DE102017211468A1 - Mastersteuergerät für ein Batteriesystem - Google Patents

Mastersteuergerät für ein Batteriesystem Download PDF

Info

Publication number
DE102017211468A1
DE102017211468A1 DE102017211468.1A DE102017211468A DE102017211468A1 DE 102017211468 A1 DE102017211468 A1 DE 102017211468A1 DE 102017211468 A DE102017211468 A DE 102017211468A DE 102017211468 A1 DE102017211468 A1 DE 102017211468A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
control unit
batteries
master control
bus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017211468.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Salziger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102017211468.1A priority Critical patent/DE102017211468A1/de
Priority to CN201880044900.2A priority patent/CN110832689A/zh
Priority to PCT/EP2018/067764 priority patent/WO2019007879A1/de
Priority to EP18738257.7A priority patent/EP3649680A1/de
Publication of DE102017211468A1 publication Critical patent/DE102017211468A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/12Bikes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/54Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547Voltage
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Batteriesystem (100) mit mehreren Batterien (103, 104, 105, 106), die an einen Can-Bus angeschlossen sind, wobei die mehreren Batterien (103, 104, 105, 106) jeweils ein Batteriemanagementsystem umfassen, wobei das Batteriemanagementsystem jeweils mindestens eine Masterkomponente (214) aufweist, die als Mastersteuergerät fungieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Masterkomponenten dazu bestimmt wird als zentrales Mastersteuergerät zu fungieren, wobei das zentrale Mastersteuergerät eine Kommunikation zwischen einer Fahrzeugsteuereinheit, den mehreren Batterien und einem Hochstrombus übernimmt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Mastersteuergerät für ein Batteriesystem.
  • Das Dokument DE 102012000585 A1 beschreibt eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Batteriemodulen, wobei jedes Batteriemodul mit einer jeweiligen Steuereinheit gekoppelt ist und zwischen jeweils benachbarten Batteriemodulen eine Hochvoltleitung zum elektrisch Koppeln bereitgestellt wird, wobei die Steuereinheiten jeweils dazu ausgebildet sind Daten über die Hochvoltleitung auszutauschen.
  • Das Dokument DE 102014200111 A1 beschreibt ein Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer nachladbaren, eine Mehrzahl von Batterien umfassenden Batterie, die eine Steuergeräteeinheit, eine Trenneinheit zur galvanischen Trennung der Batterie von einer Verbrauchereinrichtung, eine Mehrzahl von jeweils wenigstens einer Batteriezelle zuzuordnenden Zellüberwachungseinheiten und ein Kommunikationssystem zum Senden und Empfangen von Daten umfasst.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, Batterien mit verschiedenen Spannungswerten an einen Hochstrombus anzuschließen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ein Batteriesystem weist mehrere Batterien auf, die an einen Can-Bus angeschlossen sind. Die mehreren Batterien umfassen jeweils ein Batteriemanagementsystem, wobei das Batteriemanagementsystem jeweils mindestens eine Masterkomponente aufweist, die als Mastersteuergerät fungieren kann. Erfindungsgemäß wird eine der Masterkomponenten dazu bestimmt als zentrales Mastersteuergerät zu fungieren. Das zentrale Mastersteuergerät übernimmt eine Kommunikation zwischen einer Fahrzeugsteuereinheit, den mehreren Batterien und einem Hochstrombus.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass die verschiedenen Batterien gegenüber der Fahrzeugsteuereinheit als eine große Batterie dargestellt werden, wodurch das Batteriesystem nicht speziell für das Zusammenschalten unterschiedlicher Batterien ausgelegt werden muss.
  • In einer Weiterbildung weisen die mehreren Batterien unterschiedliche Spannungswerte auf.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass keine gesonderte Anpassungsschaltung zur Aufschaltung der Batterien auf den Hochstrombus benötigt wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung führt diejenige Batterie die Funktion des zentralen Mastersteuergeräts aus, die physikalisch als erste an den Can-Bus angeschlossen ist.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass die Anordnung einfach ist.
  • In einer Weiterbildung beträgt der Spannungswert der Batterie, die die Funktion des zentralen Mastersteuergeräts ausführt, annähernd 0 V.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass auch leere Batterien die Funktion des zentralen Mastersteuergeräts übernehmen können.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist die Batterie, die die Funktion des zentralen Mastersteuergeräts ausführt, nicht eingerichtet auf den Hochstrombus zuzuschalten.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass auch Batterien, die aufgrund einer Einschränkung nicht in der Lage sind selbst auf den Hochstrombus zu schalten, trotzdem die Kommunikation zwischen Fahrzeugsteuereinheit, den mehreren Batterien und dem Hochstrombus übernehmen können.
