DE102021209517A1 - Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, Schaltvorrichtung, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, Schaltvorrichtung, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102021209517A1
DE102021209517A1 DE102021209517.8A DE102021209517A DE102021209517A1 DE 102021209517 A1 DE102021209517 A1 DE 102021209517A1 DE 102021209517 A DE102021209517 A DE 102021209517A DE 102021209517 A1 DE102021209517 A1 DE 102021209517A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching device
defined period
electrical energy
time
compensated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021209517.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Chrysanthos Tzivanopoulos
Thomas Schaedlich
Johannes Maximilian Nipper
Johannes Swoboda
Venkatrao Desai
Holavanahalli Shashank
Joerg Schneider
Peter Kohn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021209517.8A priority Critical patent/DE102021209517A1/de
Priority to CN202280058885.3A priority patent/CN117897872A/zh
Priority to PCT/EP2022/069123 priority patent/WO2023030728A1/de
Publication of DE102021209517A1 publication Critical patent/DE102021209517A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/22—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices
    • H02H7/222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0038—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0084—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to control modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/008—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for protective arrangements according to this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/008—Intrinsically safe circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/80—Time limits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature

Abstract

Verfahren (100) zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, insbesondere für einen elektrischen Energiespeicher,wobei ausgehend von einem Normalzustand (101) der Schaltvorrichtung, in dem alle Komponenten der Schaltvorrichtung störungsfrei arbeiten, ein sicherheitsrelevanter Fehler festgestellt wird,wobei überprüft wird, welche Art von Fehler vorliegt und ob der Fehler durch eine Ersatzfunktion für einen definierten Zeitraum kompensiert werden kann, wobei, falls der Fehler nicht durch eine Ersatzfunktion kompensiert werden kann, die Schaltvorrichtung in einen sicheren Zustand (103) überführt wird, wobei, falls der Fehler durch eine Ersatzfunktion kompensiert werden kann, die Schaltvorrichtung für den definierten Zeitraum weiter betrieben wird und dabei die Ersatzfunktion ausgeführt wird.

Description

  • Feld der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, eine Schaltvorrichtung, einen elektrischen Energiespeicher und eine Vorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Die US 9,608,430 B2 offenbart einen Batteriestromkreis-Fehlerschutz bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen.
  • Die US 10,211,657 B2 zeigt einen intelligenten Schalter für eine Batterietrenneinheit.
  • Die US 10,305,309 B2 offenbart ein elektrisches Energiespeichersystem mit einer Ladezustandsbestimmung.
  • Die US 9,156,356 B2 zeigt eine intelligente Batterietrennung.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, insbesondere für einen elektrischen Energiespeicher, besteht darin, dass ausgehend von einem Normalzustand der Schaltvorrichtung, in dem alle Komponenten der Schaltvorrichtung störungsfrei arbeiten, ein sicherheitsrelevanter Fehler festgestellt wird, wobei überprüft wird, welche Art von Fehler vorliegt und ob der Fehler durch eine Ersatzfunktion für einen definierten Zeitraum kompensiert werden kann, wobei, falls der Fehler nicht durch eine Ersatzfunktion kompensiert werden kann, die Schaltvorrichtung in einen sicheren Zustand überführt wird, wobei, falls der Fehler durch eine Ersatzfunktion kompensiert werden kann, die Schaltvorrichtung für den definierten Zeitraum weiter betrieben wird und dabei die Ersatzfunktion ausgeführt wird.
  • Hintergrund der Erfindung ist, dass die Verfügbarkeit der Schaltvorrichtung verbessert ist, ohne Abstriche bei der Sicherheit machen zu müssen. Abhängig von der jeweiligen Ersatzfunktion, kann die Schaltvorrichtung dabei mit voller Last betrieben werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Schaltvorrichtung während des definierten Zeitraums in einem Sicherheitsbetriebszustand betrieben, insbesondere wobei im Sicherheitsbetriebszustand der Schaltvorrichtung der Strom durch die Schaltvorrichtung und/oder die Schaltfrequenz der Schaltvorrichtung begrenzt wird. Dadurch wird eine Überlastung der Schaltvorrichtung verhindert.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein sicherheitsrelevanter Fehler ein Sensorausfall oder ein Ausfall einer Steuereinheit der Schaltvorrichtung. Somit sind verschiedenartige sicherheitsrelevante Fehler kompensierbar.
