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Title:
ENERGY STORAGE SYSTEM AND METHOD FOR ELECTRICALLY DISCONNECTING AT LEAST A FIRST ENERGY STORAGE UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/025168
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an energy storage system (1) for providing electrical energy, having at least one connection means (2) for providing an electrical potential of at least a first energy storage unit (4), wherein a first switching unit (10) for switching between at least a first disconnected state (I), in which the first energy storage unit (4) is disconnected from the connection means (2), and a first connected state, in which the first energy storage unit (4) is electrically connected to the connection means (2), is connected in series with the first energy storage unit (4) between the first energy storage unit (4) and the connection means (2). The invention furthermore relates to a method for electrically disconnecting at least a first energy storage unit (4) of an energy storage system (1).

Inventors:
SCHINDELE, Lothar (Welfenstr. 11, Renningen, 71272, DE)
SCHMIDT, Alexander (Friedrich-Ebert-Str. 13, Donaueschingen, 78166, DE)
Application Number:
EP2018/069211
Publication Date:
February 07, 2019
Filing Date:
July 16, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
B60L3/00; B60L3/04; H01M10/00; H02H1/00; H02H7/18; H02J7/00
Foreign References:
DE102015006206A12015-12-03
DE102016101252A12017-07-27
DE102011103834A12012-12-06
EP2645527A12013-10-02
US20160254521A12016-09-01
CN203932250U2014-11-05
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Claims:
Energiespeichersystem (1) zur Bereitstellung elektrischer Energie, aufweisend zumindest ein Anschlussmittel (2) zum Bereitstellen eines elektrischen Potentials zumindest einer ersten Energiespeichereinheit (4), wobei zwischen der ersten Energiespeichereinheit (4) und dem

Anschlussmittel (2) eine erste Schalteinheit (10) zum Umschalten zwischen zumindest einem ersten Trennzustand (I), in welchem die erste

Energiespeichereinheit (4) vom Anschlussmittel (2) getrennt ist, und einem ersten Verbindungszustand (II), in welchem die erste

Energiespeichereinheit (4) mit dem Anschlussmittel (2) elektrisch verbunden ist, mit der ersten Energiespeichereinheit (4) in Reihe geschaltet ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die erste Schalteinheit (10) ein erstes Schaltelement (11) und ein zweites Schaltelement (12) umfasst, wobei das erste und das zweite Schaltelement (11, 12) miteinander in Reihe geschaltet sind.

Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Schaltelement (11) zum reversiblen Herbeiführen des ersten Trennzustandes (I) ausgebildet ist und/oder dass das zweite Schaltelement (12) zum irreversiblen Herbeiführen des ersten

Trennzustandes (I) ausgebildet ist.

Energiespeichersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Schaltelement (11) ein Haltemittel (13) aufweist, durch welches das erste Schaltelement (11) zum Herstellen des ersten

Trennzustandes (I) vorgespannt ist und/oder dass lediglich in einer Notsituation durch das zweite Schaltelement (12) der erste Trennzustand (I) herbeiführbar ist. Energiespeichersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass ein pyrotechnischer Treibsatz (12.1) vorgesehen ist, durch welchen der erste Trennzustand (I) durch das zweite Schaltelement (12) herbeiführbar ist.

Energiespeichersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass eine Steuereinheit (50) vorgesehen ist, durch welche die erste Schalteinheit (10) überwachbar ist und durch welche das erste und/oder zweite Schaltelement (11, 12) ansteuerbar ist.

Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuereinheit (50) Teil einer Zentralsteuereinheit des

Energiespeichersystems (1) ist.

Energiespeichersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass eine zweite Energiespeichereinheit (5) vorgesehen ist, welche durch eine zweite Schalteinheit (20) zum Umschalten zwischen einem zweiten Trennzustand (III), in welchem die zweite Energiespeichereinheit (5) vom Anschlussmittel (2) getrennt ist und einem zweiten Verbindungszustand (IV), in welchem die zweite Energiespeichereinheit (5) mit dem

Anschlussmittel (2) elektrisch verbunden ist, in Reihe geschaltet ist, wobei die zweite Schalteinheit (20) baugleich zu der ersten Schalteinheit (10) ausgebildet ist.

Energiespeichersystem (1) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass die erste und die zweite Schalteinheit (10, 20) eine gemeinsame Baueinheit (60) bilden.

