DE102016213851A1 - Battery system, controller and method for separating a current flow between a battery and a consumer of the battery - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem (100a; 100b) mit wenigstens einer Stromunterbrechungsanordnung (10) in einem Hauptstrompfad (60) zwischen wenigstens einer Batterie (30, 40) des Batteriesystems (100a; 100b) und einem Verbraucher (200) der wenigstens einen Batterie (30, 40), wobei die Stromunterbrechungsanordnung (10) zum Trennen eines elektrischen Stromflusses zwischen der wenigstens einen Batterie (30, 40) und dem Verbraucher (200) angeordnet und ausgestaltet ist, wobei eine Schalteinheit (50a; 50b) des Batteriesystems (100a; 100b) derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass die Schalteinheit (50a; 50b) den Hauptstrompfad (60) bei einem Überstrom in Richtung der wenigstens einen Batterie (30, 40) kurzschließt. Die Erfindung weist ferner ein Verfahren zum Trennen eines elektrischen Stromflusses zwischen wenigstens einer Batterie (30, 40) und einem Verbraucher (200) der wenigstens einen Batterie (30, 40) in einem erfindungsgemäßen Batteriesystem (100a; 100b) sowie einen Controller (70) für ein erfindungsgemäßes Batteriesystem (100a; 100b), der zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet und konfiguriert ist, auf. The present invention relates to a battery system (100a, 100b) having at least one current interruption arrangement (10) in a main current path (60) between at least one battery (30, 40) of the battery system (100a, 100b) and a consumer (200) of the at least one battery (30, 40), wherein the current interruption arrangement (10) for separating an electric current flow between the at least one battery (30, 40) and the load (200) is arranged and configured, wherein a switching unit (50a; 50b) of the battery system (100a 100b) is arranged and configured such that the switching unit (50a; 50b) short-circuits the main current path (60) in the direction of the at least one battery (30, 40) when there is an overcurrent. The invention further includes a method for separating an electric current flow between at least one battery (30, 40) and a consumer (200) of the at least one battery (30, 40) in a battery system (100a; 100b) according to the invention and a controller (70). for a battery system (100a, 100b) according to the invention, which is designed and configured to carry out a method according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem, insbesondere ein Hochvolt-Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, und ein Verfahren zum Trennen eines elektrischen Stromflusses zwischen wenigstens einer Batterie bzw. eines Batteriemoduls und einem Verbraucher. Ferner betrifft die Erfindung einen Controller, der zum Durchführen des Verfahrens konfiguriert und ausgestaltet ist.The present invention relates to a battery system, in particular a high-voltage battery system for an electric vehicle, and a method for separating an electric current flow between at least one battery or a battery module and a consumer. Further, the invention relates to a controller that is configured and configured to perform the method.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, dass zur Abschaltung von Überströmen bzw. Kurzschlussströmen in Batteriesystemen eine Kombination aus elektromechanischen Schützen und Sicherungen eingesetzt wird. Beispielsweise wird an jedem Pol einer Batterie eines Batteriesystems ein Schütz verbaut, welches, getriggert durch einen Controller einer Überwachungselektronik, in einem Fehlerfall geöffnet wird. Treten in einem Kurzschlussfall zu hohe Ströme auf, die beispielsweise in einem Bereich von 2 kA bis 10 kA liegen, trennt eine mit den Schützen seriell geschaltete Sicherung nach typischerweise 0,1 ms bis 2 s den Strom.It is known from the general state of the art that a combination of electromechanical contactors and fuses is used to switch off overcurrents or short-circuit currents in battery systems. For example, a contactor is installed at each pole of a battery of a battery system which, triggered by a controller of a monitoring electronics, is opened in the event of a fault. If too high currents occur in a short circuit, for example in a range from 2 kA to 10 kA, a fuse connected in series with the contactors separates the current after typically 0.1 ms to 2 s.
Bei Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge bzw. Hybridfahrzeuge wird eine Lade- und Entladesicherung als eine elektrische oder elektromechanische Trenneinheit zwischen einer Batterie und einem Kraftfahrzeugnetz angeordnet. Um sämtliche Lade- und Entladeströme trennen zu können wird für gewöhnlich eine Kombination aus zwei Schützen (einem Schütz je Batteriepol) und einer Sicherung, beispielsweise in Form einer Schmelzsicherung, verwendet. Da eine Trennfähigkeit von Schützen auf einen Maximalstrom im Bereich von 1 kA beschränkt ist, wird die zusätzliche Sicherung verwendet, um auch Kurzschlussströme trennen zu können.In traction batteries for electric vehicles or hybrid vehicles, a charge and discharge fuse is arranged as an electrical or electromechanical separation unit between a battery and a motor vehicle network. To be able to separate all charging and discharging currents usually a combination of two contactors (one contactor per battery pole) and a fuse, for example in the form of a fuse used. As a contactor separation capability is limited to a maximum current in the 1 kA range, the additional fuse is used to separate even short-circuit currents.
