DE10132221A1

DE10132221A1 - Electrical connector for energy storage device in motor vehicle has connector contacts for reversible connection to plug with contacts in parallel or series depending on voltage to be tapped

Info

Publication number: DE10132221A1
Application number: DE10132221A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gebhardt
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-23

Abstract

The device has a number of connector contacts (2) corresponding to the number of anodes and cathodes in groups (5) of cells (4) in the energy storage device (1). The connector contacts can be reversibly connected to a plug (3) whose contacts (6) are connected in parallel or in series depending on the voltage to be tapped at the plug.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verbindungseinrichtung für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs mit einem Bordnetz oder einer externen Spannungsquelle, wobei der Energiespeicher mehrere in Reihe geschaltete Zellen oder Kondensatoren, insbesondere Ultracaps, umfasst, die in mehrere an Anschlusskontakte angeschlossene Gruppen gleicher Größe unterteilt sind. The invention relates to an electrical Connection device for an energy storage device Motor vehicle with an electrical system or an external Voltage source, the energy storage several in Series cells or capacitors, in particular Ultracaps, which covers multiple contacts connected groups of the same size are divided.

Der Aufbau einer Batterie oder sogenannter Ultracaps-Doppelschichtkondensatoren als Energiespeicher erfolgt durch Reihenschaltung einzelner Zellen oder Doppelschichtkondensatoren. Bei einer 12 V Batterie oder Ultracaps sind sechs dieser Zellen bzw. Doppelschichtkondensatoren und bei einer 36 V Batterie 18 Zellen bzw. Doppelschichtkondensatoren in Reihe geschaltet. Die Zellen einer 36 V Batterie lassen sich in Gruppen gleicher Größe zusammenfassen, so dass jede Gruppe eine Spannung von 12 V erzeugt. Ebenso erfolgt die Gruppierung bei einer 42 V Batterie, wobei dann jede der Gruppen eine Spannung von 14 V liefert. The construction of a battery or so-called ultracaps double-layer capacitors as energy stores is carried out by connecting individual cells or double-layer capacitors in series. In the case of a 12 V battery or ultracaps, six of these cells or double layer capacitors are connected in series and in the case of a 36 V battery 18 cells or double layer capacitors are connected in series. The cells of a 36 V battery can be combined in groups of the same size, so that each group generates a voltage of 12 V. Grouping is also carried out on a 42 V battery, with each of the groups then supplying a voltage of 14 V.

In modernen Kraftfahrzeugen wird zunehmend mehr elektrische Leistung benötigt. Daher wird die bis heute in den Fahrzeugen vorhandene 12 V bzw. 14 V Spannungsebene um eine zusätzliche 42 V Spannungsebene ergänzt bzw. durch diese ersetzt. Aus dieser 42 V Spannungsebene, die durch entsprechende Energiespeicher, wie beispielsweise eine Batterie oder sogenannte Ultracaps-Doppelschicht-kondensatoren gespeist wird, werden künftig die besonders leistungsstarken Verbraucher gespeist. Neben leistungsstarken Verbrauchern, wie der elektrischen Sitz- oder Lenkradbeheizung, werden dies auch sicherheitsrelevante, bislang zum Teil mechanisch realisierte Komponenten, wie Lenkung, aktives Fahrwerk oder Bremsen sein. Problematisch erweist sich in diesem Zusammenhang ein Fremdstart des Kraftfahrzeugs bzw. ein Aufladen des Energiespeichers durch ein hilfeleistendes Kraftfahrzeug mit einem 12 V bzw. 14 V Bordnetz bis die Start- /Betriebsfähigkeit aus eigener Kraft möglich ist, da zum Betreiben eines 42 V Bordnetzes auch Energiespeicher mit 36 V Spannung oder darüber liegender Spannung verwendet werden. In modern motor vehicles, there is more and more electrical power required. Therefore, until today 12 V or 14 V present in the vehicles Voltage level supplemented by an additional 42 V voltage level or replaced by this. From this 42 V voltage level, through appropriate energy storage, such as for example a battery or so-called Ultracaps double layer capacitors will be fed in the future particularly powerful consumers. Next powerful consumers, such as the electric seat or steering wheel heating, will be safety-relevant, partly mechanically implemented Components such as steering, active chassis or brakes. In this context, problems prove to be problematic External start of the motor vehicle or charging the Energy storage by a helping motor vehicle a 12 V or 14 V electrical system until the start / Operability is possible on your own, as for Operate a 42 V electrical system with energy storage 36 V voltage or higher voltage used become.