9. Verfahren (100) zum elektrischen Trennen zumindest einer ersten

Energiespeichereinheit (4) eines Energiespeichersystems (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, von einem Anschlussmittel (2) umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen (101) eines elektrischen Potentials zumindest durch die erste Energiespeichereinheit (4) an dem Anschlussmittel (2), welches mit der ersten Energiespeichereinheit (4) elektrisch verbunden ist, wobei eine erste Schalteinheit (10) zwischen der ersten Energiespeichereinheit (4) und dem Anschlussmittel (2) mit der ersten Energiespeichereinheit (4) in Reihe geschaltet ist, Überwachen (102) eines ersten Schaltelementes (11) der ersten Schalteinheit (10) auf eine Notsituation,

Feststellen (103) der Notsituation und Öffnen (104) eines zweiten Schaltelementes (12) der ersten Schalteinheit (10), das mit dem ersten Schaltelement (11) in Reihe geschaltet ist, so dass die erste Energiespeichereinheit (4) vom Anschlussmittel (2) getrennt wird.

10. Verfahren (100) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine zweite Schalteinheit (20) vorgesehen ist, welche zwischen einer zweiten Energiespeichereinheit (5) und dem Anschlussmittel (2) in Reihe geschaltet ist, wobei die zweite Schalteinheit (20) unabhängig von der ersten Schalteinheit (10) betätigt wird.

Description:
Beschreibung Titel

Energiespeichersystem sowie Verfahren zum elektrischen Trennen zumindest einer ersten Energiespeichereinheit

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem zur Bereitstellung elektrischer Energie gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen

Vorrichtungsanspruches sowie ein Verfahren zum elektrischen Trennen zumindest einer ersten Energiespeichereinheit eines Energiespeichersystems gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch.

Stand der Technik

Es sind diverse Energiespeichersysteme, wie z.B. Batterien, aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere im Fahrzeugbereich kann es dabei notwendig sein, derartige Energiespeichersysteme von der übrigen Elektronik des

Fahrzeuges zu trennen, bzw. die Stromzufuhr zu unterbrechen, um zur

Verbesserung der Sicherheit eine Notabschaltung zu erzeugen. Dabei ist es bspw. bekannt, zwischen Batteriepol und einem Batteriemodul einen Schalter anzuordnen, welcher im Notfall das Batteriemodul elektrisch abtrennt. Dadurch können zum einen Fehlströme vermieden werden, wenn das Fahrzeug zum Beispiel einen Unfall hat, und/oder ein thermisches Durchgehen der Batterie kann verhindert werden. Problematisch ist dabei jedoch, dass gerade im Bereich von Fahrzeugen in einem Notfall noch Restenergie benötigt wird, bspw. um Fahrassistenzsysteme, einen Airbag oder dergleichen, auszulösen. Darüber hinaus kann es vorkommen, dass der Schalter aufgrund einer

Kontaktverschweißung verklebt und somit eine zuverlässige Öffnung des Schalters im Notfall nicht gewährleistet sein kann. Aus der US 2016 / 254 521 AI ist es daher bekannt, Schalter in einer Batterie vorzusehen, die jeweils zwischen Batteriezellen geschaltet sind. Aus der CN 203932250 U ist es ferner bekannt, beidseitig eines Batteriemoduls jeweils einen Schalter anzuordnen. Durch diese Ausgestaltungen steigt jedoch die bauliche Komplexität deutlich an und insbesondere können in einem Notfall

Fehlströme an einem Potentialpunkt in der Batterie nicht zuverlässig vermieden werden.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß weist das Energiespeichersystem zur Bereitstellung elektrischer Energie nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch zumindest ein Anschlussmittel zum Bereitstellen eines elektrischen Potentials zumindest einer ersten Energiespeichereinheit auf. Zwischen der ersten

Energiespeichereinheit und dem Anschlussmittel ist eine erste Schalteinheit zum Umschalten zwischen zumindest einem ersten Trennzustand und einem ersten Verbindungszustand mit der ersten Energiespeichereinheit in Reihe geschaltet. Im ersten Trennzustand ist die Energiespeichereinheit dabei vom

Anschlussmittel, insbesondere elektrisch, getrennt. Im ersten

Verbindungszustand ist die erste Energiespeichereinheit ferner mit dem

Anschlussmittel elektrisch verbunden. Weiterhin umfasst die erste Schalteinheit ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement, wobei das erste und das zweite Schaltelement miteinander in Reihe geschaltet sind.

Insbesondere werden dadurch die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise behoben. Insbesondere wird durch ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem und/oder ein erfindungsgemäßes Verfahren die Sicherheit eines Energiespeichersystems, insbesondere in einer Notsituation, verbessert.

Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den

Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Vorzugsweise kann es sich bei dem Energiespeichersystem um eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, handeln. So kann eine derartige

Fahrzeugbatterie bspw. als Starterbatterie oder als Traktionsbatterie genutzt werden. Insbesondere im Falle eines Unfalls des Fahrzeuges, ist es somit von besonderem Vorteil, wenn das Energiespeichersystem eine Redundanz der Schaltelemente aufweist. Unter einer Energiespeichereinheit kann im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein Batteriemodul verstanden werden. Insbesondere weist eine Energiespeichereinheit mehrere elektrochemische Speicherzellen auf, in welchen Energie gespeichert werden kann, insbesondere wobei die Energiespeicherzellen innerhalb der Energiespeichereinheit u.a.

zueinander in Reihe geschaltet sind. Selbstverständlich können dabei auch eine oder mehrere Energiespeicherzellen parallel zueinander geschaltet sein. Unter einem Anschlussmittel kann vorzugsweise ein Batteriepol verstanden werden. So kann es sich bei dem Anschlussmittel vorteilhafterweise um den Pluspol oder den Minuspol des Energiespeichersystems handeln. Das Anschlussmittel kann somit zur Verbindung des Energiespeichersystems mit einem elektrischen

Verbraucher ausgebildet sein. Insbesondere kann das Anschlussmittel einen Kontakt umfassen, welcher einen Abgriff der elektrischen Energie bzw. des elektrischen Potentials insbesondere außen am Energiespeichersystem erlaubt. Das elektrische Potential der ersten Energiespeichereinheit kann vorzugsweise die potentielle, insbesondere elektrische, Energie der Energiespeichereinheit, insbesondere bezogen auf eine Probeladung, umfassen. Das elektrische

Potential der ersten Energiespeichereinheit kann somit den Anteil der

elektrischen Energie umfassen, welche die erste Energiespeichereinheit am Anschlussmittel zur Abnahme bereitstellt und/oder beiträgt. Das Energiespeicher- System kann ferner mehrere Energiespeichereinheiten aufweisen, vorzugsweise sodass sich ein Gesamtpotential am Anschlussmittel ergibt. Die erste Schalteinheit ist ferner mit der ersten Energiespeichereinheit und dem Anschlussmittel in Reihe geschaltet. Vorzugsweise ist dabei im ersten Trennzustand zumindest das erste und/oder das zweite Schaltelement geöffnet, sodass eine elektrische Verbindung unterbrochen ist. Im Verbindungszustand sind vorzugsweise das erste und das zweite Schaltelement geschlossen. Insbesondere kann

vorgesehen sein, dass im Verbindungszustand das elektrische Potential am ersten Schaltelement dem elektrischen Potential am zweiten Schaltelement entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Insbesondere sind das erste und zweite Schaltelement somit beide an einem Potentialpunkt des Energiespeichersystems, insbesondere der Energiespeichereinheit, angeordnet.

Somit ergibt sich durch das erfindungsgemäße Energiespeichersystem eine Redundanz der Schaltelemente, wodurch die Sicherheit des Systems erhöht wird. Tritt eine Notsituation auf, ist die erste Energiespeichereinheit zuverlässig vom Anschlussmittel insbesondere in dem entsprechenden Potentialpunkt trennbar. Dadurch kann beispielsweise ein Hauptschalter des

Energiespeichersystems nicht notwendig sein oder eine zusätzliche Sicherheit bieten. Ferner kann die erste Energiespeichereinheit in einer Notsituation gezielt, insbesondere vom Anschlussmittel, abgeschaltet werden. Öffnet das erste oder das zweite Schaltelement in der Notsituation nicht, kann das jeweils andere Schaltelement aktiviert werden, sodass dieses öffnet.

Im Rahmen der Erfindung ist ferner denkbar, dass das erste Schaltelement zum reversiblen Herbeiführen des ersten Trennzustandes ausgebildet ist, und/oder dass das zweite Schaltelement zum irreversiblen Herbeiführen des ersten Trennzustandes ausgebildet ist. Somit kann im Normalbetrieb das erste

Schaltelement betätigbar sein und das zweite Schaltelement lediglich in einer Notsituation betätigbar sein. Der erste Trennzustand kann dabei bspw. dadurch irreversibel herbeigeführt werden, dass das zweite Schaltelement in Form einer Sicherung ausgeführt ist, welche in der Notsituation öffnet. Insbesondere kann das irreversible Herbeiführen zumindest teilweise das Schmelzen eines elektrischen Bauteils, insbesondere eines Schmelzdrahtes, umfassen. Dadurch kann in einfacher Art und Weise das erste Schaltelement bspw. während des Betriebes überwacht werden und, sofern das erste Schaltelement einen Fehler aufweist, erst das zweite Schaltelement aktiviert werden. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Schaltelement in der Notsituation irreversibel geöffnet werden, um unabhängig vom ersten Schaltelement den ersten Trennzustand herbeizuführen. Im Rahmen der Erfindung ist ferner denkbar, dass das erste Schaltelement ein Haltemittel aufweist, durch welches das erste Schaltelement zum Herstellen des ersten Trennzustandes vorgespannt ist und/oder dass lediglich in einer Notsituation durch das zweite Schaltelement der erste Trennzustand herbeiführbar ist. Die Notsituation kann dabei bspw. einen zu hohen Strom am Anschlussmittel und/oder an der Energiespeichereinheit und/oder an der ersten Schalteinheit, und/oder eine Überschreitung einer Grenzlast oder einer bestimmten Anzahl an Öffnungs- und/oder Schließvorgängen des ersten Schaltelementes umfassen. So kann beispielsweise eine bestimmte Anzahl an Öffnungs- und/oder

Schließbewegungen auf einen Verschleiß hindeuten und damit ein Austausch durch Herbeiführen des ersten Trennzustandes erzwungen werden.

