DE102017107889B4 - Sicherheitsüberwachungseinheit für eine Batterie in einem Bordnetz eines Fahrzeugs sowie Batteriebaugruppe für ein Bordnetz eines Fahrzeugs mit einer solchen Sicherheitsüberwachungseinheit - Google Patents

Sicherheitsüberwachungseinheit für eine Batterie in einem Bordnetz eines Fahrzeugs sowie Batteriebaugruppe für ein Bordnetz eines Fahrzeugs mit einer solchen Sicherheitsüberwachungseinheit Download PDF

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Abstract

Sicherheitsüberwachungseinheit für eine Batterie (24) in einem Bordnetz eines Fahrzeugs, umfassend:- eine Trennschalteranordnung (12) mit wenigstens einem Trennschalterelement (14), wobei die Trennschalteranordnung (12) in einem Verbindungsschaltzustand eine Verbindung eines mit einer Batterie (24) zu verbindenden Batterieanschlusses (20) mit einem mit einem Bordnetz zu verbindenden Bordnetzanschluss (16) herstellt und in einem Trennschaltzustand den Batterieanschluss (20) vom Bordnetzanschluss (16) trennt,- wenigstens eine Spannungserfassungsanordnung (30, 32, 38)- wenigstens eine Stromerfassungsanordnung (34) zum Erfassen eines zwischen dem Batterieanschluss (20) und dem Bordnetzanschluss (16) fließenden Stroms,- einen Mikroprozessor (26), wobei der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, die Trennschalteranordnung (12) beruhend auf einer von wenigstens einer Spannungserfassungsanordnung (30, 32, 38) erfassten Spannung oder/und beruhend auf dem von der Stromerfassungsanordnung (34) erfassten Strom zum Umschalten zwischen seinen Schaltzuständen anzusteuern, wobei die Stromerfassungsanordnung (34) eine Kurzschlussstromerfassungseinheit (36) umfasst, wobei die Kurzschlussstromerfassungseinheit (36) dazu ausgebildet ist, dann, wenn das Fließen eines eine vorbestimmte Stromschwelle übersteigenden Kurzschlussstroms erkannt wird, die Trennschalteranordnung (12) in ihren Trennschaltzustand zu schalten und dem Mikroprozessor (26) Information über das Schalten der Trennschalteranordnung (12) in ihren Trennschaltzustand zuzuführen,wobei der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, nach Schalten der Trennschalteranordnung (12) in ihren Trennschaltzustand durch die Kurzschlussstromerfassungseinheit (36) die Trennschalteranordnung (12) in ihren Verbindungsschaltzustand zurück zu schalten,dem Mikroprozessor (26) eine Schnittstelle (28) zur Anbindung des Mikroprozessors (26) an ein Fahrzeuginformationssystem zugeordnet ist, undwobei der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, die Trennschalteranordnung (12) dann in ihren Verbindungsschaltzustand zurück zu schalten, wenn dem Mikroprozessor (26) über die Schnittstelle (28) die Funktionsfähigkeit eines mit dem Bordnetzanschluss (16) zu verbindenden Bordnetzes indizierende Information zugeführt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsüberwachungseinheit, die in Verbindung mit einer an ein Bordnetz eines Fahrzeugs anzuschließenden Batterie dazu eingesetzt werden kann, die Funktionsfähigkeit der Batterie zu gewährleisten bzw. zu überwachen und eine Überlastung der Batterie zu verhindern.
  • In Fahrzeugen werden als Energiespeicher häufig Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt, die im Allgemeinen eine Mehrzahl von Zellen umfassen. Im Betrieb eines Fahrzeugs bzw. eines Bordnetzes ist darauf zu achten, dass die Batterie bzw. die einzelnen Zellen derselben nicht in einen Überspannungszustand oder einen Unterspannungszustand gelangt bzw. gelangen oder bei ungeeigneten Temperaturzuständen betrieben wird.