Für Batteriesysteme eines Elektrofahrzeugs werden Sicherungen zum Schutz vor Überströmen für gewöhnlich in Reihe zu verschiedenen Batteriezellen einer Batterie eingesetzt. Im Falle eines Überstroms unterbricht die Sicherung den Stromkreis zwischen der Batterie und einem Verbraucher des Fahrzeugs. Eine herkömmliche Batteriesicherung, beispielsweise eine 250 A Sicherung, führt eine Überstromabschaltung bei 500 A in ca. 100 s, bei 1 kA in ca. 0,4 s und bei 6 kA in ca. 1 ms aus. Durch die lange Abschaltzeit im Falle eines Überstromes bis in den Sekundenbereich kann es aufgrund der maximal erreichbaren Ströme von beispielsweise 6 kA bis 10 kA zu einer Schädigung des Batteriesystems kommen. Bei einer Beschädigung des Batteriesystems muss das komplette System getauscht werden und es entstehen entsprechend hohe Kosten. Außerdem besteht die Gefahr, dass Überströme in Richtung der Batterie zu Schäden an der Batterie, oder sogar zu einer Zerstörung der Batterie führen können.For battery systems of an electric vehicle, fuses for overcurrent protection are usually used in series with different battery cells of a battery. In the event of an overcurrent, the fuse breaks the circuit between the battery and a consumer of the vehicle. A conventional battery fuse, for example a 250 A fuse, performs an overcurrent shutdown at 500 A in about 100 s, at 1 kA in about 0.4 s and at 6 kA in about 1 ms. Due to the long switch-off time in the event of an overcurrent up to the second range, damage to the battery system can occur due to the maximum achievable currents of, for example, 6 kA to 10 kA. In case of damage to the battery system, the entire system must be exchanged and there are correspondingly high costs. There is also a risk that overcurrents in the direction of the battery can lead to damage to the battery, or even destruction of the battery.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriesystem vorgeschlagen, in welchem Überströme in Richtung einer Batterie bzw. eines Batteriemoduls des Batteriesystems zuverlässig verhindert oder zumindest reduziert werden können. Außerdem werden vorliegend ein Verfahren gemäß Anspruch 8 zum zuverlässigen Trennen eines elektrischen Stromflusses in Richtung einer Batterie des Batteriesystems im Falle eines Überstromes in Richtung der Batterie, sowie ein Controller gemäß Anspruch 10, der zum Durchführen des Verfahrens ausgestaltet ist, zur Verfügung gestellt.According to claim 1 of the present invention, a battery system is proposed in which overcurrents in the direction of a battery or a battery module of the battery system can be reliably prevented or at least reduced. In addition, in the present case, a method according to claim 8 for reliably disconnecting an electric current flow in the direction of a battery of the battery system in the event of an overcurrent in the direction of the battery, as well as a controller according to
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, dem erfindungsgemäßen Controller und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird, bzw. werden kann.Further features of the invention will become apparent from the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the battery system according to the invention apply, of course, in connection with the inventive method, the controller of the invention and in each case vice versa, so with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be ,
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriesystem mit wenigstens einer Stromunterbrechungsanordnung in einem Hauptstrompfad zwischen wenigstens einer Batterie des Batteriesystems und zumindest einem Verbraucher der wenigstens einen Batterie zur Verfügung gestellt. Die Stromunterbrechungsanordnung ist zum Trennen eines elektrischen Stromflusses zwischen der wenigstens einen Batterie und dem Verbraucher angeordnet und ausgestaltet. Außerdem ist eine Schalteinheit des Batteriesystems derart angeordnet und ausgestaltet, dass die Schalteinheit den Hauptstrompfad bei einem Überstrom in Richtung der wenigstens einen Batterie kurzschließt. According to a first aspect of the present invention, a battery system having at least one current interruption arrangement in a main current path is provided between at least one battery of the battery system and at least one consumer of the at least one battery. The power interruption arrangement is arranged and configured to separate an electrical current flow between the at least one battery and the load. In addition, a switching unit of the battery system is arranged and configured such that the switching unit shorts the main current path in the direction of at least one battery in an overcurrent.
