JP2012525812A - 電気駆動可能な自動車 - Google Patents

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Abstract

本発明は、並列接続可能な少なくとも2つの車両バッテリ(2、2’)と、電子回路装置(3)とを備え、この回路装置は、車両バッテリ(2、2’)の数に対応する電子負荷スイッチ(S1、S2)数を有しており、これらの電子負荷スイッチによって、車両バッテリ(2、2’)は、個々に、又は一緒に、電気負荷(4)に接続可能である電気駆動可能な自動車に関する。本発明に基づき、それぞれの負荷スイッチ(S1、S2)は、互いに逆並列に配置されている2つの出力分岐(6、6’)を有している。
【選択図】図2

Description

本発明は、請求項1の前提部分に基づく電気駆動可能な自動車に関する。さらに、本発明は、この種の自動車の回路装置の作動方法に関する。
電気駆動可能な自動車は、益々関心を集めているが、特に、車両バッテリを備えるこの種の電気自動車の構造及び装備は、問題を引き起こすおそれがある。この場合、対応する出力要求がある場合に共同で作用する2つの車両バッテリを備える電気駆動自動車が知られている。しかし、並列に接続された車両バッテリは、開路電圧の製造公差に応じて、エネルギーの電荷反転を生じる可能性のある不安定なシステムになることが知られているため、両方の車両バッテリの単純な並列接続は自制されている。この場合、バッテリの劣化又は一方の車両バッテリの損傷によって開路電圧が大きく変動する場合、この種の状況はさらに不安定になる。
これまでこの問題は、開路電圧差を解消できる開路電圧を提供する、いわゆるDC/DCコンバータ(チョッパー制御)を両方の車両バッテリの間に接続することによって解決され、これにより、両方の車両バッテリの開路電圧に差があっても、両方の車両バッテリは第1段階で負荷をかけられる。この種のDC/DCコンバータは、第1の車両バッテリがすでに第2の車両バッテリよりも低い充電状態を有している場合に、逆電圧によって調整的に制御することができ、この場合、第2の車両バッテリには、それぞれの部分負荷モードにおいて、第1のバッテリよりも明らかに強く負荷がかけられるように、上位の作動戦略によりDC/DCコンバータの逆電圧が制御される。これにより、同様に全システムの安定性も確保することができ、両方の車両バッテリの充電状態を適合させることができる。しかし、この種のDC/DCコンバータは、比較的高価であり、コストがかかる。
本発明は、少なくとも2つの車両バッテリを備える電気駆動可能な自動車に対し、とりわけ、別の構造を有することにより、明らかにコストが軽減されることを特徴とする、改善された実施形態又は少なくとも1つの代替の実施形態を提供するという課題に取り組んでいる。
この課題は、本発明に基づき、それぞれの負荷スイッチが、互いに逆並列に配置されている2つの出力分岐を有していることによって解決される。これにより、各車両バッテリの確実な充電モード及び放電モードを保証することができる。特に電気駆動式車両において、このことは、信頼性のある電気による走行を保証するためにも、動的な制動エネルギーの回収(回復)を信頼性のある方法で可能にするためにも必要である。好ましい実施形態は、従属請求項の対象である。
本発明は、並列接続可能な少なくとも2つの車両バッテリと、それに属する電子回路装置とを備える電気駆動可能な自動車を提供するという基本的な考え方に基づいており、この回路装置は、車両バッテリの数に対応した電子負荷スイッチ数を有し、これらの電子負荷スイッチによって、車両バッテリは、個々に、又は任意の組合せで、とりわけ一緒に、電気負荷に接続可能になっている。従って、この電子回路装置により、これまで使用されてきたDC/DCコンバータの代用が可能になることから、大幅な経費節約を可能にするばかりでなく、同時に重量の削減もでき、また、この種のDC/DCコンバータでは約3%あった電気的出力損失の軽減も可能になる。DC/DCコンバータに対して、本発明に基づく電子回路装置は、ほとんど損失なく作動することから、全体として達成可能な効率は、従来技術から知られている比較可能なシステムよりも明らかに高い。本発明に基づく回路装置を用いることにより、簡単かつコストの安い方法で、複数の並列接続可能な高電圧バッテリを最適にアクセス可能にすることができる。
1つの実施形態では、少なくとも1つの負荷スイッチが第3の出力分岐を有しており、この出力分岐は、逆並列に互いに配置されている2つの出力分岐と並列に配置されている。この第3の出力分岐によって、少なくとも1つの負荷スイッチの許容電流が、有利な方法で増加する。
本発明の1つの実施形態では、逆並列に互いに配置された2つの出力分岐が、それぞれ、IGBTとブロッキングダイオード(逆流防止ダイオード)とを有している。従って、それぞれのモジュールは充電及び放電が可能であり、充電状態又は電圧の異なるバッテリモジュール間の不適切な寄生電流を有効に回避することができる。
