DE102019209805A1 - Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Joerg Schneider
Peter Kohn
Thomas Kaiser
Sabine Arnold
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (5) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Batterieeinheit (2), einen negativen Pol (21), einen positiven Pol (22), eine Schalteinheit (60), welche elektrisch seriell zu der mindestens einen Batterieeinheit (2) geschaltet ist und mindestens ein ansteuerbares Schaltelement aufweist, und ein Managementsystem (30) zur Ansteuerung des mindestens einen Schaltelements. Es ist eine Halteschaltung (40) vorgesehen, welche derart mit dem Managementsystem (30) und mit der Schalteinheit (60) verbunden ist, dass ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) durch die Halteschaltung (40) zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist, und welche derart ausgebildet ist, dass in einem aktiven Zustand der Halteschaltung (40) ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) zum Öffnen des mindestens einen Schaltelements mit einer zeitlichen Verzögerung zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Batteriemodul (5) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug, welches mindestens eine Batterieeinheit, einen negativen Pol, einen positiven Pol, eine Schalteinheit, welche elektrisch seriell zu der mindestens einen Batterieeinheit geschaltet ist und mindestens ein ansteuerbares Schaltelement aufweist, und ein Managementsystem zur Ansteuerung des mindestens einen Schaltelements umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Batteriemodul umfasst.
  • Stand der Technik
  • Konventionelle Kraftfahrzeuge weisen einen Antrieb auf, welcher üblicherweise einen Verbrennungsmotor umfasst. Ferner umfassen konventionelle Kraftfahrzeuge ein Batteriemodul zur Versorgung eines Anlassers und weiterer Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie sowie einen Generator zum Laden des Batteriemoduls. Ein gattungsgemäßes Batteriemodul umfasst eine Batterieeinheit mit mindestens einer, vorzugsweise mit mehreren Batteriezellen, die beispielsweise seriell verschaltet sind, so dass das Batteriemodul eine Nominalspannung von beispielsweise 12 V, 24 V oder 48 V aufweist. Bei den Batteriezellen handelt es sich beispielsweise um Lithium-Ionen-Batteriezellen.
  • Ein gattungsgemäßes Batteriemodul umfasst auch eine Schalteinheit, mittels welcher die Batterieeinheit zugeschaltet, also mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbunden, sowie abgeschaltet, also von dem Bordnetz getrennt werden kann. Wenn die Batterieeinheit zugeschaltet ist, so liegt zwischen einem positiven Pol und einem negativen Pol des Batteriemoduls die besagte, von den Batteriezellen gelieferte Nominalspannung an. Die Schalteinheit weist dazu ein Schaltelement auf, welches beispielsweise als elektromechanisches Relais oder Schütz ausgeführt ist, und welches durch entsprechende Ansteuerung geöffnet sowie geschlossen werden kann.
  • Ein gattungsgemäßes Batteriemodul umfasst ferner ein Managementsystem, welches zum Überwachen der Batterieeinheit und zum Ansteuern der Schalteinheit dient. Durch entsprechende Ansteuerung durch das Managementsystem kann das Schaltelement der Schalteinheit geöffnet werden, wodurch die Batterieeinheit abgeschaltet wird, sowie geschlossen werden, wodurch die Batterieeinheit zugeschaltet wird.
  • Die Schalteinheit und das Managementsystem sind in der Regel derart ausgestaltet, dass zum Schließen des Schaltelements ein entsprechendes Ansteuersignal in Form einer Ansteuerspannung von dem Managementsystem zu der Schalteinheit übertragen wird. Solange die Ansteuerspannung an der Schalteinheit anliegt, bleibt das Schaltelement geschlossen. Wenn die Ansteuerspannung an der Schalteinheit abfällt, so wird das Schaltelement geöffnet.
