DE102019212473A1 - Battery system for a motor vehicle, method for operating a battery system and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Batteriemodul (5), welches eine interne Spannungsquelle (Vi), einen positiven Pol (22) und einen negativen Pol (21) aufweist, und eine Schalteinheit (60) zur elektrischen Verbindung des Batteriemoduls (5) mit einem Bordnetz (70) des Kraftfahrzeugs. Die Schalteinheit (60) weist ein erstes Schaltelement (61), ein zweites Schaltelement (62) und ein drittes Schaltelement (63) auf, wobei ein erster Anschluss des ersten Schaltelements (61) mit einem Knotenpunkt (25) verbunden ist, ein zweiter Anschluss des ersten Schaltelements (61) mit einem der Pole (21, 22) des Batteriemoduls (5) verbunden ist, ein erster Anschluss des zweiten Schaltelements (62) mit dem Knotenpunkt (25) verbunden ist, ein zweiter Anschluss des zweiten Schaltelements (62) mit dem Bordnetz (70) verbindbar ist, ein erster Anschluss des dritten Schaltelements (63) mit dem anderen der Pole (21, 22) des Batteriemoduls (5) verbunden und mit dem Bordnetz (70) verbindbar ist, und ein zweiter Anschluss des dritten Schaltelements (63) mit dem Knotenpunkt (25) verbunden ist. Das Batteriemodul (5) weist auch ein Sicherungselement (30) auf, welches seriell zu der internen Spannungsquelle (Vi) geschaltet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Batteriesystems (10), wobei das dritte Schaltelement (63) geschlossen wird, wenn ein durch das erste Schaltelement (61) fließender Strom (I) einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriesystem (10), welches mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.The invention relates to a battery system (10) for a motor vehicle, comprising a battery module (5) which has an internal voltage source (Vi), a positive pole (22) and a negative pole (21), and a switching unit (60) for electrical Connection of the battery module (5) to an on-board network (70) of the motor vehicle. The switching unit (60) has a first switching element (61), a second switching element (62) and a third switching element (63), a first connection of the first switching element (61) being connected to a node (25), a second connection of the first switching element (61) is connected to one of the poles (21, 22) of the battery module (5), a first connection of the second switching element (62) is connected to the node (25), a second connection of the second switching element (62) can be connected to the vehicle electrical system (70), a first connection of the third switching element (63) is connected to the other of the poles (21, 22) of the battery module (5) and can be connected to the vehicle electrical system (70), and a second connection of the third Switching element (63) is connected to the node (25). The battery module (5) also has a fuse element (30) which is connected in series to the internal voltage source (Vi). The invention also relates to a method for operating a battery system (10) according to the invention, the third switching element (63) being closed when a current (I) flowing through the first switching element (61) exceeds a predetermined threshold value. The invention also relates to a motor vehicle, comprising at least one battery system (10) according to the invention, which is operated with a method according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug, das ein Batteriemodul, welches eine interne Spannungsquelle, einen positiven Pol und einen negativen Pol aufweist, und eine Schalteinheit zur elektrischen Verbindung des Batteriemoduls mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Batteriesystems sowie ein Kraftfahrzeug, welches ein entsprechendes Batteriesystem aufweist.The invention relates to a battery system for a motor vehicle which comprises a battery module, which has an internal voltage source, a positive pole and a negative pole, and a switching unit for electrically connecting the battery module to an on-board network of the motor vehicle. The invention also relates to a method for operating a battery system according to the invention and to a motor vehicle that has a corresponding battery system.
Stand der TechnikState of the art
Konventionelle Kraftfahrzeuge weisen einen Antrieb auf, welcher üblicherweise einen Verbrennungsmotor umfasst. Ferner umfassen konventionelle Kraftfahrzeuge ein Batteriesystem zur Versorgung eines Anlassers und weiterer Verbraucher des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie sowie einen Generator zum Laden des Batteriesystems. Elektrofahrzeuge weisen ein Batteriesystem zur Versorgung eines Traktionsmotors und weiterer Verbraucher mit elektrischer Energie auf.Conventional motor vehicles have a drive which usually comprises an internal combustion engine. Furthermore, conventional motor vehicles include a battery system for supplying a starter and other consumers of the motor vehicle with electrical energy and a generator for charging the battery system. Electric vehicles have a battery system for supplying a traction motor and other consumers with electrical energy.