本発明のもう1つの実施形態では、第3の出力分岐が電界効果トランジスタユニットを有し、このユニットには、少なくとも1つの電界効果トランジスタが含まれている。この電界効果トランジスタは、好ましくは、パワーMOSFET又はMOSFETとして形成されている。特に好ましいのは、少なくとも1つの電界効果トランジスタが低圧MOSFETとして形成されていることである。
このような電界効果トランジスタユニットの使用により、それぞれのIGBTで生じる出力損失を明らかに軽減することができる。好ましくは、この電界効果トランジスタユニットがリレーユニットを含み、このリレーユニットは、少なくとも1つの電界効果トランジスタに対して直列に配置されている少なくとも1つのリレーを有している。
特に好ましいのは、電界効果トランジスタユニットが複数の電界効果トランジスタを有し、リレーユニットが複数のリレーを有していることである。各リレーは、車両バッテリの1つと接続されることにより、この車両バッテリと電気的に接続可能である。各リレーは、もう1つの接続を介して、各電界効果トランジスタのそれぞれ1つの接続と電気的に接続可能である。各電界効果トランジスタは、別の接続を介して、電気負荷と電気的に接続可能である。
本発明のもう1つの実施形態では、リレーの数が電界効果トランジスタの数を上回っている。好ましくは、車両バッテリが高圧バッテリとして形成されている。
本発明に基づき、電気駆動可能な自動車のための、少なくとも2つの電子負荷スイッチを備える回路装置の作動方法も提供される。
本発明に基づく方法の実施形態では、少なくとも2つの電子負荷スイッチが接続されることにより、少なくとも2つの車両バッテリの内部抵抗と電気負荷とがスター接続を形成する。従って、この実施形態では、高負荷モードに必要な出力要求を提供するために、少なくとも2つのバッテリの出力が利用可能となる。さらに、高負荷モードを十分に持続可能にするため、少なくとも2つのバッテリ容量を全て使い尽くすことができる。
もう1つの実施形態では、部分負荷モードにおいて、個々の車両バッテリが、該当する負荷スイッチによって電気負荷と交替で接続される。これによって、車両バッテリが均一に放電される。従って、個々の車両バッテリ間の電圧差は、有利な方法で最小化又は補整されることができる。
好ましくは、部分負荷モードと高負荷モードとの間の切替えが、2つの車両バッテリの開路電圧の差に応じて、又は複数の車両バッテリの開路電圧の差に応じて行われる。それによって、例えば、この電圧差がバッテリにあらかじめ規定されている限界値を超えるのを防ぐことができる。
もう1つの実施形態では、負荷スイッチのIGBTが、それぞれ1つの車両バッテリ、メインバッテリ及び少なくとも1つの補助バッテリに割り当てられている。ある時間枠においては、メインバッテリの負荷スイッチのIGBTが常時接続される。そのときの補助バッテリの負荷スイッチのIGBTは、必要に応じて接続される。従って、標準の走行モードに必要な出力はメインバッテリから提供されるように設定されている。例えばブースト(加速)又は回復モードなど、その他の作動状況では、少なくとも1つの補助バッテリの出力及び容量を追加的に利用することができる。
もう1つの実施形態では、電界効果トランジスタユニットを作動するために、まず初めにリレーが閉じられ、続いて電界効果トランジスタがオンになり、電界効果トランジスタユニットを作動停止するために、まず初めにリレーが開かれ、続いて電界効果トランジスタがオフになるように設定されている。代替の実施形態では、電界効果トランジスタユニットを作動するために、まず初めに複数のリレーが閉じられ、続いて複数の電界効果トランジスタがオンになり、電界効果トランジスタユニットを作動停止するために、まず初めに複数のリレーが開かれ、続いて複数の電界効果トランジスタがオフになるように設定されている。従って、作動停止する場合、電界効果トランジスタでの不適切な電圧降下を防ぐことができる。好ましいのは、電界効果トランジスタユニットの作動及び/又は作動停止が、自動車の確実な走行モードの間に実行されることである。
もう1つの実施形態では、電界効果トランジスタユニットが、負荷スイッチ温度を低下させる温度低下手段として作動する。
本発明のその他の重要な特徴及び利点は、従属請求項、図、及びそれらの図に基づく関連する説明によって生じる。
前述した特徴及び以下に説明する特徴は、それぞれに示された特徴の組合せだけではなく、本発明の範囲から出ることなく、その他の組合せ又は単独でも適用可能であることは自明である。
本発明の有利な実施例がそれらの図の中に簡単に示されており、以下の説明においてその実施例を詳細に述べる。この場合、同一又は同様の構成部品又は機能の同じ構成部品には同一の記号が付されている。
本発明に基づく電気駆動可能な自動車の回路図である。 個々の負荷スイッチを備える回路装置の詳細図である。 電気出力損失を軽減するための電界効果トランジスタユニットの詳細図である。 個々の負荷スイッチを備える回路装置のもう1つの詳細図である。
