DE102018204000A1 - Dynamisch abschaltbares Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines dynamisch abschaltbaren Batteriesystems - Google Patents

Dynamisch abschaltbares Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines dynamisch abschaltbaren Batteriesystems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend mehrere Batteriezellen (14), die jeweilige Batteriezellgehäuse (24) mit elektrischen Anschlüssen (26, 28) aufweisen, über welche die Batteriezellen (14) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei in den Batteriezellgehäusen (24) jeweils ein die Anschlüsse (26, 28) verbindender Zellzweig (30) mit einer galvanischen Zelle (32) angeordnet ist, wobei jeder Zellzweig (30) ein Schaltelement (36) zum Öffnen und Schließen des Zellzweigs (30) aufweist; das Batteriesystem (12) eine Steuereinrichtung (16) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, alle Schaltelemente (36) der Zellzweige (30) zum Öffnen der Schaltelemente (36) anzusteuern, wenn die Steuereinrichtung (16) ein Gefahrsignal von wenigstens einem Sensor (22) empfangen hat. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines dynamisch abschaltbaren Batteriesystems (12).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein dynamisch abschaltbares Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung noch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriesystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines dynamisch abschaltbaren Batteriesystems.
  • Insbesondere aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen findet der Einsatz von Batterien, überwiegend von Hochvolt-Batterien, immer mehr Verwendung in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen. Derartige Batteriesysteme beziehungsweise Batterien umfassen beispielsweise eine Vielzahl von Lithium-Ionen-Zellen, die miteinander verschaltet sind. Vor allem im Crash-Fall kann von solchen Batteriezellen ein gewisses Gefahrenpotential ausgehen, beispielsweise durch Deformation verursachte Kurzschlüsse, starke Hitzeentwicklungen und dergleichen. Aus dem Stand der Technik sind bereits schon vielfältige Mechanismen bekannt, insbesondere im Crash-Fall oder bei anderweitigen kritischen Situationen, das von Batterien ausgehende Risiko zu minimieren.
  • Die DE 10 2007 017 018 A1 zeigt eine Überbrückung defekter Zellen bei Batterien. Zum Überbrücken einzelner Zellen im Falle eines sich in der Zelle aufbauenden Überdrucks wird eine außenseitig an den Zellen vorgesehene Zellüberbrückungseinrichtung vorgeschlagen, die bewegliche schaltbare elektrische Kontaktelemente umfasst, die von einem ersten in einen zweiten Schaltzustand geschaltet werden können.
  • Die DE 10 2010 041 024 A1 beschreibt ein Verfahren, bei welchem als kritisch eingestufte Batteriemodule deaktiviert und überbrückt werden können.
  • Die DE 10 2014 218/850 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Batterieanordnung eines Kraftfahrzeugs, bei welchem im Falle eines Defekts in einer Batteriezelle die defekte Batteriezelle mittels einer außerhalb der Batteriezelle angeordneten Schaltungseinrichtung getrennt und überbrückt werden können.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher auf besonders effektive Weise die Sicherheit und Verfügbarkeit von Batteriesystemen mit mehreren Batteriezellen verbessert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein dynamisch abschaltbares Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines dynamisch abschaltbaren Batteriesystems mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das dynamisch abschaltbare Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug umfasst mehrere Batteriezellen, die jeweilige Batteriezellgehäuse mit elektrischen Anschlüssen aufweisen, über welche die Batteriezellen elektrisch miteinander verbunden sind, wobei in den Batteriezellgehäusen jeweils ein die Anschlüsse verbindender Zellzweig mit einer galvanischen Zelle angeordnet ist. Jeder Zellzweig weist dabei ein Schaltelement zum Öffnen und Schließen des Zellzweigs auf. Zudem weist das Batteriesystem eine Steuereinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, alle Schaltelemente der Zellzweige zum Öffnen der Schaltelemente anzusteuern, wenn die Steuereinrichtung ein Gefahrsignal von wenigstens einem Sensor empfangen hat.
  • Das Batteriesystem im Sinne der Erfindung umfasst also eine Zusammenschaltung mehrerer gleichartiger galvanischer Zellen beziehungsweise Elemente. Darunter können grundsätzlich sowohl Primärzellen als auch Sekundärzellen fallen. Bei den Zellen kann es sich auch beispielsweise um so genannte Solid-State-Zellen und auch um herkömmliche galvanische Zellen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen oder dergleichen handeln. Genauso kann es sich bei den Zellen beispielsweise auch um Brennstoffzellen handeln.
