DE102013222462A1 - Fahrzeugbatterie mit einer Vorrichtung zur Auswahl einer zulässigen Stromrichtung - Google Patents

Fahrzeugbatterie mit einer Vorrichtung zur Auswahl einer zulässigen Stromrichtung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie mit einer Vorrichtung zur Auswahl einer zulässigen Stromrichtung. Diese umfasst einen Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie mit einem ersten Spannungspol und einem zweiten Spannungspol, einen ersten Batteriekontakt zum Abgreifen einer Batteriespannung, einen zweiten Batteriekontakt zum Abgreifen der Batteriespannung, eine erste Diode mit einer ersten Anode und einer ersten Kathode, eine zweite Diode mit einer zweiten Anode und einer zweiten Kathode, einen ersten Hauptschalter, der eingerichtet ist, den ersten Spannungspol über die erste Diode mit dem ersten Batteriekontakt elektrisch leitfähig zu verbinden, und einen zweiten Hauptschalter, der eingerichtet ist, den ersten Spannungspol über die zweite Diode mit dem ersten Batteriekontakt elektrisch leitfähig zu verbinden. Dabei ist die erste Diode mit der ersten Anode auf Seiten des Energiespeichers und der ersten Kathode auf Seiten des ersten Batteriekontaktes verschaltet, und die zweite Diode ist mit der zweiten Anode auf Seiten des ersten Batteriekontaktes und der zweiten Kathode auf Seiten des Energiespeichers verschaltet. Die Fahrzeugbatterie ist eine wiederaufladbare Batterie.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie mit einer Vorrichtung zur Auswahl einer zulässigen Stromrichtung.
  • Batterien bzw. Batteriepacks für elektrisch betriebene Fahrzeuge sind nach dem heutigen Stand der Technik mit Lithium-Ionen-Zellen realisiert. Diese werden seriell und parallel miteinander verschaltet, um die benötigte Leistung und den benötigten Energieinhalt für die Traktion eines Fahrzeuges zu realisieren. Die so verschalteten Zellen sind in einem Gehäuse integriert. Neben den Zellen beinhaltet das Gehäuse auch die gesamte Steuerungselektronik sowie Relais, Sicherungen und Sensoren. Die Schnittstelle nach außen zu dem Fahrzeug ist über Hochvolt (HV)-Stecker realisiert, die mit den entsprechenden Traktionsleistungen zur fahrzeugseitigen Leistungselektronik verbunden werden können. Die Energieabgabe nach außen ist nur möglich, wenn eine zur Batterie gehörige Batteriesteuerung (BMS = battery management system) die beiden Hauptrelais (Relais HV+ und Relais HV–) schließt. Unter bestimmten Umständen ist ein Schließen der beiden Hauptrelais nicht möglich. Dies kann z.B. in einem Zustand der Fall sein, in dem die Batterie außerhalb ihrer definierten Betriebsgrenzen betrieben wurde (z.B. Übertemperatur, Überspannung, Überstrom). Solche Zustände können im Betrieb dazu führen, dass die Hauptrelais als Sicherheitsfunktion geöffnet werden.
  • Zum Beispiel darf die Batterie bei tiefen Temperaturen nicht, bzw. nur mit kleinen Strömen geladen werden. Grund hierfür ist eine mögliche Dentritenbildung, die im schlimmsten Falle zu einer Entgasung der Zelle führen kann. Hat ein Stromsensor der Batterie eine gewisse Ungenauigkeit, so kann evtl. nicht erkannt werden, ob der Strom Null, bzw. klein genug ist. In diesem Fall müssten also die Hauptrelais geöffnet werden, um ein weiteres Laden zu verhindern. Nachteil hierbei ist, dass es in diesem Fall zwar erlaubt wäre, die Batterie zu entladen (z.B. beim Fahren), dies aber bei geöffneten Hauptrelais nicht möglich ist.
