JP2017506492A - 高電圧ネットワークに電力供給するためのバッテリ、並びに、バッテリ及びバッテリの高電圧端子を介して流れるエラー電流を制限し及び／又はバッテリによってバッテリの高電圧端子を介して高電圧ネットワークへと印加されるエラー電圧を制限するための少なくとも１つの切り替えユニットを備えたバッテリシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、高電圧ネットワーク（１０３）の少なくとも２つの互いに並列に接続された消費機器（１４０、１４１）に電力供給するよう構成されたバッテリ（１０１）を備えるバッテリシステム（１００）であって、バッテリ（１０１）は、自身の高電圧端子（１３０、１３１）の一方で、少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）と接続される、上記バッテリシステム（１００）に関する。少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）の１つがそれぞれ、少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）の１つに対応付けられ、対応付けられた消費機器（１４０、１４１）と接続可能である。バッテリシステム（１００）は、２つの切り替え状態を有する少なくとも１つの切り替えユニット（１５５）を備え、少なくとも１つの切り替えユニット（１５５）は、少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）がバッテリ（１０１）の高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、対応付けられた消費機器（１４０、１４１）を介して流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が各安全器（１１０、１１１）を通って流れるという２つの切り替え状態のうちの第１の切り替え状態に切り替えられており、かつ、少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）のうちの１つが作動している際には、第１の切り替え状態から、２つの切り替え状態のうちの第２の切り替え状態であって、少なくとも１つの切り替えユニットが、バッテリ（１０１）と、バッテリ（１０１）の高電圧端子（１３０、１３１）と、対応付けられた安全器（１１０、１１１）が作動していない消費機器（１４０、１４１）と、を介して流れるエラー電流を遮断し、及び／又は、バッテリ（１０１）によってバッテリ（１０１）の高電圧端子（１３０、１３１）と、作動していない安全器（１１０、１１１）と、を介して高電圧ネットワーク（１０３）に印加される各エラー電圧を切るという上記第２の切り替え状態へと切り替わるために設けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、高電圧ネットワークの少なくとも２つの互いに並列に接続された消費機器に電力供給するよう構成されたバッテリを備えるバッテリシステムに関する。さらに、本発明は、バッテリ及びバッテリの高電圧端子を介して流れるエラー電流を制限するため及び／又はバッテリによってバッテリの高電圧端子を介して高電圧ネットワークへと印加されるエラー電圧を制限するための対応する方法に関する。さらに、本発明は、先に挙げたバッテリシステムを備えた車両に関する。

車両（ＰＫＷ、乗用車）では、大きな電圧（高電圧）を高電圧ネットワークに供給可能なバッテリを備えたバッテリシステムが利用されている。従って、このようなバッテリのバッテリセル又はバッテリモジュールは大抵直列に接続されている。その場合には、このようなバッテリは、高出力の際にも小さな電流しか伝達する必要がない。その際に、バッテリは、高電圧線を介して自身の高電圧端子と接続され、即ち、バッテリが高電圧ネットワークへとそれを介して高電圧を伝達する端子と接続されている。高電圧線内では通常、バッテリの正の高電圧端子でも、負の高電圧端子でも接触器が使用されている。接触器によって、このようなバッテリを、駐車の際に、又はエラーがある状態（故障）にある際に、車両の高電圧ネットワーク又は残りの高電圧システムから分離することが可能である。

バッテリの高電圧線に実装可能な接触器１０が、図１〜図３に示されている。ここでは、同じ構成要素については同じ符号が使用される。

図１には、閉鎖された接触器１０が示され、図２には、開放された接触器１０が示されている。接触器１０は、制御コイル２０を備えた電磁スイッチ１１として構成される。その際に、電磁スイッチ１１は、移動可能な接点ブリッジ３０と、２つの端子４０と、を備える。接触器１０は、制御コイル２０を通って制御電流が流れている１の状態において閉鎖され、電流が制御コイル２０を通って流れていない他の状態において開放される。

制御電流が制御コイル２０を通って流れている場合には、接点ブリッジ３０が、磁力によって端子４０の方に動かされ、当該端子４０に押し付けられる。制御電流が制御コイル２０を通って流れない場合には、接点ブリッジ３０は直ぐに、端子４０から間隔が置かれた自身のポジションに戻る。

制御電流を生成するためには、制御コイル２０に電気エネルギーを供給する必要があり、即ち、制御コイル２０に、適切な供給電圧を提供する必要がある。

このような接触器１０の開閉は通常では、接触器１０をその高電圧線内で使用するバッテリのバッテリ制御装置６０によって、当該バッテリ制御装置６０を介して接触器１０に電気エネルギーを供給することで、行われる。通常では、バッテリ制御装置６０によって、エネルギー源５０として使用される車両の低電圧ネットワークにより提供される１２Ｖの低電圧が、制御電流を生成するために接触器１０へと伝達される。

このような接触器１０は通常は、高い吸引電圧によって閉鎖される。その後で、コイル２０を通って流れる制御電流が、パルス幅変調信号によって、又は、低減された供給電圧（保持電圧）によって、若しくは、使用される節電コイル（「エコノマイザコイル」）によって下げられる。従って、接触器１０は、その閉鎖状態では、明らかにより少ない電力を必要とする。それにもかかわらず、接触器１０が比較的大きな電力で駆動される場合には、端子４０への接点ブリッジ３０の押圧力が簡単に上げられる。これにより、制御コイル２０は、或る程度時間が経った後に過熱して、焼き切れる。この後に接触器１０は、接触器１０の閉鎖ごとに予圧が加えられるばねによって開き、もはや動作可能ではない。

バッテリの高電圧線で使用されるこのような接触器は、エラーがある状態では、約１ｋＡ〜２ｋＡの電流を遮断することが可能である。より大きな電流のためには、通常では、安全器（ヒューズ）が使用される。

図３に示されるように、３ｋＡ〜１０ｋＡを超える電流については、閉鎖された接触器１０内で生じるローレンツ力７０に起因する、端子４０と接点ブリッジ３０との間の反発力が引き起こされる。３ｋＡ〜１０ｋＡを超える電流は、例えば、バッテリの高電圧線内に短絡が存在する際に、又は、バッテリと電気的に結合されたインバータ内に短絡が存在する際に生じうる。この現象は浮揚と呼ばれる。その際には、制御コイル２０が、制御電流が流れるアクティブな状態にあるにも関わらず、端子４０と接点ブリッジ２０との間に小さな間隔が生じる。この空隙に渡って、アーク放電が形成され、このアーク放電が端子の接触面を溶かす。短絡電流が、この後で、対応する高電圧端子と接続された安全器によって遮断される場合には、接点ブリッジ３０が２つの溶けた端子４０を押し潰す。その際に物質が凝固し、接点ブリッジ３０は、制御コイル２０を通って流れる制御電流が切られた後にもはや開放されない。このエラーは、接触器の溶着（Ｓｃｈｕｅｔｚｋｌｅｂｅｒ）と呼ばれる。接触器１０の２つの端子４０は、電導的に互いに接続されており、分離することが出来ない。

接触器１０に、車両の低電圧ネットワークによって電気エネルギーが供給されており、低電圧ネットワークの１２Ｖ低電圧が止まった場合には、接触器１０は直ちに開放される。車両の低電圧ネットワークで電圧変動があった際にも、望まれていないのに接触器１０が開放されるという危険性が生じる。接触器１０が、自身に電流が流れている間に開放される場合、浮遊の発生時のように、接触器１０を流れる電流が特定の強度を超えるとアーク放電７１が形成され、このアーク放電７１によって、接触器１０の端子４０の接触面の溶けることになる。低電圧ネットワークにより提供される１２Ｖの電圧が再び完全に安定し、従って接触器１０が再び閉鎖可能である場合、又は、機械的な衝撃により接点ブリッジ３０が再び閉じられる場合には、端子４０の溶けた接触面がくっついて、接触器が溶着する。

このような接触器１０が、閉鎖された接触器内で浮遊が起きていない状態で、短絡電流に耐えられなければならない時間は、理想的な大きさの接触器１０では、接触器１０に対応付けられた安全器（ヒューズ）が短絡電流を遮断するために必要とする時間よりも常に長い。接触器１０がこのように設計されている場合には、接触器１０は、発生した浮遊によって溶着せず、作動された安全器による短絡電流の遮断後に再び切り替え可能であり、バッテリを車両の高電圧ネットワークから分離することが可能である。このことは、バッテリ（バッテリパック）が、自身の高電圧端子に並列に接続された高電圧ネットワークの２つの消費機器に電力を供給しなければならず、その中央に配置された安全器を持たず、各消費機器が個別に、適切な安全器によって防護される場合には特に重要である。

