CN110271422A - 高压蓄能器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的高压蓄能器(10)，所述高压蓄能器包括两个或多个串联连接的电池模块(11、12)，其中，在每两个电池模块(11、12)之间布置有多重切换元件(13)，该多重切换元件设置成，有选择地使两个电池模块(11、12)彼此电气连接、跨接所述两个电池模块(11、12)中的一个、或跨接两个电池模块(11、12)。本发明还涉及一种用于运行高压蓄能器的方法。

Description

高压蓄能器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的高压蓄能器以及一种用于运行高压蓄能器的方法。
背景技术
对用于机动车的高压蓄能器、例如用于纯电动车辆(BEV)的底盘电池在碰撞安全性方面提出了很高的要求。在事故的情况下，高压蓄能器必须在最短的时间内与车辆的高压***隔离开。为此通常使用所谓的烟火式分离元件。
为了在碰撞情况下尽可能不损坏任何的高压部件，对这些高压部件都尽可能进行保护性装甲，但这提高了高压***的重量、复杂度、结构空间和成本。因此，高压蓄能器、例如用于BEV的底盘电池具有布置在高压电池和变流器之间的切换装置、所谓的BJB(电池接线盒)，通过该切换装置在需要时使车辆的高压***与高压电池连接或分离。
例如由文献DE 10 2010 027 861 A1已知这种类型的BJB。其中提出了一种用于电池模块的耦联单元，其具有可根据控制信号连接或分开的第一输入端和第一输出端以及第二输入端和第二输出端。切换单元用于使高压电池与车辆的高压***连接，并且在结束行驶之后高压电池可完全与高压***电隔离地被切断。
BJB通常布置在高压电池的前方或后方，这在正面碰撞和尾部碰撞的情况下带来问题，并且需要相应的自由空间、装甲措施等等。例如如果BJB布置在前部，则需要从电池至在后桥处的功率电子设备或车桥驱动器的长的电线。高压线路以受到保护的方式被铺设、被铠装并配有芳纶软管，以使其不会受损。因为实际运行中的事故并不总是符合法定碰撞试验的条件，因此这些部件出于安全原因针对更高的要求来设计。
然而，高压***还必须在可用性、冗余和后备选项方面满足越来越多的要求，这是因为纯电动车辆中的高压电池的故障必然导致车辆停止。因此，为了可对此做出贡献，高压电池经过精心设计并提供了许多技术。每个单独的高压部件还具有许多保护电路、有源和无源的放电装置等。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于提供一种高压蓄能器，其实现高的碰撞安全性和可靠性，并且相对于已知的蓄能器具有更低的复杂度，并且可用低的技术花费实现。此外，提供了一种用于用于高压蓄能器的方法，该方法能够实现高压蓄能器的高的可用性，并且能够在车辆故障的情况下实现对整个高压***的可靠切断以及闪电般急速放电。
根据本发明，该目的通过具有独立权利要求1的特征的高压蓄能器以及具有权利要求8至10的特征的方法实现。由从属权利要求和说明书中得到设计方案。
由文献DE 10 2011 054 146 A1已知一种用于电池***的旁路电路，该电池***具有并联连接的电池模块，该电池模块相应包括多个串联连接的电池单池。每个电池模块都具有一个控制器，在电池单池故障或即将发生故障的情况下，可通过控制器使该电池模块与其他的电池模块分开，以防***的全部损坏。
由文献DE 10 2012 009 219 A1得悉一种电池模块，其具有串联连接的电池单池和DC/DC转换器。DC/DC转换器具有第一输入端和第二输入端，其中，为第一输入端分配第一切换元件，并且为第二输入端分配第二切换元件，其中，切换元件相应具有：与所分配的输入端固定连接的输出端；以及相应的第一输入端和第二输入端，其可选地连接到切换器的输出端上。
文献DE 10 2009 036 672 A1公开了一种用于机动车的高压***的低压安全开关以及一种用于简化高压***的切断程序的方法，在其中使用了具有第一开关和第二开关的切换装置，该第一开关用于使第一联接部与第二联接部分开，该第二开关用于使第三联接部与第四联接部分开。所述开关是所谓的12V紧急断电开关、断路开关，如果想要在车间中或在返修时安全地处理高压***，则断开或拉开该断路开关。
根据本发明，用于车辆驱动的高压蓄能器(例如高压电池)分成至少两个单池模块，即，电池半部或“存储体”。这形成冗余的电池，在其中存在至少两个电池半部或多个单池模块。在“存储体”中的单池或单池模块发生故障的情况下，自动地、尤其可逆地并且无中断地切换到蓄能器的仍然完好的部分上。在一实施方式中，切换借助于紧凑的多重切换元件实现。多重切换元件能够利用现有的构件、单池和单池模块在没有附加的布线花费的情况下实现机动车的高压能量***的完全冗余。
本发明的主题是用于机动车的高压蓄能器，该高压蓄能器包括两个或多个串联连接的电池模块，其中，在相应两个电池模块之间布置有多重切换元件。多重切换元件设置成，可选地使两个电池模块彼此电气连接、跨接/桥接两个电池模块中的一个，或跨接两个电池模块。
在一实施方式中，多重切换元件包括至少一个烟火式短路元件。该短路元件设置成，在机动车的故障(“碰撞事故”，例如车辆与障碍物的碰撞、其他车辆与本车辆的碰撞、车辆的倾翻等等)的情况下点燃并且引起，多重切换元件使两个电池模块电解耦。烟火式短路元件能在非常短的时间内使高压蓄能器(不可逆地)电解耦，并且使机动车的DC中间电路短路或闪电般地急速放电。