  • Bei einem kurzzeitigen Ausfall des Managementsystems, beispielsweise in Folge eines Reset eines Mikrocontrollers in dem Managementsystem, fällt die Ansteuerspannung an der Schalteinheit ab. Dies bewirkt, dass das Schaltelement geöffnet wird, wodurch die Batterieeinheit abgeschaltet wird. Die Batterieeinheit ist also von dem Bordnetz getrennt, bis das Managementsystem wieder vollständig in Betrieb ist und die Ansteuerspannung wieder an der Schalteinheit anliegt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, vorgeschlagen. Das Batteriemodul umfasst mindestens eine Batterieeinheit, welche vorzugsweise mehrere Batteriezellen umfasst, die innerhalb der Batterieeinheit sowohl seriell als auch parallel miteinander verschaltetet sein können. Die Batteriezellen sind vorzugsweise als Lithium- lonen-Batteriezellen ausgeführt.
  • Das Batteriemodul umfasst auch einen negativen Pol und einen positiven Pol. Beim Einbau in ein Kraftfahrzeug, also beim Anschluss an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs, werden die beiden Pole des Batteriemoduls mit entsprechenden Anschlüssen des Kraftfahrzeugs elektrisch verbunden. Beim Betrieb des Batteriemoduls an dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs liegt zwischen den Polen eine Nominalspannung von beispielsweise 48 Van.
  • Das Batteriemodul umfasst ferner eine Schalteinheit, welche elektrisch seriell zu der mindestens einen Batterieeinheit geschaltet ist. Mittels der Schalteinheit kann die mindestens eine Batterieeinheit insbesondere mit den beiden Polen elektrisch verbunden werden sowie von mindestens einem der Pole elektrisch getrennt werden. Dazu weist die Schalteinheit mindestens ein ansteuerbares Schaltelement auf.
  • Das Batteriemodul umfasst auch ein Managementsystem. Das Managementsystem dient insbesondere zum Überwachen der Batteriezellen der Batterieeinheit und zur Ansteuerung des mindestens einen Schaltelements der Schalteinheit. Zum Ansteuern des mindestens einen Schaltelements wird ein entsprechendes Ansteuersignal von dem Managementsystem zu der Schalteinheit übertragen.
  • Erfindungsgemäß ist eine Halteschaltung vorgesehen, welche derart mit dem Managementsystem und mit der Schalteinheit verbunden ist, dass ein Ansteuersignal des Managementsystems durch die Halteschaltung zu der Schalteinheit übertragbar ist. Die Halteschaltung ist dabei derart ausgebildet, dass in einem aktiven Zustand der Halteschaltung ein Ansteuersignal des Managementsystems zum Öffnen des mindestens einen Schaltelements mit einer zeitlichen Verzögerung zu der Schalteinheit übertragbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Halteschaltung derart ausgebildet, dass in einem passiven Zustand der Halteschaltung ein Ansteuersignal des Managementsystems zum Öffnen des mindestens einen Schaltelements unverzögert zu der Schalteinheit übertragbar ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Halteschaltung einen Aktivierungseingang. Dabei ist die Halteschaltung durch Anlegen eines Aktivierungssignals an den Aktivierungseingang in den aktiven Zustand bringbar. Ferner ist die Halteschaltung durch Anlegen eines Passivierungssignals an den Aktivierungseingang in den passiven Zustand bringbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Halteschaltung derart ausgebildet, dass ein Ansteuersignal des Managementsystems zum Schließen des mindestens einen Schaltelements unverzögert zu der Schalteinheit übertragbar ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Halteschaltung einen Ansteuereingang, welcher mit dem Managementsystem verbunden ist, und zu welchem ein Ansteuersignal des Managementsystems zum Öffnen sowie zum Schließen des mindestens einen Schaltelements der Schalteinheit übertragbar ist. Vorzugsweise umfasst die Halteschaltung auch einen Ansteuerausgang, welcher mit der Schalteinheit verbunden ist, und von welchem ein Ansteuersignal zum Öffnen sowie zum Schließen des mindestens einen Schaltelements der Schalteinheit zu der Schalteinheit übertragbar ist. Dabei sind der Ansteuereingang und der Ansteuerausgang der Halteschaltung vorzugsweise mittels einer Diode miteinander verbunden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schalteinheit ein erstes Schaltelement, welches als MOSFET ausgeführt ist, und welches eine erste Schaltstrecke sowie eine parallel zu der ersten Schaltstrecke geschaltete erste Inversdiode aufweist. Ferner umfasst die Schalteinheit ein zweites Schaltelement, welches ebenfalls als MOSFET ausgeführt ist, und welches eine zweite Schaltstrecke sowie eine parallel zu der zweiten Schaltstrecke geschaltete zweite Inversdiode aufweist. Die Inversdiode, welche auch als Body-Diode bezeichnet wird, entsteht in jedem MOSFET aufgrund von dessen interner Struktur und ist kein explizites Bauteil.
