DE102011106855B4

DE102011106855B4 - Method and device for protecting a traction battery

Info

Publication number: DE102011106855B4
Application number: DE102011106855.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Minke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: DE102011106855A1

Abstract

Schutzvorrichtung (50) für eine Traktionsbatterie (10) eines Fahrzeugs (100),mit einer Abschalteinrichtung (1),eine mit der Abschalteinrichtung (1) in Reihe verbundene, selektive Abschalteinrichtung (2), eingerichtet um bei Überschreitung eines vordefinierten Stroms oder bei Vorliegen eines Schaltsignals (22) eine elektrische Verbindung zu trennen und mit einem Stromsensor (3), mit dem ein Stromsignal (13) bereitstellbar ist undeinem Steuergerät (4), das die Abschalteinrichtung (1) und die selektive Abschalteinrichtung (2) in Abhängigkeit von Fahrzeugzuständen und dem Stromsignal (13) ansteuert, wobei die Fahrzeugzustände eine Crash-Situation oder eine Überschlags-Situation sind,dadurch gekennzeichnet, dass die Abschalteinrichtung (1) eine Spannungserfassung über den Schaltkontakten aufweist und das Steuergerät (4) die Spannung über den Schaltkontakten der Abschalteinrichtung (1) überwacht und abhängig von der erfassten Spannung das Schaltsignal (22) für die selektive Abschalteinrichtung (2) erzeugt.Protective device (50) for a traction battery (10) of a vehicle (100), with a switch-off device (1), a selective switch-off device (2) connected in series with the switch-off device (1), set up to prevent a predefined current from being exceeded or if it is present a switching signal (22) to separate an electrical connection and a current sensor (3) with which a current signal (13) can be provided and a control unit (4) which switches off the device (1) and the selective device (2) as a function of vehicle conditions and controls the current signal (13), the vehicle states being a crash situation or a rollover situation, characterized in that the shutdown device (1) has a voltage detection across the switch contacts and the control device (4) has the voltage across the switch contacts of the shutdown device (1) monitors and depending on the detected voltage, the switching signal (22) for the selective shutdown ng (2) generated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz einer Traktionsbatterie.The invention relates to a method and a device for protecting a traction battery.

Elektro- oder Hybridfahrzeuge sind in der Regel mit mindestens einer Traktionsbatterie ausgestattet, die die für den Antrieb erforderliche Energie bereitstellen oder im Falle von bestimmten Hybridfahrzeugen, den Antrieb durch elektrische Energie unterstützen. Um die Traktionsbatterie im Fahrzeug sicher von dem Antriebsstrang und ggf. von vorhandenen, weiteren Verbrauchern zu trennen, werden beispielsweise batterienah angeordnete Schütze eingesetzt. Sind die Schütze geöffnet, kann keine gefährliche Spannung an den weiteren Bauteilen des geöffneten Stromkreises auftreten bzw. auch kein Strom fließen. Sofern im Betrieb ein unzulässig hoher Strom auftritt, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses im Antriebsstrang, sorgt eine mit der Batterie in Reihe geschaltete Schmelzsicherung für eine Auftrennung des Stromkreises und somit zu einer Abtrennung der Batterie von dem weiteren Stromkreis.Electric or hybrid vehicles are usually equipped with at least one traction battery that provide the energy required for the drive or, in the case of certain hybrid vehicles, support the drive with electrical energy. In order to safely separate the traction battery in the vehicle from the drive train and possibly from other consumers, contactors arranged close to the battery are used, for example. If the contactors are open, no dangerous voltage can occur on the other components of the open circuit or no current can flow. If an inadmissibly high current occurs during operation, for example due to a short circuit in the drive train, a fuse connected in series with the battery ensures that the circuit is disconnected and thus the battery is disconnected from the further circuit.

Die zur Trennung von Gleichstrom eingesetzten Schütze sind relativ teuer und benötigen einen gewissen Bauraum. Die weiterhin zum Einsatz kommenden Schmelzsicherungen weisen eine systembedingte Trägheit auf, die zu einer Auslöseverzögerung führt, die in vielen Fällen als zu lang angesehen wird.The contactors used to separate direct current are relatively expensive and require a certain amount of space. The fuses that continue to be used have a system-related inertia, which leads to a tripping delay, which in many cases is considered too long.

Aus dem Dokument DE 10 2010 053 942 A1 ist eine Abschalt- und Überbrückungsschaltung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug bekannt.From the document DE 10 2010 053 942 A1 a shutdown and bypass circuit for a vehicle, in particular an electric vehicle, is known.

