WO2015082201A1 - Batterieeinheit und bordnetz mit einer batterieeinheit - Google Patents

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WO2015082201A1
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Marcus Lippel
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a battery unit and a vehicle electrical system with such a battery unit, in particular a motor vehicle electrical system.
  • Li-ion batteries are known, opposite
  • a Li-ion battery unit which has a battery terminal for a positive voltage and a battery terminal for a negative voltage, between which an electrical system with at least one electrical load is arranged.
  • the battery unit further has a battery management system which monitors by means of suitable receiving means parameters and / or operating states of the battery unit.
  • a separating element is arranged, which is designed for example as a relay, reversible fuse or as a pyrotechnic separating element.
  • the separating element can also be arranged within a housing of the battery unit, wherein the separating element can be controlled by the battery management system.
  • the first fuse can be triggered as a function of a switching signal.
  • the source and the consumer are electrically connected via a second fuse connected in parallel with the first fuse.
  • the first fuse is for example as a pyrotechnic
  • the aim is to supply both the starter and electrical consumers via a common starter line, wherein even after triggering the pyrotechnic separation device, the electrical Consumers are supplied with electrical energy, as long as not due to a
  • Short circuit also triggers the second fuse.
  • the invention is based on the technical problem of providing a battery unit and a vehicle electrical system with such a battery unit, by means of which a wiring effort can be reduced.
  • the battery unit has at least one battery module, a battery pole for a positive voltage and a battery pole for a negative voltage or ground.
  • the battery unit has at least one second battery pole for the positive voltage, which is arranged spatially separated from the first battery pole. This allows a more flexible wiring, in particular a return of cables is avoided when, for example, the battery unit is arranged spatially between different electrical loads. In addition to saving cable length, this also reduces the number of cable taps. Furthermore, ventilation of the battery pack is also improved when no cables need to be routed over the battery pack.
  • the battery unit has at least one second battery pole for the negative voltage, wherein the second battery poles are arranged adjacent.
  • the negative voltage or ground must also be performed as a cable to the electrical loads. This may be the case, for example, where the battery unit is installed in a glass fiber reinforced plastic environment and thus a connection to vehicle mass is not possible. In such a case, the required cable length for the negative connection is also reduced.
  • the at least one battery module is arranged in a housing, wherein the battery poles protrude from the housing.
  • the housing is preferably made of plastic or of a light metal alloy in order to keep the weight as low as possible.
  • the housing also serves to absorb the internal pressure of the battery module (s), which arises, for example, during the blowing off of battery cells of a battery module, which must then be able to escape in a controlled manner via degassing, which, however, preferably only occurs when a battery is exceeded
  • the battery unit comprises several battery modules, each consisting of several battery cells.
  • the battery cells are Li-ion battery cells, more preferably lithium iron phosphate or lithium titanate cells.
  • first and second battery poles protrude
  • a battery management system is arranged in the housing, which is preferably supplied with electrical energy by the at least one battery module.
  • the battery management system can be a variety of
  • the battery management system can power
  • the battery management system can also monitor the individual cell voltages and carry out balancing. Furthermore, status signaling of the battery unit can be carried out, for example, to indicate a total discharge and / or exceeding or falling below voltage thresholds. Furthermore, the battery management system can detect and signal a frozen or disconnected battery unit. Therefore, preferably, the temperature of the battery modules or the individual cells is also detected. Furthermore, the battery management system can also determine an optimal battery charging voltage. In order that the battery management system can communicate with other control devices, a bus interface is preferably led out of the housing.
  • At least one battery pole for the positive voltage is associated with a reversible switch-off element, which is arranged in the housing and can be controlled by the battery management system.
  • the shutdown element can be designed as a relay or power semiconductor switch.
  • the battery unit can be selectively separated from the connected consumers, for example, to avoid a deep discharge. Accordingly, the battery unit can also be selectively switched off when an overcharge by a generator or by external charging device threatens.
  • At least one pyrotechnic separating device is arranged in the housing in order to separate at least one battery pole from the battery module.
