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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein damit ausgerüstetes Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10.
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Herkömmliche Diebstahlmelde- oder Warnanlagen im Kraftfahrzeugbereich verwenden häufig ein Mobilfunk-Positionssendemodul (in der Regel GSM- oder LTE-Modul) zur Positionsmeldung und stützen sich als Spannungsversorgung auf die 12-V-Bordnetze ab. Ggf. werden hierfür separate Fahrzeugbatterien oder ins Fahrzeugsteuergerät eingebaute Batterien bzw. Akkus genutzt.
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Mit Unterbrechung der Spannungsversorgung werden diese Diebstahlmeldeanlagen funktionslos. Demzufolge versuchen Diebe, bei einem gestohlenen Fahrzeug möglichst schnell die entsprechende Batterie abzuklemmen bzw. das Positionssendemodul unschädlich zu machen. Bei einer häufig bestehenden einfachen Zugänglichkeit der Spannungsversorgung stellt dies kein großes Hindernis dar.
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Bei Fahrzeugen mit (teil-)elektrischen Antrieben wie BEV (Battery Electric Vehicle bzw. Elektroauto), PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle bzw. Steckdosenhybrid), FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle bzw. Brennstoffzellenfahrzeug) oder „normalem“ Hybrid ist eine entsprechende Hochvoltbatterie verbaut. Da eine solche Hochvoltbatterie sehr teuer ist, entsteht bei einem Diebstahl eines damit ausgerüsteten Fahrzeugs ein dementsprechend hoher Schaden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug sowie ein damit ausgerüstetes Kraftfahrzeug zu schaffen, womit ein verbesserter Diebstahlschutz des Kraftfahrzeugs erzielt werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einer Hochvoltbatterie gemäß Anspruch 1 sowie einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Hochvoltbatterie n Akkumulatormodule, wobei n üblicherweise zwischen 4 und 20 liegt, jedoch nicht hierauf beschränkt ist. In einem solchen Akkumulatormodul sind in der Regel zwischen 6 und 12 einzelne Zellen zusammengefasst, wobei selbstverständlich Abweichungen hinsichtlich der Anzahl möglich sind. Außerdem ist erfindungsgemäß ein Positionssendemodul vorgesehen, das zum drahtlosen Übertragen seiner geografischen Position bestimmt ist. Dabei kann das Positionssendemodul seine geografische Position entweder selbst ermitteln - beispielsweise mittels eines GPS-Sensors - oder diese Information von einer anderen Einheit empfangen, die beispielsweise die Position durch Triangulation in einem Mobilfunknetz ermittelt. Die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie zeichnet sich dadurch aus, dass das Positionssendemodul von der Hochvoltbatterie mit Strom bzw. Spannung versorgt wird, wodurch eine dauerhafte Aktivierung des Positionssendemoduls gewährleistet ist, da die Kapazität einer solchen Hochvoltbatterie für einen Betrieb des Positionssendemoduls über einen sehr langen Zeitraum ausreicht. Die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie zeichnet sich außerdem dadurch aus, dass das Positionssendemodul so in sie integriert bzw. eingebaut ist, dass es nur unter Zerstörung der Hochvoltbatterie deaktivierbar ist.
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Somit ist diese Integration so ausgeführt, dass ein gewaltsamer Zerstörungsversuch des Positionssendemoduls nicht ohne Beschädigung bzw. dauerhafte Deaktivierung der als Antriebsbatterie dienenden Hochvoltbatterie erfolgen kann. Außerdem sorgt die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie für eine Langzeitspannungsversorgung des Positionssendemoduls und damit eine entsprechend lange Verfügbarkeit der Ortungsfunktion, da eine solche Hochvoltbatterie gegenüber der benötigten Leistung eines Positionssendemoduls einen sehr großen Energieinhalt aufweist.