  • Dabei sind die Schaltelemente vorzugsweise derart elektrisch seriell zwischen einen ersten Anschlusspunkt und einen zweiten Anschlusspunkt der Schalteinheit geschaltet, dass die Inversdioden der Schaltelemente elektrisch antiseriell geschaltet sind. Dabei ist der erste Anschlusspunkt beispielsweise mit der mindestens einen Batterieeinheit verbunden, und der zweite Anschlusspunkt ist beispielsweise mit dem positiven Pol verbunden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Schaltelemente der Schalteinheit dabei unabhängig voneinander ansteuerbar.
  • Bevorzugt sind die beiden Schaltelemente der Schalteinheit derart geschaltet, dass ein Stromfluss durch die Schalteinheit zum Aufladen der mindestens einen Batterieeinheit durch die erste Inversdiode ermöglicht ist, und dass ein Stromfluss durch die Schalteinheit zum Entladen der mindestens einen Batterieeinheit durch die zweite Inversdiode ermöglicht ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind das Managementsystem, die Schalteinheit und die Halteschaltung derart verschaltet, dass in dem aktiven Zustand der Halteschaltung ein Ansteuersignal des Managementsystems zum Öffnen des ersten Schaltelements mit einer zeitlichen Verzögerung zu der Schalteinheit übertragbar ist, und dass ein Ansteuersignal des Managementsystems zum Öffnen des zweiten Schaltelements unverzögert zu der Schalteinheit übertragbar ist.
  • Es wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst dabei mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriemodul.
  • Vorteile der Erfindung
  • In einem erfindungsgemäßen Batteriemodul kann ein Ansteuersignal des Managementsystems in Form einer Ansteuerspannung während der Dauer einer zeitlichen Verzögerung erhalten bleiben. Bei einem kurzzeitigen Abfall der Ansteuerspannung an dem Managementsystem bleibt die Ansteuerspannung an der Schalteinheit trotzdem während der Dauer der zeitlichen Verzögerung erhalten. Wenn die Dauer der zeitlichen Verzögerung größer oder gleich der Dauer ist, welche ein Mikrocontroller des Managementsystems zum Reset benötigt, so bleibt die Ansteuerspannung an der Schalteinheit insbesondere während eines Reset eines Mikrocontrollers erhalten. Somit bleibt das Schaltelement der Schalteinheit während eines Reset eines Mikrocontrollers geschlossen und die Batterieeinheit bleibt zugeschaltet. Somit kann das Bordnetz des Kraftfahrzeugs weiterhin über die Pole des Batteriemoduls mit einer Spannung versorgt werden. Insbesondere sicherheitsrelevante Komponenten des Kraftfahrzeugs, die an das Bordnetz angeschlossen sind, bleiben somit durchgehend verfügbar und fallen nicht während eines Reset eines Mikrocontrollers kurzzeitig aus.
  • Wenn die Halteschaltung in einem passiven Zustand betrieben wird, in welchem die Ansteuerspannung des Managementsystems unverzögert zu der Schalteinheit übertragen wird, ist auch eine Selbstprüfung des Batteriemoduls möglich. Insbesondere kann bei einer Selbstprüfung eines sicherheitsrelevanten Abschaltpfads des Batteriemoduls die Funktion der Schalteinheit sowie des Schaltelements getestet werden.
