DE102014201059A1 - Versorgungsschaltung zur redundanten Versorgung einer Batteriesteuerung und Batterie mit redundant versorgter Batteriesteuerung - Google Patents

Versorgungsschaltung zur redundanten Versorgung einer Batteriesteuerung und Batterie mit redundant versorgter Batteriesteuerung Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Versorgungsschaltung 1 zur redundanten Versorgung einer Batteriesteuerung 2, umfasst einen Gleichstromwandler 3, der eingerichtet ist, über einen Wandlereingang 12 von einem vorzugsweise von der Batteriesteuerung 2 überwachten Batteriemodul 4 mit einer Batteriespannung UBAT versorgt zu werden, um eine zum Betrieb der Batteriesteuerung 2 geeignete Wandlerspannung UW an einem Wandlerausgang 5 bereitzustellen, einen Versorgungseingang 6, der dazu eingerichtet ist, eine externe Versorgungsspannung UEXT zu empfangen, einen Versorgungsausgang 7, der dazu eingerichtet ist, mit einem Spannungseingang 8 der Batteriesteuerung 2 elektrisch leitfähig verbunden zu werden, eine Schalteinheit 9, die eingerichtet ist, zu erkennen, ob eine externe Versorgungsspannung UEXT an dem Versorgungseingang 6 anliegt und wahlweise entweder die externe Versorgungsspannung UEXT auf den Versorgungsausgang 7 zu schalten, wenn die externe Versorgungsspannung UEXT an dem Versorgungseingang 6 anliegt, oder die Wandlerspannung UW auf den Versorgungsausgang 7 zu schalten, wenn keine externe Versorgungsspannung UEXT an dem Versorgungseingang (6) anliegt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Versorgungsschaltung zur redundanten Versorgung einer Batteriesteuerung und eine wiederaufladbare Batterie mit redundant versorgter Batteriesteuerung.
  • In elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden als Energiequelle wiederaufladbare Batterien (Akkumulatoren) eingesetzt. Hierbei werden oft auf Lithiumchemie basierende Batterien eingesetzt, da diese, im Vergleich zu auf Nickel oder Blei basierenden Batterien, die größte bisher verfügbare Energiedichte bei geringstem Gewicht aufweisen. Jedoch sind diese Batterien sehr empfindlich bezüglich Überladung wie auch Tiefentladung. Bei einer Überladung über einen gewissen Spannungswert pro Batteriezelle (typischerweise um 4,25V) wird die Batteriezelle instabil und ein sich selbst verstärkender Prozess der Erwärmung (thermischer Runaway) kann initiiert werden. Auch Entladung unter eine gewisse Schwelle fördert ungünstige chemische Prozesse in den Batteriezellen der Batterie, die zu ihrer irreversiblen Degradierung führen.
  • Aus diesem Grunde gibt es eine Batteriesteuerung, welche die Spannungen an jedem einzelnen Batteriemodul überwacht und geeignete Gegenmaßnahmen ergreift. Eine solche Batteriesteuerung ist insbesondere ein Batteriemanagementsystem (BMS), welches mithilfe einer Battery-Control-Unit (BCU) die Spannungen an einzelnen Batteriemodulen der Batterie über sogenannte Cell-Supervision-Circuits (CSC) überwacht. Beispielsweise wird eine Über- und Unterladung durch ein Öffnen der Lade- bzw. Hauptlastschütze unterbunden. Die Batteriesteuerung wird dabei üblicherweise über die Starterbatterie eines fahrzeugseitigen Niedervoltnetzes (12V) versorgt.