在一实施方式中，多重切换元件包括五个对齐布置的、具有联接触头的管状插口/插座，在该插口中可动地布置有能导电的柱体。该柱体设置成，可以使两个相邻的插口彼此导电连接。
在一特别的实施方式中，多重切换元件如由电插头的插口已知的那样包括五个以彼此相叠的方式对齐地布置的管状插口和弹簧元件。插口与高压蓄能器的至少两个存储体电气连接。在由管状插口形成的柱状通道中布置有能导电的柱体，该柱体可在通道中运动并且使五个插口中的两个相邻的插口彼此电气连接。
在基本位置中，柱体连接两个插口，这两个插口与两个存储体的非同名的极连接，并且由此建立存储体的串联连接，因此将整个电池电压加载在高压蓄能器的输出端上。
如果存储体发生故障，柱体运动到如下位置中，在该位置中柱体与如下两个插口连接，这两个插口中的一个与仍然工作的存储体的一个极连接，并且两个插口中的另一个与跨接有缺陷的存储体的跨接线路连接。由此仍然完好的存储体可继续供电或充电，并且高压蓄能器仍然具有一半的公称电压。
如果高压蓄能器的两个存储体是完好的，可使用柱体的上述位置将对于车辆的运行有意义的高电压减半，例如用于在仅可提供较低电压的充电站处充电。此时，可通过较低的电压为高压蓄能器的两个存储体相继地、必要时间歇性地充电，并且随后使柱体再次运动到基本位置中，从而提供全部电池电压。
在多重切换元件的一实施方式中，烟火式短路元件设置成，在机动车的事故的情况下使能导电的柱体运动到如下位置中，在该位置中柱体使如下两个插口彼此导电连接，这两个插口的联接触头相应与高压蓄能器的输出极(正极或负极)连接。
在碰撞情况下，柱体独立于其实际位置通过烟火方式被带到如下位置中，在该位置中柱体使与跨接线路连接的两个插口电气连接。由此使两个存储体电解耦，并且使车辆的DC中间电路短路或闪电般地急速放电(不可逆地)。
在高压蓄能器在另一实施方式中，多重切换元件包括两个接触器/保护装置，该接触器具有无电流、电气隔离的中间位置。在该实施方式中通过接触器实现切换、分开和短路功能。接触器具有无电流、完全电隔离的中间位置，并且在该构件中提供切换选项代替如在传统的接触器中的纯粹的接通选项，该传统的接触器例如在一些高压***中用在HV蓄能器的连接线路中。由此可在存在的***中通过升级简单地替换现有的构件。在一实施方式中，基于取向(X、Y或Z)将接触器彼此转动90°地来布置，使得由于惯性引起的不期望的碰撞力在此最大仅可干扰两个接触器中的一个进入所需的位置中。
在特别的实施方式中，附加地利用也在碰撞情况下切断车辆的高压***的烟火式短路元件，并且在接触器仍然断开期间已经使DC中间电路短路。在一实施方式中，烟火式短路元件设置成，在机动车的事故的情况下多重切换元件的两个相应与高压蓄能器的输出极(正极或负极)连接的联接触头彼此导电连接。
在本发明的一实施方式中，接线盒/切换装置(BJB)不再布置在高压蓄能器的前部、后部或外部，而是布置在中部。在该变型中，高压蓄能器具有布置在高压蓄能器中部的电池接线盒(BJB)。
单个的“存储体”或单池模块在前部和后部电气连接，使得该存储体或单池模块的四个电气输出端在车辆的中部或电池的中部相应地汇合并且在此连接。通过将接线盒布置在中央，通向功率电子设备或用于前桥(VA)或后桥(HA)的车桥驱动装置的的高压连接可等长地并且尽可能短地实现。在该布置方案中，接线盒可最大限度地进行碰撞保护，并且不需要附加的防护措施，例如装甲。
本发明的主题还包括一种用于运行根据本发明的高压蓄能器的方法。
在所述方法的一实施方式中，在电池模块发生故障时，多重切换元件自动地、尤其可逆地并且无中断地跨接该电池模块。
即使在各单池或单池模块完全失效的情况下，也不中断串联电路，而是简单地切换到完好的“存储体”上，使得可以一半的运行电压来维持车辆驱动，这对于用于高度自动化行驶的蓄能器的冗余的设计是必不可少的。
在所述方法的另一实施方式中，多重切换元件在机动车的事故的情况下自动使两个电池模块彼此电隔离和/或与车辆的高压***电隔离。
在一变型中，凭借烟火式措施对高压电池进行碰撞-隔离。这提供的优点是，提高了整个***的安全性，并且实现可从各高压部件(例如，功率电子设备、空调压缩机、高压加热器等)中移除多重安装的冗余保护功能，这是因为保护功能由高压电池集中承担。另一优点是，去掉了在每个单独的高压部件中的有源放电装置，这是因为在碰撞情况下所有的高压部件已经同时并且在最短的时间内完全通过烟火式短路元件放电。通过去掉高压部件中的无源放电装置，必要时还可在运行时降低整个车辆的电流消耗。
在方法的另一实施方式中，多重切换元件在高压蓄能器的充电过程期间首先可逆地跨接两个电池模块中的一个，直至该电池模块完全充满，然后可逆地跨接另外的电池模块，直至该另外的电池也完全充满，然后再次使两个电池模块彼此电气连接。
在该方法变型中，电池模块的串联暂时转换成“并联”。由此例如可使对于运行有意义的高电压减半，从而可以在充电站处以不那么高的电压进行充电。
从说明书和附图中得到本发明的其他优点和设计方案。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面还要说明的特征不仅可以相应说明的组合使用，而且可以其他组合或单独使用。
附图说明