Ein gattungsgemäßes Batteriesystem eines konventionellen Kraftfahrzeugs umfasst ein Batteriemodul mit mindestens einer, vorzugsweise mit mehreren Batteriezellen, die beispielsweise seriell verschaltet sind. Ein solches Batteriemodul weist eine Nominalspannung von beispielsweise 12 V, 24 V oder 48 V auf. Eine Ausgangsspannung eines Batteriesystems eines konventionellen Kraftfahrzeugs entspricht dabei der Nominalspannung des Batteriemoduls. Ein Batteriesystem eines Elektrofahrzeugs kann mehrere seriell verschaltete Batteriemodule umfassen und dadurch eine höhere Ausgangsspannung von beispielsweise 600 V aufweisen.A generic battery system of a conventional motor vehicle comprises a battery module with at least one, preferably with several battery cells, which are for example connected in series. Such a battery module has a nominal voltage of 12 V, 24 V or 48 V, for example. An output voltage of a battery system of a conventional motor vehicle corresponds to the nominal voltage of the battery module. A battery system of an electric vehicle can comprise several serially connected battery modules and thus have a higher output voltage of 600 V, for example.
Ein gattungsgemäßes Batteriesystem umfasst ferner eine Schalteinheit zur elektrischen Verbindung des Batteriemoduls mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs. Durch entsprechende Ansteuerung der Schalteinheit kann das Batteriemodul elektrisch mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbunden, sowie von dem Bordnetz getrennt werden.A generic battery system further comprises a switching unit for electrically connecting the battery module to an on-board network of the motor vehicle. By activating the switching unit accordingly, the battery module can be electrically connected to the vehicle electrical system and also disconnected from the electrical system.
Bei den Batteriezellen des Batteriemoduls handelt es sich beispielsweise um Lithium-Ionen-Batteriezellen. Wenn in dem mit dem Batteriemodul verbundenen Bordnetz des Kraftfahrzeugs ein Kurzschluss auftritt, so kann dies einen verhältnismäßig hohen Kurzschlussstrom verursachen, welcher durch das Batteriemodul fließt. Ein hoher Kurzschlussstrom kann die Batteriezellen des Batteriemoduls zerstören.The battery cells of the battery module are, for example, lithium-ion battery cells. If a short circuit occurs in the vehicle electrical system connected to the battery module, this can cause a relatively high short circuit current which flows through the battery module. A high short-circuit current can destroy the battery cells of the battery module.
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Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Batteriesystem umfasst dabei ein Batteriemodul, welches eine interne Spannungsquelle, einen positiven Pol und einen negativen Pol aufweist, und eine Schalteinheit zur elektrischen Verbindung des Batteriemoduls mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs. Mittels der Schalteinheit kann das Batteriemodul also elektrisch mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbunden, sowie von dem Bordnetz getrennt werden.A battery system for a motor vehicle is proposed. The battery system comprises a battery module, which has an internal voltage source, a positive pole and a negative pole, and a switching unit for electrically connecting the battery module to an electrical system of the motor vehicle. By means of the switching unit, the battery module can thus be electrically connected to the on-board network of the motor vehicle and also be disconnected from the on-board network.
Das Batteriemodul umfasst mehrere Batteriezellen, die innerhalb des Batteriemoduls sowohl seriell als auch parallel miteinander verschaltetet sein können. Die Batteriezellen sind vorzugsweise als Lithium- lonen-Batteriezellen ausgeführt. Die Batteriezellen bilden elektrische Spannungsquellen nach. Die elektrischen Spannungsquellen der Batteriezellen bilden die interne Spannungsquelle des Batteriemoduls. Innenwiderstände der Batteriezellen und ein Widerstand von elektrischen Leitungen bilden einen internen Widerstand des Batteriemoduls. Eine Induktivität der elektrischen Leitungen bildet eine interne Induktivität des Batteriemoduls.The battery module comprises a plurality of battery cells, which can be connected to one another both in series and in parallel within the battery module. The battery cells are preferably designed as lithium ion battery cells. The battery cells simulate electrical voltage sources. The electrical voltage sources of the battery cells form the internal voltage source of the battery module. Internal resistances of the battery cells and a resistance of electrical lines form an internal resistance of the battery module. An inductance of the electrical lines forms an internal inductance of the battery module.
