DE102017220456A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verhindern von Überladung einer Batterie - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern, dass eine Batterie mit einer Master-Batterie und einer Slave-Batterie überladen wird, wobei die Vorrichtung enthält: ein Master-Batterie-Managementsystem (BMS), das ermittelt, ob die Master-Batterie überladen ist, und ein zwischen der Batterie und einem Motor eines Fahrzeugs verbindendes bzw. trennendes Hauptrelais dann abschaltet, wenn die Master-Batterie als Ergebnis der Ermittlung überladen ist; und ein Slave-BMS, das ermittelt, ob die Slave-Batterie überladen ist, und ein zwischen der Batterie und einem außerhalb des Fahrzeugs vorgesehenen Ladegerät verbindendes bzw. trennendes Laderelais dann abschaltet, wenn die Slave-Batterie als Ergebnis der Ermittlung überladen ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Verhindern von Überladung einer Batterie, die bei einer Einrichtung anwendbar ist, bei welcher elektrische Energie eingesetzt wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik zum Verhindern von Überladung einer Hochspannungsbatterie, die bei einem Hybridfahrzeug, einem Plug-in-Hybridfahrzeug und einem Elektrofahrzeug eingesetzt wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • In jüngster Zeit sind verschiedene Vorrichtungen entstanden, wie etwa Industriemaschinen, Haushaltsgeräte und Fahrzeuge, die eine Hochspannungsbatterie verwenden, und es wurde insbesondere eine Hochspannungsbatterie auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik aktiver eingesetzt.
  • Ein Fahrzeug, bei dem ein Verbrennungsmotor Anwendung findet, der fossile Brennstoffe, wie Benzin oder Schweröl, als Hauptbrennstoff verwendet, trägt stark zur Erzeugung von Verschmutzung, wie beispielsweise Luftverschmutzung, bei. Daher wurden kürzlich zur Verringerung der Erzeugung von Verschmutzung zahlreiche Anstrengungen unternommen, um ein Elektrofahrzeug (EF) bzw. ein Hybridfahrzeug zu entwickeln.
  • Das EF betrifft ein Fahrzeug, das keinen Ölbrennstoff und keinen Verbrennungsmotor verwendet, sondern eine elektrische Batterie und einen Elektromotor. Das bedeutet, ein EF, bei dem das Fahrzeug durch Drehen eines Motors mit in einer Batterie gespeichertem Strom angetrieben wird, wurde vor einem Benzinfahrzeug entwickelt, jedoch wurde das EF aufgrund von Problemen, wie etwa aufgrund einer schweren Batterie und aufgrund von Ladezeit, nicht kommerziell vertrieben. Da jedoch Energie- und Umweltprobleme in letzter Zeit immer ernster werden, hat seit den 1990er Jahren eine Forschung zur Kommerzialisierung des EF eingesetzt.
  • Da in letzter Zeit die Batterietechnik maßgeblich weiterentwickelt wurde, wurden inzwischen ein EF und ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEF) kommerzialisiert, die adaptiv fossilen Brennstoff und elektrische Energie verwenden.
  • Da das HEF sowohl Benzin als auch Strom als Energiequelle verwendet, erhält das HEV positive Bewertungen hinsichtlich eines Aspekts der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und einer Verringerung der Abgase. Im Falle des HEF geht es darum, einen Preisunterschied zwischen dem HEF und einem Benzinfahrzeug zu überwinden, wobei die Anzahl an montierten Sekundärbatterien auf 1/3 des EF-Werts verringert werden kann, so dass zu erwarten ist, dass das HEF eine Übergangsrolle bei der Entwicklung zu einem vollständig elektrischen Fahrzeug spielen kann.
  • Das HEF und das EF, bei denen elektrische Energie eingesetzt wird, verwenden eine Batterie, bei welcher eine Mehrzahl von aufladbaren/entladbaren Sekundärzellen in Form eines Akkupacks als Hauptstromquelle ausgebildet ist, so dass das HEF und das EF dahingehend Vorteile haben, dass kein Abgas und nur sehr wenig Lärmbelastung hervorgerufen werden.
  • Wie oben beschrieben, beeinflusst in dem Fahrzeug, bei dem elektrische Energie eingesetzt wird, die Batterieleistung direkt die Leistung des Fahrzeugs, so dass ein Batterie-Managementsystem (BMS) erforderlich ist, welches das Laden/Entladen jeder Batteriezelle durch Messen einer Spannung jeder Batteriezelle und einer Spannung, eines Stroms und dergleichen von den gesamten Batterien effizient verwalten kann und das in der Lage ist, eine entsprechende Zelle durch Überwachen eines Zustands einer integrierten Schaltung zur Zellenerfassung stabil zu steuern, die jede Batteriezelle erfasst.
