DE102018222554A1 - Device and method for the direction-dependent operation of an electrochemical energy store - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (100) zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers (101) mit einem ersten Halbleiterschalter (102), der eine erste Inversdiode (103) umfasst und einem zweiten Halbleiterschalter (104), der eine zweite Inversdiode (105) umfasst, und einer ersten Messeinrichtung (106) und einer zweiten Messeinrichtung (107), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Halbleiterschalter (102) und der zweite Halbleiterschalter (104) in Reihe geschaltet sind und die erste Messeinrichtung (106) dazu eingerichtet ist, einen ersten Spannungsmesswert über der ersten Inversdiode (103) zu erfassen und den ersten Spannungsmesswert mit einem ersten vorbestimmten Grenzwert zu vergleichen, wobei der erste Halbleiterschalter (102) in Abhängigkeit des Vergleichs des ersten Spannungsmesswerts mit dem ersten vorbestimmten Grenzwert ansteuerbar ist und die zweite Messeinrichtung (107) dazu eingerichtet ist, einen zweiten Spannungswert über der zweiten Inversdiode (105) zu erfassen und den zweiten Spannungsmesswert mit einem zweiten vorbestimmten Grenzwert zu vergleichen, wobei der zweite Halbleiterschalter in Abhängigkeit des Vergleichs des zweiten Spannungsmesswerts mit dem zweiten vorbestimmten Grenzwert ansteuerbar ist.Device (100) for the direction-dependent operation of an electrochemical energy store (101) with a first semiconductor switch (102) which comprises a first inverse diode (103) and a second semiconductor switch (104) which comprises a second inverse diode (105) and a first measuring device (106) and a second measuring device (107), characterized in that the first semiconductor switch (102) and the second semiconductor switch (104) are connected in series and the first measuring device (106) is set up to measure a first voltage measured value across the first inverse diode (103) and to compare the first voltage measurement value with a first predetermined limit value, the first semiconductor switch (102) being controllable as a function of the comparison of the first voltage measurement value with the first predetermined limit value and the second measuring device (107) being set up to do so and to detect the second voltage value across the second inverse diode (105) to compare the second voltage measurement value with a second predetermined limit value, the second semiconductor switch being controllable as a function of the comparison of the second voltage measurement value with the second predetermined limit value.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers, sowie ein Fahrzeug mit solch einer Vorrichtung.The invention relates to a device and a method for the direction-dependent operation of an electrochemical energy store, and to a vehicle with such a device.
Batteriemanagementsysteme weisen zum Unterbinden bzw. Trennen des Stromflusses Trennschalter, wie Relais oder Halbleiterschalter, auf. Der Trennschalter wird als normaler Schalter betrieben und ist nicht stromrichtungssensitiv. Das bedeutet der Strom kann in beide Richtungen fließen, sodass gleichzeitiges Laden und Entladen der Batterie möglich ist. Die dabei verwendeten Halbleiterschalter sind beispielsweise Mosfets, die eine intrinsische Bodydiode aufweisen.Battery management systems have isolating switches, such as relays or semiconductor switches, to prevent or disconnect the flow of current. The disconnector is operated as a normal switch and is not sensitive to the current direction. This means that the current can flow in both directions, so that the battery can be charged and discharged at the same time. The semiconductor switches used here are, for example, mosfets which have an intrinsic body diode.
Nachteilig ist hierbei, dass die Trennschalter nicht richtungsabhängig geschalten werden können, da die Verlustleistung in der Bodydiode zu groß wäre.The disadvantage here is that the disconnectors can not be switched depending on the direction, since the power loss in the body diode would be too large.
Es sind auch Batteriemanagementsysteme bekannt die separate Anschlüsse für das Laden und das Entladen aufweisen. Dabei sind die Halbleiterschalter in einer Parallelschaltung zueinander angeordnet.Battery management systems are also known which have separate connections for charging and discharging. The semiconductor switches are arranged in parallel to one another.
Nachteilig ist hierbei, dass eine Energierückspeisung über die Last nicht möglich ist.The disadvantage here is that energy recovery via the load is not possible.
