DE102012205383B4 - Verfahren zur Steuerung mindestens einer Ausgangsspannung einer Batterie, eine entsprechende Anordnung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Anordnung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung mindestens einer Ausgangsspannung einer Batterie, wobei die Batterie mindestens einen Strang aus einer Vielzahl von in Reihe schaltbaren elektro-chemischen Modulen M1, ... , Mkzur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung umfasst, und wobei die Anzahl der zu einem Strang schaltbaren elektro-chemischen Module M1, ... , Mkso ausgelegt ist, dass für den Strang eine Ausgangsspannung erzeugbar ist, welche einen vorgebbaren Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die elektro-chemischen Module M1, ... , Mkerzeugte Ausgangsspannung überwacht wird und eine Signalisierung erfolgt, wenn der vorgegebene Wert durch die Ausgangsspannung erreicht oder überstiegen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung mindestens einer Ausgangsspannung einer Batterie, eine entsprechende Anordnung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Anordnung, welche insbesondere einsetzbar sind, um Beschädigungen einer Traktionsbatterie durch Überspannung zu vermeiden.
  • Stand der Technik
  • Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen als auch bei Fahrzeugen wie Hybrid- und Elektrofahrzeugen vermehrt Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden. Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Spannung und zur Verfügung stellbaren Leistung erfüllen zu können, werden eine hohe Zahl von Batteriezellen in Serie geschaltet. Da der von einer solchen Batterie bereitgestellte Strom durch alle Batteriezellen fließen muss und eine Batteriezelle nur einen begrenzten Strom leiten kann, werden oft zusätzlich Batteriezellen parallel geschaltet, um den maximalen Strom zu erhöhen. Dies kann entweder durch Vorsehen von mehreren Zellwickeln innerhalb eines Batteriezellengehäuses oder durch externes Verschalten von Batteriezellen geschehen.
  • Aus dem Stand der Technik sind weiter Verfahren zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung für eine Batterie bekannt, wobei die variable Ausgangsspannung durch Zuschaltung oder Überbrückung von Batteriemodulen erzeugt wird. Solche Verfahren können in ihren verschiedenen Ausführungsformen sowohl zur Erzeugung einer variablen einphasigen Ausgangsspannung als auch zur Erzeugung einer mehrphasigen Ausgangsspannung, mit der ein Motor direkt angetrieben werden kann, verwendet werden.
  • Das Dokument DE 10 2012 205 144 A1 offenbart ein Verfahren zum Verschalten von Batteriezellen in einer Batterie sowie eine Überwachungseinrichtung.
  • In 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Schaltung zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung gezeigt. Dabei ist die Batterie aus mehreren Batteriemodulen M1, ..., Mk aufgebaut. In der beispielhaften Ausführungsform hat jedes Batteriemodul M1, ..., Mk eine eigene Ansteuerlogik 102, die im Folgenden auch als Steuergerät bezeichnet wird. Die Ansteuerlogiken 102 kommunizieren mit einem Kommunikationsbus 104 mit einem Zentralsteuergerät 106. In Abhängigkeit der zu erzeugenden Ausgangsspannung werden die Ansteuerlogiken 102 durch das Zentralsteuergerät 106 angesteuert und veranlasst, die Schaltelemente 108, 110 zu öffnen bzw. zu schließen, um das zugehörige Batteriemodul M1, ... , Mk zur Erhöhung der Ausgangsspannung dem Strang zuzuschalten (Schaltelement 108 geöffnet, Schaltelement 110 geschlossen) bzw. um das zugehörige Batteriemodul M1, ... , Mk zur Verringerung der Ausgangsspannung zu überbrücken (Schaltelement 108 geschlossen, Schaltelement 110 geöffnet). Insbesondere können so sinusförmige Ausgangsspannungen erzeugt werden.
  • In einer häufigen Ausführungsform werden mehr Batteriemodule M1, ... , Mk verbaut, als eigentlich zur Erzeugung der gewünschten Ausgangsspannung benötigt werden, die dann alternierend zu- oder abgeschaltet werden.