Erfindungsgemäß weist die Schalteinheit ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement und ein drittes Schaltelement auf. Die Schaltelemente weisen jeweils drei Anschlüsse auf, wobei zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss eine Schaltstrecke gebildet ist, welche mittels eines dritten Anschlusses ansteuerbar ist.According to the invention, the switching unit has a first switching element, a second switching element and a third switching element. The switching elements each have three connections, a switching path being formed between a first connection and a second connection, which can be controlled by means of a third connection.
Dabei ist ein erster Anschluss des ersten Schaltelements mit einem Knotenpunkt verbunden, und ein zweiter Anschluss des ersten Schaltelements ist mit einem der Pole des Batteriemoduls verbunden. Ein erster Anschluss des zweiten Schaltelements ist mit dem Knotenpunkt verbunden, und ein zweiter Anschluss des zweiten Schaltelements ist mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbindbar. Ein erster Anschluss des dritten Schaltelements ist mit dem anderen der Pole des Batteriemoduls verbunden und mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbindbar. Ein zweiter Anschluss des dritten Schaltelements ist mit dem Knotenpunkt verbunden.A first connection of the first switching element is connected to a junction, and a second connection of the first switching element is connected to one of the poles of the battery module. A first connection of the second switching element is connected to the node, and a second connection of the second switching element can be connected to the electrical system of the motor vehicle. A first connection of the third switching element is connected to the other of the poles of the battery module and can be connected to the electrical system of the motor vehicle. A second connection of the third switching element is connected to the node.
Beispielsweise ist der zweite Anschluss des ersten Schaltelements mit dem positiven Pol des Batteriemoduls verbunden. Der erste Anschluss des dritten Schaltelements ist dann mit dem negativen Pol des Batteriemoduls verbunden. Der negative Pol des Batteriemoduls ist dabei mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs unmittelbar verbindbar.For example, the second connection of the first switching element is connected to the positive pole of the battery module. The first connection of the third switching element is then connected to the negative pole of the battery module. The negative pole of the battery module can be directly connected to the vehicle electrical system.
Erfindungsgemäß weist das Batteriemodul auch ein Sicherungselement auf, welches seriell zu der internen Spannungsquelle geschaltet ist. Das Sicherungselement löst aus, wenn ein zu hoher Strom durch die interne Spannungsquelle und das Sicherungselement fließt. Beim Auslösen öffnet das Sicherungselement somit einen Stromkreis in dem Batteriemodul um zu verhindern, dass ein zu hoher Strom die Batteriezellen des Batteriemoduls zerstört.According to the invention, the battery module also has a fuse element which is connected in series with the internal voltage source. The fuse element trips if too high a current flows through the internal voltage source and the fuse element. When triggered, the fuse element thus opens a circuit in the battery module in order to prevent an excessively high current from destroying the battery cells of the battery module.
Die erfindungsgemäße Verschaltung der Schaltelemente der Schalteinheit ermöglicht mehrere Schaltzustände des Batteriesystems. In einem ersten Schaltzustand, wenn das erste Schaltelement geöffnet ist, kann kein Strom durch das Batteriemodul fließen. In einem zweiten Schaltzustand, wenn das erste Schaltelement geschlossen, das zweite Schaltelement geschlossen und das dritte Schaltelement geöffnet ist, kann ein Strom durch das Batteriemodul und durch das Bordnetz des Kraftfahrzeugs fließen. In einem dritten Schaltzustand, wenn das erste Schaltelement geschlossen und das dritte Schaltelement geschlossen ist, kann ferner ein verhältnismäßig hoher Kurzschlussstrom durch das Batteriemodul fließen. Der besagte Kurzschlussstrom fließt insbesondere auch durch das Sicherungselement und verursacht dabei, dass das Sicherungselement auslöst.The inventive interconnection of the switching elements of the switching unit enables multiple switching states of the battery system. In a first switching state, when the first switching element is open, no current can flow through the battery module. In a second switching state, when the first switching element is closed, the second switching element is closed and the third switching element is open, a current can flow through the battery module and through the electrical system of the motor vehicle. In a third switching state, when the first switching element is closed and the third switching element is closed, a relatively high short-circuit current can also flow through the battery module. Said short-circuit current in particular also flows through the fuse element and in the process causes the fuse element to trip.