Das Dokument DE 10 2006 026 209 A1 beschreibt weiterhin eine Überwachungsvorrichtung und ein Verfahren für eine bordseitige Batterie zur Korrektur des Offset-Werts von deren Stromsensor.The document DE 10 2006 026 209 A1 further describes a monitoring device and a method for an on-board battery for correcting the offset value of its current sensor.

Aus dem Dokument DE 696 09 803 T2 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Energieversorgung an einem elektrisch beheizbaren Katalysator mittels einer Batterie bekannt. From the document DE 696 09 803 T2 A device for controlling the energy supply on an electrically heatable catalytic converter by means of a battery is known.

Weiter beschreibt das Dokument DE 41 36 532 A1 ein Verfahren zur Bestimmung der Selektivitätsgrenze einer Reihenschaltung von Leistungsschaltern.The document also describes DE 41 36 532 A1 a method for determining the selectivity limit of a series connection of circuit breakers.

Das Dokument DE 10 2009 053 712 A1 offenbart eine Schutzvorrichtung für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs mit einer ersten und einer zweiten Abschaltvorrichtung sowie ein Verfahren zum Schutz einer Traktionsbatterie.The document DE 10 2009 053 712 A1 discloses a protective device for a traction battery of a vehicle with a first and a second switch-off device and a method for protecting a traction battery.

Aus dem Dokument DE 698 05 019 T2 ist weiterhin ein Verfahren zum Schutz einer Fahrzeugbatterie bekannt.From the document DE 698 05 019 T2 a method for protecting a vehicle battery is also known.

Das Dokument WO 2011/042807 A1 zeigt ein Batteriesystem für ein Fahrzeug mit einem ersten und einem zweiten Anschluss sowie einer Mehrzahl an Trennschaltern.The document WO 2011/042807 A1 shows a battery system for a vehicle with a first and a second connection and a plurality of circuit breakers.

Das Dokument US 2007/0152432 A1 zeigt ein Hochvolt-System für ein Fahrzeug mit einer Trenneinrichtung, welche von einem Steuergerät angesteuert werden kann, um die Leistungsabgabe des Hochvolt-Systems zu unterbrechen.The document US 2007/0152432 A1 shows a high-voltage system for a vehicle with a disconnect device, which can be controlled by a control unit to interrupt the power output of the high-voltage system.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schutzvorrichtung für eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs vorzuschlagen, die im Betrieb eine effektive und schnelle Trennung der Traktionsbatterie von Verbrauchern erlaubt.The object of the invention is to propose a protective device for a traction battery of an electric vehicle, which allows an effective and quick separation of the traction battery from consumers during operation.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Schutzvorrichtung für eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs,

- mit einer Abschalteinrichtung, insbesondere einem Schütz, und
- eine mit dem Schütz in Reihe verbundene, selektive Abschalteinrichtung, insbesondere ein Sicherungsautomat, die bei Überschreitung eines durch die selektive Abschalteinrichtung fließenden, definierten Stroms abschaltet, wobei die selektive Abschalteinrichtung alternativ auch durch ein Schaltsignal abschaltbar ist und
- einem Stromsensor, mit dem ein Stromsignal bereitstellbar ist und
- einem Steuergerät, das die Abschalteinrichtung und die selektive Abschalteinrichtung in Abhängigkeit von Fahrzeugzuständen und dem Stromsignal ansteuert,

wobei die Fahrzeugzustände eine Crash-Situation oder eine Überschlags-Situation sind und die Abschalteinrichtung eine Spannungserfassung über den Schaltkontakten aufweist und das Steuergerät die Spannung über den Schaltkontakten der Abschalteinrichtung überwacht und abhängig von der erfassten Spannung, das Schaltsignal für die selektive Abschalteinrichtung erzeugt.The object is achieved by a protective device for a traction battery in a vehicle,

- With a shutdown device, in particular a contactor, and
- A selective shutdown device connected in series with the contactor, in particular a circuit breaker, which shuts down when a defined current flowing through the selective shutdown device is exceeded, the selective shutdown device alternatively being able to be shutdown by a switching signal and
- A current sensor with which a current signal can be provided and
a control unit which controls the shutdown device and the selective shutdown device as a function of vehicle conditions and the current signal,

wherein the vehicle states are a crash situation or a rollover situation and the switch-off device has a voltage detection across the switch contacts and the control device monitors the voltage across the switch contacts of the switch-off device and, depending on the detected voltage, generates the switch signal for the selective switch-off device.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Schutz einer Traktionsbatterie gemäß Anspruch 7.The object is further achieved by a method for protecting a traction battery according to claim 7.