  • Inzwischen wurde eine Form des BMS entsprechend einer Struktur der Batterie geändert. Im Gegensatz zu einem generellen HEV enthält dabei ein Plug-In-HEF ein Hochspannungsladesystem, ebenso wie ein Hochspannungsbatteriesystem, so dass der Raum, in welchen eine Batterie montiert werden kann, beschränkt ist. Dementsprechend sind in dem PHEV die gesamten Batteriezellen auf eine Master-Batterie und eine Slave-Batterie aufgeteilt und sind in verschiedenen Positionen im Fahrzeug montiert. Dabei kann das BMS aus einem Master-BMS gebildet sein, das eine Master-Batterie steuert, sowie aus einem Slave-BMS, das eine Slave-Batterie steuert.
  • Bei dem Master-BMS und dem Slave-BMS steuert das Master-BMS einen Lade-/Entladezustand der Master-Batterie und steuert ein Hauptrelais ein/aus, das die Batterie und einen Motor des Fahrzeugs verbindet. Ferner steuert das Slave-BMS einen Lade-/Entladezustand der Slave-Batterie und steuert ein Laderelais ein/aus, das die Batterie und ein Ladegerät verbindet. Das bedeutet, das Mater-BMS und das Slave-BMS werden unabhängig voneinander betrieben.
  • Wenn dementsprechend die Master-Batterie während des Ladens der Batterie überladen wird, kann das Master-BMS das Hauptrelais abschalten, um einen Überstrom davon abzuhalten, in den Motor des Fahrzeugs zu fließen, jedoch kann das Master-BMS nicht das Laderelais steuern, so dass ein Problem dahingehend besteht, dass es nicht möglich ist, die Master-Batterie daran zu hindern, kontinuierlich überladen zu werden.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verhindern einer Überladung bereitzustellen, wobei ein Überladungssignal zwischen einem Master-Batterie-Managementsystem (BMS) und einem Slave-BMS übertragen wird, wenn das Master-BMS und das Slave-BMS überladen werden.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, um zu verhindern, dass eine Batterie mit einer Master-Batterie und einer Slave-Batterie überladen wird, wobei die Vorrichtung enthält: ein Master-Batterie-Managementsystem (BMS), das ermittelt, ob die Master-Batterie überladen ist, und ein Hauptrelais, das die Batterie und einen Fahrzeugmotor verbindet bzw. trennt, als Ergebnis der Ermittlung dann abschaltet, wenn die Master-Batterie überladen ist; sowie ein Slave-BMS, das ermittelt, ob die Slave-Batterie überladen ist und ein Laderelais, das die Batterie und ein außerhalb des Fahrzeugs vorgesehenes Ladegerät verbindet bzw. trennt, als Ergebnis der Ermittlung dann abschaltet, wenn die Slave-Batterie überladen ist, wobei dann, wenn irgendeine aus Master-Batterie und Slave-Batterie während des Ladens der Batterie überladen wird, irgendeines aus Master-BMS und Slave-BMS an das andere BMS ein Überladungssignal überträgt, das angibt, dass irgendeine aus Master-Batterie und Slave-Batterie überladen ist, und wobei dann, wenn irgendeines aus Master-BMS und Slave-BMS das Überladungssignal empfängt, eines aus Master-BMS und Slave-BMS das Hauptrelais bzw. das Laderelais abschaltet.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann dann, wenn eine Spannung einer in der Master-Batterie enthaltenen Batteriezelle höher als eine Überladungs-Referenzspannung ist, das Master-BMS ermitteln, dass die Master-Batterie überladen ist.
  • Bei der beispielhafte Ausführungsform, kann dann, wenn die Master-Batterie während des Ladens der Batterie überladen wird, das Master-BMS an das Slave-BMS das erste Überladungssignal übertragen, welches das Überladen der Master-Batterie angibt, und wenn das Slave-BMS das erste Überladungssignal empfängt, dann kann das Slave-BMS das Laderelais abschalten.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann dann, wenn ermittelt wird, dass die Slave-Batterie überladen ist oder das erste Überladungssignal vom Master-BMS empfangen wurde, das Slave-BMS das Laderelais abschalten.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann dann, wenn eine Spannung einer in der Slave-Batterie enthaltenden Batteriezelle höher als eine Überladungs-Referenzspannung ist, das Slave-BMS ermitteln, dass die Slave-Batterie überladen ist.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann dann, wenn die Slave-Batterie während des Ladens der Batterie überladen wird, das Slave-BMS das zweite Überladungssignal an das Master-BMS übertragen, das die Überladung der Slave-Batterie angibt, und wenn das Master-BMS das zweite Überladungssignal empfängt, kann das Master-BMS das Hauptrelais abschalten.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann dann, wenn ermittelt wird, dass die Master-Batterie überladen ist oder das zweite Überladungssignal vom Slave-BMS empfangen wurde, das Master-BMS das Hauptrelais abschalten.
  • Eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Verhindern von Überladung einer Batterie mit einer Master-Batterie und einer Slave-Batterie bereit, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Überladung, wobei eine überladene Batterie aus Master-Batterie und Slave-Batterie während des Ladens der Batterie ermittelt wird; Abschalten eines Hauptrelais, wobei dann, wenn die Master-Batterie als Ergebnis der Ermittlung beim Ermitteln von Überladung überladen ist, ein Master-BMS die Batterie und einen Fahrzeugmotor verbindet oder die Batterie von dem Fahrzeugmotor trennt; Übertragen eines ersten Überladungssignals, wobei das Master-BMS an ein Slave-BMS ein erstes Überladungssignal überträgt, das eine Überladung der Master-Batterie angibt; und Abschalten eines Laderelais, wobei dann, wenn das erste Überladungssignal beim Übertragen des ersten Überladungssignal empfangen wird, die Batterie mit einem außerhalb des Fahrzeugs vorgesehenen Ladegerät verbunden wird oder die Batterie vom Ladegerät getrennt wird.
  • Eine noch weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Verhindern einer Überladung einer Batterie mit einer Master-Batterie und einer Slave-Batterie bereit, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Überladung, wobei eine überladene Batterie aus Master-Batterie und Slave-Batterie während des Ladens der Batterie ermittelt wird; Abschalten eines Laderelais, wobei dann, wenn die Slave-Batterie überladen ist, als Ergebnis der Ermittlung beim Ermitteln der Überladung ein Slave-BMS die Batterie und ein Ladegerät eines Fahrzeugs verbindet, das außerhalb des Fahrzeugs vorgesehen ist, oder die Batterie vom Ladegerät trennt; Übertragen eines zweiten Überladungssignals, wobei das Slave-BMS ein zweites Überladungssignal an ein Master-BMS überträgt, das eine Überladung der Slave-Batterie angibt; und Abschalten eines Hauptrelais, wobei dann, wenn das zweite Überladungssignal beim Übertragen des zweiten Überladungssignal empfangen wird, die Batterie mit einem Fahrzeugmotor verbunden wird oder die Batterie vom Fahrzeugmotor getrennt wird.
  • Die vorliegende Erfindung bewirkt, über das Master-BMS und das Slave-BMS ein Überladungssignal zwischen Master-BMS und Slave-BMS selbst dann zu übertragen, wenn eine aus Master-Batterie und Slave-Batterie während des Ladens überladen wird.
  • Dementsprechend schalten selbst dann, wenn eine aus Master-Batterie und Slave-Batterie während des Ladens überladen wird, das Master-BMS und das Slave-BMS sowohl das Hauptrelais als auch das Laderelais ab.
  • Eine Auswirkung liegt somit darin, die Gefahr eines sicheren Unfalls, wie etwa Fahrzeugbrand oder -explosion, aufgrund von Überladen der Batterie herabzusetzen.
  • Die vorstehende Zusammenfassung versteht sich nur als Veranschaulichung und in keinster Weise einschränkend. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Aspekten, Ausführungsformen und Merkmalen ergeben sich weitere Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale deutlicher unter Bezugnahme auf die Zeichungen und die nachfolgende, nähere Beschreibung.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Konfigurationsschaltbild mit einem Master-BMS und einem Slave-BMS.
    • 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Vorrichtung zum Verhindern einer Überladung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verhindern einer Überladung über eine Vorrichtung zum Verhindern einer Überladung dann, wenn eine Master-Batterie überladen ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verhindern einer Überladung über eine Vorrichtung zum Verhindern einer Überladung dann, wenn eine Slave-Batterie überladen ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht unbedingt maßstäblich sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die speziellen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hier offenbart sind, einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Stellungen und Formen werden teilweise durch bestimmte Anwendungen und der Einsatzumgebung festgelegt.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen in allen Figuren der Zeichnung auf gleiche oder äquivalente Teile der Erfindung.
  • NÄHERE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
  • Nachfolgend wird eine Vorrichtung zum Verhindern von Überladung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von 1 und 2 beschrieben.