借助附图中的实施方式示意性地示出了本发明，并且参考附图示意性地并且详细说明本发明。其中：
图1示出了根据本发明的高压蓄能器的实施方式的示意图；
图2示出了根据本发明的高压蓄能器的另一实施方式的示意图；
图3示出了根据本发明的高压蓄能器的又一实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的高压蓄能器10的实施方式。高压蓄能器10包括串联连接的两个电池模块11和12。在电池模块11、12之间存在多重切换元件13，其具有五个联接触头14、15、16、17、18。联接触头15与电池模块12的负极连接，联接触头16与电池模块11的正极连接。其余联接触头14、17、18与跨接线路19、20连接。多重切换元件13中的接触元件21根据位置在联接触头14、15、16、17、18中的两个联接触头之间建立导电连接。在第一位置I中，接触元件21如在附图中示出的那样使联接触头15和16相连接，并且因此建立电池模块11和12的串接。在电池模块11发生故障时，接触元件21运动到第二位置II中，在该位置中，接触元件使联接触头14和15相连接。电池模块12还可通过跨接线路19输出或吸收电能，从而不使整个高压能量***发生故障。在电池模块12发生故障时，接触元件21运动到第三位置III中，在该位置中，接触元件使联接触头16和17相连接。电池模块11还可通过跨接线路20输出或吸收电能，从而不使整个高压能量***发生故障。在第四位置IV中，接触元件21使联接触头17和18相连接，由此跨接两个电池模块11、12，因此跨接整个高压蓄能器。
在多重切换元件的在图2中示出的特定的实施方式中，联接触头14、15、16、17、18相应与具有弹簧元件的管状插口22连接，如由电插头的插口已知的那样。插口22中的五个以彼此相叠的方式对齐地布置在多重切换元件13中，并且因此形成柱状通道，作为接触元件21的能导电的柱体可动地布置在该通道中，并且使两个相邻的插口22彼此电气连接。多重切换元件13附加地包括烟火式元件23，其在碰撞情况下点燃并且将能导电的柱体输送到最底部的位置IV中，使得高压蓄能器10的两个存储体(电池模块11、12)电解耦，并且DC中间电路被短路或闪电般地急速放电。
在图3中示意性地示出了根据本发明的高压蓄能器10的另一实施方式，该高压蓄能器具有两个串联连接的电池模块11和12。在电池模块11、12之间存在多重切换元件13，该多重切换元件包括两个接触器31，该接触器具有无电流、电气隔离的中间位置。在该实施方式中，切换、分离和短路功能通过接触器31实现，该接触器具有无电流、完全电气隔离的中间位置，由此提供切换功能代替纯粹的接通功能。附加地，多重切换元件13包括烟火式短路元件32，其在碰撞情况下使高压蓄能器电解耦，并且在接触器仍然断开期间已经使车辆的DC中间电路短路。
附图标记列表：
10 高压蓄能器
11 电池模块
12 电池模块
13 多重切换元件
14 联接触头
15 联接触头
16 联接触头
17 联接触头
18 联接触头
19 跨接线路
20 跨接线路
21 接触元件
22 具有弹簧元件的插口
23 烟火式元件
31 具有无电流、电气隔离的中间位置的接触器
32 烟火式短路元件

Claims (10)

1.一种用于机动车的高压蓄能器(10)，包括两个或多个串联连接的电池模块(11、12)，其中，在每两个电池模块(11、12)之间布置有多重切换元件(13)，该多重切换元件设置成，有选择地使两个电池模块(11、12)彼此电气连接、跨接所述两个电池模块(11、12)中的一个、或跨接两个电池模块(11、12)。
2.根据权利要求1所述的高压蓄能器(10)，其特征在于，所述多重切换元件(13)包括至少一个烟火式短路元件(23、32)，该烟火式短路元件设置成，在所述机动车的事故的情况下点燃并且引起所述多重切换元件(13)跨接两个电池模块(11、12)。
3.根据权利要求1或2所述的高压蓄能器(10)，其特征在于，所述多重切换元件(13)包括五个对齐布置的、具有联接触头(14、15、16、17、18)的管状插口(22)，能导电的柱体(21)可动地布置在该管状插口中，能导电的柱体设置成使两个相邻的插口(22)彼此导电连接。
4.根据权利要求1或2所述的高压蓄能器(10)，其特征在于，所述多重切换元件(13)包括两个接触器(31)，该接触器具有无电流的、电气隔离的中间位置。
5.根据权利要求3所述的高压蓄能器(10)，其特征在于，烟火式短路元件(23)设置成，在所述机动车的事故的情况下使能导电的柱体(21)运动到使两个插口(22)彼此导电连接的位置(IV)中，这两个插口的联接触头(17、18)分别与所述高压蓄能器(10)的极连接。
6.根据权利要求4所述的高压蓄能器(10)，其特征在于，烟火式短路元件(32)设置成，在所述机动车的事故的情况下，所述多重切换元件(13)的两个分别与所述高压蓄能器(10)的极连接的联接触头(17、18)彼此导电连接。
7.根据上述权利要求中任一项所述的高压蓄能器(10)，其特征在于，所述高压蓄能器具有布置在所述高压蓄能器(10)中央的电池接线盒(BJB)。
8.一种用于运行根据上述权利要求中任一项所述的高压蓄能器(10)的方法，其特征在于，在电池模块(11、12)发生故障时，所述多重切换元件(13)自动地、尤其可逆地并且无中断地跨接该电池模块。