  • Ein Schaltbild einer Fahrzeugbatterie 30 nach dem Stand der Technik ist in 2 gezeigt. Die Fahrzeugbatterie 30 nach dem Stand der Technik umfasst einen ersten Batteriekontakt 32 zum Abgreifen einer Batteriespannung und einen zweiten Batteriekontakt 33 zum Abgreifen der Batteriespannung. Der erste Batteriekontakt 32 und der zweite Batteriekontakt 33 sind im Außenbereich eines Batteriegehäuses 34 angebracht, und dienen als Hochspannungsschnittstelle zwischen der Fahrzeugbatterie 30 und einem Fahrzeug. In einem Batteriegehäuse 34 der Fahrzeugbatterie 30 ist ein Energiespeicher 31 zum Speichern elektrischer Energie angeordnet. Der Energiespeicher 31 umfasst einen ersten Spannungspol 35 und einem zweiten Spannungspol 36.
  • In dem Batteriegehäuse sind ein Widerstand 37 sowie ein erster Hauptschalter 38, ein zweiter Hauptschalter 39 und ein dritter Hauptschalter 40 angeordnet. Der erste Hauptschalter 38 ist eingerichtet, den ersten Spannungspol 35 mit dem ersten Batteriekontakt 32 elektrisch leitfähig zu verbinden. Der zweite Hauptschalter 39 ist eingerichtet, den ersten Spannungspol 35 mit dem ersten Batteriekontakt 32 über den Widerstand 37 elektrisch leitfähig zu verbinden. Der dritte Hauptschalter 40 ist eingerichtet, den zweiten Spannungspol 36 mit dem zweiten Batteriekontakt 33 elektrisch leitfähig zu verbinden.
  • Durch ein entsprechendes Schalten der Schütze 38, 39, 40 werden mehrere Betriebszustände ermöglicht. In einem regulären Betriebszustand ist ein Laden und Entladen der Fahrzeugbatterie 30 ohne den Widerstand 37 möglich. In einem offenen Betriebszustand ist weder ein Laden noch ein Entladen der Fahrzeugbatterie 30 möglich. In einem weiteren Betriebszustand ist ein Laden der Fahrzeugbatterie über den Widerstand 37 möglich. Dieser weitere Betriebszustand wird als Vorladen des Zwischenkreises bezeichnet. Dabei ist der erste Hauptschalter 38 geöffnet und der dritte Hauptschalter 40 sowie der zweite Hauptschalter 39 geschlossen. In diesem weiteren Betriebszustand wird ein in 2 nicht gezeigter Zwischenkreiskondensator in der Leistungselektronik geladen. Der Widerstand 37 wirkt hier als Strombegrenzung. Am Ende des Vorladens des Zwischenkreises wird der zweite Hauptschalter 39 geöffnet und der erste Hauptschalter 38 geschlossen. Die Fahrzeugbatterie ist dann in dem regulären Betriebszustand.
  • Eine Fahrzeugbatterie nach dem Stand der Technik ist in der DE 10 2009 058 884 A1 gezeigt. Diese Fahrzeugbatterie umfasst einen Trennschalter zum Unterbrechen eines Strompfades der Fahrzeugbatterie und einem parallel zu dem Trennschalter angeordneten Diode. Die Diode erlaubt ein Entladen der Batterie bei geöffnetem Trennschalter. Es wird somit ein Betriebszustand bereitgestellt, in dem ein Laden und Entladen der Fahrzeugbatterie möglich ist und ein Betriebszustand, in dem nur ein Entladen der Fahrzeugbatterie möglich ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie mit einer Vorrichtung zur Auswahl einer zulässigen Stromrichtung umfasst einen Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie mit einem ersten Spannungspol und einem zweiten Spannungspol, einen ersten Batteriekontakt zum Abgreifen einer Batteriespannung, einen zweiten Batteriekontakt zum Abgreifen der Batteriespannung, eine erste Diode mit einer ersten Anode und einer ersten Kathode, eine zweite Diode mit einer zweiten Anode und einer zweiten Kathode, einen ersten Hauptschalter und einen zweiten Hauptschalter. Der erste Hauptschalter ist eingerichtet, den ersten Spannungspol über die erste Diode mit dem ersten Batteriekontakt elektrisch leitfähig zu verbinden, und der zweite Hauptschalter ist eingerichtet, den ersten Spannungspol über die zweite Diode mit dem ersten Batteriekontakt elektrisch leitfähig zu verbinden. Dabei ist die erste Diode mit der ersten Anode auf Seiten des Energiespeichers und der ersten Kathode auf Seiten des ersten Batteriekontaktes verschaltet, und die zweite Diode ist mit der zweiten Anode auf Seiten des ersten Batteriekontaktes und der zweiten Kathode auf Seiten des Energiespeichers verschaltet. Die Fahrzeugbatterie ist eine wiederaufladbare Batterie.