  • 1 ist ein Konfigurationsschaltbild mit einem Master-Batterie-Managementsystem (BMS) und einem Slave-BMS. Anhand von 1 wird eine Verbindungsanordnung zwischen einer Master-Batterie 1, einer Slave-Batterie 2, einem Master-BMS 3, einem Slave-BMS 4, einem Inverter 5, einem Motor 6 und einem Ladegerät 7 verdeutlicht.
  • Die Master-Batterie 1 und die Slave-Batterie 2 können eine HochspannungsBatterie enthalten, die in einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug montiert ist. Insbesondere können die Master-Batterie 1 und die Slave-Batterie 2 eine Hochspannungsbatterie enthalten, die in einem Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) montiert ist. Dabei stellen die Master-Batterie 1 und die Slave-Batterie 2 Konzepte für unterteilte Positionen dar, in welchen die Batterien montiert sind, und es können Aufbau und Merkmale der Master-Batterie 1 und der Slave-Batterie 2 gleich sein.
  • Wenn beispielsweise 96 Batteriezellen zum Betreiben des PHEV benötigt werden, können 48 Batteriezellen unter den 96 Batteriezellen an einer Position eines Ersatzreifens an einem unteren Ende eines Kofferraums des Fahrzeug montiert sein und die verbleibenden 48 Batteriezellen aus den 96 Batteriezellen können an einer Hinterseite eines Rücksitzes des Fahrzeugs montiert sein. Dabei kann die Batterie, die an der Position des Ersatzreifens am unteren Ende des Kofferraums des Fahrzeug als Master-Batterie 1 bestimmt sein und die Batterie, die an der Hinterseite des Rücksitzes des Fahrzeugs montiert ist, kann als Slave-Batterie 2 bestimmt sein. Im Gegensatz dazu kann die Batterie, die an der Position des Ersatzreifens am unteren Ende des Kofferraums des Fahrzeug montiert ist, als Slave-Batterie 2 bestimmt sein und die Batterie, die an der Hinterseite des Rücksitzes des Fahrzeugs montiert ist, kann als Master-Batterie 1 bestimmt sein.
  • In der beispielhaften Ausführungsform können dann, wenn die Hauptrelais SW1 und SW2 angeschaltet sind, die Master-Batterie 1 und die Slave-Batterie 2 über den Inverter 5 dem Motor 6 Strom zuführen. In der beispielhaften Ausführungsform können dann, wenn die Hauptrelais SW1 und SW2 angeschaltet sind, die Master-Batterie 1 und die Slave-Batterie 2 über den Inverter 5 Strom vom Motor 6 aufnehmen. Dabei kann der Inverter 5 dazu dienen, Gleichstrom und Wechselstrom umzuwandeln.
  • Wenn die Laderelais SW3 und SW4 angeschaltet sind, können die Master-Batterie 1 und die Slave-Batterie 2 über das Ladegerät 7 Strom aufnehmen und geladen werden. Dabei kann das Ladegerät 7 Strom von einer Stromversorgungsquelle aufnehmen, die außerhalb des Fahrzeugs liegt.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann das Master-BMS 3 ermitteln, ob die Master-Batterie 1 überladen ist. Insbesondere dann, wenn eine Spannung der Batteriezelle, die in der Master-Batterie 1 enthalten ist, höher als eine Überladungs-Referenzspannung ist, kann das Master-BMS 3 ermitteln, dass die Master-Batterie 1 überladen ist. Dies bedeutet, dass wenn 48 Batteriezellen in der Master-Batterie 1 enthalten sind und eine Spannung von nur einer Batteriezelle aus den 48 Batteriezellen höher als die Überladungs-Referenzspannung ist, dann kann das Master-BMS 3 ermitteln, dass die Master-Batterie 1 überladen ist.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann dann, wenn die Master-Batterie 1 überladen ist, das Master-BMS 3 die Hauptrelais SW1 und SW2 abschalten. Dementsprechend kann verhindert werden, dass ein Überstrom in den Motor 6 fließen kann. Andererseits sind dann, wenn die Master-Batterie 1 und die Slave-Batterie 2 geladen werden, die Laderelais SW3 und SW4 noch angeschaltet, so dass ein Problem dahingehend besteht, dass es nicht möglich ist, eine Überladungssituation der Master-Batterie 1 allein durch Abschalten der Hauptrelais SW1 und SW2 zu lösen.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann das Slave-BMS 4 ermitteln, ob die Slave-Batterie 2 überladen ist. Insbesondere dann, wenn eine Spannung der in der Slave-Batterie 2 enthaltenden Batteriezelle gleich oder höher als die Überladungs-Referenzspannung ist, kann das Slave-BMS 4 ermitteln, dass die Slave-Batterie 2 überladen ist. Das bedeutet, wenn die 48 Batteriezellen in der Slave-Batterie 2 enthalten sind und eine Spannung von nur einer Batteriezelle aus den 48 Batteriezellen höher als die Überladungs-Referenzspannung ist, kann das Slave-BMS 4 ermitteln, dass die Slave-Batterie 2 überladen ist.
