EP3900138A1 - Ansteuervorrichtung zum auslösen zumindest einer pyrosicherung sowie energiespeicher mit einer solchen pyrosicherung - Google Patents

Ansteuervorrichtung zum auslösen zumindest einer pyrosicherung sowie energiespeicher mit einer solchen pyrosicherung

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Publication number
EP3900138A1
EP3900138A1 EP20700871.5A EP20700871A EP3900138A1 EP 3900138 A1 EP3900138 A1 EP 3900138A1 EP 20700871 A EP20700871 A EP 20700871A EP 3900138 A1 EP3900138 A1 EP 3900138A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
current
control
pyro
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20700871.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schuler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Electronics and Drives GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Biberach GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Components Biberach GmbH filed Critical Liebherr Components Biberach GmbH
Publication of EP3900138A1 publication Critical patent/EP3900138A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/046—Signalling the blowing of a fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
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    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
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    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/16—Indicators for switching condition, e.g. "on" or "off"

Definitions

  • Control device for triggering at least one pyro fuse and energy storage with such a pyro fuse
  • the present invention relates generally to pyro fuses and their tripping.
  • the invention relates, on the one hand, to a control device for triggering at least one pyro fuse, with a supply voltage connection for connecting a supply voltage, a trigger output for connecting the at least one pyro fuse and charging the pyros fuse with a trigger current, a signal input for receiving a trigger signal, which is a Indicates the state requesting tripping, as well as a control circuit that can be connected to the tripping output for providing the tripping current to the tripping output as a function of the received tripping signal.
  • the invention also relates to an energy storage device with at least one pyro fuse and a control device for triggering the pyro fuse.
  • energy stores that are used in the electrification of larger work tools with a larger power range and that can store or deliver and store large amounts of energy quickly, it is necessary to be able to intervene quickly in the event of errors or excessive power densities, and connecting lines or memory components quickly cut off.
  • energy storage devices can be used, for example, for the electrification of construction machines such as concrete mixers.
  • bidirectional current regulators in particular DC-DC Providers can control the feeding and discharging into or from a memory block, which memory block can have, for example, one or more capacitors, in particular double-layer capacitors, in order to be able to rapidly store and remove high amounts of energy.
  • Such energy storage are known for example from US 9,735,724 B2.
  • normal fuses can be difficult to use, since with sufficient sensitivity for a fast disconnection the high currents normally cannot be sustained or are difficult to endure could or would not allow a precise, rapid release. Therefore, it makes sense to use pyrosecurity devices.
  • pyro fuses are known per se and usually use a pyrotechnic material mixture which mechanically and sustainably interrupts an assigned line when ignited.
  • pyro-fuses can have a mechanical interruption element, which is accelerated in the direction of the line when it is ignited and thus violently interrupts it.
  • a piston closing an ignition chamber in the non-released state can be accelerated by the ignition and drive an interrupter element that cuts the line.
  • the document DE 10 2013 016 093 A1 describes such a pyrosecurity, for example, with the pyrosecurity in a motor vehicle the generator and the starter motor are to be disconnected in order to prevent an overvoltage of the generator or an unwanted permanent energization of the starter.
  • the document EP 22 93 345 A2 also describes a similar pyro fuse with which the inverter of a photovoltaic system is to be disconnected from the photovoltaic modules when an overvoltage occurs.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved control device of the type mentioned and an improved energy storage device which avoids the disadvantages of the prior art and further develops the latter in an advantageous manner.
  • a precise, rapid and reliable triggering of one or more pyro fuses should be achieved, which can be easily controlled when a specific event occurs.
  • connectable to the supply voltage connection control circuit for providing the trigger current comprises a field effect transistor stage for switching the supply voltage to the trigger output to which the pyro fuse can be connected.
  • a field effect transistor stage can be switched largely without power or loss, so that rapid triggering is possible without placing special demands on the trigger signal.
  • the field effect transistor stage mentioned can be a mosfet stage, for example with a p-channel mosfet, in order to switch on the supply voltage when the trigger signal is received.
  • a Mosfet metal-oxide-semiconductor-field-effect transistor
  • misfets are sometimes referred to as misfets.
  • doped polysilicon is often used as a gate material today, the designation Mosfet is still retained, even if the designation Mosfet is no longer correct due to the lack of metallic gate material.
  • the drive circuit can comprise at least one backup capacitor which supports the switched-on supply voltage.
  • several series-connected or parallel-connected supporting capacitors can be used, which together support the switched-through supply voltage and ensure the sufficiently high gate current.
  • the at least one or each supporting capacitor can advantageously have a capacitance of at least 1.0 or even more than 1.5 mF.
  • the at least one backup capacitor of the control circuit can be rechargeable from the supply voltage via a resistor.
  • the trigger signal as a function of which the field effect transistor is switched through, can in principle be of various types in order to be able to trigger the pyroswitch in dependence on various events or circumstances, advantageously at least one sensor being provided to determine the circumstance which requires triggering or the corresponding one Sensing the event.
  • a current and / or voltage sensor can be provided in an energy store in order to detect an overvoltage and / or an excessively high current, which requires the fuse to be triggered.
  • other sensors such as a temperature sensor for detecting an excess temperature or a movement and / or acceleration sensor can also be considered in order to detect an unusual movement and / or acceleration that requires a disconnection of the energy store or individual components.
  • the sensor signal mentioned can in principle be given directly to the field effect transistor as a trigger signal.
  • the at least one sensor signal that indicates the circumstance or a corresponding event that requires the fuse to be triggered can be treated and / or transformed, so that a trigger signal modified from the sensor signal is generated and used for triggering the field effect transistor becomes.
  • control device comprises at least one bistable flip-flop, in particular a flip-flop element, from which, if appropriate, only temporary and very short sensor signal to make a permanent trigger signal, which ensures that the field-effect transistor stage switches the supply voltage through to the pyro fuse sufficiently long to supply the pyroswitch with the trigger current for a sufficiently long time.
  • an RS flip-flop can be used as the bistable multivibrator.
  • the sensor signal converted by the flip-flop or the bistable switching stage into a permanent trigger signal does not have to be the sensor signal itself, but can for example be a signal derived from the sensor signal. If, for example, a certain signal level is monitored and the fuse is triggered when a predetermined level is reached or exceeded, the sensor signal can be fed to a comparator or comparison device which only emits a possibly very short signal or a signal pulse when the said level is reached or exceeded. The comparator signal can then be given to the input of the bistable switching stage, which turns the short comparator pulse into a permanent, continuous signal.
  • control device can comprise a plurality of control circuits or a control circuit with a plurality of control channels in order to trigger a plurality of pyro fuses, in particular simultaneously.
  • the above-mentioned multiple control circuits or the at least one, multi-channel control circuit can be acted upon on the input side by the same trigger signal, in particular the output signal of the aforementioned bistable switching stage. In this way, several pyro safeguards can reliably be triggered approximately simultaneously when a certain event occurs.
  • the plurality of control circuits can each be constructed in the manner mentioned above, in particular each have a supply voltage input or connection, in order to receive the supply voltage on the input side. catch, in which case a field effect transistor stage of the type mentioned is available to connect the supply voltage through the respective control circuit to the trigger output.
  • one or more backup capacitors can each be part of the respective control circuit in the manner mentioned.
  • a multi-channel control circuit can also be provided, which can have a plurality of control channels for triggering a plurality of pyro-fuses, it being possible for each of the control channels to be assigned a field effect transistor stage or a field effect transistor stage for all channels. Irrespective of this, a common or a plurality of separate backup capacitors can be assigned to the several control channels.