図４は、高電圧ネットワーク１０３の並列に接続された２つの消費機器１４０、１４１に電力供給するバッテリ１０１を備えた、従来技術によるバッテリシステム１００を示している。バッテリ１０１は、高電圧ネットワーク１０３に適したバッテリ電圧を生成するための、直列に接続された複数のバッテリモジュール１０２を含む。バッテリ１０１の２つの高電圧線１２０、１２１のそれぞれに、接触器１０が配置されている。バッテリ１０１は、２つの接触器１０の一方を介して自身の正の高電圧端子１３０と接続され、及び、２つの接触器１０の他方を介して自身の負の高電圧端子１３１と接続されうる。

正の高電圧端子１３０は、消費機器１４０が配置された消費機器経路１５０と接続され、かつ、消費機器１４１が配置された消費機器経路１５１と接続されている。バッテリシステム（バッテリパック）１００のバッテリ１０１は、その中央に配置された安全器を持たない。各消費機器１４０、１４１は、バッテリシステム１００の対応付けられた安全器１１０、１１１を介して個別に防護される。２つの安全器１１０、１１１は、高電圧端子１３０と直接接続されている。

この先に挙げた構造が、バッテリシステム１００で採用されており、このバッテリシステム１００では、総バッテリ電流が、バッテリの中央にある個々の安全器（ヒューズ）にとっては大き過ぎ、即ち、バッテリ１０１の耐用年数に渡るバッテリ電流への要件を満たしうる安全器が市場には存在しない。消費機器経路１５０、１５１の一方での短絡によって、当該消費機器経路１５０、１５１に配置された安全器１１０、１１１が作動される。その後で、他方の消費機器１４０、１４１、及び、車両の高電圧ネットワーク１０３の電源を切断するために、２つの接触器１０が開放される。

しかしながら、例えば１２０００Ａを上回る短絡電流を生成しうるさらにパワフルなバッテリシステムが存在する。このようなバッテリシステムでは、浮遊と、接触器の溶着と、が接触器内で発生する危険性も常に存在する。このように非常にパワフルなバッテリシステムが、図４に示す構造を有する場合、接触器１０に接触器溶着が存在する際には、もはやバッテリを車両の高電圧ネットワーク１０３から分離することが出来ない。図４で示されるバッテリシステム１００では、このようなケースは、例えば、消費機器１４０の消費機器経路１５０内で低インピーダンス短絡が発生し、この短絡によってヒューズ１１０が焼損している場合に起こりうる。この場合、双方の接触器１０が、溶けてくっついている。他方の消費機器１４１、及び、当該消費機器１４１と接続している高電圧ネットワーク１０３には、対応付けられた消費機器経路１５１のヒューズ１１１が無損傷の状態にあるため引き続き電圧が掛るであろう。換言すれば、図４で示されたこのバッテリシステム１００において、消費機器１４０、１４１の一方で発生した短絡電流によって接触器１０が溶着している場合には、他方の消費機器１４０、１４１は、もはや電源から切断されず、当該他方の消費機器１４０、１４１の剥き出しの部分に接触した際には感電する危険性が生じる。

さらに、米国特許出願公開第２０１２／０１０５０１５号明細書には、バッテリのための過電圧保護装置が開示されている。ここでは、過電圧保護装置は、バッテリが過充電されている際にバッテリのバッテリ端子を短絡させるよう構成されている。これにより、バッテリ端子の一方とバッテリとの間に配置された安全器を通って、過充電されたバッテリによって生成された大電流が流れて、安全装置を即時に作動させる。

本発明によれば、高電圧ネットワークの少なくとも２つの互いに並列に接続された消費機器に電力供給するよう構成されたバッテリを備えるバッテリシステムが提供される。バッテリは、自身の高電圧端子の一方で、少なくとも２つの安全器と接続されており又は接続可能である。その際に、少なくとも２つの安全器の１つがそれぞれ、少なくとも２つの消費機器の１つに対応付けられ、対応付けられた消費機器と接続されており又は接続可能である。さらに、バッテリシステムは、２つの切り替え状態を有する少なくとも１つの切り替えユニットを備え、この少なくとも１つの切り替えユニットは、少なくとも２つの消費機器がバッテリの高電圧端子に接続されている状態において、対応付けられた消費機器を介して流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が各安全器を通って流れるという２つの切り替え状態のうちの第１の切り替え状態に切り替えられている。少なくとも１つの切り替えユニットは、少なくとも２つの安全器のうちの１つが作動している際には、第１の切り替え状態から、２つの切り替え状態のうちの第２の切り替え状態であって、少なくとも１つの切り替えユニットが、バッテリと、バッテリの高電圧端子と、対応付けられた安全器が作動していない各消費機器と、を介して流れるエラー電流を遮断し、及び／又は、バッテリによってバッテリの高電圧端子と、作動していない安全器と、を介して高電圧ネットワークに印加される各エラー電圧を切るという上記第２の切り替え状態に切り替わるために設けられている。

本発明によれば、さらに、高電圧ネットワークの少なくとも２つの互いに並列に接続された消費機器に電力供給するよう構成されたバッテリを介して及びバッテリの高電圧端子を介して流れるエラー電流を制限し、及び／又は、バッテリによってバッテリの高電圧端子を介して高電圧ネットワークへと印加されるエラー電圧を制限する方法が提供される。バッテリは、自身の高電圧端子の一方で、少なくとも２つの安全器と接続される。その際に、少なくとも２つの安全器の１つがそれぞれ、少なくとも２つの消費機器の１つに対応付けられ、対応付けられた消費機器と接続される。本方法では、２つの切り替え状態を有する少なくとも１つの切り替えユニットが利用される。少なくとも１つの切り替えユニットは、少なくとも２つの消費機器がバッテリの高電圧端子に接続されている状態において、対応付けられた消費機器を介して流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が各安全器を通って流れるという２つの切り替え状態のうちの第１の切り替え状態に切り替えられている。さらに、少なくとも１つの切り替えユニットは、少なくとも２つの安全器のうちの１つが作動している際には、第１の切り替え状態から、２つの切り替え状態のうちの第２の切り替え状態であって、少なくとも１つの切り替えユニットが、バッテリと、バッテリの高電圧端子と、対応付けられた安全器が作動していない各消費機器と、を介して流れるエラー電流を遮断し、及び／又は、バッテリによってバッテリの高電圧端子と、作動していない安全器と、を介して高電圧ネットワークに印加される各エラー電圧を切るという第２の切り替え状態に切り替わるために設けられている。

従属請求項は、本発明の好適な発展形態を示す。

好適に、少なくとも１つの切り替えユニットは、バッテリと、バッテリの高電圧端子と、その安全器が作動していない各消費機器と、を経て通る電気回路の開放によって、エラー電流を直接的に遮断するために設けられている。

本発明では、高電圧ネットワークの少なくとも２つの並列に接続された消費機器が、本発明に係るバッテリシステムのバッテリの高電圧端子に接続されうる。その際に、少なくとも２つの消費機器のそれぞれは、少なくとも２つの安全器のうちの対応付けられた安全器と直列に接続されており又は接続可能であり、従って、少なくとも２つの並列に接続された消費機器が高電圧端子に接続されている本発明に係るバッテリシステムの通常駆動の間には、各対応付けられた消費機器を通って流れる駆動電流の存在下で、当該駆動電流が各少なくとも２つの安全器にも流れる。本発明に係るバッテリシステムは、２つの切り替え状態を有する少なくとも１つの切り替えユニットを備え、この少なくとも１つの切り替えユニットは、本発明に係るバッテリシステムの通常駆動の間は、第１の切り替え状態に切り替えられている。その際に、少なくとも１つの切り替えユニットは、第１の切り替え状態に切り替えられている場合には、バッテリシステムの通常駆動の間に発生する駆動電流が、バッテリとバッテリの高電圧端子とを介して、少なくとも２つの接続された消費機器とを介して若しくは少なくとも２つの消費機器のうちの作動された消費機器を介して、引き続き問題なく流れられるように構成され、配置されている。さらに、少なくとも１つの切り替えユニットは、少なくとも２つの消費機器のうちの１つで短絡が発生し、それにより当該消費機器に対応付けられた安全器が作動した場合には、切り替えユニットが第２の切り替え状態に切り替わり、バッテリと、バッテリの高電圧端子と、対応付けられた安全器が作動していない各消費機器と、を介して流れるエラー電流を遮断し、及び／又は、バッテリによってバッテリの高電圧端子と、作動していない安全器と、を介して高電圧ネットワークに印加される各エラー電圧を切るよう構成されて、配置されている。