Dadurch, dass die Schalteinheit den Hauptstrompfad bei einem Überstrom in Richtung der wenigstens einen Batterie vorteilhaft kurzschließt, können Ladeströme in diesem Fall nicht mehr in die wenigstens eine Batterie fließen, da der Strom vollständig oder im Wesentlichen vollständig über den erzeugten Kurzschluss im Hauptstrompfad fließt. Dadurch kann eine Beschädigung oder die Zerstörung der wenigstens einen Batterie verhindert werden.Because the switching unit advantageously short-circuits the main current path in the event of an overcurrent in the direction of the at least one battery, charging currents in this case can no longer flow into the at least one battery since the current flows completely or essentially completely across the generated short circuit in the main current path. Thereby, damage or destruction of the at least one battery can be prevented.
Die Stromunterbrechungsanordnung kann als elektrischer oder elektromechanischer Schalter ausgestaltet sein, der zum Trennen eines elektrischen Stromflusses zwischen der wenigstens einen Batterie und dem Verbraucher ausgestaltet und angeordnet ist. Unter dem Hauptstrompfad zwischen der wenigstens einen Batterie des Batteriesystems und dem Verbraucher der wenigstens einen Batterie ist ein Strompfad an einem positiven Terminal und einem negativen Terminal der wenigstens einen Batterie zu verstehen. Der Hauptstrompfad entspricht dabei einem Strompfad, in welchem üblicherweise die vorstehend zum Stand der Technik beschriebenen Schütze und die Schmelzsicherung angeordnet sind. The power interruption arrangement can be configured as an electrical or electromechanical switch, which is designed and arranged for separating an electric current flow between the at least one battery and the load. Under the main current path between the at least one battery of the battery system and the consumer of the at least one battery is to be understood as a current path at a positive terminal and a negative terminal of the at least one battery. The main current path corresponds to a current path, in which usually the contactors and the fuse described above with respect to the prior art are arranged.
Die wenigstens eine Batterie weist bevorzugt mehrere Batteriezellen auf, die in Reihe und/oder parallel geschaltet sein können. Dabei weist das Batteriesystem bevorzugt auch mehrere Batterien auf. Sowohl die Batteriezellen der Batterien als auch die Batterien selbst sind bevorzugt in Reihe geschaltet.The at least one battery preferably has a plurality of battery cells, which may be connected in series and / or in parallel. In this case, the battery system preferably also has a plurality of batteries. Both the battery cells of the batteries and the batteries themselves are preferably connected in series.
Unter dem Verbraucher ist vorliegend ein System zu verstehen, dass mit Strom und Spannung von der wenigstens einen Batterie versorgt wird bzw. versorgt werden kann. Der Verbraucher ist vorliegend beispielsweise ein Kraftfahrzeugnetz oder ein Elektromotor, der mit dem Kraftfahrzeugnetz verbunden ist.In the present case, a consumer means a system that is supplied with power and voltage from the at least one battery or can be supplied. The consumer is in this case, for example, a motor vehicle network or an electric motor which is connected to the motor vehicle network.
Das vorliegende Batteriesystem ist bevorzugt als Hochvolt-Batteriesystem zur Verwendung in einem Fahrzeug bzw. einem Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Antriebsmotor in einem Elektrofahrzeug ausgestaltet. Die Erfindung ist dabei nicht auf die Verwendung in einem Straßenfahrzeug beschränkt. So ist es möglich, dass das Batteriesystem auch zur Verwendung in einem Schienenfahrzeug, in einem Wasserfahrzeug, in einem Luftfahrzeug, Maschine und/oder in einem Roboter ausgestaltet ist. Darüber hinaus kann das Batteriesystem auch für die Verwendung in einem stationären System ausgestaltet sein.The present battery system is preferably designed as a high-voltage battery system for use in a vehicle or a motor vehicle, in particular for a drive motor in an electric vehicle. The invention is not limited to use in a road vehicle. Thus, it is possible that the battery system is also designed for use in a rail vehicle, in a watercraft, in an aircraft, machine and / or in a robot. In addition, the battery system may also be configured for use in a stationary system.