Aus der DE 299 19 099 U1 ist es bekannt, bei einem Kraftfahrzeug mit einem 42 V Bordnetz einen Masseanschluss sowie einen 12 V Abgriff einer 36 V Batterie frei zugänglich zu lassen und ansonsten eine Abdeckung vorzusehen. An den 12 V Abgriff wird zur Starthilfe des Kraftfahrzeuges mit dem 42 V Bordnetz über ein bekanntes Starthilfekabel eine 12 V Batterie angeschlossen. Ein batteriesymmetrierender DC/DC-Wandler im Kraftfahrzeug mit dem 42 V Bordnetz sorgt dafür, dass die am 12 V Abgriff bereitgestellte Spannung gleichmäßig auf alle Batteriezellen der zu ladenden Batterie verteilt wird. From DE 299 19 099 U1 it is known at a motor vehicle with a 42 V electrical system Ground connection and a 12 V tap of a 36 V battery leave freely accessible and otherwise a cover provided. At the 12 V tap, the Motor vehicle with the 42 V electrical system via a known Jump start cable connected to a 12 V battery. On Battery-symmetrizing DC / DC converter in the motor vehicle with the 42 V electrical system ensures that the 12 V Tap provided voltage evenly on all Battery cells of the battery to be charged is distributed.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Verbindungseinrichtung für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs mit einem Bordnetz oder einer externen Spannungsquelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine relativ einfache sowie kostengünstige Verbindung sowohl zu einem Bordnetz als auch zu einer externen Spannungsquelle mit einer zu dem Energiespeicher kompatiblen Spannung sicherstellt. It is an object of the invention to provide an electrical Connection device for an energy storage device Motor vehicle with an electrical system or an external To create a voltage source of the type mentioned at the beginning, which is a relatively simple and inexpensive connection both to an electrical system and to an external one Voltage source with a compatible with the energy storage Ensures tension.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Anzahl der Anschlusskontakte der Anzahl der Anoden und Katoden der Gruppen entspricht und die Anschlusskontakte mit einem Stecker lösbar verbunden sind, dessen Kontakte in Abhängigkeit von einer an dem Stecker abzugreifenden Spannung parallel oder in Reihe geschaltet sind. According to the invention the task is thereby solved that the number of connection contacts the number the anodes and cathodes of the groups and the Connection contacts are detachably connected with a plug, whose contacts depending on one on the connector tapped voltage connected in parallel or in series are.

Jede Gruppe stellt sonach eine separate Spannungsquelle dar, deren Spannung sich an den zugeordneten Anschlusskontakten abgreifen lässt. Die an dem Stecker anliegende Spannung der Gruppen ist durch die Schaltung von dessen Kontakten vorgegeben. Diese Spannung ist somit abhängig von der Art der Schaltung der Kontakte des Steckers, also ob diese in Reihe oder parallel geschaltet sind, wobei unter der am Stecker abzugreifenden Spannung sowohl die am Stecker anliegende als auch die am Stecker abzunehmende Spannung zu verstehen ist. Darüber hinaus ist die Verbindung der Anschlusskontakte, die beispielsweise in einer gemeinsamen Buchse angeordnet sind, mit dem Stecker relativ einfach und zuverlässig zu bewerkstelligen. Each group therefore has a separate one Voltage source whose voltage is associated with the Tapping connection contacts. The one on the connector applied voltage of the groups is through the circuit given by his contacts. So this tension is depending on the type of switching the contacts of the Connector, whether connected in series or in parallel are, under the voltage to be tapped at the connector both those on the connector and those on the connector to understand the decreasing tension. Furthermore is the connection of the contacts that are arranged in a common socket, for example the connector relatively simple and reliable accomplish.