  • Eine erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie ist vorteilhaft, da in dieser eine Fallunterscheidung bezüglich einer zulässigen Stromrichtung getroffen werden kann. Es ist möglich die zulässige Stromrichtung zu definieren und dadurch einerseits unerlaubte Lade- oder Entladezustände zu verhindern, dadurch aber gleichzeitig den jeweils anderen Zustand nicht zu beschränken. Somit wird die Benutzerfreundlichkeit der Fahrzeugbatterie erhöht. Es werden zusätzliche Betriebszustände für eine solche Fahrzeugbatterie ermöglicht. Insbesondere ein Betriebszustand, in dem nur ein Laden der Fahrzeugbatterie möglich ist und ein Betriebszustand, in dem nur ein Entladen der Fahrzeugbatterie möglich ist. Durch diese zusätzlichen Batteriezustände kann eine Batteriesteuerung flexibler auf einen Betriebszustand der Fahrzeugbatterie Einfluss nehmen.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Insbesondere sind der erste Hauptschalter und/oder der zweite Hauptschalter temperaturabhängig schaltbar. Dies ist vorteilhaft, da es Temperaturbereiche gibt, in denen die Fahrzeugbatterie durch einen Ladestrom, aber nicht durch einen Entladestrom, geschädigt wird. Es wird somit ermöglicht, lediglich eine Stromrichtung zu ermöglichen, durch welche die Fahrzeugbatterie nicht geschädigt wird. Somit kann eine Schädigung der Fahrzeugbatterie beim Laden in bestimmten Temperaturbereichen, z.B. in einem niedrigen Temperaturbereich durch eine Dendritenbildung, verhindert werden.
  • Bevorzugt sind der erste Hauptschalter und/oder der zweite Hauptschalter mechanische Schalter, insbesondere Relais oder Schütze. Aufgrund der hohen Spannungen und Ströme, die in Fahrzeugbatterien auftreten wird durch diese mechanischen Schalter eine hohe Zuverlässigkeit der Batterie erreicht.
  • Ebenso bevorzugt umfasst die Fahrzeugbatterie ferner einen dritten Hauptschalter, der eingerichtet ist, den ersten Spannungspol über einen Widerstand mit dem ersten Batteriekontakt elektrisch leitfähig zu verbinden. Auf diese Weise kann eine Entladestrom bzw. eine Entladespannung reduziert werden. Dies ist vorteilhaft um Spannungsspitzen zu verhindern wenn eine in den meisten elektrischen Fahrzeugen verbaute Kapazität an die Batteriekontakte angeschlossen wird.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Fahrzeugbatterie ferner einen vierten Hauptschalter umfasst, der eingerichtet ist, den zweiten Spannungspol mit dem zweiten Batteriekontakt elektrisch leitfähig zu verbinden. Durch einen solchen Hauptschalter kann jeder Stromfluss, also sowohl ein Lade- als auch ein Entladestrom unterbrochen werden. Dadurch wird ein zusätzlicher Sicherheitsgewinn erzielt.
  • Insbesondere sind der dritte Hauptschalter und/oder der vierte Hauptschalter temperaturabhängig schaltbar. Durch einen temperaturabhängig schaltbaren dritten Hauptschalter kann ein geringer Ladestrom in einem vorgegebenen Temperaturbereichen erreicht werden. Durch einen temperaturabhängig schaltbaren dritten und/oder vierten Hauptschalter kann ein Entladen der Fahrzeugbatterie in einem vorgegebenen Temperaturbereichen verhindert werden, in dem ein Laden oder ein Entladen der Fahrzeugbatterie zu einer Schädigung der Fahrzeugbatterie führen kann. Somit kann eine Schädigung der Fahrzeugbatterie verhindert werden.
