[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102017104958A1 - Batteriespeichersystem und Bordnetz zur fehlertoleranten Versorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher in einem Fahrzeug - Google Patents

Batteriespeichersystem und Bordnetz zur fehlertoleranten Versorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher in einem Fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102017104958A1
DE102017104958A1 DE102017104958.4A DE102017104958A DE102017104958A1 DE 102017104958 A1 DE102017104958 A1 DE 102017104958A1 DE 102017104958 A DE102017104958 A DE 102017104958A DE 102017104958 A1 DE102017104958 A1 DE 102017104958A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
storage system
battery storage
vehicle
cross
ground
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102017104958.4A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102017104958B4 (de
Inventor
Fabian Schipperges
Dennis Berger
Christoph Kukral
Tihomir Tomanic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102017104958.4A priority Critical patent/DE102017104958B4/de
Priority to US15/899,425 priority patent/US10938233B2/en
Priority to CN201810191480.2A priority patent/CN108569230B/zh
Publication of DE102017104958A1 publication Critical patent/DE102017104958A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102017104958B4 publication Critical patent/DE102017104958B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12—Remote or cooperative charging
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriespeichersystem (20), insbesondere für ein Fahrzeug (10), zur elektrischen Versorgung wenigstens einer elektrischen Fahrzeugfunktionen (14, 14a, 14b), die redundant über einen ersten und einen zweiten Versorgungszweig (16, 18) an das Batteriespeichersystem (20) angeschlossen ist, mit einem ersten und zweiten Anschluss (22, 24) zur Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Versorgungszweig (16, 18), und wenigstens einem Masseanschluss (26, 28), einer Verbindungsleitung (32), die den ersten und den zweiten Anschluss (22, 24) verbindet, einer Quertrenn-Schaltvorrichtung (34), der in der Verbindungsleitung (32) angeordnet ist, um diese zu unterbrechen, einer ersten Energiespeichereinheit (40), die zwischen dem ersten Anschluss (22) und der Quertrenn-Schaltvorrichtung (34) mit der Verbindungsleitung (32) verbunden ist, und einer zweiten Energiespeichereinheit (42), die zwischen dem zweiten Anschluss (24) und der Quertrenn-Schaltvorrichtung (34) mit der Verbindungsleitung (32) verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Bordnetz (12) mit einem solchen Batteriespeichersystem (20) und ein Fahrzeug mit einem solchen Bordnetz (12).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriespeichersystem, insbesondere für ein Fahrzeug, zur elektrischen Versorgung wenigstens einer elektrischen Fahrzeugfunktionen, die redundant über einen ersten und einen zweiten Versorgungszweig an das Batteriespeichersystem angeschlossen ist, mit einem ersten und zweiten Anschluss zur Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Versorgungszweig, und wenigstens einem Masseanschluss, einer Verbindungsleitung, die den ersten und den zweiten Anschluss verbindet.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bordnetz, insbesondere für ein Fahrzeug, zur elektrischen Versorgung wenigstens einer elektrischen Fahrzeugfunktionen, die redundant über einen ersten und einen zweiten Versorgungszweig an das Batteriespeichersystem angeschlossen ist, mit einem oben genannten Batteriespeichersystem.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem obigen Bordnetz.
  • In aktuellen Fahrzeugen werden zunehmend Fahrzeugfunktionen elektrisch gesteuert. Dies betrifft prinzipiell verschiedenartige Bereiche von einer Motorsteuerung über eine Pedalsteuerung für Gas und Bremse oder eine Übertragung einer Lenkbewegung bis hin zur Klimatisierung des Fahrzeugs oder anderen.
  • Derartige elektrische Systeme werden über ein Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt. Das Bordnetz hat typischerweise eine Spannung von 12V, wobei auch zunehmend Bordnetze oder zumindest Teilnetze mit 24V, 48V oder sogar mehr Verwendung finden. Für elektrische Antriebe werden typischerweise mehrere hundert Volt bereitgestellt.
  • Aufgrund einer zunehmenden Integration von Assistenzsystemen in Fahrzeugen, die Funktionsumfänge bis hin zu einem automatisierten Fahren ermöglichen, muss das Bordnetz entsprechende Sicherheitsbedingungen erfüllen, um die Sicherheit beim Fahren zu gewährleisten. Generell ist es dabei bekannt, sicherheitsrelevante elektrische Fahrzeugfunktionen wie eine elektrische Lenkung, eine elektrische Bremse oder zumindest einen Teil einer Sensorik des Fahrzeugs über ein redundantes Bordnetz zu versorgen, um eine erhöhte Verfügbarkeit auch im Falle eines Fehlers im Energiebordnetz bereitzustellen. Die sicherheitsrelevanten Systeme sind also an beide Bordnetze angeschlossen
  • Zusätzlich ist es prinzipiell bekannt, sicherheitsrelevante Systeme insgesamt redundant auszulegen. Jedes System ist also doppelt ausgeführt, wobei jedes der Systems an jeweils ein Bordnetz angeschlossen ist.