Es ist die Aufgabe der Erfindung diese Nachteile zu überwinden.It is the object of the invention to overcome these disadvantages.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Vorrichtung zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers weist einen ersten Halbleiterschalter, einen zweiten Halbleiterschalter, eine erste Messeinrichtung und eine zweite Messeinrichtung auf, wobei der erste Halbleiterschalter eine erste Inversdiode umfasst und der zweite Halbleiterschalter eine zweite Inversdiode umfasst. Erfindungsgemäß sind der erste Halbleiterschalter und der zweite Halbleiterschalter in Reihe geschaltet. Die erste Messeinrichtung ist dazu eingerichtet, einen ersten Spannungswert über der ersten Inversdiode zu erfassen und den ersten Spannungsmesswert mit einem ersten vorbestimmten Grenzwert zu vergleichen. Der erste Halbleiterschalter ist in Abhängigkeit des Vergleichs des ersten Spannungsmesswerts mit dem ersten vorbestimmten Grenzwert ansteuerbar. Die zweite Messeinrichtung ist dazu eingerichtet, einen zweiten Spannungswert über der zweiten Inversdiode zu erfassen und den zweiten Spannungsmesswert mit einem zweiten vorbestimmten Grenzwert zu vergleichen. Der zweite Halbleiterschalter ist in Abhängigkeit des Vergleichs des zweiten Spannungsmesswerts mit dem zweiten vorbestimmten Grenzwert ansteuerbar. Mit anderen Worten der erste Halbleiterschalter und der zweite Halbleiterschalter sind in Abhängigkeit des Vergleichs des jeweils erfassten Spannungsmesswerts über der jeweiligen Inversdiode mit dem jeweils vorbestimmten Grenzwert einschaltbar oder ausschaltbar.The device for operating an electrochemical energy store in a direction-dependent manner has a first semiconductor switch, a second semiconductor switch, a first measuring device and a second measuring device, the first semiconductor switch comprising a first inverse diode and the second semiconductor switch comprising a second inverse diode. According to the invention, the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are connected in series. The first measuring device is set up to detect a first voltage value across the first inverse diode and to compare the first voltage measured value with a first predetermined limit value. The first semiconductor switch can be controlled as a function of the comparison of the first voltage measurement value with the first predetermined limit value. The second measuring device is set up to detect a second voltage value across the second inverse diode and to compare the second voltage measured value with a second predetermined limit value. The second semiconductor switch can be controlled as a function of the comparison of the second voltage measurement value with the second predetermined limit value. In other words, the first semiconductor switch and the second semiconductor switch can be switched on or off as a function of the comparison of the voltage measurement value detected in each case via the respective inverse diode with the respectively predetermined limit value.
Der Vorteil ist hierbei, dass ein richtungsabhängiges Betreiben des elektrochemischen Energiespeichers möglich ist, wobei die einzelnen Betriebszustände des elektrochemischen Energiespeichers eingestellt werden können, nämlich Laden oder Entladen.The advantage here is that the electrochemical energy store can be operated in a direction-dependent manner, it being possible for the individual operating states of the electrochemical energy store to be set, namely charging or discharging.
In einer Weiterbildung sind der erste Halbleiterschalter und der zweite Halbleiterschalter jeweils ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein MOSFET.In a further development, the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are each a field effect transistor, in particular a MOSFET.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Rdson bei Spannungen bis 60V gering ist.The advantage here is that the Rdson is low at voltages up to 60V.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die erste Inversdiode und die zweite Inversdiode jeweils eine Bodydiode der Feldeffekttransistoren.In a further embodiment, the first inverse diode and the second inverse diode are each a body diode of the field effect transistors.
In einer Weiterbildung sind der erste Halbleiterschalter und der zweite Halbleiterschalter jeweils ein IGBT.In one development, the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are each an IGBT.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Vorrichtung für hohe Spannungsklassen geeignet ist.It is advantageous here that the device is suitable for high voltage classes.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers. Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist insbesondere ein elektrisches Zweirad, beispielsweise ein elektrischer Roller.The vehicle according to the invention comprises a device according to the invention for the direction-dependent operation of an electrochemical energy store. The vehicle according to the invention is in particular an electric two-wheeler, for example an electric scooter.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die einzelnen Betriebszustände des Fahrzeugs, nämlich Laden, Entladen oder Fahren eingestellt werden können.It is advantageous here that the individual operating states of the vehicle, namely charging, discharging or driving, can be set.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers umfasst das Einschalten eines ersten Halbleiterschalters, das Erfassen eines zweiten Spannungsmesswerts einer zweiten Inversdiode eines zweiten Halbleiterschalters, das Vergleichen des zweiten Spannungsmesswerts der zweiten Inversdiode des zweiten Halbleiterschalters mit einem zweiten vorbestimmten Grenzwert und das Ansteuern des zweiten Halbleiterschalters in Abhängigkeit des Vergleichs des zweiten Spannungsmesswerts mit dem zweiten vorbestimmten Grenzwert. Mit anderen Worten der elektrochemische Energiespeicher kann richtungsabhängig betrieben werden, wobei beim Entladevorgang des elektrochemischen Energiespeichers das gleichzeitige Laden des elektrochemischen Energiespeichers verhindert wird und umgekehrt.The method according to the invention for operating an electrochemical energy store in a direction-dependent manner includes switching on a first semiconductor switch, detecting a second voltage measurement value of a second inverse diode of a second semiconductor switch, comparing the second voltage measurement value of the second inverse diode of the second semiconductor switch with a second predetermined limit value and actuating the second semiconductor switch as a function of the comparison of the second voltage measurement value with the second predetermined limit value. In other words, the electrochemical energy store can be operated depending on the direction, wherein the simultaneous charging of the electrochemical energy store is prevented during the discharge process of the electrochemical energy store and vice versa.
