WO2020169685A1 - Arrangement for a vehicle - Google Patents

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WO2020169685A1
WO2020169685A1 PCT/EP2020/054396 EP2020054396W WO2020169685A1 WO 2020169685 A1 WO2020169685 A1 WO 2020169685A1 EP 2020054396 W EP2020054396 W EP 2020054396W WO 2020169685 A1 WO2020169685 A1 WO 2020169685A1
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arrangement
discharge
order
activation means
charging
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PCT/EP2020/054396
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Reinhard Schauerte
Dirk Meschke
Andreas Fuchs
Magnus Trapp
Original Assignee
Hoppecke Batterien Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for a vehicle.
  • the invention also relates to a system and a method.
  • the object is achieved in particular by an arrangement for a vehicle, in particular an electronic circuit for an electrical emergency system of the vehicle.
  • the vehicle is designed, for example, as at least one rail vehicle, preferably as a rail system such as a train and / or a combination of rail vehicles and / or passenger trains and / or the like.
  • the arrangement according to the invention can have at least one of the following components:
  • At least one charging path for electrically coupling at least one electrical energy storage device to a charging device (such as a charger of the on-board network) in order to provide charging of the energy storage device, preferably by conducting an electrical charging current from the charging device via the charging path to the energy storage device, at least one discharge path for electrically coupling the energy store to at least one load in order to provide an energy supply for the load by discharging the energy store, preferably by conducting an electrical discharge current from the energy store via the discharge path to the at least one load,
  • a charging device such as a charger of the on-board network
  • At least one first activation means such as a relay (in particular a contactor) and / or electronic switch, for the charging path to activate the charging, preferably to switch the charging current,
  • At least one second activation means such as a relay (in particular a contactor) and / or electronic switch, for the discharge path to activate the discharge, preferably to switch the discharge current,
  • control arrangement for providing a control of the activation means by a battery management system in order to activate the charging and discharging, preferably to switch,
  • an emergency supply arrangement of the discharge path ie for the discharge path
  • an independent maintenance of the activated discharge preferably independently of the battery management system, in order to maintain the energy supply, in particular to maintain it independently of the control by the battery management system, and to preferably deactivate the activated discharge by the To prevent battery management system, particularly preferably by bridging the control arrangement.
  • the activating agents have z. B. switching units which are integrated in the discharge and charge path to be closed depending on the activation by the control arrangement. This enables charging and discharging to be activated. It can be possible that the control arrangement or the battery management system can initiate a closing and opening of the switching unit (s) of the first activation means via the control arrangement, and on the other hand only one Can initiate closing (ie no opening) of the switching unit (s) of the second activation means. This ensures that the battery management system cannot deactivate or interrupt the discharge. The energy supply is thus ensured even if the battery management system fails or fails.
  • Batteries conventionally have two connections, a positive pole and a negative pole, via which the battery is charged and discharged.
  • the charging and discharging directions can be designed separately in the energy store.
  • the charging connection to which the energy storage device is connected to the charging device - and, in the case of rail vehicle electrical system batteries, usually also the power supply unit for the vehicle electrical system supply - can be switched off by the monitoring functions of the battery management system, in particular via the first activation means.
  • the discharge connection cannot be switched off by the monitoring functions.
  • the energy supply in particular the on-board power supply, can be ensured by the energy store even in the event of a failure or malfunction of the battery management system electronics.
  • the energy store is advantageously used as an emergency battery for use in the emergency power supply in the railway sector.
  • emergency batteries in the rail sector high demands are placed on availability.
  • the availability can be improved by using the emergency supply arrangement.
  • the emergency supply arrangement is preferably designed to be independent and / or separate and / or self-sufficient from the battery management system, preferably with a lower technical complexity than the battery management system.
  • a deactivation of the discharge by the battery management system can also be completely prevented.
  • only manual deactivation means (such as manually operated key switches) are preferably provided.
  • An arrangement according to the invention can be used for an on-board network of the vehicle or of the rail vehicle, preferably for an emergency power train battery system of the vehicle.
  • the electrical system includes z. B. the at least one load and / or the charging device and / or the battery management system (BMS) and / or the arrangement according to the invention.
  • the at least one load can each be an electrical consumer, such as a lighting system for the vehicle and / or a door opener for the vehicle and / or a radio device for the vehicle (“train radio”).
  • train radio a radio device for the vehicle
  • further consumers can also be provided in the on-board network, which (if necessary, also successively) are switched off in the event of an emergency power supply.
  • the safety-relevant load can also be switched off successively depending on a charge state of the energy store.
  • the at least one energy store is designed as such an energy store which requires monitoring of the charging and discharging of the energy store for use in the vehicle electrical system (in particular as an emergency battery), and / or that the at least one Energy storage is designed as a rechargeable lithium battery.
  • the at least one Energy storage is designed as a rechargeable lithium battery.
  • the use of a BMS is particularly advantageous in order to monitor the energy storage device.
  • a BMS may not offer the necessary availability, so that, according to the invention, an additional (and independent of the BMS) emergency supply arrangement can enable the energy store to be used for the on-board network and, in particular, as an emergency battery.
  • An arrangement according to the invention can, for. B. be arranged in a housing, and have electrical components which are freely wired together. This is particularly useful when at least one of the activation means is designed as a relay and preferably a contactor. It is also possible that the components are at least partially arranged on a circuit board and are electrically connected to one another via conductor tracks. This is e.g. B. conceivable in the formation of at least one of the activation means as an electronic switch, preferably a power semiconductor switch. It is also conceivable that the emergency supply arrangement has a monitoring means for monitoring the discharge path in order to maintain and / or deactivate the activated discharge as a function of the monitoring.
  • the emergency supply arrangement can serve for the emergency supply of the load and in particular of the on-board network, it makes sense to maintain the discharge as long as possible.
  • a limit is possibly set by the state of charge of the energy store, since deep discharge of the energy store should be avoided.
  • the monitoring can include a detection of the state of charge and in particular measurement of a voltage on the energy store. In this way, an impending deep discharge can be determined and the discharge can be deactivated to avoid it.
  • Such a function can in principle also be provided by the BMS, but be bridged in the arrangement according to the invention to increase the availability (in particular by means of self-holding).
  • the monitoring means has, for example, a sensor or an electrical adaptation and / or the like, in order in particular to detect a voltage value.
  • the second activation means is designed as an undervoltage relay, so that in particular the second activation means forms the monitoring means of the emergency supply arrangement in order to deactivate the discharge when an undervoltage is detected in the discharge path.
  • the undervoltage is z. B. detected that a voltage value measured by the undervoltage relay is compared with a limit value (above a deep discharge limit). If the measured voltage value falls below this limit value, detection takes place and a corresponding monitoring event occurs. This then in particular results in the switching unit (s) of the second activation means in the discharge path being opened in order to deactivate the discharge.
  • the emergency supply arrangement may be designed to monitor (in particular to control) the discharge and preferably to deactivate it as a function of monitoring the discharge path in order to preferably prevent deep discharge in the energy store, particularly preferably by deactivating the Discharge before reaching a deep discharge limit.
  • a monitoring event can be triggered before the deep discharge limit is reached in order to prevent the discharge disable in time.
  • a monitoring means which, for example, monitors a voltage on the energy store.
  • the emergency supply arrangement electrically couples the discharge path to the second activation means in order to control the second activation means to maintain the activated discharge, and preferably to electrically supply the second activation means through the energy store independently of an electrical energy supply of the battery management system. This serves in particular to provide the supply of the on-board network even if the power supply fails for the battery management system.
  • the emergency supply arrangement is designed as a self-holding circuit in order to keep the second activation means active after activation of the second activation means by the control arrangement and thus with activated discharge.
  • the discharge path can be electrically connected to the control circuit of the second activation means via at least one switching unit of the second activation means.
  • a self-holding can be provided when the second activation means is controlled (activated) and thus closes the switching unit.
  • another switching unit of the second activation means can switch a load circuit of the second activation means for discharging and supplying energy to the load.
  • the arrangement can furthermore be possible for the arrangement to have the at least one energy store, the at least one energy store being designed as a rechargeable emergency battery, preferably in the form of a lithium-ion accumulator. Since such a rechargeable lithium-ion (Li-ion) battery must no longer be charged after a deep discharge, otherwise short circuits inside the cell can occur, the energy storage device should be switched off before the deep discharge limit is reached. For this function are e.g. B.
  • Li-Ion batteries can be particularly advantageous as energy storage. The higher energy density is particularly useful here.
  • Li-Ion batteries often require a BMS for safe operation.
  • the BMS monitors the condition of the individual cells and prevents, for example, the cells of the energy storage device from being overcharged. This monitoring is z. B. necessary when cells that are not monitored can be destroyed by overcharging. Since the BMS are electronic circuits that consist of many electronic components, the batteries that require such monitoring, which can also switch off the batteries, have a significantly higher failure rate than batteries that do not need this monitoring. This can be at least partially improved by using an emergency supply arrangement, since the disconnection of the discharge is then no longer provided by the BMS.
  • the first activation means has a first switching unit to switch the charging of the energy store
  • the second activation means has a second switch unit to switch the discharge of the energy store
  • the first activation means preferably for direct activation by the control arrangement is connected to the control arrangement
  • / or the second activation means for activation is connected to the control arrangement in parallel to an activation by the emergency supply arrangement.
  • the control of the second activation means can take place both by the control arrangement, but only for switching on, and in addition to switching off the second activation means by the emergency supply arrangement.
  • the emergency supply arrangement bridges the switching off by the control arrangement for the second activation means.
  • the control arrangement has a first control switch for activating and deactivating the first activation means and / or has a second control switch only for activating the second activation means, so that only the emergency supply arrangement is designed to deactivate the second activation means .
  • the first control switch is for this purpose.
  • the second control switch can be connected in parallel to a (further, second) switching unit of the second activation means, so that both the second control switch and the switching unit can activate the activation means.
  • control arrangement has a second control switch only for initiating the activation of the second activation means, so that only the emergency supply arrangement is designed to maintain (i.e., self-hold) the activation and deactivation of the second activation means.
  • the second control switch can be connected in parallel to a (further, second) switching unit of the second activation means, so that both the second control switch and the switching unit can activate the activation means.
  • the emergency supply arrangement is electrically connected to the discharge path in order to operate the second activation means electrically through the energy store, and thus preferably independently of an energy supply and / or a state of the battery management system.
  • an emergency supply can also be provided in the event of a fault in the BMS or the energy supply for the BMS.
  • the charging path and the discharging path differ in order to conduct an electrical charging and / or discharging current of the energy store via different current paths. In this way, in emergency operation, the discharge can be provided with greater reliability and in particular exclusively.
  • a diode is connected to the energy store in order to separate an electrical current flow for charging and discharging from one another, in particular for a charging and / or discharging current of the energy store through the different paths, namely the charging path and the discharge path, to direct.
  • This also has the advantage that the charging can be switched and / or a backflow of charges from the load to the energy store is avoided.
  • the first activation means has a first switching unit for activating and deactivating the charging, to a to switch electrical charging current through the charging path to the energy store, wherein the first switching unit is preferably connected for bridging and preferably in parallel with the (aforementioned) diode.
  • the second activation means has a second switching unit (in particular the discharge switching unit of the emergency supply arrangement) for activating and deactivating the discharge in order to switch an electrical discharge current of the energy store through the discharge path, with the second switching unit preferably being in series with the (aforementioned) Diode is switched. In this way, a separate charging and discharging path can be provided.
  • the second activation means has a further second switching unit (in particular self-holding switching unit of the emergency supply arrangement) for self-holding the second activation means in order to switch a control current to the second activation means, preferably to use the control current to switch the second activation means depending on a monitoring of the control current activated by the second activation means.
  • This can serve to keep the switching units of the second activation means closed until a monitoring event is present.
  • the switching units of the second activation means can then be opened in order to deactivate the discharge. This enables reliable discharge in emergency power mode until the monitoring event is triggered.
  • the monitoring event is e.g. B. specific for a critical state of the energy store, in which the discharge should be deactivated.
  • the invention also relates to a system having:
  • At least one electrical (preferably rechargeable) energy storage device for supplying electrical energy to an on-board network of a vehicle, in particular to an on-board network of a rail vehicle, preferably an emergency power train battery system,
  • a charging device in particular a charger, for charging the energy storage device
  • a battery management system for monitoring the energy storage, at least one charging path which electrically couples the energy store to the charging device in order to provide the charging of the energy store, at least one discharge path for electrically coupling the energy store to at least one load of the vehicle electrical system in order to provide an energy supply for the load by discharging the energy store,
  • At least one second activation means for the discharge path in order to activate the discharge
  • control arrangement which is electrically connected to the battery management system and to the activation means in order to provide control of the activation means by the battery management system in order to activate the charging and discharging
  • an emergency supply arrangement of the discharge path for independent maintenance of the activated discharge in order to maintain the energy supply, in particular to maintain it independently of the control by the battery management system.
  • the system according to the invention thus has the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention.
  • the system can have an arrangement according to the invention.
  • the charging device is designed as a charger and / or power supply unit for supplying the on-board network of the vehicle, in particular a rail vehicle.
  • a further advantage within the scope of the invention can be achieved if the battery management system provides at least one monitoring function for the energy store in order to deactivate the charging by means of the monitoring function, whereby deactivation of the discharge by the battery management system (by the emergency supply arrangement) is preferably prevented.
  • the emergency supply arrangement bridges, for example, the control arrangement, in particular by means of a self-holding.