  • Die besagten Schaltelemente können elektronische Schaltelemente sein, also beispielsweise Feldeffekttransistoren oder auch Dioden. Bei den Schaltelementen kann es sich grundsätzlich aber auch um elektromechanische Schalter handeln, beispielsweise um Relais. Wesentlich bei den Schaltelementen ist, dass diese die jeweiligen Zellzweige mit den galvanischen Zellen schalten können, also die jeweiligen Zellzweige entweder elektrisch leitend schalten oder elektrisch trennen, und kompakt genug sind, um innerhalb der Batteriezellgehäuse unterbracht werden zu können.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Batteriesystems ist es möglich, auf Zellebene alle galvanischen Zellen bei Bedarf vom Stromkreis des Batteriesystems, also auch untereinander, zu trennen. Wird beispielsweise ein Teil des Batteriesystems aufgrund eines Crashs des Kraftfahrzeugs, in welchem das Batteriesystem eingesetzt wird, deformiert, so können zunächst einmal aus Sicherheitsgründen alle Zellzweige mit den galvanischen Zellen unterbrochen werden, indem die Steuereinrichtung die jeweiligen Schaltelemente entsprechend ansteuert. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, das Gefahrsignal von einem Crashsensor des Kraftfahrzeugs zu empfangen. Crashsensoren, auch Aufprallsensoren genannt, werden in Kraftfahrzeugen üblicherweise verwendet, um einen Aufprall des Fahrzeugs gegen ein Hindernis zu detektieren. Hat der Sensor einen Aufprall erkannt, sendet er einen elektrischen Impuls an verschiedene Steuergeräte, worunter auch die Steuereinrichtung des Batteriesystems fallen kann. Bei dem Crashsensor kann es sich beispielsweise um einen Beschleunigungssensor, einen Drucksensor oder auch um einen Sensor handeln, der aufgrund von Körperschalländerungen des sich beim Aufprall verformenden Karosserieblechs einen Crash erkennen kann. Genauso ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung beispielsweise dazu eingerichtet ist, das Gefahrsignal von einem Airbagsteuergerät des Kraftfahrzeugs zu empfangen. Wenn die Steuereinrichtung das zumindest eine Gefahrensignal von dem zumindest einen Sensor des Kraftfahrzeugs empfangen hat, steuert diese die einzelnen Schaltelemente der jeweiligen Batteriezellen an, sodass die Schaltelemente geöffnet werden. Im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeugs kann dadurch innerhalb kürzester Zeit sichergestellt werden, dass alle Batteriezellen untereinander beziehungsweise voneinander elektrisch getrennt sind. Dadurch kann unter anderem verhindert werden, dass intakte Batteriezellen ihre Energie beispielsweise in einen Kurzschluss hinein wuchten, infolgedessen sehr hohe Ströme fließen könnten. Denn mittels des erfindungsgemäßen dynamisch abschaltbaren Batteriesystems ist es möglich, im Bedarfsfall, sämtliche Stromkreise auf Batteriezellebene zu unterbrechen. Unabhängig davon, ob einige der Batteriezellen beispielsweise beim Crash in Mitleidenschaft gezogen worden sind und andere nicht, kann dann zuverlässig verhindert werden, dass Ströme innerhalb des Batteriesystems fließen. Mittels des erfindungsgemäßen Batteriesystems können alle Batteriezellen untereinander elektrisch getrennt werden. Dadurch wird ein besonders sicheres Batteriesystem bereitgestellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Batteriezellen wenigstens einen Sensor zum Generieren des Gefahrsignals aufweisen, wobei die Steuereinrichtung in die Batteriezellen integrierte dezentrale Steuereinheiten, insbesondere in die Batteriezellen integrierte Mikrokontroller, je Batteriezelle aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Schaltelemente zum Öffnen der Schaltelemente anzusteuern. Die dezentrale Steuereinheiten sind also signaltechnisch mit den jeweiligen Sensoren verbunden. Bei den besagten Sensoren kann es sich beispielsweise um Schocksensoren, Gyrometer und/oder Beschleunigungssensoren handeln. Jede Batteriezelle ist somit in der Lage, Gefahrensituationen, wie beispielsweise einen Crash oder einen instabilen Fahrzeugzustand in Form eines Schleuderns und/oder Überschlagens, des Kraftfahrzeugs zu erkennen. Die Batteriezellen können zudem selbst entscheiden, ob diese selbstständig die Schaltelemente betätigen sollen. Auf diese Weise müssen nicht erst im Vergleich dazu relativ zeitaufwendig Signale von fahrzeugseitigen Sensoren, z.B. über ein BUS-System, zu den Batteriezellen gelangen. Stattdessen kann auf Zelleebene eine kritische Gefahrensituation des Kraftfahrzeugs eigenständig erkannt und gegebenenfalls durch selbstständiges Öffnen der Schaltelemente darauf reagiert werden. Vor allem bei sehr starken Crashs kann so wertvolle Zeit eingespart werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung eine zentrale