  • In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der DE 10 2013 225 020 A1 ein Bordnetz mit einem Basisbordnetz mit zumindest einer Energiequelle bekannt. Wenigstens eine Verbrauchergruppe ist mit einfach vorhandenen Verbrauchern über zwei Kanäle mit dem Basisbordnetz zur Versorgung mit elektrischer Energie aus der Energiequelle verbunden, wobei jeder der einfach vorhandenen Verbraucher über die zwei Kanäle mit dem Basisbordnetz zur Versorgung mit elektrischer Energie aus der Energiequelle verbunden ist, wobei wenigstens eine weitere, redundante Verbrauchergruppe mit redundanten Verbrauchern über die zwei Kanäle mit dem Basisbordnetz zur Versorgung mit elektrischer Energie aus der Energiequelle verbunden ist, wobei jeder der redundanten Verbraucher über genau einen der zwei Kanäle mit dem Basisbordnetz zur Versorgung mit elektrischer Energie aus der Energiequelle verbunden ist.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2013 221 578 A1 eine elektronische Vorrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Die Vorrichtung weist eine erste Spannungsschnittstelle um Verbinden der Vorrichtung mit einer ersten Spannungsversorgung zum Bereitstellen einer ersten Spannung, eine zweite Spannungsschnittstelle zum Verbinden der Vorrichtung mit einer zweiten Spannungsversorgung zum Bereitstellen einer zweiten Spannung, ein mit der zweiten Spannung betreibbares Leistungselement und eine Steuerschaltung zum Steuern des Leistungselements auf. Ferner weist die Vorrichtung ein erstes Koppelungselement und ein zweites Kopplungselement auf, die je ausgebildet sind, um einen Stromfluss von einem Eingang zu einem Ausgang der Koppelungselemente zu ermöglichen und umgekehrt zu sperren. Ferner weist die Vorrichtung ein Trennelement mit einem ersten Eingang und einem galvanisch von dem ersten Eingang entkoppelten ersten Ausgang auf, wobei der erste Eingang mit den Ausgängen der Koppelungselemente verbunden ist. Ferner weist de Vorrichtung einen Spannungswandler auf, der zwischen den ersten Ausgang des Trennelements und einem ersten Versorgungsspannungseingang der Steuerschaltung geschaltet ist.
  • Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Batteriespeichersystem, ein Bordnetz mit einem solchen Batteriespeichersystem, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Bordnetz anzugeben, die die Fahrsicherheit erhöhen und eine hohe Zuverlässigkeit in der elektrischen Energieversorgung insbesondere sicherheitsrelevanter Steuergeräte und Funktionen liefern.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist somit ein Batteriespeichersystem angegeben, insbesondere für ein Fahrzeug, zur elektrischen Versorgung wenigstens einer elektrischen Fahrzeugfunktionen, die redundant über einen ersten und einen zweiten Versorgungszweig an das Batteriespeichersystem angeschlossen ist, mit einem ersten und zweiten Anschluss zur Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Versorgungszweig, und wenigstens einem Masseanschluss, einer Verbindungsleitung, die den ersten und den zweiten Anschluss verbindet, einer Quertrenn-Schaltvorrichtung, der in der Verbindungsleitung angeordnet ist, um diese zu unterbrechen, einer ersten Energiespeichereinheit, die zwischen dem ersten Anschluss und der Quertrenn-Schaltvorrichtung mit der Verbindungsleitung verbunden ist, und einer zweiten Energiespeichereinheit, die zwischen dem zweiten Anschluss und der Quertrenn-Schaltvorrichtung mit der Verbindungsleitung verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Bordnetz angegeben, insbesondere für ein Fahrzeug, zur elektrischen Versorgung wenigstens einer elektrischen Fahrzeugfunktionen, die redundant über einen ersten und einen zweiten Versorgungszweig an das Batteriespeichersystem angeschlossen sind, mit einem oben genannten Batteriespeichersystem, wobei der erste Versorgungszweig mit dem ersten Anschluss und der zweite Versorgungszweig mit dem zweiten Anschluss verbunden ist, und der Masseanschluss mit einer Masse des Bordnetzes verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist außerdem ein Fahrzeug mit einem obigen Bordnetz angegeben.
  • Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, das Batteriespeichersystem mit zwei separaten Energiespeichereinheiten auszuführen, um einerseits einen separaten Betrieb der an die Anschlüsse angeschlossenen Versorgungszweige mit jeweils einer der Energiespeichereinheiten zu ermöglichen, und um andererseits beide Versorgungszweige redundant mit elektrischer Energie versorgen zu können. Somit kann im Falle eines Fehlers in einem der Versorgungszweige der jeweils andere Versorgungszweig weiter betrieben werden. Entsprechend kann die wenigstens eine elektrische Fahrzeugfunktion, beispielsweise eine elektrische Lenkung, eine elektrische Bremse, oder andere, bei einer Störung des ersten Versorgungszweigs über den zweiten Versorgungszweig weiter betrieben werden, oder umgekehrt. Durch die Verwendung von zwei Energiespeichereinheiten, die parallel an die Verbindungsleitung angeschlossen sind, wird auch in Bezug auf die Energiespeichereinheiten eine Redundanz geschaffen, so dass bei einem Ausfall einer Energiespeichereinheit zumindest der nicht von dieser Energiespeichereinheit versorgte Versorgungszweig weiterhin versorgt werden kann.
  • Durch die Quertrenn-Schaltvorrichtung können die zwei Versorgungszweige somit elektrisch getrennt werden, wodurch sich auch eine Isolation des Fehlers in den entsprechenden Versorgungszweigen bzw. Energiespeichereinheiten ergibt.
  • Die elektrische Fahrzeugfunktion ist vorzugsweise eine sicherheitsrelevante Fahrzeugfunktion, so dass Sicherheitsanforderungen durch die redundante Versorgung über die beiden Versorgungszweige erfüllt werden können. Dabei kann die sicherheitsrelevante Fahrzeugfunktion durch ein einzelnes Gerät, beispielsweise ein Steuergerät, realisiert werden, welches redundant an die beiden Versorgungszweige angeschlossen ist und beim Ausfall eines Versorgungszweigs über den anderen Versorgungszweig mit Energie versorgt werden kann. Alternativ kann die elektrische Fahrzeugfunktion beispielsweise über zwei unabhängige Geräte, beispielsweise zwei Steuereinrichtungen, die dieselbe Funktion in redundanter Weise bereitstellen, realisiert werden. In diesem Fall ist jedes der einzelnen Geräte mit einem anderen der beiden Versorgungszweige verbunden. In letztem Fall kann statt einem Versorgungszweig eines der beiden redundanten Geräte ausfallen, ohne dass die elektrische Fahrzeugfunktion beeinträchtigt wird.
