrichtungen sind auch unter dem Begriff Pyroswitch bekannt.
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Vorzugsweise ist zwischen den ersten Akkumulatoranschlüssen ferner ein Trennschalter vorgesehen. Vorzugsweise sind die ersten Akkumulatoranschlüsse (d. h. die inneren Anschlüsse der Akkumulatoren) über die Sicherung und über einen Trennschalter verbunden. Die Sicherung und der Trennschalter sind in Reihe geschaltet. Dadurch kann die Reihenschaltung der Akkumulatoren aufgetrennt werden, indem der Trennschalter aufgetrennt wird oder, als redundante Möglichkeit, in dem die Sicherung mittels eines Auslösesignals ausgelöst wird (und insbesondere nicht durch Überschreiten eines Maximalstroms). In beiden Fällen werden die Akkumulatoren symmetrisch aufgetrennt, so dass sich eine maximale Berührungsspannung ergibt, die nicht höher als die Spannung eines einzelnen Akkumulators ist. Dies betrifft insbesondere die Berührungsspannung an den Akkumulatoren selbst.
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Weiterhin kann die Stromversorgungsschaltung symmetrisch bezüglich einer Masse, insbesondere einer Fahrzeugmasse ausgestaltet sein. Die beiden Akkumulatoren sind zu beiden Seiten eines Massepotentials (oder eines anderen Bezugspotentials) angeschlossen. Es kann ein Verbindungspunkt zwischen den ersten Akkumulatoranschlüssen vorgesehen sein. Der Verbindungspunkt befindet sich somit hinsichtlich des Potentials zwischen den beiden Akkumulatoren. Dieser Verbindungspunkt ist mit einem (Fahrzeug-)Massepotential oder mit einem anderen Bezugspotential des Netzes, insbesondere des Fahrzeug-Bordnetzes verbunden. Insbesondere kann ein Gehäuse vorgesehen sein, das ebenso mit dem Massepotential verbunden ist, und in dem die Spannungsversorgungsschaltung teilweise oder vollständig aufgenommen ist. Das Massepotential kann ferner das Potential des Chassis des Fahrzeugs sein.
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Zu beiden Seiten des Verbindungspunkts sind Sicherungen angeordnet. Die Sicherungen befinden sich zwischen dem Verbindungspunkt und dem jeweiligen Akkumulator. Ferner kann jeweils eine Sicherung zwischen den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung und dem betreffenden Akkumulator vorgesehen sein. Der Verbindungspunkt kann somit über eine erste der Sicherungen mit dem ersten Akkumulatoranschluss des ersten Akkumulators verbunden sein. Ferner kann der Verbindungspunkt über eine zweite der Sicherungen mit dem ersten Akkumulatoranschluss des zweiten Akkumulators verbunden sein. Vorzugsweise sind die Sicherungen zwischen dem Verbindungspunkt und den Akkumulatoren bzw. den ersten Akkumulatoranschlüssen vorgesehen (bzw. dort in Reihe geschaltet). Dadurch führt ein Auslösen der Sicherungen automatisch dazu, dass die maximale Berührungsspannung nicht größer ist als die Spannung eines Akkumulators (und nicht einer Reihenschaltung von mehreren Akkumulatoren). Dies betrifft insbesondere die Berührungsspannung an den Akkumulatoren selbst.
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Die Trennschalter können ebenso symmetrisch zu dem Massepotential vorgesehen sein, wobei sich ein Trennschalter oberhalb des Verbindungspunkts bzw. des Massepotentials befindet und ein Trennschalter unterhalb des Massepotentials. Diese Betrachtung bezieht sich auf das Potential der Schaltung und nicht auf geometrische Anordnungen. Die Trennschalter können sich zwischen der Masse und den jeweiligen Akkumulatoren befinden.
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Ferner können sich die Trennschalter zwischen den Akkumulatoren und den jeweiligen Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung befinden. Zwischen dem ersten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung und dem Verbindungspunkt kann ein erster Trennschalter in Reihe geschaltet sein. Zwischen dem zweiten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung ohne Verbindungspunkt kann ein zweiter Trennschalter in Reihe geschaltet sein.
