WO2010112252A1 - Electric circuit for disconnecting batteries - Google Patents
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- WO2010112252A1 WO2010112252A1 PCT/EP2010/051356 EP2010051356W WO2010112252A1 WO 2010112252 A1 WO2010112252 A1 WO 2010112252A1 EP 2010051356 W EP2010051356 W EP 2010051356W WO 2010112252 A1 WO2010112252 A1 WO 2010112252A1
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Definitions
- Battery systems are increasingly being used both in stationary applications (for example in wind turbines) and in mobile applications (for example in hybrid and / or electric vehicles)
- a failure of the battery can lead to a failure of the entire system.
- a failure of the traction battery can lead to the vehicle "lying down.”
- the failure of a battery can also lead to
- Wind turbines usually have a battery that supplies an electric motor, which ensures that the rotor blade position can be changed. Thus, e.g. If the wind is too strong, the rotor blade position is changed in such a way that impermissible operating conditions and thus impairments of the system
- the present invention has for its object to reduce or overcome one or more disadvantages of the described prior art.
- the object is achieved by providing an electrical circuit for
- a battery from a connected consumer comprising i) a battery having at least two poles, ii) a consumer,
- a bistable relay which is connected in series between a second pole of the battery and the consumer.
- the contactor is first opened. After the current flow through the battery terminals and the battery is interrupted, the bistable relay is opened. Since no holding current is necessary for the bistable relay during regular operation of the system, when switched on
- a holding current only has to be provided for a contactor during operation of the system.
- the electrical circuit according to the invention comprises a battery with at least two poles.
- the erfindungeadore electrical circuit may also have more than one battery.
- a battery can be understood to mean any energy store which stores energy by means of electrochemical processes. In particular, these include energy storage
- Preferred electrochemical energy storage devices can be fuel cells, in particular of the type alkaline fuel cell (AFC), polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), direct methanol fuel cell (DMFC), phosphoric acid fuel
- L o cell PAFC
- MCFC molten carbonate fuel cell
- SOFC solid oxide fuel cell
- Further preferred electrochemical energy accumulators can be accumulator cells, in particular of the type Pb - lead-acid battery, NiCd - nickel-cadmium rechargeable battery, NiH2 - nickel-hydrogen rechargeable battery, NiMH - nickel-metal hydride rechargeable battery, Li-Ion - lithium-ion rechargeable battery, LiPo - Li-
- L 5 thium polymer battery LiFe - lithium metal battery, Li-Mn - lithium manganese battery,
- LiFePO 4 Lithium Iron Phosphate Battery, LiTi - Lithium Titanate Battery, RAM - Rechargeable Alkaline Manganese, Ni-Fe - Nickel-Iron Battery, Na / NiCI - High Temperature Nickel Nickel Chloride Battery SCiB - Super Charge Ion Battery, Silver-Zinc Battery, Silicone Battery, Vanadium Redox Battery and / or
- the battery has at least two poles, one pole corresponding to the plus pole and one pole to the negative pole.
- the output voltage and power of the battery can be tapped via these poles.
- the battery can be functionally connected to a load via these poles, so that it can come to a closed flow of current across the poles and the connected loads.
- the electrical circuit according to the invention has a consumer.
- a consumer may, for the purposes of the present invention, be any electrical
- 30 consumers are understood to be connected to the battery of the circuit and can be supplied with battery power. These may be stationary consumers, such as Wi-Fi power plants, or a mobile consumer, such as a consumer. a vehicle.
- the inventive electrical circuit may also have more than one consumer.
- the electrical circuit has a contactor connected in series between a first pole of the battery and a load.
- This first pole can be either the plus or the minus pole of the battery.
- the contactor is an electrically operated or electronic switch, especially for larger outputs.
- the contactor knows two switch positions, open or closed, and switches monostable, i. without a permanent holding current, the contactor is in its stable circuit state.
- the term "contactor” covers only those contactors which are open in the stable switching state (also idle state) and interrupt a current flow between the battery and the connected consumer, so-called normally open contacts close a current flow between the battery and the
- a permanent holding current is required to keep the contactor closed. If this holding current is interrupted, the contactor switches to the stable switching state, the open state.
- the electrical circuit has a bistable relay connected in series between a second pole of the battery and the load.
- the second pole may be either the positive pole of the battery when the first pole is the negative pole, or the second pole may be the negative pole of the battery when the first pole is the positive pole of the battery.
- a relay is a powered by electric current, usually electromagnetic acting, remote-controlled switch with two switch positions.
- the relay is activated via a control circuit and can switch additional circuits.
