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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugbordnetz sowie ein, insbesondere land- und radgestütztes, Kraftfahrzeug, das ein solches Kraftfahrzeugbordnetz umfasst.
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Ein Kraftfahrzeugbordnetz dient bei einem Kraftfahrzeug üblicherweise zur Leitung von Betriebsenergie und/oder Information (insbesondere in Form von Daten). Bei üblichen Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren liegt eine Bordnetzspannung (insbesondere eine Nennspannung) bei einem Wert von 12 V und dient zur Versorgung von elektrischen Nebenaggregaten, bspw. Radios, Multimediaeinrichtungen, Navigationssystemen, Klimaanlagen und dergleichen. Teilweise kommen auch - zumindest für einen Teil der elektrischen Nebenaggregate - auch schon höhere Spannungswerte von 24 V oder sogar 48 V zum Einsatz, teilweise auch parallel. Bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, d. h. vollelektrisch oder auch hybrid angetriebenen Kraftfahrzeugen, kommen üblicherweise höhere Spannungswerte zur Versorgung des oder des jeweiligen Elektromotors zum Einsatz. Diese liegen meist bei etwa 400 V. Teilweise wird ein solch hoher Spannungswert dann auch zum Betrieb von Klimaanlagen genutzt. Allerdings ziehen derart hohe Betriebsspannungswerte auch deutlich höhere Sicherheitsanforderungen nach sich, bspw. Berührungsschutz spannungsführender Teile und dergleichen.
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Höhere Spannungswerte weisen der Vorteil auf, dass diese zur Verringerung der Verlustleistung beitragen können. Beispielsweise kann aber auch die Ladeleistung beim Laden von Energiespeichern elektrisch angetriebener Kraftfahrzeuge erhöht und damit die erforderliche Ladedauer reduziert werden.
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Aus
DE 10 2019 200 875 A1 ist beispielsweise bekannt, dass mehrere Batterieeinheiten eines elektrischen angetriebenen Kraftfahrzeugs zum Laden und auch zum Betrieb mittels üblicherweise elektromotorischer Schütze in Reihe geschaltet werden können, um die Ladedauer zu reduzieren, oder um den Elektromotor mit höherer Leistung betreiben zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kraftfahrzeugbordnetz zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeugbordnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugbordnetz (im Folgenden kurz: „Bordnetz“) weist einen Energiespeicher zur Bereitstellung von Betriebsenergie auf. Des Weiteren weist das Bordnetz zwei Polleitungen auf, die vorzugsweise Teil einer wenigstens zweipoligen Verbindungsleitung sind und mittels derer der Energiespeicher in einem vorgegebenen Schaltzustand mit einer Energiesenke und/oder einer Energiequelle verschaltet ist. Außerdem weist das Bordnetz eine Verschaltungsvorrichtung auf, die zur reversiblen Verschaltung dieser Polleitungen eingerichtet und vorgesehen ist. Die Verschaltungsvorrichtung weist dabei für jede Polleitung - im Fall der diese umfassenden Verbindungsleitung zumindest für jede spannungsführende Polleitung - jeweils ein Kontaktpaar mit einem schaltbaren Verbindungselement, das insbesondere zum reversiblen elektrischen Überbrücken des Kontaktpaars dient, und einen mechanischen Schaltvermittler auf, der zur gemeinsamen Verstellung der Verbindungselemente eingerichtet ist. Anders ausgedrückt bildet das jeweilige Kontaktpaar zusammen mit dem Verbindungselement einen Schalter zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Polleitung, insbesondere der Verbindungsleitung.