  • the pyrotechnic separation device is preferably triggered by an airbag control unit. It can be provided that a pyrotechnic separation device and a Abschaltelement in series or parallel are assigned to a battery. However, the pyrotechnic separation device can also be arranged outside the housing. In this case, the cable is blown away from the battery pole.
  • the battery unit has at least one third battery pole for the positive voltage, which is spatially associated with the first battery pole. If, for example, a starter is arranged in the rear part of the motor vehicle, then the electrical consumers in the rear part of the motor vehicle can be connected to the first battery pole and the starter can be connected to the third battery pole. Thus omitted
  • Cable branches and the starter and the electrical loads can be switched independently. If, for example, the pyrotechnic separating device is then assigned only to the first battery pole, for example because the gasoline pump is one of the electrical consumers, then the pyrotechnic separating device can also be dimensioned smaller. In this case, then, if necessary, the starter line can be switched off via a reversible switch-off. This has the advantage, for example, that the power supply of the interior (door lock, interior lighting) and the exterior lighting continue to function when connected to the battery pole without
  • Pyrotechnic separation device are connected.
  • the statutory requirement is met, for example, to provide the rear lights, brake light and hazard lights with voltage in frontal crash. It can be provided that share the first and third battery pole a common battery terminal for the negative voltage. However, it is possible to assign a third battery pole for the negative voltage to the third battery pole for the positive voltage. It is also possible for the first, second and third battery poles for the positive voltage to be brought out of respectively different sides of the housing.
  • the electrical system in a motor vehicle comprises at least one battery unit and electrical consumers, wherein the battery unit has at least one battery module, a battery pole for a positive voltage and a battery pole for a negative voltage.
  • Battery unit is between first electrical consumers and second electrical
  • the first electrical consumers are arranged in the rear part of the motor vehicle and the second electrical consumers are arranged in the front part of the motor vehicle.
  • the first electrical consumers are connected to the battery terminal of the positive voltage and the second electrical consumers are connected to a second battery terminal for the positive voltage, which is spatially separated from the first battery terminal for the positive voltage.
  • the battery unit is arranged in a transmission tunnel of the motor vehicle, where it is well protected and not too high
  • first, second and optionally third battery pole for the positive voltage are usually at the same electrical potential. But there are also conceivable applications where the potentials are different. It should also be noted that the battery terminals are preferably formed with bolts to which the cables can be attached.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a motor vehicle electrical system with a
  • Fig. 2 is a schematic block diagram of a motor vehicle electrical system with a
  • the battery unit 10 is arranged in a transmission tunnel 20 of a motor vehicle.
  • the battery unit 10 has a battery terminal 1 1 for the positive voltage and a battery terminal 12 for the negative voltage of the battery unit.
  • the battery unit 10 has a housing 13 in which at least one
  • Battery module 14 and a battery management system 15 are arranged.
  • the battery module 14 is constructed, for example, from a plurality of battery cells that are cell blocks
  • the motor vehicle electrical system 100 has first electrical consumers 30, which are arranged in the rear part of the motor vehicle. Furthermore, the motor vehicle electrical system 100 has second electrical consumers 40, which are arranged in the front part of the motor vehicle. Further, in the rear part of the motor vehicle, a starter 50 is arranged for starting an internal combustion engine, not shown. It is further assumed that a jump start point for starting the starter 50 by means of an external battery is located in the front part of the vehicle. Finally, let it be assumed that the transmission tunnel 20 from a
  • the negative voltage battery terminal 12 can not be simply grounded on vehicle ground, but must also be routed as a cable to the loads 30, 40 and the starter 50, respectively.
  • the cable 16 has two branches at the negative voltage battery terminal 12, namely one from which a cable 17 goes to the second loads 40, and one from which a cable 18 leads to the first electrical loads 30 goes.
  • a pyrotechnic separator 60 which is triggered for example by an airbag control unit by means of a crash signal C.
  • FIG. 1 now shows a motor vehicle electrical system 100 with a battery unit 10 according to the invention, identical elements having the same reference numerals as in FIG. 2.