- bistable relay is understood to mean switches which are capable of assuming two different stable switching states when de-energized.Baladic relays may be either open or closed, maintaining the current switching state no holding current is necessary
- L 0 relay is only required for the switching process as such energy, in the respective two stable switching states remains the bistable relay without further power supply or without further energy consumption.
- the bistable relays include, for example, surge relays.
- Surge relay L 5 also referred to as a surge switch
- the impulse switch receives an electrical impulse which causes a switching state change which is maintained mechanically or electronically until the next impulse. Maintaining the state can be ensured by mechanical locking and requires no power supply.
- the bistable relays also include relay or remanence relays.
- Hinge relays use the remanence to remain in the switched state after switching off the switching current.
- the relay the relay
- Activation pulse remains the anchor (which actuates the contacts) adhere to the bobbin. This condition persists until a counter-pulse (usually via a second winding on the relay) establishes a counter-directional magnetic field in the relay which extinguishes the existing magnetic field so that the armature drops.
- Adhesive relays have an integrated permanent magnet to support low remanence.
- Adhesive relays have magnetically conductive materials at the contact points of the armature and the relay core. This ensures that the remanent (left after switching off the starting current) magnetism sufficient to hold the armature to the bobbin.
- Safety relays are used in particular where
- bistable relays are known, which can be used in the electrical circuit according to the invention. 5
- the bistable relay of the circuit according to the invention can be designed in particular as a surge or as an adhesive relay.
- the electrical circuit according to the invention can be designed such that L O in the operating state of the circuit both contactor and bistable relay are present in the closed switching state.
- the bistable relay By opening the contactor, for example by eliminating the holding current, the bistable relay can be switched to an open state.
- the contactor can be designed so that when the holding current ceases, the contactor returns to its open rest state L 5 and thus the current flow between the battery and the consumer is interrupted.
- a signal such as a surge can be triggered, which triggers the circuit from closed relay to open relay at the bistable relay.
- the present invention also relates to a battery system which allows disconnection of the battery from a connected load, comprising: i) a battery having at least one positive and one negative pole, the poles being respectively conductively connected to a contact , so that a current flow between the battery and a consumer connected to the contacts can be produced,
- a contactor connected in series between a first pole of the battery and the corresponding contact of the battery connectable to a consumer, and iii) a bistable relay connected in series between a second pole of the battery and the corresponding one to a consumer connectable contact 35 of the battery is connected.
- the at least two contacts of the battery system are mounted so that they are accessible (eg from the outside), for example, to connect a consumer to the battery and to allow the production of a closed circuit between the battery and the consumer. Between the contacts and the consumer more electrical components can be switched.
- the battery system has a contactor connected in series between a first pole of the battery and the corresponding contact. This first
- Pol can be either the plus or the minus pole of the battery.
- the battery system includes a bistable relay connected in series between a second pole of the battery and the corresponding contact.
- L 5 The second pole can be either the positive pole of the battery, if the first
- Pol is the negative pole, or the second pole can be the negative pole of the battery, if the first pole is the positive pole of the battery.
- the battery system according to the invention can have a battery housing .0, wherein preferably battery, contactor and bistable relay can be arranged within a common battery housing.
- the battery system according to the invention can be designed such that the bistable relay is apparent by opening the contactor. This can be accomplished analogously to the electrical circuit according to the invention.
- the bistable relay of the battery system according to the invention may in particular be a surge relay or an adhesive relay.
- the present invention also relates to a vehicle maintaining an electrical circuit according to the invention or a battery system according to the invention.
- vehicle is to be understood as meaning all driven vehicles which have a battery, irrespective of which drive these motor vehicles have
- HEV electric hybrid vehicles
- PHEV plug-in Hybrid vehicles
- EV electric vehicles
- fuel cell vehicles as well as all vehicles that use a Batteire for the electrical power supply of the vehicle and / or vehicle components.
- the present invention also relates to the use of a bistable relay for disconnecting a battery system from a connected load, wherein the bistable relay may preferably be a surge relay or an adhesive relay.
- Fig. 1 shows the circuit diagram of a battery system of the prior art, L 5 wherein both battery terminals 1 and 2 of the battery in series with a
- Fig. 2 shows the circuit diagram of a battery system according to the invention, wherein the 10 plus pole 10 of the battery is connected in series with a contactor 30 between battery 10 and corresponding contact 50, while the negative terminal 20 of the battery with a bistable relay 70 between battery terminal 20 and corresponding contact 60 connected in series.