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Ein verbesserter Diebstahlschutz ergibt sich nicht nur durch die erschwerte bzw. unmöglich gemachte Zugänglichkeit des Positionssendemoduls, sondern auch durch mehrere Abschreckungseffekte: Um den Versuch unternehmen zu können, bei der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie eine Deaktivierung des Positionssendemoduls vorzunehmen, ist aufgrund der deutlich komplexeren Anordnung - insbesondere aufgrund der erschwerten Zugänglichkeit - ein größerer Sachverstand erforderlich, den sich potentielle Diebe nur mit großem Aufwand aneignen könnten. Außerdem ist es bei einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie aufgrund der deutlich höheren Spannungen wesentlich gefährlicher und aufgrund der deutlich höheren Massen wesentlich aufwendiger, sich Zugang zum Positionssendemodul zu verschaffen. Selbst für den Fall, dass das Positionssendemodul tatsächlich deaktiviert und dadurch eine Nachverfolgung der aktuellen geographischen Position vereitelt werden kann, ergibt sich für potentielle Diebe der beträchtliche Nachteil, dass die Hochvoltbatterie - wenn das Positionssendemodul beispielsweise mittels Aufbohren deaktiviert wird - zerstört und damit ersetzungsbedürftig ist. Dadurch sinkt der Wert eines gestohlenen Fahrzeugs erheblich, was einen Diebstahl wirtschaftlich weniger interessant macht. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass solche Maßnahmen immer einen erheblichen Zeitaufwand erfordern, was die Gefahr der Entdeckung des Diebstahls bzw. des gestohlenen Fahrzeugs deutlich erhöht, weil das Positionssendemodul bis zu seiner Deaktivierung weiterhin seine geographische Position nach außen sendet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Positionssendemodul so zwischen den Akkumulatormodulen angeordnet, dass von außerhalb der Hochvoltbatterie kein mechanischer Zugriff auf das Positionssendemodul möglich ist. Dies bedeutet, dass nur unter Anwendung von Gewaltmaßnahmen wie beispielsweise Bohren oder einer mechanischen Auftrennung der Hochvoltbatterie Zugang zum Positionssendemodul erlangt werden könnte. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn das Positionssendemodul zwischen horizontal nebeneinander bzw. hintereinander angeordneten Akkumulatormodulen eingebaut ist, weil hierdurch ein Zugriff auf das Positionssendemodul von der Seite her abgeblockt werden kann. Außerdem kann es von Vorteil sein, wenn das Positionssendemodul zwischen vertikal (bezogen auf die übliche Anordnung in einem Kraftfahrzeug) übereinander angeordneten Akkumulatormodulen eingebaut ist, weil hierdurch ein Zugriff auf das Positionssendemodul von unten her - beispielsweise bei auf einer Hebebühne befindlichem Kraftfahrzeug - verhindert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Positionssendemodul sowohl horizontal als auch vertikal innerhalb der Akkumulatormodule angeordnet und durch diese vor einem mechanischen Zugriff abgeschirmt ist.
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Eine weitere Möglichkeit der Erschwerung eines möglichen mechanischen Zugriffs auf das Positionssendemodul kann dadurch erreicht werden, dass das Positionssendemodul von mindestens einem Kabelabschnitt - beispielsweise in Form einer Kabelschlinge - umgeben ist, der es gegen die Außenwelt abschirmt. Somit würde ein Versuch der Deaktivierung des Positionssendemoduls mittels mechanischer Gewalteinwirkung auch den entsprechenden Kabelabschnitt beschädigen und somit die Hochvoltbatterie funktionsuntüchtig machen. Als hierfür in Frage kommender Kabelabschnitt sind insbesondere ein Hochvolt-Verbindungskabel (zur Verbindung der Akkumulatormodule und/oder Akkumulatorzellen untereinander) und ein Flachbandkabel zu nennen, das einen Bestandteil der Batterieelektronik darstellt.
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In Hochvoltbatterien wird die Spannung jeder einzelnen Zelle (bzw. bei parallel geschalteten Zellen die Spannung des parallel geschalteten Zellenpaares, -tripels usw.) gemessen. Die für diese Spannungsmessungen erforderliche Verkabelung zwischen den Zellen und dem Steuergerät erfolgt über relativ dünne Litzen (Querschnitt etwa 0,1 mm2), die typischerweise als Flachbandkabel ausgeführt sind. Hier fließen praktisch keine elektrischen Ströme (reine Spannungsmessung) bzw. max. Ströme < 0,5 A zum „Balancing“ der Zellen, deshalb genügen hier kleine Querschnitte. Ein Batteriebetrieb ohne Spannungserfassung ist nicht zulässig, da mittelfristig der Ladezustand der Zellen nicht mehr bekannt ist. Bei zu starker Entladung oder Überladung ist mit einer verstärkten Alterung der Zellen zu rechnen; im schlimmsten Fall können sogar Brände nicht ausgeschlossen werden. Eine Unterbrechung bzw. Auftrennung dieser Leitungen bzw. dieser Flachbandkabel führt dazu, dass die Einzelspannungsmessungen nicht mehr durchgeführt werden können. Dies muss und wird vom Batteriesteuergerät aus o.g. Gründen diagnostiziert und als Folge der Diagnose der Betrieb gesperrt werden (Schließen der Batterieschütze wird nicht mehr erlaubt). Somit leistet die Diagnosefunktion auf dem Batteriesteuergerät, die ein Beschädigen der Kabel zur Einzelspannungsmessung erkennt, einen wichtigen Beitrag zum Diebstahlschutz.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Positionssendemodul zusammen mit einem Steuergerät für die Hochvoltbatterie zu einer einzigen Einheit zu inte-grieren, welche auf einer entsprechenden Leiterplatine angebracht ist. Somit würde beim Versuch der Deaktivierung des Positionssendemoduls automatisch auch das Steuergerät zerstört und damit die gesamte Hochvoltbatterie unbrauchbar gemacht.