図1に従って、電気自動車を駆動するための電気システム1は、並列接続可能な少なくとも2つの車両バッテリ2及び2’と、電子回路装置3とを備え、この回路装置には、車両バッテリ2、2’に対応する数の電子負荷スイッチS1、S2が含まれており、これらの電子負荷スイッチによって、車両バッテリ2、2’は、個々に、又は一緒に、例えば電気駆動エンジンなどの電気負荷に接続可能になっている。この場合、車両バッテリ2、2’の内部抵抗はR1及びR2で示され、それに対して、スイッチSはファイナルステージ5を示し、符号4の電気エンジンMは、例えばスイッチSのタイミング制御によって発生する、ドライブの可変負荷を示している。
この場合、部分負荷モードでは、常に、両方の車両バッテリ2、2’の一方だけが使用され、該当する負荷スイッチS1、S2を介して、特に個々の車両バッテリ2、2’の充電が好ましくは均等に減少するようにされる。もちろん、この場合、図1に示されている2つの車両バッテリ2、2’に対して、それより多い数の車両バッテリを配置することもできる。通常では短時間だけ使用される電気駆動車両の高負荷モードでは、両方の負荷スイッチS1とS2とが同時にオンになり、それにより、抵抗R1とR2及びMからなるスター接続が生じる。新しい車両バッテリ2、2’の場合、電圧比は、一方の車両バッテリ2、2’の最大出力電流の10〜20%ですでに、電流は他方の車両バッテリ2’、2に戻ることができないようになっている。車両バッテリ2、2’が損傷している場合、これらの値は当然高くなるが、電気システム1は、どのような場合も、正常に機能する車両バッテリ2’、2に電流が戻らないままになっている。しかし、車両バッテリ2、2’の一方に80%の負荷がかかり、その場合、少なくとも1つの別の車両バッテリ2’、2の開路電圧が依然として下がらない場合、この別の車両バッテリ2’、2は、完全に放電されているか、又は交換しなければならないほど損傷しているか、どちらかである。部分負荷から高負荷領域への切替えポイントは、本発明に基づき、両方の車両バッテリ2、2’の現在検知可能な開路電圧の差を考慮して、該当する作動戦略によって決定される。これより以降は、常に2つの車両バッテリ2、2’について言及するが、それ以上の数の車両バッテリ、例えば3つ又は4つの車両バッテリも設けることができるのは当然である。
この電気システム1、すなわち詳細には電気回路装置3を用いることにより、電気回路装置3の代わりにこれまで設けられていた電圧コンバータ(DC/DCコンバータ)を節約することができ、しかも並列接続可能な複数の高圧車両バッテリ2、2’のエネルギー含量は最適にアクセス可能にすることができる。この場合、図1では、スイッチSの部分にファイナルステージ5が示されているが、これは必要に応じて省略されることがある。
図2に従って、本発明に基づく、負荷スイッチS1とS2とを備える回路装置3が示されており、これらの負荷スイッチは、それぞれIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を内蔵する逆並列の出力分岐6及び6’と、付属するブロッキングダイオード7、7’とから形成されている。
従って、第1の車両バッテリ2は、第1のブロッキングダイオード7の第1の陽極と電気的に接続可能である。第1のブロッキングダイオード7の第1の陰極は、第1のIGBT6の第1のコレクタに接続されている。第1のIGBT6の第1のエミッタは、電気負荷M、4と電気的に接続可能である。
さらに、電気負荷M、4は、第2のブロッキングダイオード7の第2の陽極と電気的に接続可能である。第2のブロッキングダイオード7の第2の陰極は、第2のIGBT6’の第2のコレクタに接続されている。第2のIGBT6’の第2のエミッタは、第1の車両バッテリ2と電気的に接続可能である。
第2の車両バッテリ2’は、第3のブロッキングダイオード7の第3の陽極と電気的に接続可能であり、第3のブロッキングダイオード7の第3の陰極は、第3のIGBT6の第3のコレクタに接続されており、第3のIGBT6の第3のエミッタは、電気負荷M、4と電気的に接続可能である。
さらに、電気負荷M、4は、第4のブロッキングダイオード7’の第4の陽極と電気的に接続可能である。第4のブロッキングダイオード7’の第4の陰極は、第4のIGBT6’の第4のコレクタに接続されている。第4のIGBT6’の第4のエミッタは、第2の車両バッテリ2’と電気的に接続可能である。