  • the battery unit 10 has a second battery pole 70 for the positive voltage and a third battery pole 71 for the positive voltage. Furthermore, the battery unit 10 has a second battery terminal 72 for the negative voltage of the battery unit 10.
  • the battery terminals 1 1, 12, 71 protrude from an end face 80 of the housing 13, whereas the battery terminals 70, 72 protrude from a cover 81 of the housing 13.
  • all battery poles 1 1, 12, 70, 71, 72 could protrude from the lid 71 or the battery poles 70, 72 protrude from the
  • the cable length shortens to the second electrical consumers 40. Furthermore, the ventilation problem is mitigated because no cables are pulled over the lid 81, so that more space between the transmission tunnel 20 and lid 81 remains. Further, the number of branches is reduced, since only a branch of the common cable 16 for the first electrical load 30 and the starter 50 remains. Another difference is that between the battery module 14 and the second battery pole 70 and between the
  • the shutdown elements 73, 74 are characterized by the Battery management system 15 are driven and are for example as
  • the current flow into or out of the battery module 14 can be interrupted in a targeted manner in order to prevent, for example, a total discharge of the battery module 14 or an overcharging of the battery module 14.
  • the shut-off elements 73, 74 are preferably designed such that they ensure the current flow in the event of a defect, in order to prevent inadvertent switching off of the electrical consumers 30, 40.
  • a pyrotechnic separating device 60 is arranged between the battery module 14 and the first battery pole 1 1, which in the event of a crash the first
  • the pyrotechnic separating device 60 may also be arranged outside the housing 13. In any case, the pyrotechnic separator 60 can be made smaller than in Fig. 1, since this no longer has to be designed for the large starter current.
  • the battery unit 10 also has at least one bus interface 75 via which the battery management system 15 can communicate with other control devices.
  • the battery unit 10 also has at least one blow-off device 76, by means of which the internal pressure in the housing 13 can be reduced in a targeted manner. This blow-off device 76 can be designed to be self-controlling or else is also controlled by the battery management system 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieeinheit (10), die mindestens ein Batteriemodul (14), einen Batteriepol (11) für eine positive Spannung und einen Batteriepol (12) für eine negative Spannung aufweist, wobei die Batterieeinheit (10) mindestens einen zweiten Batteriepol (70) für die positive Spannung aufweist, der räumlich getrennt vom ersten Batteriepol (11) angeordnet ist, sowie ein Bordnetz (100) mit einer solchen Batterieeinheit (10).

Description

Beschreibung
Batterieeinheit und Bordnetz mit einer Batterieeinheit
Die Erfindung betrifft eine Batterieeinheit sowie ein Bordnetz mit einer solchen Batterieeinheit, insbesondere ein Kraftfahrzeugbordnetz.
In modernen Kraftfahrzeugen spielt eine Gewichtseinsparung hinsichtlich des Energiebedarfs eine große Rolle. Daher ist es prinzipiell wünschenswert, das Gewicht einer Batterieeinheit zu reduzieren. Hierzu sind beispielsweise Li-Ionen-Batterien bekannt, die gegenüber
herkömmlichen Blei-Säure-Batterien leichter ausgebildet werden können. Allerdings weisen diese Batterieeinheiten beispielsweise hinsichtlich des zulässigen Temperaturbereiches Einschränkungen auf, sodass geeignete Bauräume benutzt werden müssen. Dies kann zu aufwendigeren Verkabelungen führen, die den Gewichtsvorteil wieder reduzieren.
Aus der US 201 1/0273809 A1 ist eine Li-Ionen-Batterieeinheit bekannt, die einen Batteriepol für eine positive Spannung und einen Batteriepol für eine negative Spannung aufweist, zwischen denen ein elektrisches System mit mindestens einem elektrischen Verbraucher angeordnet ist. Die Batterieeinheit weist weiter ein Batterie-Management-System auf, das mittels geeigneter Empfangsmittel Parameter und/oder Betriebszustände der Batterieeinheit beobachtet. Des Weiteren ist offenbart, dass zwischen der Batterieeinheit und dem elektrischen Verbraucher ein Trennelement angeordnet ist, das beispielsweise als Relais, reversible Sicherung oder als pyrotechnisches Trennelement ausgebildet ist. Dabei kann das Trennelement auch innerhalb eines Gehäuses der Batterieeinheit angeordnet sein, wobei das Trennelement durch das Batterie-Management-System angesteuert werden kann.