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Mittels des mechanischen Schaltvermittlers werden also bei einem Schaltvorgang die beiden Verbindungselemente der wenigstens zwei Polleitungen, insbesondere der Verbindungsleitung, gemeinsam betätigt, also in ihre Öffnungs- oder Schließstellung überführt. Separate Antriebe für die - zumindest zwei - Schalter, wie es bei einem klassischen Schütz für die jeweilige Polleitung üblich ist, können also gemäß der vorliegenden Erfindung entfallen. Somit kann Gewicht eingespart werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bei einem üblichen elektromotorischen Schütz ein Anker, der die Stellkraft überträgt, meist vergleichsweise schwer ausgebildet ist, was diese Anordnung wiederum anfällig für Stöße, bspw. bei Bodenwellen oder Unfällen, macht, was zu unerwünschten Schaltvorgängen führen kann. Grundsätzlich ist es dabei möglich, dass die Verstellung gemeinsam im Sinne von zeitlich (zumindest innerhalb im Kraftfahrzeugbereich typischer Grenzen) parallel und gleichgerichtet erfolgt. Alternativ ist es aber auch möglich - abhängig von der entsprechenden Nutzungssituation der Verschaltungsvorrichtung - dass die Verstellung zeitlich parallel aber gegengleich erfolgt, also ein Schalter geöffnet, der andere aber geschlossen wird.
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Vorzugsweise betätigt der mechanische Schaltvermittler lediglich das entsprechende Verbindungselement - direkt oder indirekt - und übernimmt dabei aber selbst keinerlei elektrische leitende Funktion.
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In einer bevorzugten Ausführung ist der Schaltvermittler als Schaltkulisse ausgebildet. Diese ist wiederum dazu eingerichtet und vorgesehen, das jeweilige Verbindungselement - direkt oder indirekt - zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Schaltstellung zu verstellen. Unter „direkt“ wird hier und im Folgenden in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden, dass die Schaltkulisse unmittelbar auf das Verbindungselement wirkt und dieses die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktpaaren ausbildet. Entsprechend wird unter „indirekt“ in diesem Zusammenhang vorzugsweise verstanden, dass die Schaltkulisse auf ein Stellglied, bspw. eine Art Stößel, wirkt, das wiederum die Schaltkraft auf das, in diesem Fall insbesondere von dem Stößel separate, Verbindungselement überträgt. Die Schaltkulisse hat dabei unter anderem den Vorteil, dass auch mehr als zwei Schaltstellungen vergleichsweise einfach abgebildet werden können.
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In einer zweckmäßigen Variante ist das jeweilige Verbindungselement zur Rückstellung in die geöffnete Schaltstellung federbelastet. Dies entspricht etwa einem klassischen Schütz, bei dem für den „Normalbetrieb“ des Bordnetzes eine Schaltkraft zum Schließen der Schützes aufgebracht und aufrechterhalten werden muss, bei Wegfall der Schaltkraft das Schütz die zugeordnete Leitung trennt.
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In einer alternativen, aber gleichermaßen zweckmäßigen Variante ist das jeweilige Verbindungselement zur Verstellung zwischen der geöffneten und der geschlossenen Schaltstellung mittels der Schaltkulisse zwangsgeführt. Dadurch kann vorteilhaft unterbunden werden, dass in geöffneter Schaltstellung aufgrund eines Stoßes, konkret also aufgrund einer ungünstigen, auf das Verbindungselement wirkenden Beschleunigung ein unbeabsichtigtes Schließen der zugeordneten Leitung erfolgt.
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Für die Zwangsführung weist die Schaltkulisse in einer bevorzugten Ausführung eine Führungsnut aufweist, in der das Verbindungselement (optional ein dieses betätigendes, vorzugsweise in dieses integriertes Zwischenelement) in und auch entgegen der Betätigungsrichtung (oder: „Hubrichtung“) formschlüssig gehaltert ist. Beispielsweise ist die Führungsnut in Form einer T-Nut ausgebildet und das Verbindungselement bzw. das Zwischenelement weist einen in der T-Nut einliegenden T-Kopf (oder „Nutenstein“) auf. Bei einer entsprechenden Verstellung der Schaltkulisse wird das Verbindungselement aktiv durch die Schaltkulisse in seine geöffnete (oder geschlossene) Schaltstellung bewegt.