  • In einer Weiterbildung ist das zentrale Mastersteuergerät dazu eingerichtet ist, die mehreren Batterien auf den Hochstrombus zu schalten.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass das Datenaufkommen auf dem Can-Bus gering ist.
  • Ein elektrisches Fahrzeug umfasst ein oben beschriebenes Batteriesystem. In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das elektrische Fahrzeug ein elektrisches Zweirad, insbesondere ein Roller.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 ein Batteriesystem mit zwei Verbrauchern,
    • 2 einen Ausschnitt des Batteriesystems aus 1, und
    • 3 ein Verfahren zum Zuschalten einer Batterie auf einen Hochstrombus.
  • 1 zeigt ein Batteriesystem 100, eine Fahrzeugsteuereinheit 101, einen Can-Bus 102, einen Hochstrombus 109 und beispielhaft zwei Verbraucher, einen Motor 107 und ein Ladegerät 108. Der bedeutet der Can Bus 102 sowie der Hochstrombus 109 sind Teile des Fahrzeugsystems und mit dem Batteriesystem 100 verbunden. Das Batteriesystem 100 umfasst mehrere Batterien 103, 104, 105 und 106. Es sind hier beispielhaft vier Batterien 103, 104, 105 und 106 gezeigt. Die Batterien 103, 104, 105 und 106 und die Verbraucher 107 und 108 sind über den Can-Bus 102 mit der Fahrzeugsteuereinheit 101 physikalisch verbunden. Somit können alle Can-Signale an alle angeschlossenen Batterien 103, 104, 105 und 106 und Verbraucher 107 und 108 gesendet werden. Die Batterien 103, 104, 105 und 106 sind mittels Relais 110, 111, 112 und 113 und/ oder Vorladeschaltung mit dem Hochstrombus 109 verbindbar. Die Vorladeschaltungen sind dabei jeweils parallel zu den einzelnen Relais 110, 111, 112 und 113 geschaltet. Die Vorladeschaltungen umfassen jeweils eine Reihenschaltung eines Schalter und eines Vorladewiderstands. Der Hochstrombus weist insbesondere eine Spannung von 48 V auf. An den Can-Bus 102 und/ oder den Hochstrombus 109 können weitere Verbraucher angeschlossen werden. Zusätzlich können auch rückspeisende Komponenten wie Generatoren angeschlossen werden.
  • 2 zeigt ein Batteriesystem 200 und eine Fahrzeugsteuereinheit 201. Bei dem Batteriesystem 200 habdelt es sich um einen Ausschnitt des Batteriesystems 100 aus 1 mit drei Batterien 203, 204 und 205. Der Can-Bus und der Hochstrombus aus 1 sind nicht gezeigt, jedoch im Batteriesystem 200 vorhanden. Jede Batterie 203, 204 und 205 weist jeweils ein Batteriemanagementsystem auf. Jedes Batteriemanagementsystem umfasst Slave-Komponenten 215, 216 und 217, die Slave-Funktionen ausführen. Unter dem Begriff Slave-Funktionen werden hier Funktionen verstanden, die die Batterieparameter der jeweiligen Batterie bestimmen, beispielsweise Ladezustand, Alterungszustand, Innenwiderstand und aktuell nutzbare Kapazität. Jedes Batteriemanagementsystem weist zusätzlich Master-Komponenten 214 auf, die Master-Funktionen ausführen bzw. ausführen können. Führt ein Batteriemanagementsystem eine Master-Funktion aus, so übernimmt dieses Batteriemanagementsystem 215, 216 und 217 die Aufgaben eines Mastersteuergeräts für den Hochstrombus. Es handelt sich somit um ein zentrales Mastersteuergerät, das temporär aktiviert bzw. virtuell ist. Die Ausführung der Masterfunktion bzw. Masterfunktionen ist in jeder Batterie 203, 204 und 205 aktivierbar, jedoch nicht gleichzeitig. Die Rolle des temporären Mastersteuergeräts wird vorzugsweise von der Batterie übernommen, die zeitlich gesehen zuerst am Can-Bus verfügbar ist. Mit anderen Worten, die Rolle des Mastersteuergeräts ist lediglich von der Anbindung der Batterie an den Can-Bus abhängig. Somit können auch leere Batterien oder eine Batterie, die aufgrund von Einschränkungen nicht in der Lage ist, Strom in den Hochstrombus zu liefern oder daraus abzunehmen, die Rolle des Mastersteuergeräts übernehmen.