Unter einem Überstrom ist ein Strom in einer definierten Höhe bzw. über einem definierten Schwellenwert zu verstehen, der bei einer Weiterleitung an die wenigstens eine Batterie zu einer Beschädigung oder Zerstörung derselben führen könnte. Die Schalteinheit ist dabei bevorzugt derart angeordnet und ausgestaltet, dass sie den Hauptstrompfad bei einem Überstrom in Richtung der wenigstens einen Batterie, der höher als 300 A, bevorzugt höher als 500 A ist, kurzschließt.Under an overcurrent is to be understood as a current in a defined height or over a defined threshold, which could lead to damage or destruction thereof when forwarded to the at least one battery. In this case, the switching unit is preferably arranged and configured in such a way that it short-circuits the main current path in the event of an overcurrent in the direction of the at least one battery, which is higher than 300 A, preferably higher than 500 A.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die Schalteinheit einen Leistungshalbleiter aufweist oder als der Leistungshalbleiter ausgestaltet ist. Durch vorteilhafte Verwendung eines Leistungshalbleiters kann der Hauptstrompfad besonders schnell kurzgeschlossen werden. Unter einem Leistungshalbleiter ist ein Halbleiterbauelement zu verstehen, das bei der Verwendung in einer Leistungselektronik für das Steuern und Schalten hoher elektrischer Ströme und Spannungen ausgelegt ist, beispielsweise von mehr als 300 A bis zu mehreren 1000 A und Spannungen von mehr als 24 V. Als Leistungshalbleiter können beispielsweise Transistoren mit geeigneten Schalt- und Leistungseigenschaften verwendet werden.According to one embodiment of the present invention, it is possible that the switching unit has a power semiconductor or is designed as the power semiconductor. By advantageous use of a power semiconductor, the main current path can be short-circuited particularly quickly. A power semiconductor is to be understood as meaning a semiconductor component which, when used in power electronics, is designed for controlling and switching high electrical currents and voltages, for example from more than 300 A to several 1000 A and voltages of more than 24 V. As a power semiconductor For example, transistors with suitable switching and power characteristics can be used.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn bei einem Batteriesystem gemäß der vorliegenden Erfindung der Leistungshalbleiter als Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) ausgestaltet ist. Wenn der Leistungshalbleiter als IGBT ausgestaltet ist bzw. die Schalteinheit wenigstens einen IGBT aufweist oder als ein solcher ausgestaltet ist, kann der Hauptstrompfad besonders schnell und zuverlässig kurzgeschlossen werden und mithin der Überstrom in Richtung der wenigstens einen Batterie entsprechend schnell und zuverlässig verhindert oder im Wesentlichen verhindert werden. Der IGBT weist ferner besonders hohe Spannungs- und Stromgrenzen auf. D.h., Spannung von beispielsweise 700 V und Ströme von beispielsweise 4 kA, bei einer Leistung von beispielsweise 10 MW, kann der IGBT zerstörungsfrei steuern und schalten. Außerdem ist durch den IGBT eine leistungslose oder im Wesentlichen leistungslose Ansteuerung möglich. Darüber hinaus weist der IGBT eine besonders hohe Impulsbelastbarkeit auf.It is particularly advantageous if in a battery system according to the present invention, the power semiconductor is designed as an insulated gate bipolar transistor (IGBT). If the power semiconductor is designed as an IGBT or the switching unit has at least one IGBT or configured as such, the main current path can be short-circuited particularly quickly and reliably and thus the overcurrent in the direction of the at least one battery can be prevented and substantially correspondingly quickly and reliably prevented become. The IGBT also has particularly high voltage and current limits. That is, a voltage of, for example, 700 V and currents of, for example, 4 kA, at a power of, for example, 10 MW, the IGBT can non-destructively control and switch. In addition, the IGBT enables powerless or essentially powerless control. In addition, the IGBT has a particularly high pulse load capacity.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Batteriesystem der Leistungshalbleiter als Leistungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) ausgestaltet ist. Wenn der Leistungshalbleiter als Leistungs-MOSFET ausgestaltet ist bzw. die Schalteinheit wenigstens einen Leistungs-MOSFET aufweist oder als ein solcher ausgestaltet ist, kann der Hauptstrompfad durch die schnelle Schaltzeit desselben besonders schnell und zuverlässig kurzgeschlossen werden und mithin der Überstrom in Richtung der wenigstens einen Batterie entsprechend schnell und zuverlässig verhindert oder im Wesentlichen verhindert werden. Der Leistungs-MOSFET weist, ebenso wie der IGBT, besonders hohe Spannungs- und Stromgrenzen auf. Der Leistungs-MOSFET weist außerdem eine hohe Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen auf. Dadurch ist der Leistungs-MOSFET insbesondere gut für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet. Furthermore, it may be advantageous if, in a battery system according to the invention, the power semiconductor is designed as a power metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET). If the power semiconductor is designed as a power MOSFET or the switching unit has at least one power MOSFET or configured as such, the main current path can be particularly fast and reliably short-circuited by the fast switching time and thus the overcurrent in the direction of at least one battery be quickly and reliably prevented or substantially prevented. The power MOSFET, like the IGBT, has particularly high voltage and current limits. The power MOSFET also has a high ruggedness against environmental influences. As a result, the power MOSFET is particularly well suited for use in a motor vehicle.