Aus der DE 10 2008 044 774 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einer Quelle für elektrische Energie und mit zumindest einem elektrischen Verbraucher bekannt, wobei die Quelle und der
Verbraucher über eine erste Sicherung miteinander elektrisch verbunden sind. Dabei ist die erste Sicherung in Abhängigkeit von einem Schaltsignal auslösbar. Zusätzlich sind die Quelle und der Verbraucher über eine der ersten Sicherung parallel geschaltete zweite Sicherung elektrisch verbunden. Die erste Sicherung ist dabei beispielsweise als pyrotechnisches
Trennelement ausgebildet, das bei Erfassung einer Kollision ausgelöst wird. Ziel ist es, über eine gemeinsame Starterleitung sowohl den Starter als auch elektrische Verbraucher zu versorgen, wobei auch nach Auslösen der pyrotechnischen Trenneinrichtung die elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden, solange nicht aufgrund eines
Kurzschlusses auch die zweite Sicherung auslöst.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Batterieeinheit sowie ein Bordnetz mit einer solchen Batterieeinheit zu schaffen, mittels derer ein Verkabelungsaufwand reduziert werden kann.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Batterieeinheit weist mindestens ein Batteriemodul, einen Batteriepol für eine positive Spannung und einen Batteriepol für eine negative Spannung bzw. Masse auf. Dabei weist die Batterieeinheit mindestens einen zweiten Batteriepol für die positive Spannung auf, der räumlich getrennt vom ersten Batteriepol angeordnet ist. Dies ermöglicht eine flexiblere Verkabelung, wobei insbesondere ein Zurückführen von Kabeln vermieden wird, wenn beispielsweise die Batterieeinheit räumlich zwischen verschiedenen elektrischen Verbrauchern angeordnet ist. Neben der Ersparnis von Kabellänge reduziert dies auch die Anzahl von Kabelabzweigungen. Des Weiteren wird auch eine Belüftung der Batterieeinheit verbessert, wenn keine Kabel über die Batterieeinheit geführt werden müssen.
In einer Ausführungsform weist die Batterieeinheit mindestens einen zweiten Batteriepol für die negative Spannung auf, wobei die zweiten Batteriepole benachbart angeordnet sind. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die negative Spannung bzw. Masse auch als Kabel zu den elektrischen Verbrauchern geführt werden muss. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wo die Batterieeinheit in einer glasfaserverstärkten Kunststoff-Umgebung eingebaut wird und somit ein Anschluss an Fahrzeugmasse nicht möglich ist. In einem solchen Fall wird auch die benötigte Kabellänge für den negativen Anschluss reduziert.
In einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Batteriemodul in einem Gehäuse angeordnet, wobei die Batteriepole aus dem Gehäuse ragen. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus Kunststoff oder aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildet, um das Gewicht so gering wie möglich zu halten. Das Gehäuse dient neben einem mechanischen Schutz auch dazu, den Innendruck des oder der Batteriemodule abzufangen, der beispielsweise beim Abblasen von Batteriezellen eines Batteriemoduls entsteht, der dann kontrolliert über eine Entgasung entweichen können muss, was jedoch vorzugsweise erst bei Überschreitung eines
Schwellwertes für den Innendruck erfolgt. Das Gehäuse gewährleistet also eine gas- und druckdichte Umgebung für das Batteriemodul. Vorzugsweise umfasst die Batterieeinheit mehrere Batteriemodule, die jeweils aus mehreren Batteriezellen bestehen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Batteriezellen um Li-Ionen-Batteriezellen, weiter vorzugsweise um Lithium-Eisen-Phosphat- oder Lithium-Titanat-Zellen.