  • Aus der DE 10 2014 102 352 A1 ist ein Batteriespeichersystem mit einem diesem zugeordneten Störlichtbogenschutz bekannt. Bei diesem bekannten Batteriespeichersystem können der Plus-Pol und der Minus-Pol einer eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batterie über jeweilige Batterieschütze mit einer Plus-Ausgangsleitung bzw. einer Minus-Ausgangsleitung verbunden werden. Der Batterie ist eine Stromerfassungsanordnung zugeordnet. Eine Überstromstromschutzeinheit öffnet die Batterieschütze wenn ein über einer Stromschwelle liegender Batteriestrom erfasst wird.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitsüberwachungseinheit für eine Batterie in einem Bordnetz eines Fahrzeugs vorzusehen, welche zuverlässig das Betreiben der Batterie in einem ungeeigneten Betriebszustand verhindert.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Sicherheitsüberwachungseinheit für eine Batterie in einem Bordnetz eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1. Diese umfasst:
    • - eine Trennschalteranordnung mit wenigstens einem Trennschalterelement, wobei die Trennschalteranordnung in einem Verbindungsschaltzustand eine Verbindung eines mit einer Batterie zu verbindenden oder verbundenen Batterieanschlusses mit einem mit einem Bordnetz zu verbindenden oder verbundenen Bordnetzanschluss herstellt und in einem Trennschaltzustand den Batterieanschluss vom Bordnetzanschluss trennt,
    • - wenigstens eine Spannungserfassungsanordnung,
    • - wenigstens eine Stromerfassungsanordnung zum Erfassen eines zwischen dem Batterieanschluss und dem Bordnetzanschluss fließenden Stroms,
    • - einen Mikroprozessor, wobei der Mikroprozessor dazu ausgebildet ist, die Trennschalteranordnung beruhend auf einer von wenigstens einer Spannungserfassungsanordnung erfassten Spannung oder/und beruhend auf dem von der Stromerfassungsanordnung erfassten Strom zum Umschalten zwischen seinen Schaltzuständen anzusteuern.
  • Mit der erfindungsgemäß aufgebauten Sicherheitsüberwachungseinheit kann gewährleistet werden, dass keine Überlastung einer an den Batterieanschluss derselben angeschlossenen Batterie beispielsweise aufgrund einer kurzzeitig im Bordnetz vorhandenen Überspannung oder eines zu starken Stromflusses entstehen kann.
  • Um insbesondere auch hinsichtlich einer die Trennschalteranordnung selbst betreffenden Funktionsdiagnose umfassende Information über in verschiedenen Leitungsbereichen anliegende Spannungen bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass eine erste Spannungserfassungsanordnung zum Erfassen einer Spannung im Bereich zwischen dem Bordnetzanschluss und der Trennschalteranordnung vorgesehen ist, und dass eine zweite Spannungserfassungsanordnung zum Erfassen einer Spannung im Bereich zwischen der Trennschalteranordnung und dem Batterieanschluss vorgesehen ist.
  • Die Stromerfassungsanordnung kann zum Erfassen des Stroms im Bereich zwischen der Trennschalteranordnung und dem Batterieanschluss vorgesehen sein.
  • Das Auftreten eines übermäßig großen Stromflusses, beispielsweise herbeigeführt durch einen im Bordnetz aufgetretenen Kurzschluss, erfordert zum Vermeiden einer Überlastung der Batterie eine kurzfristige Reaktion. Daher umfasst die Stromerfassungsanordnung eine Kurzschlussstromerfassungseinheit umfasst, wobei die Kurzschlussstromerfassungseinheit dazu ausgebildet ist, dann, wenn das Fließen eines eine vorbestimmte Stromschwelle übersteigenden Kurzschlussstroms erkannt wird, die Trennschalteranordnung in ihren Trennschaltzustand zu schalten und dem Mikroprozessor Information über das Schalten der Trennschalteranordnung in ihren Trennschaltzustand zuzuführen. Das Trennen der Batterie vom Bordnetz dann, wenn ein übermäßig großer Stromfluss erkannt wird, erfolgt somit nicht unmittelbar vermittels des Mikroprozessors, da die in diesem ablaufenden Rechenprozesse eine Entscheidungsdauer im Bereich von 100 ms bis 200 ms in Anspruch nehmen können. Die als elektrische Schaltung aufgebaute Kurzschlussstromerfassungseinheit kann in einem Zeitbereich von etwa 100 µs, also deutlich schneller als der Mikroprozessor, auf das Auftreten eines übermäßigen Stromflusses reagieren und somit entsprechend schnell die Batterie vor einer durch einen übermäßigen Stromfluss herbeigeführten Überlastung schützen. Dabei kann die Stromschwelle, die als Kriterien für das Vorliegen eines übermäßigen Stromflusses herangezogen wird, in einem Bereich von 600 A bis 1000 A liegen.