  • Wenn die Schalteinheit zwei als MOSFET ausgeführte Schaltelemente mit antiseriell geschalteten Inversdioden aufweist, so kann ein Stromfluss zum Aufladen sowie zum Entladen der Batterieeinheit separat gesteuert werden. Insbesondere kann dabei während eines Reset eines Mikrocontrollers ein Stromfluss zum Entladen der Batterieeinheit ermöglicht sein, wodurch eine Versorgung des Bordnetzes weiter sichergestellt ist. Gleichzeitig kann während eines Reset eines Mikrocontrollers ein Stromfluss zum Aufladen der Batterieeinheit verhindert sein, wodurch die Eigensicherheit des Batteriemoduls sichergestellt ist.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls,
    • 2 eine schematische Darstellung einer Halteschaltung und
    • 3 eine schematische Darstellung einer Schalteinheit.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 5 für ein Kraftfahrzeug. Das Batteriemodul 5 umfasst eine Batterieeinheit 2 mit mehreren Batteriezellen, die seriell miteinander verschaltetet sind. Die Batteriezellen sind vorliegend als Lithium- lonen-Batteriezellen ausgeführt. Die Batterieeinheit 2 ist elektrisch zwischen einem positiven Terminal 12 und einem negativen Terminal 11 angeordnet.
  • Eine von den Batteriezellen der Batterieeinheit 2 gelieferte Spannung von beispielsweise 48 V liegt also zwischen dem positiven Terminal 12 und dem negativen Terminal 11 an. Das Batteriemodul 5 umfasst auch einen negativen Pol 21 und einen positiven Pol 22. Das negative Terminal 11 ist mit dem negativen Pol 21 elektrisch verbunden.
  • Das Batteriemodul 5 ist mit einem hier nicht dargestellten Bordnetz eines Kraftfahrzeugs verbunden. Wenn ein Ladestrom von dem positiven Pol 22 durch die Batterieeinheit 2 zu dem negativen Pol 21 fließt, so werden die Batteriezellen der Batterieeinheit 2 geladen. Wenn ein Entladestrom von dem negativen Pol 21 durch die Batterieeinheit 2 zu dem positiven Pol 22 fließt, so werden die Batteriezellen der Batterieeinheit 2 entladen.
  • Das Batteriemodul 5 umfasst eine Schalteinheit 60. Die Schalteinheit 60 weist einen ersten Anschlusspunkt 65 und einen zweiten Anschlusspunkt 66 auf. Der erste Anschlusspunkt 65 der Schalteinheit 60 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 12 verbunden. Der zweite Anschlusspunkt 66 der Schalteinheit 60 ist elektrisch mit dem positiven Pol 22 verbunden. Die Schalteinheit 60 ist also elektrisch seriell zwischen den positiven Pol 22 und das positive Terminal 12 geschaltet. Die Schalteinheit 60 ist somit elektrisch seriell zu der Batterieeinheit 2 zwischen den Polen 21, 22 geschaltet.
  • Das Batteriemodul 5 umfasst auch ein Managementsystem 30 zum Steuern und Überwachen der Batteriezellen der Batterieeinheit 2. Das Managementsystem 30 dient ferner zur Steuerung der Schalteinheit 60. Insbesondere dient das Managementsystem 30 zur Ansteuerung mindestens eines hier nicht dargestellten Schaltelements 61, 62 der Schalteinheit 60.
  • Das Batteriemodul 5 umfasst ferner eine Halteschaltung 40. Die Halteschaltung 40 umfasst einen Aktivierungseingang 44. Die Halteschaltung 40 ist durch Anlegen eines Aktivierungssignals an den Aktivierungseingang 44 in einen aktiven Zustand bringbar. Die Halteschaltung 40 ist durch Anlegen eines Passivierungssignals an den Aktivierungseingang 44 in einen passiven Zustand bringbar. Der Aktivierungseingang 44 ist vorliegend mit dem Managementsystem 30 verbunden.
  • Die Halteschaltung 40 umfasst einen Ansteuereingang 41, welcher mit dem Managementsystem 30 verbunden ist, und einen Ansteuerausgang 42, welcher mit einem ersten Steuereingang 75 der Schalteinheit 60 verbunden ist. Ein Ansteuersignal des Managementsystems 30 zum Öffnen sowie zum Schließen eines ersten Schaltelements 61 der Schalteinheit 60 wird von dem Managementsystem 30 zu dem Ansteuereingang 41 der Halteschaltung 40 übertragen.
  • Wenn sich die Halteschaltung 40 in dem aktiven Zustand befindet, so wird das Ansteuersignal zum Öffnen des ersten Schaltelements 61 der Schalteinheit 60 mit einer zeitlichen Verzögerung von dem Ansteuerausgang 42 der Halteschaltung 40 zu dem ersten Steuereingang 75 der Schalteinheit 60 übertragen.