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
5 Beschreibung 5 description
Titeltitle
Elektrische Schaltung zur Trennung von BatterienElectrical circuit for the separation of batteries
L O Stand der TechnikL O state of the art
Es werden sowohl bei stationären Anwendungen (z.B. bei Windkraftanlagen) als auch bei mobilen Anwendungen (z.B. bei Fahrzeugen mit Hybrid- und/oder Elekt- roantrieb) vermehrt Batteriesysteme verwendet, an die sehr hohe AnforderungenBattery systems are increasingly being used both in stationary applications (for example in wind turbines) and in mobile applications (for example in hybrid and / or electric vehicles)
L 5 in Bezug auf ihre Zuverlässigkeit gestellt werden. Hintergrund für diese hohenL 5 in terms of their reliability. Background for this high
Anforderungen bzgl. Zuverlässigkeit ist beispielsweise, dass ein Ausfall der Batterie zu einem Ausfall des Gesamtsystems führen kann. So kann beispielsweise bei einem Elektrofahrzeug ein Ausfall der Traktionsbatterie zum sogenannten „Liegenbleiben" des Fahrzeugs führen. Der Ausfall einer Batterie kann auch zuRequirements for reliability, for example, that a failure of the battery can lead to a failure of the entire system. For example, in the case of an electric vehicle, a failure of the traction battery can lead to the vehicle "lying down." The failure of a battery can also lead to
10 einem sicherheitsrelevanten Problem führen, wie beispielsweise bei Windkraftanlagen. Windkraftanlagen weisen meist eine Batterie auf, die einen Elektromotor versorgt, der dafür sorgt, dass die Rotorblattstellung verändert werden kann. So kann z.B. bei zu starkem Wind die Rotorblattstellung derart verändert werden, dass unzulässige Betriebszustände und damit Beeinträchtigungen der Anlage10 lead to a safety-relevant problem, such as wind turbines. Wind turbines usually have a battery that supplies an electric motor, which ensures that the rotor blade position can be changed. Thus, e.g. If the wind is too strong, the rotor blade position is changed in such a way that impermissible operating conditions and thus impairments of the system
15 oder der eine Gefährdung der Umgebung vermieden werden können.15 or a risk to the environment can be avoided.
Um die geforderten Leistungs- und Energiedaten mit dem Batteriesystem zu erzielen, werden einzelne Batteriezellen in Reihe und teilweise zusätzlich parallel geschaltet.In order to achieve the required power and energy data with the battery system, individual battery cells are connected in series and partly in parallel.
3030
Um eine Trennung des Batteriesystems von einem angeschlossenem Verbraucher, beispielsweise einem Fahrzeugbordnetz, zu ermöglichen, werden in der Regel Schütze in Reihe zu beiden Batteriepolen vorgesehen (siehe Fig. 1 ). Diese Schütze ermöglichen das mehrfache Abschalten eines solchen Systems unterIn order to enable a separation of the battery system from a connected consumer, such as a vehicle electrical system, Sagittarius are provided in series to both battery poles in the rule (see Fig. 1). These contactors allow the multiple shutdown of such a system under
35 Last. Die Verwendung von Schützen ist jedoch sehr kostenintensiv. Daneben benötigen Schütze im eingeschalteten/geschlossenen Zustand einen signifikanten Haltestrom.35 load. However, the use of shooters is very costly. Besides contactors require in the on / closed state a significant holding current.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen oder mehrere 5 Nachteile des geschilderten Standes der Technik zu vermindern oder zu überwinden.The present invention has for its object to reduce or overcome one or more disadvantages of the described prior art.
Offenbarung der Erfindung L ODisclosure of Invention L o
Die Aufgabe wird gelöst durch Bereitstellung einer elektrischen Schaltung zurThe object is achieved by providing an electrical circuit for
Trennung einer Batterie von einem angeschlossenem Verbraucher, umfassend i) eine Batterie mit mindestens zwei Polen, ii) einen Verbraucher,Separating a battery from a connected consumer, comprising i) a battery having at least two poles, ii) a consumer,
L 5 iii) ein Schütz, welches in Reihe zwischen einen ersten Pol der Batterie und denIii) a contactor arranged in series between a first pole of the battery and the
Verbraucher geschaltet ist, und iv) ein bistabiles Relais, welches in Reihe zwischen einen zweiten Pol der Batterie und den Verbraucher geschaltet ist.Connected consumer, and iv) a bistable relay, which is connected in series between a second pole of the battery and the consumer.