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Gemäß einer Variante sind sowohl Trennschalter als auch Sicherungen zwischen den Akkumulatoren und dem Verbindungspunkt vorgesehen. Dadurch ist die maximale Berührungsspannung an den Akkumulatoren selbst nicht größer als die Spannung eines einzelnen Akkumulators, wenn entweder Trennschalter oder Sicherungen geöffnet sind. In einer weiteren Variante sind die Sicherungen zwischen den Akkumulatoren vorgesehen, während sich die Trennschalter zwischen den Akkumulatoren und den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung (nach außen) befinden. Öffnen die Sicherungen, ist die maximale Berührungsspannung an den Akkumulatoren selbst nicht größer als die Spannung eines einzelnen Akkumulators. Werden die Trennschalter geöffnet, ist die Berührungsspannung an den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung gleich Null. Der erste Trennschalter kann zwischen dem Verbindungspunkt und dem ersten Akkumulatoranschluss des ersten Akkumulators in Reihe geschaltet sein. Der zweite Trennschalter kann zwischen dem Verbindungspunkt und dem zweiten Akkumulatoranschluss des zweiten Akkumulators in Reihe geschaltet sein. Wird einer der Trennschalter geöffnet, so liegt die maximale Berührungsspannung nicht über der Spannung eines einzelnen Akkumulators.
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Wie erwähnt kann der erste Trennschalter zwischen dem ersten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung und dem zweiten Akkumulatoranschluss des ersten Akkumulators in Reihe geschaltet sein. Der zweite Trennschalter kann zwischen dem zweiten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung und dem zweiten Akkumulatoranschluss des zweiten Akkumulators in Reihe geschaltet sein.
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Es kann auf weitere Trennschalter verzichtet werden. Insbesondere kann ein Trennschalter, der über die Sicherung die beiden Akkumulatoren (bzw. deren erste Akkumulatoranschlüsse) miteinander verbindet, der einzige Trennschalter sein, der sich in der Spannungsversorgungsschaltung zwischen den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung und den Akkumulatoren befindet. Ferner können die zwei Trennschalter zwischen den beiden Akkumulatoren die einzigen Trennschalter sein, die sich zwischen den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung in der Spannungsversorgungsschaltung befinden.
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Wie erwähnt kann zwischen den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung mindestens ein Trennschalter in Reihe geschaltet sein. Dieser kann sich als einzelner Trennschalter zwischen den beiden Akkumulatoren befinden (vorzugsweise in Kombination mit einem Verbindungspunkt, der nicht auf Massepotential gelegt ist), oder es können zwei Trennschalter vorgesehen sein, die sich entweder jeweils zwischen den beiden Akkumulatoren und dem Verbindungspunkt befinden, der auf Masse gelegt ist, oder die sich zwischen den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung und den beiden Akkumulatoren befinden. Es kann ein schaltbarer Widerstand vorgesehen sein, der parallel zu dem Trennschalter angeschlossen ist. Bei mehreren Trennschaltern kann der schaltbare Widerstand parallel zu einem der Trennschalter angeschlossen sein, während der andere Trennschalter keinen schaltbaren Widerstand parallel hierzu aufweist. Dieser schaltbare Widerstand dient dem Vorladen vorhandener Kapazitäten im Bordnetz.
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Insbesondere wenn ein Verbindungspunkt besteht, der auf Masse gelegt ist, befindet sich zwischen dem Verbindungspunkt und dem ersten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung nur ein Trennschalter. In gleicher Weise kann vorgesehen sein, dass sich zwischen dem Verbindungspunkt und dem zweiten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung nur ein Trennschalter befindet, und kein zweiter oder weiterer.
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Es kann ein Masseanschluss vorgesehen sein, der mit dem Verbindungspunkt verbunden ist. Zudem kann ein Gehäuse vorgesehen sein, welches die Spannungsversorgungsschaltung zumindest zum Teil umschließt. Die Anschlüsse der Spannungsversorgungsschaltung sind an der Gehäusewand vorgesehen oder erstrecken sich durch die Gehäusewand hindurch, wobei insbesondere gewährleistet ist, dass die Anschlüsse der Spannungsversorgungsschaltung von außen kontaktierbar sind. Die Anschlüsse der Spannungsversorgungsschaltung können Steckkontakte sein oder Elemente einer Schraubverbindung oder ähnliches.
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Der oder die Trennschalter sind insbesondere elektromechanische Schalter oder elektronische Schalter. In Abwesenheit eines (aktiven) Steuersignals sind der oder die Trennschalter vorzugsweise eingerichtet, sich im offenen Zustand zu befinden. Die Sicherungen sind insbesondere Schmelzsicherungen, beispielsweise dann, wenn zwei Sicherungen (jeweils eine zu beiden Seiten des Verbindungspunkts) vorgesehen sind. Insbesondere im Fall einer einzelnen Sicherung zwischen den beiden Akkumulatoren (und keiner weiteren Sicherung) ist die Sicherung eine Überstromsicherung, die zudem durch ein Trennsignal bzw. Auslösesignal ausgelöst werden kann. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine Pyrofuse oder um einen Pyroswitch oder um eine Schmelzsicherung. Anstatt einer Überstromsicherung kann ferner ein Sicherungsautomat vorgesehen sein.