  • Das Bordnetz ist vorzugsweise ein Niedervoltnetz mit 12V. Alternativ kann das Bordnetz auch eine davon abweichende Spannung von 24V, 48 V oder sogar mehr aufweisen oder zwei Versorgungszweige sind über einen Spannungswandler derart miteinander verbunden, dass sie unterschiedliche Spannungen führen.
  • Die Energiespeichereinheiten sind vorzugsweise als wieder aufladbare Energiespeichereinheiten ausgeführt, beispielsweise als Batteriespeicher.
  • Die Größe der Energiespeichereinheiten kann prinzipiell beliebig gewählt sein, wobei von den Energiespeichereinheiten typischerweise keine Energie für einen elektrischen Antrieb bereitgestellt wird. Für die Energiespeichereinheiten sind prinzipiell verschiedene Kapazitäten und Konstellationen denkbar, beispielsweise abhängig von einer Anzahl in dem Fahrzeug zu versorgender Verbraucher sowie deren elektrischer Anforderungen. Die Größe der einzelnen Energiespeichereinheiten ist vorzugsweise abhängig von einer Gesamtzahl elektrischer Verbraucher und erforderlicher Leistungen, Energie und Dynamik in dem jeweiligen Versorgungszweig gewählt. Prinzipiell können auch weitere Energiespeichereinheiten und/oder Versorgungszweige vorgesehen sein. Das Bordnetz und das Batteriespeichersystem lassen sich nach den gleichen, hier beschriebenen Prinzipien auf eine erhöhte Redundanz mit beispielsweise drei parallelen Versorgungszweigen erweitern.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Quertrenn-Schaltvorrichtung mit Halbleiterschaltelementen ausgeführt. Dies ermöglicht eine schnelle Durchführung von Schaltvorgängen, um die beiden Versorgungszweige im Fehlerfall zu trennen. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Quertrenn-Schaltvorrichtung ein Schütz. Halbleiterschaltelemente ermöglichen eine schnelle Durchführung von Schaltvorgängen, und das Schütz hat als Schaltelement mit hoher Zuverlässigkeit bewährt. Besonders bevorzugt umfasst die Quertrenn-Schaltvorrichtung eine Reihenschaltung eines Schützes mit wenigstens einem Halbleiterschaltelement oder einer Schalteinheit mit einer Mehrzahl Halbleiterschaltelemente.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Batteriespeichersystem einen ersten und/oder einen zweiten Trennschalter auf, der die erste bzw. die zweite Energiespeichereinheit mit der Verbindungsleitung verbindet. Durch den ersten und/oder zweiten Trennschalter wird ein Schutz der ersten bzw. zweiten Energiespeichereinheit gegen Überlastung sichergestellt, indem die jeweilige Energiespeichereinheit elektrisch isoliert wird. Somit kann bei einem Ausfall beispielsweise einer Energiespeichereinheit eine Trennung der entsprechenden Energiespeichereinheit von beiden Versorgungszweigen erfolgen. Bei geschlossener Quertrenn-Schaltvorrichtung können somit beide Versorgungszweige gemeinsam von der jeweils anderen Energiespeichereinheit versorgt werden. Bei einem Kurzschluss in einen der Versorgungszweige kann zunächst die Quertrenn-Schaltvorrichtung betätigt werden, um die beiden Versorgungszweige elektrisch zu isolieren. Außerdem kann die Energiespeichereinheit, die mit dem Versorgungszweig mit dem Kurzschluss verbunden ist, durch den Trennschalter isoliert werden, um eine Überlastung zu verhindern. Der Trennschalter kann ein Schütz und/oder eine Schmelzsicherung und oder wenigstens ein Halbleiterschaltelement aufweisen. Halbleiterschaltelemente ermöglichen eine schnelle Durchführung von Schaltvorgängen, die Schmelzsicherung gewährt einen Schutz gegen thermische Überlastung, und das Schütz hat als Schaltelement mit hoher Zuverlässigkeit bewährt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Batteriespeichersystem einen ersten und zweiten Masseanschluss auf, das Batteriespeichersystem weist eine Massequerverbindung auf, die den ersten und den zweiten Masseanschluss verbindet, die Massequerverbindung ist mit einem Massetrennschalter ausgeführt, um die Massequerverbindung zu unterbrechen, die erste Energiespeichereinheit ist zwischen dem ersten Masseanschluss und dem Massetrennschalter mit der Massequerverbindung verbunden, und die zweite Energiespeichereinheit ist zwischen dem zweiten Masseanschluss und dem Massetrennschalter mit der Massequerverbindung verbunden. Somit können auch Ströme über den Masseanschluss vermieden werden, die eine potentielle Gefahr für den Betrieb des Batteriespeichersystems darstellen. Eine Ansteuerung des Massentrennschalters erfolgt vorzugsweise parallel mit der Quertrenn-Schaltvorrichtung, so dass die Trennung der Masseverbindung wie auch der Verbindungsleitung zeitgleich erfolgen kann. Der Massetrennschalter kann integral mit der Quertrenn-Schaltvorrichtung ausgeführt sein, beispielsweise als zweipoliger Schalter, der sowohl als Teil der Quertrenn-Schaltvorrichtung wie auch als Massetrennschalter wirkt. Prinzipiell kann der Aufbau des Massetrennschalters wie der Aufbau der Quertrenn-Schaltvorrichtung sein.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Batteriespeichersystem ein Batteriemanagementsystem. Das Batteriemanagementsystem kann übliche Aufgaben zur Überwachung der Funktion der beiden Energiespeichereinheiten durchführen, indem es beispielsweise Lade- und Entladeströme überwacht. Darüber hinaus kann das Batteriemanagementsystem Energie zwischen den beiden Energiespeichereinheiten transferieren, um einen maximale Bereitschaft beider Versorgungszweige zu gewährleisten. Das Batteriemanagementsystem kann als einzelnes Batteriemanagementsystem für beide Energiespeichereinheiten ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich umfasst jede der Energiespeichereinheiten ein individuelles Batteriemanagementsystem. Die individuellen Batteriemanagementsysteme der beiden Energiespeichereinheiten werden vorzugsweise gemeinsam angesteuert, entweder indem eines der individuellen Batteriemanagementsysteme der beiden Energiespeichereinheiten als