Wenn beispielsweise ein verhältnismäßig hoher Strom durch die interne Spannungsquelle und das Sicherungselement fließt, welcher jedoch nicht hoch genug ist, um ein Auslösen des Sicherungselements zu bewirken, so könnte dieser Strom die Batteriezellen des Batteriemoduls beschädigen oder zerstören. Durch Schließen des dritten Schaltelements kann nun ein verhältnismäßig hoher Kurzschlussstrom erzeugt werden, welcher insbesondere auch durch das Sicherungselement fließt. Der besagte Kurzschlussstrom bewirkt dabei unmittelbar ein Auslösen des Sicherungselements, wodurch der Strom abgeschaltet wird.If, for example, a relatively high current flows through the internal voltage source and the fuse element, which, however, is not high enough to trigger the fuse element, this current could damage or destroy the battery cells of the battery module. By closing the third switching element, a relatively high short-circuit current can now be generated, which in particular also flows through the fuse element. The said short-circuit current immediately triggers the fuse element, whereby the current is switched off.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Sicherungselement als Schmelzsicherung ausgeführt. Wenn ein zu hoher Strom durch das Sicherungselement fließt, so schmilzt die besagte Schmelzsicherung, und der Stromkreis in dem Batteriemodul wird dadurch geöffnet. Der Stromkreis bleibt auch geöffnet, eine automatische erneute Verbindung des Batteriemoduls mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs ist verhindert.According to an advantageous embodiment of the invention, the fuse element is designed as a fuse. If too high a current flows through the fuse element, said fuse melts and the circuit in the battery module is opened as a result. The circuit also remains open, and automatic reconnection of the battery module to the vehicle's electrical system is prevented.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement als Feldeffekttransistoren ausgebildet und weisen jeweils einen SOURCE-Anschluss, einen DRAIN-Anschluss und einen GATE-Anschluss auf. Die Schaltelemente sind derart verschaltet, dass jeweils der erste Anschluss der SOURCE-Anschluss, der zweite Anschluss der DRAIN-Anschluss und der dritte Anschluss der GATE-Anschluss ist. Beispielsweise handelt es sich bei den Schaltelementen um MOSFETs, insbesondere um n-Kanal-MOSFETs vom Anreicherungstyp.According to a preferred embodiment of the invention, the first switching element, the second switching element and the third switching element are designed as field effect transistors and each have a SOURCE connection, a DRAIN connection and a GATE connection. The switching elements are connected in such a way that the first connection is the SOURCE connection, the second connection is the DRAIN connection and the third connection is the GATE connection. For example, the switching elements are MOSFETs, in particular n-channel MOSFETs of the enhancement type.
Die SOU RCE-Anschlüsse des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements sind also über den Knotenpunkt miteinander verbunden. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement können aber auch derart verschaltet sein, dass jeweils der erste Anschluss der DRAIN-Anschluss, der zweite Anschluss der SOURCE-Anschluss und der dritte Anschluss der GATE-Anschluss ist. Dann wären die DRAIN-Anschlüsse des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements über den Knotenpunkt miteinander verbunden.The SOU RCE connections of the first switching element and the second switching element are therefore connected to one another via the node. The first switching element and the second switching element can, however, also be connected in such a way that the first connection is the DRAIN connection, the second connection is the SOURCE connection and the third connection is the GATE connection. The DRAIN connections of the first switching element and the second switching element would then be connected to one another via the node.
Die Schaltstrecke der Schaltelemente ist also jeweils zwischen dem SOURCE-Anschluss und dem DRAIN-Anschluss des Feldeffekttransistors gebildet. Die Schaltstrecke ist durch Anlegen einer Spannung an den GATE-Anschluss ansteuerbar. Insbesondere kann durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an den GATE-Anschluss das betreffende Schaltelement geschlossen sowie geöffnet werden.The switching path of the switching elements is thus formed between the SOURCE connection and the DRAIN connection of the field effect transistor. The switching path can be controlled by applying a voltage to the GATE connection. In particular, the relevant switching element can be closed and opened by applying a corresponding voltage to the GATE connection.