本発明に係るバッテリシステムでは、バッテリは、自身の高電圧端子の一方と、好適に少なくとも１つの接触器を介して接続可能であり、この少なくとも１つの接触器には、当該接触器の電導的な切り替え状態においては、バッテリとバッテリの高電圧端子とを介して流れる電流が流れており、当該接触器の非電導的な切り替え状態においては、バッテリとバッテリの高電圧端子とを介して流れる電流が遮断される。少なくとも２つの消費機器のうちの１つで発生した短絡により、少なくとも１つの接触器が溶着しており、もはや開かない場合には、バッテリと、バッテリの高電圧端子と、対応づけられた安全器が作動していない各消費機器と、を介して、先に挙げたエラー電流が流れられる。例えば、対応付けられた安全器が作動していない少なくとも１つの消費機器が停止され、又は事故の結果破壊された場合には、この消費機器を通ってエラー電流が流れない。しかしながら、バッテリによって、バッテリの高電圧端子と、停止又は破壊された消費機器に対応付けられた各作動していない安全器と、を介して高電圧ネットワークにエラー電圧が印加される。従って、その安全器が作動していない各消費機器は、もはや電源から切断されず、電源から切断されていない各消費機器の剥き出しの部分に接触した際に、感電が起きる危険性が生じる。第２の切り替え状態に切り替えられた少なくとも１つの切り替えユニットによって、先に挙げたエラー電流が遮断され、及び／又は、高電圧ネットワークに印加される各エラー電圧が切られる。エラー電流が遮断され、及び／又は、高電圧ネットワークに印加される各エラー電圧が切られることによって、その安全器が作動していない各消費機器も、電源から切断される。

好適に、少なくとも１つの切り替えユニットは、バッテリと、バッテリの高電圧端子と、その安全器が作動していない各消費機器と、を経て通る電気回路の開放によって、バッテリと、バッテリの高電圧端子と、対応付けられた安全器が作動していない各消費機器と、を介して流れるエラー電流を直接的に遮断し、及び／又は、バッテリによってバッテリの高電圧端子と、作動していない安全器と、を介して高電圧ネットワークに印加されるエラー電圧を直接的に切るために設けられている。

本発明の特に好適な実施形態では、本発明に係るバッテリシステムは、パイロテクニック式（ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｓｃｈ）遮断要素として構成された１つの切り替えユニットと、制御回路と、を有する。パイロテクニック式遮断要素は、少なくとも２つの消費機器がバッテリの高電圧端子に接続されている状態において、バッテリとバッテリの高電圧端子とを介して流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が遮断要素を通って流れるその電導的な切り替え状態に切り替えられている。さらに、遮断要素は、制御回路により提供される制御信号、又は、制御回路により提供される制御電圧が存在する際には、その電導的な切り替え状態から、その非電導的な切り替え状態へと切り替わるために設けられている。さらに、制御回路は、各少なくとも２つの安全器で降下する電圧を定め、対応する安全器の作動時に発生する作動電圧と等しい定められた電圧が存在する際には、制御信号を生成して遮断要素に提供し、又は、少なくとも２つの安全器の１つで降下する作動電圧が存在する際には、遮断要素に、制御電圧として作動電圧の対応する部分を提供するために設けられている。

本発明の本実施形態では、焼損した各安全器（ヒューズ）での電圧降下が、制御回路によって、非常に簡単なやり方で、パイロテクニック式遮断要素のためのトリガとして使用される。

好適に、制御電圧は、各少なくとも２つの安全器で降下する作動電圧に対応する。その際、制御回路は、少なくとも２つの安全器のうちの１つで降下する作動電圧が存在する際には、遮断要素に、制御電圧として上記作動電圧を直接的に提供するために設けられている。

さらに好適に、制御回路は、特定用途向け集積回路として、又は、プログラム可能な集積回路として、又は、マイクロコントローラとして、又は、好適にトランジスタ若しくはシュミットトリガ回路を備える半導体回路として構成される。

本発明の他の実施形態によれば、バッテリの高電圧端子には、並列に接続された２つの消費機器が接続可能であり、本発明に係るバッテリシステムは、パイロテクニック式遮断要素として各々構成された２つの切り替えユニットを有する。その際に、２つの遮断要素のうちの一方の遮断要素が、２つの消費機器の一方の消費機器に対応付けられる。さらに、各遮断要素は、２つの消費機器がバッテリの高電圧端子に接続されている状態において、２つの消費機器のうちの対応付けられた消費機器を通って流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が、対応する遮断要素を通って流れるその電導的な切り替え状態に切り替えられている。さらに、各遮断要素は、自身に対応付けられていない消費機器に対応付けられた安全器で降下し当該安全器の作動時に発生する作動電圧が存在するには、その非電導的な切り替え状態に切り変わるために設けられている。

本発明の非常に有利な実施形態によれば、各遮断要素は、自身に対応付けられていない消費機器に対応付けられた安全器の端子とその端子が接続された２つの制御線を有する。その際に、各遮断要素は、自身の制御線の端子間の電圧が、自身に対応付けられていない消費機器に対応付けられた安全器の作動電圧と等しい際には、その電導的な状態からその非電導的な状態に切り替わるよう構成される。

本発明の本実施形態では、各パイロテクニック式遮断要素は、焼損した安全器での電圧降下が非常に簡単なやり方で直接的に制御線を介して対応する遮断要素に提供されることで、パッシブに作動される。

好適に、パイロテクニック式遮断要素の２つの制御線のうちの１つには、抵抗器及び／又は他の安全器が配置される。これにより、対応する制御線を通って流れる大きな電流が、非常に簡単なやり方で、抵抗器によって制限され又は他の安全器（ヒューズ）によって遮断されうる。

好適に、少なくとも１つの切り替えユニットは、作動していない各安全器の作動によって、バッテリと、バッテリの高電圧端子と、対応付けられた安全器が作動していない各消費機器と、を介して流れるエラー電流を遮断し、及び／又は、バッテリによってバッテリの高電圧端子と、作動していない安全器と、を介して高電圧ネットワークに印加される各エラー電圧を切るために設けられている。

本発明の非常に好適な実施形態において、少なくとも１つの切り替えユニットは、少なくとも１つの閉鎖要素として、特に、少なくとも１つのパイロテクニック式閉鎖要素として、又は、少なくとも１つの接触器として構成される。さらに、少なくとも１つの閉鎖要素は、少なくとも２つの消費機器がバッテリの高電圧端子に接続されている状態において、電流が少なくとも１つの閉鎖要素を通って流れないその非電導的な切り替え状態に切り替えられている。さらに、少なくとも１つの閉鎖要素は、少なくとも２つの安全器のうちの１つが作動している際には、その電導的な切り替え状態であって、作動していない各安全器を作動させるために、バッテリにより生成されたエラー電流が、バッテリの高電圧端子を介して、及び、対応付けられた安全器が作動した消費機器と、少なくとも１つの閉鎖要素と、作動していない各安全器と、を経て通る電流経路を介して流れる上記電導的な切り替え状態に切り替わるために設けられている。