  • Um nach dem Trennen der Batterie vom Bordnetz vermittels der Kurzschlussstromerfassungseinheit die Batterie wieder an das Bordnetz ankoppeln zu können, ist der Mikroprozessor dazu ausgebildet, nach Schalten der Trennschalteranordnung in ihren Trennschaltzustand durch die Kurzschlussstromerfassungseinheit die Trennschalteranordnung in ihren Verbindungsschaltzustand zurück zu schalten.
  • Dem Mikroprozessor ist eine Schnittstelle zur Anbindung des Mikroprozessors an ein Fahrzeuginformationssystem zugeordnet Über ein derartiges Fahrzeuginformationssystem kann dem Mikroprozessor für den Betrieb der Batterie relevante Information zugeführt werden. Dies kann beispielsweise Information über die Temperatur in der Umgebung eines Fahrzeugs, insbesondere auch der Umgebung einer Batterie sein. Ferner kann dem Mikroprozessor Information zugeführt werden, welche den Betriebszustand bzw. die Betriebsfähigkeit des Bordnetzes selbst betrifft und indiziert, ob dieses, gegebenenfalls nach Vorliegen eines vorübergehenden kritischen Zustands, wieder in einem normalen Betriebszustand ist oder nicht.
  • Unter Ausnutzung derartiger in einem Fahrzeug zur Verfügung stehender Information ist der Mikroprozessor dazu ausgebildet, die Trennschalteranordnung dann in ihren Verbindungsschaltzustand zurück zu schalten, wenn dem Mikroprozessor über die Schnittstelle die Funktionsfähigkeit eines mit Bordnetzanschluss zu verbindenden oder verbundenen Bordnetzes indizierende Information zugeführt wird.
  • Ferner kann der Mikroprozessor dazu ausgebildet sein, dann, wenn eine durch wenigstens eine Spannungserfassungsanordnung erfasste Spannung das Anliegen einer eine vorbestimmte Schwellenspannung übersteigenden Überspannung indiziert, die Trennschalteranordnung in ihren Trennschaltzustand zu schalten, wenn dem Mikroprozessor über die Schnittstelle keine die Funktionsfähigkeit eines mit dem Bordnetzanschluss zu verbindenden oder verbundenen Bordnetzes indizierende Information zugeführt wird. Bei dieser Ausgestaltung überprüft der Mikroprozessor, nachdem er durch wenigstens eine Spannungserfassungsanordnung das Anliegen einer Überspannung indizierende Information zugeführt bekommen hat, aufgrund von im Bordnetz beispielsweise durch andere mit dem Mikroprozessor kommunizierende Steuergeräte bereitgestellter Information, ob der vorliegende Spannungszustand ein normaler oder ein abnormaler Spannungszustand ist. Erst dann, wenn aufgrund derartiger Information der Mikroprozessor verifiziert hat, dass die anliegende Spannung tatsächlich kritisch ist, oder dass eine derartige Überspannung über eine Schwellenzeitdauer hinweg angelegen hat, also eine zu lange Belastung der Batterie vorliegt, steuert der Mikroprozessor die Trennschalteranordnung zum Trennen der Batterie vom Bordnetz an.