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In einer zweckmäßigen Ausführung umfasst der Energiespeicher eine Traktionsbatterie, die wenigstens zwei Batterieeinheiten aufweist. Die Verschaltungsvorrichtung weist hierbei eine Mehrzahl (insbesondere mehr als die beiden vorstehend beschriebenen) von Kontaktpaaren mit jeweils einem schaltbaren Verbindungselement sowie insbesondere auch eine entsprechende „Erweiterung“ des Schaltvermittlers, insbesondere der Schaltkulisse zur gemeinsamen Verstellung dieser Verbindungselemente auf. Die Kontaktpaare und diese aufweisende Verschaltungsleitungen sind dabei derart angeordnet, dass in einem ersten Schaltzustand die Batterieeinheiten in Reihe und in einem zweiten Schaltzustand parallel zueinander geschaltet sind.
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Grundsätzlich ist die Anzahl der gemeinsam mittels des Schaltvermittlers, insbesondere der Schaltkulisse, verstellbaren Verbindungselemente - auch unabhängig von der Ausführung zur wahlweisen Parallel- oder Reihenschaltung der Batterieeinheiten - frei wählbar. So können auch drei oder vier Kontaktpaare bzw. Verbindungselemente gemeinsam geschaltet werden. So wird bspw. neben der vorstehend beschriebenen Verbindungsleitung, die optional zu einer Energiesenke führt, zusätzlich eine (optional einzige) weitere Polleitung, die zur Energiequelle führt, geschaltet. Weiter optional können hierbei aber auch beide Polleitungen, die zur Verbindung mit der Energiequelle dienen, zusätzlich geschaltet werden.
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Insbesondere weist die Verschaltungsvorrichtung dabei fünf der vorstehend beschriebenen Kontaktpaare auf, die zum Wechsel zwischen Reihenschaltung und Parallelschaltung dienen. Je zwei Kontaktpaare sind dabei den - insbesondere positiven und negativen - Polen der jeweiligen Batterieeinheit zugeordnet und damit in einer wenigstens zweipoligen Verschaltungsleitung - wobei eine von diesen Verschaltungsleitungen optional auch die vorstehend beschriebene Verbindungsleitung bildet - angeordnet. Ein einzelnes Kontaktpaar ist einer „Querverschaltungsleitung“ zwischen den zwei Batterieeinheiten, konkret zwischen einem negativen und einem positiven Pol der beiden Batterieeinheiten, zugeordnet. Dieses Kontaktpaar wird bei Reihenschaltung geschlossen. Vorzugsweise bildet die eingangs beschriebene Verbindungsleitung aber keine der hier beschriebenen Verschaltungsleitungen, so dass die Verschaltungsvorrichtung vorzugsweise wenigstens sieben Kontaktpaare aufweist. In diesem Fall sind die beiden Batterieeinheiten mit ihren Verschaltungsleitungen auf die vorstehend genannte Verbindungsleitung aufgeschaltet. Die zwei Kontaktpaare der Verbindungsleitung dienen hierbei insbesondere als Potentialtrennung.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist das Bordnetz einen Ladeanschluss zur Verschaltung der oder einer weiteren Verbindungsleitung mit der Energiequelle und einen Verbraucheranschluss zur Verschaltung der oder einer weiteren Verbindungsleitung mit der Energiesenke, bspw. einem Elektromotor, auf. Die Kontaktpaare sind in diesem Fall vorzugsweise derart angeordnet, dass die Batterieeinheiten im ersten Schaltzustand mit dem Ladeanschluss in Reihe und im zweiten Schaltzustand mit dem Verbraucheranschluss parallel geschaltet sind. In diesem Fall sind vorzugsweise neun Kontaktpaare vorhanden, so dass in der jeweiligen Verbindungsleitung zwischen dem Energiespeicher und dem Ladeanschluss bzw. dem Verbraucheranschluss jeweils zwei Kontaktpaare zur vollständigen elektrischen Abtrennung des Ladeanschlusses und des Verbraucheranschlusses von der Traktionsbatterie vorhanden sind.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Schaltvermittler, insbesondere die Schaltkulisse derart ausgebildet, dass ein dritter Schaltzustand vorhanden ist, in dem die beiden Batterieeinheiten parallel mit dem Ladeanschluss verschaltet sind.