Master diese Funktion übernimmt, oder durch ein übergeordnetes Batteriemanagementsystem auf Ebene des Batteriespeichersystems. Mit dem Batteriemanagementsystem erfolgt vorzugsweise eine Synchronisation zum Trennen der Versorgungszweige über die Quertrenn-Schaltvorrichtung. Vorzugsweise wird dabei auch ein dem entsprechenden Versorgungszweig zugeordneter Energiespeicher von dem Versorgungszweig getrennt, beispielsweise über einen Trennschalter. Quertrenn-Schaltvorrichtung und Trennschalter werden vorzugsweise synchronisiert betätigt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Batteriespeichersystem eine Kommunikationsschnittstelle, z.B. CAN oder FXR. Über die Kommunikationsschnittstelle kann das Batteriespeichersystem mit einer zentralen Steuerungseinheit des Fahrzeugs verbunden werden, um Informationen auszutauschen und Steuerbefehle zu empfangen. Vorzugsweise ist die Kommunikationsschnittstelle ausgeführt, zusätzlich Informationen über die Batteriemanagementsysteme der ersten und zweiten Energiespeichereinheiten bereitzustellen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Batteriespeichersystem als modulare Baugruppe ausgeführt. Entsprechend kann das Batteriespeichersystem als Einheit auf einfache Weise montiert und ggf. ersetzt werden. Auch können einzelne Komponenten des Batteriespeichersystems wiederum modular ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die modulare Baugruppe mit einem umschließenden Gehäuse ausgeführt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Batteriespeichersystem ein umschließendes Gehäuse auf. Das Gehäuse ist vorzugsweise als Isoliergehäuse ausgeführt. Der erste und zweite Anschluss und der wenigstens eine Massenanschluss werden an dem Gehäuse vorzugsweise als Verbindungsklemmen bereitgestellt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Batteriespeichersystem eine Überwachungseinheit zur Überwachung des ersten und/oder des zweiten Versorgungszweigs auf, und die Überwachungseinheit ist ausgeführt, die Quertrenn-Schaltvorrichtung abhängig von der Überwachung des ersten und/oder des zweiten Versorgungszweigs zu betätigen. Die Überwachungseinheit überwacht also die Versorgung der beiden Versorgungszweige, um einen Fehler unmittelbar zu erkennen. Dies beinhaltet, dass auch die Energiespeichereinheiten von der Überwachungseinheit überwacht werden, um einen dort auftretenden Fehler zu erkennen. Die Überwachung kann dabei im Detail mit einem Batteriemanagementsystem der jeweiligen Energiespeichereinheit erfolgen, welche im Fehlerfall einen Fehler an die Überwachungseinheit meldet. Die Überwachungseinheit kann prinzipiell auch separat von dem Batteriespeichersystem ausgeführt und angeordnet sein, beispielsweise als Teil des Bordnetzes. Ausgehend von einem erkannten Fehler wird von der Überwachungseinheit die Quertrenn-Schaltvorrichtung betätigt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Batteriespeichersystem ausgeführt, die Quertrenn-Schaltvorrichtung im Normalbetrieb zu schließen, und die Quertrenn-Schaltvorrichtung in einem Diagnosemodus kurzzeitig zu öffnen. Über das kurzzeitige Betätigen der Quertrenn-Schaltvorrichtung kann nicht nur die Funktion der Quertrenn-Schaltvorrichtung selber überprüft werden. Zusätzlich kann dadurch auch eine Diagnose der Versorgung der beiden Versorgungszweige erfolgen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und die zweite Energiespeichereinheit als lithiumbasierte Energiespeichereinheiten ausgeführt, insbesondere als LiFePo-Batterien. Lithiumbasierte Energiespeicher haben sich für die Verwendung im Fahrzeugbereich aufgrund ihres Gewichts und ihrer Speicherkapazität bereits bewährt. LiFePo-Batterien betreffen Batterien basierend auf Lithium-Eisenphosphat mit einer Zellspannung von 3,2 V bzw. 3,3 V. Als Kathodenmaterial wird Lithium-Eisenphosphat (LiFeP04) verwendet. Die Anode besteht aus Graphit oder hartem Kohlenstoff mit eingelagertem Lithium. LiFePo-Batterien neigen bei mechanischen Beschädigungen nicht zu thermischem Durchgehen, wodurch die Fahrzeugsicherheit beispielsweise bei einem Unfall gewährleistet werden kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Es zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Bordnetz mit zwei redundanten Versorgungszweigen und einem Batteriespeichersystem,
    • 2: eine schematische Darstellung des Bordnetzes des Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform mit zwei Versorgungszweigen und einem Batteriespeichersystem, und
    • 3: eine schematische Darstellung einer ersten und zweiten Energiespeichereinheit des Batteriespeichersystems der ersten Ausführungsform.
  • Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Bordnetz 12 zur elektrischen Versorgung einer Mehrzahl elektrischer Fahrzeugfunktionen 14. Das Bordnetz 12 ist in 2 separat dargestellt. Das Bordnetz 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Niedervoltnetz mit einer Gleichspannung von 12V. Alternativ ist das Bordnetz 12 mit einer Spannung von 24V oder 48V ausgeführt. Die elektrischen Fahrzeugfunktionen 14 umfassen in dem Fahrzeug 10 des ersten Ausführungsbeispiels eine elektrische Lenkung 14a und eine elektrische Bremse 14b. Die elektrischen Fahrzeugfunktionen 14 sind mit einem ersten und einem zweiten Versorgungszweig 16, 18 verbunden. Der erste und zweite Versorgungszweig 16, 18 bilden eine redundante Versorgung für die elektrischen Fahrzeugfunktionen 14, d.h. die Fahrzeugfunktionen 14 sind als einzelnes Gerät, beispielsweise Steuergerät, an beide Versorgungszweige 16, 18 parallel angeschlossen, wie in Fig. 1 für die Bremse 14b und die Lenkung 14a dargestellt ist. Alternativ können die elektrischen Fahrzeugfunktionen 14 jeweils zwei elektrische redundante elektrische Geräte, beispielsweise Steuergeräte, aufweisen, die alternativ über jeweils einen der beiden Versorgungszweige 16, 18 versorgt werden.