  • Dabei ist es von Vorteil, wenn bei einem Ausfall der Steuereinheit der Schaltvorrichtung eine Speichereinheit der Schaltvorrichtung einen Haltestromkreis ansteuert, der eine Schalteinheit der Schaltvorrichtung für den definierten Zeitraum geschlossen hält. Dadurch ist für den definierten Zeitraum der Ausfall der Steuereinheit kompensierbar ohne den Strom durch die Schaltvorrichtung begrenzen zu müssen.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn ein Signal der Steuereinheit eine höhere Priorität aufweist als ein Signal der Speichereinheit. Somit ist die Steuereinheit, wenn sie während des definierten Zeitraums wieder betriebsbereit wird, eingerichtet, das Signal der Speichereinheit zu überschreiben und die Schalteinheit anzusteuern.
  • Vorteilhafterweise wird dabei zumindest ein Sensorsignal ausgelesen, wobei mittels des Sensorsignals der definierte Zeitraum bestimmt wird, wobei der Wert des definierten Zeitraums in der Speichereinheit gespeichert wird und zeitlich wiederkehrend, insbesondere regelmäßig, aktualisiert wird. Dadurch ist der definierte Zeitraum jeweils an den aktuellen Betriebszustand der Schaltvorrichtung anpassbar.
  • Dabei ist es von Vorteil, wenn der definierte Zeitraum derart bestimmt wird, dass basierend auf einem aktuellen Messwert eines Sensors und einem zu erwartenden maximalen Anstieg beziehungsweise Abfall des Messwerts pro Zeiteinheit ein kritischer Wert dieses Sensors, der einen kritischen Zustand der Schaltvorrichtung bewirken würde, in dem definierten Zeitraum nicht zu erwarten ist. Somit ist die Verfügbarkeit der Schaltvorrichtung verbessert, ohne den Strom durch die Schaltvorrichtung begrenzen zu müssen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Funktion des Haltestromkreises zeitlich wiederkehrend überprüft, wobei, insbesondere nach jeder Benutzung der Schaltvorrichtung, der Haltestromkreis von der Speichereinheit angesteuert wird und die Einhaltung des definierten Zeitraums durch den Haltestromkreis von der Steuereinheit überwacht wird. Dadurch ist die Zuverlässigkeit der Funktion des Haltestromkreises verbessert.
  • Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung weist der definierte Zeitraum einen festen Wert auf, der dauerhaft in der Speichereinheit gespeichert ist. Somit ist der definierte Zeitraum in einfacher Art und Weise festgelegt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Ausfall der Temperaturmessung eines Kühlmittels für die Schaltvorrichtung ein maximaler Temperaturanstieg innerhalb des definierten Zeitraums angenommen, wobei ein maximaler Strom in der Schaltvorrichtung bestimmt wird, bei dem die Schaltvorrichtung aufgrund des maximalen Temperaturanstiegs nicht beschädigt wird,
    wobei der Strom auf den maximalen Strom begrenzt wird. Dadurch ist eine Überhitzung der Schaltvorrichtung vermeidbar.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Schaltvorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher verwendet, wobei ein Ausfall einer Spannungsmessung im elektrischen Energiespeicher mittels einer strombasierten Ladezustandsüberwachung und/oder Ladezustandsbegrenzung kompensiert wird. Somit ist ein statischer Spannungsschutz ermöglicht.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn ein Ausfall der Spannungsmessung im elektrischen Energiespeicher mittels einer Strombegrenzung basierend auf dem Ladezustand und dem schlechtesten Widerstand innerhalb eines Zeitintervalls, insbesondere eines Zeitintervalls von 10 s, kompensiert wird. Dadurch ist ein dynamischer Spannungsschutz ermöglicht.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Schaltvorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher verwendet, wobei ein Ausfall einer Temperaturmessung in dem elektrischen Energiespeicher durch die Annahme kompensiert wird, dass in einem Sicherheitsbetriebszustand des elektrischen Energiespeichers die Temperatur in dem elektrischen Energiespeicher eine kritische Temperatur innerhalb des definierten Zeitraums nicht überschreitet. Somit ist beispielsweise ein Sicherheitsfahrmanöver, insbesondere ein autonomes Sicherheitsfahrmanöver, eines den elektrischen Energiespeicher aufweisenden Fahrzeugs ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise wird im Sicherheitsbetriebszustand des elektrischen Energiespeichers der Strom aus dem elektrischen Energiespeicher begrenzt.