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Vorzugsweise liegt zusätzlich oder alternativ zu dem vorstehend beschriebenen dritten Schaltzustand ein weiterer (also dritter oder vierter) Schaltzustand vor, in dem die schaltbaren Verbindungselemente der entsprechenden Kontaktpaare, insbesondere also alle Kontaktpaare geöffnet sind und somit eine vollständige Potentialtrennung ermöglicht ist. Dieser Schaltzustand wird auch als „Neutralzustand“ bezeichnet. Der Schaltvermittler ist in diesem Fall vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine gleichzeitige Öffnung aller Kontaktpaare ermöglicht ist.
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In einer bevorzugten Ausführung sind alle, insbesondere also die vorstehend beschriebenen fünf, sieben oder neun, schaltbaren Verbindungelemente der Verschaltungsvorrichtung mittels des Schaltvermittlers gemeinsam verstellbar. Dadurch wird die gemeinsame Verstellung vereinfacht und insbesondere die vorstehend beschriebene Gewichtsersparnis möglichst hoch. Außerdem kann dadurch auch Energie eingespart werden, insbesondere gegenüber einer Ausführung mit herkömmlichen Schützen, die im geschalteten (also geschlossenen) Zustand eine Leistungsaufnahme von jeweils etwa 7 W aufweisen können.
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In einer optionalen Ausführung ist dagegen nur ein Teil der schaltbaren Verbindungselemente mittels des Schaltvermittlers gemeinsam verstellbar und ein anderer Teil für eine Nottrennung durch ein schnellschaltendes Schütz oder eine pyrotechnische Sicherung („Pyrofuse“) schaltbar gestaltet.
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Weiter optional ist eine Nottrennung durch ein (zu den vorstehend beschriebenen Kontaktpaaren) zusätzliches Schaltelement, insbesondere eine Pyrofuse, realisiert. In diesem Fall sind die Verbindungselemente der Kontaktpaare wie vorstehend beschrieben gemeinsam mittels des Schaltvermittlers, insbesondere der Schaltkulisse schaltbar.
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Bevorzugt weist die Verschaltungsvorrichtung einen elektrischen Antrieb, vorzugsweise einen elektromagnetischen Antrieb, einen Spindeltrieb, einen Exzenter oder dergleichen, zur Verstellung des Schaltvermittlers zwischen den jeweiligen Schaltzuständen auf. Somit braucht nur ein Element angetrieben werden, um eine Mehrzahl von Schaltvorgängen durchzuführen.
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Vorzugsweise ist der Schaltvermittler, insbesondere die Schaltkulisse derart ausgebildet, dass dieser entlang einer geradlinigen Bewegungsachse zwischen zwei, dem ersten und dem zweiten Schaltzustand zugeordneten Stellungen beweglich ist und eine dazwischen angeordnete Neutralstellung aufweist, die vorzugsweise von beiden Seiten federbelastet ist. In der Neutralstellung befinden sich auch die Kontaktpaare in ihrem jeweiligen Neutralzustand, sind also geöffnet. Dadurch muss für die Reihenschaltung der beiden Batterieeinheiten der Schaltvermittler in eine Richtung, für die Parallelschaltung in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein landgestütztes, insbesondere radgebundenes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist das vorstehend beschriebene Bordnetz auf. Somit weist das Kraftfahrzeug auch die gleichen Vorteile auf.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1a in einer schematischen Darstellung einen Schaltvermittler einer Verschaltungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeugbordnetz in einer neutralen Schaltstellung,
- 1b, 1c in Ansicht gemäß 1a den Schaltvermittler in jeweils einer weiteren Schaltstellung,
- 2a, 2b in Ansicht gemäß 1a ein alternatives Ausführungsbeispiel der Verschaltungsvorrichtung in der neutralen und einer weiteren Schaltstellung,