Außerdem ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass bei einem Batteriesystem die Schalteinheit eine pyrotechnische Schalteinheit aufweist oder als die pyrotechnische Schalteinheit ausgestaltet ist. Die pyrotechnische Schalteinheit ist insbesondere als pyrotechnischer Schließer bzw. als eine pyrotechnische Sicherung ausgestaltet, die bei einem Überstrom in Richtung der wenigstens einen Batterie den Hauptstrompfad, d.h., die beiden Strompfade an den Polen der wenigstens einen Batterie, kurzschließt. Durch die explosionsartige Auslösung der pyrotechnischen Schalteinheit kann der Hauptstrompfad besonders schnell kurzgeschlossen werden. Entsprechend schnell kann dadurch die wenigstens eine Batterie vor dem unerwünschten Überstrom geschützt werden. Ein besonderer Vorteil der pyrotechnischen Schalteinheit ist es, dass diese nicht altert. Die pyrotechnische Schalteinheit weist bevorzugt einen pyrotechnischen Zünder auf, der ausgebildet ist, die pyrotechnische Schalteinheit für den herzustellenden Kurzschluss des Hauptstrompfades bzw. zwischen den Strompfaden an den Polen der wenigstens einen Batterie zu aktivieren.Moreover, in the context of the present invention it is possible that in a battery system the switching unit has a pyrotechnic switching unit or is designed as the pyrotechnic switching unit. The pyrotechnic switching unit is designed in particular as a pyrotechnic NO contact or as a pyrotechnic fuse that short-circuits the main current path, ie, the two current paths at the poles of the at least one battery at an overcurrent in the direction of at least one battery. Due to the explosive release of the pyrotechnic switching unit, the main current path can be short-circuited particularly quickly become. As a result, the at least one battery can be protected from the undesired overcurrent as quickly as possible. A particular advantage of the pyrotechnic switching unit is that it does not age. The pyrotechnic switching unit preferably has a pyrotechnic igniter, which is designed to activate the pyrotechnic switching unit for the short circuit of the main current path to be produced or between the current paths at the poles of the at least one battery.
Darüber hinaus ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung von Vorteil, wenn bei einem Batteriesystem die Schalteinheit parallel zu der wenigstens einen Batterie geschaltet ist. D.h., die Schalteinheit ist zwischen den Strompfaden an den Polen der wenigstens einen Batterie parallel zur der wenigstens einen Batterie geschaltet. Dadurch kann die Schalteinheit den Hauptstrompfad bei einem Überstrom in Richtung der wenigstens einen Batterie besonders einfach kurzschließen. Moreover, in the context of the present invention, it is advantageous if, in a battery system, the switching unit is connected in parallel with the at least one battery. That is, the switching unit is connected between the current paths at the poles of the at least one battery in parallel with the at least one battery. As a result, the switching unit can short-circuit the main current path particularly easily in the event of an overcurrent in the direction of the at least one battery.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es zudem möglich, dass bei einem Batteriesystem die Stromunterbrechungsanordnung einen Leistungshalbleiter aufweist, der bevorzugt einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode oder einen Leistungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) aufweist oder entsprechend ausgestaltet ist. Der IGBT sowie der Leistungs-MOSFET weisen dabei dieselben Vorteile und Merkmale auf, wie sie bereits vorstehend im Detail beschrieben worden sind. Dadurch ist es möglich, dass eine Stromunterbrechung zwischen der wenigstens einen Batterie und dem Verbraucher besonders schnell und zuverlässig durchgeführt werden kann. Durch die Verwendung des Leistungshalbleiters für das Trennen des elektrischen Stromflusses zwischen der wenigstens einen Batterie und dem Verbraucher kann eine Bauteilanzahl im Batteriesystem im Vergleich zu einem System, das aus Schützen und Schmelzsicherung besteht, reduziert werden. Dies führt zu einer entsprechend verringerten Komplexität des Batteriesystems.According to one embodiment of the present invention, it is also possible that in a battery system, the power interruption arrangement comprises a power semiconductor, which preferably has an insulated gate bipolar transistor or a power metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) or is designed accordingly. The IGBT and the power MOSFET have the same advantages and features as have already been described in detail above. This makes it possible that a power interruption between the at least one battery and the consumer can be carried out particularly quickly and reliably. By using the power semiconductor for separating the flow of electrical current between the at least one battery and the consumer, a number of components in the battery system can be reduced compared to a system consisting of contactors and fuses. This leads to a correspondingly reduced complexity of the battery system.