  • Von Vorteil ist es weiterhin, wenn im sicheren Zustand der Schaltvorrichtung die Schaltvorrichtung geöffnet ist.
  • Der Kern der Erfindung bei der Schaltvorrichtung aufweisend zumindest eine Steuereinheit, eine Schalteinheit und einen Sensor, besteht darin, dass die Schaltvorrichtung mittels eines Verfahrens wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Verfahren bezogenen Ansprüche betreibbar ist.
  • Hintergrund der Erfindung ist, dass die Verfügbarkeit der Schaltvorrichtung verbessert ist, ohne Abstriche bei der Sicherheit machen zu müssen. Abhängig von der jeweiligen Ersatzfunktion, kann die Schaltfunktion dabei mit voller Last betrieben werden.
  • Der Kern der Erfindung bei dem elektrischen Energiespeicher besteht darin, dass der elektrische Energiespeicher eine Schaltvorrichtung wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf die Schaltvorrichtung bezogenen Ansprüche aufweist.
  • Hintergrund der Erfindung ist, dass die Verfügbarkeit des elektrischen Energiespeichers verbessert ist, so dass zumindest eine Sicherheitsaktion ausführbar ist während des definierten Zeitraums.
  • Der Kern der Erfindung bei der Vorrichtung, insbesondere Fahrzeug, besteht darin, dass die Vorrichtung einen elektrischen Energiespeicher wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf den elektrischen Energiespeicher bezogenen Ansprüche aufweist.
  • Hintergrund der Erfindung ist, dass die Ausfallsicherheit der Vorrichtung verbessert ist, da zumindest eine Sicherheitsaktion der Vorrichtung, insbesondere ein Sicherheitsfahrmanöver, ausführbar ist.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
  • Figurenliste
  • Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1;
    • 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Betreiben einer Schaltvorrichtung.
  • In 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 dargestellt.
  • Die Schaltvorrichtung 1 weist eine Steuereinheit 2, eine Schalteinheit 3 und einen Haltestromkreis 4 auf.
  • Die Steuereinheit 2 ist signalleitend mit zumindest einem Sensor, beispielsweise mit einem Stromsensor und/oder einem Temperatursensor und/oder einem Spannungssensor, der Schaltvorrichtung 1 und/oder eines elektrischen Energiespeichers verbunden und eingerichtet einen definierten Zeitraum zu bestimmen, in dem die Schaltvorrichtung 1 und/oder der elektrische Energiespeicher sicher betrieben werden kann. Der Wert des definierten Zeitraums wird in einer Speichereinheit 5 der Steuereinheit 2 gespeichert und zeitlich wiederkehrend, insbesondere regelmäßig, aktualisiert.
  • Der definierte Zeitraum wird dabei beispielsweise derartig bestimmt, dass basierend auf einem aktuellen Messwert eines Sensors und einem zu erwartenden maximalen Anstieg bzw. Abfall des Messwerts pro Zeiteinheit ein kritischer Wert dieses Sensors, der einen kritischen Zustand des elektrischen Energiespeichers und/oder der Schaltvorrichtung 1 bewirken würde, in dem definierten Zeitraum nicht zu erwarten ist.
  • Alternativ weist der definierte Zeitraum einen festen Wert auf, der dauerhaft in der Speichereinheit 5 gespeichert ist.
  • Die Steuereinheit 2 ist signalleitend mit dem Haltestromkreis 4 verbunden. Die Steuereinheit 2 ist eingerichtet, ein erstes Signal S1 und/oder ein zweites Signal S2 an den Haltestromkreis 4 zu senden. Das erste Signal S1 ist beispielweise ein Diagnosebefehlssignal für den Haltestromkreis 4. Das zweite Signal S2 ist beispielsweise ein regelmäßig wiederkehrendes Steuersignal für den Haltestromkreis 4.