上記のエラー電流は、例えば、好適に上記短絡により溶着しもはや開かない接触器を介して、バッテリが自身の高電圧端子の少なくとも１つと接続されている場合に発生する。

少なくとも２つの消費機器のうちの１つで発生した短絡により作動された安全器が存在する際には、第２の切り替え状態に切り替えられた少なくとも１つの切り替えユニットによって、このようなエラー電流が、その安全器が作動していない各消費機器を経て通る電流経路から、その安全器が作動した各消費機器と、各作動していない安全器と、を経て通る電流経路へと迂回させられる。その際に、このようなエラー電流は、第２の切り替え状態に切り替えられた少なくとも１つの切り替えユニットによって、その安全器が作動していない各消費機器が、その安全器が作動した消費機器により短絡させられることで迂回させられる。例えば、対応付けられた安全器が作動していない少なくとも１つの消費機器が停止され、又は事故の結果破壊された場合には、当該少なくとも１つの消費機器も、第２の切り替え状態に切り替えられた少なくとも１つの切り替えユニットを用いて、短絡が起きた消費機器によって短絡させられる。この場合には、その安全器が作動していない動作可能な各消費機器であって、作動された上記各消費機器を経て通る電流経路から、その安全器が作動した消費機器と、各作動していない安全器と、を経て通る電流経路へと、エラー電流が迂回させられる。いずれの場合にも、少なくとも２つの消費機器のうちの１つで発生した短絡により作動された安全器が存在する場合には、バッテリにより生成されたエラー電流が、バッテリの高電圧端子を介して流れ、さらに、その安全器を作動させた消費機器と、第２の切り替え状態に切り替えられた少なくとも１つの切り替えユニットと、作動していない各安全器と、を経て通る電流経路を介して流れる。

少なくとも２つの消費機器のうちの１つで発生した短絡の結果、当該短絡が起きた消費機器の抵抗が著しく下がる。短絡が起きていない他の消費機器がそれぞれ、短絡が起きた消費機器によって短絡させられることによって、短絡が起きた消費機器で抵抗が著しく低下したため電流値が著しく上昇したエラー電流が、短絡が起きた消費機器と、作動していない安全器と、を介して流れ、このエラー電流によって、一定の時間が経過した後に、作動していない各安全器が作動される。従ってこの場合にも、エラー電流が遮断され、及び／又は、バッテリによってバッテリの高電圧端子と、作動していない安全器と、を介して高電圧ネットワークに印加された各エラー電圧が切られ、特に、バッテリによってバッテリの高電圧端子と、停止又は破壊された消費機器に対応付けられた作動していない安全器と、を介して高電圧ネットワークに印加されるエラー電圧が切られ、これにより、上記の短絡によりその安全器が未だ作動していない各消費機器も電源から接続される。

好適に、少なくとも１つの閉鎖要素は、バッテリシステム内に配置されたバッテリ制御装置により提供された少なくとも１つの制御信号が存在する際には、その非電導的な切り替え状態からその電導的な切り替え状態に切り替わるために設けられている。さらに、バッテリ制御装置は、作動された安全器の存在を、好適に、少なくとも２つの安全器でそれぞれ降下する電圧の評価によって検出し、作動された安全器が存在する際には、少なくとも１つの制御信号を生成して、少なくとも１つの閉鎖要素に提供するために設けられている。

好適に、本発明に係る方法は、本発明に係るバッテリシステムの機能的な特徴を、個別に又は組み合わせにおいて含む。

本発明の他の観点は、本発明に係るバッテリシステムを備えた車両に関する。

本発明の実質的な利点は、接触器を介して自身の高電圧端子の少なくとも一方と接続可能なバッテリであって、対応付けられた安全器により各々が防護される高電圧ネットワークの複数の並列に接続された消費機器が、自身の高電圧端子に接続可能な上記バッテリを備える本発明に係るバッテリシステムでは、少なくとも１つの接触器での接触器溶着がそれにより発生する短絡が存在する際に、バッテリとバッテリの高電圧端子とを経て通る主電気回路を、非常に簡単なやり方で、本発明に係る少なくとも１つの切り替えユニットの使用によって、高電圧ネットワークから分離できるということである。これにより、本発明に係るバッテリシステム（バッテリパック）の安全性が向上し、本発明に係るバッテリシステム（バッテリパック）が完璧に機能することが保証される。

従って、本発明に係るバッテリシステムを備えた事故車両に、救急隊員は安全に触れることが可能である。

以下では、本発明の実施例が、添付の図面を参照しながら詳細に解説される。同じ構成要素には、同じ符号が利用される。
閉鎖された状態にある従来技術で公知の接触器を示す。 開放された状態にある図１で示した接触器を示す。 浮遊が生じている図１で示した接触器を示す。 高電圧ネットワークに電力供給するよう構成されたバッテリを備えた従来技術で公知のバッテリシステムであって、バッテリは、図１〜図３で示した接触器を介して、自身の高電圧端子の少なくとも一方と接続可能である、上記バッテリシステムを示す。 本発明の第１の実施形態に係るバッテリシステムであって、バッテリシステムは、パイロテクニック式遮断要素として構成された本発明に係る切り替えユニットを備える、上記バッテリシステムを示す。 本発明の第２の実施形態に係るバッテリシステムであって、バッテリシステムは、パイロテクニック式遮断要素として構成された本発明に係る２つの切り替えユニットを備える、上記バッテリシステムを示す。 本発明の第３の実施形態に係るバッテリシステムであって、バッテリシステムは、本発明に係る閉鎖要素を備える、上記バッテリシステムを示す。 本発明の第３の実施形態に係るバッテリシステムの等化回路図を示す。 パイロテクニック式閉鎖要素として構成された本発明の第３の実施形態に係るバッテリシステムの閉鎖要素であって、パイロテクニック式閉鎖要素のパイロテクニック的な装薬が点火信号によって点火される状態で示された上記閉鎖要素を示す。 図９に示されたパイロテクニック式閉鎖要素であって、パイロテクニック的な装薬の点火直後に生じた状態で示された上記閉鎖要素を示す。 図１０に示されたパイロテクニック式閉鎖要素であって、パイロテクニック的な装薬の点火直後に生じた更なる別の状態で示された上記閉鎖要素を示す。

図５は、本発明の第１の実施形態に係るバッテリシステム１００を示している。バッテリシステム１００は、バッテリ１０１を備え、このバッテリ１０１は、自身の高電圧バッテリ端子１３０、１３１に並列に接続された、高電圧ネットワーク１０３の２つの消費機器１４０、１４１に電力を供給する。バッテリ１０１は、高電圧ネットワーク１０３に適したバッテリ電圧を生成するための直列に接続された複数のバッテリモジュール１０２を備える。バッテリ１０１の２つの高電圧線１２０、１２１のそれぞれには、接触器１０が配置されている。バッテリ１０１は、２つの接触器１０の一方を介して、その正の高電圧端子１３０と接続され、２つの接触器１０の他方を介して、その負の高電圧端子１３１と接続されうる。

正の高電圧端子１３０は、消費機器１４０が配置された消費機器経路１５０と接続され、かつ、消費機器１４１が配置された消費機器経路１５１と接続されている。各消費機器経路１５０、１５１にはそれぞれ、対応する消費機器１４０、１４１に対応付けられた安全器１１０、１１１が配置されている。２つの安全器１１０、１１１は、高電圧端子１３０と直接的に接続されている。

消費機器経路１５０、１５１のうちの一方の短絡によって、当該消費機器経路１５０、１５１に配置された安全器１１０、１１１が作動される。車両の高電圧ネットワーク１０３及び他の消費機器１４０、１４１の電源を切断するために、この後で、両方の接触器１０が開放される。

このような本発明に係るバッテリシステムでは、例えば１２０００Ａを超える短絡電流が発生しうる。このような大きな短絡電流が存在する場合には、接触器１０内で浮遊と、これに伴い接触器溶着と、が発生する危険性も常に存在する。このような大きな短絡電流は、例えば、消費機器１４０の消費機器経路１５０で低インピーダンス短絡が発生し、それによりヒューズ１１０が焼損した場合に発生する。この場合、両方の接触器が溶けてくっついている。他方の消費機器１４１、及び、当該消費機器１４１と接続した高電圧ネットワーク１０３には、対応付けられた消費機器経路１５１のヒューズ１１１が無損傷の状態にあるため、引き続き電圧が掛るであろう。それにも関わらず、このような場合にバッテリ１０１をその高電圧端子１３０、１３１から分離しうるために、本発明の第１の実施形態に係るバッテリシステム１００では、パイロテクニック式遮断要素１５５が使用され、このパイロテクニック式遮断要素１５５は、バッテリ１０１と、接触器１０と、高電圧端子１３０、１３１と、を経て通るバッテリ１０１の主電流回路（主電流経路）１０４内に配置されている。