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Der Diebstahlschutz einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie kann noch weiter verbessert werden, wenn die Hochvoltbatterie in einer Weise in einem gegen Unfälle und ähnlich starke mechanische Einwirkungen resistenten Gehäuse angeordnet wird, dass dieses Gehäuse einen mechanischen Zugriff auf das Positionssendemodul von außen unterbindet.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Kraftfahrzeug, das mit einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie ausgestattet ist. Dementsprechend ergeben sich auch gleiche oder ähnliche Vorteile wie die in Verbindung mit dem vorstehend Beschriebenen, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen wird.
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Einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie,
- 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie, die in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist,
- 3a und 3b eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie, und
- 4a und 4b eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie 10 dargestellt. Bei dieser ersten Ausführungsform sind acht Akkumulatormodule 30 über jeweilige Hochvolt-Verbindungskabel 42 elektrisch untereinander verbunden und in einem Gehäuse 60 angeordnet. Es versteht sich, dass die Anzahl der Akkumulatormodule 30 je nach den Erfordernissen der technischen Anwendung auch hiervon abweichen kann. Üblicherweise umfasst jedes Akkumulatormodul 30 mehrere - typischerweise 6-12 - Akkumulatorzellen. In dem Gehäuse 60 ist außerdem ein Batteriesteuergerät 52 zur Steuerung und Überwachung der Hochvoltbatterie 10 angeordnet, das über jeweilige Kabel - in diesem Beispiel Flachbandkabel - mit den jeweiligen Akkumulatormodulen 30 elektrisch verbunden ist. Das Gehäuse 60 ist so stabil ausgestaltet, dass es selbst bei einem Unfall die Akkumulatormodule 30 und das Batteriesteuergerät 52 vor negativen Einflüssen schützt. Zwischen zwei horizontal nebeneinander angeordneten Akkumulatormodulen 30 ist ein - hier nur schematisch dargestelltes - Positionssendemodul 20 angeordnet, das von den Akkumulatormodulen 30 mit Strom bzw. Spannung versorgt wird (was hier nicht explizit dargestellt ist). Das Positionssendemodul 20 sendet über das GSM- oder LTE-Mobilfunknetz oder eine beliebige andere geeignete Funktechnik in regelmäßigen Zeitabständen seine geographische Position an einen dafür bestimmten Empfänger, was eine entsprechende Lokalisierung dieses Moduls, der sie umgebenden Hochvoltbatterie 10 und damit auch des damit ausgerüsteten Kraftfahrzeugs 80 ermöglicht. Da sich das Positionssendemodul 20 zwischen den Akkumulatormodulen 30 befindet, ist es von außerhalb der (in ein Kraftfahrzeug eingebauten) Hochvoltbatterie 10 nicht zugänglich und kann somit nicht in einfacher Weise von außen, beispielsweise durch Anbohren, deaktiviert bzw. zerstört werden. Sollte dennoch ein Versuch erfolgen, das auf die beschriebene Weise in der Hochvoltbatterie 10 angeordnete Positionssendemodul 20 durch Anbohren zu deaktivieren, wird unweigerlich auch die Hochvoltbatterie 10 zerstört. Dieser Schutz vor einer Deaktivierung des Positionssendemoduls 20 von außen wird noch zusätzlich durch das unfallresistente Gehäuse 60 verstärkt, welches eine weitere mechanische Barriere gegen einen mechanischen Zugriff auf das Positionssendemodul 20 darstellt. Auf diese Weise wird der Diebstahlschutz für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 80, das mit einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie 10 ausgerüstet ist, stark verbessert.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 80 dargestellt, in das eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie 10 eingebaut ist. Diese zweite Ausführungsform ist der ersten Ausführungsform sehr ähnlich, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform jedoch hauptsächlich darin, dass das Positionssendemodul 20 nicht zwischen horizontal nebeneinander angeordneten Akkumulatormodulen, sondern zwischen zwei vertikal übereinander angeordneten Akkumulatormodulen 30 angeordnet ist. Anders als bei der schematischen Darstellung der Anordnung des Positionssendemoduls 20 am Rand der Hochvoltbatterie 10 kann das Positionssendemodul 20 auch weiter innen in der Hochvoltbatterie 10 - beispielsweise genau mittig - verbaut sein. Durch diese Anordnung ist das Positionssendemodul 20 besonders gut gegen einen Versuch eines mechanischen Zugriffs von der Unterseite des Kraftfahrzeugs 80 her geschützt.