  • Die Steuereinheit 2 weist die Speichereinheit 5 auf. Die Speichereinheit 5 ist ebenfalls signalleitend mit dem Haltestromkreis 4 verbunden.
  • Die Speichereinheit 5 ist unabhängig von der Steuereinheit 1 ausgeführt. Dabei ist die Speichereinheit 5 eingerichtet, bei einem Ausfall und/oder einem Neustart beziehungsweise einem Reset der Steuereinheit 2 den Haltestromkreis 4 anzusteuern, so dass die Schalteinheit 3 für den definierten Zeitraum in einem geschlossenen Zustand gehalten wird. Dazu sendet die Speichereinheit 5 ein drittes Signal S3 an den Haltestromkreis 4.
  • Die Steuereinheit 2 ist dabei eingerichtet, einen Befehl der Speichereinheit 5 zu überschreiben. Dazu weist das erste Signal S1 und/oder das zweite Signal S2 eine höhere Priorität auf als das dritte Signal S3. Dadurch wird insbesondere eine Ansteuerung durch die Steuereinheit 2 ermöglicht, wenn die Steuereinheit 2 innerhalb des definierten Zeitraums wieder betriebsbereit ist.
  • Der Haltestromkreis 4 ist signalleitend mit der Schalteinheit 3 verbunden. Dabei ist der Haltestromkreis 4 eingerichtet, ein viertes Signal S4 an die Schalteinheit 3 zu senden. Das vierte Signal S4 ist beispielsweise ein Steuersignal für die Schalteinheit 3.
  • Die Schalteinheit 3 ist signalleitend mit der Steuereinheit 2 verbunden. Dabei ist die Schalteinheit 3 eingerichtet, ein fünftes Signal S5 an die Steuereinheit 2 zu senden. Das fünfte Signal S5 ist beispielsweise ein Diagnoseergebnissignal der Schalteinheit 3.
  • Die Steuereinheit 2 ist eingerichtet, die Funktion des Haltestromkreises 4 zu überprüfen. Dazu wird vorzugweise nach jeder Benutzung des elektrischen Energiespeichers und/oder der Schaltvorrichtung 1 der Haltestromkreis 4 von der Speichereinheit 5 angesteuert und die Einhaltung des definierten Zeitraums durch den Haltestromkreis 4 von der Steuereinheit 2 überwacht.
  • In einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit 2 signalleitend mit einer Vorrichtungssteuerung, insbesondere einer Fahrzeugsteuerung, verbunden. Vorzugsweise sendet die Steuereinheit 2 ein regelmäßig wiederkehrendes Signal an die Vorrichtungssteuerung, so dass die Vorrichtungssteuerung eingerichtet ist, einen Ausfall der Steuereinheit 2 und eine daraus resultierende Aktivierung des Haltestromkreises 4 zu erkennen.
  • 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Betreiben einer Schaltvorrichtung 1, insbesondere für einen elektrischen Energiespeicher, die zumindest einen Sensor, beispielsweise einen Stromsensor und/oder einen Spannungssensor und/oder einen Temperatursensor für ein Kühlmittel, aufweist. Dabei weist der elektrische Energiespeicher die Schaltvorrichtung 1 und gegebenenfalls einen weiteren Sensor, beispielsweise einen Temperatursensor innerhalb des elektrischen Energiespeichers, auf.
  • Ausgehend von einem Normalzustand 101 der Schaltvorrichtung 1, in dem alle Komponenten der Schaltvorrichtung 1 störungsfrei arbeiten, wird ein sicherheitsrelevanter Fehler, beispielsweise ein Sensorausfall oder ein Ausfall der Steuereinheit 2 der Schaltvorrichtung 1, festgestellt.
  • Danach wird überprüft, welche Art von Fehler vorliegt und ob der Fehler durch eine Ersatzfunktion für einen definierten Zeitraum kompensiert werden kann.
  • Falls der Fehler nicht durch eine Ersatzfunktion kompensiert werden kann, wird die Schaltvorrichtung 1 beziehungsweise der elektrische Energiespeicher schnellstmöglich in einen sicheren Zustand 103 überführt. Der sichere Zustand 103 wird beispielsweise durch ein Öffnen der Schaltvorrichtung 1 erreicht, um den elektrischen Energiespeicher von einem aus dem elektrischen Energiespeicher gespeisten elektrischen Verbraucher zu trennen.