本発明の第１の実施形態に係るバッテリシステム１００では、焼損した安全器（ヒューズ）１１０、１１１での電圧降下が、パイロテクニック式遮断要素（パイロテクニック式遮断装置）１５５のトリガとして利用される。従って、パイロテクニック式遮断要素１５５へのインテリジェントで（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ）迅速な制御が実現される。その際に、２つの安全装置（ヒューズ）１１０、１１１での電圧降下Ｕ１、Ｕ２が、対応する安全器１１０、１１１の前後に各々接続された２つの導線１６２、１６３、１６４、１６５によって、バッテリシステム１００内に配置された、例えば制御装置として構成された制御回路（制御電子回路）１６０へと伝達される。その際に、パイロテクニック式遮断要素１５５は、制御回路１６０によって、例えば制御線１６１を介して制御されうる。

安全器１１０、１１１の一方が焼損した場合には、その瞬間に、その安全器１１０、１１１で大きな電圧降下が生じる。この電圧降下によって、制御回路１６０内でさらに電気的又は電子的に、パイロテクニック式遮断要素１５５の点火が開始される。パイロテクニック式遮断要素１５５がバッテリ１０１の主電流回路１０４を切断した後で、バッテリ１０１が、例えば車両の高電圧ネットワークである高電圧ネットワーク１０３から分離される。この場合、このような車両には電気が来ていない状態にあるであろう。

その際に、制御回路１６０は、安全器１１０、１１１での電圧降下Ｕ１、Ｕ２の変化に対して応答する。短絡が例えば消費機器１４０で発生した場合には、消費機器１４０の消費機器経路１５０内の短絡電流は、所定時間後に、安全器１１０の作動によって遮断される。短絡電流が遮断された瞬間に、安全器１１０では、この外部の短絡が持続した状態でバッテリ電圧（バッテリパック電圧）にほぼ対応する電圧Ｕ１が降下する。その際に、バッテリ１０１と、高電圧端子１３０、１３１と、消費機器１４０、１４１と、を経て通るこの電流回路内の他の接触抵抗での電圧降下は無視してもよい。

短絡前は０Ｖであり、対応する安全器１１０が焼損した後にほぼバッテリ電圧レベルの作動電圧にとぶ、安全器１１０で生じた電圧降下Ｕ１によって、パイロテクニック式遮断要素１５５が、好適に直接的に作動される。

代替的に、制御回路１６０は、ハードウェア指向の回路として構成される。その際に、制御回路１６０は、ＡＳＩＣモジュール（個別に図示せず）又はＦＰＧＡモジュール（個別に図示せず）を含み、このＡＳＩＣモジュール又はＦＰＧＡモジュールは、安全器１１０、１１１での電圧降下Ｕ１、Ｕ２を直接的に読み込み、安全器１１０、１１１の一方が焼損した際には、パイロテクニック式遮断要素１５５を作動させるための制御信号（トリガパルス又点火信号）を生成する。このようなハードウェア指向の回路を使用する際の利点は、通常のマイクロコントローラの応答時間と比較して、このモジュールの応答時間が非常に速く、上記のような電圧降下Ｕ１、Ｕ２の直接的な利用に対して信頼性が向上していることである。

好適に、制御回路１６０は、マイクロコントローラ（個別に図示せず）を備えることが可能であり、このマイクロコントローラは、電圧降下Ｕ１、Ｕ２を読み込み、評価し、安全器１１０、１１１の一方が焼損した際には、パイロテクニック式遮断要素１５５を作動させるための制御信号（トリガパルス又は点火信号）を生成する。

任意に、制御回路１６０は、純粋な半導体回路で構成される。半導体回路は、分圧器（個別に図示せず）を備え、この分圧器は、安全器１１０、１１１で降下する電圧Ｕ１、Ｕ２を分圧する。好適に、この分圧器には、例えば電界効果トランジスタ又はバイポーラトランジスタとして構成されたトランジスタ（個別に図示せず）が接続されている。トランジスタは、或る一定の閾値電圧以降、制御電圧（供給電圧）を、パイロテクニック式遮断要素１５５の作動装置へと接続する。クリアな（ｓａｕｂｅｒ）エッジを生成するためにさらに、好適に、シュミットトリガ（個別に図示せず）のような構成要素が、単一トランジスタの箇所で利用されうる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係るバッテリシステム１００を示している。図５に示された、本発明の第１の実施形態に係るバッテリシステム１００とは異なって、本発明の第２の実施形態に係るバッテリシステム１００では、１つの個別パイロテクニック式遮断要素１５５及び制御回路１６０の代わりに、２つの個別パイロテクニック式遮断要素１７０、１８０が存在する。ここでも、各消費機器１４０、１４１はインバータとして構成されうる。

各パイロテクニック式遮断要素（パイロテクニック式セーフティスイッチ）１７０、１８０は、各々が対応付けられた消費機器経路１５０、１５１に配置されている。その際に、各パイロテクニック式遮断要素１７０、１８０は、４つの端子を有する。４つの端子のうちの２つは、各パイロテクニック式遮断要素１７０、１８０の主端子（主接点）として構成され、各パイロテクニック式遮断要素１７０、１８０４つの端子のうちの他の２つは、制御端子（サブ接点）として構成される。各パイロテクニック式遮断要素１７０、１８０４つの端子の２つの主端子はそれぞれ、対応付けられた消費経路１５０、１５１に組み込まれている。各パイロテクニック式遮断要素１７０、１８０の２つの制御端子に、所定の電圧又は所定の電流が印加された場合には、対応する遮断要素１７０、１８０内に配置されたイニシエータ（個別に図示せず）によって、対応する遮断要素１７０、１８０の薬室内で圧力が構築され、これにより、該当する遮断要素１７０、１８０の主端子間を通り対応する遮断要素１７０、１８０内に存在する電流経路（個別に図示せず）の機械的な切断が引き起こされる。各遮断要素１７０、１８０の内部に存在する内部電流経路の機械的な切断によって、対応するパイロテクニック式遮断要素１７０、１８０がその内部に存在する消費機器経路１５０、１５１も切断される。

本発明の第２の実施形態では、各パイロテクニック式遮断要素１７０、１８０はパッシブに（ｐａｓｓｉｖ）作動される。即ち、消費機器経路１５０内に存在するパイロテクニック式遮断要素１７０の制御端子と接続された２つの制御線１７１、１７２が、消費機器経路１５１内に存在する安全器１１１の両側に配置されており、消費機器経路１５１内に存在するパイロテクニック式遮断要素１８０の制御端子と接続された２つの制御線１８１、１８２が、消費機器経路１５０内に存在する安全器１１０の両側に配置されている。

例えば、インバータとして例えば構成された消費機器１４０内で短絡が発生し、それにより、接触器１０が、例えば各接触器１０内で発生した接触器溶着のために開かず又は適時に開かず、それと共に安全器１１０が作動した場合には、この安全器１１０で、総バッテリ電圧（バッテリパック電圧）の大きさを有する電圧Ｕ１が降下する。この作動された安全器１１０での電圧降下Ｕ１によって、短絡が起きていない消費機器１４１の消費機器経路１５１に存在するパイロテクニック式遮断要素１８０の制御線１８１、１８２内の電流フローが引き起こされる。この電流フローによって、対応するパイロテクニック式遮断要素１８０が作動され、遮断要素１８０は、作動された状態で、消費機器１４１の消費機器経路１５１を遮断する。これにより、消費機器１４１の電源が切断される（電気が来ていない状態になる）。

例えば、インバータとして例えば構成された消費機器１４１内で短絡が発生し、それにより、接触器１０が例えば各接触器１０内で発生した接触器溶着のために開かず又は適時に開かず、それと共に他方の安全器１１１が作動した場合には、この安全器１１１で総バッテリ電圧（バッテリパック電圧）の大きさを有する電圧Ｕ２が降下する。この作動された安全器１１１での電圧降下Ｕ２によって、この場合は短絡が起きていない消費機器１４０の消費機器経路１５０内に存在するパイロテクニック式遮断要素１７０の制御線１７１、１７２内の電流フローが引き起こされる。この電流フローによって、対応するパイロテクニック式遮断要素１７０が作動され、遮断要素１７０は、作動された状態で、消費機器１４０の消費機器経路１５０を遮断する。これにより、消費機器１４０の電源が切断される（電気が来ていない状態になる）。