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Trennen eines elektrischen Stromflusses zwischen wenigstens einer Batterie und einem Verbraucher der wenigstens einen Batterie in einem wie vorstehend im Detail beschriebenen Batteriesystem zur Verfügung gestellt, wobei im Falle eines Überstroms in Richtung der wenigstens einen Batterie der Hauptstrompfad durch die Schalteinheit kurzgeschlossen wird. Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind.According to a further aspect of the present invention, a method is provided for separating an electric current flow between at least one battery and a consumer of the at least one battery in a battery system as described in detail above, wherein in the event of an overcurrent towards the at least one battery Main current path is short-circuited by the switching unit. Thus, the method according to the invention brings about the same advantages as have been described in detail with reference to the device according to the invention.
Bei einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass in einem Verfahren nach einer definierten Zeitdauer, insbesondere in einem Bereich zwischen 10 µs und 100 µs, bevorzugt ca. 50 µs, nachdem der Hauptstrompfad durch die Schalteinheit kurzgeschlossen wurde, der Hauptstrompfad durch die Stromunterbrechungsanordnung geöffnet wird. Dadurch kann zuverlässig verhindert werden, dass ein Kurzschlussstrom auf einen Wert ansteigt, der für die wenigstens eine Batterie bzw. auf Batteriezellen oder Verbinder der Batterie schädliche oder zerstörerische Auswirkungen haben könnte. Durch das Öffnen der Stromunterbrechungsanordnung nach einer geeigneten kurzen Zeit kann ferner ein Kurzschluss der wenigstens einen Batterie verhindert werden. In one development of the present invention, it is possible that in a method after a defined period of time, in particular in a range between 10 microseconds and 100 microseconds, preferably about 50 microseconds, after the main current path was short-circuited by the switching unit, the main current path through the current interruption arrangement is opened. This can be reliably prevented from increasing a short-circuit current to a value that could have harmful or destructive effects for the at least one battery or battery cells or connectors of the battery. Furthermore, by opening the current interruption arrangement after a suitable short time, a short circuit of the at least one battery can be prevented.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Controller für ein wie vorstehend im Details beschriebenes Batteriesystem bereitgestellt, wobei der Controller zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgestaltet und konfiguriert ist. Zu diesem Zweck ist der Controller zumindest datentechnisch per Kabel und/oder Funk mit dem Batteriesystem und/oder der Stromunterbrechungsanordnung verbunden. Damit bringt auch der erfindungsgemäße Controller die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriesystem beschrieben worden sind.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a controller for a battery system as described in detail above, wherein the controller is configured and configured to perform the method described above. For this purpose, the controller is at least data technically connected by cable and / or radio to the battery system and / or the power interruption arrangement. Thus, the controller according to the invention also brings the same advantages as have been described in detail with reference to the battery system according to the invention.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further, measures improving the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the claims, description or drawings resulting features and / or advantages, including constructive details and spatial arrangements may be essential to the invention both in itself and in the various combinations.
Es zeigen:Show it:
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
Zum Ansteuern bzw. Auslösen der Schalteinheit
In
Normalerweise muss bei einem halbleiterbasierten Trennsystem für jede Stromrichtung ein Halbleiterbaustein verwendet werden, da diese nur in eine Richtung den Strom trennen. Bei dem vorliegend beschriebenen Batteriesystem
Zum Ansteuern bzw. Auslösen der Schalteinheit
Mit Bezug auf
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. So kann die Stromunterbrechungsanordnung
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