  • the battery management system provides at least one of the following monitoring functions for the energy store:
  • the invention also relates to a method for controlling the energy supply in a vehicle, in particular in an on-board network of a rail vehicle, preferably for an emergency power train battery system. It is provided that the following steps (or at least one of the following steps) are carried out, preferably one after the other in the order specified or in any order:
  • the energy supply can always be maintained until the monitoring event occurs, in particular without the BMS being able to deactivate the discharge and / or energy supply.
  • the method according to the invention thus brings the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention and / or a system according to the invention.
  • the method can be suitable for operating an arrangement according to the invention and / or a system according to the invention.
  • the monitoring event is an undershooting of a specified current and / or voltage value (limit value) in the energy store during discharge, the specified current and / or voltage value being specific for a deep discharge.
  • a measurement of the discharge current and / or the voltage of the energy store can be carried out, and the measured current and / or voltage value compared with the predetermined current and / or voltage value. This measurement is carried out repeatedly, for example, by the emergency supply arrangement and / or the second activation means.
  • the emergency supply arrangement prevents the discharge from being deactivated by the battery management system. In this way, emergency operation can be provided very reliably.
  • Figure 1 is a schematic circuit diagram of an arrangement according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a vehicle with a system according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic representation for the visualization of an inventive
  • FIG. 1 shows an arrangement 10 according to the invention for a vehicle 5, in particular for an on-board network 6 of a rail vehicle 5, preferably for an emergency power train battery system.
  • a charging path 11 for electrically coupling at least one electrical energy store 80 to a charging device 7 is shown. This serves to provide a charge for the energy store 80.
  • a discharge path 12 is provided for electrically coupling the energy store 80 to at least one load 8 in order to provide an energy supply for the load 8 by discharging the energy store 80.
  • the charging path 11 and the discharging path 12 can be current paths formed separately from one another, which are each provided, for example, by electrical lines or the like.
  • the loading path 11 is z. B. can be electrically connected to the charging device 7 via electrical connections BC +, BC-.
  • the discharge path 12 can, however, be connected to the at least one load 8 via other connections BL +, BL-.
  • a first activation means K1 is provided for the charging path 11 in order to activate the charging.
  • a second activation means K2 for the discharge path 12 is shown in order to activate the discharge.
  • the activation means K1, K2 are designed, in particular, as relays and, for activating (and also deactivating) the charging and discharging, have switching units K1 ', K2' which are designed as switching contacts can.
  • a control arrangement 20 can be used to provide control of the activation means K1, K2 by a battery management system 1 in order to activate the charging and discharging.
  • the control arrangement 20 has control switches S1, S2 which can be activated by the BMS 1. This in turn enables the activation means K1, K2 to be controlled.
  • a first control switch S1 directly activates the first activation means K1, and thus switches the first switching unit K1 '.
  • the second control switch S2 is arranged in parallel with a self-holding switch unit 32, K2 '. This only enables the second activation means K2 to be activated directly and thus the second switching unit (s) K2 'to be closed. Deactivating the second activation means K2 and thus opening the second switching unit (s) K2 'is not possible by the BMS 1, since the self-holding switching unit 32, K2' is also closed when the second activation means K2 is activated.
  • This enables the formation of an emergency supply arrangement 30 of the discharge path 12 for independent maintenance of the activated discharge in order to maintain the energy supply, in particular to maintain it independently of the activation by the battery management system 1.
  • the activation of the discharge described here can be z.
  • a simple push of a button or by a control e.g. the BMS 1 or the vehicle control, switch it on, but not switch it off.
  • the discharge side i.e. the discharge
  • the discharge side can only be switched off by the second activation means K2 and by manual intervention (such as removing fuses from a disconnector).
  • Temporary closing of the second control switch S2 can initially initiate the charging of the precharge circuit, e.g. B. for charging parasitic capacitances on the load side.
  • the capacities of the on-board network are correspondingly pre-charged via this pre-charging circuit. This is e.g. B. necessary to prevent high current peaks.
  • the second activation means K2 can close the self-holding circuit for the second activation means K2.
  • the Self-holding activated via the emergency supply arrangement 30.
  • the self-holding circuit remains closed as long as the second activation means K2 does not open it.
  • the charging side that is to say the charging path 11, can be monitored via the BMS 1.
  • the BMS 1 can switch off the charging side and thus the charging.
  • the BMS 1 can also switch on the charging side.
  • the charging and discharging directions can be separated by the diode D1. As long as the charging direction is switched on, the diode is bridged. This serves to avoid power loss in the diode.
  • the arrangement 10 ensures that a discharge is always possible. This ensures the safety function that is provided by the energy store. A failure of the loading side can be detected and the journey or the circuit can be continued.
  • the emergency supply arrangement 30 has a monitoring means 31 for monitoring the discharge path 12 in order to maintain and / or deactivate the activated discharge as a function of the monitoring.
  • the second activation means K2 is designed as an undervoltage relay K2, so that the second activation means K2 forms the monitoring means 31 of the emergency supply arrangement 30.
  • the emergency supply arrangement 30 is designed as a self-holding circuit in order to keep the second activation means K2 itself active after activation of the second activation means K2 by the control arrangement 20, and thus when the discharge is activated.
  • the first activation means K1 has a first switching unit K1 'in order to switch the charging of the energy store 80
  • the second activation means K2 has a second switching unit K2' in order to switch the discharge of the energy store 80.
  • the first activation means K1 is connected to the control arrangement 20 for direct activation by the control arrangement 20, and the second activation means K2 is connected to the control arrangement 20 for activation in parallel with an activation by the emergency supply arrangement 30.
  • the control arrangement 20 also has a first control switch S1 for activating and deactivating the first activation means K1, and a second control switch S2 only for activating the second activation means K2, so that only the emergency supply arrangement 30 is designed to deactivate the second activation means K2.
  • the emergency supply arrangement 30 is electrically connected to the discharge path 12 in order to operate the second activation means K2 electrically through the energy store 80, and thus independently of an energy supply and / or a state of the battery management system 1.
  • the charging path 11 and the discharging path 12 differ in order to conduct an electrical charging and / or discharging current le, la of the energy store 80 via different current paths.
  • a diode D1 is connected to the energy store 80 in order to separate the electrical current flow for charging and discharging from one another, and for the charging and / or discharging current la, le of the energy store 80 through the different paths 11, 12, namely the charging path 11 and the discharge path 12.
  • the first activation means K1 has a first switching unit K1 'for activating and deactivating the charging in order to switch an electrical charging current Ia through the charging path 11 to the energy store 80, the first switching unit K1' being connected for bridging and parallel to the diode D1.
  • the second activation means K2 has a second switching unit K2 ′ in the form of a discharge switching unit 33 of the emergency supply arrangement 30 for activating and deactivating the discharge in order to switch an electrical discharge current le of the energy store 80 through the discharge path 12. This second switching unit K2 ', 33 is connected in series with the diode D1.
  • the second activation means K2 has a further second switching unit K2 'in the form of a self-holding switch unit 32 of the emergency supply arrangement 30 for self-holding the second activation means K2 in order to switch a control current Is to the second activation means K2.
  • FIG. 2 shows a system according to the invention with a device according to the invention and a charging device 7 for charging the energy store 80 as well as a battery management system 1 for monitoring the energy store 80.
  • a method for controlling the energy supply in a vehicle 5 is shown schematically in FIG.
  • a first method step 101 the charging of an energy store 80 is controlled by a battery management system 1.
  • a discharge of the energy store 80 is activated by the battery management system 1 in order to supply energy to at least one load 8 through the discharge of the energy store 80 of the vehicle 5 to provide.
  • the discharge is monitored by an emergency supply arrangement 30, in particular independently of the battery management system 1.
  • the activated discharge is maintained until a monitoring event is present during the monitoring, in particular independently of the battery management system 1 in order to always maintain the energy supply until the monitoring event occurs.

Abstract

The invention relates to an arrangement (10) for a vehicle (5), in particular for an on-board network (6) of a railway vehicle (5), preferably for an emergency power railway battery system, comprising: - at least one charging path (11) for electrically coupling at least one electrical energy storage device (80) to a charging device (7) in order to charge the energy storage device (80), - at least one discharging path (12) for electrically coupling the energy storage device (80) to at least one load (8) in order to provide an energy supply to the load (8) by discharging the energy storage device (80), - at least one first activation means (K1) for the charging path (11) in order to activate the charging, - at least one second activation means (K2) for the discharging path (12) in order to activate the discharging, - a control arrangement (20) for providing actuation of the activation means (K1, K2) by a battery management system (1) in order to carry out the activation of the charging and discharging, - an emergency supply arrangement (30) of the discharging path (12) for independent retention of the activated discharging in order to maintain the energy supply, in particular independently of the actuation by the battery management system (1).

Description

Anordnung für ein Fahrzeug Arrangement for a vehicle
B e s c h r e i b u n g Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Fahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein System sowie ein Verfahren. The present invention relates to an arrangement for a vehicle. The invention also relates to a system and a method.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Energiespeicher zur Energieversorgung einer Last genutzt werden. Abhängig vom Typ des Energiespeichers erfolgt eine Überwachung durch ein Batteriemanagementsystem (BMS), um die Auf- und Entladung zu steuern. Auf diese Weise kann die Aufladung des Energiespeichers aktiviert und wieder deaktiviert werden, je nach Ladezustand des Energiespeichers. Es handelt sich dann dabei um eine erste Überwachungsfunktion des BMS. Eine mögliche zweite Überwachungsfunktion kann das Entladen betreffen, also die Energieversorgung der Last. Das Entladen wird z. B. durch das BMS deaktiviert, wenn der Ladezustand des Energiespeichers zu gering ist, und somit eine Tiefenentladung droht. Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist, dass im Falle eines Fehlers oder Ausfalls des BMS die Energieversorgung nicht mehr gewährleistet ist. Insbesondere ist es ein Nachteil, dass eine Notstromversorgung dann nicht zuverlässig möglich ist. It is known from the prior art that energy stores are used to supply energy to a load. Depending on the type of energy storage device, monitoring is carried out by a battery management system (BMS) in order to control charging and discharging. In this way, the charging of the energy store can be activated and deactivated again, depending on the state of charge of the energy store. This is then a first monitoring function of the BMS. A possible second monitoring function can relate to discharging, that is to say supplying the load with energy. Unloading is z. B. deactivated by the BMS if the state of charge of the energy storage device is too low and there is a risk of deep discharge. The disadvantage of the known solutions is that in the event of an error or failure of the BMS, the energy supply is no longer guaranteed. In particular, it is a disadvantage that an emergency power supply is then not reliably possible.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zur Energieversorgung bereitzustellen. It is therefore an object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above. In particular, it is the object of the present invention to provide an improved possibility for energy supply.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 17 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. The above object is achieved by an arrangement with the features of claim 1, a system with the features of claim 17 and by a method with the features of claim 22. Further features and details of the invention emerge from the respective subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the arrangement according to the invention naturally also apply in connection with the system according to the invention and the method according to the invention, and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always made to each other can.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Anordnung für ein Fahrzeug, insbesondere eine elektronische Schaltung für ein elektrisches Notsystem des Fahrzeuges. Das Fahrzeug ist dabei bspw. als wenigstens ein Schienenfahrzeug, vorzugsweise als ein Bahnsystem wie ein Zug und/oder Verbund aus Schienenfahrzeugen und/oder Reisezug und/oder dergleichen, ausgebildet. The object is achieved in particular by an arrangement for a vehicle, in particular an electronic circuit for an electrical emergency system of the vehicle. The vehicle is designed, for example, as at least one rail vehicle, preferably as a rail system such as a train and / or a combination of rail vehicles and / or passenger trains and / or the like.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann dabei wenigstens eine der nachfolgenden Komponenten aufweisen: The arrangement according to the invention can have at least one of the following components:
wenigstens einen Ladepfad zur elektrischen Kopplung wenigstens eines elektrischen Energiespeichers mit einer Ladevorrichtung (wie ein Ladegerät des Bordnetzes), um eine Aufladung des Energiespeichers bereitzustellen, vorzugsweise durch eine Leitung eines elektrischen Aufladestroms von der Ladevorrichtung über den Ladepfad an den Energiespeicher, wenigstens einen Entladepfad zur elektrischen Kopplung des Energiespeichers mit wenigstens einer Last, um durch eine Entladung des Energiespeichers eine Energieversorgung der Last bereitzustellen, vorzugsweise durch eine Leitung eines elektrischen Entladestroms von dem Energiespeicher über den Entladepfad an die wenigstens eine Last, at least one charging path for electrically coupling at least one electrical energy storage device to a charging device (such as a charger of the on-board network) in order to provide charging of the energy storage device, preferably by conducting an electrical charging current from the charging device via the charging path to the energy storage device, at least one discharge path for electrically coupling the energy store to at least one load in order to provide an energy supply for the load by discharging the energy store, preferably by conducting an electrical discharge current from the energy store via the discharge path to the at least one load,
wenigstens ein erstes Aktivierungsmittel, wie ein Relais (insbesondere Schütz) und/oder elektronischer Schalter, für den Ladepfad, um die Aufladung zu aktivieren, vorzugsweise den Aufladestrom zu schalten, at least one first activation means, such as a relay (in particular a contactor) and / or electronic switch, for the charging path to activate the charging, preferably to switch the charging current,
wenigstens ein zweites Aktivierungsmittel, wie ein Relais (insbesondere Schütz) und/oder elektronischer Schalter, für den Entladepfad, um die Entladung zu aktivieren, vorzugsweise den Entladestrom zu schalten, at least one second activation means, such as a relay (in particular a contactor) and / or electronic switch, for the discharge path to activate the discharge, preferably to switch the discharge current,
eine Kontrollanordnung zur Bereitstellung einer Ansteuerung der Aktivierungsmittel durch ein Batteriemanagementsystem, um die Aktivierung der Auf- und Entladung vorzunehmen, vorzugsweise zu schalten, a control arrangement for providing a control of the activation means by a battery management system in order to activate the charging and discharging, preferably to switch,
eine Notversorgungsanordnung des Entladepfads (d. h. für den Entladepfad) für eine selbstständige Beibehaltung der aktivierten Entladung, vorzugsweise unabhängig von dem Batteriemanagementsystem, um die Energieversorgung aufrechtzuerhalten, insbesondere unabhängig von der Ansteuerung durch das Batteriemanagementsystem aufrechtzuerhalten, und um bevorzugt dabei eine Deaktivierung der aktivierten Entladung durch das Batteriemanagementsystem zu verhindern, besonders bevorzugt durch eine Überbrückung der Kontrollanordnung. an emergency supply arrangement of the discharge path (ie for the discharge path) for an independent maintenance of the activated discharge, preferably independently of the battery management system, in order to maintain the energy supply, in particular to maintain it independently of the control by the battery management system, and to preferably deactivate the activated discharge by the To prevent battery management system, particularly preferably by bridging the control arrangement.