Der Vorteil ist hierbei, dass ein richtungsabhängiges Betreiben des elektrochemischen Energiespeichers möglich ist, wobei die einzelnen Betriebszustände des elektrochemischen Energiespeichers eingestellt werden können, nämlich Laden oder Entladen.The advantage here is that the electrochemical energy store can be operated in a direction-dependent manner, it being possible for the individual operating states of the electrochemical energy store to be set, namely charging or discharging.
In einer Weiterbildung wird der zweite Spannungsmesswert mit Hilfe einer zweiten Messeinrichtung erfasst, wobei die zweite Messeinrichtung einen Komparator umfasst.In a further development, the second voltage measurement value is recorded with the aid of a second measuring device, the second measuring device comprising a comparator.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Messeinrichtung kostengünstig realisiert werden kann.It is advantageous here that the measuring device can be implemented inexpensively.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt das Ansteuern des ersten Halbleiterschalters und des zweiten Halbleiterschalters in Abhängigkeit eines Aussch altsign als.In a further embodiment, the control of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch takes place as a function of an off switch.
In einer Weiterbildung erfolgt das Ansteuern des ersten Halbleiterschalters und des zweiten Halbleiterschalters in Abhängigkeit eines Überstromsignals.In one development, the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are activated as a function of an overcurrent signal.
Der Vorteil ist hierbei, dass beim Überschreiten eines zulässigen Stroms beide Halbleiter zeitgleich abgeschalten werden und eine Überstromsicherung im Hauptpfad eingespart werden kann.The advantage here is that when a permissible current is exceeded, both semiconductors are switched off at the same time and an overcurrent protection in the main path can be saved.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. den abhängigen Patentansprüchen.Further advantages result from the following description of exemplary embodiments or the dependent patent claims.
FigurenlisteFigure list
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Vorrichtung zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers, und -
2 ein Verfahren zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers.
-
1 a device for the directional operation of an electrochemical energy store, and -
2nd a method for the directional operation of an electrochemical energy store.
Eine Kathode der ersten Inversdiode
Mit anderen Worten die erste Inversdiode
Eine erste Messeinrichtung
Die erste Messeinrichtung
Das erste ODER-Gatter
Das zweite ODER-Gatter
Zusätzlich umfasst die Vorrichtung
Der erste Halbleiterschalter
Der elektrochemische Energiespeicher
Der erste Halbleiterschalter
In Abhängigkeit der geforderten Stromtragfähigkeit bzw. Stromanforderungen können mehrere Paare von Halbleiterschaltern parallel geschaltet werden, wobei jeweils ein erster Halbleiterschalter
Die erste Messeinrichtung
Um das richtungsabhängige Betreiben des elektrochemischen Energiespeichers
Die Funktionsweise der Vorrichtung
Soll stattdessen der elektrochemische Energiespeicher
Im Betriebszustand Fahren kann der elektrochemische Energiespeicher
Wird ein Ausschaltsignal an den ersten Inverter
Es können mehrere elektrochemische Energiespeicher
In einem anderen Ausführungsbeispiel sind nur die zweite Messeinrichtung
In einem folgenden Schritt
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird der Energiespeicher entladen. Das Einschaltsignal wird an einen der Eingänge eines ersten ODER-Gatters angelegt, sodass der erste Halbleiterschalter über eine erste Treiberschaltung eingeschaltet wird. Das bedeutet der erste Halbleiterschalter, z. B. Mosfet ist aktiviert und der Strom fließt über den ersten Halbleiterschalter und eine zweite Inversdiode, z. B. die Bodydiode des zweiten Mosfets, zum Verbraucher. Die zweite Messwerteinrichtung überwacht die Spannung bzw. den Spannungsabfall über der zweiten Inversdiode. Sobald ein Strom über die zweite Inversdiode fließt, fällt an der zweiten Inversdiode eine Spannung ab. Wird die Schwellenwertspannung der zweiten Inversdiode erreicht, wird der zweite Halbleiterschalter eingeschaltet.In a first exemplary embodiment, the energy store is discharged. The switch-on signal is applied to one of the inputs of a first OR gate, so that the first semiconductor switch is switched on via a first driver circuit. That means the first semiconductor switch, e.g. B. Mosfet is activated and the current flows through the first semiconductor switch and a second inverse diode, e.g. B. the body diode of the second mosfet, to the consumer. The second measured value device monitors the voltage or the voltage drop across the second inverse diode. As soon as a current flows through the second inverse diode, a voltage drops across the second inverse diode. If the threshold voltage of the second inverse diode is reached, the second semiconductor switch is switched on.