  • Des Weiteren ist ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie vorteilhaft. Ein solches Fahrzeug zeichnet sich durch eine erhöhte Benutzerfreundlichkeit aus, da eine Nutzung des Fahrzeuges zur Fortbewegung auch dann möglich ist, wenn die Fahrzeugbatterie in einem Zustand ist, in dem ein Aufladen der Fahrzeugbatterie zu einer Schädigung dieser führen kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
  • 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie 1 in einer ersten Ausführungsform, und
  • 2 ein Schaltbild einer Fahrzeugbatterie nach dem Stand der Technik.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie 1 in einer ersten Ausführungsform. Die Fahrzeugbatterie ist in dieser Ausführungsform eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie. Die Batterie umfasst einen ersten Batteriekontakt 5 zum Abgreifen einer Batteriespannung und einen zweiten Batteriekontakt 6 zum Abgreifen der Batteriespannung. Der erste Batteriekontakt 5 und der zweite Batteriekontakt 6 sind im Außenbereich eines Batteriegehäuses 18 angebracht, und dienen als Hochspannungsschnittstelle zwischen der Fahrzeugbatterie 1 und einem Fahrzeug. Der erste Batteriekontakt 5 und der zweite Batteriekontakt 6 sind dabei derart angeordnet, dass diese über einen Hochvoltstecker kontaktiert werden können.
  • In dem Batteriegehäuse 18 ist ein Energiespeicher 2 zum speichern elektrischer Energie angeordnet. Der Energiespeicher 2 umfasst einen ersten Spannungspol 3 und einem zweiten Spannungspol 4. In dieser Ausführungsform ist der erste Spannungspol 3 ein positiver Spannungspol und der zweite Spannungspol 4 ein negativer Spannungspol. Ein solcher Energiespeicher 2 kann ein oder mehrere Batteriemodule 19 umfassen. Ein Batteriemodul 19 kann wiederum eine oder mehrere Batteriezellen 20 umfassen. In dieser ersten Ausführungsform hat der Energiespeicher 2 mehrere Batteriemodule 19, die miteinander in Reihe geschaltet sind. In jedem der Batteriemodule 19 sind mehrere Batteriezellen miteinander in Reihe geschaltet. Jeweils ein Ende der Reihenschaltung der Batteriemodule 19 bildet den ersten Spannungspol 3 bzw. den zweiten Spannungspol 4. An den beiden Enden der Reihenschaltung der Batteriemodule 19 wird somit die Batteriespannung durch die Batteriezellen 2 bereitgestellt. Ein solcher Energiespeicher könnte ebenso eine Parallelschaltung mehrerer Batteriemodule 19 oder einer Kombination aus in Reihe und parallel geschalteten Batteriemodulen 19 umfassen. Ein Batteriemodul 19 könnte ebenso eine Parallelschaltung mehrerer Batteriezellen 20 oder eine Kombination aus in Reihe und parallel geschalteten Batteriezellen 20 umfassen.
  • In dem Batteriegehäuse 18 sind ferner eine erste Diode 7, eine zweite Diode 10 und ein Widerstand 16 angeordnet. Die erste Diode 7 hat eine erste Anode 8 und einer ersten Kathode 9. Die zweite Diode 10 hat eine zweite Anode 11 und eine zweite Kathode 12. Der Widerstand hat einen ersten Widerstandskontakt 16A und einen zweiten Widerstandskontakt 16B.
  • Ein erster Hauptschalter ist eingerichtet, den ersten Spannungspol 3 über die erste Diode 7 mit dem ersten Batteriekontakt 5 elektrisch leitfähig zu verbinden. Der erste Hauptschalter ist durch ein erstes Schütz 13 ausgeführt. Dieses erste Schütz 13 umfasst einen ersten Schaltkontakt 13A und einen zweiten Schaltkontakt 13B. Eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten Schaltkontakt 13A und dem zweiten Schaltkontakt 13B besteht dann, wenn eine erste Schaltspannung über hier nicht gezeigte Versorgungskontakte an das erste Schütz 13 angelegt wird. Der erste Schaltkontakt 13A ist elektrisch leitfähig mit dem ersten Spannungspol 3 verbunden. Der zweite Schaltkontakt 13B ist elektrisch leitfähig mit der ersten Anode 8 verbunden. Die erste Kathode 9 ist elektrisch leitfähig mit dem ersten Batteriekontakt 5 verbunden. Somit ist die erste Diode 7 mit der ersten Anode 8 auf Seiten des Energiespeichers 2 und der ersten Kathode 9 auf Seiten des ersten Batteriekontaktes 5 verschaltet.