Steuereinheit aufweist, welche signaltechnisch mit dem wenigstens einen Sensor verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung jeweilige dezentrale Steuereinheiten, insbesondere in die Batteriezellen integrierte Mikrokontroller, je Batteriezelle aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Schaltelemente zum Öffnen der Schaltelemente anzusteuern. Die zentrale Steuereinheit kann also beispielsweise das Gefahrsignal von einem Crashsensor oder auch von einem Airbagsensor des Kraftfahrzeugs empfangen. Infolgedessen sendet die zentrale Steuereinheit entsprechende Steuerbefehle an die dezentralen Steuereinheiten aus, welche ihrerseits dann dafür sorgen, dass die jeweiligen Schaltelemente der Zellzweige geöffnet werden. Signale vom Crashsensor oder auch vom Airbagsensor kann die zentrale Steuereinheit beispielsweise in an sich bekannter Weise über ein BUS-System des Kraftfahrzeugs aber auch auf andere Weise abgreifen. Die Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit und den dezentralen Steuereinheiten kann beispielsweise wireless erfolgen, wobei auch eine kabelgebundene Datenübertragung beziehungsweise Signalübertragung möglich ist. Durch die dezentralen Steuereinheiten wird ein besonders ausfallsicheres System bereitgestellt, da je Batteriezelle eine eigene Steuereinheit, beispielsweise in Form eines Mikrocontrollers, vorgesehen ist. Zudem ist es grundsätzlich auch denkbar, dass die zentrale Steuereinheit weggelassen wird, wobei die Steuereinrichtung dann nur die dezentralen Steuereinheiten aufweist, welche informations- beziehungsweise signaltechnisch beispielsweise mit einem Crashsensor oder auch mit einem Airbagsteuergerät des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein können.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Batteriesystem wenigstens einen Schaltschütz zum Trennen eines Pluspols von einem Minuspol des Batteriesystems aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Schaltschütz zum Öffnen des Schaltschützes anzusteuern, wenn die Steuereinrichtung das Gefahrsignal empfangen hat. Der Schaltschütz dient also als Lasttrenner, welcher geöffnet wird, sobald die Steuereinrichtung das wenigstens eine Gefahrsignal von dem zumindest einen Sensor empfangen hat. Vorzugsweise weist das Batteriesystem sowohl in der Nähe des Pluspols als auch in der Nähe des Minuspols einen jeweiligen Schaltschütz auf. Dadurch kann an beiden Polen des Batteriesystems sichergestellt werden, dass im Gefahrenfall keine Ströme mehr über die Pole fließen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Schaltelemente der Zellzweige zum Öffnen der Schaltelemente erst dann anzusteuern, wenn der Schaltschütz geöffnet worden ist. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass Schaltschütze üblicherweise ein trägeres Reaktions- beziehungsweise Öffnungsverhalten aufweisen als die in den Zellzweigen verwendbaren Schaltelemente, bei welchen es sich vorzugsweise um elektronische Schaltelemente handelt. Der zumindest eine Schaltschütz kann beispielsweise im Millisekundenbereich geöffnet werden. Sobald dies geschehen ist, können die Schaltelemente - entsprechende interne Kurzschlüsse innerhalb des Batteriesystems einmal außen vor - lastfrei innerhalb von Mikrosekunden bis Nanosekunden geöffnet werden. Falls das Batteriesystem beispielsweise durch einen Crash nicht vollständig so in Mitleidenschaft gezogen worden ist, dass sämtliche Batteriezellen nicht mehr verwendet werden können, kann auf diese Weise gewährleistet werden, dass die Schaltelemente beim Öffnen nicht unnötig in Mitleidenschaft gezogen werden, da diese zumindest im Wesentlichen lastfrei geschaltet werden können, sofern der wenigstens eine Schaltschütz vorher geöffnet worden ist.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in den Batteriezellgehäusen jeweils ein Bypasszweig zum Überbrücken der jeweiligen galvanischen Zelle angeordnet ist und jeder Bypasszweig ein Überbrückungsschaltelement zum Öffnen und Schließen des Bypasszweigs aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Schaltelemente und die Überbrückungsschaltelemente zum Öffnen anzusteuern, wenn die Steuereinrichtung das Gefahrsignal empfangen hat. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass weder über den Bypasszweig noch über den jeweiligen Zellzweig ein Strom fließen kann, sobald nämlich die jeweiligen Schaltelemente beziehungsweise Überbrückungsschaltelemente geöffnet worden sind.