  • Das bedeutet während des Betriebs des Batteriesystems 200 kommuniziert die Fahrzeugsteuereinheit 201 lediglich mit dem temporären Mastersteuergerät. Das temporäre Mastersteuergerät kommuniziert mit allen an den Can-Bus angeschlossenen Batterien 203, 204 und 205 und weiteren Verbrauchern, beispielsweise E-Motor oder Ladegerät. Alle Slave-Komponenten der Batterien 203, 204 und 205 kommunizieren direkt mit dem temporären Mastersteuergerät. Mit anderen Worten die Fahrzeugsteuereinheit 201 muss im Betrieb nicht direkt mit den einzelnen Batterien 203, 204 und 205 kommunizieren. Sind weitere Verbraucher vorhanden, kann die Aufgabe des temporären Mastersteuergeräts auch von den Steuergeräten der weiteren Verbraucher übernommen werden.
  • Fällt das temporäre Mastersteuergerät im Betrieb des Batteriesystems aus, so kann die Rolle des temporären Mastersteuergerätes von jeder anderen Batterie oder jedem anderen am Can-Bus angeschlossenen Steuergerät übernommen werden, z. B. auch von den Steuergeräten der Verbraucher.
  • Die Slave-Komponenten und die Master-Komponenten können als Software ausgeführt sein.
  • Das temporäre Mastersteuergerät übernimmt im Batteriesystem verschiedene Aufgaben, beispielsweise die Zuschaltfreigabe der Batterien 203, 204 und 205 an den Hochstrombus oder die Bestimmung des zulässigen Gesamtstroms.
  • Bei der Zuschaltfreigabe fungiert das temporäre Mastersteuergerät dabei als zentrales Masterbatteriemanagementsystem verschiedener Batterien und stellt die verschiedenen Batterien gegenüber der Fahrzeugsteuereinheit 201 als eine einzige Batterie dar. Das Batteriesystem 200 muss somit nicht speziell für das Zusammenschalten unterschiedlicher Batterien ausgelegt werden.
  • Bei der Bestimmung bzw. Vorhersage des zulässigen Gesamtstroms erfasst das temporäre Mastersteuergerät die zum aktuellen Zeitpunkt zulässigen Ströme und ermittelt daraus den zulässigen Gesamtstrom.
  • 3 zeigt ein Verfahren 300 zum Zuschalten einer Batterie auf einen Hochstrombus. Das Verfahren startet mit einem Schritt 305, in dem Spannungswerte der an einem Can-Bus angeordneten bzw. angeschlossenen Batterien von einem temporären Mastersteuergerät erfasst werden. Dazu senden die Slave-Komponenten eines jeden Batteriemanagementsystems den Spannungswert der jeweiligen bzw. eigenen Batterie an das temporäre Mastersteuergerät. In einem folgenden Schritt 310 wird der Betriebsmodus jeder an den Can-Bus angeschlossenen Batterie vom temporären Mastersteuergerät bestimmt. Dabei wird zwischen den beiden Betriebsmodi „Entladen“ und „Laden“ unterschieden. Ist der Spannungswert der einzelnen Batterie höher als ein vorgegebener Schwellenwert, so ist der Betriebsmodus der jeweiligen Batterie „Entladen“. Ist der Spannungswert der einzelnen Batterie geringer als der vorgegebene Schwellenwert, so ist der Betriebsmodus der jeweiligen Batterie „Laden“. Der Betriebsmodus bzw. Zustand bzw. Nutzung „Entladen“ kann vorteilhafterweise dadurch vom Fahrzeugsystem an das Batteriesystem übermittelt werden, indem der Zustand „Zündschlüssel gedreht“ erkannt wird. Der Betriebsmodus bzw. Zustand bzw. Nutzung „Laden“ kann dadurch bestimmt werden, dass das System an ein Ladegerät angeschlossen wird. Grundsätzlich kann auch Laden oder Entladen in den jeweils anderen Betriebszuständen erfolgen, vorteilhaft ist jedoch die entsprechende Zuschaltung anhand der anstehenden Nutzung. In einem folgenden Schritt 315 werden die Zustände aller Relais vom temporären Mastersteuergerät erfasst. In einem folgenden Schritt 320 wird der Betriebsmodus ausgewertet. Ist der Betriebsmodus „Entladen“, so wird in einem