Vorzugsweise weisen das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement der Schalteinheit jeweils eine Schaltstrecke sowie eine parallel zu der Schaltstrecke geschaltete Inversdiode, welche auch als Body-Diode bezeichnet wird, auf. Die Inversdiode der Schaltelemente ist ebenfalls jeweils zwischen dem SOURCE-Anschluss und dem DRAIN-Anschluss des Feldeffekttransistors gebildet.The first switching element, the second switching element and the third switching element of the switching unit preferably each have a switching path and an inverse diode connected in parallel to the switching path, which is also referred to as a body diode. The inverse diode of the switching elements is also formed between the SOURCE connection and the DRAIN connection of the field effect transistor.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Batteriesystem ferner ein Steuergerät zur Ansteuerung der Schaltelemente der Schalteinheit und einen Stromsensor zur Messung eines durch das erste Schaltelement fließenden Stroms. Der Stromsensor steht dabei in Kommunikationsverbindung mit dem Steuergerät und übermittelt insbesondere Messwerte eines fließenden Stroms an das Steuergerät. Das Steuergerät ist beispielsweise mit den GATE-Anschlüssen der Schaltelemente der Schalteinheit elektrisch verbunden.According to a preferred development of the invention, the battery system further comprises a control device for activating the switching elements of the switching unit and a current sensor for measuring a current flowing through the first switching element. The current sensor is in communication with the control device and in particular transmits measured values of a flowing current to the control device. The control device is, for example, electrically connected to the GATE connections of the switching elements of the switching unit.
Das Batteriesystem ist dabei derart elektrisch verschaltet, dass ein durch das Sicherungselement des Batteriemoduls fließender Strom auch durch das erste Schaltelement der Schalteinheit fließt. Durch eine Messung des durch das erste Schaltelement fließenden Stroms ist also auch der durch die Schmelzsicherung fließende Strom bekannt.The battery system is electrically connected in such a way that a current flowing through the fuse element of the battery module also flows through the first switching element of the switching unit. By measuring the current flowing through the first switching element, the current flowing through the fuse is also known.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, das dritte Schaltelement der Schalteinheit zu schließen, wenn der durch das erste Schaltelement fließende Strom einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Das Steuergerät weist dazu beispielsweise einen Prozessor sowie einen Speicherbereich auf, in welchem entsprechender Programmcode abgelegt ist.According to an advantageous embodiment of the invention, the control device is set up to close the third switching element of the switching unit when the current flowing through the first switching element exceeds a predetermined threshold value. For this purpose, the control device has, for example, a processor and a memory area in which the corresponding program code is stored.
Es wird auch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Batteriesystems vorgeschlagen Dabei wird das dritte Schaltelement der Schalteinheit geschlossen, wenn ein durch das erste Schaltelement fließender Strom einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Der besagte Schwellenwert des Stroms ist vorzugsweise kleiner als ein Wert eines Stroms, bei welchem das Sicherungselement auslöst.A method for operating a battery system according to the invention is also proposed. The third switching element of the switching unit is closed when a current flowing through the first switching element exceeds a predetermined threshold value. Said threshold value of the current is preferably smaller than a value of a current at which the fuse element trips.
Wie bereits erwähnt, ist das Batteriesystem derart elektrisch verschaltet, dass ein durch die Schmelzsicherung des Batteriemoduls fließender Strom auch durch das erste Schaltelement der Schalteinheit fließt. Der durch das erste Schaltelement fließende Strom entspricht damit dem durch die Schmelzsicherung fließenden Strom.As already mentioned, the battery system is electrically connected in such a way that a current flowing through the fuse of the battery module also flows through the first switching element of the switching unit. The current flowing through the first switching element thus corresponds to the current flowing through the fuse.
Wenn beispielsweise ein Strom durch die interne Spannungsquelle und das Sicherungselement fließt, welcher den besagten Schwellenwert übersteigt, welcher jedoch nicht hoch genug ist, um ein Auslösen des Sicherungselements zu bewirken, so könnte dieser Strom die Batteriezellen des Batteriemoduls beschädigen oder zerstören. Durch Schließen des dritten Schaltelements wird nun ein verhältnismäßig hoher Kurzschlussstrom erzeugt, welcher insbesondere auch durch das Sicherungselement fließt. Der besagte Kurzschlussstrom bewirkt dabei unmittelbar ein Auslösen des Sicherungselements, wodurch der Strom abgeschaltet wird.If, for example, a current flows through the internal voltage source and the fuse element which exceeds said threshold value, but which is not high enough to cause the fuse element to trip, this current could damage or destroy the battery cells of the battery module. By closing the third switching element, a relatively high short-circuit current is now generated, which in particular also flows through the fuse element. The said short-circuit current immediately triggers the fuse element, whereby the current is switched off.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das dritte Schaltelement von einem Steuergerät geschlossen. Das Steuergerät dient insbesondere zur Ansteuerung der Schaltelemente der Schalteinheit und ist beispielsweise mit den GATE-Anschlüssen der Schaltelemente der Schalteinheit elektrisch verbunden.According to an advantageous embodiment of the invention, the third switching element is closed by a control device. The control device is used in particular to control the switching elements of the switching unit and is, for example, electrically connected to the GATE connections of the switching elements of the switching unit.