Insbesondere kann die Notsituation einen Unfall eines Fahrzeuges umfassen. Das erste Schaltelement kann vorteilhafterweise ein Schütz aufweisen, welches durch die Vorspannung im Normalzustand geöffnet sein kann. Wird die

Zuschaltung der ersten Energiespeichereinheit benötigt, kann das erste

Schaltelement schließen. Dadurch ist bereits eine hohe Sicherheit gegeben, da das erste Schaltelement bestrebt ist, in den Öffnungszustand verstellt zu werden. Das zweite Schaltelement kann ferner zusätzlich als Redundanzsicherung genutzt werden, wobei das zweite Schaltelement vorteilhafterweise auf einem anderen Funktionsprinzip beruhen kann, als das erste Schaltelement, so dass die Sicherheit des Energiespeichersystems weiter erhöht sein kann. Somit kann das zweite Schaltelement im Normalbetrieb geschlossen sein und nur in der Notsituation geöffnet werden. Dadurch kann die Sicherheit noch weiter gesteigert sein. Im Betrieb kann es vorkommen, dass das erste Schaltelement aufgrund einer Kontaktverschweißung verklebt und somit im geschlossenen Zustand verbleibt, insbesondere obwohl eine Vorspannung existiert. In diesem Fall dient das zweite Schaltelement als Öffner und damit als redundante Sicherung.

Es ist bei einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem ferner denkbar, dass ein pyrotechnischer Treibsatz vorgesehen ist, durch welchen der erste

Trennzustand durch das zweite Schaltelement herbeiführbar ist. Der

pyrotechnische Treibsatz kann vorzugsweise eine Sprengladung umfassen, welche auslöst, um das zweite Schaltelement zu öffnen. So kann beim Auslösen des pyrotechnischen Treibsatzes ein Teil einer elektrischen Leitung, welche das zweite Schaltelement umfasst, aufgesprengt werden, sodass eine elektrische Verbindung der ersten Energiespeichereinheit mit dem Anschlussmittel unterbrochen ist. Somit bietet der pyrotechnische Treibsatz eine zuverlässige Möglichkeit den ersten Trennzustand durch das zweite Schaltelement

herbeizuführen. Darüber hinaus kann der pyrotechnische Treibsatz in kurzer Zeit ausgelöst werden, sodass eine entsprechende Reaktionszeit in einem Notfall reduziert sein kann. Dadurch kann die Sicherheit des Energiespeichersystems weiter gesteigert sein.

Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem ferner eine Steuereinheit vorgesehen sein, durch welche die erste Schalteinheit überwachbar ist und durch welche das erste und/oder zweite Schaltelement ansteuerbar ist. Vorzugsweise können beide Schaltelemente, insbesondere jeweils getrennt voneinander, durch die Steuereinheit ansteuerbar sein, wobei auch eine gleichzeitige Ansteuerung durch die Steuereinheit denkbar ist. Durch die Steuereinheit kann somit eine optimale Überwachung realisiert sein.

Insbesondere kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, eine Messung der Stromstärke innerhalb der ersten Schalteinheit vorzunehmen und das erste und zweite Schaltelement entsprechend anzusteuern. Somit kann durch die

Steuereinheit ein Umschalten zwischen dem Trennzustand und dem

Verbindungszustand realisiert werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass die erste Schalteinheit durch einen Steuerstrom der Steuereinheit und/oder ein Magnetfeld ansteuerbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Spule magnetisiert wird und dadurch zum Beispiel das erste Schaltelement betätigt wird. Auch ein Zünder des pyrotechnischen Treibsatzes kann durch die Steuereinheit auslösbar sein. Insbesondere kann die Steuereinheit mit einem Fahrzeugsteuergerät verbunden sein. Dadurch kann bspw. das Fahrzeugsteuergerät einen Unfall an die Steuereinheit melden, welche entsprechend die erste Energiespeichereinheit abtrennt, um einen Sicherheitszustand herbeizuführen.

Im Rahmen der Erfindung ist ferner denkbar, dass die Steuereinheit Teil einer Zentralsteuereinheit eines Energiespeichersystems ist. Somit ist es nicht notwendig, eine zusätzliche Steuereinheit für die erste Schalteinheit vorzusehen, sondern die Steuereinheit kann Teil bspw. einer Batteriesteuereinheit sein, sodass Kosten eingespart werden können und gleichzeitig verschiedene Batteriedaten in der Steuereinheit zusammenfließen können, um eine

zuverlässige Detektion einer Notsituation durchführen zu können.