- 3 in einem schematischen Schaltplan einen Teil eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit einem Teil der Verschaltungsvorrichtung in einem Neutralzustand,
- 4 in Ansicht gemäß 3 die Verschaltungsvorrichtung in einem Lade-Schaltzustand,
- 5 in Ansicht gemäß 3 die Verschaltungsvorrichtung in einem Fahrt-Schaltzustand,
- 6 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Schaltvermittlers der Verschaltungsvorrichtung in einer dem Fahrt-Schaltzustand der Verschaltungsvorrichtung gemäß 5 zugeordneten Schaltstellung,
- 7 in Ansicht gemäß 1a ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schaltvermittlers in der Schaltstellung gemäß 1c, und
- 8 in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugbordnetz und mit der Verschaltungsvorrichtung gemäß 3.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1a ist eine Verschaltungsvorrichtung 1 für eine Verbindungsleitung 2 eines Kraftfahrzeugbordnetzes (kurz: „Bordnetz 4“, s. 3) dargestellt. Die Verschaltungsvorrichtung 1 weist ein in eine einem elektrischen Pol zugeordneten Leitung („Polleitung 6“) eingebundenes, konkret die Polleitung 6 unterbrechendes, Kontaktpaar 8 auf. Außerdem weist die Verschaltungsvorrichtung 1 ein Verbindungselement 10 zum Schließen des Kontaktpaares 8 und somit zum Schließen der Polleitung 6 auf. Das Kontaktpaar 8 bildet mithin gemeinsam mit dem Verbindungselement 10 einen Schalter 12. Ferner weist die Verschaltungsvorrichtung 1 auch einen mechanischen Schaltvermittler auf, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schaltkulisse 14 ausgebildet ist. Die Schaltkulisse 14 weist dabei eine Anzahl von auch als „Codierelemente“ bezeichnete Schaltnocken 16 auf. Diese wirken im dargestellten Ausführungsbeispiel direkt auf einen Stößel 18 des Verbindungselements 10. Die Schaltkulisse 14 ist entlang einer Bewegungsachse 20 reversibel verstellbar.
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In 1a befindet sich die Schaltkulisse 14 in einer als „Neutralstellung 22“ bezeichneten Schaltstellung. In dieser liegt der Stößel 18 in einem „Tal“ zwischen zwei Schaltnocken 16 ein. Eine nicht dargestellte Feder drückt das Verbindungselement 10 dabei in eine geöffnete Stellung, so dass die Polleitung 6 unterbrochen ist. Bei einer Verschiebung der Schaltkulisse 14 entlang der Bewegungsachse 20 drückt eine der beiden Schaltnocken 16 den Stößel 18 und damit das Verbindungselement 10 auf das Kontaktpaar 8 und schließt somit die Polleitung 6 (s. 1 b und 1c).
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In 2a und 2b ist eine gegenüber 1a, 1b und 1c abgewandelte Ausführung der Verschaltungsvorrichtung 1, konkret der Schaltkulisse 14 dargestellt. Diese weist nur eine Schaltnocke 16 auf, so dass neben der Neutralstellung 22 bei Bewegung entlang der Bewegungsachse 20 (in der Darstellung gemäß 2b konkret nach rechts) nur ein geschlossener Schaltzustand des Schalters 12 eingestellt wird.
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In 3 bis 6 ist eine Anwendung der vorstehend beschriebenen Verschaltungsvorrichtung 1 mit einem Schaltvermittler, der beide in 1 und 2 beschriebenen Ausführungen der Schaltkulisse 14 umfasst, dargestellt und beschrieben. Das Bordnetz 4 umfasst vorliegend einen Energiespeicher in Form einer Traktionsbatterie 30, die wiederum zwei Batterieeinheiten 32 aufweist. Außerdem weist das Bordnetz 4 einen Ladeanschluss 34 zum Laden der Traktionsbatterie 30 und einen Verbraucheranschluss 36 auf, mittels dessen im bestimmungsgemäßen Fahrtbetrieb eines Kraftfahrzeugs 38 (s. 8) ein elektrischer Fahrtmotor 40 mit der Traktionsbatterie 30 verschaltet ist. Zur Verschaltung des Ladeanschlusses 34 und des Verbraucheranschlusses 36 sind zwei Verbindungsleitungen 2 vorhanden, in deren jeweilige Polleitungen 6 (konkret in eine Minus-Polleitung und eine Plus-Polleitung) jeweils ein Schalter 12 der vorstehend beschriebenen Art eingebunden ist.