Dies hat den Vorteil, dass die Versorgung der Last und insbesondere des Bordnetzes bei einem Ausfall des Batteriemanagementsystems weiterhin bereitgestellt werden kann. Damit wird eine besonders zuverlässige Möglichkeit zur Notstromversorgung bereitgestellt. This has the advantage that the supply of the load and in particular the on-board network can continue to be provided in the event of a failure of the battery management system. This provides a particularly reliable option for emergency power supply.
Die Aktivierungsmittel weisen dabei z. B. Schalteinheiten auf, welche in den Entlade- und Ladepfad integriert sind, um in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch die Kontrollanordnung geschlossen zu werden. Dies ermöglicht die Aktivierung der Auf- und Entladung. Dabei kann es möglich sein, dass die Kontrollanordnung bzw. das Batteriemanagementsystem über die Kontrollanordnung ein Schließen und Öffnen der Schalteinheit(en) des ersten Aktivierungsmittels initiieren kann, und hingegen lediglich ein Schließen (also kein Öffnen) der Schalteinheit(en) des zweiten Aktivierungsmittels initiieren kann. Damit ist sichergestellt, dass das Batteriemanagementsystem die Entladung nicht deaktivieren oder unterbrechen kann. Auch bei einem Ausfall oder Fehler des Batteriemanagementsystems ist damit die Energieversorgung sichergestellt. The activating agents have z. B. switching units which are integrated in the discharge and charge path to be closed depending on the activation by the control arrangement. This enables charging and discharging to be activated. It can be possible that the control arrangement or the battery management system can initiate a closing and opening of the switching unit (s) of the first activation means via the control arrangement, and on the other hand only one Can initiate closing (ie no opening) of the switching unit (s) of the second activation means. This ensures that the battery management system cannot deactivate or interrupt the discharge. The energy supply is thus ensured even if the battery management system fails or fails.
Herkömmlicherweise weisen Batterien zwei Anschlüsse auf, einen Pluspol und einen Minuspol, über denen die Batterie geladen und entladen wird. Erfindungsgemäß kann bei dem Energiespeicher jedoch die Lade- und die Entladerichtung getrennt ausgeführt sein. Der Ladeanschluss, an der der Energiespeicher an der Ladevorrichtung - und bei Bahn- Bordnetzbatterien in der Regel auch das Netzteil für die Bordnetzversorgung - angeschlossen wird, kann dabei durch die Überwachungsfunktionen des Batteriemanagementsystems abgeschaltet werden, insbesondere über das erste Aktivierungsmittel. Der Entladeanschluss kann dagegen durch die Überwachungsfunktionen nicht abgeschaltet werden. Durch diese Trennung der Lade- und der Entladerichtung kann die Energieversorgung, insbesondere die Bordnetzversorgung, durch den Energiespeicher auch im Falle des Ausfalls oder einer Fehlfunktion der Batteriemanagementsystem- Elektronik sichergestellt werden. Batteries conventionally have two connections, a positive pole and a negative pole, via which the battery is charged and discharged. According to the invention, however, the charging and discharging directions can be designed separately in the energy store. The charging connection, to which the energy storage device is connected to the charging device - and, in the case of rail vehicle electrical system batteries, usually also the power supply unit for the vehicle electrical system supply - can be switched off by the monitoring functions of the battery management system, in particular via the first activation means. The discharge connection, however, cannot be switched off by the monitoring functions. As a result of this separation of the charging and discharging directions, the energy supply, in particular the on-board power supply, can be ensured by the energy store even in the event of a failure or malfunction of the battery management system electronics.
Der Energiespeicher dient vorteilhafterweise als Notstrombatterie für den Einsatz zur Notstromversorgung im Bahnbereich. Dabei werden bei N otstro m batte rien im Bahnbereich hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit gestellt. Die Verfügbarkeit kann durch die Nutzung der Notversorgungsanordnung verbessert werden. Vorzugsweise ist hierzu die Notversorgungsanordnung unabhängig und/oder separat und/oder autark vom Batteriemanagementsystem ausgebildet, bevorzugt mit einer geringeren technischen Komplexität als das Batteriemanagementsystem. Eine Deaktivierung der Entladung durch das Batteriemanagementsystem kann dabei auch vollständig verhindert sein. Bevorzugt sind zur Deaktivierung der Entladung des Energiespeichers neben der Notversorgungsanordnung mit dem zweiten Aktivierungsmittel nur manuelle Deaktivierungsmittel (wie manuell bedienbare Schlüsselschalter) vorgesehen. The energy store is advantageously used as an emergency battery for use in the emergency power supply in the railway sector. In the case of emergency batteries in the rail sector, high demands are placed on availability. The availability can be improved by using the emergency supply arrangement. For this purpose, the emergency supply arrangement is preferably designed to be independent and / or separate and / or self-sufficient from the battery management system, preferably with a lower technical complexity than the battery management system. A deactivation of the discharge by the battery management system can also be completely prevented. In order to deactivate the discharge of the energy store, in addition to the emergency supply arrangement with the second activation means, only manual deactivation means (such as manually operated key switches) are preferably provided.
Eine erfindungsgemäße Anordnung kann zur Verwendung bei einem Bordnetz des Fahrzeuges bzw. des Schienenfahrzeuges dienen, vorzugsweise für ein Notstrom- Bahnbatteriesystem des Fahrzeuges. Das Bordnetz umfasst z. B. die wenigstens eine Last und/oder die Ladevorrichtung und/oder das Batteriemanagementsystem (BMS) und/oder die erfindungsgemäße Anordnung. Die wenigstens eine Last kann jeweils ein elektrischer Verbraucher sein, wie eine Beleuchtung des Fahrzeuges und/oder ein Türöffner des Fahrzeuges und/oder ein Funkgerät des Fahrzeuges („Zugfunk“). Die genannten Verbraucher können dabei als sicherheitsrelevante Last angesehen werden, und entsprechend im Notbetrieb bei einer Notstromversorgung weiterhin betrieben werden. Darüber hinaus können auch noch weitere Verbraucher im Bordnetz vorgesehen sein, welche (ggf. auch sukzessive) bei einer Notstromversorgung abgeschaltet werden. Auch die sicherheitsrelevante Last kann bei einer Notstromversorgung in Abhängigkeit von einem Ladezustand des Energiespeichers ggf. sukzessive abgeschaltet werden. An arrangement according to the invention can be used for an on-board network of the vehicle or of the rail vehicle, preferably for an emergency power train battery system of the vehicle. The electrical system includes z. B. the at least one load and / or the charging device and / or the battery management system (BMS) and / or the arrangement according to the invention. The at least one load can each be an electrical consumer, such as a lighting system for the vehicle and / or a door opener for the vehicle and / or a radio device for the vehicle (“train radio”). The loads mentioned can be viewed as a safety-relevant load and can accordingly continue to be operated in emergency operation with an emergency power supply. In addition, further consumers can also be provided in the on-board network, which (if necessary, also successively) are switched off in the event of an emergency power supply. In the event of an emergency power supply, the safety-relevant load can also be switched off successively depending on a charge state of the energy store.
Es ist ferner im Rahmen der Erfindung möglich, dass der wenigstens eine Energiespeicher als ein solcher Energiespeicher ausgebildet ist, welcher für den Einsatz im Bordnetz (insbesondere als Notstrombatterie) eine Überwachung der Auf- und Entladung des Energiespeichers erfordert, und/oder dass der wenigstens eine Energiespeicher als eine wiederaufladbare Lithium-Batterie ausgebildet ist. Insbesondere bei solchen Energiespeichern, welche als Notstrombatterien im Bahnbereich Verwendung finden, müssen hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit gestellt werden. Daher ist es möglich, zur Sicherstellung dieser Anforderungen Blei-Säure- oder Ni-Cd-Batterien als Energiespeicher zu verwenden. Hingegen ist bei einer Lithium- Batterie als Energiespeicher die Nutzung eines BMS besonders vorteilhaft, um den Energiespeicher zu überwachen. Jedoch bietet ein BMS ggf. nicht die erforderliche Verfügbarkeit, sodass erfindungsgemäß eine zusätzliche (und vom BMS unabhängige) Notversorgungsanordnung den Einsatz des Energiespeichers für das Bordnetz und insbesondere als Notstrombatterie erst ermöglichen kann. It is also possible within the scope of the invention that the at least one energy store is designed as such an energy store which requires monitoring of the charging and discharging of the energy store for use in the vehicle electrical system (in particular as an emergency battery), and / or that the at least one Energy storage is designed as a rechargeable lithium battery. Particularly in the case of such energy stores, which are used as emergency batteries in the railway sector, high demands must be placed on availability. It is therefore possible to use lead-acid or Ni-Cd batteries as energy storage devices to meet these requirements. In contrast, with a lithium battery as an energy storage device, the use of a BMS is particularly advantageous in order to monitor the energy storage device. However, a BMS may not offer the necessary availability, so that, according to the invention, an additional (and independent of the BMS) emergency supply arrangement can enable the energy store to be used for the on-board network and, in particular, as an emergency battery.
Eine erfindungsgemäße Anordnung kann z. B. in einem Gehäuse angeordnet sein, und elektrische Komponenten aufweisen, welche frei miteinander verdrahtet sind. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn wenigstens eines der Aktivierungsmittel als Relais und vorzugsweise Schütz ausgebildet ist. Auch ist es möglich, dass die Komponenten zumindest teilweise auf einer Leiterplatte angeordnet und über Leiterbahnen miteinander elektrisch verbunden sind. Dies ist z. B. bei der Ausbildung wenigstens eines der Aktivierungsmittel als ein elektronischer Schalter, vorzugsweise Leistungs-Halbleiterschalter denkbar. Es ist ferner denkbar, dass die Notversorgungsanordnung ein Überwachungsmittel zur Überwachung des Entladepfads aufweist, um in Abhängigkeit von der Überwachung die aktivierte Entladung beizubehalten und/oder zu deaktivieren. Da die Notversorgungsanordnung zur Notversorgung der Last und insbesondere des Bordnetzes dienen kann, ist es sinnvoll, die Entladung solange wie möglich beizubehalten. Eine Grenze ist dabei ggf. durch den Ladezustand des Energiespeichers gesetzt, da die Tiefenentladung des Energiespeichers vermieden werden sollte. Entsprechend kann die Überwachung eine Erfassung des Ladezustands und insbesondere Messung einer Spannung am Energiespeicher umfassen. Auf diese Weise lässt sich eine drohende Tiefenentladung feststellen, und zur Vermeidung die Entladung deaktivieren. Eine solche Funktion kann dabei grundsätzlich auch durch das BMS bereitgestellt sein, jedoch bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erhöhung der Verfügbarkeit (insbesondere mittels der Selbsthaltung) überbrückt sein. Das Überwachungsmittel weist zur Erfassung bzw. Messung bspw. einen Sensor oder eine elektrische Anpassung und/oder dergleichen auf, um insbesondere einen Spannungswert zu erfassen. An arrangement according to the invention can, for. B. be arranged in a housing, and have electrical components which are freely wired together. This is particularly useful when at least one of the activation means is designed as a relay and preferably a contactor. It is also possible that the components are at least partially arranged on a circuit board and are electrically connected to one another via conductor tracks. This is e.g. B. conceivable in the formation of at least one of the activation means as an electronic switch, preferably a power semiconductor switch. It is also conceivable that the emergency supply arrangement has a monitoring means for monitoring the discharge path in order to maintain and / or deactivate the activated discharge as a function of the monitoring. Since the emergency supply arrangement can serve for the emergency supply of the load and in particular of the on-board network, it makes sense to maintain the discharge as long as possible. A limit is possibly set by the state of charge of the energy store, since deep discharge of the energy store should be avoided. Accordingly, the monitoring can include a detection of the state of charge and in particular measurement of a voltage on the energy store. In this way, an impending deep discharge can be determined and the discharge can be deactivated to avoid it. Such a function can in principle also be provided by the BMS, but be bridged in the arrangement according to the invention to increase the availability (in particular by means of self-holding). For detection or measurement, the monitoring means has, for example, a sensor or an electrical adaptation and / or the like, in order in particular to detect a voltage value.