  • control device By providing several output stages or several control channels and connecting them to a common trigger signal input, the control device can be scaled in a simple manner in order to be able to trigger one, two, three or even more pyro fuses as required.
  • the aforementioned components of the control device can advantageously be provided on a common circuit board or a common carrier.
  • the evaluation circuit comprising a comparator stage and / or the aforementioned bistable multivibrator on the one hand and at least one control circuit comprising the field effect transistor can be arranged on a common circuit board.
  • the triggering device can have at least one control connection comprise, which enables a connection to a higher-level control device and enables a signal transmission between the control device and the triggering device.
  • the triggering device can be designed such that a trigger signal is provided at said control connection as soon as the field effect transistor has switched through the supply voltage or the trigger signal has been provided for switching through the field effect transistor.
  • the control circuit or an upstream evaluation circuit can provide a feedback or trigger signal at the control connection as soon as the bistable multivibrator provides the permanent trigger signal.
  • the trigger signal of the bistable multivibrator can be sent to the controller as a feedback signal.
  • a test stage can be provided for checking the tripping status and / or functional status of the at least one pyro fuse. Such a test stage can be used to test whether the pyro fuse is still in the untripped normal operating state or has already tripped.
  • the at least one pyro fuse can be tested for its condition when driving the control and / or system supply.
  • the test stage mentioned can place a test current on the at least one pyro fuse, an evaluation circuit being able to check whether a voltage drop occurs on the respective control channel to which the test current is applied, which is due to the internal resistance of the pyro element in the fuse. If there is no voltage drop, the evaluation circuit can assume that the pyroswitch has already tripped or is not functional.
  • a test current can be successively applied to individual channels of the pyro fuses by a signal from the control device.
  • Said test current can be generated or provided, for example, by a current source.
  • the voltages or voltage drops mentioned are recorded by an evaluation circuit, which can be done, for example, via individual RS flip-flops, and evaluated, which can be decided, for example, on the basis of the state of the RS flip-flops mentioned. For example, if all RS flip-flops have a floch level, it can be concluded that the pyro fuses are in order. If one or all RS flip-flops are low, it can be concluded that one or all of the pyro fuses are no longer in order.
  • the result of the test run can be reported back to the controller via a signal.
  • the pyro fuse can be provided at various points in order to separate device components requiring protection. If an energy storage device with a current controller is used to direct or set the current to be fed in and / or to be output, in an advantageous development of the invention, at least one pyro fuse between the current controller and the storage block of the energy Storage may be provided. If the said memory block comprises at least one capacitor, in particular a double-layer capacitor, which is connected to a bidirectional DC-DC controller, in an advantageous further development of the invention, a pyro fuse can be provided in each of the connecting lines between the DC-DC controller and the capacitor store and from the control device mentioned are triggered.
  • the sensor signal used to switch the field effect transistors can in this case advantageously come from a current and / or voltage sensor - and advantageously be converted in the manner mentioned via a bistable multivibrator - which current and / or voltage sensor detects the current and / or the Voltage detected between the DC-DC converter and the capacitor store.
  • Said sensor can be supplied, for example, from the control device with an operating voltage for operating the sensor.
  • FIG. 2 a schematic representation of the triggering device for triggering the pyro fuses from FIG. 1, which shows the two trigger circuits, each with a field effect transistor for triggering the pyro fuses, the evaluation circuit for evaluating the current sensor signal and the connection to a higher-level controller, and
  • Fig. 3 a block diagram similar representation of the control circuits for
  • the Evaluation circuit comprising a bistable switching stage for providing the trigger signal for the control circuit.
  • the pyro fuse and the control device for triggering it can be integrated into an energy storage device 1, in particular be installed within a housing of the energy storage device 1 that is not specifically shown.
  • Said energy storage device 1 can comprise at least one memory block 2, which can have at least one memory cell, preferably in the form of a capacitor store, for example in the form of a double-layer capacitor.
  • a current controller 4 can be connected to the at least one memory block 2, which can be connected, for example, via two connecting lines to said capacitor store 3, said current controller 4 advantageously being a DC-DC controller, in particular a bidirectional DC-DC controller.
  • a DC-DC controller in particular a bidirectional DC-DC controller.
  • the energy storage device 1 can be connected to an electrical drive device, for example a fluffing device, and can supply its electric motor with electrical energy or to store electrical energy generated in the towing operation on the electric motor.
  • an electrical drive device for example a fluffing device
  • At least one pyro fuse 5 can be provided between the at least one memory block 2 and the current regulator 4 mentioned, by means of which the memory block 2 can be separated from the current regulator 4.
  • a pyro fuse 5 can be provided in each connecting line between the memory block 2 and the current regulator 4 in order to be able to separate each connecting line.
  • the pyro fuses 5 can be triggered by a control device 6, which is also integrated in the energy storage device 1, in particular can be accommodated in its housing.
  • a control device 6 which is also integrated in the energy storage device 1, in particular can be accommodated in its housing.
  • the mentioned An Tavernvor device 6 is on the one hand connected to the two pyro fuses 5 to supply them with a trigger current and thus ignite.
  • Control device 6 comprise a sensor 7 or can be connected to such a sensor 7 in order to detect a trigger-relevant state.
  • the named sensor 7 can be a current sensor that measures a current flow between the memory block 2 and the current controller 4. According to FIG. 1, only one sensor 7 can be provided, but alternatively such a sensor can also be assigned to each connecting line between memory block 2 and current controller 4.
  • Said sensor 7 can optionally be supplied with a supply voltage or a supply current from the control device 6.
  • the control device 6 can have a sensor supply connection.
  • the control device 6 can receive and evaluate a sensor signal from the sensor 7 via a signal input 8, as will be explained below.
  • control device 6 can be connected to a control device 9, which can be designed to control the energy storage device 1.
  • a control device 9 can be designed electronically or comprise electronic control modules, for example in the form of a microprocessor and a program memory and generate control signals for the current controller 4 and / or the memory block 2 or vice versa operating signals or sensor signals from the memory block 2 and / or to be received by the current regulator 4.
  • Said control device 9 can thus be connected to the memory block 2 and / or the current regulator 4 and thus cooperate.
  • control device 6 is connected to the control device 9, which can be done via a control connection 10 of the control device 6.
  • the control device 6 can be formed on one or more boards which can be accommodated in the housing of the energy store.
  • the control device 9 can be integrated in the energy storage device 1, in particular arranged in its housing.
  • the control device 6 advantageously comprises an evaluation circuit 11, by means of which a sensor signal from the sensor 7 and / or also a control signal from the control device 9 can be evaluated.
  • the evaluation circuit 11 can comprise, for example, two comparators or comparison modules in order to evaluate the sensor signal of the current sensor 7, namely once for a positive and another time for a negative short-circuit current which exceeds a threshold or a specific threshold value.
  • the aforementioned threshold of the evaluation circuit 11 can be set to a specific current value.
  • the two comparators can be combined to form a common trigger signal, which trigger signal is advantageously given to a bistable multivibrator 12 of the evaluation circuit 11 in order to make a permanent trigger signal from a possibly very short sensor pulse.
  • Said bistable flip-flop 12 can comprise, for example, a flip-flop element, in particular in the form of an RS flip-flop, the bistable flip-flop 12 being able to be supplied with a supply voltage from a supply connection, cf. Figure 3.
  • the control device 6 initiates the triggering of the two pyro-fuses 5.