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, nach dem Öffnen der Schaltelemente und Überbrückungsschaltelemente bei den störungsfrei funktionierenden Batteriezellen bei nach wie vor geöffneten Überbrückungsschaltelementen die Schaltelemente zum Schließen der Schaltelemente anzusteuern. Das dynamische abschaltbare Batteriesystem ist also vorzugsweise dazu in der Lage, zu erkennen, welche der Batteriezellen störungsfrei funktionieren und welche so sehr in Mitleidenschaft gezogen worden sind, dass diese nicht mehr störungsfrei funktionieren. Erstere können beispielsweise nach einem Crash wieder aktiviert werden, indem die zuvor geöffneten Überbrückungsschaltelemente nach wie vor offen gelassen werden, wobei die Schaltelemente der Zellzweige geschlossen werden. Bei dem dynamisch abschaltbaren Batteriesystem ist es also auf Batteriezellebene möglich, nach einem Unfall auf Zellebene zu entscheiden, welche der Batteriezellen weiterhin zur Energieversorgung problemlos verwendet werden können. Beispielsweise ist es denkbar, dass aufgrund eines Frontalaufpralls nur in einem vorderen Bereich des Batteriesystems einige der Batteriezellen in Mitleidenschaft gezogen worden sind, wohingegen in einem mittleren und hinteren Bereich Batteriezellen unversehrt geblieben sind. Letztere können dann - sofern es sicherheitstechnisch unbedenklich ist - zur Stromversorgung des betreffenden Kraftfahrzeugs verwendet werden. Selbst nach einem Crash ist dadurch ein Weiterfahren möglich.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, nach dem Öffnen der Schaltelemente und Überbrückungsschaltelemente bei den nicht störungsfrei funktionierenden Batteriezellen bei nach wie vor geöffneten Schaltelementen die Überbrückungsschaltelemente zum Schließen der Überbrückungsschaltelemente anzusteuern. Dadurch können die nicht störungsfrei funktionierenden Batteriezellen einfach auf Zellebene überbrückt werden. Sind die Batteriezellen beispielsweise zum Teil in Reihe geschaltet, so können bei den nicht störungsfrei funktionierenden Batteriezellen die Bypasszweige geschlossen werden, sodass die betreffende Reihenschaltung der Batteriezellen trotzdem noch Strom führen kann, jedoch ohne dass bei den nicht störungsfrei funktionierenden Batteriezellen ein Strom durch die jeweiligen galvanischen Zellen fließt. Bei einer Parallelschaltung von teilweise defekten und nicht defekten Batteriezellen hingegen ist es nicht zwingend erforderlich, diese Bypasszweige zu schließen. Dadurch, dass die Batteriezellen diese Bypasszweige mit den Überbrückungsschaltelementen aufweisen, bietet sich ein maximaler Gestaltungsfreiraum hinsichtlich der Verschaltung der Batteriezellen, wobei diese nach einem Crash - je nachdem, welche von den Batteriezellen in Mitleidenschaft gezogen worden sind oder nicht - problemlos noch im Gesamtverbund des Batteriesystems weiter verwendet beziehungsweise überbrückt werden können.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Batteriezellen jeweils zumindest einen Sensor aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, zu erfassen, ob die Batteriezellen störungsfrei sind und diesbezügliche Daten an die Steuereinrichtung zu übertragen. Beispielsweise können in Batteriezellen auch mehrere Sensoren integriert sein, welche dazu ausgelegt sind, Temperaturen, Spannungen, Ströme, Zellinnendrücke und dergleichen zu messen und diesbezüglich Daten an die Steuereinrichtung zu übertragen. Die Batteriezellen selbst können also auf Zellebene jeweils einzeln überprüft und überwacht werden. Nach einem Unfall des Kraftfahrzeugs ist es so also möglich, auf Zellebene eine jeweilige Diagnose vorzunehmen, um festzustellen, welche der Batteriezellen noch störungsfrei funktionieren und welche nicht.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst das erfindungsgemäße dynamisch abschaltbare Batteriesystem oder eine vorteilhafte Ausführungsform des dynamisch abschaltbaren Batteriesystems.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemä-βen dynamisch abschaltbaren Batteriesystems oder einer vorteilhaften Ausführungsform des dynamisch abschaltbaren Batteriesystems werden mittels der Steuereinrichtung des Batteriesystems alle Schaltelemente der Zellzweige zum Öffnen der Schaltelemente angesteuert, wenn die Steuereinrichtung ein Gefahrsignal von wenigstens einem Sensor des empfangen hat. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Batteriesystems sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei das Batteriesystem insbesondere Mittel zur Durchführung des Verfahrensschritte aufweist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem dynamisch abschaltbaren Batteriesystem, welches dazu dient, eine elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mit Energie zu versorgen; und in
    • 2 eine schematische Detailansicht des Batteriesystems, welches auf Batteriezellebene jeweilige Schaltelemente und Überbrückungsschaltelemente aufweist.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.