Im Rahmen der Erfindung ist ferner denkbar, dass eine zweite Energiespeicher- einheit vorgesehen ist, welche durch eine zweite Schalteinheit zum Umschalten zwischen einem zweiten Trennzustand, in welchem die zweite Energiespeichereinheit vom Anschlussmittel getrennt ist und einem zweiten Verbindungszustand, in welchen die zweite Energiespeichereinheit mit dem Anschlussmittel elektrisch verbunden ist, in Reihe geschaltet ist, wobei die zweite Schalteinheit baugleich zu der ersten Schalteinheit ausgebildet ist. Somit kann die zweite Schalteinheit, insbesondere ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement umfassen, wobei das dritte und das vierte Schaltelement in Reihe zueinander geschaltet sind. Die zweite Energiespeichereinheit kann ebenfalls als Batteriemodul ausgeführt sein. Insbesondere kann die zweite Energiespeichereinheit zur ersten Energiespeichereinheit und die zweite Schalteinheit zur ersten Schalteinheit parallelgeschaltet sein. Ferner kann im Verbindungszustand das elektrische Potential am dritten Schaltelement dem elektrischen Potential am vierten

Schaltelement entsprechen, insbesondere so dass die zweite Schalteinheit an einem Potentialpunkt der zweiten Energiespeichereinheit angeordnet ist. Wenn somit eine zweite Energiespeichereinheit vorgesehen ist, welche über die zweite

Schalteinheit mit dem Anschlussmittel verbunden ist, kann auch die Sicherheit der zweiten Energiespeichereinheit gewährleistet sein, wie bereits zur ersten Energiespeichereinheit beschrieben. Eine Notsituation kann z.B. auch einen ungleichen Ladezustand der ersten und zweiten Energiespeichereinheit umfassen. Insbesondere kann das Energiespeichersystem somit modularisiert aufgebaut sein. Insbesondere kann die erste Energiespeichereinheit unabhängig von der zweiten Energiespeichereinheit in den zweiten Trennzustand überführbar sein. Der zweite Trennzustand kann vorzugsweise dem ersten Trennzustand entsprechen und der zweite Verbindungszustand dem ersten

Verbindungszustand. Dadurch kann bspw. in einem Notfall lediglich eine

Energiespeichereinheit abgeschaltet werden, sodass noch ein Teil der

Gesamtenergie des Energiespeichersystems zur Verfügung gestellt werden kann, bspw. um Fahrassistenzsysteme eines Fahrzeuges zu betreiben.

Insbesondere können weitere Energiespeichereinheiten vorgesehen sein, welche jeweils über eine weitere Schalteinheit mit dem Anschlussmittel verbunden sind. Es ist ferner bei einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem denkbar, dass die erste und die zweite Schalteinheit eine gemeinsame Baueinheit bilden. Dadurch kann sich die Montage des Energiespeichersystems vereinfachen und damit können die Herstellkosten insgesamt reduziert sein. Insbesondere kann auch die Steuereinheit zur Steuerung der ersten und der zweiten Schalteinheit vorgesehen sein, sodass eine einzelne Steuereinheit ausreicht, um beide Schalteinheiten zu betreiben. Ferner kann durch die Ausbildung als gemeinsame Baueinheit bspw. eine Fertigung der ersten und zweiten Schalteinheit unabhängig von den Energiespeichereinheiten vorgesehen sein und

anschließend bei der Montage gemeinsam verbaut werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum elektrischen Trennen zumindest einer ersten Energiespeichereinheit eines

Energiespeichersystems von einem Anschlussmittel nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch beansprucht. Insbesondere handelt es sich bei dem

Energiespeichersystem um ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem. Ferner umfasst das Verfahren folgende Schritte:

Bereitstellen eines elektrischen Potentials zumindest durch die erste Energiespeichereinheit an dem Anschlussmittel, welches mit der ersten Energiespeichereinheit elektrisch verbunden ist, wobei eine erste

Schalteinheit zwischen der ersten Energiespeichereinheit und dem Anschlussmittel mit der ersten Energiespeichereinheit in Reihe geschaltet ist,

Überwachen eines ersten Schaltelementes der ersten Schalteinheit auf eine Notsituation,

Feststellen der Notsituation und öffnen eines zweiten Schaltelementes der ersten Schalteinheit, das mit dem ersten Schaltelement in Reihe geschaltet ist, sodass die erste Energiespeichereinheit vom

Anschlussmittel getrennt wird.

Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes

Energiespeichersystem beschrieben worden sind. Das Feststellen der Notsituation und Öffnen eines zweiten Schaltelementes kann dabei vorzugsweise durch eine Steuereinheit durchgeführt werden, welche bspw. einen

Mikroprozessor umfassen kann. Das Öffnen des zweiten Schaltelementes kann vorzugsweise irreversibel, insbesondere durch einen pyrotechnischen Treibsatz, durchgeführt werden. Somit ist in einem Notfall eine gewisse Redundanz gegeben, wobei das zweite Schaltelement in den Notsituationen gesteuert werden kann, insbesondere wenn ein Öffnen des ersten Schaltelementes nicht möglich ist.