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Die Akkumulatoren (d.h. allgemein: Spannungsquellen) umfassen als spannungserzeugende Elemente galvanische (Primär-)Zellen oder Sekundärzellen oder andere energieerzeugende oder energiespeichernde Komponenten. Die Akkumulatoren sind vorzugsweise Lithium-Akkumulatoren. Die Akkumulatoren haben vorzugsweise die gleichen Kenngrößen, wobei dies insbesondere den Maximalstrom, die Nennspannung, die Nennkapazität und/oder den Alterungszustand betrifft. Die Akkumulatoren haben vorzugsweise jeweils eine Nennspannung von ca. 48 Volt, wobei auch Akkumulatoren von einer Nennspannung von 24, 36, 52, oder auch nur 12 Volt verwendet werden können. Die maximale Betriebsspannung der Akkumulatoren liegt insbesondere nicht über einer Spannung von 60 Volt.
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Die 1 bis 3 zeigen jeweils Spannungsversorgungsschaltungen in unterschiedlichen Konfigurationen. Die gleichen Elemente tragen zur besseren Übersicht die gleichen Bezugszeichen. Vergleichbare Elemente, die unterschiedliche Bezugszeichen tragen, geben die Unterschiede zwischen den einzelnen Konfigurationen an.
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Die 1 bis 3 zeigen jeweils eine Versorgungsschaltung mit einem ersten Akkumulator B1 und einem zweiten Akkumulator B2. Diese sind in Reihe geschaltet. Die Akkumulatoren sind über die Verbindungspunkte V1 bis V3 zusammengeschaltet, wobei die Verbindungspunkte V2 und V3 mit Masse verbunden sind, und der Verbindungspunkt V1 nicht mit Masse verbunden ist. Die Spannungsversorgungsschaltung weist ferner einen ersten Anschluss A+ und einen zweiten Anschluss A– auf. Der erste Anschluss entspricht dem positiven Versorgungspotential, das von der Spannungsversorgungsschaltung vorgesehen wird, während der zweite Anschluss das negative Versorgungspotential der Spannungsversorgungsschaltung angibt.
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In den 1 bis 3 weist der erste Akkumulator B1 einen ersten Akkumulatoranschluss B1.1 und einen zweiten Akkumulatoranschluss B1.2 auf. Der Akkumulatoranschluss B1.1 entspricht dem Minuspol des ersten Akkumulators und der zweite Akkumulatoranschluss B1.2 entspricht dem Pluspol des ersten Akkumulators. Es ist ersichtlich, dass der Minuspol den Verbindungspunkt V1, V2, V3 zugewandt ist, während der zweite Akkumulatoranschluss B12 dem ersten Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung zugewandt ist.
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In gleicher Weise verfügt der zweite Akkumulator B2 über einen ersten Akkumulatoranschluss und einen zweiten Akkumulatoranschluss, wobei der erste Akkumulatoranschluss B2.1 dem Pluspol des zweiten Akkumulators entspricht, und der zweite Anschluss B2.2 dem Minuspol des zweiten Akkumulators entspricht. Der zweite Akkumulatoranschluss des zweiten Akkumulators ist (wie beim ersten Akkumulator) mit einem Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung verbunden, in diesem Fall mit dem zweiten Anschluss. Der erste Akkumulatoranschluss B2.1 des zweiten Akkumulators ist dem Verbindungspunkt bzw. dem ersten Akkumulator zugewandt. Die zweiten Akkumulatoranschlüsse B1.2 und B2.2 sind somit entweder direkt mit den Anschlüssen A+, A– der Spannungsversorgungsschaltung verbunden, siehe 1 und 2, oder sind jeweils über (genau) einen Trennschalter T3.1, T3.2 mit den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung A+, A– verbunden. Die Anschlüsse der Spannungsversorgungsschaltung A+, A– sind zum Anschluss von externen Komponenten bzw. des weiteren Fahrzeugbordnetzes vorgesehen und können daher auch als Extern-Anschlüsse bezeichnet werden.
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Zwischen den Akkumulatoren B1 und B2 ist in den Konfigurationen der 1 bis 3 eine Einzelsicherung (siehe S1) oder zwei Sicherungen (siehe Sicherung S2.1, S2.2; S3.1, S3.2) in Reihe geschaltet.