  • In bestimmten Phasen des Fahrzeugbetriebs werden Unterschiede in den Spannungslagen einzelner Batteriezellen, die in ihrem Ursprung unter anderem in kleinen produktionsbedingten Kapazitätsunterschieden der einzelnen Batteriezellen haben, ausgeglichen. Dieser Vorgang heißt Balancing. Dabei werden gezielt einzelne Batteriezellen über einen Lastwiderstand entladen. Dieser Vorgang wird idealerweise in Ruhephasen, also ohne aktiven Fahrzeugbetrieb, durchgeführt. Das Balancing ist an das fahrzeugseitige Niedervoltnetz gebunden, da die Batteriesteuerung dazu aktiv sein muss.
  • Eine ausgebaute oder schwache Starterbatterie sorgt dafür, dass die Batteriesteuerung abschaltet und die Zellen nicht weiter überwacht oder beeinflusst werden können. Das bedeutet, die zuvor beschriebenen Funktionen sind inaktiv. Dies führt zu einem Sicherheitsrisiko oder dazu, dass die batterieinternen Schütze nicht mehr geschlossen werden können und ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie liegenbleibt.
  • Zur Lagerung solcher wiederaufladbarer Batterien ergeben sich hohe Anforderungen, da eine externe 12V-Spannungsversorgung zur Verfügung gestellt werden muss. Nach der Fertigung oder nach einer Reparatur der Batterie ist ein Balancing der Zellen notwendig, welches vor einer Auslieferung des Akkumulators unter einem evtl. mehrstündigen Zeitverlust durchgeführt werden muss.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Versorgungsschaltung zur redundanten Versorgung einer Batteriesteuerung, umfasst einen Gleichstromwandler, der eingerichtet ist, über einen Wandlereingang von einem vorzugsweise von der Batteriesteuerung überwachten Batteriemodul mit einer Batteriespannung versorgt zu werden, um eine zum Betrieb der Batteriesteuerung geeignete Wandlerspannung an einem Wandlerausgang bereitzustellen, einen Versorgungseingang, der dazu eingerichtet ist, eine externe Versorgungsspannung zu empfangen, einen Versorgungsausgang, der dazu eingerichtet ist, mit einem Spannungseingang der Batteriesteuerung elektrisch leitfähig verbunden zu werden, eine Schalteinheit, die eingerichtet ist, zu erkennen, ob eine externe Versorgungsspannung an dem Versorgungseingang anliegt und wahlweise entweder die externe Versorgungsspannung auf den Versorgungsausgang zu schalten, wenn die externe Versorgungsspannung an dem Versorgungseingang anliegt, oder die Wandlerspannung auf den Versorgungsausgang zu schalten, wenn keine externe Versorgungsspannung an dem Versorgungseingang anliegt.
  • Eine erfindungsgemäße Versorgungsschaltung ist vorteilhaft, da durch diese eine unterbrechungsfreie Versorgung der Batteriesteuerung ermöglicht wird. Die hohen Anforderungen an die Lagerbedingungen werden somit herabgesetzt, da keine externe Spannungsquelle während der Lagerung bereitgestellt werden muss. Ferner wird eine kostenrelevante Zeiteinsparung ermöglicht, da Transportzeiten, in denen keine externe Versorgungsspannung zur Verfügung steht, für ein Balancing der Batteriezellen genutzt werden kann. Insbesondere wird durch eine gleichmäßige Belastung aller Batteriezellen des Batteriemoduls zur Versorgung der Batteriesteuerung ein fehlerfreies Balancing bei nicht verfügbarer externer Spannungsversorgung ermöglicht. Der Zustand der Batteriezellen ist aufgrund der ununterbrochenen Überwachung zu jedem Zeitpunkt bekannt. Außerhalb eines Fahrzeuges wird keine zusätzliche Versorgung benötigt, um die Batteriezellen zu überwachen oder zu beeinflussen. Durch die ununterbrochene Versorgung der Batteriesteuerung wird die Betriebssicherheit von Lithium-Ionen-Batterien und auch anderer Batterien erhöht.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Es ist vorteilhaft, wenn eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Wandlerausgang und der Schalteinheit einen Schalter umfasst, der eingerichtet ist, diese elektrisch leitfähige Verbindung zu unterbrechen, oder wenn der Gleichstromwandler über einen elektrischen oder mechanischen Schalter deaktivierbar ist. Damit kann die Spannungsversorgung der Batteriesteuerung unterbrochen werden, falls dies z.B. zum Zwecke einer langfristigen Lagerung oder eines Servicezugriffs notwendig ist. Insbesondere ist der Schalter ein mechanischer oder elektrischer Schalter. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Schalter derart angeordnet ist, dass er betätigt werden kann, ohne ein Batteriegehäuse zu öffnen.
  • Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die Schalteinheit mittels eines ersten Transistors erkennt, ob die externe Versorgungsspannung an dem Versorgungseingang anliegt. Durch eine entsprechende Auswahl des ersten Transistors kann auf einfache, kostengünstige und zuverlässige Weise erkannt werden, ob eine zur Versorgung der Batteriesteuerung ausreichende externe Versorgungsspannung an dem Versorgungseingang anliegt.
  • Insbesondere schaltet die Schalteinheit die externe Versorgungsspannung über einen zweiten Transistor auf den Versorgungsausgang, wobei der zweite Transistor durch den ersten Transistor geschaltet wird. Somit kann der zweite Transistor derart gewählt werden, dass dieser einen zum Betrieb der Batteriesteuerung notwendigen Strom bei minimalem Verlust schalten und leiten kann.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Schalteinheit die Wandlerspannung über einen dritten Transistor auf den Versorgungsausgang schaltet, wobei der Schaltzustand des dritten Transistors von einer Spannungsdifferenz zwischen der Wandlerspannung und der externen Versorgungsspannung abhängt. Dadurch wird sichergestellt, dass nur entweder die externe Versorgungsspannung oder die Wandlerspannung an dem Versorgungsausgang anliegt.
  • Ebenso ist es von Vorteil, wenn der Gleichstromwandler eine galvanische Trennung zwischen dem Wandlereingang und dem Wandlerausgang aufweist. Damit wird sichergestellt, dass eine galvanische Trennung zwischen einem Hochvolt- und einem Niederspannungsteil innerhalb der Batteriesteuerung erzeugt wird.
  • Insbesondere ist eine Batterie mit redundant versorgter Batteriesteuerung vorteilhaft, welche die Versorgungsschaltung, das Batteriemodul und die Batteriesteuerung umfasst. Dabei ist das Batteriemodul mit dem Wandlereingang der Versorgungsschaltung elektrisch leitfähig verbunden und der Spannungseingang der Batteriesteuerung ist elektrisch leitfähig mit dem Versorgungsausgang der Versorgungsschaltung verbunden. Eine solche Batterie ist vorteilhaft, da deren Batteriesteuerung auch bei einem Ausfall der externen Versorgungsspannung funktionstüchtig bleibt. Somit wird die Betriebssicherheit einer solchen Batterie erhöht und deren Lagerung vereinfacht, da auch in einem Lagerungszustand keine externe Versorgungsspannung bereitgestellt werden muss.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Betriebsspannung der Batteriesteuerung in etwa 12 Volt beträgt. Damit kann diese ohne einen zusätzlichen Spannungswandler über eine in den meisten Fahrzeugen verwendete 12V-Starterbatterie betrieben werden.
  • Insbesondere ist die Batterie eine Traktionsbatterie und die Batteriespannung ist eine Hochvolt-Spannung der Traktionsbatterie. Dies ist vorteilhaft, da gerade Traktionsbatterien durch deren hohen Energiegehalt ein hohes Risiko für ein thermisches Durchgehen tragen und daher einer robusten Überwachung durch die Batteriesteuerung bedürfen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
  • 1 ein schematische Darstellung einer Batterie in einer Ausführungsform, und
  • 2 ein Schaltbild einer Versorgungsschaltung in der Ausführungsform.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterie 20 mit redundant versorgter Batteriesteuerung in einer Ausführungsform der Erfindung. Die Batterie 20 umfasst eine Versorgungsschaltung 1, ein Batteriemodul 4 und eine Batteriesteuerung 2. Die Batterie 20 ist eine Traktionsbatterie, die eine Batteriespannung UBAT bereitstellt. Die Batteriespannung UBAT ist somit eine Hochvolt-Spannung. Die Hochvolt-Spannung entspricht in dieser Ausführungsform einer Gleichspannung von 400 Volt.