  • Die Sicherheitsüberwachungseinheit kann ferner in Zuordnung zu einer mit dem Batterieanschluss verbundenen oder zu verbindenden Batterie eine Balance-Einheit umfassen, wobei die Balance-Einheit dazu ausgebildet ist, den Spannungszustand einzelner Zellen einer mit dem Batterieanschluss zu verbindenden oder verbundenen Batterie zu erfassen oder/und auszugleichen oder/und dem Mikroprozessor Information über den Spannungszustand einzelner Zellen einer mit dem Batterieanschluss zu verbindenden oder verbundenen Batterie zuzuführen. Vermittels einer derartigen Balance-Einheit kann ein Energiemanagement der Batterie bzw. einzelner Zellen derselben durchgeführt werden. Die in der Balance-Einheit vorhandene Information beispielsweise über den Spannungszustand einzelner Zellen einer Batterie kann erforderlichenfalls im Mikroprozessor als Entscheidungskriterium dafür herangezogen werden, eine Überlastung einzelner oder mehrerer Zellen der Batterie zu unterbinden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bildete somit auch die Balance-Einheit eine Spannungserfassungsanordnung, wobei die durch diese erfasste Spannung im Mikroprozessor als Entscheidungskriterium für das Umschalten der Trennschalteranordnung genutzt werden kann. Hierfür kann beispielsweise der Mikroprozessor dazu ausgebildet sein, dann, wenn die diesem von der Balance-Einheit zugeführte Information über den Spannungszustand einzelner Zellen einer mit dem Batterieanschluss zu verbindenden oder verbundenen Batterie einen Überspannungszustand oder einen Unterspannungszustand einer oder mehrerer der Zellen indiziert, die Trennschalteranordnung in ihren Trennschaltzustand zu schalten.
  • Gemäß einem weiteren besonders vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Mikroprozessor dazu ausgebildet sein, den Schaltzustand oder/und die Schaltfähigkeit der Trennschalteranordnung zu überwachen. Der Mikroprozessor kann also eine Diagnosefunktionalität in Zuordnung zu der Trennschalteranordnung ausführen, um zu gewährleisten, dass ein herbeizuführender Schaltzustand derselben tatsächlich auch erreicht wurde, also beispielsweise eine Batterie zuverlässig vom Bordnetz getrennt wurde, bzw. sicherzustellen, dass die Trennschalteranordnung in einem grundsätzlich betriebsfähigen Zustand ist, dass also davon ausgegangen werden kann, dass der nächste durchzuführende Schaltvorgang tatsächlich auch ausgeführt wird.
  • Wenigstens ein Trennschalterelement kann ein Halbleiterschalterelement, vorzugsweise MOSFET-Schalterelement, umfassen.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Batteriebaugruppe für ein Bordnetz eines Fahrzeugs, umfassend eine erfindungsgemäß aufgebaute Sicherheitsüberwachungseinheit sowie eine mit dem Batterieanschluss der Sicherheitsüberwachungseinheit verbundene Batterie.
  • Dabei kann beispielsweise die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie sein. Vorteilhafterweise kann die Batterie eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden 1 detailliert beschrieben, welche eine Sicherheitsüberwachungseinheit in Blockbilddarstellung zeigt.
  • In 1 ist eine Sicherheitsüberwachungseinheit für eine Batterie im Bordnetz eines Fahrzeugs allgemein mit 10 bezeichnet. Die Sicherheitsüberwachungseinheit 10 umfasst eine Trennschalteranordnung 12, die vorzugsweise eine Mehrzahl von symbolisch dargestellten Trennschalterelement 14 umfasst. Die Trennschalterelemente 14 sind vorteilhafterweise als MOSFET-Schalterelemente ausgeführt, wobei beispielsweise ein Drain-Anschluss der MOSFET-Schalterelemente in Verbindung mit einem zu einem Bordnetzanschluss 16 führenden Leitungsbereich 18 und ein Source-Anschluss der MOSFET-Schalterelemente beispielsweise in Verbindung mit einem zu einem Batterieanschluss 20 führenden Leitungsbereich 22 ist. An den Batterieanschluss 20 ist eine allgemein mit 24 bezeichnete Batterie, beispielsweise Lithium-Ionen-Batterie mit einer Mehrzahl von Zellen, angeschlossen. Die Batterie 24 und die Sicherheitsüberwachungseinheit 10 können als eine Baueinheit bereitgestellt und in ihrer Gesamtheit in ein Fahrzeug integriert und mit dem Bordnetzanschluss 16 an ein Bordnetz angeschlossen werden.