Über die zweite Messeinrichtung und den Schwellenwert von ca. 0,7 V wird der zweite Halbleiterschalter eingeschalten. Im durchgeschalteten Zustand hat der zweite Halbleiterschalter einen Übergangswiderstand von ca. 1mΩ, je nach verwendetem MOSFET. Solange ein Entladestrom fließt ist der Spannungsabfall über die zweite Messeinrichtung positiv, d. h. positiver Spannungsabfall von Anode nach Kathode. Die Messeinrichtung ist so ausgelegt, dass eine Stromrichtungsumkehr, d. h. negativer Spannnungsabfall von Anode nach Kathode, erkannt wird und dann der zweite Halbleiterschalter abgeschaltet wird.The second semiconductor switch is switched on via the second measuring device and the threshold value of approximately 0.7 V. When switched on, the second semiconductor switch has a contact resistance of approx. 1mΩ, depending on the MOSFET used. As long as a discharge current flows, the voltage drop across the second measuring device is positive, i. H. positive voltage drop from anode to cathode. The measuring device is designed so that a reversal of the current direction, i. H. negative voltage drop from anode to cathode is detected and then the second semiconductor switch is turned off.
Mit anderen Worten es wird die Entladerichtung freigeschalten. Der erste Halbleiterschalter wird dauerhaft eingeschalten. Sobald ein Entladestrom über die zweite Inversdiode fließen kann, d. h. der Spannungsabfall an der zweiten Inversdiode ist höher als der Schwellenwert, wird über die zweite Messwerterfassung der zweite Halbleiterschalter freigeschalten. Bei einer Stromrichtungsumkehr von Entladen nach Laden wird dies von der zweite Messwerterfassung erkannt und der zweite Halbleiterschalter wird abgeschalten. Die Entladerichtung ist immer noch freigeschalten und der zweite Halbleiterschalter schaltet automatisch bei Entladestrom zu und bei Ladestrom ab.In other words, the unloading direction is activated. The first semiconductor switch is switched on permanently. As soon as a discharge current can flow through the second inverse diode, i. H. the voltage drop across the second inverse diode is higher than the threshold value, the second semiconductor switch is enabled via the second measurement value acquisition. When the current direction is reversed from discharging to charging, this is recognized by the second measured value acquisition and the second semiconductor switch is switched off. The discharge direction is still enabled and the second semiconductor switch automatically switches on when the discharge current is reached and off at the charge current.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Energiespeicher geladen. Das Verfahren zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers für Zustand Laden umfasst das Einschalten eines zweiten Halbleiterschalters, das Erfassen eines ersten Spannungsmesswerts einer ersten Inversdiode eines ersten Halbleiterschalters, das Vergleichen des ersten Spannungsmesswerts der ersten Inversdiode des ersten Halbleiterschalters mit einem ersten vorbestimmten Grenzwert und das Ansteuern des ersten Halbleiterschalters in Abhängigkeit des Vergleichs des ersten Spannungsmesswerts mit dem zweiten vorbestimmten Grenzwert.In a second exemplary embodiment, the energy store is charged. The method for operating an electrochemical energy store for charging in a direction-dependent manner comprises switching on a second semiconductor switch, detecting a first voltage measurement value of a first inverse diode of a first semiconductor switch, comparing the first voltage measurement value of the first inverse diode of the first semiconductor switch with a first predetermined limit value and actuating the first semiconductor switch as a function of the comparison of the first voltage measurement value with the second predetermined limit value.