folgenden Schritt 325 die Relaisstellung der einzelnen Batterien ausgewertet. Sind alle Relais geöffnet, d. h. es ist noch keine Batterie auf den Hochstrombus geschaltet, so wird in einem folgenden Schritt 330 eine erste Batterie, insbesondere über eine Vorladeschaltung, auf den Hochstrombus geschaltet. Es handelt sich dabei um die Batterie, die den größten Spannungswert aufweist. Unter dem Begriff „erste Batterie“ wird diejenige Batterie verstanden, die zeitlich gesehen als erste auf den Hochstrombus zuzuschalten ist. Die Vorladeschaltung umfasst dabei eine elektronisch steuerbare Stromquelle, eine Reihenschaltung eines Widerstands und eines steuerbaren Schalters, oder anderer geeignete Methoden eine Kapazität auf eine definierte Spannung aufzuladen die parallel zu dem Relais der zuzuschaltenden Batterie geschaltet sind. Mit anderen Worten, die zeitlich gesehen erste Batterie, die auf den Hochstrombus geschaltet wird, wird über eine Vorladeschaltung auf den Hochstrombus geschaltet, da der Hochstrombus üblicherweise hohe Kapazitäten umfasst. Durch die Vorladeschaltung werden die Kapazitäten aus der zuzuschaltenden Batterie geladen, sodass der Spannungswert des Hochstrombusses auf den gleichen Spannungswert gebracht wird wie die zuzuschaltende Batterie. Somit werden bei der Zuschaltung der Batterie hohe Spannungsdifferenzen zum Hochstrombus vermieden. Des Weiteren werden hohe Aufladeströme der Hochstrombuskapazität vermieden, wodurch eine Zerstörung der Komponenten, z.B. Kondensator und Relais, verhindert wird und eine Alterung der Komponenten nicht beschleunigt wird. In einem folgenden Schritt 335 wird geprüft, ob die Spannungsdifferenz zwischen der zuzuschaltenden Batterie und dem Hochstrombus kleiner als eine für die Komponenten geeignete Grenze ist. Diese kann z.B. bei 1 V liegen. Ist dies der Fall, wird in einem folgenden Schritt 340 das Relais der zuzuschaltenden Batterie geschlossen, wodurch die Vorladeschaltung überbrückt wird. Das Batteriesystem liefert nun Strom, der vom Verbraucher entnommen werden kann. Dadurch verringert sich der Ladezustand der ersten Batterie, d. h. der Spannungswert der ersten Batterie verringert sich.
  • Sind bei der Auswertung der Zustände der Relais in Schritt 325 nicht alle Relais geöffnet, d. h. mindestens ein Relais geschlossen, so wird das Verfahren mit dem Schritt 345 fortgeführt, in dem mit Hilfe des temporären Mastersteuergeräts jeweils eine Spannungsdifferenz zwischen jeder noch nicht zugeschalteten Batterie, d. h. jeder zuschaltbaren Batterie, und dem Hochstrombus bestimmt wird. Dabei sendet jede zuschaltbare Batterie ihren Spannungswert mittels Slave-Komponente an das temporäre Mastersteuergerät. Mit anderen Worten es wird die Ladezustandsdifferenz der bereits zum Hochstrombus zugeschalteten ersten Batterie bzw. den bereits zugeschalteten Batterien und der zuschaltbaren Batterien bestimmt.
  • In einem folgenden Schritt 350 wird die Batterie bestimmt, die zeitlich gesehen als nächste Batterie auf den Hochstrombus zuzuschalten ist. Es wird dabei diejenige Batterie ausgewählt, die die geringste Spannungsdifferenz zum Hochstrombus aufweist bzw. die den Spannungswert der ersten Batterie oder der bereits zugeschalteten Batterien aufweist. Mit anderen Worten erreicht der Spannungswert der bereits auf den Bus zugeschalteten Batterien den Spannungswert einer weiteren noch nicht zugeschalteten Batterie, so kann diese weitere Batterie zeitlich gesehen als nächste auf den Hochstrombus zugeschaltet werden, d. h. die Batterie mit dem nächst geringeren Spannungswert wird als zuzuschaltende Batterie deklariert bzw. bestimmt.