9.一种用于运行根据权利要求中1至7中任一项所述的高压蓄能器(10)的方法，其特征在于，在所述机动车的事故的情况下，所述多重切换元件(13)自动跨接两个电池模块(11、12)。
10.一种用于运行根据权利要求中1至7中一项所述的高压蓄能器(10)的方法，其特征在于，在所述高压蓄能器(10)的充电过程期间使所述多重切换元件(13)首先可逆地跨接所述两个电池模块(11、12)中的一个，直至该电池模块完全充满，然后可逆地跨接另一电池模块(11、12)，直至该另外的电池模块完全充满，然后再次使两个电池模块(11、12)彼此电气连接。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SI25930A (sl) * 2019-11-06 2021-05-31 Nela Razvojni Center Za Elektroindustrijo In Elektroniko, D.O.O. Stikalni sklop za prekinitev enosmernega električnega tokokroga z dvema viroma električne napetosti
US11367908B2 (en) * 2019-11-21 2022-06-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Battery modules, a battery pack, and a method for replacing the battery modules
DE102020120410B3 (de) 2020-08-03 2021-09-16 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes, Bordnetz sowie Kraftfahrzeug mit einem Bordnetz
US11817596B2 (en) * 2021-02-04 2023-11-14 GM Global Technology Operations LLC Rechargeable energy storage system with backup network
WO2023208336A1 (en) * 2022-04-27 2023-11-02 Hitachi Energy Switzerland Ag An energy storage system

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010049611A1 (de) * 2009-12-10 2011-06-16 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Batteriemoduleinheit
US20120160584A1 (en) * 2010-12-28 2012-06-28 Nitawaki Kunihiro Electric vehicle
CN102802999A (zh) * 2009-06-10 2012-11-28 丰田自动车株式会社 电动车辆及其电动车辆的控制方法
CN103098166A (zh) * 2010-09-02 2013-05-08 加拿大巴斯姆有限公司 具有连接装置的电池组
DE102011089135A1 (de) * 2011-12-20 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem und Verfahren
US20130200690A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-08 Guy T. Rini Intelligent Battery Disconnect
US20130234667A1 (en) * 2010-11-25 2013-09-12 Cheevc Ltd Battery management system and method
CN103595085A (zh) * 2012-08-13 2014-02-19 罗伯特·博世有限公司 控制装置和方法、放电装置、蓄电池***和机动车
CN103818265A (zh) * 2012-11-19 2014-05-28 伊顿公司 用于动力交通工具上的电池管理装置
WO2015078049A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 Qoros Automotive Co., Ltd. A connection device and method for vehicle
CN104890518A (zh) * 2014-03-07 2015-09-09 福特全球技术公司 用于电气化车辆的高电压切断
US20160114695A1 (en) * 2013-06-07 2016-04-28 Autoliv Development Ab Battery module disconnect arrangement
CN106232414A (zh) * 2014-04-24 2016-12-14 奥迪股份公司 用于增加电动行驶里程的多电池***