10 Bei einer solchen Schaltung wird, im Gegensatz zu Schaltungen des Standes derIn such a circuit, in contrast to circuits of the prior art
Technik, nur an einem der beiden Batteriepole ein konventionelles Schütz verwendet. Dieses Schütz dient zur Abschaltung des Systems bei einem Störfall. An dem anderen Batteriepol wird ein bistabiles Relais verwendet, welches eine galvanische Trennung von Batterie und Verbraucher ermöglicht, jedoch keine Ein-Technique, only on one of the two battery poles a conventional contactor used. This contactor is used to shut down the system in the event of a malfunction. At the other battery pole a bistable relay is used, which allows a galvanic separation of battery and consumer, but no one
15 oder Abschaltung unter Laststrom vornehmen kann. Für eine Trennung von Batterie und Verbraucher wird zunächst das Schütz geöffnet. Nachdem der Stromfluß durch die Batteriepole und die Batterie dadurch unterbrochen ist, wird das bistabile Relais geöffnet. Da für das bistabile Relais bei regulärem Betrieb des Systems kein Haltestrom notwendig ist, kann im eingeschalteten Zustand15 or shutdown under load current can make. For a separation of battery and consumer, the contactor is first opened. After the current flow through the battery terminals and the battery is interrupted, the bistable relay is opened. Since no holding current is necessary for the bistable relay during regular operation of the system, when switched on
30 des Systems Energie gespart werden. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung muss nur noch für ein Schütz ein Haltestrom bei Betrieb des Systems bereit gestellt werden.30 of the system energy can be saved. In the circuit according to the invention, a holding current only has to be provided for a contactor during operation of the system.
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltung umfasst eine Batterie mit mindes- 35 tens zwei Polen. Die erfindungegemäße elektrische Schaltung kann auch mehr als eine Batterie aufweisen. Unter einer Batterie kann für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jeder Energiespeicher verstanden werden, der eine Energie mittels elektrochemischer Prozesse speichert. Insbesondere sind darunter Energiespeicher zuThe electrical circuit according to the invention comprises a battery with at least two poles. The erfindungegemäße electrical circuit may also have more than one battery. For the purposes of the present invention, a battery can be understood to mean any energy store which stores energy by means of electrochemical processes. In particular, these include energy storage
5 verstehen, die eine oder mehrere in Reihe und gegebenenfalls auch parallel geschaltete Akkumulator- und/oder Batteriezellen enthalten. Bevorzugte e- lektrochemische Energiespeicher können Brennstoffzellen, insbesondere vom Typ alkalische Brennstoffzelle (AFC), Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEMFC), Direktmethanolbrennstoffzelle (DMFC), Phosphorsäurebrennstoff-5 understand that contain one or more in series and possibly also connected in parallel accumulator and / or battery cells. Preferred electrochemical energy storage devices can be fuel cells, in particular of the type alkaline fuel cell (AFC), polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), direct methanol fuel cell (DMFC), phosphoric acid fuel
L O zelle (PAFC), Schmelzkarbonatbrennstoffzelle (MCFC) und/oder Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) aufweisen. Weitere bevorzugte elektrochemische Energiespeicher können Akkumulatorzellen, insbesondere vom Typ Pb - Bleiakku, NiCd - Nickel-Cadmium-Akku, NiH2 - Nickel-Wasserstoff-Akkumulator, NiMH - Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, Li-Ion - Lithium-Ionen-Akku, LiPo - Li-L o cell (PAFC), molten carbonate fuel cell (MCFC) and / or solid oxide fuel cell (SOFC). Further preferred electrochemical energy accumulators can be accumulator cells, in particular of the type Pb - lead-acid battery, NiCd - nickel-cadmium rechargeable battery, NiH2 - nickel-hydrogen rechargeable battery, NiMH - nickel-metal hydride rechargeable battery, Li-Ion - lithium-ion rechargeable battery, LiPo - Li-
L 5 thium-Polymer-Akku, LiFe - Lithium-Metall-Akku, Li-Mn - Lithium-Mangan-Akku,L 5 thium polymer battery, LiFe - lithium metal battery, Li-Mn - lithium manganese battery,
LiFePO4 - Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator, LiTi - Lithium-Titanat-Akku, RAM - Rechargeable Alkaline Manganese, Ni-Fe - Nickel-Eisen-Akku, Na/NiCI - Natrium-Nickelchlorid-Hochtemperaturbatterie-Batterie SCiB - Super Charge Ion Battery, Silber-Zink-Akku, Silikon-Akku, Vanadium-Redox-Akkumulator und/oderLiFePO 4 - Lithium Iron Phosphate Battery, LiTi - Lithium Titanate Battery, RAM - Rechargeable Alkaline Manganese, Ni-Fe - Nickel-Iron Battery, Na / NiCI - High Temperature Nickel Nickel Chloride Battery SCiB - Super Charge Ion Battery, Silver-Zinc Battery, Silicone Battery, Vanadium Redox Battery and / or
10 Zink-Brom-Akku aufweisen.10 zinc-bromine battery.
Die Batterie weist mindestens zwei Pole auf, wobei ein Pol dem Plus- und ein Pol dem Minuspol entspricht. Über diese Pole ist die Ausgangsspannung und - leistung der Batterie abgreifbar. Über diese Pole ist die Batterie funktional mit ei- 15 nem Verbraucher verbindbar, so dass es zu einem geschlossenen Stromfluss über die Pole und den angeschlossenen Verbraucher kommmen kann.The battery has at least two poles, one pole corresponding to the plus pole and one pole to the negative pole. The output voltage and power of the battery can be tapped via these poles. The battery can be functionally connected to a load via these poles, so that it can come to a closed flow of current across the poles and the connected loads.