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In 3a und 3b ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie 10 dargestellt, während in 4a und 4b eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie 10 dargestellt ist. Während die 3b und 4b Draufsichten sind, sind die 3a und 4a jeweils Schnittansichten längs der in den 3b bzw. 4b angegebenen Linien.
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Bei der dritten Ausführungsform ist ein Abschnitt eines Hochvolt-Verbindungskabels 42 in Form einer Schlaufe um das Positionssendemodul 20 herumgeschlungen, und bei der vierten Ausführungsform ist ein Abschnitt eines Flachbandkabels 44, das ein Bestandteil der Batterieelektronik ist, in Form einer Schlaufe um das Positionssendemodul 20 herumgeschlungen. Während bei der dritten und vierten Ausführungsform jeweils nur eine einzelne Schlaufe bzw. Schlinge um das betreffende Positionssendemodul 20 gewickelt ist, können selbstverständlich auch mehrere bzw. sogar sehr viele Schlaufen bzw. Schlingen um das Positionssendemodul 20 herum angeordnet sein. Auf diese Weise ist es möglich, das Positionssendemodul 20 vor einem mechanischen Zugriff von außen zu bewahren. Sollte dennoch ein Versuch unternommen werden, das betreffende Positionssendemodul 20 von außen beispielsweise durch Anbohren oder Durchstechen zu zerstören bzw. außer Funktion zu setzen, führt dies zwangsläufig auch zu einer Beschädigung bzw. Zerstörung des Hochvolt-Verbindungskabels 42 und/oder des Flachbandkabels 44. Somit wird auch in diesem Fall beim Versuch der Ausschaltung des Positionssendemoduls 20 ein wesentliches Element der Hochvoltbatterie 10 beschädigt und diese dadurch insgesamt beschädigt bzw. zerstört. Da demzufolge die gesamte Hochvoltbatterie 10 nicht mehr funktionstüchtig ist, wird ein potenziell geplanter Diebstahl deutlich weniger attraktiv, da sie unter hohen Kostenaufwand ersetzt werden müsste.
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Eine nicht zeichnerisch dargestellte fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie 10 besteht darin, dass das Positionssendemodul 20 nicht zwischen einzelnen Akkumulatormodulen 30 angeordnet ist, sondern zusammen mit dem Batteriesteuergerät 52 zu einer einzigen Einheit integriert ist, die somit durch das sie umgebende Gehäuse 60 zusätzlich mechanisch geschützt ist. Bei einem Versuch der Zerstörung oder zumindest Deaktivierung des Positionssendemoduls 20 würde dabei unweigerlich auch das Batteriesteuergerät 52 zerstört, weshalb die Hochvoltbatterie 10 nicht mehr funktionsfähig wäre und somit ein damit versehenes gestohlenes Kraftfahrzeug nicht mehr bewegt werden könnte.
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Wie vorstehend beschrieben, führt bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie 10 bzw. des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 80 jeder Versuch eines nicht-autorisierten Zugriffs auf das Positionssendemodul 20 zu einer Zerstörung der Hochvoltbatterie 10.
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Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen bzw. Varianten beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise Art und Ausgestaltung der Akkumulatormodule, des Positionssendemoduls sowie weiterer Komponenten der Hochvoltbatterie, sowie deren räumliche Anordnung, auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet. Von derartigen, in Kombination beschriebenen, Merkmalen einzelner Ausführungsformen müssen außerdem nicht notwendigerweise immer alle Merkmale in einer betreffenden Ausführungsform realisiert sein.