本発明の第２の実施形態に係るバッテリシステム１００では、焼損した安全器１１０、１１１での電圧降下Ｕ１、Ｕ２が、２つのパイロテクニック式遮断要素１７０、１８０のうちの対応する遮断要素を点火するために利用される。安全器１１０が焼損した場合に、この焼損した安全器１１０は、パイロテクニック式遮断要素１８０の制御線１８１、１８２を介して短絡させられる。他方の安全器１１１が焼損した場合には、この他方の焼損した安全器１１１は、パイロテクニック式遮断要素１７０の制御線１７１、１７２を介して短絡させられる。

好適に、安全器１１１が焼損した際に制御線１７１、１７２を介して流れる電流を制限するために、オーム抵抗（個別に図示せず）、又は代替的に、安全器（個別に図示せず）が、制御線１７１、１７２に組み込まれる。制御線１７１、１７２でオーム抵抗又は安全器（ヒューズ）を利用することによって、制御線１７１、１７２それぞれに対して、強すぎる熱的負荷が掛からないようになる。これにより、消費機器１４１の消費機器経路１５１内に存在する安全器１１１が焼損して当該消費機器経路１５１を切断したにも関わらず、パイロテクニック式遮断要素１７０の点火後に、危険な電圧が制御線１７１，１７２を介して消費機器１４１に伝達され、さらに、例えば車両の高電圧ネットワーク１０３である高電圧ネットワーク１０３に伝達されることも同様に防止される。

さらに好適に、安全器１１０が焼損した際に制御線１８１、１８２を介して流れる電流を制限するために、オーム抵抗（個別に図示せず）、又は代替的に、安全器（個別に図示せず）が制御線１８１、１８２に組み込まれる。制御線１８１、１８２でオーム抵抗又は安全器（ヒューズ）を利用することによって、制御線１８１、１８２それぞれに対しても、強すぎる熱的負荷が掛からないようになる。これにより、消費機器１４０の消費機器経路１５０内に存在する安全器１１０が焼損して当該消費機器経路１５０を切断したにも関わらず、パイロテクニック式遮断要素１８０の点火後に、危険な電圧が制御線１８１，１８２も介して消費機器１４０に伝達され、さらに、例えば車両の高電圧ネットワーク１０３である高電圧ネットワーク１０３に伝達されることも同様に防止される。

このようなパイロテクニック式遮断要素は、車両の低電圧ネットワーク（１２Ｖ系ネットワーク）に、既にずっと以前から直列で実装され、その際に、このようなパイロテクニック式遮断要素の制御線は、エアバック制御装置を介して有効化される。その際の欠点は、このように実装されたパイロテクニック式遮断要素が、大きな電圧の際に小さい電流のしか遮断出来ないことである。

図７は、本発明の第３の実施形態に係るバッテリシステム１００を示している。図５に示された本発明の第２の実施形態に係るバッテリシステム１００とは異なって、本発明の第３の実施形態に係るバッテリシステム１００は、１つのパイロテクニック式遮断要素１５５及び制御回路１６０の代わりに、１つの閉鎖要素１９０を有し、この閉鎖要素１９０は、活動化されていない状態では開放されており、電流を案内することが出来ず、活動化された状態では閉鎖されており、電流を案内することが出来る。図７では、閉鎖要素１９０は、活動化されていない状態で、即ち開いた状態で示されている。その際に、閉鎖要素１９０は、その２つの端子のうちの一方が、消費機器１５０内に配置された安全器１１０の端子であって、消費機器経路１５０内に配置された消費機器１４０と直接的に接続された上記安全器１１０の端子と接続されており、かつ、その２つの端子の他方が、他の消費機器経路１５１に配置された安全器１１１の端子であって、消費機器経路１５１内に配置された他方の消費機器１４１と直接的に接続された上記安全器１１１の端子と接続されている。

車両（図示せず）の高電圧ネットワーク１０３に電力供給するための本発明の第３の実施形態に係るバッテリシステム１００が使用される場合には、閉鎖要素１９０は、２つの消費機器経路１５０、１５１の安全器１１０、１１１に対して、好適に車両側に配置される。この閉鎖要素１９０は、通常の場合には開放されている。好適に、消費機器１４０で短絡が発生し、それにより、当該消費機器１４０に対応付けられた安全器１１０が作動した場合には、閉鎖要素１９０が活動化される。上記短絡により接触器１０が溶着している場合には、電流は、活動化された閉鎖要素１９０と、短絡が起きた消費機器１４０と、短絡が起きていない消費機器１４１に対応付けられた安全器１１１と、を通って、安全器１１１が作動するまで流れる。これにより、短絡が起きていない消費機器１４１、又は、短絡が起きていない消費機器１４１の電流回路の電源が切断される。

さらに好適に、閉鎖要素１９０は、他方の消費機器１４１で短絡が発生した際にも活動化され、上記短絡により、他方の消費機器１４１に対応付けられた安全器１１１が作動される。接触器１０が上記短絡により溶着している場合には、電流は、活動化された閉鎖要素１９０と、短絡が起きた他方の消費機器１４１と、短絡が起きていない消費機器１４０に対応付けられた安全器１１０と、を通って、安全器１１０が作動するまで流れる。これにより、短絡が起きていない消費機器１４０、又は、短絡が起きていない消費機器１４０の電流回路の電源が切断される。全体として、例えば、短絡が起きていない消費機器１４０、１４１の剥き出しの構成要素（部分）であって、危険なほど高い電圧がそこに印加される上記剥き出しの構成要素（部分）に接触した際に発生するあらゆる危険、又は、バッテリの過充電により、短絡が起きていない消費機器１４０、１４１の電気回路を介して発生するあらゆる危険を排除することが可能である。バッテリ１００が、短絡が起きていない消費機器１４０、１４１の電気回路を介して過充電され、バッテリ１０１のバッテリセルが非常に危険な発熱反応に移行した場合に、危険な状況が発生する。同様に、短絡が起きていない消費機器１４０、１４１の構成要素が事故により損傷を被り、剥き出しになることが起こりうる。その場合に、このような構成要素に接触すると感電する可能性がある。

消費機器１４０、１４１で短絡が発生し、それにより、通常では３ｋＡ〜７ｋＡよりも大きい短絡電流が発生した場合には、接触器１０が溶着している可能性がある。消費機器１４０、１４１で短絡が発生し、それにより、通常では３ｋＡ〜７ｋＡよりも大きな短絡電流が発生した場合には、対応する安全器１１０、１１１が、その直後の数ミリ秒以内に作動する。図７では、安全器１１０で降下する電圧はＵ１で表され、安全器１１１で降下する電圧はＵ２で表された。

好適に、バッテリシステム１００のバッテリ制御装置（個別に図示せず）によって、作動された安全器１１０、１１１及び／又は少なくとも１つの溶着した接触器１０の存在が検出される。さらに好適に、バッテリ制御装置によって、作動された安全器１１０、１１１及び／又は少なくとも１つの溶着した接触器１０が存在する際には本発明に係る閉鎖要素（閉鎖ユニット）１９０が活動化される。

閉鎖要素は、基本的に、通常のスイッチとして構成されうる。市販のスイッチが、１０ｋＡまでのこのような短絡電流を通せない（ｚｕｓｃｈａｌｔｅｎ）ことにより、本発明に係る閉鎖要素（閉鎖ユニット）１９０のための特別な構造形態が提供される。本発明に係る閉鎖要素は好適に、活動化されていない状態(通常の開状態（ｎｏｒｍａｌｙ ｏｐｅｎ））では開放されている接触器であって、接触器が閉鎖されている活動化された状態へと制御電圧の印加により切り替えられる上記接触器として構成可能である。本発明に係る閉鎖要素１９０は、好適に、従来のパイロテクニック式閉鎖要素（パイロテクニック式閉鎖装置、ｐｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｌｏｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）として構成され、従来のパイロテクニック式閉鎖要素では、ボルトがパイロテクニック的な装薬によって押し進められ、このように推し進められたたボルトにより２つの母線が短絡させられる。

図８には、本発明の第３の実施形態に係る本発明のバッテリシステム１００の等化回路図が示されている。図８では、消費機器１４０内で短絡が発生した（それにより消費機器１４０に対応付けられた安全器１１０が作動し、バッテリシステム１００の接触器１０が溶着している）際に、閉鎖要素１９０が活動化された後にバッテリシステム１００で生じた電流の流れが、複数の矢印によって示されている。この場合には、電流が、バッテリ１０１と、バッテリ１０１の高電圧端子１３０、１３１と、活動化された閉鎖要素１９０と、短絡が起きた消費機器１４０と、短絡が起きていない消費機器１４１に対応付けられた安全器１１１と、を介して、安全器１１１が作動されるまで流れる。