  • Ein Problem bei der beschriebenen Architektur besteht in dem Risiko, dass durch eine Fehlfunktion zu viele Batteriemodule M1, ..., Mk zugeschaltet werden und damit eine zu große Strangspannung eingestellt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Überwachung von mindestens einer Ausgangsspannung einer Batterie vorgeschlagen, wobei die Batterie mindestens einen Strang aus einer Vielzahl von in Reihe schaltbarer elektro-chemischer Module umfasst, um eine variable Ausgangsspannung zu erzeugen. Eine Vielzahl bedeutet im Rahmen dieser Beschreibung mindestens zwei. Die Anzahl der zu einem Strang schaltbaren elektro-chemischen Module ist dabei so ausgelegt, dass für den Strang eine Ausgangsspannung erzeugbar ist, welche einen vorgebbaren Wert übersteigt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der für die Ausgangsspannung vorgegebene Wert bereits erreicht wird, wenn nur ein Teil der, vorzugsweise voll geladenen, elektro-chemischen Module des Strangs in Reihe geschaltet wird. Bei dem vorgegebenen Wert handelt es sich vorzugsweise um einen Maximalwert, beispielsweise um die Amplitude einer sinusförmigen Ausgangsspannung. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die elektro-chemischen Module alternierend dem Strang zugeschaltet werden und so weniger schnell entladen werden. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass der für die Ausgangsspannung vorgegebene Wert auch erreicht wird mit bereits teilweise entladenen elektro-chemischen Modulen. In diesem Fall werden mehr elektro-chemische Module dem Strang zugeschaltet als bei voll geladenen elektro-chemischen Modulen.
  • Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die durch die elektro-chemischen Module erzeugte Ausgangsspannung überwacht und ein Erreichen oder Übersteigen des vorgegebenen Wertes signalisiert wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Ansteuerung, das heißt die Zuschaltung von elektro-chemischen Modulen zu dem Strang und/oder die Überbrückung von elektro-chemischen Modulen, in Abhängigkeit davon, ob detektiert wurde, dass die Ausgangsspannung den vorgegebenen Wert erreicht oder überstiegen hat.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei Detektion einer Überspannung die Zuschaltung weiterer elektro-chemischer Module zu dem Strang vermieden wird. In bestimmten Situationen kann es sich als sinnvoll erweisen, wenn der Strang, dessen Ausgangsspannung den vorgegebenen Wert überstiegen hat, abgeschaltet wird. Vorzugsweise geschieht das durch Überbrückung aller elektro-chemischen Module des Strangs.
  • Ein weiterer Aspekt ist eine Anordnung, welche zumindest einen Strang umfasst, der seinerseits eine Vielzahl von elektro-chemischen Modulen umfasst. Die Anordnung umfasst weiter mindestens ein Mittel zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung des mindestens einen Strangs. Die Anzahl der elektro-chemischen Module ist für zumindest einen Teil der Stränge so ausgelegt, dass für den jeweiligen Strang eine Ausgangsspannung erzeugt werden kann, die einen vorgebbaren Wert übersteigt. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die Anordnung mindestens ein Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung von zumindest einem Teil der Stränge, insbesondere zur Überwachung der Stränge, welche mehr elektro-chemische Module umfassen, als zur Erzeugung einer Ausgangsspannung des vorgegebenen Wertes benötigt werden. Für den Teil der Stränge wird somit die Ausgangsspannung überwacht, die durch die elektro-chemischen Module eines Strangs erzeugt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung mindestens eine Überspannungsalarmleitung und mindestens eine erste Steuereinheit umfasst. Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Steuereinheit um ein Zentralsteuergerät. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Überspannungsalarmleitung die erste Steuereinheit kommunikativ mit zumindest einem Teil der elektro-chemischen Module verbindet. Vorzugsweise verbindet die Überspannungsalarmleitung die elektro-chemischen Module eines Strangs, dessen elektro-chemischen Module eine Ausgangsspannung erzeugen können, die über den vorgegebenen Wert hinausgeht, mit der ersten Steuereinheit.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zumindest ein Teil der elektro-chemischen Module eine zweite Steuereinheit umfasst. Vorzugsweise ist die zweite Steuereinheit als Steuergerät realisiert, das einem oder mehreren elektro-chemischen Modulen zugeordnet ist und die Zuschaltung des (der) elektro-chemischen Moduls (Module) zu dem Strang und die Überbrückung des (der) elektro-chemischen Moduls (Module) steuert. Das mindestens eine Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Steuereinheit kommunikativ über die mindestens eine Überspannungsalarmleitung verbunden sind und dass die mindestens eine zweite Steuereinheit durch die mindestens eine erste Steuereinheit angesteuert wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung derart ausgelegt ist, dass bei Feststellung einer Ausgangsspannung eines Strangs die Zuschaltung weiterer elektro-chemischer Module zu dem Strang vermieden wird. Vorzugsweise ist der vorgebbare Wert eine zulässige Maximalausgangsspannung für einen Strang. Vorzugsweise ist der vorgebbare Wert so ausgelegt, dass Ausgangsspannung, die um eine Modulspannung über dem vorgebbaren Wert liegt, nicht zu einer Beschädigung der Anordnung, z. B. einer Batterie, führt.