Bevorzugt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das zweite Aktivierungsmittel als ein Unterspannungsrelais ausgebildet ist, sodass insbesondere das zweite Aktivierungsmittel das Überwachungsmittel der Notversorgungsanordnung bildet, um bei Detektion einer Unterspannung beim Entladepfad die Entladung zu deaktivieren. Die Unterspannung wird z. B. dadurch detektiert, dass ein durch das Unterspannungsrelais gemessener Spannungswert mit einem Grenzwert (oberhalb einer Tiefenentladungsgrenze) verglichen wird. Bei Unterschreiten dieses Grenzwertes durch den gemessenen Spannungswert erfolgt die Detektion und es tritt entsprechend ein Überwachungsereignis auf. Dies hat dann insbesondere ein Öffnen der Schalteinheit(en) des zweiten Aktivierungsmittels im Entladepfad zur Folge, um die Entladung zu deaktivieren. Preferably, within the scope of the invention it can be provided that the second activation means is designed as an undervoltage relay, so that in particular the second activation means forms the monitoring means of the emergency supply arrangement in order to deactivate the discharge when an undervoltage is detected in the discharge path. The undervoltage is z. B. detected that a voltage value measured by the undervoltage relay is compared with a limit value (above a deep discharge limit). If the measured voltage value falls below this limit value, detection takes place and a corresponding monitoring event occurs. This then in particular results in the switching unit (s) of the second activation means in the discharge path being opened in order to deactivate the discharge.
Es kann optional möglich sein, dass die Notversorgungsanordnung dazu ausgeführt ist, die Entladung zu kontrollieren (insbesondere zu steuern) und vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Überwachung des Entladepfads zu deaktivieren, um bevorzugt eine Tiefenentladung bei dem Energiespeicher zu verhindern, besonders bevorzugt durch die Deaktivierung der Entladung vor Erreichen einer Tiefenentladungsgrenze. Dabei kann vor Erreichen der Tiefenentladungsgrenze ein Überwachungsereignis ausgelöst werden, um die Entladung rechtzeitig zu deaktivieren. Zur Auslösung des Überwachungsereignisses wird z. B. ein Überwachungsmittel eingesetzt, welches bspw. eine Spannung am Energiespeicher überwacht. It may optionally be possible for the emergency supply arrangement to be designed to monitor (in particular to control) the discharge and preferably to deactivate it as a function of monitoring the discharge path in order to preferably prevent deep discharge in the energy store, particularly preferably by deactivating the Discharge before reaching a deep discharge limit. A monitoring event can be triggered before the deep discharge limit is reached in order to prevent the discharge disable in time. To trigger the monitoring event z. B. used a monitoring means which, for example, monitors a voltage on the energy store.
Es ist ferner denkbar, dass die Notversorgungsanordnung den Entladepfad elektrisch mit dem zweiten Aktivierungsmittel koppelt, um das zweite Aktivierungsmittel zur Beibehaltung der aktivierten Entladung anzusteuern, und vorzugsweise um das zweite Aktivierungsmittel durch den Energiespeicher unabhängig von einer elektrischen Energieversorgung des Batteriemanagementsystems elektrisch zu versorgen. Dies dient insbesondere dazu, die Versorgung des Bordnetzes auch bei einem Ausfall der Energieversorgung für das Batteriemanagementsystem bereitzustellen. It is also conceivable that the emergency supply arrangement electrically couples the discharge path to the second activation means in order to control the second activation means to maintain the activated discharge, and preferably to electrically supply the second activation means through the energy store independently of an electrical energy supply of the battery management system. This serves in particular to provide the supply of the on-board network even if the power supply fails for the battery management system.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Notversorgungsanordnung als eine Selbsthalteschaltung ausgeführt ist, um nach einer Aktivierung des zweiten Aktivierungsmittels durch die Kontrollanordnung, und somit bei aktivierter Entladung, das zweite Aktivierungsmittel selbst aktiv zu halten. Hierzu kann der Entladepfad elektrisch mit dem Steuerstromkreis des zweiten Aktivierungsmittels über wenigstens eine Schalteinheit des zweiten Aktivierungsmittels verbunden sein. Auf diese Weise kann eine Selbsthaltung bereitgestellt werden, wenn das zweite Aktivierungsmittel angesteuert (aktiviert) wird und somit die Schalteinheit schließt. Außerdem kann eine andere Schalteinheit des zweiten Aktivierungsmittels einen Laststromkreis des zweiten Aktivierungsmittels für die Entladung und Energieversorgung der Last schalten. According to a further advantage, it can be provided that the emergency supply arrangement is designed as a self-holding circuit in order to keep the second activation means active after activation of the second activation means by the control arrangement and thus with activated discharge. For this purpose, the discharge path can be electrically connected to the control circuit of the second activation means via at least one switching unit of the second activation means. In this way, a self-holding can be provided when the second activation means is controlled (activated) and thus closes the switching unit. In addition, another switching unit of the second activation means can switch a load circuit of the second activation means for discharging and supplying energy to the load.
Es kann ferner möglich sein, dass die Anordnung den wenigstens einen Energiespeicher aufweist, wobei der wenigstens eine Energiespeicher als eine wiederaufladbare Notstrombatterie ausgebildet ist, vorzugsweise in der Form eines Lithium-Ionen- Akkumulators. Da eine solche wiederaufladbare Lithium-Ionen (Li-Ion)-Batterie nach einer Tiefenentladung nicht mehr wieder geladen werden darf, da es sonst zu zellinternen Kurzschlüssen kommen kann, sollte der Energiespeicher vor Erreichen der Tiefentladungsgrenze abgeschaltet werden. Für diese Funktion stehen z. B.It can furthermore be possible for the arrangement to have the at least one energy store, the at least one energy store being designed as a rechargeable emergency battery, preferably in the form of a lithium-ion accumulator. Since such a rechargeable lithium-ion (Li-ion) battery must no longer be charged after a deep discharge, otherwise short circuits inside the cell can occur, the energy storage device should be switched off before the deep discharge limit is reached. For this function are e.g. B.
Unterspannungsrelais, die sehr geringe Ausfallraten aufweisen, als zweitesUndervoltage relays, which have very low failure rates, second
Aktivierungsmittel zur Verfügung. Für den Einsatz im Schienenverkehr können Li-Ion Batterien als der Energiespeicher besonders vorteilhaft sein. Insbesondere die höhere Energiedichte ist hier sinnvoll. Li-Ion Batterien benötigen aber häufig zum sicheren Betrieb ein BMS. Das BMS überwacht den Zustand der einzelnen Zellen und verhindert beispielsweise das Überladen der Zellen des Energiespeichers. Diese Überwachung ist z. B. dann nötig, wenn Zellen, die nicht überwacht werden, durch Überladung zerstört werden können. Da es sich bei den BMS um elektronische Schaltungen handelt, die aus vielen elektronischen Bauteilen bestehen, haben die Batterien, die eine solche Überwachung benötigen, die die Batterien auch abschalten können, eine deutlich erhöhte Ausfallrate als Batterien, die diese Überwachung nicht benötigen. Dies kann durch die Nutzung einer Notversorgungsanordnung zumindest teilweise verbessert werden, da die Abschaltung der Entladung dann nicht mehr durch das BMS bereitgestellt wird. Activating agent available. For use in rail transport, Li-Ion batteries can be particularly advantageous as energy storage. The higher energy density is particularly useful here. However, Li-Ion batteries often require a BMS for safe operation. The BMS monitors the condition of the individual cells and prevents, for example, the cells of the energy storage device from being overcharged. This monitoring is z. B. necessary when cells that are not monitored can be destroyed by overcharging. Since the BMS are electronic circuits that consist of many electronic components, the batteries that require such monitoring, which can also switch off the batteries, have a significantly higher failure rate than batteries that do not need this monitoring. This can be at least partially improved by using an emergency supply arrangement, since the disconnection of the discharge is then no longer provided by the BMS.
Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung das erste Aktivierungsmittel eine erste Schalteinheit aufweist, um die Aufladung des Energiespeichers zu schalten, und das zweite Aktivierungsmittel eine zweite Schalteinheit aufweist, um die Entladung des Energiespeichers zu schalten, wobei vorzugsweise das erste Aktivierungsmittel zur unmittelbaren Ansteuerung durch die Kontrollanordnung mit der Kontrollanordnung verschaltet ist, und/oder das zweite Aktivierungsmittel zur Ansteuerung parallel zu einer Ansteuerung durch die Notversorgungsanordnung mit der Kontrollanordnung verschaltet ist. Entsprechend kann die Ansteuerung des zweiten Aktivierungsmittels sowohl durch die Kontrollanordnung erfolgen, jedoch nur zum Einschalten, und zusätzlich zum Ausschalten des zweiten Aktivierungsmittels durch die Notversorgungsanordnung erfolgen. In anderen Worten überbrückt die Notversorgungsanordnung das Ausschalten durch die Kontrollanordnung für das zweite Aktivierungsmittel. It can be advantageous if, within the scope of the invention, the first activation means has a first switching unit to switch the charging of the energy store, and the second activation means has a second switch unit to switch the discharge of the energy store, the first activation means preferably for direct activation by the control arrangement is connected to the control arrangement, and / or the second activation means for activation is connected to the control arrangement in parallel to an activation by the emergency supply arrangement. Correspondingly, the control of the second activation means can take place both by the control arrangement, but only for switching on, and in addition to switching off the second activation means by the emergency supply arrangement. In other words, the emergency supply arrangement bridges the switching off by the control arrangement for the second activation means.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontrollanordnung einen ersten Steuerschalter zur Aktivierung und Deaktivierung des ersten Aktivierungsmittels aufweist, und/oder einen zweiten Steuerschalter nur zur Aktivierung des zweiten Aktivierungsmittels aufweist, sodass nur die Notversorgungsanordnung zur Deaktivierung des zweiten Aktivierungsmittels ausgeführt ist. Der erste Steuerschalter ist hierzu z. B. in einen Steuerstromkreis des ersten Aktivierungsmittels integriert, und der zweite Steuerschalter in einen Steuerstromkreis des zweiten Aktivierungsmittels integriert. Ferner kann der zweite Steuerschalter parallel zu einer (weiteren zweiten) Schalteinheit des zweiten Aktivierungsmittels verschaltet sein, sodass sowohl der zweite Steuerschalter als auch die Schalteinheit das Aktivierungsmittel aktivieren können. According to an advantageous development of the invention, it can be provided that the control arrangement has a first control switch for activating and deactivating the first activation means and / or has a second control switch only for activating the second activation means, so that only the emergency supply arrangement is designed to deactivate the second activation means . The first control switch is for this purpose. B. integrated into a control circuit of the first activation means, and the second control switch integrated into a control circuit of the second activation means. Furthermore, the second control switch can be connected in parallel to a (further, second) switching unit of the second activation means, so that both the second control switch and the switching unit can activate the activation means.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Kontrollanordnung einen zweiten Steuerschalter nur zur Initiierung der Aktivierung des zweiten Aktivierungsmittels aufweist, sodass ausschließlich die Notversorgungsanordnung zur Beibehaltung (d. h. Selbsthaltung) der Aktivierung und Deaktivierung des zweiten Aktivierungsmittels ausgeführt ist. Hierzu kann der zweite Steuerschalter parallel zu einer (weiteren zweiten) Schalteinheit des zweiten Aktivierungsmittels verschaltet sein, sodass sowohl der zweite Steuerschalter als auch die Schalteinheit das Aktivierungsmittel aktivieren können. In addition, it is advantageous if the control arrangement has a second control switch only for initiating the activation of the second activation means, so that only the emergency supply arrangement is designed to maintain (i.e., self-hold) the activation and deactivation of the second activation means. For this purpose, the second control switch can be connected in parallel to a (further, second) switching unit of the second activation means, so that both the second control switch and the switching unit can activate the activation means.
In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Notversorgungsanordnung elektrisch mit dem Entladepfad verbunden ist, um das zweite Aktivierungsmittel durch den Energiespeicher elektrisch zu betreiben, und vorzugsweise somit unabhängig von einer Energieversorgung und/oder einem Zustand des Batteriemanagementsystems. Damit kann auch bei einer Störung bei dem BMS bzw. der Energieversorgung für das BMS eine Notversorgung bereitgestellt werden. In a further possibility it can be provided that the emergency supply arrangement is electrically connected to the discharge path in order to operate the second activation means electrically through the energy store, and thus preferably independently of an energy supply and / or a state of the battery management system. This means that an emergency supply can also be provided in the event of a fault in the BMS or the energy supply for the BMS.
Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass der Ladepfad und der Entladepfad sich unterscheiden, um einen elektrischen Auflade- und/oder Entladestrom des Energiespeichers über verschiedene Strompfade zu leiten. Auf diese Weise kann im Notbetrieb mit höherer Zuverlässigkeit und insbesondere ausschließlich die Entladung bereitgestellt werden. According to a further possibility, it can be provided that the charging path and the discharging path differ in order to conduct an electrical charging and / or discharging current of the energy store via different current paths. In this way, in emergency operation, the discharge can be provided with greater reliability and in particular exclusively.