図９〜図１１には、パイロテクニック式閉鎖要素（ＰＣＤ）１９１として構成された本発明に係る閉鎖要素１９０が示されている。

図９には、パイロテクニック式閉鎖要素１９１が、パイロテクニック式閉鎖要素１９１のパイロテクニック的な装薬２１０が点火信号２００により点火される状態において示されている。図８には、パイロテクニック式閉鎖要素１９１の母線２３０、２３１も示されており、この母線２３０、２３１は、パイロテクニック式閉鎖要素１９１のボルト２２０によって未だ短絡させられていない。

図１０には、パイロテクニック式閉鎖要素１９１が、パイロテクニック的な装薬２１０の点火の直後に生じた状態において示され、当該状態では、ボルト２２０がパイロテクニック的な装薬２１０によって押し進められており、母線２３０、２３１は、パイロテクニック式閉鎖要素１９１のボルト２２０によって未だ短絡されていない。

図１１には、パイロテクニック式閉鎖要素１９１が、パイロテクニック的な装薬２１０の点火直後に生じた更なる別の状態において示され、当該状態では、パイロテクニック的な装薬２１０により押し進められたボルト２２０が、母線２３０、２３１を短絡させている。

以上、先に記載した開示と並んで、本発明の更なる開示について図５〜１１の記載が補完的に参照される。

さらに好適に、閉鎖要素１９０は、他方の消費機器１４１で短絡が発生した際にも活動化され、上記短絡により、他方の消費機器１４１に対応付けられた安全器１１１が作動される。接触器１０が上記短絡により溶着している場合には、電流は、活動化された閉鎖要素１９０と、短絡が起きた他方の消費機器１４１と、短絡が起きていない消費機器１４０に対応付けられた安全器１１０と、を通って、安全器１１０が作動するまで流れる。これにより、短絡が起きていない消費機器１４０、又は、短絡が起きていない消費機器１４０の電流回路の電源が切断される。全体として、例えば、短絡が起きていない消費機器１４０、１４１の剥き出しの構成要素（部分）であって、危険なほど高い電圧がそこに印加される上記剥き出しの構成要素（部分）に接触した際に発生するあらゆる危険、又は、バッテリの過充電により、短絡が起きていない消費機器１４０、１４１の電気回路を介して発生するあらゆる危険を排除することが可能である。バッテリ１０１が、短絡が起きていない消費機器１４０、１４１の電気回路を介して過充電され、バッテリ１０１のバッテリセルが非常に危険な発熱反応に移行した場合に、危険な状況が発生する。同様に、短絡が起きていない消費機器１４０、１４１の構成要素が事故により損傷を被り、剥き出しになることが起こりうる。その場合に、このような構成要素に接触すると感電する可能性がある。

図９には、パイロテクニック式閉鎖要素１９１が、パイロテクニック式閉鎖要素１９１のパイロテクニック的な装薬２１０が点火信号２００により点火される状態において示されている。図９には、パイロテクニック式閉鎖要素１９１の母線２３０、２３１も示されており、この母線２３０、２３１は、パイロテクニック式閉鎖要素１９１のボルト２２０によって未だ短絡させられていない。

Claims (17)