  • Das Bordnetz 12 umfasst ein Batteriespeichersystem 20. Das Batteriespeichersystem 20 umfasst einen ersten und zweiten Anschluss 22, 24, die entsprechend mit dem ersten und dem zweiten Versorgungszweig 16, 18 verbunden sind. Außerdem umfasst das Batteriespeichersystem 20 einen ersten und einen zweiten Masseanschluss 26, 28, die mit einer Masse 30 des Bordnetzes 12 verbunden sind.
  • Weiter umfasst das Batteriespeichersystem 20 eine Verbindungsleitung 32, die den ersten und den zweiten Anschluss 22, 24 verbindet, wobei in der Verbindungsleitung 32 eine Quertrenn-Schaltvorrichtung 34 angeordnet ist, um diese zu unterbrechen. Die Quertrenn-Schaltvorrichtung 34 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit Halbleiterschaltelementen und einem Schütz ausgeführt. Die Halbleiterschaltelemente bilden dabei eine Schalteinheit, die in Reihe zu dem Schütz angeordnet ist.
  • Auch umfasst das Batteriespeichersystem 20 eine Massequerverbindung 36, die den ersten und den zweiten Masseanschluss 26, 28 verbindet. Die Massequerverbindung 36 ist hier mit einem prinzipiell optionalen Massetrennschalter 38 ausgeführt, um die Massequerverbindung 36 zu unterbrechen. Der Massetrennschalter 38 ist in Übereinstimmung mit der Quertrenn-Schaltvorrichtung 34 mit einer Reihenschaltung aus einer Schalteinheit mit Halbleiterschaltelementen und einem Schütz ausgeführt.
  • Das Batteriespeichersystem 20 umfasst eine erste Energiespeichereinheit 40, die zwischen dem ersten Anschluss 22 und der Quertrenn-Schaltvorrichtung 34 mit der Verbindungsleitung 32 und zwischen dem ersten Masseanschluss 26 und dem Massetrennschalter 38 mit der Massequerverbindung 36 verbunden ist. Das Batteriespeichersystem 20 umfasst eine zweite Energiespeichereinheit 42, die zwischen dem zweiten Anschluss 24 und der Quertrenn-Schaltvorrichtung 34 mit der Verbindungsleitung 32 und zwischen dem zweiten Masseanschluss 28 und dem Massetrennschalter 38 mit der Massequerverbindung 36 verbunden ist. Die erste Energiespeichereinheit 40 und die zweite Energiespeichereinheit 42 sind in 3 im Detail dargestellt.
  • Die erste und zweite Energiespeichereinheit 40, 42 sind als wieder aufladbare lithiumbasierte Energiespeichereinheiten 40, 42 ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Energiespeichereinheiten 40, 42 konkret als LiFePo-Batterien (Lithium-Eisenphosphat-Batterien) ausgeführt. Die beiden Energiespeichereinheiten 40, 42 weisen jeweils eine gleiche Anzahl in Reihe geschalteter Einzelzellen 43 auf, um die Spannung von etwa 12V bereitzustellen. Die erste Energiespeichereinheit 40 weist jeweils zwei parallele Einzelzellen auf, und die zweite Energiespeichereinheit 42 nur eine Einzelzelle 43, wodurch die erste Energiespeichereinheit 40 gegenüber der zweiten Energiespeichereinheit 42 einen höheren Strom bereitstellen kann. Details des Aufbaus der der ersten und zweiten Energiespeichereinheit 40, 42 ergeben sich aus 3.
  • Die erste und die zweite Energiespeichereinheit 40, 42 weisen jeweils einen ersten bzw. zweiten Trennschalter 44, 46 auf, über den die Einzelzellen 43 trennbar mit der Verbindungsleitung 32 verbunden sind. Der erste bzw. zweite Trennschalter 44, 46 trennt die Einzelzellen 43 der jeweiligen Energiespeichereinheit 40, 42 bei Betätigung von der Verbindungsleitung 32.
  • Das Batteriespeichersystem 20 umfasst auch zwei Batteriemanagementsysteme 48 zur Überwachung der Funktion der beiden Energiespeichereinheiten 40, 42. Jeder der beiden Energiespeichereinheiten 40, 42 ist somit ein Batteriemanagementsystem 48 zugeordnet, welches die jeweilige Energiespeichereinheit 40, 42 überwacht und den dazugehörigen Trennschalter 44, 46 bei Bedarf betätigt.
  • Das Batteriespeichersystem 20 umfasst zusätzlich eine Kommunikationsschnittstelle 50, die in diesem Ausführungsbeispiel zur Verbindung mit einem CAN-Bus 52 ausgeführt ist. Das Batteriespeichersystem 20 ist über die Kommunikationsschnittstelle 50 und den CAN-Bus 52 mit einer zentralen Steuerungseinheit 54 des Fahrzeugs 10 verbunden. Die Kommunikationsschnittstelle 50 stellt auch Informationen über die Batteriemanagementsysteme 48 der ersten und zweiten Energiespeichereinheiten 40, 42 bereit.