  • Das Batteriemodul 4 umfasst in dieser Ausführungsform mehrere Batteriezellen 13. Die Batteriezellen 13 sind beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen. Die Batteriezellen 13 sind in Reihe geschaltet. An den beiden Enden der Reihenschaltung liegt die Batteriespannung UBAT an. In anderen Ausführungsformen umfasst das Batteriemodul 4 eine beliebige Anzahl parallel und/oder in Reihe geschalteter Batteriezellen 13. Die Batteriespannung UBAT kann über einen Batteriemodulausgang 14 an dem Batteriemodul 4 abgegriffen werden.
  • Die Batteriesteuerung 2 umfasst eine elektrische Schaltung, die dazu geeignet ist, eine Spannung an den Batteriezellen 13 zu überwachen. Die Batteriesteuerung 2 ist ferner dazu geeignet, den Ladungszustand der Batteriezellen 13 untereinander auszugleichen und einen Lade- und/oder Hauptlastschütz der Batterie 20 zu öffnen, um die Batteriezellen 13 von einer externen Last oder einem externen Ladestrom zu trennen. Die Batteriesteuerung 2 benötigt für ihren Betrieb eine Betriebsspannung von 12 Volt, die der Batteriesteuerung 2 über einen Spannungseingang 8 bereitgestellt wird.
  • Die Versorgungsschaltung 1 umfasst einen Gleichstromwandler 3, einen Versorgungseingang 6, einen Versorgungsausgang 7 und eine Schalteinheit 9.
  • Der Gleichstromwandler 3 ist dazu eingerichtet, über einen Wandlereingang 12 von dem Batteriemodul 4 mit der Batteriespannung UBAT versorgt zu werden. Dazu ist der Batteriemodulausgang 14 mit dem Wandlereingang 12 elektrisch leitfähig verbunden. Der Batteriemodulausgang 14 ist ein zweipoliger Gleichstromausgang. Der Wandlereingang 12 ist ein zweipoliger Gleichstromeingang. Die beiden Pole des Batteriemodulausgangs 14 sind jeweils mit einem entsprechenden Pol des Wandlereingangs 12 elektrisch leitfähig verbunden. Der Gleichstromwandler 3 ist ferner dazu eingerichtet, eine zum Betrieb der Batteriesteuerung 2 geeignete Wandlerspannung UW an einem Wandlerausgang 5 bereitzustellen. Eine zum Betrieb der Batteriesteuerung 2 geeignete Wandlerspannung UW entspricht der Betriebsspannung von 12 Volt. Der Gleichstromwandler 3 wandelt somit die Batteriespannung UBAT (hier 400V) in eine 12 Volt Gleichspannung. Der Gleichstromwandler 3 weist eine galvanische Trennung zwischen dem Wandlereingang 12 und dem Wandlerausgang 5 auf. Ein Gleichstromwandler mit einer solchen galvanischen Trennung ist beispielsweise ein Eintaktflusswandler mit einem Transformator.
  • Der Versorgungseingang 6 ist dazu eingerichtet, eine externe Versorgungsspannung UEXT zu empfangen. Der Versorgungseingang 6 ist ein zweipoliger Eingang. Der Versorgungseingang 6 ist beispielsweise in Form einer zweipoligen Buchse außenseitig an einem Gehäuse der Batterie 20 angebracht, um über einen zweipoligen Stecker kontaktiert zu werden. Die externe Versorgungsspannung UEXT wird von einer externen Gleichstromquelle 15 bereitgestellt. Diese externe Gleichstromquelle 15 kann zum Beispiel eine 12 Volt Starterbatterie eines Fahrzeuges sein, in dem die Batterie 20 verbaut ist.