Ferner ist es denkbar, dass eine Diode mit dem Energiespeicher verschaltet ist, um einen elektrischen Stromfluss zur Auf- und Entladung voneinander zu trennen, insbesondere um einen Auflade- und/oder Entladestrom des Energiespeichers durch die unterschiedlichen Pfade, nämlich den Ladepfad und den Entladepfad, zu leiten. Dies hat dabei auch den Vorteil, dass die Aufladung schaltbar ist und/oder ein Rückfluss von Ladungen von der Last zu dem Energiespeicher vermieden wird. Furthermore, it is conceivable that a diode is connected to the energy store in order to separate an electrical current flow for charging and discharging from one another, in particular for a charging and / or discharging current of the energy store through the different paths, namely the charging path and the discharge path, to direct. This also has the advantage that the charging can be switched and / or a backflow of charges from the load to the energy store is avoided.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn das erste Aktivierungsmittel eine erste Schalteinheit zum Aktivieren und Deaktivieren der Aufladung aufweist, um einen elektrischen Aufladestrom durch den Ladepfad zum Energiespeicher zu schalten, wobei vorzugsweise die erste Schalteinheit zur Überbrückung und vorzugsweise parallel zur (vorgenannten) Diode geschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das zweite Aktivierungsmittel eine zweite Schalteinheit (insbesondere Entladeschalteinheit der Notversorgungsanordnung) zum Aktivieren und Deaktivieren der Entladung aufweist, um einen elektrischen Entladestrom des Energiespeichers durch den Entladepfad zu schalten, wobei vorzugsweise die zweite Schalteinheit seriell zur (vorgenannten) Diode geschaltet ist. Auf diese Weise kann ein getrennter Lade- und Entladepfad bereitgestellt werden. A further advantage within the scope of the invention can be achieved if the first activation means has a first switching unit for activating and deactivating the charging, to a to switch electrical charging current through the charging path to the energy store, wherein the first switching unit is preferably connected for bridging and preferably in parallel with the (aforementioned) diode. Alternatively or additionally, it is conceivable that the second activation means has a second switching unit (in particular the discharge switching unit of the emergency supply arrangement) for activating and deactivating the discharge in order to switch an electrical discharge current of the energy store through the discharge path, with the second switching unit preferably being in series with the (aforementioned) Diode is switched. In this way, a separate charging and discharging path can be provided.
Bevorzugt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das zweite Aktivierungsmittel eine weitere zweite Schalteinheit (insbesondere Selbsthalteschalteinheit der Notversorgungsanordnung) zur Selbsthaltung des zweiten Aktivierungsmittels aufweist, um einen Steuerstrom zum zweiten Aktivierungsmittel zu schalten, vorzugsweise um durch den Steuerstrom das zweite Aktivierungsmittel in Abhängigkeit von einer Überwachung des Steuerstroms durch das zweite Aktivierungsmittel aktiviert zu halten. Dies kann dazu dienen, die Schalteinheiten des zweiten Aktivierungsmittels geschlossen zu halten, bis ein Überwachungsereignis vorliegt. Bei dem Auftreten des Überwachungsereignisses können dann die Schalteinheiten des zweiten Aktivierungsmittels geöffnet werden, um die Entladung zu deaktivieren. Dies ermöglicht eine zuverlässige Entladung im Notstrombetrieb, bis das Überwachungsereignis ausgelöst wird. Das Überwachungsereignis ist z. B. für einen kritischen Zustand des Energiespeichers spezifisch, bei welchem die Entladung deaktiviert werden sollte. Preferably, within the scope of the invention it can be provided that the second activation means has a further second switching unit (in particular self-holding switching unit of the emergency supply arrangement) for self-holding the second activation means in order to switch a control current to the second activation means, preferably to use the control current to switch the second activation means depending on a monitoring of the control current activated by the second activation means. This can serve to keep the switching units of the second activation means closed until a monitoring event is present. When the monitoring event occurs, the switching units of the second activation means can then be opened in order to deactivate the discharge. This enables reliable discharge in emergency power mode until the monitoring event is triggered. The monitoring event is e.g. B. specific for a critical state of the energy store, in which the discharge should be deactivated.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System, aufweisend: The invention also relates to a system having:
wenigstens einen elektrischen (vorzugsweise wiederaufladbaren) Energiespeicher zur elektrischen Energieversorgung bei einem Bordnetz eines Fahrzeuges, insbesondere bei einem Bordnetz eines Schienenfahrzeuges, vorzugsweise bei einem Notstrom-Bahnbatteriesystem, at least one electrical (preferably rechargeable) energy storage device for supplying electrical energy to an on-board network of a vehicle, in particular to an on-board network of a rail vehicle, preferably an emergency power train battery system,
eine Ladevorrichtung, insbesondere ein Ladegerät, für eine Aufladung des Energiespeichers, a charging device, in particular a charger, for charging the energy storage device,
ein Batteriemanagementsystem zur Überwachung des Energiespeichers, wenigstens einen Ladepfad, welcher den Energiespeicher mit der Ladevorrichtung elektrisch koppelt, um die Aufladung des Energiespeichers bereitzustellen, wenigstens einen Entladepfad zur elektrischen Kopplung des Energiespeichers mit wenigstens einer Last des Bordnetzes, um durch eine Entladung des Energiespeichers eine Energieversorgung der Last bereitzustellen, a battery management system for monitoring the energy storage, at least one charging path which electrically couples the energy store to the charging device in order to provide the charging of the energy store, at least one discharge path for electrically coupling the energy store to at least one load of the vehicle electrical system in order to provide an energy supply for the load by discharging the energy store,
wenigstens ein erstes Aktivierungsmittel für den Ladepfad, um die Aufladung zu aktivieren, at least one first activation means for the charging path in order to activate the charging,
wenigstens ein zweites Aktivierungsmittel für den Entladepfad, um die Entladung zu aktivieren, at least one second activation means for the discharge path in order to activate the discharge,
eine Kontrollanordnung, welche mit dem Batteriemanagementsystem und mit den Aktivierungsmitteln elektrisch verschaltet ist, um eine Ansteuerung der Aktivierungsmittel durch das Batteriemanagementsystem bereitzustellen, um die Aktivierung der Auf- und Entladung vorzunehmen, a control arrangement which is electrically connected to the battery management system and to the activation means in order to provide control of the activation means by the battery management system in order to activate the charging and discharging,
eine Notversorgungsanordnung des Entladepfads für eine selbstständige Beibehaltung der aktivierten Entladung, um die Energieversorgung aufrechtzuerhalten, insbesondere unabhängig von der Ansteuerung durch das Batteriemanagementsystem aufrechtzuerhalten. an emergency supply arrangement of the discharge path for independent maintenance of the activated discharge in order to maintain the energy supply, in particular to maintain it independently of the control by the battery management system.
Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben worden sind. Zudem kann das System eine erfindungsgemäße Anordnung aufweisen. The system according to the invention thus has the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention. In addition, the system can have an arrangement according to the invention.
Von weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung als ein Ladegerät und/oder Netzteil für die Bordnetzversorgung des Bordnetzes des Fahrzeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, ausgeführt ist. A further advantage can be provided that the charging device is designed as a charger and / or power supply unit for supplying the on-board network of the vehicle, in particular a rail vehicle.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn das Batteriemanagementsystem wenigstens eine Überwachungsfunktion für den Energiespeicher bereitstellt, um die Aufladung mittels der Überwachungsfunktion zu deaktivieren, wobei vorzugsweise eine Deaktivierung der Entladung durch das Batteriemanagementsystem (durch die Notversorgungsanordnung) verhindert ist. Hierzu überbrückt die Notversorgungsanordnung bspw. die Kontrollanordnung, insbesondere mittels einer Selbsthaltung. A further advantage within the scope of the invention can be achieved if the battery management system provides at least one monitoring function for the energy store in order to deactivate the charging by means of the monitoring function, whereby deactivation of the discharge by the battery management system (by the emergency supply arrangement) is preferably prevented. For this the emergency supply arrangement bridges, for example, the control arrangement, in particular by means of a self-holding.
Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Batteriemanagementsystem wenigstens eine der nachfolgenden Überwachungsfunktionen für den Energiespeicher bereitstellt: Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that the battery management system provides at least one of the following monitoring functions for the energy store:
Überwachen einer Überladung des Energiespeichers, Monitoring of an overcharging of the energy storage,
Überwachen einer Übertemperatur des Energiespeichers, Monitoring of excess temperature in the energy storage system,
Überwachen einer Spannung am Energiespeicher, Monitoring a voltage on the energy storage device,
um in Abhängigkeit von der Überwachung die Aufladung zu deaktivieren. Dies ermöglicht einen sicheren und langlebigen Betrieb des Energiespeichers. to deactivate the charging depending on the monitoring. This enables a safe and long-lasting operation of the energy store.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung der Energieversorgung bei einem Fahrzeug, insbesondere bei einem Bordnetz eines Schienenfahrzeuges, vorzugsweise für ein Notstrom-Bahnbatteriesystem. Hierbei ist vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte (oder wenigstens einer der nachfolgenden Schritte) durchgeführt werden, bevorzugt nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge: The invention also relates to a method for controlling the energy supply in a vehicle, in particular in an on-board network of a rail vehicle, preferably for an emergency power train battery system. It is provided that the following steps (or at least one of the following steps) are carried out, preferably one after the other in the order specified or in any order:
Optional: Durchführen einer Lade- und/oder Entlade-Überwachung eines elektrischen Stroms in Lade- oder Entladerichtung, bevorzugt am Lade- und/oder Entladepfad, Optional: Carrying out charge and / or discharge monitoring of an electrical current in the charging or discharging direction, preferably on the charging and / or discharging path,
Steuern einer Aufladung eines Energiespeichers (des Fahrzeuges) durch ein Batteriemanagementsystem (des Fahrzeuges), vorzugsweise in Abhängigkeit von der Lade- und/oder Entlade-Überwachung, bevorzugt durch ein Durchführen der Aufladung und anschließendes Abschalten der Aufladung, wenn ein vorgegebener Ladezustand des Energiespeichers erreicht ist und/oder der überwachte Strom einen Grenzwert unterschreitet und/oder einen weiteren dazu höheren Grenzwert überschreitet, Controlling the charging of an energy storage device (of the vehicle) by a battery management system (of the vehicle), preferably as a function of the charge and / or discharge monitoring, preferably by carrying out the charging process and then switching off the charging process when a specified state of charge of the energy storage device is reached and / or the monitored current falls below a limit value and / or exceeds another higher limit value,
Aktivieren einer Entladung des Energiespeichers durch das Batteriemanagementsystem, um durch die Entladung des Energiespeichers eine Energieversorgung wenigstens einer Last des Fahrzeuges bereitzustellen, Activation of a discharge of the energy store by the battery management system in order to provide an energy supply to at least one load of the vehicle by discharging the energy store,
Durchführen einer Überwachung der Entladung durch eine Notversorgungsanordnung, bevorzugt durch die Lade- und/oder Entlade- Überwachung des elektrischen Stroms in Lade- oder Entladerichtung und/oder im Entladepfad, insbesondere durch ein zweites Aktivierungsmittel, vorzugsweise unabhängig vom Batteriemanagementsystem, Carrying out a monitoring of the discharge by an emergency supply arrangement, preferably by the loading and / or unloading Monitoring of the electrical current in the direction of charge or discharge and / or in the discharge path, in particular by a second activation means, preferably independently of the battery management system,
Erhalten der aktivieren Entladung so lange, bis ein Überwachungsereignis bei der Überwachung vorliegt, insbesondere unabhängig vom Batteriemanagementsystem. Maintaining the activated discharge until there is a monitoring event in the monitoring, in particular regardless of the battery management system.
Auf diese Weise kann die Energieversorgung stets bis zum Vorliegen des Überwachungsereignisses aufrechterhalten werden, insbesondere ohne dass eine Deaktivierung der Entladung und/oder Energieversorgung durch das BMS möglich ist. In this way, the energy supply can always be maintained until the monitoring event occurs, in particular without the BMS being able to deactivate the discharge and / or energy supply.
Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung und/oder ein erfindungsgemäßes System beschrieben worden sind. Zudem kann das Verfahren geeignet sein, eine erfindungsgemäße Anordnung und/oder ein erfindungsgemäßes System zu betreiben. The method according to the invention thus brings the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention and / or a system according to the invention. In addition, the method can be suitable for operating an arrangement according to the invention and / or a system according to the invention.
Zudem ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das Überwachungsereignis ein Unterschreiten eines vorgegebenen Strom- und/oder Spannungswertes (Grenzwertes) bei dem Energiespeicher bei der Entladung ist, wobei der vorgegebene Strom- und/oder Spannungswert für eine Tiefenentladung spezifisch ist. Hierzu kann z. B. eine Messung des Entladestroms und/oder der Spannung des Energiespeichers durchgeführt werden, und der gemessene Strom- und/oder Spannungswert mit dem vorgegebenen Strom- und/oder Spannungswert verglichen werden. Diese Messung wird bspw. wiederholt durch die Notversorgungsanordnung und/oder das zweite Aktivierungsmittel durchgeführt. In addition, it is conceivable within the scope of the invention that the monitoring event is an undershooting of a specified current and / or voltage value (limit value) in the energy store during discharge, the specified current and / or voltage value being specific for a deep discharge. For this purpose, z. B. a measurement of the discharge current and / or the voltage of the energy store can be carried out, and the measured current and / or voltage value compared with the predetermined current and / or voltage value. This measurement is carried out repeatedly, for example, by the emergency supply arrangement and / or the second activation means.