  • control device 6 comprises two control circuits 13 or two control channels “channel 1” and “channel x” for the two pyro-fuses 5, each of which has a supply voltage connection 14, for example with one from the control device 9 or from another component Supply voltage to be applied.
  • each of the control circuits 13 comprises a transistor stage 15 for switching the supply voltage via the control channels 1 or x mentioned to a respective trigger output 16 to which the respective pyroswitch 5 can be connected and via which the respective pyroswitch 5 can be supplied with the trip current.
  • the transistor stage 5 mentioned advantageously comprises a so-called mosfet stage, in particular in the form of a P-channel mosfet 17, the field-effect transistor stage 15 being switchable by the trigger signal provided by the evaluation circuit 11.
  • both or all of the control circuits 13 can be connected to the evaluation circuit 11 and / or can be switched by the same trigger signal in order to be able to trigger the pyrosafuses 5 by means of a common trigger signal.
  • Said transistor stages 15 switch when they receive the trigger signal, the supply voltage present at the supply voltage connection 14 through to the trigger output 16 to fire the pyro fuse 5.
  • control circuits 13 can each have at least one support capacitor 18, which ensures the provision of a sufficient trigger current for the pyro fuse.
  • each control circuit 13 can comprise a plurality of such support capacitors 18, which can advantageously be connected in parallel, cf. Figure 3.
  • the support capacitors 18 mentioned can be charged via one or more resistors, cf. Figure 3.
  • Each of the support capacitors 18 can have a capacitance of preferably more than 1.5 mF.
  • the supply voltage at the supply connection 14 can be 24 volts, for example.
  • the control device 6 can have a supply module 19 or a supply circuit that can be supplied, for example, by the control device 9 and supply the modules of the control device 6, which require a current or a voltage supply, accordingly can.
  • the supply module 18 can supply the sensor 7 and / or the evaluation circuit 11 and / or the control circuits 13 with current or voltage, for example.
  • control device 6 may also be configured to trigger the pyro fuses 5 to the connected control device 9.
  • a feedback device 20 can give the trigger signal which is provided by the evaluation circuit 11 or a signal derived therefrom to a feedback terminal 21 and / or the control terminal in order to signal the control device 9 that the pyro fuses have been triggered.
  • a test stage 30 for checking the tripping state and / or functional state of the at least one pyro fuse 5 can be provided.
  • a test signal “pyrotest” can be provided by the connected control device 9 and / or transmitted to the control device 6, to which test signal the control device 6 can apply a test current to the control channels or the pyro fuses 5.
  • the test current mentioned can be provided, for example, by a current source 31, cf. Figure 3, wherein the test stage 30 can place the test current in succession on the individual channels or gate signals of the pyro fuses 5.
  • Said test stage 30 can include an evaluation device 32 that monitors or detects a voltage or a voltage drop across said gate voltage channels. If a voltage drops when the test current is applied due to the internal resistance of the respective pyro-fuse element 5, a pyro-fuse 5 that has not yet been triggered or is functioning can be be closed. If, however, no voltage drops, it can be concluded that the pyro fuse has already been triggered.
  • Said evaluation device 32 can comprise RS flip-flops, for example, in order to detect the said voltage or the respective voltage drop. If all RS flip-flops show a “high level”, it can be concluded that pyro fuses 5 are in order. However, if one or all RS flip-flops shows a "low level”, it is concluded that the fuses are no longer in order.
  • the feedback device 20 can report back a feedback signal “Feedback Pyrotest” to the connected control device 9, cf. Figure 2 and 3.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung zum Auslösen zumindest einer Pyrosicherung, mit einem Versorgungsspannungsanschluss zum Anschließen an eine Versorgungsspannung, zumindest einem Auslöseausgang zum Anschließen der zumindest einen Pyrosicherung und Beaufschlagen der Pyrosicherung mit einem Auslösestrom, einem Signaleingang zum Empfangen eines Auslösesignals, das einen das Auslösen verlangenden Zustand angibt, sowie zumindest einer mit dem Versorgungsanschluss verbindbaren Ansteuerschaltung zum Bereitstellen des Auslösestroms an dem Auslöseausgang in Abhängigkeit des empfangenen Auslösesignals, wobei die genannte Ansteuerschaltung eine Feldeffekttransistorstufe zum Durchschalten der Versorgungsspannung auf den Auslöseausgang in Abhängigkeit des empfangenen Auslösesignals umfasst.

Description

Ansteuervorrichtung zum Auslösen zumindest einer Pyrosicherung sowie Energie speicher mit einer solchen Pyrosicherung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Pyrosicherungen und deren Auslösung. Die Erfindung betrifft dabei einerseits eine Ansteuervorrichtung zum Auslösen zu mindest einer Pyrosicherung, mit einem Versorgungsspannungsanschluss zum An schließen einer Versorgungsspannung, einem Auslöseausgang zum Anschließen der zumindest einen Pyrosicherung und Beaufschlagen der Pyrosicherung mit ei nem Auslösestrom, einem Signaleingang zum Empfangen eines Auslösesignals, das einen eine Auslösung verlangenden Zustand angibt, sowie einer mit dem Aus löseausgang verbindbaren Ansteuerschaltung zum Bereitstellen des Auslösestroms an den Auslöseausgang in Abhängigkeit des empfangenen Auslösesignals. Ande rerseits betrifft die Erfindung auch einen Energiespeicher mit zumindest einer Pyro sicherung und einer Ansteuervorrichtung zum Auslösen der Pyrosicherung.
Bei Energiespeichern, die bei der Elektrifizierung größerer Arbeitsgeräte mit größe rem Leistungsbereich eingesetzt werden und große Energiemengen speichern bzw. rasch abgeben und einspeichern können, ist es notwendig, bei einem Auftreten von Fehlern oder überhohen Leistungsdichten rasch eingreifen zu können und Verbin dungsleitungen bzw. Speicherbauteile rasch abzutrennen. Solche Energiespeicher können beispielsweise für die Elektrifizierung von Baumaschinen wie Betonmisch- erfahrzeugen, Erdbewegungs- und Bergbaumaschinen wie Oberflächenfräsern, oder Kranen wie Containerbrückenkranen, oder auch Hubvorrichtungen wie Aufzü ge oder andere Personenförderanlagen Verwendung finden, bei denen zyklisch höhere Energiemengen eingespeichert und wieder abgegeben werden, wobei sol che Energiespeicher mit bidirektionalen Stromstellern, insbesondere DC-DC- Stellern das Einspeisen und Abgeben in bzw. aus einem Speicherblock steuern können, welcher Speicherblock beispielsweise einen oder mehrere Kondensatoren, insbesondere Doppelschichtkondensatoren aufweisen kann, um hohe Energiemen gen rasch ein- und ausspeichern zu können. Solche Energiespeicher sind bei spielsweise aus der Schrift US 9,735,724 B2 bekannt.
In ähnlicher Weise müssen auch bei netzbetriebenen Antriebssystemen mit einer Leistungselektronik, die beispielsweise in einem Schaltschrank verbaut sein kann, Leitungen rasch getrennt und Antriebs- bzw. Leistungselektronikkomponenten rasch abgetrennt werden, um Schäden zu vermeiden, wenn Fehler auftreten bzw. Überspannungen entstehen.