In einer weiteren Ausführungsform ragen die ersten und zweiten Batteriepole aus
unterschiedlichen Seiten des Gehäuses heraus. Dies können beispielsweise zwei
gegenüberliegende Seiten sein oder aber auch zwei benachbarte Seiten. Dies wird
vorzugsweise abhängig von den notwendigen Kabelführungen gewählt.
In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Gehäuse ein Batterie-Management-System angeordnet, das vorzugsweise durch das mindestens eine Batteriemodul mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Batterie-Management-System kann dabei eine Vielzahl von
Aufgaben haben. Beispielsweise kann das Batterie-Management-System den Strom
überwachen und Batteriezustandsgrößen wie SoC (state of Charge), SoH (state of health) etc. ermitteln. Ist das Batteriemodul aus einzelnen Zellen zusammengesetzt, kann das Batterie- Management-System auch die einzelnen Zellspannungen überwachen und ein Balancing durchführen. Des Weiteren können Zustandssignalisierungen der Batterieeinheit durchgeführt werden, um beispielsweise eine Tiefentladung und/oder das Über- oder Unterschreiten von Spannungsschwellen anzuzeigen. Des Weiteren kann das Batterie-Management-System eine eingefrorene oder abgeklemmte Batterieeinheit erfassen und signalisieren. Daher wird vorzugsweise auch die Temperatur der Batteriemodule oder der einzelnen Zellen erfasst. Des Weiteren kann das Batterie-Management-System auch eine optimale Batterieladespannung ermitteln. Damit das Batterie-Management-System mit anderen Steuergeräten kommunizieren kann, ist vorzugsweise eine Busschnittstelle aus dem Gehäuse geführt.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens einem Batteriepol für die positive Spannung ein reversibles Abschaltelement zugeordnet, das in dem Gehäuse angeordnet ist und durch das Batterie-Management-System ansteuerbar ist. Das Abschaltelement kann dabei als Relais oder Leistungshalbleiterschalter ausgebildet sein. Über das Abschaltelement kann die Batterieeinheit gezielt von den angeschlossenen Verbrauchern getrennt werden, um beispielsweise eine Tiefentladung zu vermeiden. Entsprechend kann die Batterieeinheit auch gezielt abgeschaltet werden, wenn eine Überladung durch einen Generator oder durch externe Ladeeinrichtung droht.
In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Gehäuse mindestens eine pyrotechnische Trenneinrichtung angeordnet, um mindestens einen Batteriepol vom Batteriemodul zu trennen. Die pyrotechnische Trenneinrichtung wird vorzugsweise von einem Airbag-Steuergerät ausgelöst. Dabei kann vorgesehen sein, das eine pyrotechnische Trenneinrichtung und ein Abschaltelement in Reihe oder parallel einem Batteriepol zugeordnet sind. Die pyrotechnische Trenneinrichtung kann jedoch auch außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. In diesem Fall wird das Kabel vom Batteriepol weggesprengt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Batterieeinheit mindestens einen dritten Batteriepol für die positive Spannung auf, der räumlich dem ersten Batteriepol zugeordnet ist. Wird beispielsweise ein Starter im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet, so können die elektrischen Verbraucher im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs an den ersten Batteriepol angeschlossen werden und der Starter an den dritten Batteriepol. Somit entfallen
Kabelabzweigungen und der Starter und die elektrischen Verbraucher können voneinander unabhängig geschaltet werden. Wird dann beispielsweise die pyrotechnische Trenneinrichtung nur dem ersten Batteriepol zugeordnet, beispielsweise weil die Benzinpumpe einer der elektrischen Verbraucher ist, so kann auch die pyrotechnische Trenneinrichtung kleiner dimensioniert werden. In diesem Fall kann dann die Starterleitung, wenn notwendig, über ein reversibles Abschaltelement spannungslos geschaltet werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die Stromversorgung des Innenraums (Türverriegelung, Innenbeleuchtung) und der Außenbeleuchtung weiterhin funktionieren, wenn diese an den Batteriepol ohne
pyrotechnische Trenneinrichtung angeschlossen sind. Damit wird die gesetzliche Vorgabe erfüllt, zum Beispiel beim Frontalcrash die Rückleuchten, Bremslicht und Warnblinker mit Spannung zu versorgen. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich der erste und dritte Batteriepol einen gemeinsamen Batteriepol für die negative Spannung teilen. Es ist aber möglich, dem dritten Batteriepol für die positive Spannung einen dritten Batteriepol für die negative Spannung zuzuordnen. Auch ist es möglich, dass der erste, zweite und dritte Batteriepol für die positive Spannung aus jeweils unterschiedlichen Seiten des Gehäuses herausgeführt sind.