1. 高電圧ネットワーク（１０３）の少なくとも２つの互いに並列に接続された消費機器（１４０、１４１）に電力供給するよう構成されたバッテリ（１０１）を備えるバッテリシステム（１００）であって、前記バッテリ（１０１）は、自身の高電圧端子（１３０、１３１）の一方で、少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）と接続されており又は接続可能であり、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）の１つがそれぞれ、前記少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）の１つに対応付けられ、対応付けられた前記消費機器（１４０、１４１）と接続されており又は接続可能である、バッテリシステム（１００）において、
   ２つの切り替え状態を有する少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０、１９０）を備えることを特徴とし、即ち、
   前記少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）が前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、前記対応付けられた消費機器（１４０、１４１）を介して流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が各安全器（１１０、１１１）を通って流れるという前記２つの切り替え状態のうちの第１の切り替え状態に切り替えられており、かつ、
   前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）のうちの１つが作動している際には、前記第１の切り替え状態から、前記２つの切り替え状態のうちの第２の切り替え状態であって、前記少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０、１９０）が、前記バッテリ（１０１）と、前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）と、対応付けられた安全器（１１０、１１１）が作動していない各消費機器（１４０、１４１）と、を介して流れるエラー電流を遮断し、及び／又は、前記バッテリ（１０１）によって前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）と、作動していない安全器（１１０、１１１）と、を介して前記高電圧ネットワーク（１０３）に印加される各エラー電圧を切るという前記第２の切り替え状態に切り替わるために設けられている、前記少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０、１９０）を備えることを特徴とする、バッテリシステム（１００）。
2. 前記少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０）は、前記バッテリ（１０１）と、前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）と、対応付けられた安全器（１１０、１１１）が作動していない各消費機器（１４０、１４１）と、を経て通る電気回路の開放によって、前記エラー電流を直接的に遮断し、及び／又は、前記エラー電圧を直接的に切るために設けられ、又は、
   前記少なくとも１つの切り替えユニット（１９０）は、作動していない各安全器（１１０、１１１）の作動によって、前記エラー電流を遮断し及び／又は前記エラー電圧を切るために設けられている、請求項１に記載のバッテリシステム（１００）。
3. 前記バッテリシステム（１００）は、
   パイロテクニック式遮断要素（１５５）として構成された１つの切り替えユニットと、
   制御回路（１６０）と、を有し、
   前記パイロテクニック式遮断要素（１５５）は、前記少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）が前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、前記バッテリ（１０１）と前記高電圧端子（１３０、１３１）とを介して流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が前記遮断要素（１５５）を通って流れるその電導的な切り替え状態に切り替えられており、かつ、前記制御回路（１６０）により提供される制御信号、又は、前記制御回路（１６０）により提供される制御電圧が存在する際には、その電導的な切り替え状態からその非電導的な切り替え状態へと切り替わるために設けられ、
   前記制御回路（１６０）は、各前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）で降下する電圧（Ｕ１、Ｕ２）を定め、対応する前記安全器（１１０、１１１）の作動時に発生する作動電圧と等しい定められた電圧（Ｕ１、Ｕ２）が存在する際には、前記制御信号を生成して前記遮断要素（１５５）に提供し、又は、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）の１つで降下する作動電圧が存在する際には、前記遮断要素（１５５）に、制御電圧として前記作動電圧の対応する部分を提供するために設けられている、請求項１又は２のいずれか１項に記載のバッテリシステム（１００）。
4. 前記制御電圧は、各前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）で降下する前記作動電圧に対応し、前記制御回路（１６０）は、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）のうちの１つで降下する作動電圧が存在する際には、前記遮断要素（１５５）に、制御電圧として前記作動電圧を直接的に提供するために設けられている、請求項３に記載のバッテリシステム（１００）。
5. 前記制御回路（１６０）は、特定用途向け集積回路として、又は、プログラム可能な集積回路として、又は、マイクロコントローラとして、又は、好適にトランジスタ若しくはシュミットトリガ回路を備える半導体回路として構成される、請求項３に記載のバッテリシステム（１００）。
6. 前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）には、並列に接続された２つの消費機器（１４０、１４１）が接続可能であり、前記バッテリシステム（１００）は、パイロテクニック式遮断要素（１７０、１８０）として各々構成された２つの切り替えユニットを有し、前記２つの遮断要素（１７０、１８０）の一方の遮断要素がそれぞれ、前記２つの消費機器（１４０、１４１）の一方の消費機器に対応付けられ、
   各遮断要素（１７０、１８０）は、前記２つの消費機器（１４０、１４１）が前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、前記２つの消費機器（１４０、１４１）のうちの対応付けられた前記消費機器を通って流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が、対応する前記遮断要素（１７０、１８０）を通って流れるその電導的な切り替え状態に切り替えられており、かつ、
   自身に対応付けられていない前記消費機器（１４０、１４１）に対応付けられた安全器（１１０、１１１）で降下し当該安全器（１１０、１１１）の作動時に発生する作動電圧が存在する際には、その非電導的な切り替え状態へと切り替わるために設けられている、請求項１又は２に記載のバッテリシステム。
7. 各遮断要素（１７０、１８０）は、前記自身に対応付けられていない消費機器（１４０、１４１）に対応付けられた前記安全器（１１０、１１１）の端子とその端子が接続された２つの制御線（１７１、１７２、１８１、１８２）を有し、各遮断要素（１７０、１８０）は、自身の制御線（１７１、１７２、１８１、１８２）の前記端子間の電圧（Ｕ１、Ｕ２）が、前記自身に対応付けられていない消費機器（１４０、１４１）に対応付けられた前記安全器（１１０、１１１）の前記作動電圧と等しい際には、その電導的な状態からその非電導的な状態に切り替わるよう構成される、請求項６に記載のバッテリシステム（１００）。
8. 各パイロテクニック式遮断要素（１７０、１８０）の前記２つの制御線（１７１、１７２、１８１、１８２）のうちの１つには、抵抗器及び／又は他の安全器が配置される、請求項７に記載のバッテリシステム（１００）。
9. 前記少なくとも１つの切り替えユニットは、少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）として、特に、少なくとも１つのパイロテクニック式閉鎖要素（１９１）として、又は、少なくとも１つの接触器として構成され、前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）は、前記少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）が前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、電流が前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）を通って流れないその非電導的な切り替え状態に切り替えられており、かつ、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）のうちの１つが作動している際には、その電導的な切り替え状態であって、作動していない各安全器（１１０、１１１）を作動させるために、前記バッテリ（１０１）により生成された前記エラー電流が、前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）を介して流れ、さらに、対応付けられた安全器（１１０、１１１）が作動した前記消費機器（１４０、１４１）と、前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）と、作動していない各安全器（１１０、１１１）と、を経て通る電流経路を介して流れる前記電導的な切り替え状態に切り替わるために設けられている、請求項１又は２のいずれか１項に記載のバッテリシステム（１００）。
10. 前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）は、前記バッテリシステム（１００）内に配置されたバッテリ制御装置により提供された少なくとも１つの制御信号が存在する際には、その非電導的な切り替え状態からその電導的な切り替え状態に切り替わるために設けられ、
    前記バッテリ制御装置は、作動された安全器（１１０、１１１）の存在を、好適に、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）でそれぞれ降下する前記電圧（Ｕ１、Ｕ２）の評価によって検出し、作動された安全器（１１０、１１１）が存在する際には、前記少なくとも１つの制御信号を生成して、前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）に提供するために設けられている、請求項９に記載のバッテリシステム（１００）。
11. 高電圧ネットワーク（１０３）の少なくとも２つの互いに並列に接続された消費機器（１４０、１４１）に電力供給するよう構成されたバッテリ（１０１）を介して及び前記バッテリ（１０１）の高電圧端子（１３０、１３１）を介して流れるエラー電流を制限し、及び／又は、前記バッテリ（１０１）によって前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）を介して前記高電圧ネットワーク（１０３）へと印加されるエラー電圧を制限する方法であって、
    前記バッテリ（１０１）は、自身の高電圧端子（１３０、１３１）の一方で、少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）と接続され、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）の１つがそれぞれ、前記少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）の１つに対応付けられ、対応付けられた前記消費機器（１４０、１４１）と接続される、前記方法において、
    ２つの切り替え状態を有する少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０、１９０）が利用され、
    前記少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０、１９０）は、前記少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）が前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、前記対応付けられた消費機器（１４０、１４１）を介して流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が各安全器（１１０、１１１）を通って流れるという前記２つの切り替え状態のうちの第１の切り替え状態に切り替えられており、
    前記少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０、１９０）は、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）のうちの１つが作動している際には、前記第１の切り替え状態から、前記２つの切り替え状態のうちの第２の切り替え状態であって、前記少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０、１９０）が、前記バッテリ（１０１）と、前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）と、対応付けられた安全器（１１０、１１１）が作動していない各消費機器（１４０、１４１）と、を介して流れるエラー電流を遮断し、及び／又は、前記バッテリ（１０１）によって前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）と、作動していない安全器（１１０、１１１）と、を介して前記高電圧ネットワーク（１０３）に印加される各エラー電圧を切るという前記第２の切り替え状態に切り替えられることを特徴とする、方法。
12. 前記少なくとも１つの切り替えユニット（１５５、１７０、１８０）による、前記バッテリ（１０１）と、前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）と、その安全器（１１０、１１１）が作動していない各消費機器（１４０、１４１）と、を経て通る電気回路の開放によって、前記エラー電流が直接的に遮断され及び／又は前記エラー電圧が直接的に停止され、又は、
    前記少なくとも１つの切り替えユニット（１９０）による、作動していない各安全器（１１０、１１１）の作動によって、前記エラー電流が遮断され及び／又は前記エラー電圧が切られる、請求項１１に記載の方法。
13. パイロテクニック式遮断要素（１５５）として構成された１つの切り替えユニットと、制御回路（１６０）と、が利用され、前記パイロテクニック式遮断要素（１５５）は、前記少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）が前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、前記バッテリセル（１０１）と前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）を介して流れる駆動電流の存在下で当該駆動電流が前記遮断要素（１５５）を通って流れるその電導的な切り替え状態に切り替えられており、前記制御回路（１６０）により提供される制御信号又は制御電圧が存在する際には、その電導的な切り替え状態からその非電導的な切り替え状態に切り替えられ、
    前記制御回路（１６０）によって、各前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）で降下する電圧（Ｕ１、Ｕ２）が定められ、対応する前記安全器（１１０、１１１）の作動時に発生する作動電圧と等しい定められた電圧（Ｕ１、Ｕ２）が存在する際には、前記信号が生成されて、前記遮断要素（１５５）に提供され、又は、前記制御回路（１６０）によって、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）の１つで降下する作動電圧が存在する際には、前記遮断要素（１５５）に、制御電圧として前記作動電圧の対応する部分が提供される、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）には、並列に接続された２つの消費機器（１４０、１４１）が接続され、パイロテクニック式遮断要素（１７０、１８０）として各々構成された２つの切り替えユニットが利用され、前記２つの遮断要素（１７０、１８０）の一方の遮断要素がそれぞれ、前記２つの消費機器（１４０、１４１）の一方の消費機器に対応付けられ、各遮断要素（１７０、１８０）は、前記２つの消費機器（１４０、１４１）が前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、対応付けられた前記消費機器（１４０、１４１）を通る駆動電流の存在下で当該駆動電流が、対応する前記遮断要素（１７０、１８０）を通って流れるその電導的な切り替え状態に切り替えられており、かつ、自身に対応付けられていない消費機器（１４０、１４１）に対応付けられた安全器（１１０、１１１）で降下し当該安全器（１１０、１１１）の作動時に発生する作動電圧が存在する際には、その非電導的な切り替え状態へと切り替えられる、請求項１１又は１２に記載の方法。
15. 少なくとも１つパイロテクニック式閉鎖要素（１９０）として構成された少なくとも１つの切り替えユニットが利用され、前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）は、前記少なくとも２つの消費機器（１４０、１４１）が前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）に接続されている状態において、電流が前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）を通って流れないその非電導的な切り替え状態に切り替えられており、かつ、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）のうちの１つが作動している際には、その電導的な切り替え状態であって、作動していない各安全器（１１０、１１１）を作動させるために、前記バッテリ（１０１）により生成された前記エラー電流が、前記バッテリ（１０１）の前記高電圧端子（１３０、１３１）を介して流れ、さらに、対応付けられた安全器（１１０、１１１）が作動した前記消費機器（１４０、１４１）と、前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）と、作動していない各安全器（１１０、１１１）と、を経て通る電流経路を介して流れる前記電導的な切り替え状態に切り替えられる、請求項１１又は１２のいずれか１項に記載の方法。
16. バッテリ制御装置により提供された少なくとも１つの制御信号が存在する際には、前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）は、その非電導的な切り替え状態からその導電的な切り替え状態に切り替えられ、前記バッテリ制御装置によって、作動された安全器（１１０、１１１）の存在が、好適に、前記少なくとも２つの安全器（１１０、１１１）でそれぞれ降下する前記電圧（Ｕ１、Ｕ２）の評価によって検出され、作動された安全器（１１０，１１１）が存在する際には、前記少なくとも１つの制御信号が生成されて、前記少なくとも１つの閉鎖要素（１９０）に提供される、請求項１５に記載の方法。
17. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバッテリシステム（１００）を備えた車両。

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