Um in solchen Energiespeichern, Antriebseinrichtungen und Leistungselektronik modulen eine rasche Trennung der gefährdeten Bauteile bzw. Leitungen zu errei chen, können normale Schmelzsicherungen schwer eingesetzt werden, da diese bei ausreichender Empfindlichkeit für eine schnelle Trennung die im normalen Be trieb hohen Ströme nicht oder schwer dauerhaft ertragen könnten bzw. eine präzi se, rasche Auslösung nicht ermöglichen würden. Daher ist es sinnvoll, Pyrosiche- rungen einzusetzen. Solche Pyrosicherungen sind per se bekannt und verwenden üblicherweise eine pyrotechnische Materialmischung, welche bei Zündung eine zu geordnete Leitung mechanisch und nachhaltig unterbricht. Beispielsweise können solche Pyrosicherungen ein mechanisches Unterbrechungselement aufweisen, welches bei Zündung in Richtung der Leitung beschleunigt wird und dieses somit gewaltsam unterbricht. Beispielsweise kann ein eine Zündkammer im nicht ausge lösten Zustand verschließender Kolben durch die Zündung beschleunigt werden und ein Unterbrecherelement antreiben, das die Leitung kappt. Die Schrift DE 10 2013 016 093 A1 beschreibt beispielsweise eine solche Pyrosi- cherung, wobei mit der Pyrosicherung in einem Kraftfahrzeug der Generator und der Startermotor abgetrennt werden sollen, um eine Überspannung des Generators bzw. eine ungewollte dauerhafte Bestromung des Starters zu verhindern. Die Schrift EP 22 93 345 A2 beschreibt ferner eine ähnliche Pyrosicherung, mit der der Wechselrichter einer Photovoltaikanlage von den Photovoltaikmodulen bei Auftre ten einer Überspannung abgetrennt werden soll.
Solche Pyrosicherungen sind jedoch nicht ganz einfach auszulösen. Um den pyro technischen Treibsatz zu zünden, wird ein bestimmter Zündstrom über eine ausrei chend lange Zeitdauer benötigt, damit ein sicheres Auslösen erfolgt. Dies ist nicht ganz einfach zu erreichen, wenn gleichzeitig ein rasches Auslösen ohne größeren Zeitversatz erreicht werden soll. Die genannte Problematik verschärft sich noch einmal, wenn nicht nur eine Pyrosicherung, sondern mehrere Pyrosicherungen gleichzeitig ausgelöst werden sollen, um die Komponenten des Energiespeichers bzw. des zu schützenden Gerätes tatsächlich vollständig zu schützen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ansteuervorrichtung der eingangs genannten Art sowie eine verbesserte Energie speichervorrichtung zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll ein präzises, ra sches und verlässliches Auslösen einer oder auch mehrerer Pyrosicherungen er reicht werden, das bei Auftreten eines bestimmten Ereignisses einfach gesteuert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Ansteuervorrichtung ge mäß Anspruch 1 sowie einen Energiespeicher gemäß Anspruch 18 gelöst. Bevor zugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird also vorgeschlagen, die zumindest eine Pyrosicherung über eine Versor gungsspannung zu zünden, die mittels eines Feldeffekttransistors auf die Pyrosi cherung durchgeschaltet werden kann. Im normalen Betrieb des Geräts, in dem die Pyrosicherung nicht auslösen soll, hält der Feldeffekttransistor die Versorgungs spannung von der Pyrosicherung fern. Tritt indes ein ein Auslösen der Sicherung erforderndes Ereignis ein, schaltet der Feldeffekttransistor die anliegende Versor gungsspannung auf die Pyrosicherung durch.
Erfindungsgemäß umfasst die mit dem Versorgungsspannungsanschluss verbind bare Ansteuerschaltung zum Bereitstellen des Auslösestroms eine Feldeffekttran sistorstufe zum Durchschalten der Versorgungsspannung auf den Auslöseausgang, an den die Pyrosicherung anschließbar ist. Eine solche Feldeffekttransistorstufe ist weitestgehend leistungs- bzw. verlustlos schaltbar, sodass eine rasche Auslösung möglich ist, ohne besondere Anforderungen an das Auslösesignal zu stellen.
Insbesondere kann die genannte Feldeffekttransistorstufe eine Mosfetstufe, bei spielsweise mit einem p-Kanal-Mosfet, um bei Empfang des Auslösesignals die Versorgungsspannung durchzuschalten. Ein solcher Mosfet (metal-oxide- semiconductor-field-effect-transistor) ist ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor und gehört zu den generell verwendbaren Metallisolatorhalbleiter- Feldeffekttransistoren, die bisweilen als Misfet bezeichnet werden. Obwohl heute oftmals dotiertes Polysilicium als Gate-Material Verwendung findet, wird dennoch die Bezeichnung Mosfet beibehalten, auch wenn die Bezeichnung Mosfet mangels metallischen Gate-Materials nicht mehr korrekt ist.
Um beim Durchschalten der Feldeffekttransistorstufe zum Auslösen der Pyrosiche rung einen ausreichend hohen Gate-Strom zur Verfügung stellen zu können, kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Ansteuerschaltung zumindest einen Stützkondensator umfassen, der die durchgeschaltete Versorgungsspannung stützt. Vorteilhafterweise können dabei mehrere in Reihe geschaltete oder parallel geschaltete Stützkondensatoren Verwendung finden, die gemeinsam die durchge schaltete Versorgungsspannung stützen und den ausreichend hohen Gate-Strom sicherstellen. Vorteilhafterweise kann der zumindest eine oder jeder Stützkondensator eine Ka pazität von mindestens 1 ,0 oder auch mehr als 1 ,5 mF aufweisen.
Um die Versorgungsspannung beim Einschalten durch die Kondensatoren bzw. den zumindest einen Kondensator nicht zu stark zu belasten, kann der zumindest eine Stützkondensator der Ansteuerschaltung von der Versorgungspannung her über einen Widerstand wieder aufladbar sein.
Das Auslösesignal, in Abhängigkeit dessen der Feldeffekttransistor durchgeschaltet wird, kann grundsätzlich verschiedener Natur sein, um die Pyrosicherung in Ab hängigkeit verschiedener Ereignisse oder Umstände auslösen zu können, wobei vorteilhafterweise zumindest ein Sensor vorgesehen ist, um den ein Auslösen er fordernden Umstand bzw. das entsprechende Ereignis sensorisch zu erfassen.
In einem Energiespeicher kann dabei insbesondere ein Strom- und/oder Span nungssensor vorgesehen sein, um eine Überspannung und/oder einen zu hohen Strom zu erfassen, der ein Auslösen der Sicherung erfordert. Grundsätzlich kom men aber auch andere Sensoren wie beispielsweise ein Temperatursensor zum Erfassen einer Übertemperatur oder ein Bewegungs- und/oder Beschleunigungs sensor in Betracht, um eine ungewöhnliche Bewegung und/oder Beschleunigung zu erfassen, die ein Abtrennen des Energiespeichers bzw. einzelner Komponenten erfordert.
Das genannte Sensorsignal kann grundsätzlich direkt als Auslösesignal an den Feldeffekttransistor gegeben werden. In Weiterbildung der Erfindung aber kann das zumindest eine Sensorsignal, welches den eine Auslösung der Sicherung erfor dernden Umstand bzw. ein entsprechendes Ereignis angibt, behandelt und/oder transformiert werden, sodass ein aus dem Sensorsignal abgewandeltes Auslöse signal erzeugt und für die Auslösung des Feldeffekttransistors verwendet wird.