  • Falls der Fehler durch eine Ersatzfunktion kompensiert werden kann, wird die Schaltvorrichtung beziehungsweise der elektrische Energiespeicher für den definierten Zeitraum weiter betrieben, insbesondere wobei die Schaltvorrichtung 1 beziehungsweise der elektrische Energiespeicher in einen Sicherheitsbetriebszustand 102 überführt wird. Der Sicherheitsbetriebszustand 102 der Schaltvorrichtung 1 ist ein Betriebszustand, in dem beispielweise der Strom durch die Schaltvorrichtung 1 und/oder die Schaltfrequenz der Schaltvorrichtung 1 begrenzt wird.
  • Beispiele für Ersatzfunktionen für einen kompensierbaren Fehler sind:
    1. 1. Bei Ausfall der Spannungsmessung im elektrischen Energiespeicher ist ein statischer Spannungsschutz mittels einer strombasierten Ladezustandsüberwachung beziehungsweise Ladezustandsbegrenzung erreichbar. Ein dynamischer Spannungsschutz ist mittels einer Strombegrenzung basierend auf dem Ladezustand und dem schlechtesten Widerstand innerhalb eines Zeitintervalls, insbesondere eines Zeitintervalls von 10 s, erreichbar.
    2. 2. Bei Ausfall der Temperaturmessung in dem elektrischen Energiespeicher wird angenommen, dass in einem Sicherheitsbetriebszustand des elektrischen Energiespeichers beziehungsweise der Vorrichtung, zum Beispiel bei einem Sicherheitsfahrmanöver, insbesondere bei einem autonomen Sicherheitsfahrmanöver, innerhalb des definierten Zeitraums die Temperatur in dem elektrischen Energiespeicher eine kritische Temperatur nicht überschreitet.
    3. 3. Bei Ausfall der Temperaturmessung eines Kühlmittels für die Schaltvorrichtung wird ein maximaler Temperaturanstieg innerhalb des definierten Zeitraums angenommen um einen maximalen Strom in der Schaltvorrichtung zu bestimmen, bei dem die Schaltvorrichtung nicht beschädigt wird, und den Strom auf diesen maximalen Strom zu begrenzen.
    4. 4. Bei Ausfall der Steuereinheit 2 der Schaltvorrichtung 1 kann deren Funktion durch die Speichereinheit 5 und den Haltestromkreis 4 wie oben beschrieben für den definierten Zeitraum übernommen werden.
  • Falls der sicherheitsrelevante Fehler nach dem definierten Zeitraum behoben ist, wird die Schaltvorrichtung 1 nach dem definierten Zeitraum im Normalzustand weiter betrieben.
  • Falls der sicherheitsrelevante Fehler nach dem definierten Zeitraum weiterhin besteht, wird die Schaltvorrichtung 1 nach dem definierten Zeitraum schnellstmöglich in den sicheren Zustand 103 überführt.
  • Unter einem elektrischen Energiespeicher wird hierbei ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, insbesondere aufweisend eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeichermodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeicherpack aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul. Die Energiespeicherzelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Energiespeicherzelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt.
  • Unter einem Fahrzeug wird hierbei ein Landfahrzeug, zum Beispiel ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, oder ein Luftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug verstanden, insbesondere ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein batterieelektrisch angetriebenes Fahrzeug, das einen rein elektrischen Antrieb aufweist, oder ein Hybridfahrzeug, das einen elektrischen Antrieb und einen Verbrennungsmotor aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9608430 B2 [0002]
    • US 10211657 B2 [0003]
    • US 10305309 B2 [0004]
    • US 9156356 B2 [0005]

Claims (16)

  1. Verfahren (100) zum Betreiben einer Schaltvorrichtung (1), insbesondere für einen elektrischen Energiespeicher, wobei ausgehend von einem Normalzustand (101) der Schaltvorrichtung (1), in dem alle Komponenten der Schaltvorrichtung (1) störungsfrei arbeiten, ein sicherheitsrelevanter Fehler festgestellt wird, wobei überprüft wird, welche Art von Fehler vorliegt und ob der Fehler durch eine Ersatzfunktion für einen definierten Zeitraum kompensiert werden kann, wobei, falls der Fehler nicht durch eine Ersatzfunktion kompensiert werden kann, die Schaltvorrichtung (1) in einen sicheren Zustand (103) überführt wird, wobei, falls der Fehler durch eine Ersatzfunktion kompensiert werden kann, die Schaltvorrichtung (1) für den definierten Zeitraum weiter betrieben wird und dabei die Ersatzfunktion ausgeführt wird.