  • Ein Kraftfahrzeug 10 ist in einer stark schematisierten Darstellung in 1 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst ein dynamisch abschaltbares Batteriesystem 12. Das Batteriesystem 12 umfasst mehrere Batteriezellen 14, die elektrisch miteinander verbunden sind. Zudem umfasst das Batteriesystem 12 eine Steuereinrichtung 16 zum Ansteuern der jeweiligen Batteriezellen 14. Bei den Batteriezellen 14 kann es sich beispielsweise um Lithium-Ionen-Zellen handeln, andere Zelltechnologien sind jedoch auch möglich.
  • Die Zusammenschaltung der Batteriezellen 14 ergibt insgesamt eine Hochvoltbatterie für das Kraftfahrzeug 10. Das Batteriesystem 12 kann eine Leistungselektronik 18 mit elektrischer Energie versorgen, welche wiederum dazu dient, eine elektrische Maschine 20 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 10 anzusteuern. Die Steuereinrichtung 16 des Batteriesystems 12 ist zudem noch mit wenigstens einem Sensor 22 des Kraftfahrzeugs 10 gekoppelt. Bei dem Sensor 22 kann es sich beispielsweise um einen Crashsensor oder auch beispielsweise um einen Airbagsensor handeln. Zudem ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung 16 mit mehreren solcher Sensoren 22 gekoppelt ist. In den Batteriezellen 14 selbst können auch jeweilige hier nicht dargestellte Sensoren in Form von Schocksensoren, Gyrometern und/oder Beschleunigungssensoren integriert sein.
  • In 2 ist das Batteriesystem 12 in einer schematischen Detailansicht gezeigt. Einige der Batteriezellen 14 sind wiederum dargestellt, wobei die Batteriezellen 14 jeweilige Batteriezellgehäuse 24 mit jeweiligen elektrischen Anschlüssen 26, 28 aufweisen, über welche die Batteriezellen 14 elektrisch miteinander verbunden sind. In den Batteriezellgehäusen 24 ist jeweils ein die Anschlüsse 26, 28 verbindender Zellzweig 30 mit einer galvanischen Zelle 32 angeordnet.
  • In den Batteriezellgehäusen 24 ist zudem jeweils ein Bypasszweig 34 zum Überbrücken der jeweiligen galvanischen Zelle 32 angeordnet. Jeder Zellzweig 30 umfasst zudem ein Schaltelement 36 zum Öffnen und Schließen des Zellzweigs 30, wobei jeder Bypasszweig 34 ein Überbrückungsschaltelement 38 zum Öffnen und Schließen des jeweiligen Bypasszweigs 34 aufweist.
  • Zu jeder Batteriezelle 14 gehört ein Mikrocontroller 40, welcher das jeweilige Schaltelement 36 und das jeweilige Überbrückungsschaltelement 38 zum Öffnen und Schließen ansteuern kann. Die Mikrocontroller 40 sind wiederum mit einer zentralen Steuereinheit 42 datentechnisch beziehungsweise signaltechnisch verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise wireless erfolgen, genauso gut kann die Verbindung aber auch beispielsweise drahtgebunden erfolgen. Die zentrale Steuereinheit 42 und die jeweiligen Mikrocontroller 40 bilden gemeinsam die in 1 schematisch angedeutete Steuereinrichtung 16 des Batteriesystems 12. Die zentrale Steuereinheit 42 ist mit dem Sensor 22 des Kraftfahrzeugs 10 verbunden.
  • Zudem weist das Batteriesystem 12 in der Nähe eines Pluspols 44 einen Schaltschütz 46 und in der Nähe eines Minuspols 48 des gesamten Batteriesystems 12 einen weiteren Schaltschütz 50 auf.
  • Kollidiert das Kraftfahrzeug 10 beispielsweise mit einem anderen Fahrzeug oder auch mit einem stillstehenden Objekt, so kann der zumindest eine Sensor 22 dies detektieren und ein entsprechendes Gefahrsignal an die zentrale Steuereinheit 42 übertragen. Infolgedessen übermittelt die zentrale Steuereinheit 42 entsprechende Signale an die jeweiligen Mikrocontroller 40, welche infolgedessen die Schaltelemente 36 und Überbrückungsschaltelemente 38 derart ansteuert, dass diese geöffnet werden. Die zentrale Steuereinheit 42 steuert zudem die Schaltschütze 46, 50 an, infolgedessen diese geöffnet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Mikrocontroller 40 die Schaltelemente 36 und Überbrückungsschaltelemente 38 innerhalb der jeweiligen Batteriezellen 14 erst dann zum Öffnen ansteuern, wenn die Schaltschütze 46, 50 geöffnet worden sind. Die Schaltschütze 46, 50 weisen einen trägeres Reaktionsverhalten als die in den Batteriezellen 14 angeordneten Schaltelemente 36, 38 auf, bei denen es sich vorzugsweise um elektronische Schaltelemente, wie beispielsweise Feldeffekttransistoren oder auch um Dioden handelt. Wenn die in den Batteriezellen 14 vorgesehenen Schaltelemente 36 und Überbrückungsschaltelemente 38 erst dann geöffnet werden, wenn die Schaltschütze 46, 50 geöffnet worden sind, kann - etwaige Kurzschlüsse zwischen den Batteriezellen 14 einmal außen vor gelassen - sichergestellt werden, dass die zellinternen Schaltelemente 36, 38 lastfrei geschaltet werden.