  • Wenn sich die Halteschaltung 40 in dem passiven Zustand befindet, so wird das Ansteuersignal zum Öffnen des ersten Schaltelements 61 der Schalteinheit 60 unverzögert von dem Ansteuerausgang 42 der Halteschaltung 40 zu dem ersten Steuereingang 75 der Schalteinheit 60 übertragen.
  • Ein Ansteuersignal des Managementsystems 30 zum Schließen des ersten Schaltelements 61 der Schalteinheit 60 wird dabei stets, also unabhängig davon, in welchem Zustand sich die Halteschaltung 40 befindet, unverzögert von dem Ansteuerausgang 42 der Halteschaltung 40 zu dem ersten Steuereingang 75 der Schalteinheit 60 übertragen.
  • Ein zweiter Steuereingang 76 der Schalteinheit 60 ist mit dem Managementsystem 30 verbunden. Ein Ansteuersignal des Managementsystems 30 zum Öffnen sowie zum Schließen eines zweiten Schaltelements 62 der Schalteinheit 60 wird von dem Managementsystem 30 unmittelbar zu dem zweiten Steuereingang 76 der Schalteinheit 60 übertragen. Ein Ansteuersignal des Managementsystems 30 zum Öffnen sowie zum Schließen des zweiten Schaltelements 62 wird somit, unabhängig von der Halteschaltung 40, unverzögert zu der Schalteinheit 60 übertragen.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Halteschaltung 40. Die Halteschaltung 40 umfasst, wie bereits erwähnt, einen Ansteuereingang 41, einen Ansteuerausgang 42 und einen Aktivierungseingang 44. Der Ansteuereingang 41 und der Ansteuerausgang 42 der Halteschaltung 40 sind mittels einer Diode 43 miteinander verbunden.
  • Die Halteschaltung 40 umfasst einen ersten Halbleiterschalter T1, einen zweiten Halbleiterschalter T2 und einen dritten Halbleiterschalter T3. Die Halbleiterschalter T1, T2, T3 sind jeweils als MOSFET ausgeführt. Die Halbleiterschalter T1, T3 sind vorliegend als n-Kanal-MOSFET ausgeführt, der Halbleiterschalter T2 ist vorliegend als p-Kanal-MOSFET ausgeführt.
  • Ein GATE-Anschluss des ersten Halbleiterschalters T1 ist mit dem Aktivierungseingang 44 verbunden. Der GATE-Anschluss des ersten Halbleiterschalters T1 ist auch über einen Pull-Up-Widerstand RP mit einer ersten Spannungsquelle V1 verbunden, welche beispielsweise eine Spannung von 5 V liefert.
  • Ein SOU RCE-Anschluss des ersten Halbleiterschalters T1 ist mit Masse verbunden. Ein DRAIN-Anschluss des ersten Halbleiterschalters T1 ist über eine Serienschaltung aus einem ersten Widerstand R1 und einem zweiten Widerstand R2 mit einer zweiten Spannungsquelle V2 verbunden, welche beispielsweise eine Spannung von 12 V liefert.
  • Ein GATE-Anschluss des zweiten Halbleiterschalters T2 ist mit einem zwischen dem ersten Widerstand R1 und dem zweiten Widerstand R2 befindlichen ersten Knotenpunkt K1 verbunden.
  • Ein SOU RCE-Anschluss des zweiten Halbleiterschalters T2 ist mit der zweiten Spannungsquelle V2 verbunden. Ein DRAIN-Anschluss des zweiten Halbleiterschalters T2 ist über eine Serienschaltung aus einem dritten Widerstand R3 und einem vierten Widerstand R4 mit Masse verbunden.
  • Ein GATE-Anschluss des dritten Halbleiterschalters T3 ist mit einem zwischen dem dritten Widerstand R3 und dem vierten Widerstand R4 befindlichen zweiten Knotenpunkt K2 verbunden.