  • In einem folgenden Schritt 355 wird der Gesamtstrom in den bereits auf den Hochstrombus zugeschalteten Batterien bestimmt. In einem folgenden Schritt 360 wird geprüft, ob die Spannungsdifferenz der zuzuschaltenden Batterie zum Hochstrombus weniger als 1 Volt beträgt und ob die Ladezustandsdifferenz zu den bereits zugeschalteten Batterien kleiner als ein gewisser Prozentsatz ist, dieser kann z.B. 5 % betragen, und der Betrag des Gesamtstrom kleiner als das Produkt aus 10 Ampere mal der Anzahl der bereits zugeschalteten Batterien ist. Ist dies der Fall, so wird in einem folgenden Schritt 365 die zuzuschaltende Batterie auf den Hochstrombus zugeschaltet.
  • Ist der Betrag des Gesamtstroms größer als das Produkt aus 10 Ampere mal der Anzahl der bereits zugeschalteten Batterien, so wird in einem folgenden Schritt 370 ein Befehl „change-over-request“ auf den Can-Bus gesendet. Dieser Befehl umfasst das Absenken des Gesamtsstroms durch das Fahrzeugsteuergerät, wodurch hohe Ströme vermieden werden. In einem folgenden Schritt 375 wird erfasst, ob der Gesamtstrom einen vordefinierten Schwellenwert unterschreitet, beispielsweise 10A mal Anzahl der zugeschalteten Batterien. Ist dies der Fall kann in einem folgenden Schritt 380 die zuzuschaltende Batterie auf den Hochstrombus geschaltet. In einem folgenden Schritt 385 wird die Absenkung des Gesamtstroms beendet. Das Verfahren 300 wird mit dem Schritt 345 fortgesetzt, sofern noch nicht alle Batterien zugeschaltet sind.
  • Im Betriebsmodus „Entladen“ können somit alle noch nicht zugeschalteten Batterien in der Reihenfolge von hohem Spannungswert zu geringem Spannungswert zugeschaltet werden.
  • Ist der Betriebsmodus „Laden“, so wird in einem auf den Schritt 320 folgenden Schritt 390 überprüft, ob alle Relais geöffnet sind. Ist dies der Fall, so wird in einem folgenden Schritt 395 die erste Batterie über eine Vorladeschaltung auf den Hochstrombus geschaltet, wobei die erste Batterie diejenige Batterie ist, die den niedrigsten Spannungswert aufweist. In einem folgenden Schritt 400 wird geprüft, ob die Spannungsdifferenz zwischen dem Hochstrombus und der zuzuschaltenden Batterie kleiner 1 V ist. Ist dies der Fall, so wird in einem folgenden Schritt 405 das Relais der ersten Batterie geschlossen und die erste Batterie somit direkt mit dem Hochstrombus verbunden. Das Batteriesystem ist nun in der Lage Strom aufzunehmen, wobei einspeisende Geräte, z.B. Ladegeräte, Strom liefern können. Dadurch werden sich der Ladezustand und der Spannungswert bzw. Spannungslevel der Batterie erhöhen.
  • Ist bei der Auswertung der Relais im Schritt 390 mindestens ein Relais geschlossen, so wird das Verfahren mit dem Schritt 410 fortgesetzt, in dem jeweils die Spannungsdifferenz zwischen jeder noch nicht zugeschalteten Batterie, d. h. jeder zuschaltbaren Batterie und dem Hochstrombus bestimmt wird. In einem folgenden Schritt 415 wird die zuzuschaltende Batterie bestimmt. Es wird hierbei diejenige Batterie ausgewählt, die die geringste Spannungsdifferenz zum Hochstrombus aufweist. Mit anderen Worten erreicht der Spannungswert der bereits auf den Bus zugeschalteten Batterien den Spannungswert einer weiteren noch nicht zugeschalteten Batterie, so kann diese weitere Batterie zeitlich gesehen als nächste auf den Hochstrombus zugeschaltet werden, d. h. die Batterie mit dem nächst höheren Spannungswert wird als zuzuschaltende Batterie deklariert bzw. bestimmt.
  • In einem folgenden Schritt 420 wird der Gesamtstrom in den bereits auf den Hochstrombus zugeschalteten Batterien bestimmt. In einem folgenden Schritt 425 wird geprüft, ob die Spannungsdifferenz der zuzuschaltenden Batterie zum Hochstrombus weniger als 1 Volt beträgt und ob die Ladezustandsdifferenz zu den bereits zugeschalteten Batterien kleiner als 5 % ist und der Betrag des Gesamtstrom kleiner als das Produkt aus 10 Ampere mal der Anzahl der bereits zugeschalteten Batterien ist. Ist dies der Fall, so wird in einem folgenden Schritt 430 die zuzuschaltende Batterie auf den Hochstrombus zugeschaltet.