  • Im Crash-Fall, bei welchem beispielsweise ein Teil des Batteriesystems 12 deformiert deformiert wird, kann also sichergestellt werden, dass sämtliche galvanischen Zellen 32 der jeweiligen Batteriezellen 14 elektrisch voneinander getrennt werden. Selbst wenn durch starke Deformationen der einzelnen Zellgehäuse 24 ein grundsätzliches Kurschlusspotential bestehen würde, fließen keine Ströme mehr innerhalb der Batteriezellen 14 und auch nicht zwischen den Batteriezellen 14.
  • Innerhalb der Batteriezellen 14 können mehrere hier nicht dargestellte Sensoren angeordnet sein, welche dazu ausgelegt sind, verschiedenste Betriebsparameter und Messgrößen zu erfassen. Diese Sensoren können beispielsweise Temperaturen, Ströme, Spannungen, Zellinnendrücke und dergleichen erfassen. Nach einem Crash des Kraftfahrzeugs 10 können die jeweiligen Sensoren Daten bezüglich der erhobenen Messwerte beispielsweise an die zentrale Steuereinheit 42 und/oder an die Mikrocontroller 40 übertragen.
  • Basierend darauf kann beispielsweise die zentrale Steuereinheit 42 feststellen, welche der Batteriezellen 14 noch störungsfrei funktionieren und welche nicht. Wurden beispielsweise durch einen Frontalcrash des Kraftfahrzeugs 10 nur die im vorderen Bereich des Batteriesystems 12 befindlichen Batteriezellen 14 in Mitleidenschaft gezogen, wohingegen die restlichen Batteriezellen 14 unversehrt geblieben sind, so können die unversehrt gebliebenen und noch einwandfrei funktionstüchtigen Batteriezellen 14 weiter zur Energieversorgung und somit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 10 verwendet werden.
  • Innerhalb der Batteriezellen 14 können zudem auch die bereits erwähnten Sensoren in Form von Schocksensoren, Gyrometern und/oder Beschleunigungssensoren integriert sein. In dem Fall können die Batteriezellen 14 selbst - also ohne eine Datenverbindung zum wenigstens einen fahrzeugseitigen Sensor 22 - erkennen, ob eine Gefahrensituation, wie z.B. ein Crash, ein Schleudern oder Überschlagen des Kraftfahrzeugs 10 stattfindet. Die Mikrocontroller 40 können basierend auf von diesen zellinternen Sensoren bereitgestellten Gefahrsignalen dezentral die Schaltelemente 36 und Überbrückungsschaltelemente 38 öffnen. Auch kann das Batteriesystem (12) redundant hinsichtlich der Berücksichtigung und Verarbeitung der Gefahrsignale ausgelegt sein, sodass sowohl fahrzeugseitig als auch zellseitig bereitgestellte Gefahrsignale berücksichtigt werden können. Zum Beispiel ist es denkbar, dass bei einer solchen redundanten Auslegung gewisse Schwellenwerte z.B. für Beschleunigungen vorgegebenen werden. Übersteigen die durch die zellinternen Sensoren erfassten Beschleunigungen die Schwellenwerte, werden die Schaltelemente 36 und Überbrückungsschaltelemente 38 direkt geöffnet. Unterschreiten die durch die zellinternen Sensoren erfassten Beschleunigungen die Schwellenwerte, wird noch ein Signaleingang vom fahrzeugseitigen Sensor 22 abgewartet und erst dann erfolgt das Öffnen der Schaltelemente 36 und Überbrückungsschaltelemente 38. Dadurch kann ein übereiltes und u.U. überflüssiges Öffnen der Schaltelemente 36 und Überbrückungsschaltelemente 38 verhindert werden. Ist hingegen beispielsweise ein Aufprall des Kraftfahrzeugs 10 sehr stark, sodass die Schwellwerte überschritten werden, können die Batteriezellen 14 selbständig sehr schnell darauf durch ein Öffnen Schaltelemente 36 und Überbrückungsschaltelemente 38 reagieren noch bevor das Gefahrsignal vom fahrzeugseitigen Sensor 22 überhaupt eingegangen ist.