Auch ist es optional denkbar, dass durch die Notversorgungsanordnung eine Deaktivierung der Entladung durch das Batteriemanagementsystem verhindert wird. Auf diese Weise kann ein Notbetrieb sehr zuverlässig bereitgestellt werden. It is also optionally conceivable that the emergency supply arrangement prevents the discharge from being deactivated by the battery management system. In this way, emergency operation can be provided very reliably.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen: Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The Claims and features mentioned in the description may be essential to the invention individually or in any combination. Show it:
Figur 1 ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung, Figure 1 is a schematic circuit diagram of an arrangement according to the invention,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen System, Figure 2 is a schematic representation of a vehicle with a system according to the invention,
Figur 3 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen FIG. 3 shows a schematic representation for the visualization of an inventive
Verfahrens. Procedure.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet. In the following figures, the same reference numerals are used for the same technical features from different exemplary embodiments.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 10 für ein Fahrzeug 5 gezeigt, insbesondere für ein Bordnetz 6 eines Schienenfahrzeuges 5, vorzugsweise für ein Notstrom-Bahnbatteriesystem. Es ist ein Ladepfad 11 zur elektrischen Kopplung wenigstens eines elektrischen Energiespeichers 80 mit einer Ladevorrichtung 7 dargestellt. Dieser dient dazu, eine Aufladung des Energiespeichers 80 bereitzustellen. Außerdem ist ein Entladepfad 12 zur elektrischen Kopplung des Energiespeichers 80 mit wenigstens einer Last 8 vorgesehen, um durch eine Entladung des Energiespeichers 80 eine Energieversorgung der Last 8 bereitzustellen. Bei dem Ladepfad 11 und Entladepfad 12 kann es sich um separat voneinander ausgebildete Strompfade handeln, welche jeweils bspw. durch elektrische Leitungen oder dergleichen bereitgestellt werden. Der Ladepfad 11 ist z. B. über elektrische Anschlüsse BC+, BC- mit der Ladevorrichtung 7 elektrisch verbindbar. Der Entladepfad 12 kann hingegen über andere Anschlüsse BL+, BL- mit der wenigstens einen Last 8 verbunden werden. FIG. 1 shows an arrangement 10 according to the invention for a vehicle 5, in particular for an on-board network 6 of a rail vehicle 5, preferably for an emergency power train battery system. A charging path 11 for electrically coupling at least one electrical energy store 80 to a charging device 7 is shown. This serves to provide a charge for the energy store 80. In addition, a discharge path 12 is provided for electrically coupling the energy store 80 to at least one load 8 in order to provide an energy supply for the load 8 by discharging the energy store 80. The charging path 11 and the discharging path 12 can be current paths formed separately from one another, which are each provided, for example, by electrical lines or the like. The loading path 11 is z. B. can be electrically connected to the charging device 7 via electrical connections BC +, BC-. The discharge path 12 can, however, be connected to the at least one load 8 via other connections BL +, BL-.
Ferner ist ein erstes Aktivierungsmittel K1 für den Ladepfad 11 vorgesehen, um die Aufladung zu aktivieren. Daneben ist ein zweites Aktivierungsmittel K2 für den Entladepfad 12 gezeigt, um die Entladung zu aktivieren. Die Aktivierungsmittel K1 , K2 sind insbesondere als Relais ausgebildet und weisen zum Aktivieren (und auch Deaktivieren) der Aufladung und Entladung Schalteinheiten K1‘, K2‘ auf, welche als Schaltkontakte ausgebildet sein können. Darüber hinaus kann eine Kontrollanordnung 20 zur Bereitstellung einer Ansteuerung der Aktivierungsmittel K1 , K2 durch ein Batteriemanagementsystem 1 genutzt werden, um die Aktivierung der Auf- und Entladung vorzunehmen. Die Kontrollanordnung 20 weist hierzu Steuerschalter S1 , S2 auf, welche durch das BMS 1 aktiviert werden können. Dies ermöglicht wiederrum eine Ansteuerung der Aktivierungsmittel K1 , K2. Es ist erkennbar, dass ein erster Steuerschalter S1 unmittelbar das Aktivieren des ersten Aktivierungsmittels K1 bewirkt, und somit die erste Schalteinheit K1‘ schaltet. Dies ermöglicht unmittelbar die Aktivierung und Deaktivierung der Aufladung durch das BMS 1. Der zweite Steuerschalter S2 ist hingegen parallel zu einer Selbsthalteschalteinheit 32, K2‘ angeordnet. Dies ermöglicht unmittelbar lediglich ein Aktivieren des zweiten Aktivierungsmittels K2 und damit ein Schließen der zweiten Schalteinheit(en) K2‘. Ein Deaktivieren des zweiten Aktivierungsmittels K2 und damit ein Öffnen der zweiten Schalteinheit(en) K2‘ ist nicht durch das BMS 1 möglich, da beim Aktivieren des zweiten Aktivierungsmittels K2 auch die Selbsthalteschalteinheit 32, K2‘ geschlossen wird. Dies ermöglicht die Ausbildung einer Notversorgungsanordnung 30 des Entladepfads 12 für eine selbstständige Beibehaltung der aktivierten Entladung, um die Energieversorgung aufrechtzuerhalten, insbesondere unabhängig von der Ansteuerung durch das Batteriemanagementsystem 1 aufrechtzuerhalten. Furthermore, a first activation means K1 is provided for the charging path 11 in order to activate the charging. In addition, a second activation means K2 for the discharge path 12 is shown in order to activate the discharge. The activation means K1, K2 are designed, in particular, as relays and, for activating (and also deactivating) the charging and discharging, have switching units K1 ', K2' which are designed as switching contacts can. In addition, a control arrangement 20 can be used to provide control of the activation means K1, K2 by a battery management system 1 in order to activate the charging and discharging. For this purpose, the control arrangement 20 has control switches S1, S2 which can be activated by the BMS 1. This in turn enables the activation means K1, K2 to be controlled. It can be seen that a first control switch S1 directly activates the first activation means K1, and thus switches the first switching unit K1 '. This enables the charging to be activated and deactivated directly by the BMS 1. The second control switch S2, on the other hand, is arranged in parallel with a self-holding switch unit 32, K2 '. This only enables the second activation means K2 to be activated directly and thus the second switching unit (s) K2 'to be closed. Deactivating the second activation means K2 and thus opening the second switching unit (s) K2 'is not possible by the BMS 1, since the self-holding switching unit 32, K2' is also closed when the second activation means K2 is activated. This enables the formation of an emergency supply arrangement 30 of the discharge path 12 for independent maintenance of the activated discharge in order to maintain the energy supply, in particular to maintain it independently of the activation by the battery management system 1.
Die hier beschriebene Aktivierung der Entladung lässt sich z. B. durch einen einfachen Tastendruck oder durch eine Steuerung, z.B. dem BMS 1 oder der Fahrzeugsteuerung, einschalten, aber nicht ausschalten. Ausschalten lässt sich die Entladeseite (also die Entladung) nur durch das zweite Aktivierungsmittel K2 und durch manuelle Eingriffe (wie das Entfernen von Sicherungen aus einem Trenner). The activation of the discharge described here can be z. By a simple push of a button or by a control, e.g. the BMS 1 or the vehicle control, switch it on, but not switch it off. The discharge side (i.e. the discharge) can only be switched off by the second activation means K2 and by manual intervention (such as removing fuses from a disconnector).
Beispielhaft soll nachfolgend eine mögliche Aktivierung der Entladung beschrieben werden, bei welcher auch ein Vorladekreis genutzt wird. Dabei kann ein zeitweises Schließen des zweiten Steuerschalters S2 zunächst das Laden des Vorladekreises initiieren, z. B. zum Aufladen von parasitären Kapazitäten auf Lastseite. Entsprechend werden über diesen Vorladekreis die Kapazitäten des Bordnetzes vorgeladen. Dies ist z. B. nötig, um hohe Stromspitzen zu verhindern. Nach einer voreingestellten Zeit kann das zweite Aktivierungsmittel K2 den Selbsthaltekreis für das zweite Aktivierungsmittel K2 schließen. Hierzu werden die Schalteinheiten K2‘ geschlossen. Entsprechend wird hierbei die Selbsthaltung über die Notversorgungsanordnung 30 aktiviert. Der Selbsthaltekreis bleibt geschlossen, solange das zweite Aktivierungsmittel K2 diesen nicht öffnet. A possible activation of the discharge is described below as an example, in which a precharge circuit is also used. Temporary closing of the second control switch S2 can initially initiate the charging of the precharge circuit, e.g. B. for charging parasitic capacitances on the load side. The capacities of the on-board network are correspondingly pre-charged via this pre-charging circuit. This is e.g. B. necessary to prevent high current peaks. After a preset time, the second activation means K2 can close the self-holding circuit for the second activation means K2. For this purpose, the switching units K2 'are closed. The Self-holding activated via the emergency supply arrangement 30. The self-holding circuit remains closed as long as the second activation means K2 does not open it.
Die Ladeseite, also der Ladepfad 11 , kann dabei über das BMS 1 überwacht werden. Im Falle einer Überladung, Übertemperatur oder Ähnliches, kann das BMS 1 die Ladeseite und damit die Aufladung abschalten. Auch die Zuschaltung der Ladeseite kann durch das BMS 1 erfolgen. The charging side, that is to say the charging path 11, can be monitored via the BMS 1. In the event of overcharging, overtemperature or the like, the BMS 1 can switch off the charging side and thus the charging. The BMS 1 can also switch on the charging side.
Die Lade- und Entladerichtung können durch die Diode D1 getrennt werden. Solange auch die Laderichtung eingeschaltet ist, ist die Diode überbrückt. Dies dient der Vermeidung von Verlustleistung in der Diode. Im Falle eines Ausfalls des BMS 1 oder der Ladevorrichtung 7 ist durch die Anordnung 10 sichergestellt, dass immer eine Entladung möglich ist. Damit ist die Sicherheitsfunktion, die durch den Energiespeicher bereitgestellt wird, gewährleistet. Ein Ausfall der Ladeseite kann detektiert werden und die Fahrt oder der Umlauf kann fortgesetzt werden. The charging and discharging directions can be separated by the diode D1. As long as the charging direction is switched on, the diode is bridged. This serves to avoid power loss in the diode. In the event of a failure of the BMS 1 or the charging device 7, the arrangement 10 ensures that a discharge is always possible. This ensures the safety function that is provided by the energy store. A failure of the loading side can be detected and the journey or the circuit can be continued.
Es ist außerdem gezeigt, dass die Notversorgungsanordnung 30 ein Überwachungsmittel 31 zur Überwachung des Entladepfads 12 aufweist, um in Abhängigkeit von der Überwachung die aktivierte Entladung beizubehalten und/oder zu deaktivieren. Hierzu ist im gezeigten Beispiel das zweite Aktivierungsmittel K2 als ein Unterspannungsrelais K2 ausgebildet, sodass das zweite Aktivierungsmittel K2 das Überwachungsmittel 31 der Notversorgungsanordnung 30 bildet. It is also shown that the emergency supply arrangement 30 has a monitoring means 31 for monitoring the discharge path 12 in order to maintain and / or deactivate the activated discharge as a function of the monitoring. For this purpose, in the example shown, the second activation means K2 is designed as an undervoltage relay K2, so that the second activation means K2 forms the monitoring means 31 of the emergency supply arrangement 30.
Die Notversorgungsanordnung 30 ist als eine Selbsthalteschaltung ausgeführt, um nach einer Aktivierung des zweiten Aktivierungsmittels K2 durch die Kontrollanordnung 20, und somit bei aktivierter Entladung, das zweite Aktivierungsmittel K2 selbst aktiv zu halten. Dabei weist das erste Aktivierungsmittel K1 eine erste Schalteinheit K1‘ auf, um die Aufladung des Energiespeichers 80 zu schalten, und das zweite Aktivierungsmittel K2 eine zweite Schalteinheit K2‘, um die Entladung des Energiespeichers 80 zu schalten. Das erste Aktivierungsmittel K1 ist zur unmittelbaren Ansteuerung durch die Kontrollanordnung 20 mit der Kontrollanordnung 20 verschaltet, und das zweite Aktivierungsmittel K2 zur Ansteuerung parallel zu einer Ansteuerung durch die Notversorgungsanordnung 30 mit der Kontrollanordnung 20 verschaltet. Ferner weist die Kontrollanordnung 20 einen ersten Steuerschalter S1 zur Aktivierung und Deaktivierung des ersten Aktivierungsmittels K1 auf, und einen zweiten Steuerschalter S2 nur zur Aktivierung des zweiten Aktivierungsmittels K2 auf, sodass nur die Notversorgungsanordnung 30 zur Deaktivierung des zweiten Aktivierungsmittels K2 ausgeführt ist. The emergency supply arrangement 30 is designed as a self-holding circuit in order to keep the second activation means K2 itself active after activation of the second activation means K2 by the control arrangement 20, and thus when the discharge is activated. The first activation means K1 has a first switching unit K1 'in order to switch the charging of the energy store 80, and the second activation means K2 has a second switching unit K2' in order to switch the discharge of the energy store 80. The first activation means K1 is connected to the control arrangement 20 for direct activation by the control arrangement 20, and the second activation means K2 is connected to the control arrangement 20 for activation in parallel with an activation by the emergency supply arrangement 30. The control arrangement 20 also has a first control switch S1 for activating and deactivating the first activation means K1, and a second control switch S2 only for activating the second activation means K2, so that only the emergency supply arrangement 30 is designed to deactivate the second activation means K2.