Insbesondere umfasst die Ansteuervorrichtung zumindest eine bistabile Kippstufe, insbesondere ein Flipflop-Element, um aus dem gegebenenfalls nur temporär und sehr kurz vorliegenden Sensorsignal ein dauerhaftes Auslösesignal zu machen, welches sicherstellt, dass die Feldeffekt-Transistorstufe die Versorgungsspannung ausreichend lange auf die Pyrosicherung durchschaltet, um die Pyrosicherung aus reichend lange mit dem Auslösestrom zu versorgen.
Beispielsweise kann als bistabile Kippstufe ein RS-Flipflop Verwendung finden.
Das von dem Flipflop bzw. der bistabilen Schaltstufe in ein dauerhaftes Auslösesig nal umgewandelte Sensorik-Signal muss dabei nicht das Sensorsignal selbst sein, sondern kann beispielsweise ein wiederum aus dem Sensorsignal abgeleitetes Signal sein. Wird beispielsweise ein bestimmtes Signalniveau überwacht und bei Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten Niveaus die Sicherung ausge löst werden, kann das Sensorsignal einer Komparator- bzw. Vergleichseinrichtung zugeführt werden, die nur dann ein gegebenenfalls sehr kurzes Signal bzw. einen Signalimpuls abgibt, wenn das genannte Niveau erreicht oder überschritten wird. Das Komparatorsignal kann dann auf den Eingang der bistabilen Schaltstufe gege ben werden, die aus dem kurzen Komparatorimpuls ein dauerhaftes Dauersignal macht.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Ansteuervorrichtung mehrere Ansteuer schaltungen bzw. eine Ansteuerschaltung mit mehreren Ansteuerkanälen umfas sen, um mehrere Pyrosicherungen insbesondere gleichzeitig auszulösen. Insbe sondere können die genannten mehreren Ansteuerschaltungen bzw. die zumindest eine, mehrkanalige Ansteuerschaltung eingangsseitig von demselben Auslösesig nal beaufschlagt werden, insbesondere dem Ausgangssignal der vorgenannten bistabilen Schaltstufe. Flierdurch können bei Auftreten eines bestimmten Ereignis ses mehrere Pyrosicherungen verlässlich näherungsweise gleichzeitig ausgelöst werden.
Die mehreren Ansteuerschaltungen können dabei jeweils in der zuvor genannten Weise aufgebaut sein, insbesondere jeweils einen Versorgungsspannungseingang bzw. -anschluss aufweisen, um eingangsseitig die Versorgungsspannung zu emp- fangen, wobei dann jeweils eine Feldeffekttransistorstufe der genannten Art vor handen ist, um die Versorgungsspannung durch die jeweilige Ansteuerschaltung auf den Auslöseausgang durchzuschalten. Ebenso können in der genannten Weise jeweils ein oder mehrere Stützkondensatoren Teil der jeweiligen Ansteuerschaltung sein.
Alternativ zu mehreren separaten bzw. individuellen Ansteuerschaltungen kann auch eine mehrkanalige Ansteuerschaltung vorgesehen sein, die mehrere Ansteu erkanäle zum Auslösen mehrerer Pyrosicherungen aufweisen kann, wobei jedem der Ansteuerkanäle eine Feldeffekttransistorstufe zugeordnet oder auch eine Feld effekttransistorstufe für alle Kanäle vorgesehen sein kann. Unabhängig hiervon kann den mehreren Ansteuerkanälen ein gemeinsamer oder mehrere separate Stützkondensatoren zugeordnet sein.
Durch das Vorsehen mehrerer Ausgangsstufen bzw. mehrerer Ansteuerkanäle und deren Anbindung an einen gemeinsamen Auslösesignal-Eingang lässt sich die An steuervorrichtung in einfacher Weise modular skalieren, um je nach Bedarf eine, zwei, drei oder auch mehrere Pyrosicherungen auslösen zu können.
Die vorgenannten Bausteine der Ansteuervorrichtung können vorteilhafterweise auf einer gemeinsamen Platine bzw. einem gemeinsamen Träger vorgesehen sein. Insbesondere können die Auswerteschaltung umfassend eine Komparatorstufe und/oder die vorgenannte bistabile Kippstufe einerseits und zumindest eine An steuerschaltung umfassend den Feldeffekttransistor auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, die zumindest eine oder weitere Ansteuerschaltung auf einer separaten Platine auszubilden, so- dass je nach Bedarf und Anzahl der benötigten Pyrosicherungen zusätzliche Auslö- sestufen auf separaten Platinen bzw. Trägern ergänzt werden können.
Um eine rasche Rückmeldung an die Steuerung des Geräts geben zu können, so bald die Pyrosicherung ausgelöst wird bzw. wurde, kann in vorteilhafter Weiterbil dung der Erfindung die Auslösevorrichtung zumindest einen Steuerungsanschluss umfassen, der eine Anbindung an eine übergeordnete Steuervorrichtung ermöglicht und eine Signalübermittlung zwischen Steuervorrichtung und Auslösevorrichtung ermöglicht. Insbesondere kann die Auslösevorrichtung derart ausgebildet sein, dass an dem besagten Steuerungsanschluss ein Auslösesignal bereitgestellt wird, sobald der Feldeffekttransistor die Versorgungsspannung durchgeschaltet hat oder das Auslösesignal zum Durchschalten des Feldeffekttransistors bereitgestellt wor den ist. Insbesondere kann die Ansteuerschaltung oder eine vorgeschaltete Aus werteschaltung ein Feedback- bzw. Auslösesignal am Steuerungsanschluss bereit stellen, sobald die bistabile Kippstufe das dauerhafte Auslösesignal bereitstellt.
Beispielsweise kann das Auslösesignal der bistabilen Kippstufe als Feedbacksignal an die Steuerung gegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Überwachung und/oder Rückmeldung des Auslösens der zumindest einen Pyrosicherung kann in Weiterbildung der Erfin dung eine Prüfstufe zum Prüfen der zumindest einen Pyrosicherung auf ihren Aus- lösezustand und/oder Funktionszustand vorgesehen sein. Durch eine solche Prüf stufe kann getestet werden, ob die Pyrosicherung noch im unausgelösten Normal betriebszustand ist oder bereits ausgelöst hat.
Beispielsweise kann die zumindest eine Pyrosicherung beim Flochfahren der Steu erung und/oder der Systemversorgung auf ihren Zustand getestet werden.
Beispielsweise kann die genannte Prüfstufe einen Teststrom auf die zumindest eine Pyrosicherung legen, wobei eine Auswerteschaltung überprüfen kann, ob an dem jeweiligen Ansteuerkanal, auf den der Teststrom gelegt wird, ein Spannungsabfall eintritt, der auf den internen Widerstand des Pyroelements in der Sicherung zu rückgeht. Tritt kein Spannungsabfall auf, kann die Auswerteschaltung annehmen, dass die Pyrosicherung bereits zuvor ausgelöst hat bzw. nicht funktionsfähig ist.
Insbesondere kann durch ein Signal von der Steuervorrichtung nacheinander auf einzelne Kanäle der Pyrosicherungen ein Teststrom gelegt werden. Der genannte Teststrom kann beispielsweise von einer Stromquelle erzeugt bzw. bereitgestellt werden.
Durch den besagten Teststrom fällt an den einzelnen Ansteuerkanälen aufgrund des internen Widerstands des damit jeweils verbundenen Pyroelements in der Si cherung die Spannung ab. Fällt keine Spannung ab, kann darauf geschlossen wer den, dass die jeweilige Pyrosicherung bereits zuvor ausgelöst hat.