Das Bordnetz in einem Kraftfahrzeug umfasst mindestens eine Batterieeinheit und elektrische Verbraucher, wobei die Batterieeinheit mindestens ein Batteriemodul, einen Batteriepol für eine positive Spannung und einen Batteriepol für eine negative Spannung aufweist. Die
Batterieeinheit ist zwischen ersten elektrischen Verbrauchern und zweiten elektrischen
Verbrauchern angeordnet, wobei die ersten elektrischen Verbraucher im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet sind und die zweiten elektrischen Verbraucher im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Dabei sind die ersten elektrischen Verbraucher mit dem Batteriepol der positiven Spannung verbunden und die zweiten elektrischen Verbraucher mit einem zweiten Batteriepol für die positive Spannung verbunden, der räumlich von dem ersten Batteriepol für die positive Spannung getrennt ist. In einer weiteren Ausführungsform ist die Batterieeinheit in einem Kardantunnel des Kraftfahrzeugs angeordnet, wo diese gut geschützt ist und keinen zu hohen
Umgebungstemperaturen ausgesetzt ist.
Dabei sei allgemein angemerkt, dass der erste, zweite und gegebenenfalls dritte Batteriepol für die positive Spannung im Regelfall auf gleichem elektrischem Potential liegen. Es sind aber auch Anwendungen denkbar, wo die Potentiale unterschiedlich sind. Weiter sei angemerkt, dass die Batteriepole vorzugsweise mit Bolzen ausgebildet sind, an die die Kabel befestigt werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit einer
erfindungsgemäßen Batterieeinheit und
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit einer
herkömmlichen Batterieeinheit.
Bevor die Erfindung näher erläutert wird, sollen zunächst die Probleme bei Verwendung einer herkömmlichen Batterieeinheit 10 in einem Kraftfahrzeugbord netz 100 anhand von Fig. 2 kurz erläutert werden. Dabei sei angenommen, dass die Batterieeinheit 10 in einem Kardantunnel 20 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Batterieeinheit 10 weist einen Batteriepol 1 1 für die positive Spannung und einen Batteriepol 12 für die negative Spannung der Batterieeinheit auf. Des Weiteren weist die Batterieeinheit 10 ein Gehäuse 13 auf, in dem mindestens ein
Batteriemodul 14 und ein Batterie-Management-System 15 angeordnet sind. Das Batteriemodul 14 ist beispielsweise aus mehreren Batteriezellen aufgebaut, die zu Zell-Blöcken
zusammengefasst sind, wobei die Zell-Blöcke dann das Batteriemodul 14 bilden. Dabei weist das Kraftfahrzeugbordnetz 100 erste elektrische Verbraucher 30 auf, die im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Des Weiteren weist das Kraftfahrzeugbordnetz 100 zweite elektrische Verbraucher 40 auf, die im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Weiter sei im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs ein Starter 50 zum Anlassen einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet. Weiter sei angenommen, dass ein Fremdstartpunkt zum Starten des Starters 50 mittels einer externen Batterie sich im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs befindet. Schließlich sei noch angenommen, dass der Kardantunnel 20 aus einem
glasfaserverstärktem Kunststoff besteht. In diesem Fall kann der Batteriepol 12 für die negative Spannung nicht einfach auf Fahrzeugmasse gelegt werden, sondern muss auch als Kabel zu den Verbrauchern 30, 40 bzw. dem Starter 50 geführt werden. Wie der Darstellung in Fig. 2 zu entnehmen ist, weist das Kabel 16 an dem Batteriepol 12 für die negative Spannung zwei Abzweige auf, nämlich einen, von dem aus ein Kabel 17 zu den zweiten Verbrauchern 40 geht, und einen, von dem aus ein Kabel 18 zu den ersten elektrischen Verbrauchern 30 geht.