  • Ist dies nicht der Fall und der Betrag des Gesamtstroms ist größer als das Produkt aus 10 Ampere mal der Anzahl der bereits zugeschalteten Batterien, so wird in einem folgenden Schritt 435 ein Befehl „change-over-request“ auf den Can-Bus gesendet. Dieser Befehl umfasst das Absenken des Gesamtsstroms durch das Fahrzeugsteuergerät, wodurch hohe Ströme vermieden werden. In einem folgenden Schritt 440 wird erfasst, ob der Gesamtstrom einen vordefinierten Schwellenwert unterschreitet, beispielsweise 10A mal Anzahl bereits zugeschalteter Batterien. Ist dies der Fall kann in einem folgenden Schritt 445 die zuzuschaltende Batterie auf den Hochstrombus geschaltet werden. In einem folgenden Schritt 450 wird die Absenkung des Gesamtstroms beendet, indem der zulässige Gesamtstrom des Systems wieder uneingeschränkt auf Basis der zulässigen Ströme der zugeschalteten Batterien an das Fahrzeugsteuergerät kommuniziert wird.
  • Im Betriebsmodus „Laden“ können somit alle noch nicht zugeschalteten Batterien in der Reihenfolge vom geringsten Spannungswert zum höchsten Spannungswert zugeschaltet werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel, das sowohl auf den Betriebsmodus „Entladen“ als auch auf den Betriebsmodus „Laden“ angewendet werden kann, kann das temporäre Mastersteuergerät zur Vorladung des Hochstrombus bzw. dessen Zwischenkreises auch mehrere der noch nicht zugeschalteten Batterien verwenden, indem die Vorladeschaltungen der einzelnen noch nicht zugeschalteten Batterien verwendet werden. Dies wird beispielhaft für den Betriebsmodus „Laden“ erläutert. Die erste Batterie, der die Rolle der zuzuschaltenden Batterie zukommt, ist die Batterie, die den geringsten Spannungswert aufweist. Das virtuelle Mastersteuergerät kann nun die Vorladung des Zwischenkreises mit Hilfe einer noch nicht zugeschalteten Batterie durchführen, die einen wesentlich höheren Spannungswert aufweist als die zuzuschaltende Batterie. Dadurch wird das Spannungspotential des Hochstrombusses schneller auf den Spannungswert der zuzuschaltenden Batterie gebracht, d. h. eine frühzeitige Zuschaltung der zuzuschaltenden Batterie ist möglich. Außerdem ist es vorteilhaft, die Energie für die Vorladung aus einer Batterie mit höherem Spannungswert zu verwenden, da sich somit die Spannungsdifferenz der Batterie mit dem höheren Spannungswert zum Hochstrombus verringert und folglich diese zu einem späteren Zeitpunkt schneller zuschalten kann. Sind die Spannungspotentiale der zuzuschaltenden Batterie und des Hochstrombusses annähernd gleich, beendet das temporäre Mastersteuergerät die Vorladung.
  • Ist die Vorladeschaltung der zuzuschaltenden Batterie überlastet oder defekt, so kann das temporäre Mastersteuergerät eine andere Batterie zum Vorladen bestimmen.
  • Wird der Hochstrombus bereits während der Vorladung elektrisch belastet, z.B. durch Verbraucher die nicht oder nicht dediziert abgeschaltet werden können, so kann die ausgewählte Vorladeschaltung den Hochstrombus nicht auf dasselbe Spannungsniveau regeln. Dies beruht darauf, dass jede Vorladeschaltung strombegrenzend ist, da die Vorladeschaltung zusammen mit dem bereits zugeschalteten Verbraucher wie ein Spannungsteiler wirkt. Um den Vorladestrom zu erhöhen, kann das temporäre Mastersteuergerät zum Vorladen mehrere Vorladeschaltungen verschiedener Batterien aktivieren. Dadurch reduziert sich die Spannungsdifferenz zwischen der zuzuschaltenden Batterie und dem Hochstrombus.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012000585 A1 [0002]
    • DE 102014200111 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Batteriesystem (100) mit mehreren Batterien (103, 104, 105, 106), die an einen Can-Bus angeschlossen sind, wobei die mehreren Batterien (103, 104, 105, 106) jeweils ein Batteriemanagementsystem umfassen, wobei das Batteriemanagementsystem jeweils mindestens eine Masterkomponente (214) aufweist, die als Mastersteuergerät fungieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Masterkomponenten dazu bestimmt wird als zentrales Mastersteuergerät zu fungieren, wobei das zentrale Mastersteuergerät eine Kommunikation zwischen einer Fahrzeugsteuereinheit, den mehreren Batterien und einem Hochstrombus übernimmt.