Vorteilhafterweise steht der Stecker mit einer Schalteinrichtung in Verbindung, die die Kontakte parallel oder in Reihe schaltet. Somit ist die am Stecker abzugreifende Spannung mit der Schalteinrichtung anforderungsgerecht auswählbar. The plug is advantageously connected to a Switching device in connection that the contacts switches in parallel or in series. So that's on the connector voltage to be tapped with the switching device selectable according to requirements.

Zweckmäßigerweise ist die Schalteinrichtung manuell oder automatisch zu beaufschlagen. Bei einer manuellen Beaufschlagung wählt ein Benutzer die Art der Schaltung der Kontakte und damit die Höhe der am Stecker abzugreifenden Spannung. Im Fall einer automatischen Beaufschlagung kann die Schalteinrichtung eine Messeinrichtung für die anliegenden Spannungen umfassen und demgemäss zwischen der Reihen- und der Parallelschaltung der Kontakte des Steckers umschalten. The switching device is expedient to be applied manually or automatically. With a manual A user chooses the type of exposure Switching of the contacts and thus the height of the connector tapped voltage. In the case of an automatic The switching device can be acted upon Measuring device for the applied voltages include and accordingly between the series and parallel connection of the Switch contacts of the plug.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steht der Stecker mit einem Ende eines Ladekabels in Verbindung, dessen anderes Ende ebenfalls einen Stecker oder zwei Polklemmen umfasst. In Abhängigkeit von der Schaltung der Kontakte können unterschiedliche Ladegeräte oder Batterien mit Spannungen, die zur Spannung des Energiespeichers kompatibel sind, entweder zur Ladung des Energiespeichers bzw. zur Starthilfe verwendet werden. Der Energiespeicher kann aber auch selbst zur Ladung anderer Batterien benutzt werden. Dies stellt eine sehr kostengünstige Lösung für den Notfall dar, da keine aufwendigen elektronischen Ladegeräte zur Ladung des entladenen Energiespeicher benötigt werden. Vielmehr stellt das Ladekabel mit dem Stecker eine relativ einfache Einrichtung dar, die überdies einen Schutz der komplexen elektrischen Anlage des Kraftfahrzeugs sicherstellt, da diese beim Laden des Energiespeichers von diesem abgekoppelt ist. According to an advantageous embodiment of the Invention stands the plug with one end of a charging cable connected, the other end of which is also one Includes connector or two pole terminals. In dependence of the switching of the contacts can be different Chargers or batteries with voltages that lead to voltage of the energy storage are compatible, either for charging of the energy storage or to help start become. The energy store can also be used for charging other batteries are used. This represents a very inexpensive solution for emergencies, since none elaborate electronic chargers for charging the discharged energy storage are needed. Rather, it poses the charging cable with the plug is a relatively simple one Facility that also protects complex electrical system of the motor vehicle ensures that this when charging the energy storage from this is uncoupled.

Zweckmäßigerweise weisen der Stecker und die Anschlusskontakte korrespondierende Steckkodierungen auf. Die Steckkodierung stellt die funktionsgerechte Kopplung der Anschlusskontakte mit dem Stecker sicher. Advantageously, the plug and the Corresponding plug-in coding. The plug-in coding provides the functional coupling the connection contacts with the plug securely.