  • Ein zweiter Hauptschalter ist eingerichtet, den ersten Spannungspol 3 über die zweite Diode 10 mit dem ersten Batteriekontakt 5 elektrisch leitfähig zu verbinden. Der zweite Hauptschalter ist durch ein zweites Schütz 14 ausgeführt. Dieses zweite Schütz 14 umfasst einen dritten Schaltkontakt 14A und einen vierten Schaltkontakt 14B. Eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem dritten Schaltkontakt 14A und dem vierten Schaltkontakt 14B besteht dann, wenn eine zweite Schaltspannung über hier nicht gezeigte Versorgungskontakte an das zweite Schütz 14 angelegt wird. Der dritte Schaltkontakt 14A ist elektrisch leitfähig mit dem ersten Spannungspol 3 verbunden. Der vierte Schaltkontakt 14B ist elektrisch leitfähig mit der zweiten Kathode 12 verbunden. Die zweite Anode 11 ist elektrisch leitfähig mit dem ersten Batteriekontakt 5 verbunden. Somit ist die zweite Diode 10 mit der zweiten Anode 11 auf Seiten des ersten Batteriekontaktes 5 und der zweiten Kathode 12 auf Seiten des Energiespeichers 2 verschaltet.
  • Das erste Schütz 13, das zweite Schütz 14, die erste Diode 7 und die zweite Diode 10 bilden somit einen Stromfilter. Durch diesen Stromfilter kann eine Stromflussrichtung definiert werden. Der Stromfilter umfasst zwei Pfade, die jeweils durch eine Reihenschaltung von einem Schütz 13, 14 und einer Diode 7, 10 realisiert sind. Die Dioden 7, 10 sind dabei gegenläufig angeordnet. In einem ersten Pfad des Stromfilters ist die erste Diode 7 so angeordnet, dass ein Entladestrom fließen kann. In einem zweiten Pfad definiert die Einbaurichtung der zweiten Diode 10 entsprechend einem Ladestrom. Sind die Schütze 13, 14 in beiden Pfaden geschlossen, so ist der Stromfluss in beide Richtungen möglich. Ist das erste Schütz 13 in dem ersten Pfad geschlossen und das zweite Schütz 13 in dem zweiten Pfad geöffnet, so kann die Fahrzeugbatterie 1 nur entladen werden. Im umgekehrten Fall ist nur ein Ladevorgang möglich. Sind beide Schütze 13, 14 geöffnet, so ist der Stromfluss in beide Richtungen unterbunden.
  • Ferner ist in der Fahrzeugbatterie 1 ein dritter Hauptschalter angeordnet. Der dritte Hauptschalter ist durch ein drittes Schütz 15 ausgeführt. Dieses dritte Schütz 15 umfasst einen fünften Schaltkontakt 15A und einen sechsten Schaltkontakt 15B. Eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem fünften Schaltkontakt 15A und dem sechsten Schaltkontakt 15B besteht dann, wenn eine dritte Schaltspannung über hier nicht gezeigte Versorgungskontakte an das dritte Schütz 15 angelegt wird. Der fünfte Schaltkontakt 15A ist elektrisch leitfähig mit dem ersten Spannungspol 3 verbunden. Der sechste Schaltkontakt 15B ist elektrisch leitfähig mit dem ersten Widerstandskontakt 16A verbunden. Der zweite Widerstandskontakt 16B ist elektrisch leitfähig mit dem ersten Batteriekontakt 5 verbunden. Somit ist der ersten Spannungspol 3 über den Widerstand 16 mit dem ersten Batteriekontakt 5 elektrisch leitfähig verbunden. Der Widerstand 16 ist insbesondere ein Vorladewiderstand.
  • Ferner ist in der Fahrzeugbatterie 1 ein vierter Hauptschalter angeordnet. Der vierte Hauptschalter ist durch ein viertes Schütz 17 ausgeführt. Dieses vierte Schütz 17 umfasst einen siebten Schaltkontakt 17A und einen achten Schaltkontakt 17B. Eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem siebten Schaltkontakt 17A und dem siebten Schaltkontakt 17B besteht dann, wenn eine vierte Schaltspannung über hier nicht gezeigte Versorgungskontakte an das vierte Schütz 17 angelegt wird. Der siebte Schaltkontakt 17A ist mit dem zweiten Batteriekontakt 6 elektrisch leitfähig verbunden.