Die vorgeschlagene Schutzvorrichtung bietet den Vorteil, dass mit dem erfassten Stromsignal durch das Steuergerät entschieden werden kann, ob eine Trennung der Traktionsbatterie von Verbrauchern beispielsweise durch ein Schütz oder durch eine selektive Abschalteinrichtung vorgenommen werden soll. Die Entscheidung des Steuergeräts basiert dabei auf Algorithmen, die die entsprechende Fahrzeug und Bordnetzsituation berücksichtigen. So kann anhand von hinterlegten Abschaltkennlinien entschieden werden, ob ein über die Kontakte geführter Strom von der Abschalteinrichtung sicher abgeschaltet werden kann oder ob hierzu die selektive Abschalteinrichtung angesteuert werden muss. Die Abschalteinrichtung ist beispielsweise als Schütz ausgeführt, welches in der Regel auf einen niedrigen Übergangswiderstand im Betrieb ausgelegt, jedoch nicht auf eine Gleichstromtrennung optimiert ist. Die selektive Abschalteinrichtung ist beispielsweise auf eine einmalige, sichere Trennung ausgelegt, so dass das entsprechende Schaltsignal nur in entsprechend dringlichen Situationen oder Notsituation erzeugt wird. Sofern durch das Steuergerät entschieden wird, dass eine Abschaltung durch die Abschalteinrichtung erfolgen soll, so kann auch zusätzlich noch ein Schaltsignal für die selektive Abschalteinrichtung erzeugt werden. Dieses kann insbesondere notwendig werden, wenn die Abschalteinrichtung den entsprechenden Strom nicht abschalten kann. Die Abschalteinrichtung weist hierzu eine Spannungserfassung über den Schaltkontakten auf. Wenn das Steuergerät entscheidet, dass eine Abschaltung über die Abschalteinrichtung erfolgen soll, so besteht in der Regel eine große Wahrscheinlichkeit, dass die Wiedereinschaltung möglich ist. Erfolgt die Abschaltung über die selektive Abschalteinrichtung und ist diese auf eine einmalige Trennung des Stromkreises ausgelegt, so ist die Wiedereinschaltung nicht möglich. Dieses bedingt, dass der Traktionsstromkreis, der zumindestens die Traktionsbatterie enthält, die Traktionsumrichter und der oder die Antriebsmotoren durch Fachpersonal auf Fehlerfreiheit geprüft bzw. instandgesetzt werden muss. Im Falle eines Kurzschlusses ist dieses sehr sinnvoll, da ein Wiedereinschalten einen erneuten hohen Stromfluss zur Folge hat, mit der Gefahr, dass dieser ggf. nicht oder nur schwer abschaltbar ist. Als Abschalteinrichtungen können alternativ auch Halbleiterschalter oder Halbleiterschütze zum Einsatz kommen.The proposed protective device offers the advantage that the control device can use the detected current signal to decide whether the traction battery is to be separated from consumers, for example by a contactor or by a selective shutdown device is to be made. The decision of the control unit is based on algorithms that take into account the corresponding vehicle and electrical system situation. On the basis of stored switch-off characteristic curves, it can be decided whether a current conducted via the contacts can be switched off safely by the switch-off device or whether the selective switch-off device must be activated for this purpose. The shutdown device is designed, for example, as a contactor, which is generally designed for a low contact resistance during operation, but is not optimized for DC isolation. The selective switch-off device is designed, for example, for a single, safe disconnection, so that the corresponding switching signal is only generated in correspondingly urgent or emergency situations. If the control unit decides that the shutdown device is to shut down, a switching signal can also be generated for the selective shutdown device. This can be necessary in particular if the switch-off device cannot switch off the corresponding current. For this purpose, the switch-off device has a voltage detection across the switch contacts. If the control unit decides that a shutdown should take place via the shutdown device, there is usually a high probability that the restart can be possible. If the switch-off takes place via the selective switch-off device and this is designed for a one-time disconnection of the circuit, the switch-on is not possible. This means that the traction circuit, which contains at least the traction battery, the traction converter and the drive motor (s) must be checked and repaired by specialist personnel to ensure that they are free of defects. In the event of a short circuit, this makes a lot of sense, since switching it on again results in a high current flow, with the risk that it may not be possible or can only be switched off with difficulty. Alternatively, semiconductor switches or semiconductor contactors can also be used as shutdown devices.