  • Die Steuereinrichtung 16, also der Verbund aus der zentralen Steuereinheit 42 und den Mikrocontrollern 4, ist dazu eingerichtet, nach dem Öffnen der Schaltelemente 36 und der Überbrückungsschaltelemente 38 bei den störungsfrei funktionierenden Batteriezellen 14 bei nach wie vor geöffneten Überbrückungsschaltelementen 38 die Schaltelemente 36 zum Schließen der Schaltelemente 36 anzusteuern. Mit anderen Worten werden also die galvanischen Zellen 32 der intakten Batteriezellen 14 wieder strom leitend miteinander verbunden.
  • Bei den nicht störungsfrei funktionierenden Batteriezellen 14 werden bei nach wie vor geöffneten Schaltelementen 36 die Überbrückungsschaltelemente 38 geschlossen. Bei einer reinen Reihenschaltung der Batteriezellen 14 wird auf diese Weise sichergestellt, dass die defekten Batteriezellen 14 hinsichtlich der galvanischen Zellen 32 einfach zellintern überbrückt werden können, sodass bei einer Reihenschaltung von defekten und nicht defekten Batteriezellen 14 ein Stromfluss ermöglicht wird.
  • Die Batteriezellen 14 können natürlich auch entgegen der vorliegenden Darstellung zu einzelnen Zellblöcken beziehungsweise Modulen zusammengefasst sein, wobei innerhalb dieser Module beispielsweise die Batteriezellen 14 auch parallel geschaltet sein können. Bei den parallel geschalteten Batteriezellen 14 muss - sofern zumindest eine der Batteriezellen 14 noch intakt ist und das Schaltelement 36 entsprechend nach dem Crash geschlossen worden ist - nicht zwangsläufig vorgesehen sein, dass die parallel geschalteten nicht mehr intakten Batteriezellen 14 durch Schließen der Überbrückungsschaltelemente 38 ebenfalls zur Stromführung genutzt werden.
  • Mittels des beschriebenen Batteriesystems 12 ist es also einerseits auf zuverlässige Weise auf Zellebene möglich, im Falle eines Crashs beziehungsweise einer Kollision des Kraftfahrzeugs 10 die einzelnen galvanischen Zellen 32 voneinander zu trennen. Andererseits ist es bei dem Batteriesystem 12 auch möglich, auf Zellebene zu entscheiden, welche der Batteriezellen 14 noch intakt sind und nach einem Crash gegebenenfalls zur Energieversorgung weiter verwendet werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007017018 A1 [0003]
    • DE 102010041024 A1 [0004]
    • DE 102014218/850 A1 [0005]

Claims (13)

  1. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) für ein Kraftfahrzeug (10), umfassend mehrere Batteriezellen (14), die jeweilige Batteriezellgehäuse (24) mit elektrischen Anschlüssen (26, 28) aufweisen, über welche die Batteriezellen (14) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei in den Batteriezellgehäusen (24) jeweils ein die Anschlüsse (26, 28) verbindender Zellzweig (30) mit einer galvanischen Zelle (32) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - jeder Zellzweig (30) ein Schaltelement (36) zum Öffnen und Schlie-βen des Zellzweigs (30) aufweist; - das Batteriesystem (12) eine Steuereinrichtung (16) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, alle Schaltelemente (36) der Zellzweige (30) zum Öffnen der Schaltelemente (36) anzusteuern, wenn die Steuereinrichtung (16) ein Gefahrsignal von wenigstens einem Sensor (22) empfangen hat.
  2. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, das Gefahrsignal von einem Crashsensor des Kraftfahrzeugs (10) zu empfangen.
  3. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (14) wenigstens einen Sensor zum Genieren des Gefahrsignals aufweisen, wobei die Steuereinrichtung (16) in die Batteriezellen (14) integrierte dezentrale Steuereinheiten, insbesondere in die Batteriezellen (14) integrierte Mikrokontroller (40), je Batteriezelle (14) aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Schaltelemente (36) zum Öffnen der Schaltelemente (36) anzusteuern.
  4. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren Schocksensoren, Gyrometer und/oder Beschleunigungssensoren sind.
  5. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) eine zentrale Steuereinheit (42) aufweist, welche signaltechnisch mit dem wenigstens einen Sensor (22) verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung (16) jeweilige dezentrale Steuereinheiten, insbesondere in die Batteriezellen (14) integrierte Mikrokontroller (40), je Batteriezelle (14) aufweist, welche dazu eingerichtet sind, die Schaltelemente (36) zum Öffnen der Schaltelemente (36) anzusteuern.
  6. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (12) wenigstens einen Schaltschütz (46, 50) zum Trennen eines Pluspols (44) von einem Minuspol (48) des Batteriesystems (12) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, den Schaltschütz (46, 50) zum Öffnen des Schaltschützes (46, 50) anzusteuern, wenn die Steuereinrichtung (16) das Gefahrsignal empfangen hat.