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Die einzelnen (hier zwei) Batterieeinheiten 32 sind über mehrere Verschaltungsleitungen 42, die sowohl nur eine als auch zwei Polleitungen 6 umfassen können, mit den Verbindungsleitungen 2 sowie untereinander verschaltbar. Zur reversiblen und wahlweisen Verschaltung ist den Polleitungen 6 der Verschaltungsleitungen 42 ebenfalls jeweils ein Schalter 12 der vorstehend beschriebenen Art zugeordnet. Durch geeignetes Schließen einzelner Schalter 12 kann so eine Reihenschaltung oder eine Parallelschaltung der Batterieeinheiten 32 realisiert werden. Hierzu weist die Verschaltungsvorrichtung 1 neun Schalter 12 auf, im Folgenden zur besseren Unterscheidung mit S1 bis S9 bezeichnet. Die Schaltkulisse 14 ist dabei in einzelne „Schaltarme 44“ (s. 6) unterteilt, von denen jeder eine Anzahl von Schaltnocken 16 für die jeweiligen Verbindungselemente 10 der einzelnen Schalter 12 bzw. S1 bis S9 trägt. Die Schaltarme 44 der Schaltkulisse 14 sind starr miteinander gekoppelt und durch eine zentrale (im Sinn von für die gesamte Schaltkulisse 14 dienend) Antriebseinheit 46 verstellbar. Dadurch können vorteilhafterweise alle Schalter S1 bis S9 gemeinsam mittels nur eines Antriebs angesteuert, d. h. verstellt und damit geschaltet werden.
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Die Schaltnocken 16 für zwei oder mehr unterschiedliche Schalter 12 können grundsätzlich auch an einem Schaltarm 44 entlang der Bewegungsachse 20 versetzt angeordnet sein.
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In 3 sind alle Schalter S1 bis S9 in ihrem geöffneten Schaltzustand und die Schaltkulisse 14 damit in ihrer Neutralstellung 22 angeordnet. Dadurch liegt eine vollständige Potentialtrennung der Batterieeinheiten 32 von dem Ladeanschluss 34 und dem Verbraucheranschluss 36 vor. Da nicht alle Schalter S1 bis S9 für jeden Schaltzustand geschlossen zu sein brauchen, weisen manche Schaltarme 44 nur eine Schaltnocke 16 (vgl. 6 und 2) für en entsprechenden Schalter 12 auf, andere Schaltarme 44 dagegen zwei Schaltnocken 16 (vgl. 6 und 1).
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In 4 ist ein erster Schaltzustand, auch als „Ladezustand“ (oder Lade-Schaltzustand) bezeichnet, näher dargestellt. Die beiden Batterieeinheiten 32 sind dabei in Reihe mit dem Ladeanschluss 34 verschaltet. Dazu sind die beiden Schalter S6 und S7, die die zum Ladeanschluss 34 führende Verbindungsleitung 2 schließen, geschlossen. Außerdem ist der Schalter S1, der einen Pol der Batterieeinheit 32 mit dem Ladeanschluss 34 verschaltet geschlossen. Des Weiteren ist der Schalter S2, der den entgegengesetzten Pol der Batterieeinheit 32 mit dem gegengleichen Pol der anderen, zweiten) Batterieeinheit 32 verbindet, geschlossen. Der Schalter S3, der den anderen Pol der zweiten Batterieeinheit 32 mit der Verbindungleitung 2 zum Ladeanschluss 34 verbindet, ist ebenfalls geschlossen. Die Schalter S4 und S5, die zur Verschaltung der beiden „kurzgeschlossenen“ Pole der Batterieeinheiten 32 mit den Verbindungsleitungen 2 zum Ladeanschluss 34 oder zum Verbraucheranschluss 36 dienen, sind geöffnet. Ebenfalls sind die Schalter S8 und S9 in der Verbindungsleitung 2 zum Verbraucheranschluss 36 geöffnet.