この場合、有利には、もう1つの第3の並列出力分岐6”の中に電界効果トランジスタユニット8がある。両方の出力分岐6及び6’において逆並列に配置されているIGBTにより、パワーテークオフ及び回復、すなわち車両バッテリ2、2’の充電が同時に可能となる。同じく逆並列になっているブロッキングダイオード7、7’は、一方の車両バッテリ2から他方の車両バッテリ2’への寄生電流を防止する。両方の出力分岐6、6’の一方が接続されていると、通常、その時のIGBTにはまだ約5Vの電圧がきている。これに伴う出力損失は、電界効果トランジスタユニット8の作動によってさらに低下させることができ、電界効果トランジスタユニット10、11は、例えば図3に詳細に示されている。個々のパワーMOSFET8’は、通常、まだ約2mオームの抵抗を有している。
例えば、図3に示されているように、複数のMOSFET8’の並列回路により、回路抵抗をさらに軽減することができる。同様に、図3から、個々のパワーMOSFET8’に対して直列にリレー9が配置されているのが分かり、これにより、一方ではリレー9の負荷のかからない接続が可能になり、他方では低オームの低圧MOSFETの使用が可能になる。
図3で示されている電界効果トランジスタユニット10、11の詳細図では、リレー9がインプット側で第1の結節点Aと電気的に接続可能である。MOSFET8’は、それぞれ、詳細にはドレインとして形成されている第1の接続を有している。さらに、MOSFET8’は、それぞれ、詳細にはソースとして形成されている第2の接続を有している。さらに、MOSFET8’は、それぞれ、詳細にはゲートとして形成されている第3の接続を有している。リレー9は、アウトプット側でMOSFET8’の第1の接続に接続されている。MOSFET8’の第2の接続は、第2の結節点Bと電気的に接続可能である。
図4は、個別の負荷スイッチS1、S2を備える、図2に示されている回路装置の詳細図である。図4に示されている回路装置は、特に各負荷スイッチS1、S2に関して、図2ですでに示されている電界効果トランジスタユニット8の詳細図を示している。
各負荷スイッチS1、S2のために、それぞれの電界効果トランジスタユニット8は、複数の、詳細には2つの電界効果トランジスタユニット10、11を有しており、これらのユニットは、それぞれ、図3に示されている方法に従って形成されることができる。
従って、第1の電界効果トランジスタユニット10は、第1の結節点Bを介して、車両バッテリ2、2’と電気的に接続可能である。さらに第1の電界効果トランジスタユニット10は、第1の結節点Aを介して、電気負荷M、4と電気的に接続可能である。従って、第1の電界効果トランジスタユニット10は、走行モードの電流経路(ブロッキングダイオード7と出力分岐6に配置されているIGBTとから表される)に対して並列に接続可能である。第1の電界効果トランジスタユニット10によって、走行モード中における回路装置3の出力損失を最小化することができる。
第2の電界効果トランジスタユニット11は、第2の結節点Bを介して、電気負荷M、4と電気的に接続可能である。さらに第2の電界効果トランジスタユニット11は、第1の結節点Aを介して、車両バッテリ2、2’の1つと電気的に接続可能である。従って、第2の電界効果トランジスタユニット11は、回復モードの電流経路(ブロッキングダイオード7’と出力分岐6’に配置されているIGBTとから表される)に対して並列に接続可能である。第2の電界効果トランジスタユニット11によって、回復モード中における回路装置3の出力損失を最小化することができる。
図2に示されている回路装置3は、この場合、双方向に阻止可能な、大電流(通常は100アンペア)の電気スイッチを開発するという課題に基づいている。このことは、ポイント「車両バッテリ2」での電圧がポイント「M」での電圧より大きい場合にも、車両バッテリ2での電圧がポイント「M」での電圧よりも小さい場合にも、開いている負荷スイッチS1、S2が阻止しなければならないことを意味している。通常の電子スイッチは、これに対して対応できない。ブロッキングダイオード7、7’によって、不適切な電流を阻止することができるが、この場合、例えばブロッキングダイオード7と出力分岐6に配置されているIGBTとは走行モードの電流経路を示し、一方、ブロッキングダイオード7’と出力分岐6’に配置されているIGBTとは負荷スイッチS1の回復モードの電流経路を示している。この種の配置の場合、全体として、負荷スイッチS1のために寄生ダイオードはもはやないが、それは、負荷スイッチS2の比較可能なブロッキングダイオード7、7’及び付属するIGBTが負荷スイッチS2を形成しているからである。
本発明に基づく作動戦略では、かなり長い間、例えば20分間、唯一の車両バッテリ2、2’によってのみ走行し(現在のメインバッテリ)、他方の車両バッテリ2’、2は、ブースト又は強いブレーキのためにだけ短時間引き入れられる(現在の補助バッテリ)ことになっている。この場合、そのときのメインバッテリにおいては、作動戦略に応じて、両方に割り当てられているIGBTが持続的に接続されており、一方、そのときの補助バッテリのIGBTは必要に応じてのみ作動する。図2に示されている回路装置3の電気的出力損失は、約100アンペアであり、合計で約700ワットである。このことは、回路装置3での電圧降下が約3.5Vであり、電流は全体で200アンペアということである。両方の電界効果トランジスタユニット8の使用により、出力損失は、100ワットを下回るまで減少する。