Die genannten Spannungen bzw. Spannungsabfälle werden von einer Auswer teschaltung erfasst, was beispielsweise über einzelne RS-Flipflops erfolgen kann, und ausgewertet, was beispielsweise anhand des Zustands der genannten RS- Flipflops entschieden werden kann. Flaben beispielsweise alle RS-Flipflops einen Flochpegel, kann darauf geschlossen werden, dass die Pyrosicherungen in Ord nung sind. Flat eine oder haben alle RS-Flipflops einen Niedrigpegel, kann darauf geschlossen werden, dass eine oder alle Pyrosicherungen nicht mehr in Ordnung sind.
Kommt von allen Kanälen eine Spannung zurück, kann darauf geschlossen wer den, dass das System in Ordnung ist. Kommt indes keine Spannung zurück, kann darauf geschlossen werden, dass die zumindest eine oder mehrere Pyrosicherun gen bereits ausgelöst haben.
Das Ergebnis des Prüflaufs kann über ein Signal an die Steuerung zurückgemeldet werden.
Je nach Ausbildung des Geräts, an dem die Pyrosicherung verwendet wird, kann die Pyrosicherung an verschiedener Stelle vorgesehen werden, um schutzbedürfti ge Gerätekomponenten abzutrennen. Wird ein Energiespeicher mit einem Strom steller zum Richten bzw. Stellen des einzuspeisenden und/oder abzugebenden Stroms verwendet, kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung zumindest eine Pyrosicherung zwischen dem Stromsteller und dem Speicherblock des Energie- Speichers vorgesehen sein. Umfasst der genannte Speicherblock zumindest einen Kondensator, insbesondere einen Doppelschichtkondensator, der an einen bidirek tionalen DC-DC-Steller angebunden ist, kann in vorteilhafter Weiterbildung der Er findung jeweils eine Pyrosicherung in jede der Verbindungsleitungen zwischen DC- DC-Steller und Kondensatorspeicher vorgesehen und von der genannten Ansteu ervorrichtung ausgelöst werden. Das zum Schalten der Feldeffekttransistoren ver wendete Sensorsignal kann in diesem Fall vorteilhafterweise von einem Strom- und/oder Spannungssensor kommen - und vorteilhafterweise in der genannten Weise über eine bistabile Kippstufe gewandelt werden -, welcher Strom- und/oder Spannungssensor den Strom und/oder die Spannung zwischen DC-DC-Steller und Kondensatorspeicher erfasst.
Der genannte Sensor kann beispielsweise von der Ansteuervorrichtung her über mit einer Betriebsspannung zum Betreiben des Sensors versorgt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig.1 : eine schematische Darstellung einer Energiespeichervorrichtung mit zwei Pyrosicherungen zwischen deren Kondensatorspeicher und DC- DC-Steller, sowie einer Ansteuervorrichtung zum Auslösen der Pyrosi cherungen nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung der Auslösevorrichtung zum Auslösen der Pyrosicherungen aus Fig. 1 , die die beiden Triggerschaltungen mit jeweils einem Feldeffekttransistor zum Auslösen der Pyrosicherungen, die Auswerteschaltung zum Auswerten des Stromsensorsignals und die Anbindung an eine übergeordnete Steuerung zeigt, und
Fig. 3: eine Blockschaltbild ähnliche Darstellung der Ansteuerschaltungen zum
Bereitstellen des Auslösestroms für die Pyrosicherungen, sowie der Auswerteschaltung umfassend eine bistabile Schaltstufe zum Bereitstel len des Auslösesignals für die Ansteuerschaltung.
Wie Figur 1 zeigt, kann die Pyrosicherung und die Ansteuervorrichtung zu deren Auslösen in eine Energiespeichervorrichtung 1 integriert sein, insbesondere inner halb eines nicht eigens dargestellten Gehäuses der Energiespeichervorrichtung 1 verbaut sein. Die genannte Energiespeichervorrichtung 1 kann dabei zumindest einen Speicherblock 2 umfassen, der zumindest eine Speicherzelle vorzugsweise in Form eines Kondensatorspeichers, beispielsweise in Form eines Doppelschicht kondensators aufweisen kann. An den zumindest einen Speicherblock 2 kann ein Stromsteller 4 angebunden sein, der beispielsweise über zwei Verbindungsleitun gen mit dem besagten Kondensatorspeicher 3 verbunden sein kann, wobei der ge nannte Stromsteller 4 vorteilhafterweise ein DC-DC-Steller, insbesondere ein bidi rektionaler DC-DC-Steller sein kann.
Über den genannten Stromsteller 4 kann die Energiespeichervorrichtung 1 an eine elektrische Antriebsvorrichtung, beispielsweise eine Flubvorrichtung angeschlossen werden und deren Elektromotor mit elektrischer Energie versorgen bzw. im Schleppbetrieb am Elektromotor anfallende elektrische Energie einzuspeichern.
Wie Figur 1 zeigt, kann zwischen dem zumindest einen Speicherblock 2 und dem genannten Stromsteller 4 zumindest eine Pyrosicherung 5 vorgesehen sein, mithilfe derer der Speicherblock 2 von dem Stromsteller 4 abgetrennt werden kann. Insbe sondere kann in jeder Verbindungsleitung zwischen dem Speicherblock 2 und dem Stromsteller 4 eine solche Pyrosicherung 5 vorgesehen sein, um jeden Verbin dungsstrang trennen zu können.
Die Pyrosicherungen 5 können von einer Ansteuervorrichtung 6 ausgelöst werden, die ebenfalls in die Energiespeichervorrichtung 1 integriert, insbesondere in deren Gehäuse untergebracht sein kann. Wie Figur 1 zeigt, ist die genannte Ansteuervor richtung 6 dabei einerseits mit den beiden Pyrosicherungen 5 verbunden, um diese mit einem Auslösestrom zu versorgen und damit zu zünden. Zum anderen kann die Ansteuervorrichtung 6 einen Sensor 7 umfassen bzw. mit einem solchen Sensor 7 verbunden werden, um einen auslöserelevanten Zustand zu erfassen. Der genann te Sensor 7 kann hierbei ein Stromsensor sein, der einen Stromfluss zwischen dem Speicherblock 2 und dem Stromsteller 4 misst. Gemäß Figur 1 kann nur ein Sensor 7 vorgesehen sein, wobei alternativ jedoch auch jeder Verbindungsleitung zwischen Speicherblock 2 und Stromsteller 4 ein solcher Sensor zugeordnet sein kann.
Der genannte Sensor 7 kann gegebenenfalls von der Ansteuervorrichtung 6 her mit einer Versorgungsspannung bzw. einem Versorgungsstrom versorgt werden. Hier zu kann die Ansteuervorrichtung 6 einen Sensor-Versorgungsanschluss aufweisen.
Über einen Signaleingang 8 kann die Ansteuervorrichtung 6 ein Sensorsignal des Sensors 7 empfangen und dieses auswerten, wie noch erläutert wird.
Ferner kann die Ansteuervorrichtung 6 an eine Steuervorrichtung 9 angebunden werden, die zur Steuerung der Energiespeichervorrichtung 1 ausgebildet sein kann. Eine solche Steuervorrichtung 9 kann elektronisch ausgebildet sein bzw. elektroni sche Steuerungsbausteine umfassen, beispielsweise in Form eines Mikroprozes sors und eines Programmspeichers und Stellsignale für den Stromsteller 4 und/oder den Speicherblock 2 erzeugen bzw. umgekehrt Betriebssignale oder Sen sorsignale aus dem Speicherblock 2 und/oder vom Stromsteller 4 zu empfangen. Die genannte Steuervorrichtung 9 kann also mit dem Speicherblock 2 und/oder dem Stromsteller 4 verbunden sein und damit Zusammenwirken.