  • Die Sicherheitsüberwachungseinheit 10 umfasst ferner einen Mikroprozessor 26. Dem Mikroprozessor 26 eine Schnittstelle 28 zugeordnet, über welche der Mikroprozessor 26, beispielsweise mittels eines CAN-Bussystems, an ein Fahrzeuginformationssystem angeschlossen werden kann. Über die Schnittstelle 28 kann somit der Mikroprozessor 26 mit im Fahrzeuginformationssystem vorhandenen Steuergeräten oder Sensoren oder dergleichen kommunizieren, welche für den Betrieb des Fahrzeugs bzw. der Batterie 24 relevante Information bereitstellen können. Der Mikroprozessor 26 ist vorzugsweise ASIL-(Automotive Savety Integrity Level)-fähig und kann beispielsweise dem Standard ASIL C & D entsprechen.
  • Die Sicherheitsüberwachungseinheit 10 umfasst ferner zwei Spannungserfassungsanordnungen 30, 32. Die Spannungserfassungsanordnung 30 ist dazu ausgebildet, die Spannung bzw. das Potenzial im Leitungsbereich 18 zwischen dem Bordnetzanschluss 16 und der Trennschalteranordnung 12 beispielsweise bezüglich eines Massepotenzials zu erfassen und ein diese Spannung repräsentierendes Signal zum Mikroprozessor 26 zu leiten. Die Spannungserfassungsanordnung 32 ist dazu ausgebildet, die Spannung bzw. das Potenzial im Leitungsbereich 22 zwischen der Trennschalteranordnung 12 und dem Batterieanschluss 20 beispielsweise bezüglich eines Massepotenzials zu erfassen und ein diese Spannung repräsentierendes Signal zum Mikroprozessor 26 zu leiten.
  • Zur Erfassung des zwischen dem Bordnetzanschluss 16 und dem Batterieanschluss 20 fließenden Stroms ist eine Stromerfassungsanordnung 34 mit einer Kurzschlussstromerfassungseinheit 36 vorgesehen. Die Kurzschlussstromerfassungseinheit 36 ist als elektrische Schaltung aufgebaut und ist somit dazu in der Lage, auf einen durch die Stromerfassungsanordnung 34 erfassten überhöhten Strom, also beispielsweise Kurzschlussstrom, innerhalb einer sehr kurzen Zeit von etwa 100 µszu reagieren. Die Kurzschlussstromerfassungseinheit 36 ist ansteuerungstechnisch mit der Trennschalteranordnung 12 verbunden, um dann, wenn ein eine vorbestimmte Stromschwelle im Bereich von 600 bis 1000 A übersteigender Strom erfasst wird, die Trennschalteranordnung 12 sofort in ihren Trennschaltzustand zu schalten. Gleichzeitig gibt die Kurzschlussstromerfassungseinheit 36 ein Signal an den Mikroprozessor 26 aus, um diesem zu signalisieren, dass die Trennschalteranordnung 12 in den Trennschaltzustand geschaltet wurde.
  • Die Sicherheitsüberwachungseinheit 10 umfasst ferner eine Balance-Einheit 38. Die Balance-Einheit 38 ist dazu vorgesehen, die einzelnen Zellen der Batterie 24 hinsichtlich ihres Ladezustands bzw. Spannungszustands zu überwachen, um somit Information darüber zu generieren, ob bei einzelnen Zellen der Batterie 24 ein Zell-Überspannungszustand oder ein Zell-Unterspannungszustand vorliegt. Die Balance-Einheit 38 ist ferner dazu vorgesehen, unterschiedliche Spannungs- bzw. Ladezustände der Zellen der Batterie 24 auszugleichen, beispielsweise in einem passiven Energiemanagementprozess Zellen, welche eine deutlich höhere Spannung aufweisen als gewünscht bzw. als andere Zellen, zu entladen, um dadurch das Spannungsniveau der Zellen aneinander anzupassen. Die Balance-Einheit 38 steht in Verbindung mit dem Mikroprozessor 26, so dass einerseits unter entsprechender Ansteuerung durch den Mikroprozessor 26 die Balance-Einheit 38 das Energiemanagement der Batterie 24 durchführen kann, andererseits der Mikroprozessor 26 Information über den vermittels der Balance-Einheit 38 ermittelten Spannungszustand der Batterie 24 bzw. der Zellen derselben erhält.