Wenn die Abschalteinrichtung an einem Batteriepol, insbesondere an dem Pluspol, und die selektive Abschalteinrichtung an dem anderen Batteriepol, insbesondere an dem Minuspol, angeordnet ist, kann in einem Kurzschluss- Überschlag- oder Crashfall des Fahrzeugs die Batterie durch die erfindungsgemäße Anordnung allpolig von dem nachfolgenden Stromkreis getrennt werden.If the switch-off device is arranged on one battery pole, in particular on the positive pole, and the selective switch-off device on the other battery pole, in particular on the negative pole, the battery can be omnipolar in the event of a short-circuit, flashover or crash of the vehicle by the arrangement according to the invention Circuit be separated.

Im Gegensatz zu einer Schmelzsicherung, die aufgrund der thermischen Trägheit eine gewisse Zeit bis zur Auslösung benötigt, kann das Steuergerät unmittelbar bei Vorliegen einer Unterbrechungsanforderung des Stromkreises eine Auslösung veranlassen. Eine derartige Bedingung kann beispielsweise bei Detektion eines Crash- oder eines Überschlagsignals vorliegen. Dieses führt zu einer schnellen Reaktionszeit. Weiterhin erfolgt eine Abschaltung durch die selektive Abschalteinrichtung, sofern ein definierter Abschaltstrom erreicht ist. Durch diese Anordnung kann eine Abschalteinrichtung, beispielsweise ein Schütz, gegenüber den bisherigen Lösungen eingespart werden, da durch die selektive Abschalteinrichtung eine stromsensitive Abschaltung als auch eine gesteuerte Abschaltung erreichbar ist. Sollte eine Auftrennung des Stromkreises durch eine Abschalteinrichtung gefährdet oder nicht erfolgreich sein, ist weiterhin eine Abschaltredundanz durch die selektive Abschalteinrichtung gegeben. Eine Schmelzsicherung kann nicht durch ein Signal des Steuergeräts ausgelöst werden, sondern reagiert auf die vorliegende Stromkreissituation. Weiterhin nachteilig an Schmelzsicherungen ist in der Regel, dass diese toleranzbehaftet sind und dementsprechende Schwankungen in der Auslösung aufweisen.In contrast to a fuse, which requires a certain amount of time to trip due to the thermal inertia, the control unit can initiate a trip immediately if there is an interruption request from the circuit. Such a condition can exist, for example, when a crash signal or a rollover signal is detected. This leads to a quick response time. Furthermore, the selective shutdown device switches off if a defined shutdown current has been reached. With this arrangement, a switch-off device, for example a contactor, can be saved compared to the previous solutions, since a current-sensitive switch-off as well as a controlled switch-off can be achieved by the selective switch-off device. If a disconnection of the circuit by a switch-off device is endangered or not successful, there is still a switch-off redundancy by the selective switch-off device. A fuse cannot be triggered by a signal from the control unit, but responds to the current circuit situation. Another disadvantage of fuses is that they are subject to tolerances and have corresponding fluctuations in their tripping.

Sofern das Steuergerät weiterhin die Spannung und/oder den Spannungsabfall über der Abschalteinrichtung überwacht, können beispielsweise verschmolzene Kontakte oder eine Spannung beim Abschalten (Lichtbogenspannung) der Abschalteinrichtung erfasst werden. Da für diesen Zustand die Abschalteinrichtung nicht mehr sicher abschalten kann, kann jederzeit eine durch das Steuergerät ausgelöste Abschaltung erreicht werden, indem die selektive Abschalteinrichtung durch ein Schaltsignal angesteuert wird.If the control unit continues to monitor the voltage and / or the voltage drop across the disconnection device, fused contacts or a voltage when the disconnection device is switched off (arc voltage) can be detected, for example. Since the shutdown device can no longer safely shut down for this state, a shutdown triggered by the control device can be achieved at any time by the selective shutdown device being controlled by a switching signal.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.