Die Notversorgungsanordnung 30 ist elektrisch mit dem Entladepfad 12 verbunden, um das zweite Aktivierungsmittel K2 durch den Energiespeicher 80 elektrisch zu betreiben, und somit unabhängig von einer Energieversorgung und/oder einem Zustand des Batteriemanagementsystems 1. The emergency supply arrangement 30 is electrically connected to the discharge path 12 in order to operate the second activation means K2 electrically through the energy store 80, and thus independently of an energy supply and / or a state of the battery management system 1.
Es ist anhand Figur 1 ersichtlich, dass sich der Ladepfad 11 und der Entladepfad 12 unterscheiden, um einen elektrischen Auflade- und/oder Entladestrom le, la des Energiespeichers 80 über verschiedene Strompfade zu leiten. Eine Diode D1 ist hierzu mit dem Energiespeicher 80 verschaltet, um den elektrischen Stromfluss zur Auf- und Entladung voneinander zu trennen, und um den Auflade- und/oder Entladestrom la, le des Energiespeichers 80 durch die unterschiedlichen Pfade 11 , 12, nämlich den Ladepfad 11 und den Entladepfad 12, zu leiten. It can be seen from FIG. 1 that the charging path 11 and the discharging path 12 differ in order to conduct an electrical charging and / or discharging current le, la of the energy store 80 via different current paths. For this purpose, a diode D1 is connected to the energy store 80 in order to separate the electrical current flow for charging and discharging from one another, and for the charging and / or discharging current la, le of the energy store 80 through the different paths 11, 12, namely the charging path 11 and the discharge path 12.
Das erste Aktivierungsmittel K1 weist eine erste Schalteinheit K1‘ zum Aktivieren und Deaktivieren der Aufladung auf, um einen elektrischen Aufladestrom la durch den Ladepfad 11 zum Energiespeicher 80 zu schalten, wobei die erste Schalteinheit K1‘ zur Überbrückung und parallel zur Diode D1 geschaltet ist. Das zweite Aktivierungsmittel K2 weist eine zweite Schalteinheit K2‘ in der Form einer Entladeschalteinheit 33 der Notversorgungsanordnung 30 zum Aktivieren und Deaktivieren der Entladung auf, um einen elektrischen Entladestrom le des Energiespeichers 80 durch den Entladepfad 12 zu schalten. Diese zweite Schalteinheit K2‘, 33 ist seriell zur Diode D1 geschaltet. Ferner weist das zweite Aktivierungsmittel K2 eine weitere zweite Schalteinheit K2‘ in der Form einer Selbsthalteschalteinheit 32 der Notversorgungsanordnung 30 zur Selbsthaltung des zweiten Aktivierungsmittels K2 auf, um einen Steuerstrom Is zum zweiten Aktivierungsmittel K2 zu schalten. In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes System mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer Ladevorrichtung 7 für eine Aufladung des Energiespeichers 80 sowie ein Batteriemanagementsystem 1 zur Überwachung des Energiespeichers 80 gezeigt. The first activation means K1 has a first switching unit K1 'for activating and deactivating the charging in order to switch an electrical charging current Ia through the charging path 11 to the energy store 80, the first switching unit K1' being connected for bridging and parallel to the diode D1. The second activation means K2 has a second switching unit K2 ′ in the form of a discharge switching unit 33 of the emergency supply arrangement 30 for activating and deactivating the discharge in order to switch an electrical discharge current le of the energy store 80 through the discharge path 12. This second switching unit K2 ', 33 is connected in series with the diode D1. Furthermore, the second activation means K2 has a further second switching unit K2 'in the form of a self-holding switch unit 32 of the emergency supply arrangement 30 for self-holding the second activation means K2 in order to switch a control current Is to the second activation means K2. FIG. 2 shows a system according to the invention with a device according to the invention and a charging device 7 for charging the energy store 80 as well as a battery management system 1 for monitoring the energy store 80.
In Figur 3 ist schematisch ein Verfahren zur Steuerung der Energieversorgung bei einem Fahrzeug 5 visualisiert. Dabei erfolgt gemäß einem ersten Verfahrensschritt 101 ein Steuern einer Aufladung eines Energiespeichers 80 durch ein Batteriemanagementsystem 1. Gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 102 erfolgt ein Aktivieren einer Entladung des Energiespeichers 80 durch das Batteriemanagementsystem 1 , um durch die Entladung des Energiespeichers 80 eine Energieversorgung wenigstens einer Last 8 des Fahrzeuges 5 bereitzustellen. Gemäß einem dritten Verfahrensschritt 103 erfolgt ein Durchführen einer Überwachung der Entladung durch eine Notversorgungsanordnung 30, insbesondere unabhängig vom Batteriemanagementsystem 1. Anschließend erfolgt gemäß einem vierten Verfahrensschritt 104 ein Erhalten der aktivieren Entladung so lange, bis ein Überwachungsereignis bei der Überwachung vorliegt, insbesondere unabhängig vom Batteriemanagementsystem 1 , um die Energieversorgung stets bis zum Vorliegen des Überwachungsereignisses aufrechtzuerhalten. A method for controlling the energy supply in a vehicle 5 is shown schematically in FIG. According to a first method step 101, the charging of an energy store 80 is controlled by a battery management system 1. According to a second method step 102, a discharge of the energy store 80 is activated by the battery management system 1 in order to supply energy to at least one load 8 through the discharge of the energy store 80 of the vehicle 5 to provide. According to a third method step 103, the discharge is monitored by an emergency supply arrangement 30, in particular independently of the battery management system 1. Then, according to a fourth method step 104, the activated discharge is maintained until a monitoring event is present during the monitoring, in particular independently of the battery management system 1 in order to always maintain the energy supply until the monitoring event occurs.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, individual features of the embodiments can be freely combined with one another, provided that they are technically sensible, without leaving the scope of the present invention.
B ez u q s ze i c h e n l i ste REFERENCES LIST
I Batteriemanagementsystem, BMS I battery management system, BMS
5 Fahrzeug, Schienenfahrzeug 5 vehicle, rail vehicle
6 Bordnetz 6 electrical system
7 Ladevorrichtung 7 loading device
8 Last 8 load
10 Anordnung 10 arrangement
I I Ladepfad I I loading path
12 Entladepfad 12 discharge path
20 Kontrollanordnung 20 control order
30 Notversorgungsanordnung 30 Emergency Supply Order
31 Überwachungsmittel 31 monitoring means
32 Selbsthalteschalteinheit 32 Self-holding switching unit
33 Entladeschalteinheit 33 Discharge switch unit
80 Energiespeicher, Batteriemodul 80 energy storage, battery module
101 erster Verfahrensschritt 101 first procedural step
102 zweiter Verfahrensschritt 102 second procedural step
103 dritter Verfahrensschritt 103 third procedural step
104 vierter Verfahrensschritt 104 fourth procedural step
BC- Anschluss für Ladegerät BC connector for charger
BC+ Anschluss für Ladegerät BC + connector for charger
D1 Diode D1 diode
le Entladestrom le discharge current
Is Steuerstrom la Aufladestrom Is control current la charging current
K1 erstes Aktivierungsmittel, Relais K1 first activation means, relay
K2 zweites Aktivierungsmittel, Relais K2 second activation means, relay
K1‘ erste Schalteinheit von K1 , Relais-Kontakt K2‘ zweite Schalteinheit von K2, Relais-Kontakt K1 ‘first switching unit of K1, relay contact K2‘ second switching unit of K2, relay contact
BL- Anschlüsse für Last BL connections for load
BL+ Anschluss für Last BL + connection for load
51 erster Steuerschalter 51 first control switch
52 zweiter Steuerschalter 52 second control switch

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Anordnung (10) für ein Fahrzeug (5), insbesondere für ein Bordnetz (6) eines Schienenfahrzeuges (5), vorzugsweise für ein Notstrom-Bahnbatteriesystem, aufweisend: 1. Arrangement (10) for a vehicle (5), in particular for an on-board network (6) of a rail vehicle (5), preferably for an emergency power train battery system, comprising:
- wenigstens einen Ladepfad (11) zur elektrischen Kopplung wenigstens eines elektrischen Energiespeichers (80) mit einer Ladevorrichtung (7), um eine Aufladung des Energiespeichers (80) bereitzustellen, - At least one charging path (11) for electrically coupling at least one electrical energy store (80) to a charging device (7) in order to provide charging of the energy store (80),
- wenigstens einen Entladepfad (12) zur elektrischen Kopplung des Energiespeichers (80) mit wenigstens einer Last (8), um durch eine Entladung des Energiespeichers (80) eine Energieversorgung der Last (8) bereitzustellen, - At least one discharge path (12) for electrically coupling the energy store (80) to at least one load (8) in order to provide an energy supply for the load (8) by discharging the energy store (80),
- wenigstens ein erstes Aktivierungsmittel (K1) für den Ladepfad (11), um die Aufladung zu aktivieren, - At least one first activation means (K1) for the charging path (11) in order to activate the charging,
- wenigstens ein zweites Aktivierungsmittel (K2) für den Entladepfad (12), um die Entladung zu aktivieren, - At least one second activation means (K2) for the discharge path (12) in order to activate the discharge,
eine Kontrollanordnung (20) zur Bereitstellung einer Ansteuerung der Aktivierungsmittel (K1 , K2) durch ein Batteriemanagementsystem (1), um die Aktivierung der Auf- und Entladung vorzunehmen, a control arrangement (20) for providing control of the activation means (K1, K2) by a battery management system (1) in order to activate the charging and discharging,
eine Notversorgungsanordnung (30) des Entladepfads (12) für eine selbstständige Beibehaltung der aktivierten Entladung, um die Energieversorgung aufrechtzuerhalten, insbesondere unabhängig von der Ansteuerung durch das Batteriemanagementsystem (1) aufrechtzuerhalten. an emergency supply arrangement (30) of the discharge path (12) for independent maintenance of the activated discharge in order to maintain the energy supply, in particular to maintain it independently of the control by the battery management system (1).
2. Anordnung (10) nach Anspruch 1 , 2. arrangement (10) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Notversorgungsanordnung (30) ein Überwachungsmittel (31) zur Überwachung des Entladepfads (12) aufweist, um in Abhängigkeit von der Überwachung die aktivierte Entladung beizubehalten und/oder zu deaktivieren. that the emergency supply arrangement (30) has a monitoring means (31) for monitoring the discharge path (12) in order to maintain and / or deactivate the activated discharge as a function of the monitoring.
3. Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, 3. arrangement (10) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das zweite Aktivierungsmittel (K2) als ein Unterspannungsrelais (K2) ausgebildet ist, sodass insbesondere das zweite Aktivierungsmittel (K2) das Überwachungsmittel (31) der Notversorgungsanordnung (30) bildet, um bei Detektion einer Unterspannung beim Entladepfad (12) die Entladung zu deaktivieren. that the second activation means (K2) is designed as an undervoltage relay (K2), so that in particular the second activation means (K2) forms the monitoring means (31) of the emergency supply arrangement (30) in order to deactivate the discharge when an undervoltage is detected in the discharge path (12) .
4. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Notversorgungsanordnung (30) dazu ausgeführt ist, die Entladung zu kontrollieren und insbesondere in Abhängigkeit von einer Überwachung des Entladepfads (12) zu deaktivieren, um eine Tiefenentladung bei dem Energiespeicher (80) zu verhindern, vorzugsweise durch die Deaktivierung der Entladung vor Erreichen einer Tiefenentladungsgrenze. that the emergency supply arrangement (30) is designed to control the discharge and, in particular, to deactivate it as a function of monitoring the discharge path (12) in order to prevent deep discharge in the energy store (80), preferably by deactivating the discharge before reaching a Deep discharge limit.
5. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Notversorgungsanordnung (30) den Entladepfad (12) elektrisch mit dem zweiten Aktivierungsmittel (K2) koppelt, um das zweite Aktivierungsmittel (K2) zur Beibehaltung der aktivierten Entladung anzusteuern, und vorzugsweise um das zweite Aktivierungsmittel (K2) durch den Energiespeicher (80) unabhängig von einer elektrischen Energieversorgung des Batteriemanagementsystems (1) elektrisch zu versorgen. that the emergency supply arrangement (30) electrically couples the discharge path (12) to the second activation means (K2) in order to control the second activation means (K2) to maintain the activated discharge, and preferably to control the second activation means (K2) through the energy store (80) to be supplied electrically independently of an electrical energy supply of the battery management system (1).
6. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Notversorgungsanordnung (30) als eine Selbsthalteschaltung ausgeführt ist, um nach einer Aktivierung des zweiten Aktivierungsmittels (K2) durch die Kontrollanordnung (20), und somit bei aktivierter Entladung, das zweite Aktivierungsmittel (K2) selbst aktiv zu halten. that the emergency supply arrangement (30) is designed as a self-holding circuit in order to keep the second activation means (K2) itself active after activation of the second activation means (K2) by the control arrangement (20), and thus with activated discharge.
7. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Anordnung (10) den wenigstens einen Energiespeicher (80) aufweist, wobei der wenigstens eine Energiespeicher (80) als eine wiederaufladbare Notstro batterie ausgebildet ist, vorzugsweise in der Form eines Lithium-Ionen-Akkumulators. that the arrangement (10) has the at least one energy store (80), wherein the at least one energy store (80) is designed as a rechargeable emergency battery, preferably in the form of a lithium-ion accumulator.
8. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das erste Aktivierungsmittel (K1) eine erste Schalteinheit (K1‘) aufweist, um die Aufladung des Energiespeichers (80) zu schalten, und das zweite Aktivierungsmittel (K2) eine zweite Schalteinheit (K2‘) aufweist, um die Entladung des Energiespeichers (80) zu schalten, wobei das erste Aktivierungsmittel (K1) zur unmittelbaren Ansteuerung durch die Kontrollanordnung (20) mit der Kontrollanordnung (20) verschaltet ist, und das zweite Aktivierungsmittel (K2) zur Ansteuerung parallel zu einer Ansteuerung durch die Notversorgungsanordnung (30) mit der Kontrollanordnung (20) verschaltet ist. that the first activation means (K1) has a first switching unit (K1 ') in order to switch the charging of the energy store (80), and the second activation means (K2) has a second switching unit (K2') in order to discharge the energy store (80) ), wherein the first activation means (K1) for direct activation by the control arrangement (20) is connected to the control arrangement (20), and the second activation means (K2) for activation in parallel to activation by the emergency supply arrangement (30) with the Control arrangement (20) is connected.
9. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kontrollanordnung (20) einen ersten Steuerschalter (S1) zur Aktivierung und Deaktivierung des ersten Aktivierungsmittels (K1) aufweist, und einen zweiten Steuerschalter (S2) nur zur Aktivierung des zweiten Aktivierungsmittels (K2) aufweist, sodass nur die Notversorgungsanordnung (30) zur Deaktivierung des zweiten Aktivierungsmittels (K2) ausgeführt ist. that the control arrangement (20) has a first control switch (S1) for activating and deactivating the first activation means (K1), and has a second control switch (S2) only for activating the second activation means (K2), so that only the emergency supply arrangement (30) for Deactivation of the second activating agent (K2) is carried out.
10. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kontrollanordnung (20) einen zweiten Steuerschalter (S2) nur zur Initiierung der Aktivierung des zweiten Aktivierungsmittels (K2) aufweist, sodass ausschließlich die Notversorgungsanordnung (30) zur Beibehaltung der Aktivierung und Deaktivierung des zweiten Aktivierungsmittels (K2) ausgeführt ist. that the control arrangement (20) has a second control switch (S2) only for initiating the activation of the second activation means (K2), so that only the emergency supply arrangement (30) is designed to maintain the activation and deactivation of the second activation means (K2).
11. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Notversorgungsanordnung (30) elektrisch mit dem Entladepfad (12) verbunden ist, um das zweite Aktivierungsmittel (K2) durch den Energiespeicher (80) elektrisch zu betreiben, und somit unabhängig von einer Energieversorgung und/oder einem Zustand des Batteriemanagementsystems (1). that the emergency supply arrangement (30) is electrically connected to the discharge path (12) in order to operate the second activation means (K2) electrically through the energy store (80), and thus independently of an energy supply and / or a state of the battery management system (1).
12. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Ladepfad (11) und der Entladepfad (12) sich unterscheiden, um einen elektrischen Auflade- und/oder Entladestrom (le, la) des Energiespeichers (80) über verschiedene Strompfade zu leiten. that the charging path (11) and the discharging path (12) differ in order to conduct an electrical charging and / or discharging current (le, la) of the energy store (80) via different current paths.
13. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Diode (D1) mit dem Energiespeicher (80) verschaltet ist, um einen elektrischen Stromfluss zur Auf- und Entladung voneinander zu trennen, insbesondere um einen Auflade- und/oder Entladestrom (la, le) des Energiespeichers (80) durch die unterschiedlichen Pfade (11 , 12), nämlich den Ladepfad (11) und den Entladepfad (12), zu leiten. that a diode (D1) is connected to the energy store (80) in order to separate an electrical current flow for charging and discharging, in particular a charging and / or discharging current (la, le) of the energy store (80) through the different Paths (11, 12), namely the loading path (11) and the unloading path (12).
14. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 14. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das erste Aktivierungsmittel (K1) eine erste Schalteinheit (K1‘) zum Aktivieren und Deaktivieren der Aufladung aufweist, um einen elektrischen Aufladestrom (la) durch den Ladepfad (11) zum Energiespeicher (80) zu schalten, wobei vorzugsweise die erste Schalteinheit (K1‘) zur Überbrückung und vorzugsweise parallel zur Diode (D1) geschaltet ist. that the first activation means (K1) has a first switching unit (K1 ') for activating and deactivating the charging, in order to switch an electrical charging current (la) through the charging path (11) to the energy store (80), the first switching unit (K1 ') is connected for bridging and preferably in parallel with the diode (D1).
15. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das zweite Aktivierungsmittel (K2) eine zweite Schalteinheit (K2‘, 33) zum Aktivieren und Deaktivieren der Entladung aufweist, um einen elektrischen Entladestrom (le) des Energiespeichers (80) durch den Entladepfad (12) zu schalten, wobei vorzugsweise die zweite Schalteinheit (K2‘, 33) seriell zur Diode (D1) geschaltet ist. that the second activation means (K2) has a second switching unit (K2 ', 33) for activating and deactivating the discharge in order to switch an electrical discharge current (le) of the energy store (80) through the discharge path (12), with the second switching unit preferably (K2 ', 33) is connected in series with the diode (D1).
16. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 16. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das zweite Aktivierungsmittel (K2) eine weitere zweite Schalteinheit (K2‘, 32) zur Selbsthaltung des zweiten Aktivierungsmittels (K2) aufweist, um einen Steuerstrom (Is) zum zweiten Aktivierungsmittel (K2) zu schalten, vorzugsweise um durch den Steuerstrom (Is) das zweite Aktivierungsmittel (K2) in Abhängigkeit von einer Überwachung des Steuerstroms (Is) durch das zweite Aktivierungsmittels (K2) aktiviert zu halten, um hierdurch die Schalteinheiten (K2‘, 32, 33) des zweiten Aktivierungsmittels (K2) geschlossen zu halten, bis ein Überwachungsereignis vorliegt, bei welchem die Schalteinheiten (K2‘, 32, 33) des zweiten Aktivierungsmittels (K2) geöffnet werden, um die Entladung zu deaktivieren. that the second activation means (K2) has a further second switching unit (K2 ', 32) for self-holding of the second activation means (K2) in order to switch a control current (Is) to the second activation means (K2), preferably in order to use the control current (Is) to keep the second activation means (K2) activated as a function of a monitoring of the control current (Is) by the second activation means (K2) in order to thereby keep the switching units (K2 ', 32, 33) of the second activation means (K2) closed until there is a monitoring event in which the switching units (K2 ', 32, 33) of the second activation means (K2) are opened in order to deactivate the discharge.
17. System, aufweisend: 17. System, comprising:
- wenigstens einen elektrischen Energiespeicher (80) zur elektrischen Energieversorgung bei einem Bordnetz (6) eines Fahrzeuges (5), insbesondere bei einem Bordnetz (6) eines Schienenfahrzeuges (5), vorzugsweise bei einem Notstrom-Bahnbatteriesystem, - At least one electrical energy store (80) for supplying electrical energy to an on-board network (6) of a vehicle (5), in particular to an on-board network (6) of a rail vehicle (5), preferably an emergency power train battery system,
eine Ladevorrichtung (7) für eine Aufladung des Energiespeichers (80), a charging device (7) for charging the energy store (80),
ein Batteriemanagementsystem (1) zur Überwachung des Energiespeichers (80), a battery management system (1) for monitoring the energy store (80),
- wenigstens einen Ladepfad (11), welcher den Energiespeicher (80) mit der Ladevorrichtung (7) elektrisch koppelt, um die Aufladung des Energiespeichers (80) bereitzustellen, - At least one charging path (11) which electrically couples the energy store (80) to the charging device (7) in order to provide the charging of the energy store (80),
- wenigstens einen Entladepfad (12) zur elektrischen Kopplung des Energiespeichers (80) mit wenigstens einer Last (8) des Bordnetzes (6), um durch eine Entladung des Energiespeichers (80) eine Energieversorgung der Last (8) bereitzustellen, - wenigstens ein erstes Aktivierungsmittel (K1) für den Ladepfad (11), um die Aufladung zu aktivieren, - At least one discharge path (12) for electrically coupling the energy store (80) to at least one load (8) of the vehicle electrical system (6) in order to provide an energy supply for the load (8) by discharging the energy store (80), - At least one first activation means (K1) for the charging path (11) in order to activate the charging,
- wenigstens ein zweites Aktivierungsmittel (K2) für den Entladepfad (12), um die Entladung zu aktivieren, - At least one second activation means (K2) for the discharge path (12) in order to activate the discharge,
eine Kontrollanordnung (20), welche mit dem Batteriemanagementsystem (1) und mit den Aktivierungsmitteln (K1 , K2) elektrisch verschaltet ist, um eine Ansteuerung der Aktivierungsmittel (K1 , K2) durch das Batteriemanagementsystem (1) bereitzustellen, um die Aktivierung der Auf- und Entladung vorzunehmen, a control arrangement (20) which is electrically connected to the battery management system (1) and to the activation means (K1, K2) in order to provide control of the activation means (K1, K2) by the battery management system (1) in order to activate the activation and discharge,
eine Notversorgungsanordnung (30) des Entladepfads (12) für eine selbstständige Beibehaltung der aktivierten Entladung, um die Energieversorgung aufrechtzuerhalten, insbesondere unabhängig von der Ansteuerung durch das Batteriemanagementsystem (1) aufrechtzuerhalten. an emergency supply arrangement (30) of the discharge path (12) for independent maintenance of the activated discharge in order to maintain the energy supply, in particular to maintain it independently of the control by the battery management system (1).
18. System nach Anspruch 17, 18. System according to claim 17,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Batteriemanagementsystem (1) wenigstens eine Überwachungsfunktion für den Energiespeicher (80) bereitstellt, um die Aufladung mittels der Überwachungsfunktion zu deaktivieren, wobei eine Deaktivierung der Entladung durch das Batteriemanagementsystem (1) durch die Notversorgungsanordnung (30) verhindert ist. that the battery management system (1) provides at least one monitoring function for the energy store (80) in order to deactivate the charging by means of the monitoring function, the deactivation of the discharge by the battery management system (1) by the emergency supply arrangement (30) being prevented.
19. System nach einem der Ansprüche 17 oder 18, 19. System according to one of claims 17 or 18,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Batteriemanagementsystem (1) wenigstens eine der nachfolgenden Überwachungsfunktionen für den Energiespeicher (80) bereitstellt: that the battery management system (1) provides at least one of the following monitoring functions for the energy store (80):
Überwachen einer Überladung des Energiespeichers (80), Monitoring of an overcharging of the energy store (80),
Überwachen einer Übertemperatur des Energiespeichers (80), Monitoring of an excess temperature of the energy store (80),
Überwachen einer Spannung am Energiespeicher (80), um in Abhängigkeit von der Überwachung die Aufladung zu deaktivieren. Monitoring a voltage on the energy store (80) in order to deactivate the charging as a function of the monitoring.
20. System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, 20. System according to one of claims 17 to 19,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das System eine Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist. that the system has an arrangement (10) according to one of claims 1 to 16.
21. Verfahren zur Steuerung der Energieversorgung bei einem Fahrzeug (5), insbesondere bei einem Bordnetz (6) eines Schienenfahrzeuges (5), vorzugsweise für ein Notstrom- Bahnbatteriesystem, wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: 21. A method for controlling the energy supply in a vehicle (5), in particular in an on-board network (6) of a rail vehicle (5), preferably for an emergency power train battery system, the following steps being carried out:
Steuern einer Aufladung eines Energiespeichers (80) durch einControlling a charging of an energy store (80) by a
Batteriemanagementsystem (1), Battery management system (1),
- Aktivieren einer Entladung des Energiespeichers (80) durch das- Activation of a discharge of the energy store (80) by the
Batteriemanagementsystem (1), um durch die Entladung des Energiespeichers (80) eine Energieversorgung wenigstens einer Last (8) des Fahrzeuges (5) bereitzustellen, Battery management system (1) in order to provide an energy supply to at least one load (8) of the vehicle (5) by discharging the energy store (80),
Durchführen einer Überwachung der Entladung durch eine Notversorgungsanordnung (30), insbesondere unabhängig vom Batteriemanagementsystem (1), Carrying out a monitoring of the discharge by an emergency supply arrangement (30), in particular independently of the battery management system (1),
Erhalten der aktivieren Entladung so lange, bis ein Überwachungsereignis bei der Überwachung vorliegt, insbesondere unabhängig vom Batteriemanagementsystem (1), um die Energieversorgung stets bis zum Vorliegen desMaintaining the activated discharge until there is a monitoring event in the monitoring, in particular independently of the battery management system (1), in order to keep the energy supply up until the occurrence of the
Überwachungsereignisses aufrechtzuerhalten. To maintain the monitoring event.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , 22. The method according to claim 21,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Überwachungsereignis ein Unterschreiten eines vorgegebenen that the monitoring event falls below a specified
Spannungswertes bei dem Energiespeicher (80) bei der Entladung ist, wobei der vorgegebene Spannungswert für eine Tiefenentladung spezifisch ist. Voltage value in the energy store (80) during discharge, the predetermined voltage value being specific for a deep discharge.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, 23. The method according to claim 21 or 22,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass durch die Notversorgungsanordnung (30) eine Deaktivierung der Entladung durch das Batteriemanagementsystem (1) verhindert wird. that the emergency supply arrangement (30) prevents the discharge from being deactivated by the battery management system (1).
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, 24. The method according to any one of claims 21 to 23,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und/oder ein System nach einem der Ansprüche 17 bis 20 betrieben wird. that an arrangement (10) according to one of claims 1 to 16 and / or a system according to one of claims 17 to 20 is operated.
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