図3に従って、パワーMOSFET8’と付属するリレー9からなる電界効果トランジスタユニット10、11が接続され、通常並列に接続されているパワーMOSFET8’は、低圧(40V)に対して、一般的には2mオームの内部抵抗及び並列接続されたリレー9を用いて使用される。図3に従って、互いに並列に配置されているリレー9の数は、互いに並列に配置されているMOSFET8’の数を超えることができる。図3に示されている電界効果トランジスタユニットをオンにするには、この場合、電気駆動可能な自動車が安定した走行モードにあり、個々のパワーMOSFET8’がそれぞれ開いていなければならない。この状態において、まず、個々のリレー9が無負荷で接続され、個々のリレー9の全ての到達時間の差が重要でなくなるまで待機する(例えば100ミリ秒)。無負荷のリレー9は、この場合、極めて頻繁かつ実質的に摩耗なく接続することができる。さらに、並列接続されたリレー9は、摩耗なく接続されている場合は、製造公差に対して柔軟に対応する。
次に、第2段階では、パワーMOSFET8’(電界効果トランジスタ)が接続される。このパワーMOSFET8’はゼロ交差においてオーム抵抗を形成するため、同様に、製造公差に対して柔軟に対応する。パワーMOSFET8’が一度接続されると、このパワーMOSFET8’は、オーム抵抗として、回復電流も同じ値で、同様に効率よく導通することができる。しかし、パワーMOSFET8’(電界効果トランジスタ)は、回復モードにおいては開くことができないため、常に走行モードを待つ必要がある。パワーMOSFET8’及びリレー9が開くのは、閉まる場合のように逆の順番で開く場合に起こる。リレー9によって電圧を分離するこの方法により、パワーMOSFET8’を、より低い圧力(例えば40V)に対して使用することができ、それは、これらの低い電圧の場合のみ、例えば2ミリオームなど低い内部抵抗の製造モデルが今日すでにあるからである。
全負荷及び誤用における拡張された作動戦略も考えられる。強引な運転方法の場合、例えばそれぞれの補助バッテリのIGBTが、付属する負荷スイッチS1を加熱することができるだろう。この場合の作動戦略は、走行状況に応じて、補助バッテリのパワーMOSFET8’も作動させることにある。このことは、出力損失を素早く、明確に低下させることにつながり、これを受けて、回路装置3の温度は再び低下する。このような緊急時においては、ある程度の時間にわたり、リレー9の切替えサイクルの増加は受け入れざるを得ないが、この戦略による回路装置3は走行状態を確実に制御しており、リレーの切替えサイクルの増加は、僅かなノイズ問題が生じるだけである。
1 電気システム
2、2’ 車両バッテリ
3 回路装置
M、4 電気エンジン、電気負荷
5 ファイナルステージ
6 第1の出力分岐、第1のIGBT
6’ 第2の出力分岐、第2のIGBT
6” 第3の出力分岐
7、7’ ブロッキングダイオード
8 電界効果トランジスタユニット
8’ パワーMOSFET
9 リレー
10、11 電界効果トランジスタユニット
A 第1の結節点
B 第2の結節点
R1、R2 内部抵抗
S スイッチ
S1、S2 電子負荷スイッチ

Claims (10)

  1. 並列接続可能な少なくとも2つの車両バッテリ(2、2’)と、電子回路装置(3)とを備え、該電子回路装置は、前記車両バッテリ(2、2’)の数に対応する電子負荷スイッチ(S1、S2)数を有しており、該電子負荷スイッチによって、前記車両バッテリ(2、2’)は、個々に、又は一緒に、電気負荷(4)に接続可能になっている電気駆動可能な自動車であって、
    前記負荷スイッチ(S1、S2)が、それぞれ、互いに逆並列に配置されている2つの出力分岐(6、6’)を有していることを特徴とする電気駆動可能な自動車。
  2. 少なくとも1つの前記負荷スイッチ(S1、S2)が、第3の出力分岐(6”)を有しており、該出力分岐は、逆並列に互いに配置されている前記2つの出力分岐(6、6’)と並列に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の電気駆動可能な自動車。
  3. 逆並列に互いに配置されている前記2つの出力分岐(6、6’)が、それぞれ1つのIGBT(6、6’)と1つのブロッキングダイオード(7、7’)とを有し、前記第3の出力分岐(6”)が、少なくとも1つの電界効果トランジスタ(8’)を含む電界効果トランジスタユニット(8)を有しており、前記電界効果トランジスタユニット(8)にはリレーユニットが含まれ、該リレーユニットは、少なくとも1つの前記電界効果トランジスタ(8’)に対して直列に配置されている少なくとも1つのリレー(9)を有していることを特徴とする、請求項2に記載の電気駆動可能な自動車。