  • Mit der in 1 dargestellten Sicherheitsüberwachungseinheit 10 wird es möglich, einerseits den Betrieb bzw. Betriebszustand der Batterie 24 bzw. einzelner Zellen derselben zu überwachen und dann, wenn das Vorliegen ungeeigneter Zustände erkannt wird, Maßnahmen zu ergreifen, um dem entgegen zu wirken, beispielsweise einzelne Zellen der Batterie 24 verstärkt zu entladen oder gegebenenfalls zu laden. Ferner kann die Batterie 24 gegen einen übermäßigen Stromfluss geschützt werden, indem dann, wenn ein zu großer Strom erkannt wird, die Trennschalteranordnung 12 in ihren Trennschaltzustand geschaltet wird und somit die Batterie 24 vom Bordnetz entkoppelt wird. Da der Mikroprozessor 26 über die Schnittstelle 28 in Informationsaustauschverbindung mit dem Fahrzeuginformationssystem steht, kann nach dem Trennen der Batterie 24 vom Bordnetz der Mikroprozessor 26 aufgrund anderer Information aus dem Fahrzeuginformationssystem, z.B. Information, welche einen Defekt im Bordnetz indiziert, den Trennzustand beibehalten, also die Trennschalteranordnung 12 in ihren Trennschaltzustand geschaltet lassen, bis das fortgesetzte Vorliegen eines zu einem übermäßigen Stromfluss führenden Zustands im Bordnetz ausgeschlossen werden kann oder gegebenenfalls bis nach dem Schalten in den Trennschaltzustand eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist und davon ausgegangen werden kann, dass ein derartiger zu einem übermäßigen Stromfluss führender Zustand im Bordnetz nicht mehr vorliegt. Ist dies der Fall, wird die Trennschalteranordnung 12 durch den Mikroprozessor 26 wieder in ihren Verbindungsschaltzustand geschaltet und damit die Batterie 24 wieder mit dem Bordnetz verbunden.
  • Ferner kann der Mikroprozessor 26, beruhend auf den von zumindest einer der Spannungserfassungsanordnungen 30, 32 gelieferten Signalen, entscheiden, ob im Bordnetz ein Überspannungszustand vorliegt, welcher zu einer übermäßigen Belastung der Batterie 24 oder gegebenenfalls einzelner Zellen derselben führen kann. Ein derartiger Überspannungszustand kann beispielsweise auftreten, wenn ein zuvor in das Bordnetz eingekoppelter starker Verbraucher elektrische Energie spontan abgeschaltet wird. Auch in diesem Zustand kann der Mikroprozessor 26 die Batterie 24 durch Schalten der Trennschalteranordnung 24 in ihren Trennschaltzustand vom Bordnetz entkoppeln. In diesem Trennschaltzustand des Trennschalters 12 erfasst die im Leitungsbereich 18 messende Spannungserfassungsanordnung 30 nach wie vor die im Bordnetz vorhandene Spannung, so dass beispielsweise das Ausgangssignal der Spannungserfassungsanordnung 30 als Entscheidungskriterium dafür genutzt werden kann, die Trennschalteranordnung 12 nach Abfallen der Spannung im Bordnetz wieder in ihren Verbindungsschaltzustand zu schalten und damit die Batterie 24 wieder an das Bordnetz anzukoppeln.
  • Der Mikroprozessor 26 kann beispielsweise auch unter Berücksichtigung weiterer Parameter, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur oder der Temperatur im Bereich der Batterie 24, die Trennschalteranordnung 12 zum Schalten in den Trennschaltzustand ansteuern. Derartige Temperaturinformation kann über die Schnittstelle 28 aus dem Fahrzeuginformationssystem bereitgestellt werden, so dass beispielsweise eine Überhitzung der Batterie 24 bzw. das Auftreten zu großer Ladeströme bei niedriger Batterietemperatur vermieden werden können.