  • In der beispielhaften Ausführungsform kann das Slave-BMS 4 die Laderelais SW3 und SW4 abschalten, wenn die Slave-Batterie 2 überladen ist. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Slave-Batterie 2 überladen wird. Andererseits sind die Hauptrelais SW1 und SW noch angeschaltet, so dass hier ein Problem dahingehend vorliegt, dass ein Überstrom in den Motor 6 fließen kann, wenn nur die Laderelais SW3 und SW4 abgeschaltet sind.
  • Um die vorangehenden Probleme zu lösen, ist es erforderlich, dass eine Überladungsinformation der Master-Batterie 1 oder der Slave-Batterie 2 zwischen Master-BMS 3 und Slave-BMS 4 geteilt wird.
  • 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Vorrichtung zum Verhindern von Überladen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Bezugnehmend auf 2 kann die Vorrichtung zum Verhindern von Überladen gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Master-BMS 3 und das Slave-BMS 4 aufweisen.
  • Das Master-BMS 3 kann eine Einheit 11 zum Ermitteln einer Überladung, eine Entprellschaltung 12, ein ODER-Gatter 13, eine interne Signalausgabeeinheit 14, eine gemeinsame Signalausgabeeinheit 15, eine externe Signalausgabeeinheit 16 und einen Mikrocomputer 17 aufweisen.
  • Die Einheit 11 zum Ermitteln von Überladung kann ermitteln, ob die Master-Batterie 1 überladen ist. Wenn ermittelt wird, dass die Master-Batterie 1 überladen ist, kann die Einheit 11 zum Ermitteln von Überladung ein erstes Überladungssignal an das ODER-Gatter 13 und die interne Signalausgabeeinheit 14 übertragen. Dabei stellt das erste Überladungssignal ein Signal dar, das bedeutet, dass die Master-Batterie 1 überladen ist.
  • Die Entprellschaltung 12 kann bestätigen, ob ein von dem Slave-BMS 4 zum Master-BMS 3 übertragenes Signal ein Rauschen ist. Insbesondere dann, wenn das von dem Slave-BMS 4 an das Master-BMS 3 übertragene Signal in kürzerer Zeit als eine vorbestimmte Zeit übertragen wird, kann die Entprellschaltung 12 ermitteln, dass das übertragene Signal ein Rauschen ist und das übertragene Signal sperren. Andererseits kann dann, wenn das von dem Slave-BMS 4 an das Master-BMS 3 übertragene Signal für die vorbestimmte Zeit oder länger übertragen wird, die Entprellschaltung 12 ermitteln, dass das übertragene Signal ein zweites Überladungssignal ist und das übertragene Signal an das ODER-Gatter 13 und an die externe Signalausgabeeinheit 16 übertragen.
  • Wenn das erste Überladungssignal von der Einheit 11 zum Ermitteln von Überladung oder das zweite Überladungssignal von der Entprellschaltung 12 übertragen wird, kann das ODER-Gatter 13 das übertragene Signal zur gemeinsamen Signalausgabeeinheit 15 übertragen.
  • Wenn das erste Überladungssignal von der Einheit 11 zum Ermitteln von Überladung übertragen wird, kann die interne Signalausgabeeinheit 14 das erste Überladungssignal an das Slave-BMS 4 über den Mikrocomputer 17 und einen Low-Side-Schalter (LSW) 18 übertragen. Dementsprechend kann selbst dann, wenn die Master-Batterie 1 überladen ist, eine Information über den Überladungszustand der Master-Batterie 1 selbst dem Slave-BMS 4 mitgeteilt werden.
  • Wenn das erste Überladungssignal vom ODER-Gatter 13 empfangen wird, kann die gemeinsame Signalausgabeeinheit 15 das erste Überladungssignal an den Mikrocomputer 17 und die Hauptrelais SW1 und SW2 übertragen. Dementsprechend können die Hauptrelais SW1 und SW2 abgeschaltet werden.