  2. Batteriesystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Batterien (103, 104, 105, 106) verschiedene Spannungswerte aufweisen.
  3. Batteriesystem (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Batterie (103, 104, 105, 106) die Funktion des zentralen Mastersteuergeräts ausführt, die physikalisch als erste an den Can-Bus angeschlossen ist.
  4. Batteriesystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswert der Batterie (103, 104, 105, 106), die die Funktion des zentralen Mastersteuergeräts ausführt, annähernd 0 V beträgt.
  5. Batteriesystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie, die die Funktion des zentralen Mastersteuergeräts ausführt, nicht eingerichtet ist auf den Hochstrombus zuzuschalten.
  6. Batteriesystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Mastersteuergerät dazu eingerichtet ist, die mehreren Batterien (103, 104, 105, 106) auf den Hochstrombus zu schalten.
  7. Elektrisches Fahrzeug mit einem Batteriesystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Elektrisches Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Fahrzeug ein Zweirad ist.
  9. Elektronisch steuerbare Vorladeschaltung, die an ein Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorladeschaltung über eine Kommunikationsleitung von dem zentralen Mastersteuergerät bedarfsgerecht zu und abgeschaltet werden kann.
DE102017211468.1A 2017-07-05 2017-07-05 Mastersteuergerät für ein Batteriesystem Withdrawn DE102017211468A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017211468.1A DE102017211468A1 (de) 2017-07-05 2017-07-05 Mastersteuergerät für ein Batteriesystem
CN201880044900.2A CN110832689A (zh) 2017-07-05 2018-07-02 用于电池系统的主控制设备
PCT/EP2018/067764 WO2019007879A1 (de) 2017-07-05 2018-07-02 Mastersteuergerät für ein batteriesystem
EP18738257.7A EP3649680A1 (de) 2017-07-05 2018-07-02 Mastersteuergerät für ein batteriesystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017211468.1A DE102017211468A1 (de) 2017-07-05 2017-07-05 Mastersteuergerät für ein Batteriesystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017211468A1 true DE102017211468A1 (de) 2019-01-10

Family

ID=62846176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017211468.1A Withdrawn DE102017211468A1 (de) 2017-07-05 2017-07-05 Mastersteuergerät für ein Batteriesystem

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3649680A1 (de)
CN (1) CN110832689A (de)
DE (1) DE102017211468A1 (de)
WO (1) WO2019007879A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020114188B3 (de) 2020-05-27 2021-09-02 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Konfigurieren von Batteriezellen eines Batteriesystems, Batteriesystem sowie Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114884175A (zh) * 2022-06-10 2022-08-09 上海派智能源有限公司 电池组的充电控制方法、电池组、电源系统和充电器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6919707B2 (en) * 2002-01-10 2005-07-19 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Battery power source device, method for controlling the same, and method for providing address
DE102012000585A1 (de) 2012-01-13 2013-07-18 Audi Ag Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102012010675A1 (de) * 2012-05-31 2013-12-05 Jungheinrich Aktiengesellschaft Flurförderzeug mit Batterieeinschubplätzen
US20140079960A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system
US20150127206A1 (en) * 2013-11-06 2015-05-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Vehicle and battery pack
DE102014200111A1 (de) 2014-01-08 2015-07-09 Robert Bosch Gmbh Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer Batterie und Batteriesystem mit einem solchen Batteriemanagementsystem
DE102014200329A1 (de) * 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer Energiespeicher und Verfahren zum Balancing
CN206242904U (zh) * 2016-12-05 2017-06-13 上海展枭新能源科技有限公司 一种混合动力汽车的新型电源系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101570147B (zh) * 2009-06-01 2011-05-11 奇瑞汽车股份有限公司 一种电动汽车电池系统结构
CN201781037U (zh) * 2010-08-24 2011-03-30 扬州飞驰动力科技有限公司 电动汽车的电池管理系统
WO2012062255A2 (de) * 2010-11-02 2012-05-18 Voltabatterien Gmbh Eigensichere modulare batterie für unfallträchtige anwendungen
CA2820626C (en) * 2010-12-07 2018-01-09 Allison Transmission, Inc. Energy storage system for hybrid electric vehicle