  4. 前記電界効果トランジスタユニット(8)が、複数の前記電界効果トランジスタ(8’)を有し、前記リレーユニットは、複数の前記リレー(9)を有しており、各リレー(9)は、前記車両バッテリ(2、2’)の1つと接続されることにより電気的に接続可能であり、各リレーは、もう1つの接続により、各電界効果トランジスタ(8’)のそれぞれ1つの接続と電気的に接続可能であり、各電界効果トランジスタは、別の接続により、電気負荷(M、4)と電気的に接続可能であることを特徴とする、請求項3に記載の電気駆動可能な自動車。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気駆動可能な自動車のための、少なくとも2つの電子負荷スイッチ(S1、S2)を備える回路装置(3)の作動方法であって、高負荷モードにおいて、少なくとも2つの前記電子負荷スイッチ(S1、S2)が接続されることにより、少なくとも2つの前記車両バッテリ(2、2’)の内部抵抗(R1、R2)と前記電気負荷(M、4)とがスター接続を形成することを特徴とする回路装置(3)の作動方法。
  6. 部分負荷モードにおいて、個々の前記車両バッテリ(2、2’)が、該当する前記負荷スイッチ(S1、S2)によって前記電気負荷(4)と交替で接続され、それによって前記車両バッテリ(2、2’)が均等に放電されることを特徴とする、請求項5に記載の回路装置(3)の作動方法。
  7. 部分負荷モードと高負荷モードとの間の切換えが、前記車両バッテリ(2、2’)の開路電圧の差に応じて相互に行われることを特徴とする、請求項6に記載の回路装置(3)の作動方法。
  8. 前記負荷スイッチ(S1、S2)のIGBT(6、6’)が、それぞれ1つの前記車両バッテリ(2、2’)、すなわちメインバッテリ及び少なくとも1つの補助バッテリに割り当てられており、ある時間枠においては、前記メインバッテリの前記負荷スイッチの前記IGBT(6、6’)が常時接続され、それぞれの前記補助バッテリの前記負荷スイッチの前記IGBT(6、6’)は、必要に応じて接続されることを特徴とする、請求項5〜7のいずれか一項に記載の回路装置(3)の作動方法。
  9. 前記電界効果トランジスタユニット(8)の作動のために、まず初めに前記リレー(9)が閉じられ、続いて前記電界効果トランジスタ(8’)がオンになり、次に前記電界効果トランジスタユニット(8)を作動停止するために、まず初めに前記リレー(9)が開かれ、続いて前記電界効果トランジスタ(8’)がオフになり、前記電界効果トランジスタユニット(8)の前記作動及び/又は前記作動停止は、前記自動車の走行モードの間に実行されることを特徴とする、請求項5〜8のいずれか一項に記載の回路装置(3)の作動方法。
  10. 前記電界効果トランジスタユニット(8)が、前記負荷スイッチ(S1、S2)の温度を低下させるために、回復手段として作動することを特徴とする、請求項5〜9のいずれか一項に記載の回路装置(3)の作動方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014153034A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool having multiple battery packs

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8907520B2 (en) 2007-03-14 2014-12-09 Zonit Structured Solutions, Llc Parallel redundant power distribution
DE102010027857A1 (de) * 2010-04-16 2011-10-20 Sb Limotive Company Ltd. Koppeleinheit und Batteriemodul mit integriertem Pulswechselrichter und erhöhter Zuverlässigkeit
DE102010061025A1 (de) 2010-12-03 2012-06-06 Fev Gmbh Vorrichtung zum Parallelschalten von wenigstens zwei Energieeinheiten
DE102011015694A1 (de) * 2011-03-31 2012-10-04 Volkswagen Ag Leistungsschaltermodul und Batterieeinheit
DE102011108231A1 (de) 2011-04-12 2012-10-18 Audi Ag Energiespeicheranordung
WO2013059611A2 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Cobasys, Llc Modular battery disconnect unit