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009036672A1 (de) 2009-08-07 2010-05-06 Daimler Ag Niedervoltsicherheitsschalter für ein Hochvoltsystem eines Kraftfahrzeugs
JP2011109737A (ja) * 2009-11-12 2011-06-02 Nifco Inc 安全装置
DE102009056865A1 (de) * 2009-12-03 2011-06-09 Daimler Ag Sicherungsschalter für eine Fahrzeugbatterie
DE102010027861A1 (de) 2010-04-16 2011-10-20 Sb Limotive Company Ltd. Koppeleinheit und Batteriemodul mit integriertem Pulswechselrichter und im Betrieb austauschbaren Zellmodulen
US8471529B2 (en) 2010-10-14 2013-06-25 GM Global Technology Operations LLC Battery fault tolerant architecture for cell failure modes parallel bypass circuit
FR2982089B1 (fr) * 2011-10-26 2013-11-01 Renault Sa Procede d'equilibrage du niveau de charge et de decharge d'une batterie par commutation de ses blocs de cellules
DE102012009219B4 (de) 2012-02-08 2022-05-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriemodul, elektrisches Energiesystem in einem Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Batteriemoduls

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102802999A (zh) * 2009-06-10 2012-11-28 丰田自动车株式会社 电动车辆及其电动车辆的控制方法
DE102010049611A1 (de) * 2009-12-10 2011-06-16 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Batteriemoduleinheit
CN103098166A (zh) * 2010-09-02 2013-05-08 加拿大巴斯姆有限公司 具有连接装置的电池组
US20130234667A1 (en) * 2010-11-25 2013-09-12 Cheevc Ltd Battery management system and method
US20120160584A1 (en) * 2010-12-28 2012-06-28 Nitawaki Kunihiro Electric vehicle
DE102011089135A1 (de) * 2011-12-20 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem und Verfahren
US20130200690A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-08 Guy T. Rini Intelligent Battery Disconnect
CN103595085A (zh) * 2012-08-13 2014-02-19 罗伯特·博世有限公司 控制装置和方法、放电装置、蓄电池***和机动车
CN103818265A (zh) * 2012-11-19 2014-05-28 伊顿公司 用于动力交通工具上的电池管理装置
US20160114695A1 (en) * 2013-06-07 2016-04-28 Autoliv Development Ab Battery module disconnect arrangement
WO2015078049A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 Qoros Automotive Co., Ltd. A connection device and method for vehicle
CN104890518A (zh) * 2014-03-07 2015-09-09 福特全球技术公司 用于电气化车辆的高电压切断
CN106232414A (zh) * 2014-04-24 2016-12-14 奥迪股份公司 用于增加电动行驶里程的多电池***

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