  • Ein SOU RCE-Anschluss des dritten Halbleiterschalters T3 ist mit dem Ansteuerausgang 42 und mit der Diode 43 verbunden. Ein DRAIN-Anschluss des dritten Halbleiterschalters T3 ist über eine Parallelschaltung aus einem Ausgangswiderstand RA und einem Ausgangskondensator CA mit Masse verbunden.
  • Wenn der Aktivierungseingang 44 mit Masse verbunden ist, so ist die Halteschaltung 40 deaktiviert und ein Signal an dem Ansteuerausgang 42 wird nicht gehalten.
  • Wenn an dem Aktivierungseingang 44 eine Spannung von beispielsweise 5 V anliegt, so ist die Halteschaltung 40 aktiviert und ein Signal an dem Ansteuerausgang 42 wird gehalten. Die zeitliche Verzögerung ist dabei von Werten des Ausgangskondensators CA und des Ausgangswiderstands RA abhängig.
  • Wenn der Aktivierungseingang 44 hochohmig angesteuert wird, was bei einem Reset eines Mikrocontrollers in dem Managementsystem 30 vorkommt, so wird die Spannung an dem GATE-Anschluss des ersten Halbleiterschalters T1 über den Pull-Up-Widerstand RP auf eine Spannung von beispielsweise 5 V gezogen. Die Halteschaltung 40 ist somit aktiviert und ein Signal an dem Ansteuerausgang 42 wird gehalten.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schalteinheit 60. Die Schalteinheit 60 weist unter anderem ein erstes Schaltelement 61 und ein zweites Schaltelement 62 auf. Das erste Schaltelement 61 und das zweite Schaltelement 62 sind dabei elektrisch seriell zwischen einen ersten Anschlusspunkt 65 und einen zweiten Anschlusspunkt 66 der Schalteinheit 60 geschaltet.
  • Das erste Schaltelement 61 ist als MOSFET ausgeführt. Das erste Schaltelement 61 weist eine ansteuerbare erste Schaltstrecke 71 und eine erste Inversdiode 73 auf. Die erste Inversdiode 73 ist elektrisch parallel zu der ansteuerbaren ersten Schaltstrecke 71 geschaltet. Die erste Inversdiode 73, welche auch als Body-Diode bezeichnet wird, ist für einen Stromfluss in eine Richtung leitend und sperrt einen Stromfluss in die entgegengesetzte Richtung.
  • Das zweite Schaltelement 62 ist als MOSFET ausgeführt. Das zweite Schaltelement 62 weist eine ansteuerbare zweite Schaltstrecke 72 und eine zweite Inversdiode 74 auf. Die zweite Inversdiode 74, welche auch als Body-Diode bezeichnet wird, ist elektrisch parallel zu der ansteuerbaren zweiten Schaltstrecke 72 geschaltet. Die zweite Inversdiode 74 ist für einen Stromfluss in eine Richtung leitend und sperrt einen Stromfluss in die entgegengesetzte Richtung.
  • Die beiden Schaltelemente 61, 62 sind derart innerhalb der Schalteinheit 60 angeordnet, dass die beiden Inversdioden 73, 74 elektrisch antiseriell geschaltet sind. Gemäß der vorliegenden Anordnung der Schalteinheit 60 in dem Batteriemodul 5, die in 1 dargestellt ist, ist ein Stromfluss durch die Schalteinheit 60 zum Aufladen der Batterieeinheit 2 durch die erste Inversdiode 73 möglich. Ein Stromfluss durch die Schalteinheit 60 zum Entladen der Batterieeinheit 2 ist durch die zweite Inversdiode 74 möglich.
  • Der erste Steuereingang 75 der Schalteinheit 60 ist mit einem hier nicht dargestellten GATE-Anschluss des als MOSFET ausgeführten ersten Schaltelements 61 verbunden. Durch Anlegen eines entsprechenden Signals an den ersten Steuereingang 75 kann die erste Schaltstrecke 71 angesteuert werden.
  • Der zweite Steuereingang 76 der Schalteinheit 60 ist mit einem hier nicht dargestellten GATE-Anschluss des als MOSFET ausgeführten zweiten Schaltelements 62 verbunden. Durch Anlegen eines entsprechenden Signals an den zweiten Steuereingang 76 kann die zweite Schaltstrecke 72 angesteuert werden.