  • Alternativ kann das mindestens eine Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung auch so konfiguriert sein, dass alle Module eines Strangs abgeschaltet werden, z. B. durch Überbrückung aller elektro-chemischen Module des Strangs, wenn für den Strang festgestellt wurde, dass die Ausgangsspannung den vorgegebenen Wert erreicht oder überstiegen hat.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektro-chemischen Module eine oder mehrere elektro-chemische Zellen umfassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anordnung eine Batterie umfasst. Vorzugsweise handelt es sich bei der Batterie um eine Lithium-Ionen-Batterie oder die Batterie umfasst elektro-chemische Zellen, die als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet sind. Dabei können mehrere Lithium-Ionen-Batteriezellen zu jeweils einem elektro-chemischen Modul zusammengefasst sein.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Anordnung, wobei die Anordnung derart konfiguriert ist, dass das Verfahren zur Steuerung mindestens einer Ausgangsspannung einer Batterie ausführbar ist, wobei die Batterie mindestens einen Strang aus einer Vielzahl von in Reihe schaltbaren elektro-chemischen Modulen zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung umfasst, und wobei die Anzahl der zu einem Strang schaltbaren elektro-chemischen Module so ausgelegt ist, dass für den Strang eine Ausgangsspannung erzeugbar ist, welche einen vorgebbaren Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die elektro-chemischen Module erzeugte Ausgangsspannung überwacht wird und eine Signalisierung erfolgt, wenn der vorgegebene Wert durch die Ausgangsspannung erreicht oder überstiegen wird.
  • Vorzugsweise umfasst die Anordnung mindestens einen Strang von einer Vielzahl von in Reihe schaltbaren elektro-chemischen Modulen, mindestens ein Mittel zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung für den mindestens einen Strang. Die Anzahl der zu einem Strang schaltbaren elektro-chemischen Module ist so ausgelegt, dass für den Strang eine Ausgangsspannung erzeugbar ist, welche einen vorgebbaren Wert übersteigt. Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung weiter mindestens ein Mittel zur Überwachung der durch die elektro-chemischen Module erzeugten Ausgangsspannung.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Architektur zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung nach dem Stand der Technik, und
    • 2 eine Veranschaulichung einer beispielhaften Ausführungsform zur Überwachung der Ausgangsspannung eines Strangs aus elektro-chemischen Modulen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform zur Überwachung der Ausgangsspannung eines Strangs aus elektro-chemischen Modulen M1, ..., Mk. Die beispielhafte Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von elektro-chemischen Modulen M1, ... , Mk, Die beispielhaften elektro-chemischen Module M1, ... , Mk umfassen ihrerseits jeweils ein Steuergerät 102, eine elektro-chemische Zelle 208 und Schaltelemente 108, 110, mit denen die elektro-chemische Zelle 208 dem Strang zugeschaltet oder überbrückt werden kann. Die elektro-chemischen Module M1, ..., Mk sind weiter über einen Kommunikationsbus 104 mit einem Zentralsteuergerät 106 verbunden. Die beispielhafte Ausführungsform weist ferner eine Überspannungsalarmleitung 202 auf, welche die elektro-chemischen Module M1, ..., Mk, insbesondere die Steuergeräte 102, kommunikativ mit dem Zentralsteuergerät 106 verbindet. Durch die Überspannungsalarmleitung 202 wird eine zu große Ausgangsspannung des Strangs signalisiert.
  • Insbesondere wird vorgeschlagen, dass bei Auslösen eines Alarms aufgrund einer Überspannung die Zuschaltung weiterer elektro-chemischer Module M1, ..., Mk verhindert wird. Damit würde im Fehlerfall die Strangspannung um eine Modulspannung über der zulässigen Maximalspannung liegen. Durch geeignete Festlegung der Maximalspannung führt dies aber nicht zu einer Beschädigung der Batterie.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird der Strang im Fehlerfall abgeschaltet, was durch Überbrückung aller elektro-chemischen Module M1, ..., Mk erreicht wird (Schaltelement 108 geschlossen, Schaltelement 110 geöffnet).