  • Das erste Schütz 13, das zweite Schütz 14, das dritte Schütz 15 und das vierte Schütz 17 werden von einer in 1 nicht gezeigten Batteriesteuerung geschaltet. Dazu kann von dieser die erste Versorgungsspannung an das erste Schütz 13 abgegeben, die zweite Versorgungsspannung an das zweite Schütz 14, die dritte Versorgungsspannung an das dritte Schütz 15 und die vierte Versorgungsspannung an das vierte Schütz 17 abgegeben werden.
  • Durch ein entsprechendes Schalten der Schütze 13, 14, 15, 17 werden mehrere Betriebszustände ermöglicht.
  • In einem ersten Betriebszustand ist ein Laden und Entladen der Fahrzeugbatterie 1 ohne den Widerstand 16 möglich. In diesem ersten Betriebszustand werden die erste Versorgungsspannung, die zweite Versorgungsspannung und die vierte Versorgungsspannung von der Batteriesteuerung ausgegeben. Somit besteht eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten Schaltkontakt 13A und dem zweiten Schaltkontakt 13B, eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem dritten Schaltkontakt 14A und dem vierten Schaltkontakt 14B und eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem siebten Schaltkontakt 17A und dem achten Schaltkontakt 17B. Ein Entladestrom kann über die erste Diode 7 fließen. Ein Ladestrom kann über die zweite Diode 10 fließen.
  • In einem zweiten Betriebszustand ist ein Laden der Fahrzeugbatterie 1 möglich, ein Entladen der Fahrzeugbatterie 1 ist nicht möglich. In diesem zweiten Betriebszustand werden die zweite Versorgungsspannung und die vierte Versorgungsspannung von der Batteriesteuerung ausgegeben. Somit besteht eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem dritten Schaltkontakt 14A und dem vierten Schaltkontakt 14B und eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem siebten Schaltkontakt 17A und dem achten Schaltkontakt 17B. Der Ladestrom kann über die zweite Diode 10 fließen.
  • In einem dritten Betriebszustand ist ein Entladen der Fahrzeugbatterie 1 möglich, ein Laden der Fahrzeugbatterie 1 ist nicht möglich. In diesem dritten Betriebszustand werden die erste Versorgungsspannung und die vierte Versorgungsspannung von der Batteriesteuerung ausgegeben. Somit besteht eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten Schaltkontakt 13A und dem zweiten Schaltkontakt 13B und eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem siebten Schaltkontakt 17A und dem achten Schaltkontakt 17B. Der Entladestrom kann über die erste Diode 7 fließen.
  • In einem vierten Betriebszustand ist weder ein Laden noch ein Entladen der Fahrzeugbatterie 1 möglich. In diesem vierten Betriebszustand wird bevorzugt keine der Versorgungsspannungen von der Batteriesteuerung ausgegeben. Solange jedoch die vierte Versorgungsspannung nicht von der Batteriesteuerung ausgegeben wird, oder aber die erste, die zweite und die dritte Versorgungsspannung nicht von der Batteriesteuerung ausgegeben werden, befindet die Fahrzeugbatterie 1 sich in diesem Betriebszustand.
  • In einem fünften Betriebszustand ist ein Entladen der Fahrzeugbatterie über den Widerstand 16 möglich. In diesem fünften Betriebszustand werden die dritte Versorgungsspannung und die vierte Versorgungsspannung von der Batteriesteuerung ausgegeben. Somit besteht eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem fünften Schaltkontakt 15A und dem sechsten Schaltkontakt 15B und eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem siebten Schaltkontakt 17A und dem achten Schaltkontakt 17B. Der Entladestrom kann über den Widerstand 16 fließen. Dieser fünfte Betriebszustand wird insbesondere zum Vorladen eines Zwischenkreises genutzt, wobei eine fahrzeugseitige Kapazität über den Widerstand 16 aufgeladen wird.