  • Wenn das zweite Überladungssignal von der Entprellschaltung 12 empfangen wird, kann die gemeinsame Signalausgabeeinheit 15 das zweite Überladungssignal an den Mikrocomputer 17 übertragen.
  • Wenn das erste Überladungssignal nur von der internen Signalausgabeeinheit 14 empfangen wird, kann der Mikrocomputer 17 erkennen, dass die Hauptrelais SW1 und SW2 über das Master-BMS 3 abgeschaltet werden. Andererseits kann dann, wenn das zweite Überladungssignal nur von der externen Signalausgabeeinheit 16 empfangen wird, der Mikrocomputer 17 erkennen, dass die Hauptrelais SW1 und SW2 über das Slave-BMS 4 abgeschaltet werden. Dementsprechend kann der Mikrocomputer 17 bestätigen, ob die Slave-Batterie 2 überladen ist und ebenso, ob die Master-Batterie 1 überladen ist.
  • Das Slave-BMS 4 kann eine Einheit 21 zum Ermitteln von Überladung, eine Entprellschaltung 22, ein ODER-Gatter 23, eine interne Signalausgabeeinheit 24, eine gemeinsame Signalausgabeeinheit 25, eine externe Signalausgabeeinheit 26 und einen Mikrocomputer 27 enthalten.
  • Die Einheit 21 zum Ermitteln von Überladung kann ermitteln, ob die Slave-Batterie 2 überladen ist. Wenn ermittelt wird, dass die Slave-Batterie 2 überladen ist, kann die Einheit 21 zum Ermitteln von Überladung ein zweites Überladungssignal an das ODER-Gatter 23 und an die interne Signalausgabeeinheit 24 übertragen. Dabei bedeutet das zweite Überladungssignal ein Signal, das darstellt, dass die Slave-Batterie 2 überladen ist.
  • Die Entprellschaltung 22 kann bestätigen, ob ein von dem Master-BMS 3 an das Slave-BMS 4 übertragenes Signal ein Rauschen ist. Insbesondere dann, wenn das von dem Master-BMS 3 an das Slave-BMS 4 übertragene Signal für eine Zeit kürzer als eine vorbestimmte Zeit übertragen wird, kann die Entprellschaltung 22 ermitteln, dass das übertragene Signal ein Rauschen ist und kann das übertragene Signal sperren. Andererseits kann dann, wenn das von dem Master-BMS 3 an das Slave-BMS 4 übertragene Signal für die vorbestimmte Zeit oder länger übertragen wird, die Entprellschaltung 22 ermitteln, ob das übertragene Signal das erste Überladungssignal ist, und das übertragene Signal an das ODER-Gatter 23 und an die externe Signalausgabeeinheit 26 übertragen.
  • Wenn das zweite Überladungssignal von der Einheit 21 zum Ermitteln von Überladung übertragen wird oder wenn das erste Überladungssignal von der Entprellschaltung 22 übertragen wird, kann die Entprellschaltung 22 das übertragene Signal an die gemeinsame Signalausgabeeinheit 25 übertragen.
  • Wenn das zweite Überladungssignal von der Einheit 21 zum Ermitteln von Überladung empfangen wird, kann die Entprellschaltung 22 das zweite Überladungssignal an das Master-BMS 3 über den Mikrocomputer 27 und einen Low-Side-Schalter (LSW) 28 übertragen. Dementsprechend kann selbst dann, wenn die Slave-Batterie 2 überladen ist, eine Information über den Überladungszustand der Slave-Batterie 2 an das Master-BMS 3 übermitteln werden.
  • Wenn das zweite Überladungssignal von dem ODER-Gatter 23 empfangen wird, kann die Entprellschaltung 22 das zweite Überladungssignal an den Mikrocomputer 27 und die Laderelais SW3 und SW4 übertragen. Dementsprechend können die Laderelais SW3 und SW4 abgeschaltet werden.
  • Wenn das erste Überladungssignal von der Entprellschaltung 22 empfangen wird, kann die externe Signalausgabeeinheit 26 das erste Überladungssignal an den Mikrocomputer 27 übertragen.
  • Wenn das zweite Überladungssignal nur von der internen Signalausgabeeinheit 24 empfangen wird, kann der Mikrocomputer 27 erkennen, dass die Laderelais SW3 und SW4 über das Slave-BMS 4 abgeschaltet sind. Andererseits kann dann, wenn das erste Überladungssignal nur von der externen Signalausgabeeinheit 26 empfangen wird, der Mikrocomputer 27 erkennen, dass die Laderelais SW3 und SW4 über den Master-BMS 3 abgeschaltet sind. Dementsprechend kann der Mikrocomputer 27 auch bestätigen, ob die Master-Batterie 3 überladen ist, und auch, ob die Slave-Batterie 2 überladen ist.