  • Die beiden Schaltelemente 61, 62 können somit unabhängig voneinander durch Anlegen von entsprechenden Signalen an die beiden Steuereingänge 75, 76 der Schalteinheit 60 angesteuert werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims (10)

  1. Batteriemodul (5) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Batterieeinheit (2), einen negativen Pol (21), einen positiven Pol (22), eine Schalteinheit (60), welche elektrisch seriell zu der mindestens einen Batterieeinheit (2) geschaltet ist und mindestens ein ansteuerbares Schaltelement (61, 62) aufweist, und ein Managementsystem (30) zur Ansteuerung des mindestens einen Schaltelements (61, 62), dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteschaltung (40) vorgesehen ist, welche derart mit dem Managementsystem (30) und mit der Schalteinheit (60) verbunden ist, dass ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) durch die Halteschaltung (40) zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist, und welche derart ausgebildet ist, dass in einem aktiven Zustand der Halteschaltung (40) ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) zum Öffnen des mindestens einen Schaltelements (61, 62) mit einer zeitlichen Verzögerung zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist.
  2. Batteriemodul (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschaltung (40) derart ausgebildet ist, dass in einem passiven Zustand der Halteschaltung (40) ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) zum Öffnen des mindestens einen Schaltelements (61, 62) unverzögert zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist.
  3. Batteriemodul (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschaltung (40) einen Aktivierungseingang (44) umfasst, wobei die Halteschaltung (40) durch Anlegen eines Aktivierungssignals an den Aktivierungseingang (44) in den aktiven Zustand bringbar ist, und wobei die Halteschaltung (40) durch Anlegen eines Passivierungssignals an den Aktivierungseingang (44) in den passiven Zustand bringbar ist.
  4. Batteriemodul (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschaltung (40) derart ausgebildet ist, dass ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) zum Schließen des mindestens einen Schaltelements (61, 62) unverzögert zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist.
  5. Batteriemodul (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschaltung (40) einen Ansteuereingang (41), welcher mit dem Managementsystem (30) verbunden ist, und zu welchem ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) übertragbar ist, und einen Ansteuerausgang (42), welcher mit der Schalteinheit (60) verbunden ist, und von welchem ein Ansteuersignal zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist, umfasst, wobei der Ansteuereingang (41) und der Ansteuerausgang (42) mittels einer Diode (43) miteinander verbunden sind.
  6. Batteriemodul (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (60) ein erstes Schaltelement (61), welches als MOSFET ausgeführt ist, und welches eine erste Schaltstrecke (71) sowie eine parallel zu der ersten Schaltstrecke (71) geschaltete erste Inversdiode (73) aufweist, und ein zweites Schaltelement (62), welches als MOSFET ausgeführt ist, und welches eine zweite Schaltstrecke (72) sowie eine parallel zu der zweiten Schaltstrecke (72) geschaltete zweite Inversdiode (74) aufweist, umfasst, wobei die Schaltelemente (61, 62) derart elektrisch seriell zwischen einen ersten Anschlusspunkt (65) und einen zweiten Anschlusspunkt (66) geschaltet sind, dass die Inversdioden (73, 74) der Schaltelemente (61, 62) elektrisch antiseriell geschaltet sind.
  7. Batteriemodul (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (61, 62) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
  8. Batteriemodul (5) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (61, 62) derart geschaltet sind, dass ein Stromfluss durch die Schalteinheit (60) zum Aufladen der mindestens einen Batterieeinheit (2) durch die erste Inversdiode (73) ermöglicht ist, und dass ein Stromfluss durch die Schalteinheit (60) zum Entladen der mindestens einen Batterieeinheit (2) durch die zweite Inversdiode (74) ermöglicht ist.
  9. Batteriemodul (5) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Managementsystem (30), die Schalteinheit (60) und die Halteschaltung (40) derart verschaltet sind, dass in dem aktiven Zustand der Halteschaltung (40) ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) zum Öffnen des ersten Schaltelements (61) mit einer zeitlichen Verzögerung zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist, und ein Ansteuersignal des Managementsystems (30) zum Öffnen des zweiten Schaltelements (62) unverzögert zu der Schalteinheit (60) übertragbar ist.
  10. Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Batteriemodul (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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