Ferner ist die genannte Ansteuervorrichtung 6 an die Steuervorrichtung 9 angebun den, was über einen Steuerungsanschluss 10 der Ansteuervorrichtung 6 erfolgen kann.
Die Ansteuervorrichtung 6 kann dabei auf einer oder mehrerer Platinen ausgebildet sein, die im Gehäuse des Energiespeichers untergebracht sein können. Die Steu ervorrichtung 9 kann in die Energiespeichervorrichtung 1 integriert, insbesondere in deren Gehäuse angeordnet sein. Wie die Figuren 2 und 3 näher zeigen, umfasst die Ansteuervorrichtung 6 vorteilhaf terweise eine Auswerteschaltung 11 , mithilfe derer ein Sensorsignal vom Sensor 7 und/oder auch ein Steuerungssignal von der Steuervorrichtung 9 ausgewertet wer den kann. Die Auswerteschaltung 11 kann beispielsweise zwei Komparatoren bzw. Vergleichsbausteine umfassen, um das Sensorsignal des Stromsensors 7 auszu werten, und zwar einmal für einen positiven und ein anderes Mal für einen negati ven Kurzschlussstrom, der eine Schwelle bzw. einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Die genannte Schwelle der Auswerteschaltung 11 kann dabei auf einen bestimmten Stromwert festgelegt werden.
Ausgangsseitig können die beiden Komparatoren zu einem gemeinsamen Trigger signal zusammengefasst werden, welches Triggersignal vorteilhafterweise an eine bistabile Kippstufe 12 der Auswerteschaltung 11 gegeben wird, um aus einem ge gebenenfalls auch nur sehr kurzen Sensorpuls ein dauerhaftes Auslösesignal zu machen. Die genannte bistabile Kippstufe 12 kann beispielsweise ein Flipflop- Element, insbesondere in Form eines RS-Flipflops, umfassen, wobei die bistabile Kippstufe 12 von einem Versorgungsanschluss her mit einer Versorgungsspannung versorgt werden kann, vgl. Figur 3.
Liegt ein Auslösesignal vor bzw. wird ein solches Auslösesignal aus einem entspre chenden Sensorsignal des Sensors 7 - oder eben aus einem Steuerungssignal der Steuervorrichtung 9 - durch die bistabile Kippstufe 12 bereitgestellt, veranlasst die Ansteuervorrichtung 6 das Auslösen der beiden Pyrosicherungen 5.
Die Ansteuervorrichtung 6 umfasst hierzu für die beiden Pyrosicherungen 5 zwei Ansteuerschaltungen 13 bzw. zwei Ansteuerkanäle„Kanal 1“ und„Kanal x“, die jeweils einen Versorgungsspannungs-Anschluss 14 aufweisen, um beispielsweise von der Steuervorrichtung 9 oder von einem anderen Bauelement her mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt zu werden. Ferner umfasst jede der Ansteuerschaltungen 13 eine Transistorstufe 15 zum Durchschalten der Versorgungsspannung über die genannten Ansteuerkanäle 1 bzw. x auf einen jeweils vorgesehenen Auslöseausgang 16, an den die jeweilige Pyrosicherung 5 anschließbar ist und über den die jeweilige Pyrosicherung 5 mit dem Auslösestrom beaufschlagt werden kann.
Die genannte Transistorstufe 5 umfasst dabei vorteilhafterweise eine sogenannte Mosfetstufe, insbesondere in Form eines P-Kanal-Mosfets 17, wobei die genannte Feldeffekt-Transistorstufe 15 von dem Auslösesignal schaltbar ist, welches von der Auswerteschaltung 11 bereitgestellt wird. Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, können beide oder alle Ansteuerschaltungen 13 an die Auswerteschaltung 11 angebunden sein und/oder von demselben Auslösesignal geschaltet werden, um die Pyrosiche- rungen 5 durch ein gemeinsames Auslösesignal auslösen zu können.
Die genannten Transistorstufen 15 schalten dabei, wenn sie das Auslösesignal empfangen, die am Versorgungsspannungsanschluss 14 anliegende Versorgungs spannung auf den Auslöseausgang 16 durch, um die Pyrosicherung 5 zu zünden.
Um das Durchschalten der Versorgungsspannung auf den Auslöseausgang 16 zu stützen, können die Ansteuerschaltungen 13 jeweils zumindest einen Stützkonden sator 18 aufweisen, der das Bereitstellen eines ausreichenden Auslösestroms für die Pyrosicherung sicherstellt. Vorteilhafterweise kann dabei jede Ansteuerschal tung 13 mehrere solcher Stützkondensatoren 18 umfassen, die vorteilhafterweise parallel geschaltet sein können, vgl. Figur 3.
Um die Versorgungsspannung beim Einschalten durch die Stützkondensatoren 18 nicht zu stark zu belasten, können die genannten Stützkondensatoren 18 über ei nen oder mehrere Widerstände aufgeladen werden, vgl. Figur 3.
Jeder der Stützkondensatoren 18 kann eine Kapazität von vorzugsweise mehr als 1 ,5 mF aufweisen. Die Versorgungsspannung am Versorgungsanschluss 14 kann beispielsweise 24 Volt betragen. Wie Figur 2 weiterhin zeigt, kann die Ansteuervorrichtung 6 einen Versorgungsbau stein 19 bzw. eine Versorgungsschaltung aufweisen, die beispielsweise von der Steuervorrichtung 9 her versorgt werden kann und die Bausteine der Ansteuervor richtung 6, die eine Strom bzw. eine Spannungsversorgung benötigen, entspre chend versorgen kann. Wie Figur 2 zeigt, kann der Versorgungsbaustein 18 bei spielsweise den Sensor 7 und/oder die Auswerteschaltung 11 und/oder die Ansteu erschaltungen 13 mit Strom bzw. Spannung versorgen.
Vorteilhafterweise kann die Ansteuervorrichtung 6 ferner dazu ausgebildet sein, ein Auslösen der Pyrosicherungen 5 an die angebundene Steuervorrichtung 9 zu mel den. Wie Figur 3 zeigt, kann eine Rückmeldeeinrichtung 20 das Auslösesignal, das von der Auswerteschaltung 11 bereitgestellt wird, oder ein davon abgeleitetes Sig nal an einen Rückmeldeanschluss 21 und/oder den Steuerungsanschluss geben, um der Steuervorrichtung 9 das Auslösen der Pyrosicherungen zu signalisieren.
Wie die Figuren zeigen, kann eine Prüfstufe 30 zum Überprüfen des Auslösezu- stands und/oder Funktionszustands der zumindest einen Pyrosicherung 5 vorgese hen sein. Insbesondere kann von der angebundenen Steuervorrichtung 9 ein Prüfsignal„Pyrotest“ bereitgestellt und/oder an die Ansteuervorrichtung 6 übermit telt werden, auf welches Prüfsignal hin die Ansteuervorrichtung 6 einen Teststrom auf die Ansteuerkanäle bzw. die Pyrosicherungen 5 legen kann. Der genannte Teststrom kann beispielsweise von einer Stromquelle 31 bereitgestellt werden, vgl. Figur 3, wobei die Prüfstufe 30 den Teststrom nacheinander auf die einzelnen Ka näle bzw. Gatesignale der Pyrosicherungen 5 legen kann.