Es ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner denkbar, dass eine zweite Schalteinheit vorgesehen ist, welche zwischen einer zweiten

Energiespeichereinheit und dem Anschlussmittel in Reihe geschaltet ist, wobei die zweite Schalteinheit unabhängig von der ersten Schalteinheit betätigt wird. Somit kann durch die zweite Schalteinheit gewährleistet werden, dass bspw. bei einem Defekt einer Energiespeichereinheit oder bei einer Notsituation bspw. noch ein Rest an Energie zur Verfügung gestellt werden kann, während kritische Teile des Energiespeichersystems abgeschaltet werden können. Insbesondere kann bspw. in der Notsituation die Energie einer der Energiespeichereinheiten ausreichen, um eine Fahrassistenz eines Fahrzeuges eines Fahrzeuges zu versorgen, wobei diese Energie bspw. gering genug sein kann, um ein thermisches Durchgehen des Energiespeichersystems oder andere schädliche Effekte zu verhindern.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den

Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden

Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktive Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen: ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem in schematischer Darstellung in einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 eine erste und zweite Schalteinheit eines erfindungsgemäßen

Energiespeichersystems eines weiteren Ausführungsbeispiels in schematischer, detaillierterer Ansicht,

Figur 3 ein Steuergerät mit einer ersten Schalteinheit in schematischer

Darstellung,

Figuren 4a-4d mögliche Konfigurationen eines Trennzustandes und eines

Verbindungszustandes einer ersten Schalteinheit in einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Figur 5 ein erfindungsgemäßes Verfahren in schematischer Darstellung der Verfahrensschritte gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel.

In den nachfolgenden Beschreibungen werden für die gleichen, technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem 1 mit einem Anschlussmittel 2, an welchem ein elektrisches Potential einer ersten und/oder einer zweiten Energiespeichereinheit 4,5 bereitstellbar ist. Insbesondere kann es sich bei dem Anschlussmittel 2 um einen Batteriepol und bei der ersten und zweiten Energiespeichereinheit 4,5 um jeweils ein Batteriemodul, welches elektrochemische Speicherzellen aufweist, handeln. Zwischen dem Anschlussmittel 2 und der ersten Energiespeichereinheit 4 ist eine erste Schalteinheit 10 vorgesehen, welche zwischen einem ersten Trennzustand I und einem ersten Verbindungszustand II umschaltbar ist und ein erstes Schaltelement 11 und ein zweites Schaltelement 12 umfasst. Ferner ist ein pyrotechnischer Sprengsatz 12.1 vorgesehen, durch welchen eine Öffnung des zweiten Schaltelementes 12 insbesondere irreversibel erzwingbar ist. Insbesondere kann der pyrotechnische Sprengsatz 12.1 in einer Notsituation durch eine Steuereinheit 50 ausgelöst werden. Die Steuereinheit 50 kann vorzugsweise dabei Teil eines Zentralsteuergerätes des Energiespeichersystems 1 sein. Ferner ist zwischen dem Anschlussmittel 2 und der zweiten Energiespeichereinheit 5 eine zweite

Schalteinheit 20 vorgesehen, welche ein drittes Schaltelement 21 und ein viertes Schaltelement 22 aufweist. Dabei ist die zweite Schalteinheit 20 analog zur ersten Schalteinheit 10 ausgebildet, sodass auch ein pyrotechnischer Sprengsatz 22.1 vorgesehen ist, durch welchen das vierte Schaltelement 22 in einer

Notsituation geöffnet werden kann. Insbesondere ist die erste Schalteinheit 10 somit an einem Potential punkt der ersten Energiespeichereinheit 4 und die zweite Schalteinheit 20 an einem Potentialpunkt der zweiten Energiespeichereinheit 5 angeordnet. Durch eine Redundanz der Schaltelemente 11, 12 bzw. 21, 22 kann somit eine besonders hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit des

Energiespeichersystems 1 gegeben sein, in einer Notsituation zumindest eine der Energiespeichereinheiten 4,5 abzuschalten, bzw. vom Anschlussmittel 2 zu trennen. Darüber hinaus ist ein weiteres Anschlussmittel 3 vorgesehen, an welchem ein elektrisches Potential der ersten und zweiten Energiespeichereinheit 4,5 bereitstellbar ist. Vorzugsweise kann zwischen dem weiteren

Anschlussmittel 3 und der ersten und/oder zweiten Energiespeichereinheit 4,5 eine dritte Schalteinheit 30 und eine vierte Schalteinheit 40 vorgesehen sein, wobei die dritte Schalteinheit 30 vorzugsweise zwischen der ersten