  • Dementsprechend kann das BMS gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so implementiert sein, dass selbst dann, wenn eine aus Master-Batterie 1 und Slave-Batterie 2 während des Ladens überladen wird, das Überladungssignal zwischen dem Master-BMS 3 und dem Slave-BMS 4 übertragen wird. Dementsprechend können selbst dann, wenn eine aus Master-Batterie 1 und Slave-Batterie 2 während des Ladens überladen wird, sämtliche der Hauptrelais SW1 und SW2 und Laderelais SW3 und SW4 abgeschaltet werden. Dementsprechend liegt eine Auswirkung darin, die Gefahr eines sicheren Unfalls, wie etwa Fahrzeugbrand oder -explosion, aufgrund von Überladen der Batterie herabzusetzen.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Verhindern von Überladen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von 3 und 4 beschrieben. Dabei werden Wiederholungen bei der Beschreibung der Teile anhand von 1 und 2 weggelassen.
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verhindern von Überladung mit der Vorrichtung zum Verhindern von Überladung darstellt, wenn die Master-Batterie überladen ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 3 kann das Master-BMS 3 zunächst ermitteln, ob die Master-Batterie 1 überladen ist (S301).
  • Wenn die Master-Batterie 1 als Ergebnis der Ermittlung in Schritt S301 überladen ist, dann kann das Master-BMS 3 die Hauptrelais SW1 und SW2 abschalten, um zwischen der Batterie und dem Motor 6 eines Fahrzeugs zu verbinden bzw. zu trennen (S303).
  • Dann kann das Master-BMS 3 ein erstes Überladungssignal übertragen, das die Überladung der Master-Batterie 1 an das Slave-BMS 4 meldet (S305).
  • Wenn das erste Überladungssignal von dem Master-BMS 3 empfangen wird, dann kann das Slave-BMS 40 die Laderelais SW3 und SW4 abschalten, um die Batterie und das außerhalb des Fahrzeugs vorgesehene Ladegerät 7 zu verbinden bzw. zu trennen (S307).
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verhindern von Überladung mit der Vorrichtung zum Verhindern von Überladung darstellt, wenn die Slave-Batterie überladen ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 4 kann das Slave-BMS 4 zunächst ermitteln, ob die Slave-Batterie 2 überladen ist (S401).
  • Wenn die Slave-Batterie 2 als Ergebnis der Ermittlung von Schritt S401 überladen ist, dann kann das Slave-BMS 4 die Laderelais SW3 und SW4 (S403) abschalten.
  • Das Slave-BMS 4 kann dann ein zweites Überladungssignal übertragen, das die Überladung der Slave-Batterie 2 an das Master-BMS 3 meldet (S405).
  • Wenn das zweite Überladungssignal vom Slave-BMS 4 empfangen wird, kann das Master-BMS 30 die Hauptrelais SW1 und SW2 (S407) abschalten.
  • Wie oben beschrieben, wurden die beispielhaften Ausführungsformen in den Zeichnungen und der Patentschrift beschrieben und dargestellt. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern, um dadurch weiteren Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen und anzuwenden, ebenso wie verschiedene Varianten und Abwandlungen davon. Wie aus der vorangehenden Beschreibung naheliegend ist, sind bestimmte Aspekte der Erfindung nicht auf die besonderen Einzelheiten der hierin beschriebenen Beispiele beschränkt, und es wird daher erachtet, dass weitere Abwandlungen und Anwendungen bzw. Äquivalente davon für den Fachmann erdenkbar sein können. Viele Änderungen, Abwandlungen, Variationen und weitere Verwendungen und Anwendungen der vorliegenden Konzeption werden dem Fachmann jedoch als naheliegend erscheinen, nachdem er die Patentschrift und die begleitenden Zeichnungen berücksichtigt. All diese Änderungen, Abwandlungen, Variationen und weiteren Verwendungen und Anwendungen, die nicht den Geiste und den Umfang der Erfindung verlassen, werden als durch die Erfindung abgedeckt angesehen, die nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Verhindern von Überladung einer Batterie mit einer Master-Batterie und einer Slave-Batterie, wobei die Vorrichtung enthält: ein Master-Batterie-Managementsystem (BMS), das dazu ausgelegt ist, zu ermitteln, ob die Master-Batterie überladen ist, und ein zwischen der Batterie und einem Motor eines Fahrzeugs verbindendes bzw. diese trennendes Hauptrelais abschaltet, wenn die Master-Batterie als Ergebnis der Ermittlung überladen ist; und ein Slave-BMS, das dazu ausgelegt ist, zu ermitteln, ob die Slave-Batterie