Bevorzugt umfasst der als Batterie ausgebildete Energiespeicher drei Gruppen, in denen jeweils sechs Zellen miteinander verbunden sind. Die einzelnen Zellen sind derart ausgelegt, dass eine Batterie mit 36 V oder 42 V Spannung zur Verfügung gestellt wird, die zur Speisung eines entsprechend ausgelegten Bordnetzes Verwendung findet. Aber es kann auch eine Spannung von 24 V zur Verfügung gestellt werden, wobei eine Batterie dann aus zwei Gruppen mit je sechs Zellen besteht. Preferably, the one designed as a battery comprises Energy storage three groups, each in six Cells are interconnected. The individual cells are designed so that a 36 V or 42 V Voltage is provided that is used for feeding a correspondingly designed on-board electrical system place. But a voltage of 24 V can also be used Be made available, one battery then off two groups with six cells each.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the above and not only features to be explained below in the specified combination, but also in other combinations can be used without the frame to leave the present invention.

Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described below with reference to several Exemplary embodiments with reference to the associated Drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungseinrichtung, Fig. 1 is a schematic representation of an electrical connection device according to the invention,

Fig. 2 eine Darstellung der Einzelheit II nach Fig. 1 in einer ersten alternativen Ausgestaltung und Fig. 2 is a representation of the detail II of FIG. 1 in a first alternative embodiment and

Fig. 3 eine Darstellung der Einzelheit II nach Fig. 1 in einer zweiten alternativen Ausgestaltung. Fig. 3 is an illustration of the detail II of FIG. 1 in a second alternative embodiment.

Eine elektrische Verbindungseinrichtung für einen Energiespeicher 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem Bordnetz umfasst mit dem Energiespeicher 1 gekoppelte Anschlusskontakte 2 sowie einen Stecker 3, der lösbar mit den Anschlusskontakten 2 zu verbinden ist. An electrical connection device for an energy storage device 1 of a motor vehicle with an on-board electrical system comprises connection contacts 2 coupled to the energy storage device 1 and a plug 3 which can be detachably connected to the connection contacts 2 .

Der Energiespeicher 1 ist als Batterie ausgebildet, die mehrere in Reihe geschaltete Zellen 4 umfasst, wobei jeweils sechs Zellen 4 in einer Gruppe 5 zusammengeschaltet sind und die Batterie sonach aus drei Gruppen 5 zusammengesetzt ist. Die Zellen sind derart ausgelegt, dass der Energiespeicher 1 eine Spannung von 36 V zur Einspeisung in ein 42 V Bordnetz eines Kraftfahrzeugs bereitstellt. Die Anoden und die Katoden der Gruppen 5 sind mit den Anschlusskontakten 2 gekoppelt. The energy store 1 is designed as a battery, which comprises a plurality of cells 4 connected in series, six cells 4 each being connected in a group 5 and the battery being therefore composed of three groups 5 . The cells are designed such that the energy store 1 provides a voltage of 36 V for feeding into a 42 V vehicle electrical system of a motor vehicle. The anodes and the cathodes of groups 5 are coupled to the connection contacts 2 .

Nach Fig. 1 ist zur Verbindung des Energiespeichers 1 mit einem Bordnetz der mit Kontakten 6 versehene Stecker 3 vorgesehen, wobei die Anzahl der Kontakte 6 der Anzahl der Anschlusskontakte 2 entspricht. Die Kontakte 6 sind in Reihe geschaltet, so dass zwischen zwei Kontakten 6 an den Leitungen 7 die Spannung in Höhe von 36 V zur Versorgung des Bordnetzes abgegriffen werden kann. Der Stecker 3 mit den in Reihe geschalteten Kontakten 6 lässt sich in Verbindung mit einem Ladekabel zum Laden eines nicht dargestellten Energiespeichers eines weiteren Kraftfahrzeugs verwenden, der für eine entsprechende Spannung dimensioniert ist. According to FIG. 1, the connector 3 provided with contacts 6 is provided for connecting the energy store 1 to an on-board electrical system, the number of contacts 6 corresponding to the number of connection contacts 2 . The contacts 6 are connected in series, so that the voltage of 36 V can be tapped between two contacts 6 on the lines 7 to supply the vehicle electrical system. The connector 3 with the contacts 6 connected in series can be used in connection with a charging cable for charging an energy store, not shown, of another motor vehicle, which is dimensioned for a corresponding voltage.

Gemäß Fig. 2 sind die Kontakte 6 des Steckers 3 parallel geschaltet. Somit kann an den Leitungen 7 des auf die Anschlusskontakte 2 aufgesteckten Steckers 3 die Spannung einer Gruppe 5 in Höhe von 12 V abgegriffen werden und zum Fremdstart bei einem Kraftfahrzeug mit einem 12 V Bordnetz Verwendung finden. Referring to FIG. 2, the contacts of the plug 3 connected in parallel. 6 Thus, the voltage of a group 5 in the amount of 12 V can be tapped off on the lines 7 of the plug 3 plugged onto the connection contacts 2 and can be used for an external start in a motor vehicle with a 12 V electrical system.

Nach Fig. 3 ist der Stecker 3 mit einer automatisch zu beaufschlagenden Schalteinrichtung 8 gekoppelt, die die Kontakte 6 bedarfsabhängig entweder in Reihe oder parallel schaltet. According to FIG. 3, the plug 3 is coupled to a switching device 8 which is to be acted upon automatically and which switches the contacts 6 either in series or in parallel as required.

Bei dem zuvor beschriebenen Energiespeicher 1 ist es selbstverständlich ohne weiteres Zutun möglich, jede der Gruppen so zu bemessen, dass sie eine Spannung von 42 V zur Versorgung eines 42 V Bordnetzes oder zum Laden einer 42 V Batterie bereitstellt. Hierbei kann entweder jede der Zellen 4 eine entsprechende Spannung liefern oder die Anzahl der Zellen in jeder Gruppe wird entsprechend der erforderlichen Spannung bestimmt. Bezugszeichenliste 1 Energiespeicher
2 Anschlusskontakt
3 Stecker
4 Zelle
5 Gruppe
6 Kontakt
7 Leitung
8 Schalteinrichtung
In the case of the energy store 1 described above, it is of course possible without further action to dimension each of the groups so that it provides a voltage of 42 V for supplying a 42 V electrical system or for charging a 42 V battery. Either each of the cells 4 can supply a corresponding voltage or the number of cells in each group is determined in accordance with the required voltage. LIST OF REFERENCES 1 energy storage
2 connection contact
3 plugs
4 cell
5 group
6 contact
7 line
8 switching device

Claims

1. Electrical connection device for an energy store ( 1 ) of a motor vehicle with an electrical system or an external voltage source, the energy store ( 1 ) comprising a plurality of cells ( 4 ) or capacitors, in particular ultracaps, connected in series, which are connected to a plurality of connection contacts ( 2 ). connected groups (5) of equal size are divided, characterized in that the number of connection contacts (2) corresponds to the number of the anodes and cathodes of the groups (5) and the connection contacts (2) are detachably connected to a connector (3), the Contacts ( 6 ) are connected in parallel or in series depending on a voltage to be tapped at the plug ( 3 ).

2. Electrical connection device according to claim 1, characterized in that the plug ( 3 ) is connected to a switching device ( 8 ) which switches the contacts ( 6 ) in parallel or in series.

3. Electrical connection device according to claim 2, characterized in that the switching device ( 8 ) is to be applied manually or automatically.

4. Electrical connection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plug ( 3 ) is connected to one end of a charging cable, the other end of which also comprises a plug or two pole terminals.

5. Electrical connection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plug ( 3 ) and the connection contacts ( 2 ) have corresponding plug codes.

6. Electrical connection device according to claim 1, characterized in that the energy store ( 1 ), which is designed as a battery, comprises three groups ( 5 ), in each of which six cells ( 4 ) are connected to one another.