DE102011085787A1 (de) * 2011-11-04 2013-05-08 Sb Limotive Company Ltd. Batteriemanagementeinheit mit einer Vielzahl von Überwachungs-IC Chips

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6919707B2 (en) * 2002-01-10 2005-07-19 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Battery power source device, method for controlling the same, and method for providing address
DE102012000585A1 (de) 2012-01-13 2013-07-18 Audi Ag Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102012010675A1 (de) * 2012-05-31 2013-12-05 Jungheinrich Aktiengesellschaft Flurförderzeug mit Batterieeinschubplätzen
US20140079960A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system
US20150127206A1 (en) * 2013-11-06 2015-05-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Vehicle and battery pack
DE102014200111A1 (de) 2014-01-08 2015-07-09 Robert Bosch Gmbh Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer Batterie und Batteriesystem mit einem solchen Batteriemanagementsystem
DE102014200329A1 (de) * 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer Energiespeicher und Verfahren zum Balancing
CN206242904U (zh) * 2016-12-05 2017-06-13 上海展枭新能源科技有限公司 一种混合动力汽车的新型电源系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020114188B3 (de) 2020-05-27 2021-09-02 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Konfigurieren von Batteriezellen eines Batteriesystems, Batteriesystem sowie Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem

Also Published As

Publication number Publication date
EP3649680A1 (de) 2020-05-13
CN110832689A (zh) 2020-02-21
WO2019007879A1 (de) 2019-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3659234B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ausgleichen von ladezuständen einzelner batterien eines batteriesystems
DE102019114701A1 (de) Selbstausgleichende Schaltsteuerung eines wiederaufladbaren Doppelpack-Energiespeichersystems mit Reihen- und Parallelmodi
DE102020210046A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems
DE102015104293A1 (de) Energiespeichervorrichtung
DE102009018601A1 (de) Erdschluss-Erfassungssystem für Fahrzeuge mit einem Hochspannungs-Stromnetz
EP3137344B1 (de) Stabilisierungsschaltung für ein bordnetz
DE102013200763A1 (de) System und verfahren für das fahrzeugenergiemanagement
DE102012010711A1 (de) Bordnetzanordnung für ein Fahrzeug und Verfahren zu deren Betrieb
WO2015106936A1 (de) Verfahren zum ladezustandsausgleich einer batterie
DE102021206199A1 (de) Batteriesteuereinheit und Batteriesystem
DE102017204065A1 (de) Antriebssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems
EP1056623A1 (de) Vorrichtung zur elektrischen energieversorgung
EP4286215A1 (de) Technik zum veränderlichen verschalten eines traktionsenergiespeichersystems
DE102016224618A1 (de) Fahrzeug-Bordnetz mit hoher Verfügbarkeit
DE102017211468A1 (de) Mastersteuergerät für ein Batteriesystem
DE102009049321A1 (de) Energiespeicher-System zur elektrischen Energieversorgung von Verbrauchern in einem Fahrzeug
EP3173280B1 (de) Batterie, fahrzeug mit einer solchen batterie und verwendung einer solchen batterie
DE102020121612A1 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer Batterie, Batterie und Fahrzeug
DE10324250B4 (de) Spannungsversorgungssystem für sicherheitsrelevante elektrische Verbraucher
DE102010017439A1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Ausgleich von unterschiedlichen Ladezuständen von Zellen eines Energiespeichers
DE102018214085A1 (de) Energieversorgungsanordnung zur Energieversorgung einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Energieversorgung
EP3797461B1 (de) Elektrische bordnetzvorrichtung zum versorgen von zumindest zwei elektrischen verbrauchern in einem kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug, umschaltvorrichtung und verfahren zum betreiben einer bordnetzvorrichtung
DE102017219965A1 (de) Verfahren zum Laden eines Energiespeichers, Elektrofahrzeug und Ladestation für Elektrofahrzeuge
DE102018204622A1 (de) Verfahren zum Überwachen eines Kraftfahrzeugs mit automatisierten Fahrfunktionen
EP3470259A2 (de) Energiespeichersystem mit mehreren parallel verschalteten energiespeichern und verfahren zum betrieb eines energiespeichersystems

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination