DE102020104436A1 - Disconnection device, high-voltage electrical system and motor vehicle - Google Patents

Disconnection device, high-voltage electrical system and motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abschaltvorrichtung (5) für ein Hochvoltsystem (1) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs aufweisend:- zumindest eine Trenneinrichtung (6) mit einem pyrotechnischen Zündelement (9) zum Abschalten zumindest einer Komponente (2) des Hochvoltsystems (1); und- eine trenneinrichtungsexterne Steuereinrichtung (7), welche zur Kommunikation über zumindest eine Steuerleitung (8) mit der zumindest einen Trenneinrichtung (6) verbunden ist, wobei die zumindest eine Trenneinrichtung (6) ein integriertes Energiespeicherelement (10) zum Speichern einer Zündenergie für das pyrotechnische Zündelemente (9) und eine integrierte Trennlogik (12) aufweist, welche über die Steuerleitung (8) mit der Steuereinrichtung (7) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, Meldesignale an die Trennlogik (12) zu versenden, und die Trennlogik (12) dazu ausgelegt ist, anhand eines Ausbleibens der Meldesignale eine Funktionsuntüchtigkeit der Steuereinrichtung (7) und/oder der Steuerleitung (8) zu erkennen und daraufhin das Energiespeicherelement (10) zum Bereitstellen der Zündenergie für das pyrotechnische Zündelement (9) anzusteuern.The invention relates to a disconnection device (5) for a high-voltage system (1) of an electrically drivable motor vehicle, comprising: at least one disconnection device (6) with a pyrotechnic ignition element (9) for disconnecting at least one component (2) of the high-voltage system (1); and a control device (7) external to the disconnection device, which is connected to the at least one disconnection device (6) for communication via at least one control line (8), the at least one disconnection device (6) having an integrated energy storage element (10) for storing ignition energy for the pyrotechnic ignition elements (9) and an integrated disconnection logic (12) which is connected to the control device (7) via the control line (8), the control device (7) being designed to send message signals to the disconnection logic (12), and the separation logic (12) is designed to recognize an inoperability of the control device (7) and / or the control line (8) based on the absence of the message signals and then the energy storage element (10) to provide the ignition energy for the pyrotechnic ignition element (9) head for.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschaltvorrichtung für ein Hochvoltsystem eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs aufweisend zumindest eine Trenneinrichtung mit einem pyrotechnischen Zündelement zum Abschalten zumindest einer Komponente des Hochvoltsystems und eine trenneinrichtungsexterne Steuereinrichtung, welche zur Kommunikation mit der zumindest einen Trenneinrichtung über zumindest eine Steuerleitung mit der zumindest einen Trenneinrichtung verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Hochvoltsystem sowie ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a disconnection device for a high-voltage system of an electrically drivable motor vehicle having at least one disconnection device with a pyrotechnic ignition element for disconnecting at least one component of the high-voltage system and a control device external to the disconnection device which, for communication with the at least one disconnection device, is connected to the at least one disconnection device via at least one control line is. The invention also relates to a high-voltage system and a motor vehicle.

Vorliegend richtet sich das Interesse auf Hochvoltsysteme von Kraftfahrzeugen, beispielsweise von elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen. Ein Hochvoltsystem weist üblicherweise mehrere Komponenten auf und kann beispielsweise als eine Traktionsbatterie mit mehreren Batteriemodulen ausgebildet sein. Die Komponenten sind zur Stromübertragung über Verbindungsleitungen elektrisch verbunden. Im Fehlerfall, beispielsweise bei einer Überhitzung einer Komponente des Hochvoltsystems, soll die Komponente zuverlässig abgeschaltet werden können.In the present case, the interest is directed towards high-voltage systems of motor vehicles, for example electrically driven motor vehicles. A high-voltage system usually has several components and can, for example, be designed as a traction battery with several battery modules. The components are electrically connected for power transmission via connecting lines. In the event of a fault, for example if a component of the high-voltage system overheats, the component should be able to be switched off reliably.

Dazu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das Hochvoltsystem mit einer Abschaltvorrichtung auszustatten, welche mehrere Trenneinrichtungen zum Abschalten der Komponenten aufweisen kann. Dazu sind die Trenneinrichtungen in einem Strompfad der Komponenten angeordnet. Die Trenneinheiten können beispielsweise pyrotechnisch aktiviert werden und dazu ein pyrotechnisches Zündelement aufweisen. Außerdem weist die Abschaltvorrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche mit den Trenneinheiten kommunizieren kann und dazu über Steuerleitungen mit den Trenneinheiten verbunden ist. Dabei wird das Zündelement üblicherweise über ein Zündsignal der Steuereinrichtung gezündet bzw. aktiviert, welches der Trenneinrichtung über die jeweilige Steuerleitung zugeführt wird. Problematisch ist es jedoch, wenn die Steuereinrichtung oder die Steuerleitung selbst durch den Fehlerfall zerstört wurde und somit das Zündsignal nicht mehr an die Trenneinrichtung übermittelt werden kann.For this purpose, it is known from the prior art to equip the high-voltage system with a disconnection device which can have a plurality of disconnection devices for disconnection of the components. For this purpose, the isolating devices are arranged in a current path of the components. The separation units can be activated pyrotechnically, for example, and have a pyrotechnic ignition element for this purpose. In addition, the disconnection device has a control device which can communicate with the disconnection units and, for this purpose, is connected to the disconnection units via control lines. In this case, the ignition element is usually ignited or activated via an ignition signal from the control device, which is fed to the isolating device via the respective control line. It is problematic, however, if the control device or the control line itself has been destroyed by the fault and thus the ignition signal can no longer be transmitted to the isolating device.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Lösung bereitzustellen, wie eine Komponente eines Hochvoltsystems sicher und zuverlässig abgeschaltet werden kann.The object of the present invention is to provide a simple solution as to how a component of a high-voltage system can be switched off safely and reliably.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abschaltvorrichtung, ein Hochvoltsystem sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figur.According to the invention, this object is achieved by a disconnection device, a high-voltage system and a motor vehicle with the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figure.

Eine erfindungsgemäße Abschaltvorrichtung für ein Hochvoltsystem eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs weist zumindest eine Trenneinrichtung mit einem pyrotechnischen Zündelement zum Abschalten zumindest einer Komponente des Hochvoltsystems und eine trenneinrichtungsexterne Steuereinrichtung, welche zur Kommunikation mit der zumindest einen Trenneinrichtung über zumindest eine Steuerleitung mit der zumindest einen Trenneinrichtung verbunden ist, auf. Die zumindest eine Trenneinrichtung weist ein integriertes Energiespeicherelement zum Speichern einer Zündenergie zum Zünden des pyrotechnischen Zündelementes und eine integrierte Trennlogik auf, welche zur Kommunikation über die zumindest eine Steuerleitung mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, Meldesignale an die Trennlogik zu versenden, und die Trennlogik ist dazu ausgelegt, anhand eines Ausbleibens der Meldesignale eine Funktionsuntüchtigkeit der Steuereinrichtung und/oder der zumindest einen Steuerleitung zu erkennen und daraufhin das Energiespeicherelement zum Bereitstellen der Zündenergie für das pyrotechnische Zündelement anzusteuern.A disconnection device according to the invention for a high-voltage system of an electrically drivable motor vehicle has at least one disconnection device with a pyrotechnic ignition element for disconnecting at least one component of the high-voltage system and a control device external to the disconnection device, which is connected to the at least one disconnection device via at least one control line for communication with the at least one disconnection device, on. The at least one separating device has an integrated energy storage element for storing ignition energy for igniting the pyrotechnic ignition element and an integrated separating logic which is connected to the control device for communication via the at least one control line. The control device is designed to send message signals to the disconnection logic, and the disconnection logic is designed to detect an inoperability of the control device and / or the at least one control line based on the absence of the message signals and then the energy storage element to provide the ignition energy for the pyrotechnic ignition element head for.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Hochvoltsystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest eine Komponente sowie eine erfindungsgemäße Abschaltvorrichtung. Das Hochvoltsystem ist vorzugsweise als eine Traktionsbatterie ausgebildet, wobei die zumindest eine Komponente zumindest ein Batteriemodul, eine Batteriezelle oder ein elektrisch und/oder geometrisch zusammenhängendes Zellpaket aus mehreren Batteriezellen der wiederaufladbaren Traktionsbatterie ist. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise ein Batteriesteuergerät sein. Die Batteriemodule weisen insbesondere eine Verschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen auf.The invention also relates to a high-voltage system for a motor vehicle, having at least one component and a disconnection device according to the invention. The high-voltage system is preferably designed as a traction battery, the at least one component being at least one battery module, a battery cell or an electrically and / or geometrically coherent cell pack made up of several battery cells of the rechargeable traction battery. The control device can be, for example, a battery control device. The battery modules have, in particular, an interconnection of a large number of battery cells.

Die zumindest eine Trenneinrichtung der Abschaltvorrichtung ist in einem Laststrompfad der zumindest einen Komponente angeordnet und dient dazu, den Laststrompfad im Fehlerfall, beispielsweise bei einer Überhitzung dieser oder einer anderen Komponente des Hochvoltsystem, zu unterbrechen. Beispielsweise kann die Überhitzung aus einem zellinternen Kurzschluss einer Batteriezelle eines Batteriemoduls resultieren. Dazu weist die zumindest eine Trenneinrichtung das Zündelement, beispielsweise eine Zündpille mit einer Treibladung auf, welche im Fehlerfall den Laststrompfad durchtrennen und damit unterbrechen kann. Das Zündelement wird dabei durch das Energiespeicherelement der Trenneinrichtung aktiviert bzw. gezündet, indem das Energiespeicherelement dem Zündelement die Zündenergie bereitstellt bzw. zuführt. Das Zündelement muss also nicht über ein Zündsignal der trenneinrichtungsexternen Steuereinrichtung aktiviert werden, sondern kann trenneinrichtungsintern aktiviert werden. Das Energiespeicherelement kann beispielsweise ein Kondensator und/oder eine Spule und/oder eine Batteriezelle sein und die Zündenergie für das Zündelement speichern.The at least one isolating device of the disconnection device is arranged in a load current path of the at least one component and is used to interrupt the load current path in the event of a fault, for example if this or another component of the high-voltage system overheats. For example, the overheating can result from a cell-internal short circuit of a battery cell of a battery module. For this purpose, the at least one separating device has the ignition element, for example a squib with a propellant charge, which in the event of a fault can cut through and thus interrupt the load current path. The ignition element is activated or ignited by the energy storage element of the separating device in that the energy storage element provides or supplies the ignition energy to the ignition element. The ignition element does not have to have an ignition signal the control device external to the isolating device can be activated, but can be activated inside the isolating device. The energy storage element can for example be a capacitor and / or a coil and / or a battery cell and store the ignition energy for the ignition element.

Um die gespeicherte Zündenergie für das Zündelement freizugeben, wird das Energiespeicherelement von der Trennlogik angesteuert. Die Trennlogik ist eine trenneinrichtungsinterne Steuereinheit, welche mit der trenneinrichtungsexternen Steuereinrichtung kommunizieren kann. Die zumindest eine Trenneinrichtung kann beispielsweise ein Gehäuse aufweisen, in welchem das Zündelement, das Energiespeicherelement und die Trennlogik angeordnet sind, wobei die zumindest eine Steuerleitung und die Steuereinrichtung außerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Die Trenneinrichtung ist also als eine Pyrobox ausgebildet.In order to release the stored ignition energy for the ignition element, the energy storage element is activated by the separation logic. The isolation logic is a control unit internal to the isolation device, which can communicate with the control device external to the isolation device. The at least one separating device can for example have a housing in which the ignition element, the energy storage element and the separating logic are arranged, the at least one control line and the control device being arranged outside the housing. The separating device is therefore designed as a pyrobox.

Die Trennlogik erfüllt dabei eine sogenannte Watchdog-Funktion. Die Trennlogik empfängt über die Steuerleitung die Meldesignale der Steuereinrichtung. Mittels der Meldesignale sendet die Steuereinrichtung also „Lebenszeichen“ an die Trennlogik und signalisiert, dass die Steuereinrichtung in Ordnung ist. Anhand der empfangenen Meldesignale kann die Trennlogik also eine Funktionstüchtigkeit der Steuereinrichtung sowie des über die Steuerleitung bereitgestellten Kommunikationsweges erkennen. Die Meldesignale können von der Steuereinrichtung beispielsweise in vorbestimmten Zeitabständen oder vor Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer an die Trennlogik versendet werden. Sobald die Meldesignale ausbleiben und die Trennlogik kein Meldesignal mehr empfangen kann, geht sie davon aus, dass die Steuereinrichtung und/oder der Kommunikationsweg nicht mehr funktionstüchtig ist bzw. ausgefallen ist und steuert das Energiespeicherelement an. Dieses gibt daraufhin die Zündenergie frei und stellt sie dem Zündelement bereit, welches den Laststrompfad unterbricht und die zumindest eine Komponente abschaltet.The separation logic fulfills a so-called watchdog function. The disconnection logic receives the message signals from the control device via the control line. The control device uses the message signals to send "signs of life" to the separating logic and signals that the control device is OK. On the basis of the received message signals, the separating logic can therefore recognize the functionality of the control device and of the communication path made available via the control line. The control device can send the message signals to the separation logic, for example, at predetermined time intervals or before a predetermined period of time has elapsed. As soon as the message signals are absent and the separation logic can no longer receive a message signal, it assumes that the control device and / or the communication path is no longer functional or has failed and controls the energy storage element. This then releases the ignition energy and makes it available to the ignition element, which interrupts the load current path and switches off the at least one component.

Eine solche selbstzündende Abschaltvorrichtung ist in vorteilhafter Weise eigensicher ausgebildet, da sie auf das Ausbleiben des Meldesignals, beispielsweise im Falle einer zerstörten Steuerleitung, reagieren kann. Somit kann die zumindest eine Komponente im Fehlerfall schnell und zuverlässig abgeschaltet werden.Such a self-igniting disconnection device is advantageously designed to be intrinsically safe, since it can react to the absence of the message signal, for example in the event of a destroyed control line. In this way, the at least one component can be switched off quickly and reliably in the event of a fault.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, das Energiespeicherelement mit der Zündenergie zu laden. Die Zündenergie wird also von der Steuereinrichtung bereitgestellt. Insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Energiespeicherelement erst bei Erstinbetriebnahme des Hochvoltsystems mit der Zündenergie zu laden. So soll verhindert werden, dass das Zündelement versehentlich, beispielsweise in einem Lager vor Einbau des Hochvoltsystems in das Kraftfahrzeug, gezündet wird.It can be provided that the control device is designed to charge the energy storage element with the ignition energy. The ignition energy is therefore provided by the control device. In particular, the control device is designed to charge the energy storage element with the ignition energy only when the high-voltage system is started up for the first time. This is to prevent the ignition element from being accidentally ignited, for example in a warehouse before the high-voltage system is installed in the motor vehicle.

Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, ein zu den Meldesignalen unterschiedliches Informationssignal über ein zukünftiges Ausbleiben der Meldesignale an die Trennlogik zu versenden. Die Trennlogik ist bei Empfang des Informationssignals dazu ausgelegt, trotz Ausbleibens der Meldesignale das Bereitstellen der Zündenergie durch das Energiespeicherelement zu verhindern. Ein solches Informationssignal kann von der Steuereinrichtung beispielsweise im Wartungsfall bzw. Servicefall des Hochvoltsystems versendet werden. Durch das Informationssignal wird die Trennlogik hingewiesen, dass das Meldesignal demnächst ausbleiben wird, jedoch kein Fehlerfall vorliegt. Um zu verhindern, dass das Zündelement versehentlich gezündet wird, kann die Trennlogik verhindern, dass das Energiespeicherelement die Zündenergie bereitstellt. Dazu kann sie beispielsweise das Energiespeicherelement einfach nicht zum Freigeben bzw. Bereitstellen der Zündenergie ansteuern.The control device is particularly preferably designed to send an information signal that is different from the message signals about a future absence of the message signals to the separation logic. When the information signal is received, the separation logic is designed to prevent the energy storage element from providing the ignition energy in spite of the absence of the reporting signals. Such an information signal can be sent by the control device, for example in the case of maintenance or servicing of the high-voltage system. The information signal informs the separating logic that the message signal will soon be absent, but that there is no error. In order to prevent the ignition element from being accidentally ignited, the separation logic can prevent the energy storage element from providing the ignition energy. For this purpose, for example, it simply cannot control the energy storage element to release or provide the ignition energy.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Abschaltvorrichtung mehrere, miteinander verschaltete Trenneinrichtungen auf, welche über jeweilige Steuerleitungen mit der Steuereinrichtung verbunden sind. Dabei können unterschiedliche Topologien beim Verschalten der Trenneinrichtungen mit der Steuereinrichtung realisiert sein. Je nach Topologie kann es sein, dass die Trenneinrichtungen selektiv angesteuert werden können, sodass nur die jeweilige zugehörige Komponente abgeschaltet wird. Dazu können die Trenneinrichtungen und die Steuereinrichtung beispielsweise in einer Sterntopologie oder einer Bustopologie verschaltet sein. Auch kann es sein, dass die Steuereinrichtung und die Trenneinrichtungen beispielsweise in einer Linie angeordnet sind, sodass sämtliche Trenneinrichtungen nacheinander aktiviert werden können.In a further development of the invention, the disconnection device has a plurality of interconnected disconnection devices which are connected to the control device via respective control lines. Different topologies can be implemented when interconnecting the isolating devices with the control device. Depending on the topology, it may be that the isolating devices can be controlled selectively so that only the respective associated component is switched off. For this purpose, the isolating devices and the control device can be interconnected in a star topology or a bus topology, for example. It can also be the case that the control device and the separating devices are arranged, for example, in a line, so that all the separating devices can be activated one after the other.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Hochvoltsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ausgebildet.The invention also relates to a motor vehicle with a high-voltage system according to the invention. The motor vehicle is designed in particular as an electrically drivable motor vehicle.

Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Abschaltvorrichtung vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Hochvoltsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The embodiments presented with reference to the disconnection device according to the invention and their advantages apply accordingly to the high-voltage system according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention emerge from the claims, the figure and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Hochvoltsystems 1 für ein Kraftfahrzeug.The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing. The only figure shows 1 a schematic representation of an embodiment of a high-voltage system 1 for a motor vehicle.

Das Hochvoltsystem 1 ist im vorliegenden Fall als eine Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ausgebildet. Das Hochvoltsystem 1 weist mehrere miteinander verschaltete Komponenten 2 auf, welche hier als Batteriemodule 3 der Traktionsbatterie ausgebildet sind. Die Batteriemodule 3 sind in einem Batteriegehäuse 4 der Traktionsbatterie angeordnet. Das Hochvoltsystem 1 weist eine Abschaltvorrichtung 5 auf, welche hier mehrere Trenneinrichtungen 6 sowie eine Steuereinrichtung 7 aufweist. Die Steuereinrichtung 7 kann ein Batteriesteuergerät sein, welches innerhalb oder außerhalb des Batteriegehäuses 4 angeordnet sein kann. Die Steuereinrichtung 7 ist über Steuerleitungen 8 mit den Trenneinrichtungen 6 verbunden und kann über die Steuerleitungen 8 mit den Trenneinrichtungen 6 kommunizieren.The high voltage system 1 is designed in the present case as a traction battery for an electrically drivable motor vehicle. The high voltage system 1 has several interconnected components 2 on which here as battery modules 3 the traction battery are formed. The battery modules 3 are in a battery case 4th the traction battery arranged. The high voltage system 1 has a shutdown device 5 on which here several separation devices 6th as well as a control device 7th having. The control device 7th can be a battery control unit, which is inside or outside the battery housing 4th can be arranged. The control device 7th is via control lines 8th with the separation devices 6th connected and can be via the control lines 8th with the separation devices 6th communicate.

Die Trenneinrichtungen 6 weisen jeweils ein pyrotechnisches Zündelement 9 auf, welches aktiviert wird, sobald ihm eine Zündenergie bzw. ein Zündsignal zugeführt wird. Die Zündenergie wird von einem Energiespeicherelement 10 gespeichert, welches Teil der Trenneinrichtung 6 ist. Das Energiespeicherelement 10 ist vorzugsweise ein Kondensator, welcher von der Steuereinrichtung 7 mit der Zündenergie aufgeladen wird. Das Energiespeicherelement 10 sowie das Zündelement 9 einer Trenneinrichtung 6 sind dazu insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse 11 der Trenneinrichtung 6 angeordnet. Die Zündenergie wird aber nur dann von dem Energiespeicherelement 10 bereitgestellt, wenn das Energiespeicherelement 10 von einer Trennlogik 12 der Trenneinrichtung 6 dazu angewiesen wird. Die Trennlogik 12 ist ebenfalls in dem Gehäuse 11 angeordnet und ist über die Steuerleitung 8 mit der Steuereinrichtung 7 verbunden. Die Steuereinrichtung 7 kann also mit den Trennlogikbausteinen 12 der Trenneinrichtungen 6 kommunizieren.The separation devices 6th each have a pyrotechnic ignition element 9 which is activated as soon as ignition energy or an ignition signal is supplied to it. The ignition energy is from an energy storage element 10 saved which part of the separation device 6th is. The energy storage element 10 is preferably a capacitor which is used by the control device 7th is charged with the ignition energy. The energy storage element 10 as well as the ignition element 9 a separator 6th are in particular in a common housing 11 the separator 6th arranged. The ignition energy is only then from the energy storage element 10 provided when the energy storage element 10 of a separation logic 12th the separator 6th is instructed to do so. The separation logic 12th is also in the housing 11 arranged and is via the control line 8th with the control device 7th tied together. The control device 7th can therefore with the separation logic modules 12th the separation devices 6th communicate.

Die Steuereinrichtung 7 sendet den Trenneinrichtungen 6, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen, Meldesignale. Die Trennlogik 12 der jeweiligen Trenneinrichtung 6 kann anhand des empfangenen Meldesignals erkennen, dass sowohl die Steuereinrichtung 7 als auch die zugehörige Steuerleitung 8 intakt und damit funktionstüchtig sind. Sobald die Steuereinrichtung 7 und/oder die Steuerleitung 8 einer Trenneinrichtung 6 funktionsuntüchtig, beispielsweise zerstört sind, kann die zugehörige Trennlogik 12 das Meldesignal der Steuereinrichtung 7 nicht mehr empfangen und erkennt somit die Abschaltnotwendigkeit der zugehörigen Komponente 2. Daraufhin steuert die Abschaltlogik 12 das zugehörige Energiespeicherelement 10 an, welches daraufhin die Zündenergie an das Zündelement 9 übermittelt.The control device 7th sends the separators 6th , for example at regular time intervals, message signals. The separation logic 12th the respective separating device 6th can use the received message signal to recognize that both the control device 7th as well as the associated control line 8th are intact and therefore functional. As soon as the control device 7th and / or the control line 8th a separator 6th Inoperable, for example destroyed, can the associated separation logic 12th the message signal of the control device 7th no longer received and thus recognizes the need to switch off the associated component 2 . The shutdown logic then controls 12th the associated energy storage element 10 which then transfers the ignition energy to the ignition element 9 transmitted.

Im Falle, dass beispielsweise die linksseitig dargestellte Komponente 2, z.B. aufgrund eines Kurzschlusses, überhitzt und die zugehörige Steuerleitung 8 zerstört wird, so wird hier aufgrund der Bustopologie der Trenneinrichtungen 6 und der Steuereinrichtung 7 nur die linksseitig dargestellte Trenneinrichtung 6 aktiviert und dadurch nur die linksseitig dargestellte Komponente 2 abgeschaltet. Die linksseitig dargestellte Trenneinrichtung 6 wird also selektiv aktiviert, während die beiden anderen Trenneinrichtungen 6 deaktiviert bleiben.In the event that, for example, the component shown on the left 2 , e.g. due to a short circuit, overheated and the associated control line 8th is destroyed, this is due to the bus topology of the isolating devices 6th and the control device 7th only the separating device shown on the left 6th activated and therefore only the component shown on the left 2 switched off. The separating device shown on the left 6th is thus activated selectively, while the other two separation devices 6th remain deactivated.

Claims (10)

Abschaltvorrichtung (5) für ein Hochvoltsystem (1) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs aufweisend: - zumindest eine Trenneinrichtung (6) mit einem pyrotechnischen Zündelement (9) zum Abschalten zumindest einer Komponente (2) des Hochvoltsystems (1) und - eine trenneinrichtungsexterne Steuereinrichtung (7), welche zur Kommunikation mit der zumindest einen Trenneinrichtung (6) über zumindest eine Steuerleitung (8) mit der zumindest einen Trenneinrichtung (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Trenneinrichtung (6) ein integriertes Energiespeicherelement (10) zum Speichern einer Zündenergie zum Zünden des pyrotechnischen Zündelementes (9) und eine integrierte Trennlogik (12) aufweist, welche zur Kommunikation über die zumindest eine Steuerleitung (8) mit der Steuereinrichtung (7) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, Meldesignale über die zumindest eine Steuerleitung (8) an die Trennlogik (12) zu versenden, und die Trennlogik (12) dazu ausgelegt ist, anhand eines Ausbleibens der Meldesignale eine Funktionsuntüchtigkeit der Steuereinrichtung (7) und/oder der zumindest einen Steuerleitung (8) zu erkennen und daraufhin das Energiespeicherelement (10) zum Bereitstellen der Zündenergie für das pyrotechnische Zündelement (9) anzusteuern.Disconnection device (5) for a high-voltage system (1) of an electrically drivable motor vehicle, comprising: - at least one disconnection device (6) with a pyrotechnic ignition element (9) for disconnecting at least one component (2) of the high-voltage system (1) and - a control device (7) external to the disconnection device ), which for communication with the at least one separating device (6) is connected to the at least one separating device (6) via at least one control line (8), characterized in that the at least one separating device (6) has an integrated energy storage element (10) for storage an ignition energy for igniting the pyrotechnic ignition element (9) and an integrated disconnection logic (12) which is connected to the control device (7) for communication via the at least one control line (8), the control device (7) being designed to send message signals via the at least one control line (8) to the separation logic (12), and the separation log ik (12) is designed to detect an inoperability of the control device (7) and / or the at least one control line (8) based on the absence of the message signals and then the energy storage element (10) to provide the ignition energy for the pyrotechnic ignition element (9) head for. Abschaltvorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (10) als ein Kondensator, eine Spule und/oder eine Batteriezelle ausgebildet ist.Switch-off device (5) Claim 1 , characterized in that the energy storage element (10) is designed as a capacitor, a coil and / or a battery cell. Abschaltvorrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, das Energiespeicherelement (10) mit der Zündenergie zu laden.Switch-off device (5) Claim 1 or 2 , characterized in that the Control device (7) is designed to charge the energy storage element (10) with the ignition energy. Abschaltvorrichtung (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, das Energiespeicherelement (10) erst bei Erstinbetriebnahme des Hochvoltsystems (1) mit der Zündenergie zu laden.Switch-off device (5) Claim 3 , characterized in that the control device (7) is designed to charge the energy storage element (10) with the ignition energy only when the high-voltage system (1) is started up for the first time. Abschaltvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) dazu ausgelegt ist, ein zu den Meldesignalen unterschiedliches Informationssignal über ein zukünftiges Ausbleiben der Meldesignale an die Trennlogik (12) zu versenden, und die Trennlogik (12) bei Empfang des Informationssignals dazu ausgelegt ist, trotz Ausbleibens der Meldesignale das Bereitstellen der Zündenergie durch das Energiespeicherelement (10) zu verhindern.Disconnection device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (7) is designed to send an information signal, which is different from the message signals, about a future failure of the message signals to the disconnection logic (12), and the disconnection logic (12) when the information signal is received, it is designed to prevent the energy storage element (10) from providing the ignition energy in spite of the absence of the message signals. Abschaltvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Trenneinrichtung (6) ein Gehäuse (11) aufweist, in welchem das Zündelement (9), das Energiespeicherelement (10) und die Trennlogik (12) angeordnet sind, wobei die zumindest eine Steuerleitung (8) und die Steuereinrichtung (7) außerhalb des Gehäuses (11) angeordnet sind.Disconnection device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one separating device (6) has a housing (11) in which the ignition element (9), the energy storage element (10) and the separating logic (12) are arranged, wherein the at least one control line (8) and the control device (7) are arranged outside the housing (11). Abschaltvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltvorrichtung (5) mehrere, miteinander verschaltete Trenneinrichtungen (6) aufweist, welche über jeweilige Steuerleitungen (8) mit der Steuereinrichtung (7) verbunden sind.Disconnection device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the disconnection device (5) has several interconnected disconnection devices (6) which are connected to the control device (7) via respective control lines (8). Hochvoltsystem (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest eine Komponente (2) sowie eine Abschaltvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.High-voltage system (1) for a motor vehicle, having at least one component (2) and a disconnection device (5) according to one of the preceding claims. Hochvoltsystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochvoltsystem (1) als eine Traktionsbatterie ausgebildet ist und die zumindest eine Komponente (2) zumindest ein Batteriemodul (3) der Traktionsbatterie ist.High-voltage system (1) Claim 8 , characterized in that the high-voltage system (1) is designed as a traction battery and the at least one component (2) is at least one battery module (3) of the traction battery. Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltsystem (1) nach Anspruch 8 oder 9.Motor vehicle with a high-voltage system (1) according to Claim 8 or 9 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016107707B3 (en) 2016-04-26 2017-07-27 Lisa Dräxlmaier GmbH Protective device for a high-voltage power supply
DE102017214302A1 (en) 2017-08-16 2019-02-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Switch-off device for an electrical supply network

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016107707B3 (en) 2016-04-26 2017-07-27 Lisa Dräxlmaier GmbH Protective device for a high-voltage power supply
DE102017214302A1 (en) 2017-08-16 2019-02-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Switch-off device for an electrical supply network

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