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Durch die Reihenschaltung gemäß 4 kann mit der addierten (Nenn-) Spannung beider Batterieeinheiten 32 geladen werden, was eine kürzere Ladedauer ermöglicht. Bei gleichartigen (d. h. mit gleicher Nennspannung ausgebildeten) Batterieeinheiten 32 kann also mit doppelter Spannung geladen werden.
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In 5 ist ein zweiter Schaltzustand, auch als „Fahrtzustand“ (oder Fahrt-Schaltzustand) bezeichnet, näher dargestellt. In diesem Fall sind die Batterieeinheiten 32 parallel zueinander geschaltet. Bei gleichartigen Batterieeinheiten 32 steht also die „einfache“ Nennspannung am Fahrtmotor 40 zur Verfügung. Dazu sind die Schalter S1, S4, S5 und S3 sowie die Schalter S8 und S9 der Verbindungleitung 2 zum Verbraucheranschluss 36 geschlossen. Die übrigen Schalter S2, S6 und S7 sind dagegen geöffnet.
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Die Schaltstellung der Schaltkulisse 14 für den Fahrt-Schaltzustand ist in 6 näher dargestellt. Die Antriebseinheit 46 hat die Schaltkulisse 14 in der Darstellung des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus der Neutralstellung 22 (in der bspw. der Stößel 18 des Schalters S1 zwischen den beiden Schaltnocken 16 einliegt) um einen „Hub“ nach rechts bewegt (der Stößel 18 und damit das Verbindungselement 10 des Schalters S1 wird somit von der „linken“ Schaltnocke 16 gegen das Kontaktpaar 8 gedrückt). Zur Schaltung in den ersten Schaltzustand würde die Antriebseinheit 46 die Schaltkulisse 14 aus der Neutralstellung 22 um einen Hub nach links verstellen. Die Schaltkulisse 14 ist außerdem für eine selbsttätige Rückstellung in die Neutralstellung 22 bei Spannungsausfall beidseitig federbelastet.
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In 7 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Schaltkulisse 14 dargestellt. Anstelle der Schaltnocken 16 weist die Schaltkulisse 14 eine Führungsnut 50 auf, in der ein mit dem Verbindungselement 10 verbundener Nutenstein 52 entlang einer Hubrichtung 54 (oder: „Betätigungsrichtung“) formschlüssig geführt ist. Dadurch ist eine Zwangsführung des Verbindungselements 10 realisiert. Eine Feder zur Rückstellung des Verbindungselements 10 in den geöffneten Zustand kann somit entfallen. Außerdem kann ein unerwünschtes Öffnen oder Schließen des entsprechenden Schalters 12 zumindest nahezu ausgeschlossen werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verschaltungsvorrichtung
- 2
- Verbindungsleitung
- 4
- Bordnetz
- 6
- Polleitung
- 8
- Kontaktpaar
- 10
- Verbindungselement
- 12
- Schalter
- 14
- Schaltkulisse
- 16
- Schaltnocke
- 18
- Stößel
- 20
- Bewegungsachse
- 22
- Neutralstellung
- 30
- Traktionsbatterie
- 32
- Batterieeinheit
- 34
- Ladeanschluss
- 36
- Verbraucheranschluss
- 38
- Kraftfahrzeug
- 40
- elektrischer Fahrmotor
- 42
- Verschaltungsleitung
- 44
- Schaltarm
- 46
- Antriebseinheit
- 50
- Führungsnut
- 52
- Nutenstein
- 54
- Hubrichtung
- S1-S9
- Schalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019200875 A1 [0004]