  • In dieser ersten Ausführungsform der Fahrzeugbatterie 1 das erste Schütz 13 und das zweite Schütz 14 temperaturabhängig schaltbar. Ferner ist in dieser ersten Ausführungsform der Fahrzeugbatterie 1 das dritte Schütz 15 und das vierte Schütz 17 temperaturabhängig schaltbar. Dazu ist die Batteriesteuerung eingerichtet ein Signal eines Temperaturfühlers zu verarbeiten. Abhängig von der durch den Temperaturfühler erfassten Temperatur kann die Fahrzeugbatterie in den ersten, den zweiten, den dritten, oder den vierten Betriebszustand geschaltet werden. Dabei ist die erfasste Temperatur nicht das einzige Entscheidungskriterium für den Batteriezustand. So kann der vierte Betriebszustand beispielsweise durch ein externes Signal zur Absicherung der Batterie für einen Serviceeinsatz ausgelöst werden oder der fünfte Betriebszustand bei einem Starten der Batterie ausgelöst werden.
  • In dieser Ausführungsform wird die Fahrzeugbatterie in den dritten Betriebszustand gebracht, wenn die durch den Temperaturfühler erfasste Temperatur in einem niedrigen Temperaturbereich liegt, in dem eine Dendritenbildung durch den Ladestrom verursacht werden kann. Die Fahrzeugbatterie 1 wird in den vierten Betriebszustand gebracht, wenn die durch den Temperaturfühler erfasste Temperatur in einem hohen Temperaturbereich liegt, in dem eine Beschädigung der Fahrzeugbatterie 1 durch Überhitzung erfolgen kann. In dem Temperaturbereich zwischen dem niedrigen Temperaturbereich und dem hohen Temperaturbereich wird die Fahrzeugbatterie 1 in den ersten Betriebszustand gebracht.
  • Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der 1 verwiesen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009058884 A1 [0007]

Claims (7)

  1. Fahrzeugbatterie (1) mit einer Vorrichtung zur Auswahl einer zulässigen Stromrichtung, umfassend: – einen Energiespeicher (2) zum Speichern elektrischer Energie, mit einem ersten Spannungspol (3) und einem zweiten Spannungspol (4), – einen ersten Batteriekontakt (5) zum Abgreifen einer Batteriespannung, – einen zweiten Batteriekontakt (6) zum Abgreifen der Batteriespannung, – eine erste Diode (7) mit einer ersten Anode (8) und einer ersten Kathode (9), – eine zweite Diode (10) mit einer zweiten Anode (11) und einer zweiten Kathode (12), – einen ersten Hauptschalter (13) und einen zweiten Hauptschalter (14), dadurch gekennzeichnet, dass – der ersten Hauptschalter (13) eingerichtet ist, den ersten Spannungspol (3) über die erste Diode (7) mit dem ersten Batteriekontakt (5) elektrisch leitfähig zu verbinden, und – der zweiten Hauptschalter (14) eingerichtet ist, den ersten Spannungspol (3) über die zweite Diode (10) mit dem ersten Batteriekontakt (5) elektrisch leitfähig zu verbinden, wobei die erste Diode (7) mit der ersten Anode (8) auf Seiten des Energiespeichers (2) und der ersten Kathode (9) auf Seiten des ersten Batteriekontaktes (5) verschaltet ist, und wobei die zweite Diode (10) mit der zweiten Anode (11) auf Seiten des ersten Batteriekontaktes (5) und der zweiten Kathode (12) auf Seiten des Energiespeichers (2) verschaltet ist.
  2. Fahrzeugbatterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hauptschalter (13) und/oder der zweite Hauptschalter (14) temperaturabhängig schaltbar sind.
  3. Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hauptschalter (13) und/oder der zweite Hauptschalter (14) mechanische Schalter, insbesondere Relais oder Schütze, sind.
  4. Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbatterie (1) ferner einen dritten Hauptschalter (15) umfasst, der eingerichtet ist, den ersten Spannungspol (3) über einen Widerstand (16) mit dem ersten Batteriekontakt (5) elektrisch leitfähig zu verbinden.
  5. Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbatterie (1) ferner einen vierten Hauptschalter (17) umfasst, der eingerichtet ist, den zweiten Spannungspol (4) mit dem zweiten Batteriekontakt (6) elektrisch leitfähig zu verbinden.
  6. Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Hauptschalter (15) und/oder der vierte Hauptschalter (17) temperaturabhängig schaltbar sind.
  7. Fahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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