DE102011118716B4 (de) * 2011-11-16 2017-07-20 Audi Ag Speichersystem für elektrische Energie
DE102012200804A1 (de) * 2012-01-20 2013-07-25 Continental Automotive Gmbh Bordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes
CN102673422B (zh) * 2012-05-30 2015-09-16 中国汽车技术研究中心 一种纯电动汽车能量系统构型及其车辆储能控制系统
KR101459454B1 (ko) 2012-12-21 2014-11-07 현대자동차 주식회사 연료전지 하이브리드 차량의 파워넷 시스템 및 충방전 제어 방법
CN105556798B (zh) * 2013-02-26 2019-05-28 佐尼特结构解决方案有限责任公司 并行冗余电力分配
DE102014018762A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Daimler Ag Paralleles schaltbares Verbinden von wenigstens zwei elektrischen Energiespeichern mit einer elektrischen Anlage
KR101684064B1 (ko) * 2015-02-12 2016-12-07 현대자동차주식회사 전기 자동차의 충전 시스템
US9783078B2 (en) 2015-10-30 2017-10-10 Faraday & Future Inc. Systems and methods for disengaging a battery
DE102015224967A1 (de) * 2015-12-11 2017-06-14 Robert Bosch Gmbh Batteriemodulgehäuse, Batteriemodul, Batteriepack, Batterie und Fahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls, eines Batteriepacks und einer Batterie
US20170373512A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-28 Chunyi Wang First Series Then Parallel Battery Pack System
DE102016219098A1 (de) 2016-09-30 2018-04-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie-Trenneinrichtung
DE102016220118B4 (de) 2016-10-14 2022-01-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie-Trenneinrichtung und Verfahren zur Durchführung eines Vorladezyklus
DE102016014932A1 (de) * 2016-12-15 2018-06-21 Man Truck & Bus Ag Technik zum veränderlichen Verschalten eines Traktionsenergiespeichersystems
DE102018010069A1 (de) * 2018-12-20 2020-06-25 Günther Schulz Vorrichtung zur Schnellladung von segmentierten Akkumulatoren für den elektroautomobilen Personen- und Lastverkehr
CN110077235B (zh) * 2019-04-30 2021-01-12 东风汽车集团有限公司 拓展电源静态和动态切换系统及方法
DE102019214169A1 (de) * 2019-09-18 2021-03-18 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Batteriemoduls
US20240083264A1 (en) * 2023-10-21 2024-03-14 Jorge Ramiro Barragan Battery relay system to obtain constant autonomy of the vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06276609A (ja) * 1992-12-23 1994-09-30 General Electric Co <Ge> 電気駆動システム