Entsprechend weist ein Kabel 19 an dem Batteriepol 1 1 der positiven Spannung eine
Abzweigung für ein Kabel 21 zu den zweiten elektrischen Verbrauchern 40 auf. Des Weiteren weist das Kabel 19 noch eine Abzweigung für ein Kabel 22 zu den ersten elektrischen
Verbrauchern 30 auf. Hinter der Abzweigung für die zweiten elektrischen Verbraucher 40 liegt in dem Kabel 19 eine pyrotechnische Trenneinrichtung 60, die beispielsweise durch ein Airbag- Steuergerät mittels eines Crashsignals C ausgelöst wird.
Aufgrund der Tatsache, dass über den Fremdstartpunkt der Starterstrom fließen muss, muss der Kabeldurchmesser des Kabels 21 entsprechend groß ausgelegt werden. Dies führt zu entsprechendem Gewicht. Des Weiteren führen die dicken Kabel 21 zu Belüftungsproblemen der Batterieeinheit 10 in dem Kardantunnel 20. Ein weiterer Nachteil sind die vielen
Abzweigungen, die daraus resultieren, dass an einem Batteriepol bzw. einem zugeordneten Bolzen nur jeweils ein Kabel angeschlossen werden sollte.
In der Fig. 1 ist nun ein Kraftfahrzeugbordnetz 100 mit einer erfindungsgemäßen Batterieeinheit 10 dargestellt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 bezeichnet werden.
Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 weit die Batterieeinheit 10 einen zweiten Batteriepol 70 für die positive Spannung sowie einen dritten Batteriepol 71 für die positive Spannung auf. Des Weiteren weist die Batterieeinheit 10 einen zweiten Batteriepol 72 für die negative Spannung der Batterieeinheit 10 auf. Dabei ragen die Batteriepole 1 1 , 12, 71 aus einer Stirnseite 80 des Gehäuses 13 heraus, wohingegen die Batteriepole 70, 72 aus einem Deckel 81 des Gehäuses 13 herausragen. Alternativ könnten alle Batteriepole 1 1 , 12, 70, 71 , 72 aus dem Deckel 71 herausragen oder aber die Batteriepole 70, 72 ragen aus der
gegenüberliegenden Stirnseite 82 des Gehäuses 13 heraus. Aufgrund der zweiten Batteriepole 70, 72 verkürzt sich die Kabellänge zu den zweiten elektrischen Verbrauchern 40. Des Weiteren ist das Belüftungsproblem entschärft, da keine Kabel über dem Deckel 81 gezogen werden, sodass mehr Platz zwischen Kardantunnel 20 und Deckel 81 verbleibt. Weiter ist die Anzahl der Abzweigungen reduziert, da nur noch ein Abzweig des gemeinsamen Kabels 16 für die ersten elektrischen Verbraucher 30 und den Starter 50 verbleibt. Ein weiterer Unterschied ist, dass zwischen dem Batteriemodul 14 und dem zweiten Batteriepol 70 und zwischen dem
Batteriemodul 14 und dem dritten Batteriepol 71 jeweils ein Abschaltelement 73, 74 angeordnet ist. Zusätzlich kann auch zwischen dem Batteriemodul 14 und dem ersten Batteriepol 1 1 ein solches Abschaltelement angeordnet sein. Die Abschaltelemente 73, 74 werden durch das Batterie-Management-System 15 angesteuert und sind beispielsweise als
Halbleiterleistungsschalter oder als Relais ausgebildet. Über diese kann gezielt der Stromfluss in oder aus dem Batteriemodul 14 unterbrochen werden, um beispielsweise eine Tiefentladung des Batteriemoduls 14 oder eine Überladung des Batteriemoduls 14 zu verhindern. Dabei sind die Abschaltelemente 73, 74 vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese bei einem Defekt den Stromfluss gewährleisten, um ein versehentliches Abschalten der elektrischen Verbraucher 30, 40 zu verhindern. Des Weiteren ist zwischen dem Batteriemodul 14 und dem ersten Batteriepol 1 1 eine pyrotechnische Trenneinrichtung 60 angeordnet, die im Crashfall die ersten
elektrischen Verbraucher 30 von dem Batteriemodul 14 trennt. Dabei kann die pyrotechnische Trenneinrichtung 60 auch außerhalb des Gehäuses 13 angeordnet sein. In jedem Fall kann die pyrotechnische Trenneinrichtung 60 kleiner dimensioniert werden als in Fig. 1 , da diese nicht mehr auf den großen Starterstrom ausgelegt werden muss. Weiter weist die Batterieeinheit 10 noch mindestens eine Busschnittstelle 75 auf, über die das Batterie-Management-System 15 mit anderen Steuergeräten kommunizieren kann. Schließlich weist die Batterieeinheit 10 noch mindestens eine Abblasvorrichtung 76 auf, mittels derer gezielt der Innendruck im Gehäuse 13 reduziert werden kann. Diese Abblasvorrichtung 76 kann dabei selbststeuernd ausgebildet sein oder aber wird ebenfalls vom Batterie-Management-System 15 angesteuert.