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltung weist einen Verbraucher auf. Unter einem Verbraucher kann für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jeder elektri-The electrical circuit according to the invention has a consumer. A consumer may, for the purposes of the present invention, be any electrical
30 sehe Verbraucher verstanden werden, der an die Batterie der Schaltung angeschlossen werden und mit Batteriestrom versorgt werden kann. Dabei kann es sich um ortsfeste Verbraucher handeln, wie beispielsweise Wi ndkraftan lagen, oder um einen mobilen Verbraucher, wie z.B. ein Fahrzeug. Die erfindungege- mäße elektrische Schaltung kann auch mehr als einen Verbraucher aufweisen.30 consumers are understood to be connected to the battery of the circuit and can be supplied with battery power. These may be stationary consumers, such as Wi-Fi power plants, or a mobile consumer, such as a consumer. a vehicle. The inventive electrical circuit may also have more than one consumer.
35 - A -35 - A -
Die elektrische Schaltung weist ein Schütz auf, welcher in Reihe zwischen einen ersten Pol der Batterie und einen Verbraucher geschaltet ist. Dieser erste Pol kann dabei entweder der Plus- oder der Minuspol der Batterie sein.The electrical circuit has a contactor connected in series between a first pole of the battery and a load. This first pole can be either the plus or the minus pole of the battery.
5 Der Schütz ist ein elektrisch betätigter oder elektronischer Schalter, insbesondere für größere Leistungen. Der Schütz kennt zwei Schaltstellungen, offen oder geschlossen, und schaltet monostabil, d.h. ohne einen permanenten Haltestrom liegt der Schütz in seinem stabilen Schaltungszustand vor.5 The contactor is an electrically operated or electronic switch, especially for larger outputs. The contactor knows two switch positions, open or closed, and switches monostable, i. without a permanent holding current, the contactor is in its stable circuit state.
L 0 Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung fallen unter den Begriff „Schütz" nur solche Schütze, die im stabilen Schaltzustand (auch Ruhezustand) geöffnet vorliegen und einen Stromfluss zwischen Batterie und angeschlossenem Verbraucher unterbrechen, sogenannte Schließer. Um einen Schütz im Sinne der Erfindung zu schließen und einen Stromfluss zwischen Batterie und angeschlosse-L 0 For the purposes of the present invention, the term "contactor" covers only those contactors which are open in the stable switching state (also idle state) and interrupt a current flow between the battery and the connected consumer, so-called normally open contacts close a current flow between the battery and the
L 5 nem Verbraucher zu erlauben, ist ein permanenter Haltestrom erforderlich, der dafür sorgt, dass der Schütz geschlossen bleibt. Wird dieser Haltestrom unterbrochen, schaltet der Schütz in den stabilen Schaltzustand, den geöffneten Zustand.In order to allow a load, a permanent holding current is required to keep the contactor closed. If this holding current is interrupted, the contactor switches to the stable switching state, the open state.
> 0 Im Folgenden wird die Funktionsweise eines Schützes am Beispiel eines elekt- romechanischen Schützes erläutert. Fließt ein Strom durch die Magnetspule eines elektromechanischen Schützes, zieht das Magnetfeld die mechanischen Kontakte in den aktiven Zustand, der Schütz liegt dann geschlossen vor. Ohne einen Stromfluss stellt eine Feder den Ruhezustand wieder her, alle Kontakte> 0 The following section explains how a contactor works using the example of an electromechanical contactor. If a current flows through the magnet coil of an electromechanical contactor, the magnetic field pulls the mechanical contacts into the active state, the contactor then lies closed. Without a current flow, a spring restores the idle state, all contacts
15 kehren in ihre Ausgangslage zurück, der Schütz liegt nun wieder geöffnet vor.15 return to their original position, the contactor is now open again.
Dem Fachmann sind geeignete Ausführungsarten von Schützen bekannt, die in der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung eingesetzt werden können.The person skilled in suitable embodiments of contactors are known, which can be used in the electrical circuit according to the invention.