  • Der Versorgungsausgang 7 ist mit einem Spannungseingang 8 der Batteriesteuerung 2 elektrisch leitfähig verbunden. Der Versorgungsausgang 7 ist ein zweipoliger Gleichstromausgang. Der Spannungseingang 8 ist ein zweipoliger Gleichstromeingang. Die beiden Pole des Versorgungsausgangs 7 sind jeweils mit einem entsprechenden Pol des Spannungseingangs 8 elektrisch leitfähig verbunden.
  • Die Schalteinheit 9 ist eingerichtet, zu erkennen, ob eine externe Versorgungsspannung UEXT an dem Versorgungseingang 6 anliegt und wahlweise entweder die externe Versorgungsspannung UEXT auf den Versorgungsausgang 7 zu schalten, wenn die externe Versorgungsspannung UEXT an dem Versorgungseingang 6 anliegt, oder die Wandlerspannung UW auf den Versorgungsausgang 7 zu schalten, wenn keine externe Versorgungsspannung UEXT an dem Versorgungseingang 6 anliegt. Die Schalteinheit 9 ist dazu über eine zweipolige erste Verbindung 10 mit dem Wandlerausgang 5 elektrisch leitfähig verbunden. Ferner ist die Schalteinheit 9 jeweils zweipolig mit dem Versorgungseingang 6 und dem Versorgungsausgang 7 elektrisch leitfähig verbunden.
  • Die elektrisch leitfähige erste Verbindung 10 umfasst einen Schalter 11, der eingerichtet ist, diese elektrisch leitfähige Verbindung zumindest an einem Pol zu unterbrechen. Durch ein Schalten des Schalters 11 kann die Schalteinheit 9 somit von der Wandlerspannung UW getrennt werden. Der Schalter 11 kann dabei ein elektrischer oder ein mechanischer Schalter sein. Ein elektrischer Schalter kann dabei zum Beispiel über eine Service-Schnittstelle betätigt werden. Ein mechanischer Schalter könnte ein manuell zu betätigender Schalter sein, der im Außenbereich des Batteriegehäuses angebracht ist. Damit wird die Möglichkeit gegeben, den Gleichstromwandler 3 von der Schalteinheit 9 zu trennen, um die Versorgung der Batteriesteuerung 2 unterbrechen zu können. Dies muss unter Umständen bei einer längeren Lagerung der Batterie 20 erfolgen oder in Fällen, wenn die Versorgung aus dem Batteriemodul 4 unerwünscht ist.
  • Die redundante Spannungsversorgung der Batteriesteuerung 2 wird somit zum einen durch eine standardmäßige Versorgung aus der externen Gleichstromquelle 15 sowie einer zweiten Versorgung aus der Batterie 20 und insbesondere dem Batteriemodul 4 umgesetzt. Die Versorgung aus der Batterie 20 wird über den Gleichstromwandler 3 (DC/DC-Wandler), der aus der Hochvolt-Spannung von 400V eine Niedervoltspannung von 12Volt erzeugt, ermöglicht.
  • Der im Folgenden verwendete Begriff „verbunden“ ist im Sinne einer elektrisch leitfähigen Verbindung zu verstehen.
  • 2 zeigt ein Schaltbild der Versorgungsschaltung 1 der hier beschriebenen Ausführungsform. Der Gleichstromwandler 3 und der Schalter 11 sind zwischen einem ersten Pol 121 des Wandlereingangs 12 und einem ersten Eingang 16 der Schalteinheit 9 in Reihe geschaltet. Ein zweiter Pol 122 des Wandlereingangs 12 ist über eine erste Masseverbindung M1 mit einer Masse der Versorgungsschaltung 1 verbunden. Ein erster Pol 61 des Versorgungseingangs 6 ist mit einem zweiten Eingang 17 der Schalteinheit 9 verbunden. Ein zweiter Pol 62 des Versorgungseingangs 6 ist über eine zweite Masseverbindung M2 mit der Masse der Versorgungsschaltung 1 verbunden.