Energiespeichereinheit 4 und dem weiteren Anschlussmittel 3 und die vierte Schalteinheit 40 zwischen dem weiteren Anschlussmittel 3 und der zweiten Energiespeichereinheit 5 in Reihe geschaltet sein kann. Dadurch kann die Gesamtsicherheit des Energiespeichersystems 1 weiter gesteigert sein und das Abschalten detailliert gesteuert werden, insbesondere wenn auch die dritte und vierte Schalteinheit 30, 40 durch die Steuereinheit 50 ansteuerbar sind. Die erste und zweite Schalteinheit 10, 20 bilden vorzugsweise eine gemeinsame

Baueinheit 60, sodass eine Herstellung des Energiespeichersystems 1 kostengünstig ausgestaltet sein kann und die Schalteinheiten 10, 20 in unterschiedlichen Arten von Energiespeichersystemen einheitlich verwendet werden können. Insbesondere kann das weitere Anschlussmittel 3 eine elektrische Masse umfassen oder zum Anschluss an eine Masse geeignet sein. Im dargestellten Zustand befindet sich die erste Schalteinheit 10 im ersten Trennzustand I und die zweite Schalteinheit 20 in einem zweiten Trennzustand III. Dadurch sind beide Energiespeichereinheiten 4, 5 vom Anschlussmittel 2 elektrisch getrennt. Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem 1 in schematischer Ansicht in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dabei sind

Energiespeichereinheiten 4, 5 parallel zueinander mit einem Anschlussmittel 2 verbunden. Das Anschlussmittel 2 dient ferner zur Bereitstellung eines elektrischen Potentials der ersten und/oder zweiten Energiespeichereinheit 4, 5 und ist insbesondere zum Anschluss des Energiespeichersystems 1 an einen Verbraucher ausgebildet. Auf einer dem Anschlussmittel 2 gegenüberliegenden Seite sind die Energiespeichereinheiten 4,5 jeweils mit einer Masse verbunden. Ferner ist zwischen dem Anschlussmittel 2 und der ersten Energiespeicher- einheit 4 eine erste Schalteinheit 10 und zwischen dem Anschlussmittel 2 und der zweiten Energiespeichereinheit 5 eine zweite Schalteinheit 20 in Reihe geschaltet. Die Schalteinheiten 10, 20 sind dabei parallel zueinander geschaltet. Um eine erhöhte Sicherheit in einer Notsituation gewährleisten zu können, weist die erste Schalteinheit 10 ein erstes und ein zweites Schaltelement 11, 12 auf, wobei das erste und zweite Schaltelement 11, 12 zueinander in Reihe geschaltet sind. Die zweite Schalteinheit 20 weist dazu weiterhin ein drittes und ein viertes Schaltelement 21, 22 auf, die zueinander in Reihe geschaltet sind. Ist nun ein erster Trennzustand I bzw. ein zweiter Trennzustand III aufgrund eines Defektes nicht mehr durch das erste oder dritte Schaltelement 11, 21 erreichbar, kann das zweite bzw. vierte Schaltelement 12, 22 öffnen. Im dargestellten Zustand befindet sich die erste Schalteinheit 10 in einem ersten Trennzustand I und die zweite Schalteinheit 20 in einem zweiten Verbindungszustand IV, insbesondere so dass am Anschlussmittel 2 die Energie bzw. das elektrische Potential der zweiten Energiespeichereinheit 5 zur Verfügung steht, die erste Energiespeichereinheit 4 aber vom Anschlussmittel 2 elektrisch getrennt ist.

Figur 3 zeigt ferner eine Steuereinheit 50, welche mit einer Schalteinheit 10 zusammenwirkt in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dazu sind Steuerleitungen 52, 53 vorgesehen, welche die Steuereinheit 50 mit der ersten

Schalteinheit 10 verbinden. Dabei führt eine Steuerleitung 52 zu einem ersten

Schaltelement 11 der ersten Schalteinheit 10 und eine Steuerleitung 53 führt zu einem zweiten Schaltelement 12 der Schalteinheit 10. Ferner ist die erste Schalteinheit 10 mit einem Messmittel 51 verbunden, über welches bspw. eine Stromstärke in der ersten Schalteinheit 10 messbar sein kann. Das Messmittel 51 ist weiterhin mit der Steuereinheit 50 verbunden, sodass eine Notsituation durch die Steuereinheit 50 anhand der Messergebnisse des Messmittels 51 festgestellt werden kann. Die Messergebnisse, welche das Messmittel 51 zur Verfügung stellt, können insbesondere Messdaten und/oder Rohdaten umfassen. Die Figuren 4a bis 4c zeigen mögliche Konfigurationen eines ersten

Trennzustandes I und Figur 4d zeigt eine mögliche Konfiguration eines ersten Verbindungszustandes II in weiteren Ausführungsbeispielen. Figur 4a zeigt eine erste Schalteinheit 10 im ersten Trennzustand I, dabei weist die erste

Schalteinheit 10 ein erstes Schaltelement 11 und ein zweites Schaltelement 12 auf. In dem in Figur 4a dargestellten Trennzustand I sind sowohl das erste

Schaltelement 11, als auch das zweite Schaltelement 12, geöffnet. Vorzugsweise umfasst das erste Schaltelement 11 ein Schütz, welches durch ein

Vorspannmittel 13 in einen Öffnungszustand vorgespannt ist und durch ein Betätigungsmittel 14, welches bspw. eine magnetisierbare Spule sein kann, in einen Verbindungszustand II überführbar sein kann. Das Vorspannmittel 13 kann vorzugsweise eine Feder umfassen. Figur 4b zeigt eine weitere mögliche

Konfiguration des ersten Trennzustandes I, wobei lediglich das erste

Schaltelement 11 der ersten Schalteinheit 10 geöffnet ist, sodass eine elektrische Verbindung durch die erste Schalteinheit 10 unterbrochen ist. Figur 4c zeigt darüber hinaus eine weitere Konfiguration des ersten Trennzustandes I, wobei das zweite Schaltelement 12 geöffnet ist und das erste Schaltelement 11 geschlossen ist. Figur 4d zeigt die erste Schalteinheit in einem Verbindungszustand II, wobei das erste und das zweite Schaltelement 11,12 geschlossen sind. Dadurch kann ein elektrischer Stromkreis, welcher die erste Schalteinheit 10 aufweist, geschlossen sein. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das

Energiespeichersystem 1 des ersten Ausführungsbeispiels im Normalbetrieb zwischen erstem Trenn- und Verbindungszustand I, II gemäß der Figuren 4b und 4d umschaltet. In einer Notsituation, in welcher z.B. das erste Schaltelement 11 aufgrund eines Defektes nicht öffnet, kann vorgesehen sein, dass der

Trennzustand I gemäß Figur 4c über das zweite Schaltelement 12 hergestellt wird. Umfasst die Notsituation beispielsweise einen Unfall eines Fahrzeuges, in welchem das Energiespeichersystem 1 verbaut ist, kann vorteilhafterweise der Trennzustand I gemäß Figur 4a hergestellt werden, um eine doppelte

Absicherung einer Abschaltung der ersten Energiespeichereinheit 4 zu gewährleisten. Insbesondere können ein zweiter Trennzustand III und/oder ein zweiter Verbindungszustand IV einer zweiten Schalteinheit 20 die zuvor beschriebenen Konfigurationen mit Bezug auf eine zweite Schalteinheit 20 umfassen. Figur 5 zeigt ferner ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zum elektrischen

Trennen zumindest einer ersten Energiespeichereinheit 4 eines

Energiespeichersystems 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung der Verfahrensschritte. Dabei ist zunächst ein Bereitstellen 101 eines elektrischen Potentials zumindest durch die erste

Energiespeichereinheit 4 an einem Ausschlussmittel 2 vorgesehen, welches mit der ersten Energiespeichereinheit 4 elektrisch verbunden ist. Ferner ist eine erste Schalteinheit 10 zwischen der ersten Energiespeichereinheit 4 und dem

Anschlussmittel 2 mit der ersten Energiespeichereinheit 4 in Reihe geschaltet. Während und/oder nach dem Bereitstellen 101 des elektrischen Potentials erfolgt ein Überwachen 102 eines ersten Schaltelementes 11 der ersten Schalteinheit

10 auf eine Notsituation. Dabei kann bspw. eine Stromstärke in der ersten Schalteinheit 10 gemessen werden. Vorteilhafterweise kann das Überwachen 102 durch eine Steuereinheit 50 durchgeführt werden. Insbesondere während des Überwachens 102, findet ein Feststellen 103 der Notsituation und ein Öffnen 104 eines zweiten Schaltelementes 12 der ersten Schalteinheit 10 statt, wobei das zweite Schaltelement 12 mit dem ersten Schaltelement 11 in Reihe geschaltet ist, sodass die erste Energiespeichereinheit 4 vom Anschlussmittel 2 getrennt wird. Insbesondere kann das Öffnen 104 irreversibel und/oder mittels eines pyrotechnischen Treibsatzes 12.1 erfolgen. Ferner kann eine zweite Energiespeichereinheit 5 des Energiespeichersystems 1 vorgesehen sein und das Energiespeichersystem 1 eine zweite Schalteinheit 20 aufweisen, welche unabhängig von der ersten Schalteinheit 10 betätigt wird. Dabei kann ein Öffnen eines vierten Schaltelementes 22 vorgesehen sein, wenn ein drittes

Schaltelement 21 der zweiten Schalteinheit 20 versagt.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.