Die genannte Prüfstufe 30 kann dabei eine Auswerteeinrichtung 32 umfassen, die eine Spannung bzw. einen Spannungsabfall an den genannten Gatespannungska nälen überwacht bzw. erfasst. Fällt bei Anlegen des Teststroms aufgrund des inter nen Widerstands des jeweiligen Pyrosicherungselements 5 eine Spannung ab, kann auf eine noch nicht ausgelöste bzw. funktionierende Pyrosicherung 5 ge- schlossen werden. Fällt indes keine Spannung ab, kann auf eine bereits ausgelöste Pyrosicherung geschlossen werden.
Die genannte Auswerteeinrichtung 32 kann beispielsweise RS-Flipflops umfassen, um die genannte Spannung bzw. den jeweiligen Spannungsabfall zu erfassen. Zei gen alle RS-Flipflops einen„High-Pegel“, kann auf in Ordnung befindliche Pyrosi- cherungen 5 geschlossen werden. Zeigt jedoch ein oder alle RS-Flipflops einen „Low-Pegel“, wird darauf geschlossen, dass die Sicherungen nicht mehr in Ordnung sind.
Die Rückmeldeeinrichtung 20 kann in Abhängigkeit der Auswertung der Auswer teeinrichtung 32 ein Rückmeldesignal„Feedback Pyrotest“ an die angebundene Steuervorrichtung 9 zurückmelden, vgl. Figur 2 und 3.

Claims

Patentansprüche
1. Ansteuervorrichtung zum Auslösen zumindest einer Pyrosicherung (5), mit einem Versorgungsspannungsanschluss (14) zum Anschließen an eine Ver sorgungsspannung, zumindest einem Auslöseausgang (16) zum Anschlie ßen der zumindest einen Pyrosicherung (5) und Beaufschlagen der Pyrosi cherung (5) mit einem Auslösestrom, einem Signaleingang (8) zum Empfan gen eines Auslösesignals, das einen das Auslösen verlangenden Zustand angibt, sowie zumindest einer mit dem Versorgungsanschluss (14) verbind baren Ansteuerschaltung (13) zum Bereitstellen des Auslösestroms an dem Auslöseausgang (16) in Abhängigkeit des empfangenen Auslösesignals, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Ansteuerschaltung (13) eine Feldeffekttransistorstufe (15) zum Durchschalten der Versorgungsspannung auf den Auslöseausgang (16) in Abhängigkeit des empfangenen Auslöse signals umfasst.
2. Ansteuervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Feldef fekttransistorstufe (15) zumindest ein Mosfet-Element (17), insbesondere ein p-Kanal-Mosfet-Element, umfasst.
3. Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ansteuerschaltung (13) zumindest einen Stützkondensator (18) zum Stützen der durchgeschalteten Versorgungsspannung umfasst.
4. Ansteuervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der zumin dest eine Stützkondensator (18) von dem Versorgungsspannungsanschluss (14) her über zumindest einen Widerstand aufladbar ist.
5. Ansteuervorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ansteuerschaltung (13) eine Mehrzahl parallel geschalteter Stütz kondensatoren (18) umfasst.
6. Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Auswerteschaltung (11 ) zum Auswerten des empfangenen Auslösesignals vorgesehen ist, die eine bistabile Kippstufe (12) zum Wandeln eines kurzzei tigen Auslösesignalimpulses in ein dauerhaftes Auslösesignal aufweist.
7. Ansteuervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die bistabi le Kippstufe (12) ein Flipflop-Element, insbesondere ein RS-Flipflop aufweist, das einen Versorgungsspannungsanschluss zum Empfangen der Versor gungsspannung aufweist.
8. Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung (11 ) zwei Vergleichsbausteine zum Vergleichen eines Eingangssignals mit einem positiven Schwellwert und einem negativen Schwellwert aufweist, wobei die beiden Vergleichsbausteine ausgangsseitig mit der bistabilen Kippstufe (12) verbunden sind.
9. Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Ansteuerschaltungen (13) oder eine Ansteuerschaltung (13) mit mehreren Ansteuerkanälen (1 , x) zum Auslösen mehrerer Pyrosicherungen (5) vorgesehen sind.
10. Ansteuervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mehre ren Ansteuerschaltungen (13) oder die mehreren Ansteuerkanäle der zumin dest einen Ansteuerschaltung (13) zu dem Signaleingang (8) parallel ange ordnet und von einem gemeinsamen Auslösesignal schaltbar sind.
11. Ansteuervorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Ansteuerschaltungen (13) oder die mehreren Ansteuer kanäle der zumindest einen Ansteuerschaltung (13) auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind.
12. Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Strom- und/oder Spannungssensor (7) zum Bereitstellen des Auslösesignals vorgesehen ist.
13. Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Rückmeldeeinrichtung (20) zum Bereitstellen eines Rückmeldesignals an ei ne Steuerungsvorrichtung (9), welches Rückmeldesignal das Auslösen der Pyrosicherung (5) angibt, vorgesehen ist.
14. Ansteuervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Rück meldeeinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, das von der Auswerteschaltung (11 ) bereitgestellte Auslösesignal an einen Steuerungsanschluss zum An schließen der Steuervorrichtung (9) zu geben.
15. Ansteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Prüfstufe (30) zum Prüfen des Auslösezustands und/oder Funktionszustands der zumindest einen Pyrosicherung (5) vorgesehen ist.
16. Ansteuervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die ge nannte Prüfstufe (30) dazu ausgebildet ist, ein von einer Stromquelle (31 ) bereitgestellten Teststrom über zumindest einen Ansteuerkanal auf die zu mindest eine Pyrosicherung (5) zu legen, wobei eine Auswerteeinrichtung (32) zum Erfassen und/oder Auswerten eines Spannungsabfalls und/oder einer Spannung an dem genannten Ansteuerkanal und/oder der genannten Pyrosicherung vorgesehen ist.
17. Verwendung der Ansteuervorrichtung aus den vorhergehenden Ansprüchen zum Auslösen einer Pyrosicherung (5), die zwischen einem Stromsteller (4) und einem Speicherblock (2) einer Energiespeichervorrichtung (1 ) angeord net ist, und somit zum Abtrennen des Speicherblocks (2) von dem Stromstel ler (4).
18. Energiespeichervorrichtung (1 ), umfassend zumindest einen Speicherblock (2) und zumindest einen Stromsteller (4), der mit dem Speicherblock (2) ver bunden und zum Einspeisen von Strom in den Speicherblock (2) und/oder Ausspeisen von Strom aus dem Speicherblock (2) vorgesehen ist, zumindest einer Pyrosicherung (5), die zwischen dem Speicherblock (2) und dem Stromsteller (4) vorgesehen ist, sowie einer Ansteuervorrichtung zum Auslö sen der zumindest einen Pyrosicherung (5), welche Ansteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.
19. Energiespeichervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der zumindest eine Speicherblock (2) zumindest einen Kondensatorspeicher (3) aufweist und wobei der Stromsteller (4) ein bidirektionaler DC-DC-Steller zum Einspeisen von Strom in den Speicherblock (2) und Ausspeisen von Strom aus dem Speicherblock (2) ist.
20. Energiespeichervorrichtung (1 ) nach einem der beiden vorhergehenden An sprüche, wobei ein Strom- und/oder Spannungssensor (7) zum Erfassen ei nes Stroms und/oder einer Spannung zwischen dem Stromsteller (4) und dem Speicherblock (2) vorgesehen ist, wobei ein Sensorsignal des Strom- und/oder Spannungssensors (7) auf den Signaleingang (8) der Ansteuervor richtung (6) gegeben wird.
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