  7. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die Schaltelemente (36) der Zellzweige (30) zum Öffnen der Schaltelemente (36) erst dann anzusteuern, wenn der Schaltschütz (46, 50) geöffnet worden ist.
  8. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Batteriezellgehäusen (24) jeweils ein Bypasszweig (34) zum Überbrücken der jeweiligen galvanischen Zelle (32) angeordnet ist und jeder Bypasszweig (34) ein Überbrückungsschaltelement (38) zum Öffnen und Schließen des Bypasszweigs (34) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die Schaltelemente (36) und die Überbrückungsschaltelemente (38) zum Öffnen anzusteuern, wenn die Steuereinrichtung (16) das Gefahrsignal empfangen hat.
  9. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, nach dem Öffnen der Schaltelemente (36) und Überbrückungsschaltelemente (38) bei den störungsfrei funktionierenden Batteriezellen (14) bei nach wie vor geöffneten Überbrückungsschaltelementen (38) die Schaltelemente (36) zum Schließen der Schaltelemente (36) anzusteuern.
  10. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, nach dem Öffnen der Schaltelemente (36) und Überbrückungsschaltelemente (38) bei den nicht störungsfrei funktionierenden Batteriezellen (14) bei nach wie vor geöffneten Schaltelementen (36) die Überbrückungsschaltelemente (38) zum Schließen der Überbrückungsschaltelemente (38) anzusteuern.
  11. Dynamisch abschaltbares Batteriesystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (14) jeweils zumindest einen Sensor (22) aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, zu erfassen, ob die Batteriezellen (14) störungsfrei sind und diesbezügliche Daten an die Steuereinrichtung (16) zu übertragen.
  12. Kraftfahrzeug (10) mit einem dynamisch abschaltbaren Batteriesystem (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  13. Verfahren zum Betreiben eines dynamisch abschaltbaren Batteriesystems (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem mittels der Steuereinrichtung (16) des Batteriesystems (12) alle Schaltelemente (36) der Zellzweige (30) zum Öffnen der Schaltelemente (36) angesteuert werden, wenn die Steuereinrichtung (16) ein Gefahrsignal von wenigstens einem Sensor (22) empfangen hat.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023135102A1 (de) * 2022-01-14 2023-07-20 Robert Bosch Gmbh Batterie

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220190395A1 (en) * 2020-12-15 2022-06-16 GM Global Technology Operations LLC Battery switch control systems and methods
US20220329081A1 (en) * 2021-04-13 2022-10-13 Sparkion Power Algorithms Ltd. Switch systems for rechargeable power storage devices
US11833913B2 (en) 2021-07-12 2023-12-05 Beta Air, Llc System and method for disconnecting a battery assembly from an electric aircraft
CN116438693A (zh) * 2021-11-12 2023-07-14 库仑解决方案公司 在msd处或附近添加接触器的系统和方法
US11794585B1 (en) * 2022-07-06 2023-10-24 Rivian Ip Holdings, Llc Electrical circuit based voltage control of electric vehicle batteries
CN115871480B (zh) * 2023-02-17 2023-09-01 吉林大学 新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统及碰撞保护方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007017018A1 (de) 2007-04-11 2008-03-27 Daimler Ag Überbrückung defekter Zellen bei Batterien
DE102010041024A1 (de) 2010-09-20 2012-03-22 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zum Austausch von Batteriezellen während des Betriebes
DE102014218850A1 (de) 2014-09-19 2016-03-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batterieanordnung, Verfahren zur Steuerung einer Batterieanordnung sowie Kraftfahrzeug

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101219240B1 (ko) * 2011-01-31 2013-01-08 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 팩
DE102011088349A1 (de) * 2011-12-13 2013-06-13 Sb Limotive Company Ltd. Batterie, Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben der Batterie
JP2015120494A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 現代自動車株式会社 自動車のバッテリー電源遮断装置および方法
DE102014005745B4 (de) * 2014-04-17 2023-11-09 Infineon Technologies Ag Batteriezelle
DE102015002077B3 (de) * 2015-02-18 2016-06-09 Audi Ag Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, Batterie, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Batteriezelle
CN107719149A (zh) * 2017-08-29 2018-02-23 深圳市沃特玛电池有限公司 一种动力电池安全管理系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007017018A1 (de) 2007-04-11 2008-03-27 Daimler Ag Überbrückung defekter Zellen bei Batterien
DE102010041024A1 (de) 2010-09-20 2012-03-22 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zum Austausch von Batteriezellen während des Betriebes
DE102014218850A1 (de) 2014-09-19 2016-03-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batterieanordnung, Verfahren zur Steuerung einer Batterieanordnung sowie Kraftfahrzeug

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023135102A1 (de) * 2022-01-14 2023-07-20 Robert Bosch Gmbh Batterie

Also Published As

Publication number Publication date
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US11075412B2 (en) 2021-07-27
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