In 1 ist eine Verschaltung einer Traktionsbatterie mit zwei Abschalteinrichtungen, einer Sicherung sowie einem Steuergerät mit angeschlossenem Stromsensor dargestellt.
In 2 ist eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung für eine Traktionsbatterie dargestellt, die eine Abschalteinrichtung, eine abschaltbare selektive Abschalteinrichtung und einen an einen Batteriemanager angeschlossenen Stromsensor zeigt.
3 zeigt eine alternative erfindungsgemäße Schutzvorrichtung für eine Traktionsbatterie mit der Möglichkeit eine allpolige Trennung der Traktionsbatterie zu erzielen.
4 zeigt ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung. In 1 sind die Abschalteinrichtungen (1, 11) beispielsweise als Schütze ausgeführt, die eine Traktionsbatterie (10) allpolig von einem an die Abschalteinrichtungen (1, 11) angeschlossenem Verbraucher oder einem Verbrauchernetz (nicht dargestellt) trennen können. Als ein Verbraucher gilt im Sinne dieser Anmeldung auch ein elektrischer Antrieb (50) des Fahrzeugs (100). Zum Schließen oder zur Trennung erhalten die Abschalteinrichtungen (1, 11) Schaltsignale (20, 21) von einem Steuergerät (4), das beispielsweise als Batteriemanager der Traktionsbatterie (10) fungiert. Der Batteriemanager übernimmt beispielsweise die Laderegelung und überwacht die Traktionsbatterie (10) auf ihren Energieinhalt und ihre Funktionsfähigkeit. Über einen in Reihe mit der Traktionsbatterie (10) angeschlossenen Stromsensor (3) erfasst das Steuergerät (4) den aus der Traktionsbatterie (10) fließenden Strom und leitet ein Stromsignal (13) zum Steuergerät (4).

The present invention is described in detail below with reference to preferred embodiments according to the invention with reference to the figures.

In 1 is an interconnection of a traction battery with two shutdown devices, a fuse and a control unit with a connected current sensor.
In 2nd A protective device according to the invention for a traction battery is shown, which shows a switch-off device, a switchable selective switch-off device and a current sensor connected to a battery manager.
3rd shows an alternative protective device according to the invention for a traction battery with the possibility of achieving an all-pole separation of the traction battery.
4th shows a vehicle with a protective device according to the invention. In 1 are the shutdown devices ( 1 , 11 ) for example as a shooter who uses a traction battery ( 10th ) all poles from one to the shutdown devices ( 1 , 11 ) connected consumer or a consumer network (not shown) can separate. For the purposes of this application, a consumer also means an electric drive ( 50 ) of the vehicle ( 100 ). The shutdown devices ( 1 , 11 ) Switching signals ( 20 , 21 ) from a control unit ( 4th ), for example as the battery manager of the traction battery ( 10th ) acts. For example, the battery manager takes over the charge control and monitors the traction battery ( 10th ) on their energy content and their functionality. Via one in line with the traction battery ( 10th ) connected current sensor ( 3rd ) detects the control unit ( 4th ) from the traction battery ( 10th ) flowing current and conducts a current signal ( 13 ) to the control unit ( 4th ).

In einem Fahrzeug (100), beispielsweise einem Elektrofahrzeug oder auch einem Hybridfahrzeug, wird die Traktionsbatterie (10) beispielsweise zugeschaltet, sobald der Fahrer das Antriebsbordnetz aktiviert. Das Fahrzeug kann dann über den entsprechenden Fahrwunsch, beispielsweise die Betätigung eines Gaspedals, über einen elektrischen Antrieb (10) bewegt werden.In a vehicle ( 100 ), for example an electric vehicle or a hybrid vehicle, the traction battery ( 10th ) switched on, for example, as soon as the driver activates the propulsion system. The vehicle can then be operated via an electric drive (e.g. by actuating an accelerator pedal). 10th ) are moved.

Tritt ein Fehlerfall auf, bei dem die Traktionsbatterie (10) vom restlichen elektrischen Antriebskreis zu trennen ist, steuert das Steuergerät (4) die Abschalteinrichtungen (1, 11) über Schaltsignale (20,21) zur Abschaltung der Traktionsbatterie (10) an. Sofern der Fehlerfall zu einem ansteigenden Strom aus der Traktionsbatterie (10) führt, beispielsweise aufgrund eines Kurzschlusses im Verbrauchernetz oder dem elektrischen Antrieb (60), so löst die mit der Traktionsbatterie (10) in Reihe geschaltete Sicherung (5) bei Erreichen vordefinierter Stromwerte aus und trennt den Stromkreis durch Unterbrechung der Sicherung (5). Die Stromwerte sind durch die Dimensionierung und Auswahl der Sicherung (5) starr vorgegeben.If an error occurs in which the traction battery ( 10th ) to be separated from the rest of the electric drive circuit, the control unit ( 4th ) the shutdown devices ( 1 , 11 ) via switching signals (20, 21) to switch off the traction battery ( 10th ) on. If the fault leads to an increasing current from the traction battery ( 10th ) leads, for example due to a short circuit in the consumer network or the electric drive ( 60 ), this triggers with the traction battery ( 10th fuse connected in series ( 5 ) when predefined current values are reached and disconnects the circuit by interrupting the fuse ( 5 ). The current values are determined by the dimensioning and selection of the fuse ( 5 ) rigidly specified.

Damit die Sicherung (5) nicht im Normalbetrieb auslöst, ist eine Dimensionierung ausreichend entfernt vom maximalen Betriebsstrom vorzusehen. Bei der Auslegung sind ebenfalls alterungsbedingte Veränderungen der Auslöseeigenschaften der Sicherung (5) über der Fahrzeuglebens- oder Fahrzeugbenutzungsdauer zu berücksichtigen, die die Unsicherheit bezüglich des Auslösestroms erhöhen. Da die Sicherung (5) im Falle einer Schmelzsicherung eine thermische Trägheit aufweist, muss der Strom eine gewisse Zeit lang im Auslösebereich liegen, um ein Schmelzen des elektrischen Leiters in der Sicherung (5) hervorzurufen. Dieses führt wiederum dazu, dass leistungsfähigere Gleichstromschütze mit größerer Stromtragfähigkeit eingesetzt werden, die größere Kontakte und somit auch eine größere Masse aufweisen. Die Schmelzsicherung (5) weist daher systembedingt eine gewisse Trägheit auf.So that the fuse ( 5 ) does not trigger in normal operation, dimensioning must be provided sufficiently far from the maximum operating current. Age-related changes in the triggering properties of the fuse ( 5 ) over the life of the vehicle or its use, which increase the uncertainty regarding the tripping current. Since the fuse ( 5 ) in the case of a fuse has thermal inertia, the current must be in the tripping range for a certain time in order to melt the electrical conductor in the fuse ( 5 ). This in turn means that more powerful direct current contactors with greater current carrying capacity are used, which have larger contacts and thus also a larger mass. The fuse ( 5 ) therefore shows a certain inertia due to the system.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung für eine Traktionsbatterie (10) mit einer Abschalteinrichtung (1), einer abschaltbaren selektiven Abschalteinrichtung (2) und einen elektrisch in Reihe mit der Traktionsbatterie (10) befindlichen Stromsensor(3), der ein Stromsignal (13) an das Steuergerät (4) übermittelt. Die abschaltbare, selektive Abschalteinrichtung (2) kann dabei beispielsweise als Sicherungsautomat, auch Leitungsschutzschalter genannt, ausgeführt sein, wobei erfindungsgemäß zusätzlich eine Auslösung durch ein Schaltsignal (22) an der selektiven Abschalteinrichtung (2), in diesem Beispiel also am Sicherungsautomat, möglich ist. Dies bedeutet, dass durch das Anlegen eines Schaltsignals (22), beispielsweise durch Anlegen eines Spannungspegels von mindestens 5 V oder mindestens 12 V an dem Sicherungsautomaten eine Auslösung vorgenommen wird, d.h. eine Auftrennung der elektrischen Verbindung initiiert wird. Es ist auch denkbar, dass durch Bestromung einer in der selektiven Abschalteinrichtung installierten Spule ein Anker betätigt wird, der eine Auslösung, d.h. Trennung, der selektiven Abschalteinrichtung (2) bewirkt. Durch das Steuergerät (4) kann also je nach Fahrzeug- oder Fehlersituation eine aktive Abschaltung der Traktionsbatterie (10) erfolgen. Zusätzlich kann die Abschalteinrichtung (1), beispielsweise als Schütz ausgeführt, eine weitere Stromkreisunterbrechung herbeiführen. Eine in das Steuergerät (4) integrierte oder separat ausgeführte Spannungserfassung erfasst ein Spannungssignal (14), um zusammen mit den Fahrzeugzuständen und/oder dem Stromsignal (13) auf verschmolzene Schaltkontakte der Abschalteinrichtung (1) zu schließen. In diesem Fall ist eine kontrollierte Abschaltung mit der Abschalteinrichtung (1, 11) nicht mehr möglich. Als Fahrzeugzustände werden im Sinne dieser Anmeldung beispielsweise verstanden, ob das Fahrzeug (100) steht oder fährt oder ob sich das Fahrzeug (100) in einer Crash-Situation befindet, d.h. ob ein Crash-Signal ausgelöst wurde oder ob sich das Fahrzeug (100) in einer Überschlagssituation befindet oder ob sich das Fahrzeug (100) in einer Situation befindet, die eine Abschaltung der Traktionsbatterie (10) erfordert oder die als Abschaltsituation der Traktionsbatterie (10) definiert wurde. Die Spannungserfassung kann auch in den Ausführungsbeispielen gemäß 1, 3 und 4 enthalten sein, ist jedoch zur Vereinfachung der Figuren nicht in 1, 3 und 4 dargestellt. 2nd shows a protective device according to the invention for a traction battery ( 10th ) with a shutdown device ( 1 ), a selectable switch-off device ( 2nd ) and one electrically in line with the traction battery ( 10th ) current sensor ( 3rd ) which is a current signal ( 13 ) to the control unit ( 4th ) transmitted. The switchable, selective switch-off device ( 2nd ) can be designed, for example, as a circuit breaker, also known as a line circuit breaker, with the invention additionally triggering by a switching signal ( 22 ) on the selective shutdown device ( 2nd ), in this example on the circuit breaker. This means that by applying a switching signal ( 22 ), for example by applying a voltage level of at least 5 V or at least 12 V to the circuit breaker, ie a disconnection of the electrical connection is initiated. It is also conceivable that by energizing a coil installed in the selective shutdown device, an armature is actuated, which triggers, that is to say disconnects, the selective shutdown device ( 2nd ) causes. By the control unit ( 4th ) Depending on the vehicle or fault situation, an active shutdown of the traction battery ( 10th ) respectively. In addition, the shutdown device ( 1 ), designed as a contactor, cause another circuit break. One in the control unit ( 4th ) Integrated or separate voltage detection detects a voltage signal ( 14 ) together with the vehicle status and / or the current signal ( 13 ) on fused switch contacts of the shutdown device ( 1 ) close. In this case, a controlled shutdown with the shutdown device ( 1 , 11 ) not possible anymore. For the purposes of this application, vehicle states are understood to mean, for example, whether the vehicle ( 100 ) stands or drives or whether the vehicle ( 100 ) is in a crash situation, i.e. whether a crash signal has been triggered or whether the vehicle ( 100 ) is in a rollover situation or whether the vehicle ( 100 ) is in a situation where the traction battery is switched off ( 10th ) required or as the shutdown situation of the traction battery ( 10th ) was defined. The voltage detection can also be carried out in accordance with the exemplary embodiments 1 , 3rd and 4th may be included, but is not included in 1 , 3rd and 4th shown.

In 3 ist die selektive Abschalteinrichtung (2) beispielsweise am elektrischen Pluspol der Traktionsbatterie (10) angeschlossen und ein Schütz als Abschaltvorrichtung (1) an dem elektrischen Minuspol. Es ist auch möglich, die genannten Abschalteinrichtungen (1,2), am jeweils anderen Batteriepol anzuordnen. Diese Anordnung erlaubt vorteilhaft, dass im Fehlerfall bei Bedarf auch eine allpolige Trennung durch das Steuergerät (4) möglich ist. Bei Vorliegen eines Crashsignals kann es beispielsweise in der vorliegenden Verschaltung sinnvoll sein, eine allpolige Trennung der Traktionsbatterie (10) vorzunehmen, um sämtliche Leitungen des Antriebsbordnetzes spannungsfrei zu schalten. Die Traktionsbatterie (10) ist dann von dem elektrischen Antrieb (60) als auch einem gegebenenfalls angeschlossenem Verbrauchernetz getrennt. Das Verbrauchernetz kann als ein konventionelles 12 V Kraftfahrzeugbordnetz ausgeführt sein. Das Crashsignal wird dem Steuergerät (4) durch im Fahrzeug (100) vorhandene und nicht in den Figuren dargestellte Datenbusverbindungen übermittelt.In 3rd is the selective shutdown device ( 2nd ) for example at the electrical positive pole of the traction battery ( 10th ) and a contactor as a shutdown device ( 1 ) at the electrical negative pole. It is also possible to switch off the shutdown devices ( 1 , 2) to be arranged on the other battery pole. This arrangement advantageously allows an all-pole disconnection by the control unit (if necessary) 4th ) is possible. If a crash signal is present, it may make sense, for example, in the present circuit to separate the traction battery at all poles ( 10th ) to disconnect all lines of the drive system from the power supply. The traction battery ( 10th ) is then from the electric drive ( 60 ) as well as a possibly connected consumer network. The consumer network can be designed as a conventional 12 V vehicle electrical system. The crash signal is sent to the control unit ( 4th ) in the vehicle ( 100 ) Existing data bus connections not shown in the figures are transmitted.

4 zeigt ein Fahrzeug (100) mit einem elektrischen Antrieb (60). Der Antrieb (60) wird über eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung (50) an die Traktionsbatterie (10) des Fahrzeugs (100) angeschlossen. Zu dem in 4 dargestellten elektrischen Antrieb (60) gehört auch eine nicht dargestellte Leistungselektronik und Antriebsregelung des Fahrzeugs (100). Der elektrische Antrieb (60) des Fahrzeugs (100) kann über einzelne angetriebene Räder oder achsweise oder alle Räder des Fahrzeugs (100) antreiben. Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung (50) kann einmal im Fahrzeug (100) vorhanden sein oder sie kann pro einzelner Antriebsvorrichtung vorgesehen sein. 4th shows a vehicle ( 100 ) with an electric drive ( 60 ). The drive ( 60 ) is a protective device according to the invention ( 50 ) to the traction battery ( 10th ) of the vehicle ( 100 ) connected. To the in 4th electric drive shown ( 60 ) also includes power electronics and drive control (not shown) of the vehicle ( 100 ). The electric drive ( 60 ) of the vehicle ( 100 ) can be driven by individual driven wheels or by axles or all wheels of the vehicle ( 100 ) drive. The protective device according to the invention ( 50 ) once in the vehicle ( 100 ) be present or it can be provided per individual drive device.

Mit der vorgeschlagenen Schutzvorrichtung (50) für eine Traktionsbatterie (10) eines Fahrzeugs (100) mit einer Abschalteinrichtung (1) und einer selektiven Abschalteinrichtung (2) mit externer Abschaltmöglichkeit durch ein Schaltsignal (22) ist es somit vorteilhaft möglich, für Traktionsbatterien (10) eine Redundanz bei der Abschaltung bei gleichzeitig reduziertem Bauteileinsatz zu erreichen. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, die selektive Abschalteinrichtung (2) je nach Fahrsituation durch ein durch das Steuergerät (4) übermitteltes Schaltsignal (22) auszulösen.With the proposed protective device ( 50 ) for a traction battery ( 10th ) of a vehicle ( 100 ) with a shutdown device ( 1 ) and a selective shutdown device ( 2nd ) with external switch-off option by means of a switching signal ( 22 ) it is therefore advantageously possible for traction batteries ( 10th ) to achieve redundancy when switching off while at the same time reducing component use. Furthermore, it is advantageously possible to use the selective shutdown device ( 2nd ) depending on the driving situation by a control unit ( 4th ) transmitted switching signal ( 22 ) trigger.

Claims

Protective device (50) for a traction battery (10) of a vehicle (100), with a switch-off device (1), a selective switch-off device (2) connected in series with the switch-off device (1), designed to prevent a predefined current from being exceeded or if it is present of a switching signal (22) to separate an electrical connection and with a current sensor (3) with which a current signal (13) can be provided and a control device (4) which switches off the device (1) and the selective device (2) as a function of Controls vehicle states and the current signal (13), the vehicle states being a crash situation or a rollover situation, characterized in that the switch-off device (1) has a voltage detection across the switch contacts and the control unit (4) has the voltage across the switch contacts Switch-off device (1) monitors and depending on the detected voltage the switching signal (22) for the selective switch-off device seal (2) generated.

Protection device (50) after Claim 1 characterized in that the switch-off device (1) is connected to an electrical pole of the traction battery (10) and the selective switch-off device (2) is connected to the other electrical pole of the traction battery (10).

Protection device (50) after Claim 2 , characterized in that in the presence of a crash, rollover or short circuit signal, the traction battery (10) can be disconnected from an electrical circuit by the switch-off device (1) and the selective switch-off device (2).

Protective device (50) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (4) detects fused contacts of the shutdown device (1) as a function of the switching signal (22) and the current signal (13).

Method for protecting a traction battery (10) of a vehicle (100), wherein a current flowing through a traction battery (10) is detected by a current sensor (3) and a current signal is provided (13) to a control unit (4), wherein a selective shutdown device (2), which is set up to actively separate an electrical connection of the traction battery (10) both when a predefined current is exceeded and when a switching signal (22) is present, depending on the vehicle states of the vehicle (100) and the current signal (13 ) is controlled by the control unit (4) in order to actively interrupt a connection of the traction battery (10) to an electric drive (60) of the vehicle (100), the vehicle states being a crash situation or a rollover situation, characterized in that that the control device (4) monitors the voltage across the switch contacts of the switch-off device (1) and, depending on the detected voltage, the switch gnal (22) for the selective shutdown device (2) generated.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that in addition a shutdown device (1) is actuated, the traction battery (10) being disconnected from the electric drive (60) of the vehicle (100) by the shutdown device (1) and the selective shutdown device (2).