30 Die elektrische Schaltung weist ein bistabiles Relais auf, welches in Reihe zwischen einen zweiten Pol der Batterie und den Verbraucher geschaltet ist. Der zweite Pol kann dabei entweder der Pluspol der Batterie sein, wenn der erste Pol der Minuspol ist, oder der zweite Pol kann der Minuspol der Batterie sein, wenn der erste Pol der Pluspol der Batterie ist.The electrical circuit has a bistable relay connected in series between a second pole of the battery and the load. The second pole may be either the positive pole of the battery when the first pole is the negative pole, or the second pole may be the negative pole of the battery when the first pole is the positive pole of the battery.
35 Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, meist elektromagnetisch wirkender, fernbetätigbarer Schalter mit zwei Schaltstellungen. Das Relais wird über einen Steuerstromkreis aktiviert und kann weitere Stromkreise schalten.35 A relay is a powered by electric current, usually electromagnetic acting, remote-controlled switch with two switch positions. The relay is activated via a control circuit and can switch additional circuits.
5 Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff „bistabiles Relais" Schalter verstanden, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie im stromlosen Zustand zwei verschiedene stabile Schaltzustände einnehmen können. Bistabile Relais können entweder geöffnet oder geschlossen geschaltet sein, wobei für die Beibehaltung des aktuellen Schaltzustandes kein Haltestrom notwendig ist. Bei einem bistabilenFor the purposes of the present invention, the term "bistable relay" is understood to mean switches which are capable of assuming two different stable switching states when de-energized.Baladic relays may be either open or closed, maintaining the current switching state no holding current is necessary
L 0 Relais wird lediglich für den Schaltvorgang als solchen Energie benötigt, in den jeweiligen beiden stabilen Schaltzuständen verbleibt das bistabile Relais ohne weitere Stromzufuhr oder ohne weiteren Energieverbrauch.L 0 relay is only required for the switching process as such energy, in the respective two stable switching states remains the bistable relay without further power supply or without further energy consumption.
Zu den bistabilen Relais gehören beispielsweise Stromstoßrelais. Stromstoßrelais L 5 (auch als Stromstoßschalter bezeichnet) schalten bei einem Stromimpuls in den jeweils anderen stabilen Schaltzustand um und behalten diesen bis zum nächsten Impuls bei. Bei jedem Schaltvorgang erhält der Stromstoßschalter einen elektrischen Impuls, der eine Schaltzustandsänderung bewirkt, welche bis zum nächsten Impuls mechanisch oder elektronisch beibehalten wird. Das Beibehalten des Zustandes kann durch me- .0 chanische Verriegelung gewährleistet werden und benötigt keine Energiezufuhr.The bistable relays include, for example, surge relays. Surge relay L 5 (also referred to as a surge switch) switch in the case of a current pulse in the other stable switching state and maintain this until the next pulse. At each switching operation, the impulse switch receives an electrical impulse which causes a switching state change which is maintained mechanically or electronically until the next impulse. Maintaining the state can be ensured by mechanical locking and requires no power supply.
Zu den bistabilen Relais im Sinne der Erfindung gehören auch Haftrelais oder Remanenzrelais. Haftrelais nutzen die Remanenz, um nach Abschalten des Schaltstromes weiterhin im jeweils geschalteten Zustand zu verbleiben. Beim Haftrelais wird der vor-For the purposes of the invention, the bistable relays also include relay or remanence relays. Hinge relays use the remanence to remain in the switched state after switching off the switching current. In the case of the relay, the
15 handene Restmagnetismus (Remanenz) eines Elektromagneten genutzt. Nach einem15 used residual magnetism (remanence) of an electromagnet used. After one
Einschaltimpuls bleibt der Anker (welcher die Kontakte betätigt) am Spulenkern haften. Dieser Zustand besteht so lange weiter, bis durch einen Gegenimpuls (meist über eine zweite Wicklung auf dem Relais) ein gegengerichtetes Magnetfeld im Relais aufgebaut wird, welches das vorhandene Magnetfeld löscht, so dass der Anker abfällt. MancheActivation pulse remains the anchor (which actuates the contacts) adhere to the bobbin. This condition persists until a counter-pulse (usually via a second winding on the relay) establishes a counter-directional magnetic field in the relay which extinguishes the existing magnetic field so that the armature drops. Some
30 Haftrelais haben zur Unterstützung der geringen Remanenz einen integrierten Dauermagneten. Haftrelais haben an den Berührungsstellen von Anker und Relaiskern magnetisch leitfähige Materialien. Dadurch wird sichergestellt, dass der remanente (nach dem Abschalten des Anzugsstromes zurückbleibende) Magnetismus ausreicht, um den Anker am Spulenkern zu halten. Haftrelais finden insbesondere dort Anwendung, wo30 adhesive relays have an integrated permanent magnet to support low remanence. Adhesive relays have magnetically conductive materials at the contact points of the armature and the relay core. This ensures that the remanent (left after switching off the starting current) magnetism sufficient to hold the armature to the bobbin. Safety relays are used in particular where
35 zum Betrieb nicht immer elektrische Energie zur Verfügung steht. Dem Fachmann sind weitere geeignete Ausführungsarten von bistabilen Relais bekannt, die in der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung eingesetzt werden können. 535 for the operation is not always available electrical energy. The person skilled in further known embodiments of bistable relays are known, which can be used in the electrical circuit according to the invention. 5
Das bistabile Relais der erfindungsgemäßen Schaltung kann insbesondere als Stromstoß- oder als Haftrelais ausgebildet sein.The bistable relay of the circuit according to the invention can be designed in particular as a surge or as an adhesive relay.