  • Der Mikroprozessor 26 kann ferner zur Funktionsüberwachung der Trennschalteranordnung 12 ausgebildet sein. Beispielsweise kann auf der Grundlage des an der Trennschalteranordnung 12 zwischen den Leitungsbereichen 18, 22 auftretenden Spannungsabfalls überprüft werden, ob die Trennschalteranordnung 12 in ihrem Trennschaltzustand oder in ihrem Verbindungsschaltzustand oder einem undefinierten und auf einen Defekt hindeutenden Schaltzustand ist. Der auf diese Art und Weise jeweils erfasste Schaltzustand kann mit dem für die Trennschalteranordnung 12 an sich vorgegebenen Schaltzustand verglichen werden, so dass insbesondere dann, wenn dieser erfasste Schaltzustand nicht dem Soll-Schaltzustand entspricht, auf das Vorliegen eines Fehlers der Trennschalteranordnung 12 geschlossen werden kann und einen entsprechender Warnhinweis erzeugt werden kann oder gegebenenfalls eine außerhalb der Sicherheitsüberwachungseinheit 10 liegende Trennschalteranordnung zum Entkoppeln der Batterie 24 vom dem Bordnetz angesteuert werden kann. Insbesondere bei Ausgestaltung der Trennschalterelemente 14 der Trennschalteranordnung 12 als MOSFET-Schalterelemente kann hierfür die Source-Drain-Spannung überwacht werden, während die Ansteuerung dieser MOSFET-Schalterelemente zum Umschalten der Trennschalteranordnung 12 über den Gate-Anschluss der MOSFET-Schalterelemente bzw. einen diesen ansteuernden Gate-Treiber erfolgt. Dieser Gate-Treiber kann wiederum unter der Ansteuerung des Mikroprozessors 26 stehen. Auch kann unter Berücksichtigung der an der Trennschalteranordnung 12 anliegenden Spannungen während eines vorliegenden Schaltzustandes der Trennschalteranordnung 12 eine Plausibilitätsüberprüfung dahingehend vorgenommen werden, ob ein Indiz dafür vorliegt, dass ein in Zukunft durchzuführender Schaltvorgang nicht richtig ausgeführt werden könnte, also beispielsweise ein die Schaltfähigkeit beeinträchtigender Defekt der Trennschalteranordnung 12 oder beispielsweise eines einzelnen Trennschalterelement 14 derselben vorliegen könnte. Auch in diesem Falle kann ein Warnhinweis erzeugt werden oder/und durch ein externes Trennschalterelement dafür gesorgt werden, dass die Batterie 24 vom Bordnetz entkoppelt wird, um zu verhindern, dass ein an sich durch die Trennschalteranordnung 12 zu unterbindender Überlastungszustand der Batterie 24 tatsächlich nicht beendet werden kann.

Claims (10)

  1. Sicherheitsüberwachungseinheit für eine Batterie (24) in einem Bordnetz eines Fahrzeugs, umfassend: - eine Trennschalteranordnung (12) mit wenigstens einem Trennschalterelement (14), wobei die Trennschalteranordnung (12) in einem Verbindungsschaltzustand eine Verbindung eines mit einer Batterie (24) zu verbindenden Batterieanschlusses (20) mit einem mit einem Bordnetz zu verbindenden Bordnetzanschluss (16) herstellt und in einem Trennschaltzustand den Batterieanschluss (20) vom Bordnetzanschluss (16) trennt, - wenigstens eine Spannungserfassungsanordnung (30, 32, 38) - wenigstens eine Stromerfassungsanordnung (34) zum Erfassen eines zwischen dem Batterieanschluss (20) und dem Bordnetzanschluss (16) fließenden Stroms, - einen Mikroprozessor (26), wobei der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, die Trennschalteranordnung (12) beruhend auf einer von wenigstens einer Spannungserfassungsanordnung (30, 32, 38) erfassten Spannung oder/und beruhend auf dem von der Stromerfassungsanordnung (34) erfassten Strom zum Umschalten zwischen seinen Schaltzuständen anzusteuern, wobei die Stromerfassungsanordnung (34) eine Kurzschlussstromerfassungseinheit (36) umfasst, wobei die Kurzschlussstromerfassungseinheit (36) dazu ausgebildet ist, dann, wenn das Fließen eines eine vorbestimmte Stromschwelle übersteigenden Kurzschlussstroms erkannt wird, die Trennschalteranordnung (12) in ihren Trennschaltzustand zu schalten und dem Mikroprozessor (26) Information über das Schalten der Trennschalteranordnung (12) in ihren Trennschaltzustand zuzuführen, wobei der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, nach Schalten der Trennschalteranordnung (12) in ihren Trennschaltzustand durch die Kurzschlussstromerfassungseinheit (36) die Trennschalteranordnung (12) in ihren Verbindungsschaltzustand zurück zu schalten, dem Mikroprozessor (26) eine Schnittstelle (28) zur Anbindung des Mikroprozessors (26) an ein Fahrzeuginformationssystem zugeordnet ist, und wobei der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, die Trennschalteranordnung (12) dann in ihren Verbindungsschaltzustand zurück zu schalten, wenn dem Mikroprozessor (26) über die Schnittstelle (28) die Funktionsfähigkeit eines mit dem Bordnetzanschluss (16) zu verbindenden Bordnetzes indizierende Information zugeführt wird.
  2. Sicherheitsüberwachungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Spannungserfassungsanordnung (30) zum Erfassen einer Spannung im Bereich zwischen dem Bordnetzanschluss (16) und der Trennschalteranordnung (12) vorgesehen ist, und dass eine zweite Spannungserfassungsanordnung (32) zum Erfassen einer Spannung im Bereich zwischen der Trennschalteranordnung (12) und dem Batterieanschluss (20) vorgesehen ist.
  3. Sicherheitsüberwachungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromerfassungsanordnung (34) zum Erfassen des Stroms im Bereich zwischen der Trennschalteranordnung (12) und dem Batterieanschluss (20) vorgesehen ist.
  4. Sicherheitsüberwachungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, dann, wenn eine durch wenigstens eine Spannungserfassungsanordnung (30, 32, 38) erfasste Spannung das Anliegen einer eine vorbestimmte Schwellenspannung übersteigenden Überspannung indiziert, die Trennschalteranordnung (12) in ihren Trennschaltzustand zu schalten, wenn dem Mikroprozessor (26) über die Schnittstelle (28) keine die Funktionsfähigkeit eines mit Bordnetzanschluss (16) zu verbindenden Bordnetzes indizierende Information zugeführt wird.
  5. Sicherheitsüberwachungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Zuordnung zu einer mit dem Batterieanschluss (20) zu verbindenden Batterie (24) eine Balance-Einheit (38) vorgesehen ist, wobei die Balance-Einheit (38) dazu ausgebildet ist, den Spannungszustand einzelner Zellen einer mit dem Batterieanschluss (20) zu verbindenden Batterie (24) zu erfassen oder/und auszugleichen oder/und dem Mikroprozessor (26) Information über den Spannungszustand einzelner Zellen einer mit dem Batterieanschluss (20) zu verbindenden Batterie (24) zuzuführen.
  6. Sicherheitsüberwachungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, dann, wenn die diesem von der Balance-Einheit (38) zugeführte Information über den Spannungszustand einzelner Zellen einer mit dem Batterieanschluss (20) zu verbindenden Batterie (24) einen Überspannungszustand oder einen Unterspannungszustand einer oder mehrerer der Zellen indiziert, die Trennschalteranordnung (12) in ihren Trennschaltzustand zu schalten.
  7. Sicherheitsüberwachungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (26) dazu ausgebildet ist, den Schaltzustand oder/und die Schaltfähigkeit der Trennschalteranordnung (12) zu überwachen.
  8. Sicherheitsüberwachungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Trennschalterelement (14) ein Halbleiterschalterelement, vorzugsweise MOSFET-Schalterelement, umfasst.
  9. Batteriebaugruppe für ein Bordnetz eines Fahrzeugs, umfassend eine Sicherheitsüberwachungseinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie eine mit dem Batterieanschluss (20) der Sicherheitsüberwachungseinheit (10) verbundene Batterie (24).
  10. Batteriebaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (24) eine Lithium-Ionen-Batterie ist, oder/und dass die Batterie (24) eine Mehrzahl von Batteriezellen umfasst.
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