  • Die Schalteinheit 9 umfasst einen ersten Transistor T1, der ein bipolarer npn-dotierter Transistor ist. Die Basis des ersten Transistors T1 ist über einen ersten Widerstand R1 mit dem zweiten Eingang 17 der Schalteinheit 9 verbunden. Die Basis und der Emitter des ersten Transistors T1 sind über einen zweiten Widerstand R2 miteinander verbunden. Ferner ist der Emitter des ersten Transistors T1 ist über eine dritte Masseverbindung M3 mit der Masse der Versorgungsschaltung 1 verbunden, die auch mit einem ersten Pol 71 des Versorgungsausgangs 7 verbunden ist.
  • Die Schalteinheit 9 umfasst ferner einen zweiten Transistor T2, der ein bipolarer pnp-dotierter Transistor ist. Die Basis des zweiten Transistors T1 ist über einen dritten Widerstand R3 mit dem zweiten Eingang 17 der Schalteinheit 9 verbunden. Der Emitter des zweiten Transistors T2 ist mit dem zweiten Eingang 17 der Schalteinheit 9 verbunden. Die Basis des zweiten Transistors T2 ist mit dem Kollektor des ersten Transistors T1 verbunden. Der Kollektor des zweiten Transistors T2 ist mit einem zweiten Pol 72 des Versorgungsausgangs 7 verbunden.
  • Die Schalteinheit 9 umfasst ferner einen dritten Transistor T3, der ein bipolarer pnp-dotierter Transistor ist. Die Basis des dritten Transistors T3 ist über einen vierten Widerstand R4 mit dem Emitter des dritten Transistors T3 verbunden. Ferner ist der Emitter des dritten Transistors T3 mit dem ersten Eingang 16 der Schalteinheit 9 verbunden. Die Basis des dritten Transistors T3 ist zudem über eine Diode D1 mit dem zweiten Eingang 17 der Schalteinheit 9 verbunden. Dabei ist die Anode der Diode D1 mit dem zweiten Eingang 17 der Schalteinheit 9 verbunden und die Kathode der Diode D1 mit der Basis des dritten Transistors T3 verbunden. Des Weiteren ist die Basis des dritten Transistors T3 über einen fünften Widerstand R5 mit dem ersten Pol 71 des Versorgungsausgangs 7 und der dritten Masseverbindung M3 verbunden. Der Kollektor des dritten Transistors T3 ist mit dem zweiten Pol 72 des Versorgungsausgangs 7 verbunden.
  • Liegt an dem zweiten Eingang 17 eine externe Versorgungsspannung UEXT an, z.B. eine von der externen Gleichstromquelle 15 bereitgestellte Spannung, so fließt ein Strom über den ersten Widerstand R1 und den zweiten Widerstand R2. Es ergibt sich ein Spannungsabfall über dem zweiten Widerstand R2 und somit zwischen der Basis und dem Emitter des ersten Transistors, wodurch der erste Transistor T1 durchschaltet und somit einen Stromfluss zwischen dessen Kollektor und Emitter ermöglicht. Somit fließt ebenfalls ein Strom über den dritten Widerstand R3 und es ergibt sich ein Spannungsabfall über dem dritten Widerstand R3 und somit zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Transistors T2, wodurch der zweite Transistor T2 durchschaltet und somit einen Stromfluss zwischen dem zweiten Eingang und dem Versorgungsausgang ermöglicht. Die Batteriesteuerung wird somit über die externe Spannungsversorgung 15 mit der externe Versorgungsspannung UEXT versorgt.