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In der 1 ist eine Einzelsicherung in Reihe zwischen den beiden Akkumulatoren B1, B2 geschaltet. Ferner ist ein Trennschalter T1 in Reihe mit der Sicherung S1 zwischen den beiden Akkumulatoren B1, B2 angeschlossen. Der erste Akkumulatoranschluss B11 des ersten Akkumulators B1 ist über eine Reihenschaltung bestehend aus der Sicherung S1 und dem Trennschalter T1 mit dem ersten Akkumulatoranschluss B2.1 der zweiten Batterie B2 verbunden. Die zweiten Anschlüsse B1.2 und B2.2 der Akkumulatoren B1, B2 sind direkt, das heißt ohne Sicherung und auch ohne Trennschalter, mit den Anschlüssen der Spannungsversorgungsschaltung A–, A+ verbunden. Der Verbindungspunkt V1 in der 1 ist nicht mit Masse verbunden. Der Trennschalter ist direkt mit dem zweiten Akkumulator verbunden, während die Sicherung S1 direkt mit dem ersten Akkumulator verbunden ist. Der Verbindungspunkt V1 befindet sich zwischen der Sicherung S1 und dem Trennschalter T1.
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In der 2 sind zwischen den beiden Batterien B1, B2 zwei Sicherungen S2.1 und S2.2 vorgesehen. Der Verbindungspunkt V2, der sich zwischen den Akkumulatoren B1, B2 befindet, ist mit dem Massepotential M (über das Gehäuse G) verbunden. Der Verbindungspunkt V2 ist über einen ersten Trennschalter T2.1 und eine erste Sicherung S2.1 mit dem ersten Akkumulator B1 verbunden, und ist über einen zweiten Trennschalter T2.2 und eine zweite Sicherung S2.2 mit dem zweiten Akkumulator B2 verbunden. Insbesondere verbindet eine Reihenschaltung bestehend aus dem ersten Trennschalter T2.1 und der ersten Sicherung S2.1 mit dem Verbindungspunkt V2. Der zweite Akkumulator ist über eine Reihenschaltung bestehend aus dem Trennschalter T2.2 und der Sicherung S2.2 mit dem Verbindungspunkt V2 verbunden. Der erste und der zweite Trennschalter T2.1 und T2.2 sind direkt mit dem Verbindungspunkt V2 verbunden. Die Sicherungen S2.1 und S2.2 sind direkt mit den Akkumulatoren B1 und B2 verbunden. Die Trennschalter sind somit dem Masseanschluss zugewandt, während die Sicherungen den jeweiligen Akkumulatoren B1, B2 zugewandt sind. Die Akkumulatoren B1, B2 sind direkt mit den Anschlüssen A+, A– der Spannungsversorgungsschaltung verbunden.
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In der 3 sind die Akkumulatoren B1, B2 in Reihe verbunden, wobei die Akkumulatoren B1 und B2 über den Verbindungspunkt V3 miteinander verbunden sind und ferner mit Masse M (über das Gehäuse G) verbunden sind. Eine erste Sicherung S3.1 verbindet den ersten Akkumulator B1 mit dem Verbindungspunkt V3. Eine zweite Sicherung verbindet S3.2 mit den Akkumulator B2 mit dem Verbindungspunkt V3. Die Sicherungen sind somit Teil einer Verbindung, die die beiden Akkumulatoren innerhalb der Spannungsversorgungsschaltung miteinander verbindet.
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Die Konfiguration der 3 weist ferner zwei Trennschalter auf, nämlich einen ersten Trennschalter T3.1 und einen zweiten Trennschalter T3.2. Jeweils einer dieser Trennschalter verbindet eine der beiden Akkumulatoren B1, B2 mit einem Anschluss A–, A+ der Spannungsversorgungsschaltung. Der erste Trennschalter T3.1 verbindet den ersten Akkumulator B1 mit dem ersten Anschluss A+ der Spannungsversorgungsschaltung. Der zweite Trennschalter T3.2 verbindet den zweiten Akkumulator mit dem zweiten Anschluss A– der Spannungsversorgungsschaltung.
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Der Verbindungspunkt V3 bildet Massepotential, während die beiden Anschlüsse A+, A– der Spannungsversorgungsschaltung ein positives und ein negatives Spannungsversorgungspotential bilden.