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltung kann derart ausgestaltet sein, dass L O im Betriebszustand der Schaltung sowohl Schütz als auch bistabiles Relais in geschlossenem Schaltzustand vorliegen. Durch Öffnung des Schützes, beispielsweise durch Wegfall des Haltestroms, kann das bistabile Relais in einen geöffneten Zustand geschaltet werden. Dabei kann der Schütz so ausgelegt sein, dass bei Wegfall des Haltestroms der Schütz in seinen geöffneten Ruhezustand L 5 zurückkehrt und somit der Stromfluss zwischen Batterie und Verbraucher unterbrochen wird. Mit Erreichen des Ruhezustands des Schützes kann ein Signal, beispielsweise ein Stromstoss, ausgelöst werden, der am bistabilen Relais die Schaltung von geschlossenem Relais zu geöffnetem Relais auslöst. Damit liegen bei Wegfall des Haltestroms des Schützes, beide Schalter, sowohl der Schütz als .0 auch das bistabile Relais in geöffnetem Schaltzustand vor und unterbinden jeweils eine leitende Verbindung zwischen Batteriepol und Verbraucher.The electrical circuit according to the invention can be designed such that L O in the operating state of the circuit both contactor and bistable relay are present in the closed switching state. By opening the contactor, for example by eliminating the holding current, the bistable relay can be switched to an open state. In this case, the contactor can be designed so that when the holding current ceases, the contactor returns to its open rest state L 5 and thus the current flow between the battery and the consumer is interrupted. Upon reaching the resting state of the contactor, a signal, such as a surge can be triggered, which triggers the circuit from closed relay to open relay at the bistable relay. Thus, when the holding current of the contactor, both switches, both the contactor .0 and the bistable relay in the open switching state are present and prevent a conductive connection between the battery and the consumer.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Batteriesystem,welches eine Trennug der Batterie von einem angeschlossenen Verbraucher erlaubt, umfas- ?5 send i) eine Batterie mit mindestens einem Plus- und einem Minuspol, wobei die Pole jeweils derart mit einem Kontakt leitend verbunden sind, so dass ein Stromfluss zwischen Batterie und einem an die Kontakte angeschlossenen Verbraucher herstellbar ist,The present invention also relates to a battery system which allows disconnection of the battery from a connected load, comprising: i) a battery having at least one positive and one negative pole, the poles being respectively conductively connected to a contact , so that a current flow between the battery and a consumer connected to the contacts can be produced,
30 ii) einen Schütz, welcher in Reihe zwischen einen ersten Pol der Batterie und den entsprechenden an einen Verbraucher verbindbaren Kontakt der Batterie geschaltet ist, und iii) ein bistabiles Relais, welches in Reihe zwischen einen zweiten Pol der Batterie und den entsprechenden an einen Verbraucher verbindbaren Kontakt 35 der Batterie geschaltet ist. Die mindestens zwei Kontakte des Batteriesystems sind dabei so angebracht, dass diese (z.B. von aussen) zugänglich sind, um beispielsweise einen Verbraucher an die Batterie anzuschließen und die Herstellung eines geschlossenen 5 Stromkreises zwischen Batterie und Verbraucher zu erlauben. Zwischen die Kontakte und den Verbraucher können weitere elektrische Komponenten geschaltet werden.Ii) a contactor connected in series between a first pole of the battery and the corresponding contact of the battery connectable to a consumer, and iii) a bistable relay connected in series between a second pole of the battery and the corresponding one to a consumer connectable contact 35 of the battery is connected. The at least two contacts of the battery system are mounted so that they are accessible (eg from the outside), for example, to connect a consumer to the battery and to allow the production of a closed circuit between the battery and the consumer. Between the contacts and the consumer more electrical components can be switched.
Das Batteriesystem weist einen Schütz auf, welcher in Reihe zwischen einen ers- L O ten Pol der Batterie und den entsprechenden Kontakt geschaltet ist. Dieser ersteThe battery system has a contactor connected in series between a first pole of the battery and the corresponding contact. This first
Pol kann dabei entweder der Plus- oder der Minuspol der Batterie sein.Pol can be either the plus or the minus pole of the battery.