  • Ist der Schalter 11 geschlossen, so liegt die Wandlerspannung UW an dem ersten Eingang 16 an. Bei angeschlossener externer Spannungsquelle 15 und geschlossenem Schalter 11 ergibt sich kein Spannungsabfall über den vierten Widerstand R4 und somit kein Spannungsabfall zwischen der Basis und dem Emitter des dritten Transistors T3, da sich das elektrische Potential an dem Emitter und der Basis des dritten Transistors T3 in diesem Falle in etwa gleich ist. Der dritte Transistor T3 schaltet somit nicht durch und der erste Eingang 16 bleibt von dem Versorgungsausgang 7 getrennt.
  • Liegt an dem zweiten Eingang 17 keine, oder eine zu geringe externe Versorgungsspannung UEXT an, z.B. wenn keine externe Gleichstromquelle 15 an dem Versorgungseingang angeschlossen ist, so fließt kein Strom über den zweiten Widerstand R2 und der erste Transistor T1 schaltet nicht durch. Damit schaltet der zweite Transistor T2 ebenfalls nicht durch, und der zweite Eingang 17 bleibt von dem Versorgungsausgang 7 getrennt. Ist der Schalter 11 geschlossen ergibt sich in diesem Falle ein Spannungsabfall über den vierten Widerstand R4 und somit zwischen der Basis und dem Emitter des dritten Transistors T3, wodurch dieser durchschaltet. In diesem Falle ist der erste Eingang 16 mit dem Versorgungsausgang 7 verbunden, und die Batteriesteuerung 2 wird über das Batteriemodul 4 mit der Wandlerspannung UW des Gleichstromwandlers 3 versorgt. Die Diode D1 verhindert ein Schalten des ersten Transistors T1 und/oder des zweiten Transistors T2 durch eine über den ersten Eingang 16 bereitgestellte Spannung. Durch den fünften Widerstand R5 wird eine Verbindung des ersten Eingangs 16 mit der Masse der Versorgungsschaltung 1 und somit ein Spannungsabfall an dem vierten Widerstand R4 sichergestellt.
  • Ist keine externe Gleichstromquelle 15 an dem Versorgungseingang 6 angeschlossen und der Schalter 11 geöffnet, so wird an dem Versorgungsausgang 7 keine Spannung bereitgestellt.
  • Wenn die externe Spannungsversorgung 15 verfügbar und an dem Versorgungseingang 6 angeschlossen ist, so wird der zweite Transistor T2 über den ersten Transistor T1 geschlossen. Der dritte Transistor T3 ist in diesem Falle offen, so dass die Batteriesteuerung 2 durch die externe Spannungsversorgung 15 versorgt wird, die eine 12 V Spannungsversorgung eines Fahrzeuges ist. Fällt diese 12 V Spannungsversorgung aus, so öffnet der zweite Transistor T2 automatisch und gleichzeitig schließt der dritte Transistor T3.
  • Es wird also eine Schaltung bereitgestellt, die es ermöglicht, dass die Versorgung der Batteriesteuerung 2 aus der Batterie 20 nur im Falle eines Fehlens der externen Spannungsversorgung 15 zugeschaltet wird. Anstelle der Bipolartransistoren sind auch FETs oder alle anderen Schalter möglich, die spannungssensitiv leitende Kanäle freigeben.
  • In anderen Ausführungsformen ist der Gleichstromwandler 3 über einen elektrischen oder mechanischen Schalter deaktivierbar. Dazu könnte beispielsweise ein internes Taktsignal des Gleichstomwandlers 3 unterbrochen werden. Der Gleichstromwandler 3 kann in diesem Falle also abgeschaltet werden, um die Versorgung der Batteriesteuerung 2 zu unterbrechen.
  • Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der 1 und 2 verwiesen.