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Löst eine der Sicherungen aus, so ist die maximale Berührungsspannung nicht größer als die Spannung eines einzelnen Akkumulators. Dies trifft auch für die Konfiguration der 2 zu, wobei die Sicherungen S2.1 und S2.2 sowie die Trennschalter T2.1, T2.2 diesen Schutz bieten, in denen nur eine dieser Komponenten geöffnet sein muss, um zu gewährleisten, dass die maximale Berührungsspannung nicht größer als eine Spannung eines einzelnen Akkumulators B1, B2 ist.
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In den 1 bis 3 ist jeweils ein schaltbarer Widerstand SR1, SR2, SR3 vorgesehen. Der schaltbare Widerstand SR1 ist parallel zu dem Trennschalter T1 der Konfiguration der 1 geschaltet. Der schaltbare Widerstand SR2 der Konfiguration der 2 ist parallel zu dem zweiten Trennschalter T2.2 geschaltet. Der schaltbare Widerstand SR3 der Konfiguration der 3 ist parallel zu dem zweiten Trennschalter T3.2 geschaltet.
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Die schaltbaren Widerstände umfassen jeweils einen Widerstand und einen Schalter. Der schaltbare Widerstand ist in einer der dargestellten Konfigurationen nur in einer Hälfte der Spannungsversorgungsschaltung vorgesehen, insbesondere in der Hälfte, in der sich auch der zweite Akkumulator befindet. In der anderen Hälfte befindet sich der erste Akkumulator B1, wobei in der Hälfte, welche den ersten Akkumulator aufweist, kein schaltbarer Widerstand vorgesehen ist. Alternative Ausführungsformen sehen vor, dass der schaltbare Widerstand zu sehen ist, in der sich auch der erste Akkumulator befindet.
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In derjenigen Hälfte, in welcher sich der schaltbare Widerstand befindet, befinden sich ferner der zweite Akkumulator sowie ein Trennschalter (vgl. 1) oder der zweite Trennschalter (vgl. 2, 3). In der Hälfte, in der sich der schaltbare Widerstand nicht befindet, befinden sich der erste Akkumulator B1 sowie die einzelne Sicherung S1 (siehe 1) oder die ersten Sicherungen S2.1 und S3.1 (vgl. 2 und 3). In derjenigen Hälfte, in welcher sich der schaltbare Widerstand nicht befindet, ist ferner nicht der Trennschalter vorgesehen (betreffend 1), bzw. sind die ersten Trennschalter T2.1 und T3.1 (betreffend 2 und 3) vorgesehen.
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Es kann ferner ein Isolationswächter vorgesehen sein (nicht dargestellt), der vorzugsweise eingerichtet ist, mit zumindest einem der Trennschalter ansteuernd verbunden zu sein.
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Die Konfiguration der 1 bis 3 umfassen jeweils ein Gehäuse G, welches die Spannungsversorgungsschaltung umschließt. Die Anschlüsse A+, A– der Spannungsversorgungsschaltung ragen zumindest teilweise aus dem Gehäuse heraus oder sind durch Öffnungen im Gehäuse von außen kontaktierbar.
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Die dargestellten Spannungsversorgungsschaltungen umfassen ferner jeweils einen Massenanschluss M. Dieser ist mit dem Gehäuse G verbunden. In der 1 ist das Gehäuse mit keinem der Komponenten verbunden, die sich schaltungstechnisch zwischen den beiden Akkumulatoren B1, B2 befinden. Insbesondere weist der Verbindungspunkt V1 der Konfiguration der 1 keinen Massebezug auf. Im Gegensatz hierzu sind die Verbindungspunkte V2, V3 deren Konfigurationen der 2 und 3 mit Masse verbunden, insbesondere indem die Verbindungspunkte V2, V3 mit dem Gehäuse G verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- B1, B2
- erste, zweite Spannungsquelle (insbesondere erster, zweite Akkumulator)
- A+, A–
- erster, zweiter Anschluss der Spannungsversorgungsschaltung bzw. Externanschlüsse
- S1,
- Sicherung
- S2.1, S3.1
- erste Sicherung
- S2.2, S3.2
- zweite Sicherung
- T1
- einzelner Trennschalter
- T2.1, T3.1
- erster Trennschalter
- T2.2, T3.2
- zweiter Trennschalter
- B1.1, B2.1
- erste Anschlüsse des ersten und des zweiten Akkumulators
- B1.2, B2.2
- zweite Anschlüsse des ersten und des zweiten Akkumulators
- V1–V3
- Verbindungspunkt zwischen den Akkumulatoren
- SR1–SR3
- schaltbarer Widerstand
- G
- Gehäuse
- M
- Masse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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