Das Batteriesystem weist ein bistabiles Relais auf, welches in Reihe zwischen einen zweiten Pol der Batterie und den entsprechenden Kontakt geschaltet ist. L 5 Der zweite Pol kann dabei entweder der Pluspol der Batterie sein, wenn der ersteThe battery system includes a bistable relay connected in series between a second pole of the battery and the corresponding contact. L 5 The second pole can be either the positive pole of the battery, if the first
Pol der Minuspol ist, oder der zweite Pol kann der Minuspol der Batterie sein, wenn der erste Pol der Pluspol der Batterie ist.Pol is the negative pole, or the second pole can be the negative pole of the battery, if the first pole is the positive pole of the battery.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Batteriesystem ein Batteriegehäuse .0 aufweisen, wobei bevorzugt Batterie, Schütz und bistabiles Relais innerhalb eines gemeinsamen Batteriegehäuses angeordnet sein können.In particular, the battery system according to the invention can have a battery housing .0, wherein preferably battery, contactor and bistable relay can be arranged within a common battery housing.
Das erfindungsgemäße Batteriesystem kann derart ausgestaltet sein, dass durch Öffnung des Schützes das bistabile Relais offenbar ist. Dies kann analog zur er- 15 findungsgemäßen elektrischen Schaltung bewerkstelligt werden.The battery system according to the invention can be designed such that the bistable relay is apparent by opening the contactor. This can be accomplished analogously to the electrical circuit according to the invention.
Das bistabile Relais des erfindungsgemäßen Batteriesystems kann insbesondere ein Stromstoßrelais oder ein Haftrelais sein.The bistable relay of the battery system according to the invention may in particular be a surge relay or an adhesive relay.
30 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Fahrzeug einthaltend eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung oder ein erfindungsgemäßes Batteriesystem. Dabei sind unter dem Begriff „Fahrzeug" alle angetriebenen Fahrzeuge zu verstehen, die eine Batterie aufweisen, unabhängig davon welchen Antrieb diese Kraftfahrzeuge aufweisen. Insbesondere umfasst der BegriffThe present invention also relates to a vehicle maintaining an electrical circuit according to the invention or a battery system according to the invention. The term "vehicle" is to be understood as meaning all driven vehicles which have a battery, irrespective of which drive these motor vehicles have
35 „Fahrzeug" HEV (elektrische Hybridfahrzeuge), PHEV (Plug-in- Hybridfahrzeuge), EV (Elektrofahrzeuge), Brennstoffzellenfahrzeuge, sowie alle Fahrzeuge, die eine Batteire für die elektrische Energieversorgung von Fahrzeug und/oder Fahrzeugkomponenten einsetzen.35 "vehicle" HEV (electric hybrid vehicles), PHEV (plug-in Hybrid vehicles), EV (electric vehicles), fuel cell vehicles, as well as all vehicles that use a Batteire for the electrical power supply of the vehicle and / or vehicle components.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung eines bistabilen Relais zur Trennung eines Batteriesystems von einem angeschlossenem Verbraucher, wobei das bistabile Relais bevorzugt ein Stromstoßrelais oder ein Haftrelais sein kann.The present invention also relates to the use of a bistable relay for disconnecting a battery system from a connected load, wherein the bistable relay may preferably be a surge relay or an adhesive relay.
L OL O
Figurencharacters
Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines Batteriesystems des Standes der Technik, L 5 wobei beide Batteriepole 1 und 2 der Batterie jeweils in Reihe mit einemFig. 1 shows the circuit diagram of a battery system of the prior art, L 5 wherein both battery terminals 1 and 2 of the battery in series with a
Schütz 3 bzw. 4 zwischen Batteriepol 1 und 2 und entsprechendem Kontakt 5 und 6 verbunden sind.Contactor 3 or 4 between battery 1 and 2 and corresponding contact 5 and 6 are connected.
Fig. 2 zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Batteriesystems, wobei 10 der Pluspol 10 der Batterie mit einem Schütz 30 zwischen Batteriepol 10 und entsprechendem Kontakt 50 in Reihe verbunden ist, während der Minuspol 20 der Batterie mit einem bistabilen Relais 70 zwischen Batteriepol 20 und entsprechendem Kontakt 60 in Reihe verbunden ist.Fig. 2 shows the circuit diagram of a battery system according to the invention, wherein the 10 plus pole 10 of the battery is connected in series with a contactor 30 between battery 10 and corresponding contact 50, while the negative terminal 20 of the battery with a bistable relay 70 between battery terminal 20 and corresponding contact 60 connected in series.
> 5 > 5
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