JP2000278806A (ja) * 1999-03-19 2000-10-06 Nissan Diesel Motor Co Ltd 電気自動車の電源システム
JP2006060912A (ja) * 2004-08-19 2006-03-02 Toyota Motor Corp 電力変換装置およびそれを備えた車両
JP2007043795A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Yaskawa Electric Corp マトリクスコンバータ装置
JP2007507995A (ja) * 2003-10-06 2007-03-29 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト エネルギー蓄積器間の双方向均等充電のためのスイッチングデバイス及びその作動方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4931947A (en) * 1983-09-29 1990-06-05 Engelhard Corporation Fuel cell/battery hybrid system having battery charge-level control
US5194799A (en) * 1991-03-11 1993-03-16 Battery Technologies Inc. Booster battery assembly
FR2691022B3 (fr) 1992-05-06 1994-10-14 Leon Majda Procédé d'alimentation d'un moteur électrique à courant continu à partir de batteries.
DE50105088D1 (de) 2001-02-16 2005-02-17 Siemens Ag Kraftfahrzeug-bordnetz
JP2007014072A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 Toyota Motor Corp 駆動システムの制御装置
JP4144646B1 (ja) * 2007-02-20 2008-09-03 トヨタ自動車株式会社 電動車両、車両充電装置および車両充電システム
US7687934B2 (en) * 2008-06-13 2010-03-30 Village Renewables Fund LLC System and method for managing energy use in an electric vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06276609A (ja) * 1992-12-23 1994-09-30 General Electric Co <Ge> 電気駆動システム
JP2000278806A (ja) * 1999-03-19 2000-10-06 Nissan Diesel Motor Co Ltd 電気自動車の電源システム
JP2007507995A (ja) * 2003-10-06 2007-03-29 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト エネルギー蓄積器間の双方向均等充電のためのスイッチングデバイス及びその作動方法
JP2006060912A (ja) * 2004-08-19 2006-03-02 Toyota Motor Corp 電力変換装置およびそれを備えた車両
JP2007043795A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Yaskawa Electric Corp マトリクスコンバータ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014153034A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool having multiple battery packs
US9472979B2 (en) 2013-03-14 2016-10-18 Milwaukee Electric Tool Corporation Power tool having multiple battery packs

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CN102438854B (zh) 2014-11-05
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