Claims

Patentansprüche
1. Batterieeinheit (10), die mindestens ein Batteriemodul (14), einen Batteriepol (1 1 ) für eine positive Spannung und einen Batteriepol (12) für eine negative Spannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Batterieeinheit (10) mindestens einen zweiten Batteriepol (70) für die positive
Spannung aufweist, der räumlich getrennt vom ersten Batteriepol (1 1 ) angeordnet ist.
2. Batterieeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnete, dass die Batterieeinheit (10) mindestens einen zweiten Batteriepol (72) für die negative Spannung aufweist, wobei die zweiten Batteriepole (70, 72) benachbart angeordnet sind.
3. Batterieeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Batteriemodul (14) in einem Gehäuse (13) angeordnet ist, wobei die Batteriepole (1 1 , 12, 70, 72, 72) aus dem Gehäuse (13) ragen.
4. Batterieeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Batteriepole (1 1 , 12) und zweiten Batteriepole (70, 72) aus unterschiedlichen Seiten (80, 81 , 82) des Gehäuses (13) herausragen.
5. Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (13) ein Batterie-Management-System (15) angeordnet ist.
6. Batterieeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem
Batteriepol (1 1 , 70, 71 ) für die positive Spannung ein reversibles Abschaltelement (73, 74) zugeordnet ist, das in dem Gehäuse (13) angeordnet ist und durch das Batterie- Management-System (15) ansteuerbar ist.
7. Batterieeinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (13) mindestens eine pyrotechnische Trenneinrichtung (60) angeordnet ist, um mindestens einen Batteriepol (1 1 , 70, 71 ) vom Batteriemodul (14) zu trennen.
8. Batterieeinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinheit (10) mindestens einen dritten Batteriepol (71 ) für die positive Spannung aufweist, der räumlich dem ersten Batteriepol (1 1 ) zugeordnet ist.
9. Bordnetz (100) in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens eine Batterieeinheit (10) und elektrische Verbraucher (30, 40, 50), wobei die Batterieeinheit (10) mindestens ein Batteriemodul (14), einen Batteriepol (1 1 ) für eine positive Spannung und einen
Batteriepol (12) für eine negative Spannung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Batterieeinheit (10) zwischen ersten elektrischen Verbrauchern (30) und zweiten elektrischen Verbrauchern (40) angeordnet ist, wobei die ersten elektrischen Verbraucher (30) im hinteren Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet sind und die zweiten elektrischen Verbraucher (40) im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, wobei die elektrischen Verbraucher (30) mit dem Batteriepol (1 1 ) der positiven Spannung verbunden sind und die zweiten elektrischen Verbraucher (40) mit einem zweiten Batteriepol (70) für die positive Spannung verbunden sind, der räumlich von dem ersten Batteriepol (1 1 ) für die positive Spannung getrennt angeordnet ist.
10. Bordnetz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinheit (10) in einem Kardantunnel (20) des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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