überladen ist, und ein zwischen der Batterie und einem außerhalb des Fahrzeugs vorgesehenen Ladegerät verbindendes bzw. diese trennendes Laderelais abzuschalten, wenn die Slave-Batterie als Ergebnis der Ermittlung überladen ist, wobei dann, wenn die Master-Batterie überladen ist, das Master-BMS ein erstes Überladungssignal erzeugt und das erste Überladungssignal an das Slave-BMS überträgt, dann, wenn die Slave-Batterie überladen ist, das Slave-BMS ein zweites Überladungssignal erzeugt und das zweite Überladungssignal an das Master-BMS überträgt, das Slave-BMS in Reaktion auf das erste Überladungssignal das Laderelais abschaltet, und das Master-BMS in Reaktion auf das zweite Überladungssignal das Hauptrelais abschaltet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn eine Spannung einer Batteriezelle, die in der Master-Batterie enthalten ist, höher ist als eine Überladungs-Referenzspannung, das Master-BMS ermittelt, dass die Master-Batterie überladen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei dann, wenn die Master-Batterie während des Ladens der Batterie überladen wird, das Master-BMS das erste Überladungssignal, das die Überladung der Master-Batterie angibt, an das Slave-BMS überträgt, und wenn das Slave-BMS das erste Überladungssignal empfängt, das Slave-BMS das Laderelais abschaltet.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei dann, wenn ermittelt wird, dass die Slave-Batterie überladen ist oder das erste Überladungssignal von dem Master-BMS empfangen wird, das Slave-BMS das Laderelais abschaltet.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dann, wenn eine Spannung einer Batteriezelle, die in der Slave-Batterie enthalten ist, höher ist als eine Überladungs-Referenzspannung, das Slave-BMS ermittelt, dass die Slave-Batterie überladen ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dann, wenn die Slave-Batterie während des Ladens der Batterie überladen wird, das Slave-BMS das zweite Überladungssignal, das die Überladung der Slave-Batterie angibt, an das Master-BMS überträgt, und dann, wenn das Master-BMS das zweite Überladungssignal empfängt, das Master-BMS das Hauptrelais abschaltet.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei dann, wenn ermittelt wird, dass die Master-Batterie überladen ist oder das zweite Überladungssignal von dem Slave-BMS empfangen wird, das Slave-BMS das Hauptrelais abschaltet.
  8. Verfahren zum Verhindern von Überladung einer Batterie mit einer Master-Batterie und einer Slave-Batterie, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Überladung, wobei eine überladene Batterie aus Master-Batterie und Slave-Batterie während des Ladens der Batterie ermittelt wird; Abschalten eines zwischen der Batterie und einem Motor eines Fahrzeugs verbindenden bzw. trennenden Hauptrelais dann, wenn die Master-Batterie als Ergebnis der Ermittlung beim Ermitteln der Überladung überladen ist; Übertragen eines ersten Überladungssignal, bei dem ein Master-BMS ein erstes Überladungssignal, das eine Überladung der Master-Batterie angibt, an ein Slave-BMS überträgt; und Abschalten eines zwischen einer Batterie und einem außerhalb des Fahrzeugs vorgesehenen Ladegerät verbindenden bzw. trennenden Laderelais dann, wenn das erste Überladungssignal beim Übertragen des ersten Überladungssignals übertragen wird.
  9. Verfahren zum Verhindern einer Überladung einer Batterie mit einer Master-Batterie und einer Slave-Batterie, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Überladung, wobei eine überladene Batterie aus Master-Batterie und Slave-Batterie während des Ladens der Batterie ermittelt wird; Abschalten eines zwischen der Batterie und einem außerhalb eines Fahrzeugs vorgesehenen Ladegeräts verbindendes bzw. trennendes Laderelais, wenn die Slave-Batterie als Ergebnis der Ermittlung beim Ermitteln der Überladung überladen ist; Übertragen eines zweiten Überladungssignals, wobei ein Slave-BMS ein zweites Überladungssignal, das eine Überladung der Slave-Batterie angibt, an ein Master-BMS überträgt; und Abschalten eines Hauptrelais, wobei dann, wenn das zweite Überladungssignal beim Übertragen des zweiten Überladungssignals empfangen wird, die Batterie mit einem Motor eines Fahrzeugs verbunden wird oder die Batterie vom Motor des Fahrzeugs getrennt wird.
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