  • In dem voranstehenden Ausführungsbeispiel werden die elektro-chemischen Module M1, ..., Mk von dem Zentralsteuergerät 106 über die Überspannungsalarmleitung 202 angesteuert. Die Detektion einer Überspannung kann auch durch eine andere Überwachungs- oder Steuereinheit erfolgen. Entsprechend kann auch die Ansteuerung der elektro-chemischen Module M1, ... , Mk im Fehlerfall durch die andere Überwachungs- oder Steuereinheit erfolgen.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführungsform nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Anordnung und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug auch bei grundsätzlich andersgearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung mindestens einer Ausgangsspannung einer Batterie, wobei die Batterie mindestens einen Strang aus einer Vielzahl von in Reihe schaltbaren elektro-chemischen Modulen M1, ... , Mk zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung umfasst, und wobei die Anzahl der zu einem Strang schaltbaren elektro-chemischen Module M1, ... , Mk so ausgelegt ist, dass für den Strang eine Ausgangsspannung erzeugbar ist, welche einen vorgebbaren Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die elektro-chemischen Module M1, ... , Mk erzeugte Ausgangsspannung überwacht wird und eine Signalisierung erfolgt, wenn der vorgegebene Wert durch die Ausgangsspannung erreicht oder überstiegen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schaltung der elektro-chemischen Module M1, ... , Mk in Abhängigkeit der Ergebnisse der Überwachung erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Zuschaltung von elektro-chemischen Modulen M1, ... , Mk zu dem Strang beendet wird, wenn durch das Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung ein Erreichen oder ein Übersteigen des vorgegebenen Werts durch die Ausgangsspannung des Stranges detektiert wurde.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Strang abgeschaltet wird, wenn durch das Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung ein Erreichen oder ein Übersteigen des vorgegebenen Werts durch die Ausgangsspannung des Stranges detektiert wurde.
  5. Anordnung, umfassend mindestens einen Strang von einer Vielzahl von in Reihe schaltbaren elektro-chemischen Modulen M1, ... , Mk, wobei die Anordnung weiter mindestens ein Mittel zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung für den mindestens einen Strang umfasst, und wobei die Anzahl der zu einem Strang schaltbaren elektro-chemischen Module M1, ... , Mk so ausgelegt ist, dass für den Strang eine Ausgangsspannung erzeugbar ist, welche einen vorgebbaren Wert übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung weiter mindestens ein Mittel umfasst zur Überwachung der durch die elektro-chemischen Module M1, ... , Mk erzeugten Ausgangsspannung, wobei das mindestens eine Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung mindestens eine Überspannungsalarmleitung (202) und mindestens eine erste Steuereinheit, vorzugsweise mindestens ein Zentralsteuergerät (106), zum Ansteuern der elektro-chemischen Module M1, ... , Mk umfasst.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei das mindestens eine Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung ausgelegt ist zur Ansteuerung von den elektro-chemischen Modulen M1, ... , Mk zugeordneten zweiten Steuereinheiten über die mindestens eine Überspannungsalarmleitung (202).
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das mindestens eine Mittel zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung ausgelegt ist, keine weiteren elektro-chemischen Module M1, ... , Mk eines Stranges in Reihe zu schalten, nachdem durch das Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung ein Übersteigen des vorgegebenen Werts durch die Ausgangsspannung des Stranges detektiert wurde.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei das mindestens eine Mittel zur Erzeugung einer variablen Ausgangsspannung ausgelegt ist, einen Strang abzuschalten, nachdem durch das Mittel zur Überwachung der Ausgangsspannung ein Übersteigen des vorgegebenen Werts durch die Ausgangsspannung des Stranges detektiert wurde.
  9. Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Anordnung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2355229A1 (de) 2010-02-08 2011-08-10 Fortu Intellectual Property AG Hochstrombatteriesystem und Verfahren zur Steuerung eines Hochstrombatteriesystems
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2355229A1 (de) 2010-02-08 2011-08-10 Fortu Intellectual Property AG Hochstrombatteriesystem und Verfahren zur Steuerung eines Hochstrombatteriesystems
DE102012205144A1 (de) 2012-03-29 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verschalten von Batteriezellen in einer Batterie, Batterie und Überwachungseinrichtung

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