  • Das Batteriespeichersystem 20 weist weiterhin eine Überwachungseinheit 56 zur Überwachung des ersten und des zweiten Versorgungszweigs 16, 18 auf. Die Überwachungseinheit 56 überwacht im Detail die Versorgung der beiden Versorgungszweige 16, 18, um einen Fehler unmittelbar zu erkennen. Dazu ist die Überwachungseinheit 56 mit jeweils einer Messverbindung 58 mit dem ersten und zweiten Versorgungszweig 16, 18 verbunden. Außerdem überwacht die Überwachungseinheit 56 über die Batteriemanagementsysteme 48 die Energiespeichereinheiten 40, 42, um einen dort auftretenden Fehler zu erkennen. Die Überwachungseinheit 56 ist weiter ausgeführt, abhängig von der Überwachung des ersten und des zweiten Versorgungszweigs 16, 18 der Quertrenn-Schaltvorrichtung 34 und den Massentrennschalter 38 parallel und zeitgleich zu betätigen, um die beiden Versorgungszweige 16, 18 mit den entsprechenden Energiespeichereinheiten 40, 42 zu trennen. In einem erkannten Fehlerfall wird außerdem die Energiespeichereinheit 40, 42 des fehlerhaften Versorgungszweigs 16, 18 über den entsprechenden Trennschalter 44, 46 elektrisch isoliert.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist die Überwachungseinheit 56 separat von dem Batteriespeichersystem 20 als Teil des Bordnetzes 12 ausgeführt und angeordnet.
  • Das Batteriespeichersystem 20 ist insgesamt als modulare Baugruppe ausgeführt. Zusätzlich sind auch die erste und zweite Energiespeichereinheit 40, 42 modular in dem Batteriespeichersystem 20 ausgeführt, so dass sie austauschbar sind.
  • Das Batteriespeichersystem 20 umfasst ein umschließendes Gehäuse 60, das als Isoliergehäuse ausgeführt ist. Der erste und zweite Anschluss 22, 24 und der erste und zweite Massenanschluss 26, 28 sind an dem Gehäuse 60 als Verbindungsklemmen bereitgestellt. Bei einer alternativen Ausgestaltung des Batteriespeichersystems 20 ohne Massentrennschalter 38 ist an dem Gehäuse 60 nur eine Verbindungsklemme als gemeinsamer Masseanschluss bereitgestellt.
  • 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 102013225020 A1 [0008]
    • DE 102013221578 A1 [0009]

Claims (10)

  1. Batteriespeichersystem (20), insbesondere für ein Fahrzeug (10), zur elektrischen Versorgung wenigstens einer elektrischen Fahrzeugfunktionen (14, 14a, 14b), die redundant über einen ersten und einen zweiten Versorgungszweig (16, 18) an das Batteriespeichersystem (20) angeschlossen ist, mit einem ersten und zweiten Anschluss (22, 24) zur Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Versorgungszweig (16, 18), und wenigstens einem Masseanschluss (26, 28), einer Verbindungsleitung (32), die den ersten und den zweiten Anschluss (22, 24) verbindet, einer Quertrenn-Schaltvorrichtung (34), der in der Verbindungsleitung (32) angeordnet ist, um diese zu unterbrechen, einer ersten Energiespeichereinheit (40), die zwischen dem ersten Anschluss (22) und der Quertrenn-Schaltvorrichtung (34) mit der Verbindungsleitung (32) verbunden ist, und einer zweiten Energiespeichereinheit (42), die zwischen dem zweiten Anschluss (24) und der Quertrenn-Schaltvorrichtung (34) mit der Verbindungsleitung (32) verbunden ist.
  2. Batteriespeichersystem (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriespeichersystem (20) einen ersten und/oder einen zweiten Trennschalter (44, 46) aufweist, der die erste bzw. die zweite Energiespeichereinheit (40, 42) mit der Verbindungsleitung (32) verbindet.
  3. Batteriespeichersystem (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriespeichersystem (20) einen ersten und zweiten Masseanschluss (26, 28) aufweist, das Batteriespeichersystem (20) eine Massequerverbindung (36) aufweist, die den ersten und den zweiten Masseanschluss verbindet (26, 28), die Massequerverbindung (36) mit einem Massetrennschalter (38) ausgeführt ist, um die Massequerverbindung (36) zu unterbrechen, die erste Energiespeichereinheit (40) zwischen dem ersten Masseanschluss (26) und dem Massetrennschalter (38) mit der Massequerverbindung (36) verbunden ist, und die zweite Energiespeichereinheit (42) zwischen dem zweiten Masseanschluss (28) und dem Massetrennschalter (38) mit der Massequerverbindung (36) verbunden ist.
  4. Batteriespeichersystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriespeichersystem (20) ein Batteriemanagementsystem (48) umfasst.
  5. Batteriespeichersystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriespeichersystem (20) als modulare Baugruppe ausgeführt ist.
  6. Batteriespeichersystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriespeichersystem (20) eine Überwachungseinheit (56) zur Überwachung des ersten und/oder des zweiten Versorgungszweigs (16, 18) aufweist, und die Überwachungseinheit (56) ausgeführt ist, die Quertrenn-Schaltvorrichtung (34) abhängig von der Überwachung des ersten und/oder des zweiten Versorgungszweigs (16, 18) zu betätigen.
  7. Batteriespeichersystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriespeichersystem (20) ausgeführt ist, die Quertrenn-Schaltvorrichtung (34) im Normalbetrieb zu schließen, und die Quertrenn-Schaltvorrichtung (34) in einem Diagnosemodus kurzzeitig zu öffnen.
  8. Batteriespeichersystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Energiespeichereinheit (40, 42) als lithiumbasierte Energiespeichereinheiten (40, 42) ausgeführt sind, insbesondere als LiFePo-Batterien.
  9. Bordnetz (12), insbesondere für ein Fahrzeug (10), zur elektrischen Versorgung wenigstens einer elektrischen Fahrzeugfunktionen (14, 14a, 14b), die redundant über einen ersten und einen zweiten Versorgungszweig (16, 18) an das Batteriespeichersystem (20) angeschlossen ist, mit einem Batteriespeichersystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Versorgungszweig (16) mit dem ersten Anschluss (22) und der zweite Versorgungszweig (18) mit dem zweiten Anschluss (24) verbunden ist, und der Masseanschluss (26, 28) mit einer Masse (30) des Bordnetzes (12) verbunden ist.