Vorzugsweise wird der durch das erste Schaltelement fließende Strom von einem Stromsensor gemessen, welcher in Kommunikationsverbindung mit dem Steuergerät steht. Wie bereits erwähnt, entspricht der durch das erste Schaltelement fließende Strom dem durch die Schmelzsicherung fließenden Strom.The current flowing through the first switching element is preferably measured by a current sensor which is in communication with the control device. As already mentioned, the current flowing through the first switching element corresponds to the current flowing through the fuse.
Es wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriesystem umfasst, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.A motor vehicle is also proposed which comprises at least one battery system according to the invention, which is operated with the method according to the invention.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
In einem erfindungsgemäßen Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug sind die Batteriezellen mittels des Sicherungselements vorteilhaft gegen einen zu hohen Strom geschützt, welcher die Batteriezellen sonst zerstören könnte. Besagtes Sicherungselement löst aus, wenn ein zu hoher Strom durch die interne Spannungsquelle und das Sicherungselement fließt und öffnet dabei einen Stromkreis in dem Batteriemodul. Wenn das Sicherungselement als Schmelzsicherung ausgeführt ist, so bleibt der Stromkreis auch geöffnet. Beispielsweise kann nach dem Auslösen des Sicherungselements zunächst die Ursache gesucht und beseitigt werden, und anschließend kann eine neue Schmelzsicherung in das Batteriemodul eingesetzt werden.In a battery system according to the invention for a motor vehicle, the battery cells are advantageously protected against excessive current by means of the fuse element, which current could otherwise destroy the battery cells. Said fuse element triggers if too high a current flows through the internal voltage source and the fuse element and opens a circuit in the battery module. If the fuse element is designed as a fuse, the circuit remains open. For example, after the fuse element has been triggered, the cause can first be searched for and eliminated, and then a new fuse can be inserted into the battery module.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es ferner möglich, in einem erfindungsgemäßen Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug ein Auslösen des Sicherungselements gezielt herbei zu führen. Durch Schließen des dritten Schaltelements der Schalteinheit kann ein verhältnismäßig hoher Kurzschlussstrom erzeugt werden, welcher insbesondere auch durch das Sicherungselement fließt. Der besagte Kurzschlussstrom bewirkt dabei unmittelbar ein Auslösen des Sicherungselements, wodurch der Strom abgeschaltet wird. Das gezielte Auslösen des Sicherungselements kann beispielsweise dann angewandt werden, wenn ein verhältnismäßig hoher Strom durch die interne Spannungsquelle und das Sicherungselement fließt, welcher jedoch nicht hoch genug ist, um ein Auslösen des Sicherungselements zu bewirken. Ein solcher Strom könnte die Batteriezellen des Batteriemoduls beschädigen oder zerstören. Durch das gezielte Auslösen des Sicherungselements werden Beschädigungen sowie Zerstörungen der Batteriezellen vorteilhaft verhindert.By means of the method according to the invention, it is also possible to trigger the safety element in a targeted manner in a battery system according to the invention for a motor vehicle. By closing the third switching element of the switching unit, a relatively high short-circuit current can be generated, which in particular also flows through the fuse element. The said short-circuit current immediately triggers the fuse element, whereby the current is switched off. The targeted triggering of the fuse element can be used, for example, when a relatively high current flows through the internal voltage source and the fuse element, but which is not high enough to cause the fuse element to trigger. Such a current could damage or damage the battery cells of the battery module to destroy. The targeted triggering of the fuse element advantageously prevents damage and destruction of the battery cells.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.
Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines Batteriesystems an einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.
-
1 a schematic representation of a battery system on an electrical system of a motor vehicle.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figur stellt den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figure represents the subject matter of the invention only schematically.
Das Batteriemodul
Jede der Batteriezellen weist einen Innenwiderstand auf. Die Innenwiderstände der Batteriezellen und ein elektrischer Widerstand von elektrischen Leitungen bilden einen hier nicht dargestellten internen Widerstand des Batteriemoduls
Das Batteriemodul
Die Schalteinheit
Das erste Schaltelement
Die jeweilige Schaltstrecke ist durch Anlegen einer Spannung an den GATE-Anschluss des entsprechenden Schaltelements
Insbesondere kann durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an den GATE-Anschluss das betreffende Schaltelement
Bei den Schaltelemente
Der erste Anschluss des ersten Schaltelements
Die SOURCE-Anschlüsse des ersten Schaltelements
Das Batteriesystem
Das Steuergerät
Wenn in dem Bordnetz
In dem Bordnetz
Wenn der besagte Strom I, der von dem Stromsensor
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible that are within the scope of expert knowledge.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 5602460 A [0006]US 5602460 A [0006]
- DE 102011110906 A1 [0007]DE 102011110906 A1 [0007]
- CN 102398507 B [0007]CN 102398507 B [0007]
- WO 2017/064820 A1 [0008]WO 2017/064820 A1 [0008]
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DE102021202408A1 (en) | 2021-03-12 | 2022-09-15 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | battery system |
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---|---|---|---|---|
WO2022191756A1 (en) * | 2021-03-10 | 2022-09-15 | Scania Cv Ab | An electric battery junction arrangement and an electrical system |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5602460A (en) * | 1995-04-28 | 1997-02-11 | Motorola, Inc. | Overcharge current protection circuit and battery pack using same |
DE102010045904A1 (en) * | 2010-09-17 | 2011-05-12 | Daimler Ag | Energy storage device e.g. lithium ion battery, for supplying energy to drive of e.g. hybrid vehicle, has switch switched between pole and safety device, where another pole is short circuitable with former pole over safety device by switch |
DE102011110906A1 (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | Gm Global Technology Operations Llc, ( N.D. Ges. D. Staates Delaware) | A method and apparatus for controlling a high voltage battery connection for a hybrid powertrain system |
WO2015150894A1 (en) * | 2014-04-01 | 2015-10-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle |
WO2017064820A1 (en) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | Hitachi, Ltd. | Electric power generation system and its control system |
DE102016213851A1 (en) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Battery system, controller and method for separating a current flow between a battery and a consumer of the battery |
US20180069388A1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-03-08 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery protection circuit and battery pack including same |
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DE202018006154U1 (en) * | 2018-03-09 | 2019-06-17 | Ellenberger & Poensgen Gmbh | Separating device for DC interruption of a current path, and electrical system of a motor vehicle |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5602460A (en) * | 1995-04-28 | 1997-02-11 | Motorola, Inc. | Overcharge current protection circuit and battery pack using same |
DE102011110906A1 (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | Gm Global Technology Operations Llc, ( N.D. Ges. D. Staates Delaware) | A method and apparatus for controlling a high voltage battery connection for a hybrid powertrain system |
CN102398507A (en) * | 2010-09-02 | 2012-04-04 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Method and apparatus for controlling high-voltage battery connection for hybrid powertrain system |
DE102010045904A1 (en) * | 2010-09-17 | 2011-05-12 | Daimler Ag | Energy storage device e.g. lithium ion battery, for supplying energy to drive of e.g. hybrid vehicle, has switch switched between pole and safety device, where another pole is short circuitable with former pole over safety device by switch |
WO2015150894A1 (en) * | 2014-04-01 | 2015-10-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle |
WO2017064820A1 (en) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | Hitachi, Ltd. | Electric power generation system and its control system |
DE102016213851A1 (en) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Battery system, controller and method for separating a current flow between a battery and a consumer of the battery |
US20180069388A1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-03-08 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery protection circuit and battery pack including same |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021202408A1 (en) | 2021-03-12 | 2022-09-15 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | battery system |
DE102021208466A1 (en) | 2021-08-04 | 2023-02-09 | Vitesco Technologies GmbH | circuit breaker unit |
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Publication number | Publication date |
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