Claims (10)

  1. Versorgungsschaltung (1) zur redundanten Versorgung einer Batteriesteuerung (2), gekennzeichnet durch: – einen Gleichstromwandler (3), der eingerichtet ist, über einen Wandlereingang (12) von einem vorzugsweise von der Batteriesteuerung (2) überwachten Batteriemodul (4) mit einer Batteriespannung (UBAT) versorgt zu werden, um eine zum Betrieb der Batteriesteuerung (2) geeignete Wandlerspannung (UW) an einem Wandlerausgang (5) bereitzustellen, – einen Versorgungseingang (6), der dazu eingerichtet ist, eine externe Versorgungsspannung (UEXT) zu empfangen, – einen Versorgungsausgang (7), der dazu eingerichtet ist, mit einem Spannungseingang (8) der Batteriesteuerung (2) elektrisch leitfähig verbunden zu werden, – eine Schalteinheit (9), die eingerichtet ist, zu erkennen, ob eine externe Versorgungsspannung (UEXT) an dem Versorgungseingang (6) anliegt und wahlweise entweder die externe Versorgungsspannung (UEXT) auf den Versorgungsausgang (7) zu schalten, wenn die externe Versorgungsspannung (UEXT) an dem Versorgungseingang (6) anliegt, oder die Wandlerspannung (UW) auf den Versorgungsausgang (7) zu schalten, wenn keine externe Versorgungsspannung (UEXT) an dem Versorgungseingang (6) anliegt.
  2. Versorgungsschaltung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung (10) zwischen dem Wandlerausgang (5) und der Schalteinheit (9) einen Schalter (11) umfasst, der eingerichtet ist, diese elektrisch leitfähige Verbindung zu unterbrechen, oder der Gleichstromwandler (3) über einen elektrischen oder mechanischen Schalter deaktivierbar ist.
  3. Versorgungsschaltung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromwandler (3) über einen elektrischen oder mechanischen Schalter deaktivierbar ist.
  4. Versorgungsschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (9) mittels eines ersten Transistors (T1) erkennt, ob die externe Versorgungsspannung (UEXT) an dem Versorgungseingang (6) anliegt.
  5. Versorgungsschaltung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (9) die externe Versorgungsspannung (UEXT) über einen zweiten Transistor (T2) auf den Versorgungsausgang (7) schaltet, wobei der zweite Transistor (T2) durch den ersten Transistor (T1) geschaltet wird.
  6. Versorgungsschaltung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (9) die Wandlerspannung über einen dritten Transistor (T3) auf den Versorgungsausgang (7) schaltet, wobei der Schaltzustand des dritten Transistors (T3) von einer Spannungsdifferenz zwischen der Wandlerspannung und der externen Versorgungsspannung abhängt.
  7. Versorgungsschaltung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromwandler (3) eine galvanische Trennung zwischen dem Wandlereingang (12) und dem Wandlerausgang (5) aufweist.
  8. Batterie (20) mit redundant versorgter Batteriesteuerung, umfassend: – die Versorgungsschaltung (1) nach Anspruch 1, – das Batteriemodul (4), wobei das Batteriemodul (4) mit dem Wandlereingang (12) der Versorgungsschaltung (1) elektrisch leitfähig verbunden ist, und – die Batteriesteuerung (2), wobei der Spannungseingang (8) der Batteriesteuerung (2) elektrisch leitfähig mit dem Versorgungsausgang (7) der Versorgungsschaltung (1) verbunden ist.
  9. Batterie (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsspannung der Batteriesteuerung (2) eine Kleinspannung, insbesondere eine Kleinspannung in einem Bereich zwischen 6 Volt und 48 Volt, ist.
  10. Batterie (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (20) eine Traktionsbatterie ist, und die Batteriespannung (UBAT) eine Hochvolt-Spannung, insbesondere eine Hochvolt-Spannung in einem Bereich zwischen 100 Volt und 600 Volt, der Traktionsbatterie ist.
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