  10. Fahrzeug (10) mit einem Bordnetz (12) nach dem vorhergehenden Anspruch 9.
DE102017104958.4A 2017-03-09 2017-03-09 Batteriespeichersystem Active DE102017104958B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017104958.4A DE102017104958B4 (de) 2017-03-09 2017-03-09 Batteriespeichersystem
US15/899,425 US10938233B2 (en) 2017-03-09 2018-02-20 Battery storage system and on-board electrical system for supplying power in a fault-tolerant manner to safety-relevant loads in a vehicle
CN201810191480.2A CN108569230B (zh) 2017-03-09 2018-03-08 电池存储系统以及用于以容错方式对车辆中的安全性相关的负载供应电力的机载电力系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017104958.4A DE102017104958B4 (de) 2017-03-09 2017-03-09 Batteriespeichersystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017104958A1 true DE102017104958A1 (de) 2018-09-13
DE102017104958B4 DE102017104958B4 (de) 2024-03-14

Family

ID=63258469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017104958.4A Active DE102017104958B4 (de) 2017-03-09 2017-03-09 Batteriespeichersystem

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10938233B2 (de)
CN (1) CN108569230B (de)
DE (1) DE102017104958B4 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018100746A1 (de) 2018-01-15 2019-07-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Fehlertolerantes Batteriespeichersystem und Bordnetz
DE102020134611A1 (de) 2020-12-22 2022-06-23 HELLA GmbH & Co. KGaA Verfahren und Batterie zur sicheren Energieversorgung sowie Fahrzeug
DE102021103954A1 (de) 2021-02-19 2022-08-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bordnetz und Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes
DE102021127840A1 (de) 2021-10-26 2023-04-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriesystem für sicherheitsrelevante Systeme

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6662178B2 (ja) * 2016-04-25 2020-03-11 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載電源用のスイッチ装置
DE102018207960A1 (de) * 2018-05-22 2019-11-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrische Bordnetzvorrichtung zum Versorgen von zumindest zwei elektrischen Verbrauchern in einem Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug, Umschaltvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Bordnetzvorrichtung
EP3626505B1 (de) * 2018-09-18 2024-11-06 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH System und verfahren zur bereitstellung von elektrischem strom
DE102018219435A1 (de) * 2018-11-14 2020-05-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems und Batteriesystem
DE102019105504A1 (de) * 2019-03-05 2020-09-10 Audi Ag Energienetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Energienetzes für ein Kraftfahrzeug
CN112078366B (zh) * 2019-06-12 2022-01-21 广州汽车集团股份有限公司 一种电动车辆双电源控制系统及电动车辆
CN112751408A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 上海汽车集团股份有限公司 一种供电电路及供电方法
FR3122362A1 (fr) * 2021-04-29 2022-11-04 Psa Automobiles Sa Ensemble et procédé de gestion d'un réseau électrique d'un véhicule automobile
FR3127301A1 (fr) * 2021-09-21 2023-03-24 Psa Automobiles Sa Supervision des communications avec un dispositif de ségrégation de réseau de bord d’un véhicule

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19734598C1 (de) * 1997-08-09 1999-02-04 Continental Ag Sicherheitsrelevantes System, wie z. B. eine elektrische Bremsanlage oder eine elektrische Lenkanlage für ein Kraftfahrzeug
DE19755050A1 (de) * 1997-12-11 1999-07-01 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Energieversorgung in einem Kraftfahrzeugbordnetz
DE102005004330A1 (de) * 2005-01-31 2006-08-10 Robert Bosch Gmbh Bordnetz für sicherheitsrelevante Verbraucher
US20080006491A1 (en) * 2006-06-23 2008-01-10 Paul Degoul Energy distribution box
DE102006032279A1 (de) * 2006-07-12 2008-01-24 Siemens Ag Energieversorgung für Bremsaktuatoren einer elektromotorischen Bremsanlage
DE102012216087A1 (de) * 2011-10-04 2013-04-04 Gm Global Technology Operations, Llc Elektrisches System mit einer primären Energiequelle und einer redundanten wiederaufladbaren Energiequelle
DE102013221578A1 (de) * 2013-10-24 2015-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Elektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Vorrichtung
DE102013225020A1 (de) * 2013-12-05 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Bordnetz zur fehlertoleranten und redundanten Versorgung

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5488283A (en) * 1993-09-28 1996-01-30 Globe-Union, Inc. Vehicle battery system providing battery back-up and opportunity charging
US5764032A (en) * 1997-03-06 1998-06-09 Maxim Integrated Products, Inc. Multiple battery switchover circuits
US6040561A (en) * 1999-06-30 2000-03-21 General Motors Corporation High voltage bus and auxiliary heater control system for an electric or hybrid vehicle
US6957048B2 (en) * 2002-04-16 2005-10-18 Texas Instruments Incorporated Switching circuit for charge and discharge of multiple battery systems
EP1595748B1 (de) * 2003-02-17 2012-09-12 Denso Corporation Fahrzeugsstromversorgungssystem
US7389837B2 (en) * 2003-10-20 2008-06-24 General Motors Corporation Electric power control system for a hybrid vehicle
JP4326415B2 (ja) * 2004-07-06 2009-09-09 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
TWI394673B (zh) * 2008-07-23 2013-05-01 Battery for anti-theft cars
DE102010029788B4 (de) * 2010-06-08 2023-05-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bordnetz und Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben des Bordnetzes
TW201214919A (en) * 2010-09-24 2012-04-01 Lite On Clean Energy Technology Corp Hybrid battery module and battery management method