Das Einschaltsignal bzw. Ladesignal wird an einen der Eingänge eines zweiten ODER-Gatters angelegt, sodass der zweite Halbleiterschalter über die zweite Treiberschaltung eingeschaltet wird. Das bedeutet der zweite Mosfet ist aktiviert und der Strom fließt über den zweiten Halbleiterschalter und die erste Inversdiode, z. B. die Bodydiode des ersten Mosfets, zum Verbraucher. Die erste Messwerteinrichtung überwacht die Spannung bzw. den Spannungsabfall über der ersten Inversdiode. Sobald der Spannungsabfall die Schwellenwertspannung der ersten Inversdiode erreicht, fließt ein Strom über die erste Inversdiode und der erste Halbleiterschalter wird eingeschaltet.The switch-on signal or charge signal is applied to one of the inputs of a second OR gate, so that the second semiconductor switch is switched on via the second driver circuit. That means the second Mosfet is activated and the current flows through the second semiconductor switch and the first inverse diode, e.g. B. the body diode of the first mosfet, to the consumer. The first measured value device monitors the voltage or the voltage drop across the first inverse diode. As soon as the voltage drop reaches the threshold voltage of the first inverse diode, a current flows through the first inverse diode and the first semiconductor switch is switched on.
Die Vorrichtung kann somit einen Stromfluss richtungsabhängig schalten. Durch das Einschalten eines der Transistoren kann der Strom nur in eine Richtung fließen. Es wird somit eine Stromrichtung vorgegeben. Der Strom in die entgegengesetzte Richtung wird blockiert. Außerdem kann eine Stromrichtungsumkehr erkannt und unterbunden werden.The device can thus switch a current flow depending on the direction. By switching on one of the transistors, the current can only flow in one direction. A current direction is thus specified. The flow in the opposite direction is blocked. A reversal of the current direction can also be detected and prevented.
Das Verfahren zum richtungsabhängigen Betreiben eines elektrochemischen Energiespeichers für den Zustand Fahren, d. h. Laden und Entladen umfasst das Einschalten eines ersten und zweiten Halbleiterschalters.The method for the direction-dependent operation of an electrochemical energy store for the driving state, i. H. Charging and discharging comprises switching on a first and a second semiconductor switch.
Mit anderen Worten die Erfindung ermöglicht ein richtungsabhängiges Schalten des ersten Halbleiterschalters und des zweiten Halbleiterschalters. Hierzu wird der Spannungsabfall über der Bodydiode erfasst und der MOSFET automatisch eingeschalten.In other words, the invention enables direction-dependent switching of the first semiconductor switch and the second semiconductor switch. For this purpose, the voltage drop across the body diode is recorded and the MOSFET is automatically switched on.
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WO (1) | WO2020127414A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021204762A1 (en) | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Monitoring arrangement for an electrical component, semiconductor switch arrangement with monitoring function and energy system |
DE102022116806A1 (en) | 2022-07-06 | 2024-01-11 | AT Tronic GmbH | Method and circuit for current control |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5789902A (en) * | 1996-02-22 | 1998-08-04 | Hitachi Metals, Ltd. | Bi-direction current control circuit for monitoring charge/discharge of a battery |
US6060943A (en) * | 1998-04-14 | 2000-05-09 | Nmb (Usa) Inc. | Circuit simulating a diode |
JP4850540B2 (en) * | 2005-12-26 | 2012-01-11 | 富士通セミコンダクター株式会社 | DC-DC converter and control circuit for DC-DC converter |
JP2008017237A (en) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | Electronic component and electric power converter using the electronic component |
US8779735B2 (en) * | 2011-03-15 | 2014-07-15 | Infineon Technologies Ag | System and method for an overcurrent protection and interface circuit between an energy source and a load |
WO2013156811A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | Freescale Semiconductor, Inc. | A protection circuit and a gate driving circuitry |
US8995158B2 (en) * | 2012-07-11 | 2015-03-31 | Infineon Technologies Dresden Gmbh | Circuit arrangement with a rectifier circuit |
US10076969B2 (en) * | 2015-07-02 | 2018-09-18 | Johnson Controls Technology Company | Battery systems and methods for bi-directional current control |
JP6401747B2 (en) * | 2016-07-01 | 2018-10-10 | 矢崎総業株式会社 | Semiconductor switch control device |
-
2018
- 2018-12-20 DE DE102018222554.0A patent/DE102018222554A1/en active Pending
-
2019
- 2019-12-18 WO PCT/EP2019/085838 patent/WO2020127414A1/en unknown
- 2019-12-18 CN CN201980084084.2A patent/CN113196664B/en active Active
- 2019-12-18 EP EP19832060.8A patent/EP3900188A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021204762A1 (en) | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Monitoring arrangement for an electrical component, semiconductor switch arrangement with monitoring function and energy system |
DE102022116806A1 (en) | 2022-07-06 | 2024-01-11 | AT Tronic GmbH | Method and circuit for current control |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP3900188A1 (en) | 2021-10-27 |
CN113196664B (en) | 2024-06-25 |
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