DE102011082194B4 - Battery management system and on-board electrical system for monitoring the charging or discharging current of a battery in such an on-board electrical system - Google Patents
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Abstract
Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Batterie (1) mit einem internen Stromsensor (I1), ein Batteriemanagementsystem (5) und mindestens einen Verbraucher (2) und/oder eine Ladekomponente (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbraucher (2) und/oder die mindestens eine Ladekomponente (3, 4) einen zweiten Stromsensor (I2, I3, I4) aufweist und der zweite Stromsensor (I2, I3, I4) des Verbrauchers (2) oder der Ladekomponente (3, 4) derart mit dem Batteriemanagementsystem (5) verbunden ist, dass dem Batteriemanagementsystem (5) ein Messwert des zweiten Stromsensors (I2, I3, I4) zugeführt wird, wobei der zweite Stromsensor (I2, I3, I4) integraler Bestandteil des mindestens einen Verbraucher (2) und/oder der mindestens einen Ladekomponente (3, 4) ist.On-board electrical system of a motor vehicle, comprising a battery (1) with an internal current sensor (I1), a battery management system (5) and at least one consumer (2) and/or a charging component (3, 4), characterized in that the at least one consumer ( 2) and/or the at least one charging component (3, 4) has a second current sensor (I2, I3, I4) and the second current sensor (I2, I3, I4) of the consumer (2) or the charging component (3, 4) such is connected to the battery management system (5) so that the battery management system (5) is supplied with a measured value from the second current sensor (I2, I3, I4), the second current sensor (I2, I3, I4) being an integral part of the at least one consumer (2). and/or the at least one charging component (3, 4).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Überwachung des Be- oder Entladestroms einer Batterie in einem solchen Bordnetz.The present invention relates to an on-board electrical system for a motor vehicle and a method for monitoring the charging or discharging current of a battery in such an on-board electrical system.
Stand der TechnikState of the art
Für die Energieversorgung von elektrischen Komponenten in Kraftfahrzeugen, insbesondere von elektrischen Antrieben in Elektro- und Hybridfahrzeugen, werden meist Batterien eingesetzt. Bevorzugt werden heutzutage Lithium-Ionen-Batterien verwendet.Batteries are usually used to supply energy to electrical components in motor vehicles, especially electric drives in electric and hybrid vehicles. Lithium-ion batteries are preferred these days.
Diese Batterien weisen durch ihre Bauweise und Chemie ein nicht zu vernachlässigendes Gefährdungspotential auf. Bei der Überschreitung von Betriebsgrenzen kann es zu einem Batteriebrand oder zu einem Austritt von gefährlichen chemischen Substanzen aus der Batterie kommen.Due to their design and chemistry, these batteries have a non-negligible risk potential. Exceeding operating limits can result in a battery fire or a release of dangerous chemical substances from the battery.
Eine Ursache für eine solche Gefährdungslage kann ein zu hoher Ladestrom in der Batterie sein, der über einen zu langen Zeitraum oder mit einer zu hohen Frequenz besteht, beispielsweise bei niedrigen Temperaturen. Hierbei kann es zu sogenanntem „Lithium Plating“ kommen, ein Zustand, bei dem sich Lithium-Ionen auf der Anode der Batterie ansammeln. Dies kann zum Wachsen eines Dendriten führen, der später in der Lage sein kann, den Separator der Batterie zu beschädigen und gegebenenfalls zu durchstoßen. In der Folge kann es zu einem internen Kurzschluss in der Batterie kommen. Liegt ein solcher interner Kurzschluss vor, so kommt es zu einer thermischen Reaktion, einem sogenannten „thermal runaway“, bei der die Batterie erhitzt und schließlich ein Brand oder sogar eine Explosion ausgelöst werden kann.One cause of such a dangerous situation can be a charging current in the battery that is too high, over a period of time that is too long or at a frequency that is too high, for example at low temperatures. This can lead to so-called “lithium plating”, a condition in which lithium ions accumulate on the anode of the battery. This can lead to the growth of a dendrite, which may later be able to damage and possibly puncture the battery's separator. This can lead to an internal short circuit in the battery. If such an internal short circuit occurs, a thermal reaction occurs, a so-called “thermal runaway”, in which the battery heats up and can ultimately trigger a fire or even an explosion.
Um eine solche Reaktion zu vermeiden, werden die Betriebsparameter der Batterie meist von einem Batteriemanagementsystem (BMS) kontrolliert und geregelt. Eine Aufgabe des Batteriemanagementsystems ist es dabei, die Ladung und die Entladung der Batterie unter den gegebenen Anforderungen so zu regeln, dass die Sicherheit gewährleistet ist. Hierfür sind im Batteriemanagementsystem geeignete Algorithmen und Applikationsparameter hinterlegt.To avoid such a reaction, the battery's operating parameters are usually controlled and regulated by a battery management system (BMS). One task of the battery management system is to regulate the charging and discharging of the battery under the given requirements in such a way that safety is guaranteed. For this purpose, suitable algorithms and application parameters are stored in the battery management system.
Damit die einwandfreie Funktion des Batteriemanagementsystems gewährleistet werden kann, ist es erforderlich, den Ladestrom der Batterie zuverlässig bestimmen zu können.In order to ensure that the battery management system functions properly, it is necessary to be able to reliably determine the charging current of the battery.
Die Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches eine Batterie mit einem internen Stromsensor, ein Batteriemanagementsystem und mindestens einen Verbraucher und/oder eine Ladekomponente umfasst. Das Bordnetz ist dadurch charakterisiert, dass der mindestens eine Verbraucher oder die mindestens eine Ladekomponente einen zweiten Stromsensor aufweist und der zweite Stromsensor des Verbrauchers oder der Ladekomponente derart mit dem Batteriemanagementsystem verbunden ist, dass dem Batteriemanagementsystem ein Messwert des zweiten Stromsensors zugeführt wird, wobei der zweite Stromsensor integraler Bestandteil des mindestens einen Verbraucher und/oder der mindestens einen Ladekomponente ist.According to the invention, an on-board electrical system for a motor vehicle is provided, which includes a battery with an internal current sensor, a battery management system and at least one consumer and/or a charging component. The on-board electrical system is characterized in that the at least one consumer or the at least one charging component has a second current sensor and the second current sensor of the consumer or the charging component is connected to the battery management system in such a way that the battery management system is supplied with a measured value from the second current sensor, the second Current sensor is an integral part of the at least one consumer and/or the at least one charging component.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung des Be- oder Entladestroms einer Batterie in einem erfindungsgemäßen Bordnetz zeichnet sich dadurch aus, dass für die Überwachung des Ladestroms der Batterie ein Messwert des internen Stromsensors der Batterie und als Referenzwert ein Messwert eines der zweiten Stromsensoren eines Verbrauchers oder einer Ladekomponente des Bordnetzes verwendet wird.The method according to the invention for monitoring the charging or discharging current of a battery in an on-board electrical system according to the invention is characterized in that for monitoring the charging current of the battery, a measured value of the internal current sensor of the battery and, as a reference value, a measured value of one of the second current sensors of a consumer or a charging component of the on-board electrical system is used.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Ladestrom einer in einem Bordnetz eingebundenen Batterie dadurch verlässlich bestimmen und überwachen lässt, dass der von einem in der Batterie befindlichen, internen Stromsensor gemessene Wert über einen Vergleich mit einem Referenzwert plausibilisiert wird. Der Referenzwert wird erfindungsgemäß von einem zweiten Stromsensor bereitgestellt, der sich in einem Verbraucher oder einer Ladekomponente des Bordsystems befindet. Die Erfassung der Messwerte des ersten internen und der zweiten Stromsensoren sowie deren Verwendung für die Berechnung bzw. die Überwachung des Ladestroms der Batterie erfolgt in der Regel mittels eines Batteriemanagementsystems. Da aus Sicherheitsgründen in der Regel jeder Verbraucher bzw. jede Ladekomponente eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges einen eigenen Stromsensor aufweist, können diese Stromsensoren für die Bestimmung und Überwachung des Ladestromes der Bordnetzbatterie herangezogen werden und es ist nicht notwendig, in der Batterie einen zweiten internen Stromsensor vorzusehen bzw. als internen Sensor einen Stromsensor mit Redundanz zu verwenden. Dadurch können sowohl Kosten als auch Gewicht eingespart werden.The invention is based on the knowledge that the charging current of a battery integrated into an on-board electrical system can be reliably determined and monitored by checking the plausibility of the value measured by an internal current sensor located in the battery by comparing it with a reference value. According to the invention, the reference value is provided by a second current sensor, which is located in a consumer or a charging component of the on-board system. The acquisition of the measured values of the first internal and the second current sensors and their use for calculating or monitoring the charging current of the battery is usually carried out using a battery management system. Since, for safety reasons, each consumer or each charging component of a motor vehicle's on-board electrical system generally has its own current sensor, these current sensors can be used to determine and monitor the charging current of the on-board electrical system battery and it is not necessary to provide a second internal current sensor in the battery . to use a current sensor with redundancy as an internal sensor. This can save both costs and weight.
Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bordnetz die Überwachung eines Be- bzw. Entladestroms der Batterie des Bordnetzes erlaubt. The invention relates to an on-board electrical system for a motor vehicle, wherein the on-board electrical system allows the monitoring of a charging or discharging current of the battery of the on-board electrical system.
Unter einem Bordnetz wird dabei die Gesamtheit aller elektrischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs verstanden, die mit der Batterie des Bordnetzes elektrisch leitend verbunden oder verbindbar ausgestaltet und/oder angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Bordnetz umfasst dabei mindestens eine Batterie mit einem internen Stromsensor, ein Batteriemanagementsystem zur Regelung und/oder Steuerung des Be- und Entladestroms der Batterie des Bordnetzes sowie mindestens einen Verbraucher und/oder eine Ladekomponente. Daneben kann das Bordnetz weitere Komponenten umfassen, wie beispielsweise Verkabelungen, Steuergeräte, standardisierte Schnittstellen (z. B. CAN-Busse), weitere Sensoren, Anzeigeelemente, Aktoren (z. B. Elektromotoren, Leuchten) und/oder weitere Energiespeicher oder Generatoren.An on-board electrical system is understood to mean the entirety of all electrical components of a motor vehicle that are electrically conductively connected or designed and/or arranged to be connectable to the battery of the on-board electrical system. The on-board electrical system according to the invention comprises at least one battery with an internal current sensor, a battery management system for regulating and/or controlling the charging and discharging current of the battery of the on-board electrical system, and at least one consumer and/or a charging component. In addition, the on-board electrical system can include other components, such as cabling, control devices, standardized interfaces (e.g. CAN buses), other sensors, display elements, actuators (e.g. electric motors, lights) and/or other energy storage devices or generators.
Während das Bordnetz grundsätzlich alle elektrischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs umfasst, unabhängig davon, ob diese im aktuellen Betriebszustand des Bordnetzes sich im aktiven Stromkreis des Bordnetzes befinden oder diesem zugeschaltet werden können, so umfasst der aktuell aktive Stromkreis des Bordnetzes solche elektrischen Komponenten, die im aktuellen Betriebszustand der Batterie des Bordnetzes elektrische Energie entziehen oder zuführen.While the on-board electrical system basically includes all electrical components of a motor vehicle, regardless of whether they are in the active circuit of the on-board electrical system or can be connected to it in the current operating state of the on-board electrical system, the currently active circuit of the on-board electrical system includes those electrical components that are in the current operating state withdraw or supply electrical energy to the battery of the vehicle electrical system.
Das erfindungsgemäße Bordnetz umfasst einen oder mehrere Verbraucher und/oder einen oder mehrere Ladekomponenten, wobei die Verbraucher und/oder Ladekomponenten jeweils einen zweiten Stromsensor aufweisen.The on-board electrical system according to the invention comprises one or more consumers and/or one or more charging components, wherein the consumers and/or charging components each have a second current sensor.
Unter einem Verbraucher wird dabei eine elektrische Komponente des Bordnetzes verstanden, welche, sobald diese Bestandteil des aktiven Stromkreises des Bordnetzes ist, der Batterie elektrische Energie entzieht. Unter einer Ladekomponente wird eine elektrische Komponente des Bordnetzes verstanden, welche, sobald diese Bestandteil des aktiven Stromkreises des Bordnetzes ist, der Batterie elektrische Energie zuführt.A consumer is understood to be an electrical component of the vehicle electrical system, which, as soon as it is part of the active circuit of the vehicle electrical system, draws electrical energy from the battery. A charging component is understood to mean an electrical component of the vehicle electrical system, which, as soon as it is part of the active circuit of the vehicle electrical system, supplies electrical energy to the battery.
Unter einem zweiten Stromsensor wird hierbei ein Stromsensor eines Verbrauchers oder einer Ladekomponente verstanden, der integraler Bestandteil dieses Verbrauchers oder dieser Ladekomponente ist und meist aus Sicherheitsgründen in jeder dieser elektrischen Komponenten eines Bordnetzes in einem Fahrzeug vorgesehen ist. Der zweite Stromsensor unterscheidet sich vom internen Stromsensor der Batterie lediglich dadurch, dass der zweite Stromsensor nicht integraler Bestandteil der Batterie des Bordnetzes ist.A second current sensor is understood to mean a current sensor of a consumer or a charging component, which is an integral part of this consumer or this charging component and is usually provided in each of these electrical components of an on-board electrical system in a vehicle for safety reasons. The second current sensor differs from the battery's internal current sensor only in that the second current sensor is not an integral part of the battery of the vehicle electrical system.
Der zweite Stromsensor der Verbraucher und/oder Ladekomponenten ist derart mit dem Batteriemanagementsystem verbunden, dass dem Batteriemanagementsystem ein Messwert des zweiten Stromsensors zuführbar ist. Dadurch ist sichergestellt, dass dem Batteriemanagementsystem neben dem Strommesswert des internen Stromsensors der Batterie ein weiterer, unabhängiger Messwert als Referenzwert für die Überwachung des Ladestroms der Batterie zur Verfügung steht. Dieser Messwert stammt von einem zweiten Stromsensor eines Verbrauchers oder einer Ladekomponente aus dem aktiven Stromkreis des Bordnetzes. Somit kann darauf verzichtet werden, in der Batterie oder dem Batteriemanagementsystem einen weiteren, zusätzlichen internen Stromsensor vorzusehen.The second current sensor of the consumers and/or charging components is connected to the battery management system in such a way that a measured value from the second current sensor can be fed to the battery management system. This ensures that, in addition to the current measurement value of the battery's internal current sensor, the battery management system has another, independent measurement value available as a reference value for monitoring the battery's charging current. This measured value comes from a second current sensor of a consumer or a charging component from the active circuit of the vehicle electrical system. This means that there is no need to provide a further, additional internal current sensor in the battery or the battery management system.
Dazu kann der zweite Stromsensor mittel einer standardisierten Schnittstelle, beispielsweise einem CAN-Bus, mit dem Batteriemanagementsystem des Bordnetzes verbunden sein, so dass dem Batteriemanagementsystem darüber ein Messwert des zweiten Stromsensors zuführbar ist.For this purpose, the second current sensor can be connected to the battery management system of the vehicle electrical system by means of a standardized interface, for example a CAN bus, so that a measured value from the second current sensor can be fed to the battery management system.
Das Bordnetz kann mehr als einen Verbraucher und/oder mehr als eine Ladekomponente umfassen, wobei eine Mehrzahl der Verbraucher und/oder der Ladekomponenten jeweils mindestens einen zweiten Stromsensor aufweist. Dabei können die zweiten Stromsensoren der Verbraucher und/oder Ladekomponenten derart mit dem Batteriemanagementsystem verbunden sein, dass dem Batteriemanagementsystem Messwerte der zweiten Stromsensoren zugeführt werden, wobei der jeweilige zweite Stromsensor integraler Bestandteil der Verbraucher und/oder Ladekomponenten ist. Dazu können die zweiten Stromsensoren jeweils über eine eigene standardisierte Schnittstelle mit dem Batteriemanagementsystem verbunden vorliegen, z. B. mittels eines CAN-Busses. Alternativ oder in Kombination ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von zweiten Stromsensoren eines oder mehrerer Verbraucher und/oder Ladekomponenten des Bordnetzes über eine gemeinsame standardisierte Schnittstelle, z. B. einen CAN-Bus, mit dem Batteriemanagementsystem verbunden sind.The on-board electrical system can include more than one consumer and/or more than one charging component, with a majority of the consumers and/or the charging components each having at least one second current sensor. The second current sensors of the consumers and/or charging components can be connected to the battery management system in such a way that measured values from the second current sensors are supplied to the battery management system, with the respective second current sensor being an integral part of the consumers and/or charging components. For this purpose, the second current sensors can each be connected to the battery management system via their own standardized interface, e.g. B. using a CAN bus. Alternatively or in combination, it is also possible for a plurality of second current sensors of one or more consumers and/or charging components of the vehicle electrical system via a common standardized interface, e.g. B. a CAN bus, connected to the battery management system.
Weist das Bordsystem einen oder mehrere Verbraucher mit jeweils einem zweiten Stromsensor auf, so kann es notwendig sein, dass der Messwert des oder der zweiten Stromsensoren invertiert werden muss, bevor es zur Überwachung des Ladestroms der Batterie verwendet werden kann. Dazu kann zwischen dem oder den zweiten Stromsensoren und dem Batteriemanagementsystem ein Inverter zwischengeschaltet sein bzw. das Batteriemanagementsystem ist derart ausgebildet, dass diese Messwerte im Batteriemanagementsystem entsprechend verarbeitet und invertiert werden.If the on-board system has one or more consumers, each with a second current sensor, it may be necessary for the measured value of the second current sensor or sensors to be inverted before it can be used to monitor the charging current of the battery. For this purpose, an inverter can be connected between the second current sensor or sensors and the battery management system, or the battery management system is designed in such a way that these measured values are processed and inverted accordingly in the battery management system.
Unter einer Batterie wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eine funktionale Anordnung verstanden, die ein oder eine Mehrzahl von Batteriemodulen und/oder Batteriezellen umfasst. Dabei weist jedes Batteriemodul eine oder mehrere Batteriezellen auf, die jeweils zu einer funktionalen Einheit zusammengefasst sind. Die Mehrzahl von Batteriemodulen oder Batteriezellen einer Batterie können in geeigneter Weise verbunden vorliegen. Dazu können die einzelnen Batteriemodule oder Batteriezellen der Batterie derart elektrisch leitend miteinander verbunden sein, dass diese zu gewünschten Batteriemodul- oder Batteriesystemarchitekturen arrangiert vorliegen.For the purposes of the present invention, a battery is understood to mean a functional arrangement that includes one or a plurality of battery modules and/or battery cells. Each battery module has one or more battery cells, each of which is combined to form a functional unit. The plurality of battery modules or battery cells of a battery can be suitably connected. For this purpose, the individual battery modules or battery cells of the battery can be electrically connected to one another in such a way that they are arranged to form the desired battery module or battery system architectures.
Unter einer Batteriezelle wird dabei ein elektrochemischer Energiespeicher verstanden, der eine Energie mittels elektrochemischer Prozesse speichern und bei Bedarf wieder bereitstellen kann. Grundsätzlich können in der Batterie des erfindungsgemäßen Bordnetzes Batteriemodule mit Batteriezellen jedes Akkumulator- oder Batteriezelltyps verwendet werden. Bevorzugt umfasst die Batterie Batteriezellen vom Typ der Lithium-Ionen-Zellen, insbesondere vom Typ Li-Ion-Lithium-Ionen-Akku, LiPo-Lithium-Polymer-Akku, LiFe-Lithium-Metall-Akku, Li-Mn-Lithium-Mangan-Akku, LiFePO4-Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator, LiTi-Lithium-Titanat-Akku.A battery cell is an electrochemical energy storage device that can store energy using electrochemical processes and make it available again when required. In principle, battery modules with battery cells of any accumulator or battery cell type can be used in the battery of the vehicle electrical system according to the invention. The battery preferably comprises battery cells of the lithium-ion cell type, in particular of the Li-ion-lithium-ion battery, LiPo-lithium-polymer battery, LiFe-lithium-metal battery, Li-Mn-lithium-manganese type battery, LiFePO 4 lithium iron phosphate battery, LiTi lithium titanate battery.
Bevorzugt handelt es sich bei der Batterie des Bordnetzes um eine Lithium-Ionen-Batterie, insbesondere um eine hochkapazitive Lithium-Ionen-Batterie, besonders bevorzugt um eine Batterie, zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie, mit einer nominalen Kapazität von ≥ 2Ah, bevorzugt von ≥ 3Ah.The battery of the vehicle electrical system is preferably a lithium-ion battery, in particular a high-capacity lithium-ion battery, particularly preferably a battery, for example a lithium-ion battery, with a nominal capacity of ≥ 2Ah, preferably ≥ 3Ah.
Die Batterie des Bordnetzes weist einen internen Stromsensor auf. Der interne Stromsensor der Batterie des Bordnetzes zeichnet sich dadurch aus, dass dieser derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass darüber der Ladestrom der Batterie oder gegebenenfalls Bestandteilen davon, wie zum Beispiel von einzelnen oder Gruppen von Batteriezellen, dem Batteriegehäuse oder einzelnen oder Gruppen von Batteriemodulen, erfasst und einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden können.The vehicle electrical system battery has an internal current sensor. The internal current sensor of the battery of the vehicle electrical system is characterized in that it is designed and arranged in such a way that the charging current of the battery or possibly components thereof, such as individual or groups of battery cells, the battery housing or individual or groups of battery modules, can be recorded and sent for further processing.
Da Kraftfahrzeuge und insbesondere Elektro- und Hybridfahrzeuge in der Regel bereits ein Batteriemanagementsystem aufweisen, in dem regelmäßig Messwerte der Stromsensoren der Batterie erfasst werden, ist es besonders vorteilhaft, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren die Überwachung des Ladestroms der Batterie vom Batteriemanagementsystem des Bordnetzes durchgeführt wird. Im Batteriemanagementsystem können die dafür erforderlichen Algorithmen und Applikationsparameter hinterlegt sein. Somit ist kein neues, zusätzliches Bauteil für die Überwachung des Ladestroms notwendig. Das derart ausgeführte Batteriemanagementsystem des Kraftfahrzeugs kann über eine standardisierte Schnittstelle, zum Beispiel einen oder mehrere separate CAN-Busse, mit den zweiten Stromsensoren der Verbraucher oder Ladekomponenten des Bordnetzes verbunden sein, so dass die Messwerte dieser zweiten Stromsensoren direkt bezogen und anschließend im Batteriemanagementsystem verarbeitet werden können.Since motor vehicles and in particular electric and hybrid vehicles generally already have a battery management system in which measured values from the battery's current sensors are regularly recorded, it is particularly advantageous if, in the method according to the invention, the monitoring of the charging current of the battery is carried out by the battery management system of the vehicle electrical system. The necessary algorithms and application parameters can be stored in the battery management system. This means that no new, additional component is necessary for monitoring the charging current. The battery management system of the motor vehicle designed in this way can be connected to the second current sensors of the consumers or charging components of the vehicle electrical system via a standardized interface, for example one or more separate CAN buses, so that the measured values of these second current sensors are obtained directly and then processed in the battery management system can.
Bevorzugt umfasst das Bordnetz eine Mehrzahl an Verbrauchern und/oder Ladekomponenten, wobei einige oder alle zweiten Stromsensoren der Verbraucher und/oder Ladekomponenten mit dem Batteriemanagementsystem über eine standardisierte Schnittstelle, beispielsweise einen CAN-Bus, verbunden vorliegen. Dabei ist es möglich, dass einige oder alle zweiten Stromsensoren jeweils über eine eigene standardisierte Schnittstelle mit dem Batteriemanagementsystem verbunden sind. Alternativ ist es auch möglich, dass mehrere zweite Stromsensoren über eine gemeinsame standardisierte Schnittstelle mit dem Batteriemanagementsystem verbunden vorliegen. Umfasst das Bordnetz eine Mehrzahl an Verbrauchern und/oder Ladekomponenten, so kann das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet sein, dass als Referenzwert für die Überwachung des Ladestroms der Batterie des Bordnetzes immer solche Messwerte verwendet werden, die von einem, mehreren oder allen zweiten Stromsensoren bereitgestellt werden, die von Verbrauchern und/oder Ladekomponenten stammen, die sich im aktuell aktiven Stromkreis des Bordnetzes befinden. Damit ist sichergestellt, dass nicht solche Verbraucher oder Ladekomponenten für die Lieferung des Referenzwertes herangezogen werden müssen, die im aktuellen Betriebszustand des Bordnetzes gar nicht aktiv sind bzw. aktuell Strom aus dem Bordnetz beziehen oder in das Bordnetz einspeisen. Es werden bevorzugt also nur solche Verbraucher oder Ladekomponenten berücksichtigt oder herangezogen, die im aktuellen Betriebszustand des Bordnetzes selbst auch aktiv sind, also Strom aus dem Bordnetz beziehen oder in das Bordnetz einspeisen. Dadurch wird erreicht, dass die Betriebsdauer für die Verbraucher und die Ladekomponenten des Bordnetzes durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht zusätzlich erhöht werden. Es ist also nicht notwendig, für den Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens kostspielige zusätzliche Maßnahmen vorzusehen, um gegebenenfalls einzelne Komponenten des Bordnetzes für eine längere Betriebsdauer auszulegen als bisher.The on-board electrical system preferably comprises a plurality of consumers and/or charging components, with some or all of the second current sensors of the consumers and/or charging components being connected to the battery management system via a standardized interface, for example a CAN bus. It is possible for some or all of the second current sensors to be connected to the battery management system via their own standardized interface. Alternatively, it is also possible for several second current sensors to be connected to the battery management system via a common standardized interface. If the on-board electrical system includes a plurality of consumers and/or charging components, the method according to the invention can be designed in such a way that measurement values which are provided by one, several or all second current sensors are always used as a reference value for monitoring the charging current of the battery of the on-board electrical system , which come from consumers and/or charging components that are in the currently active circuit of the on-board electrical system. This ensures that consumers or charging components do not have to be used to deliver the reference value that are not active in the current operating state of the on-board network or are currently drawing electricity from the on-board network or feeding it into the on-board network. Preferably, only such consumers or charging components are taken into account or used, which are also active in the current operating state of the on-board network, i.e. draw electricity from the on-board network or feed it into the on-board network. This ensures that the operating time for the consumers and the charging components of the vehicle electrical system are not additionally increased by the method according to the invention. It is therefore not necessary to provide costly additional measures for the operation of the method according to the invention in order to design individual components of the vehicle electrical system for a longer operating period than before.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung des Be- oder Entladestroms einer Batterie in einem erfindungsgemäßen Bordnetz zeichnet sich dadurch aus, dass für die Überwachung des Ladestroms der Batterie ein Messwert eines internen Stromsensors der Batterie und als Referenzwert ein Messwert eines zweiten Stromsensors eines Verbrauchers oder einer Ladekomponente des Bordnetzes verwendet wird.The method according to the invention for monitoring the charging or discharging current of a battery in an on-board electrical system according to the invention is characterized in that for monitoring the charging current of the battery, a measured value from an internal current sensor of the battery and, as a reference value, a measured value from a second current sensor of a consumer or a charging component of the On-board electrical system is used.
Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren ein erfindungsgemäßes Bordnetz eingesetzt, welches eine Mehrzahl an Verbrauchern und/oder Ladekomponenten aufweist, wobei einige oder alle zweiten Stromsensoren der Verbraucher und/oder Ladekomponenten mit einem Batteriemanagementsystem über eine standardisierte Schnittstelle, beispielsweise einen CAN-Bus, verbunden vorliegen. Dabei ist es möglich, dass einige oder alle zweiten Stromsensoren jeweils über eine eigene standardisierte Schnittstelle mit dem Batteriemanagementsystem verbunden sind. Alternativ ist es auch möglich, dass mehrere zweite Stromsensoren über eine gemeinsame standardisierte Schnittstelle zusammengefasst mit dem Batteriemanagementsystem verbunden vorliegen.In the method according to the invention, an on-board electrical system according to the invention is preferably used, which has a plurality of consumers and / or charging components, with some or all of the second current sensors of the consumers and / or charging components being connected to a battery management system via a standardized interface, for example a CAN bus. It is possible for some or all of the second current sensors to be connected to the battery management system via their own standardized interface. Alternatively, it is also possible for several second current sensors to be connected to the battery management system via a common standardized interface.
Umfasst das Bordnetz eine Mehrzahl an Verbrauchern und/oder Ladekomponenten, so kann das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet sein, dass als Referenzwert für die Überwachung des Ladestroms der Batterie des Bordnetzes immer solche Messwerte verwendet werden, die von einem, mehreren oder allen zweiten Stromsensoren bereitgestellt werden, die von Verbrauchern und/oder Ladekomponenten stammen, die sich im aktuell aktiven Stromkreis des Bordnetzes befinden. Damit ist sichergestellt, dass nicht solche Verbraucher oder Ladekomponenten für die Lieferung des Referenzwertes herangezogen werden müssen, die im aktuellen Betriebszustand des Bordnetzes gar nicht aktiv sind bzw. aktuell keinen Strom aus dem Bordnetz beziehen oder in das Bordnetz einspeisen. Es werden bevorzugt also nur solche Verbraucher oder Ladekomponenten berücksichtigt oder herangezogen, die im aktuellen Betriebszustand des Bordnetzes selbst auch aktiv sind, also Strom aus dem Bordnetz beziehen oder in das Bordnetz einspeisen. Dadurch wird erreicht, dass die Betriebsdauer für die Verbraucher und die Ladekomponenten des Bordnetzes durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht zusätzlich erhöht werden. Es ist also nicht notwendig, für den Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens kostspielige zusätzliche Maßnahmen vorzusehen, um gegebenenfalls einzelne Komponenten des Bordnetzes für eine längere Betriebsdauer auszulegen als bisher.If the on-board electrical system comprises a plurality of consumers and/or charging components, the method according to the invention can be designed in such a way that measurement values which are provided by one, several or all second current sensors are always used as a reference value for monitoring the charging current of the battery of the on-board electrical system , which come from consumers and/or charging components that are in the currently active circuit of the on-board electrical system. This ensures that consumers or charging components do not have to be used to deliver the reference value that are not active in the current operating state of the on-board network or are not currently drawing any electricity from the on-board network or feeding it into the on-board network. Preferably, only those consumers or charging components are taken into account or used that are also active in the current operating state of the on-board network, i.e. that draw electricity from the on-board network or feed it into the on-board network. This ensures that the operating time for the consumers and the charging components of the vehicle electrical system are not additionally increased by the method according to the invention. It is therefore not necessary to provide costly additional measures for the operation of the method according to the invention in order to design individual components of the vehicle electrical system for a longer operating period than before.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt kontinuierlich oder wiederkehrend in bestimmten Zeitintervallen während des Betriebs des Batteriesystems durchgeführt.The method according to the invention is preferably carried out continuously or recurring at certain time intervals during operation of the battery system.
Um eine Fehlerhäufigkeit bei der Überwachung des Ladestroms der Batterie des Bordnetzes im erfindungsgemäßen Verfahren zu minimieren, kann eine Fehlerentprellung und/oder eine Filterung der Strommesswerte des internen Stromsensors der Batterie und/oder der zweiten Stromsensoren der Verbraucher und/oder Ladekomponenten des Bordnetzes vorgenommen werden, bevor die Messwerte für die Überwachung des Ladestroms der Batterie herangezogen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Strommesswerte, die von den Stromsensoren bereitgestellt werden, jeweils auf Mehrfachmessungen beruhen. Bevorzugt finden die Mehrfacherfassungen von Messwerten in einem vorher festgelegten zeitlichen Abstand voneinander statt. Die Anzahl an Mehrfachmessungen sowie der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Messwerterfassungen der Mehrfachmessungen können vom Fachmann für ein gegebenes Bordnetz ohne Schwierigkeiten und ohne unzumutbaren Aufwand ermittelt und festgelegt werden. Es ist auch möglich, dass die durch Mehrfachmessung ermittelten Messwerte einer Filterung unterzogen werden. Eine vorgelagerte Filterung führt dazu, dass die Überwachung des Ladestroms der Batterie nicht lediglich auf einem gegebenenfalls fehlerbehafteten Messwert erfolgt. Die Filterung kann beispielsweise Maßnahmen wie die Bildung von Mittelwerten aus einer Mehrzahl von Messwerten umfassen.In order to minimize the frequency of errors when monitoring the charging current of the battery of the vehicle electrical system in the method according to the invention, error debouncing and/or filtering of the current measured values of the internal current sensor of the battery and/or the second current sensors of the consumers and/or charging components of the vehicle electrical system can be carried out, before the measured values are used to monitor the battery charging current. For example, it can be provided that the current measurement values provided by the current sensors are each based on multiple measurements. The multiple recordings of measured values preferably take place at a predetermined time interval from one another. The number of multiple measurements as well as the time interval between the individual measurement recordings of the multiple measurements can be determined and determined by the expert for a given on-board electrical system without difficulty and without unreasonable effort. It is also possible for the measured values determined through multiple measurements to be subjected to filtering. Upstream filtering means that the monitoring of the battery's charging current is not just based on a possibly error-prone measured value. The filtering can, for example, include measures such as the formation of average values from a plurality of measured values.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, welches ein solches erfindungsgemäßes Bordnetz aufweist. Dabei sind unter dem Begriff „Kraftfahrzeug“ alle angetriebenen Fahrzeuge zu verstehen, die ein Bordnetz zur Versorgung von mindestens einer Komponente des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie aufweisen, unabhängig davon, welchen Antrieb diese Kraftfahrzeuge aufweisen. Insbesondere umfasst der Begriff „Kraftfahrzeug“ elektrische Hybridfahrzeuge (HEV), Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV), Elektrofahrzeuge (EV), Brennstoffzellenfahrzeuge, sowie alle Fahrzeuge, die eine Batterie zur mindestens teilweisen Versorgung mit elektrischer Energie einsetzen.The invention also relates to a motor vehicle, for example an electric or hybrid vehicle, which has such an on-board electrical system according to the invention. The term “motor vehicle” is understood to mean all powered vehicles that have an on-board electrical system for supplying at least one component of the motor vehicle with electrical energy, regardless of what drive these motor vehicles have. In particular, the term “motor vehicle” includes electric hybrid vehicles (HEV), plug-in hybrid vehicles (PHEV), electric vehicles (EV), fuel cell vehicles, and all vehicles that have a Use battery to provide at least partial electrical energy supply.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein erfindungsgemäßes Bordnetz.
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1 an on-board electrical system according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
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