WO2014112608A1 (en) * 2013-01-21 2014-07-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Secondary battery, secondary battery module, method for charging the secondary battery and the secondary battery module, method for discharging the secondary battery and the secondary battery module, method for operating the secondary battery and the secondary battery module, power storage system, and method for operating the power storage system
US8749193B1 (en) * 2013-05-10 2014-06-10 Inpower Llc Battery protection circuit for multiple battery power supply and charging system
WO2015174379A1 (ja) * 2014-05-12 2015-11-19 株式会社オートネットワーク技術研究所 自動車の電源装置
US9821738B2 (en) * 2014-06-30 2017-11-21 Raymond Anthony Joao Battery power management apparatus and method
CN203945942U (zh) * 2014-07-16 2014-11-19 刘新英 车载空气净化系统
JP2016032977A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 株式会社デンソー 電動パワーステアリングシステムおよび車両制御システム
US10320202B2 (en) * 2014-09-30 2019-06-11 Johnson Controls Technology Company Battery system bi-stable relay control
JP6432355B2 (ja) * 2015-01-09 2018-12-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 自動車用電源供給装置及び電源ボックス
CN204775703U (zh) * 2015-06-04 2015-11-18 嘉兴科桥智能机械设备有限公司 一种非汽车类智能老年小型电动车
US10103411B2 (en) * 2015-07-06 2018-10-16 Lear Corporation Multiple voltage battery pack with common battery management system
JP6597371B2 (ja) * 2016-02-17 2019-10-30 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載電源用のスイッチ装置および車載用電源装置
US10340731B2 (en) * 2016-03-01 2019-07-02 Honeywell International Inc. System and method for preserving back-up battery for improved back-up availability

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19734598C1 (de) * 1997-08-09 1999-02-04 Continental Ag Sicherheitsrelevantes System, wie z. B. eine elektrische Bremsanlage oder eine elektrische Lenkanlage für ein Kraftfahrzeug
DE19755050A1 (de) * 1997-12-11 1999-07-01 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Energieversorgung in einem Kraftfahrzeugbordnetz
DE102005004330A1 (de) * 2005-01-31 2006-08-10 Robert Bosch Gmbh Bordnetz für sicherheitsrelevante Verbraucher
US20080006491A1 (en) * 2006-06-23 2008-01-10 Paul Degoul Energy distribution box
DE102006032279A1 (de) * 2006-07-12 2008-01-24 Siemens Ag Energieversorgung für Bremsaktuatoren einer elektromotorischen Bremsanlage
DE102012216087A1 (de) * 2011-10-04 2013-04-04 Gm Global Technology Operations, Llc Elektrisches System mit einer primären Energiequelle und einer redundanten wiederaufladbaren Energiequelle
DE102013221578A1 (de) * 2013-10-24 2015-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Elektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Vorrichtung
DE102013225020A1 (de) * 2013-12-05 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Bordnetz zur fehlertoleranten und redundanten Versorgung

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018100746A1 (de) 2018-01-15 2019-07-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Fehlertolerantes Batteriespeichersystem und Bordnetz
DE102018100746B4 (de) 2018-01-15 2024-01-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Fehlertolerantes Batteriespeichersystem und Bordnetz
DE102020134611A1 (de) 2020-12-22 2022-06-23 HELLA GmbH & Co. KGaA Verfahren und Batterie zur sicheren Energieversorgung sowie Fahrzeug
DE102021103954A1 (de) 2021-02-19 2022-08-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bordnetz und Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes
DE102021127840A1 (de) 2021-10-26 2023-04-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriesystem für sicherheitsrelevante Systeme

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017104958B4 (de) 2024-03-14
US10938233B2 (en) 2021-03-02
US20180262044A1 (en) 2018-09-13
CN108569230A (zh) 2018-09-25
CN108569230B (zh) 2021-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017104958B4 (de) Batteriespeichersystem
DE102017101369B4 (de) Energieversorgungssystem für sicherheitsrelevante systeme in einem kraftfahrzeug
EP1302371B1 (de) Redundante Energieversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher in einem Bordnetz
DE102017114339A1 (de) Sichere Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug
DE102013225020A1 (de) Bordnetz zur fehlertoleranten und redundanten Versorgung
DE102020210046A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems
WO2010128066A2 (de) System zum speichern von energie
DE102019201068A1 (de) Stromversorgungssystem
EP3304673B1 (de) Elektrische versorgungseinrichtung und damit ausgestattetes bordnetz eines fahrzeugs
DE102021201468B3 (de) Architektur und Schaltungstopologie zur Sicherstellung einer schaltbaren allpoligen galvanischen Trennung in Hochvoltbatteriesystemen
WO2013092064A2 (de) Batteriesystem und verfahren
DE102018100746B4 (de) Fehlertolerantes Batteriespeichersystem und Bordnetz
DE102018203915A1 (de) HV-Energiespeicher
DE102015101235A1 (de) Elektrisches Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieversorgungssystems
DE102013221577A1 (de) Elektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Vorrichtung
DE10317362B4 (de) Fahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbordnetzes
DE102017218252B4 (de) Energiespeicheranordnung für ein Kraftfahrzeug, Bordnetzanordnung und Verfahren zur Bereitstellung einer Energieversorgung für ein Kraftfahrzeug
DE102012015523B4 (de) Hochvoltbatterie mit Entlademöglichkeit nach einem Crash
DE102019134213B4 (de) Energiespeicher für ein Fahrzeug
EP3759782A1 (de) Batterieanschluss für fahrzeugbordnetz
DE102018004625A1 (de) Ladeverfahren und Ladevorrichtung zum Laden eines ersten und eines zweiten elektrisch betriebenen Fahrzeugs
DE102018108041B4 (de) Verfahren zum Aufschalten mehrerer, parallel verschalteter Batterieblöcke
DE102016224618A1 (de) Fahrzeug-Bordnetz mit hoher Verfügbarkeit
EP2779354B1 (de) Elektrisch eigensicheres Batteriemodul mit umpolbarer Ausgangsspannung und Verfahren zur Überwachung eines Batteriemoduls
DE102018105826A1 (de) Elektrisches versorgungssystem und verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division