  2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (1) während des definierten Zeitraums in einem Sicherheitsbetriebszustand (102) betrieben wird, insbesondere wobei im Sicherheitsbetriebszustand (102) der Schaltvorrichtung (1) der Strom durch die Schaltvorrichtung (1) und/oder die Schaltfrequenz der Schaltvorrichtung (1) begrenzt wird.
  3. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein sicherheitsrelevanter Fehler ein Sensorausfall oder ein Ausfall einer Steuereinheit (2) der Schaltvorrichtung (1) ist.
  4. Verfahren (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall der Steuereinheit (2) der Schaltvorrichtung (1) eine Speichereinheit (5) der Schaltvorrichtung (1) einen Haltestromkreis (4) der Schaltvorrichtung (1) ansteuert, der eine Schalteinheit (3) der Schaltvorrichtung (1) für den definierten Zeitraum geschlossen hält.
  5. Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal (S1, S2) der Steuereinheit (2) eine höhere Priorität aufweist als ein Signal (S3) der Speichereinheit (5).
  6. Verfahren (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensorsignal ausgelesen wird, wobei mittels des Sensorsignals der definierte Zeitraum bestimmt wird, wobei der Wert des definierten Zeitraums in der Speichereinheit (5) gespeichert wird und zeitlich wiederkehrend, insbesondere regelmäßig, aktualisiert wird.
  7. Verfahren (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Zeitraum derart bestimmt wird, dass basierend auf einem aktuellen Messwert eines Sensors und einem zu erwartenden maximalen Anstieg beziehungsweise Abfall des Messwerts pro Zeiteinheit ein kritischer Wert dieses Sensors, der einen kritischen Zustand der Schaltvorrichtung (1) bewirken würde, in dem definierten Zeitraum nicht zu erwarten ist.
  8. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Haltestromkreises (4) zeitlich wiederkehrend überprüft wird, wobei, insbesondere nach jeder Benutzung der Schaltvorrichtung (1), der Haltestromkreis (4) von der Speichereinheit (5) angesteuert wird und die Einhaltung des definierten Zeitraums durch den Haltestromkreis (4) von der Steuereinheit (2) überwacht wird.
  9. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Zeitraum einen festen Wert aufweist, der dauerhaft in der Speichereinheit (5) gespeichert ist.
  10. Verfahren (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall der Temperaturmessung eines Kühlmittels für die Schaltvorrichtung (1) ein maximaler Temperaturanstieg innerhalb des definierten Zeitraums angenommen wird, wobei ein maximaler Strom in der Schaltvorrichtung bestimmt wird, bei dem die Schaltvorrichtung (1) aufgrund des maximalen Temperaturanstiegs nicht beschädigt wird, wobei der Strom auf den maximalen Strom begrenzt wird.
  11. Verfahren (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (1) für einen elektrischen Energiespeicher verwendet wird, wobei ein Ausfall einer Spannungsmessung im elektrischen Energiespeicher mittels einer strombasierten Ladezustandsüberwachung und/oder Ladezustandsbegrenzung kompensiert wird, und/oder wobei ein Ausfall einer Spannungsmessung im elektrischen Energiespeicher mittels einer Strombegrenzung basierend auf dem Ladezustand und dem schlechtesten Widerstand innerhalb eines Zeitintervalls, insbesondere eines Zeitintervalls von 10 s, kompensiert wird.
  12. Verfahren (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (1) für einen elektrischen Energiespeicher verwendet wird, wobei ein Ausfall einer Temperaturmessung in dem elektrischen Energiespeicher durch die Annahme kompensiert wird, dass in einem Sicherheitsbetriebszustand des elektrischen Energiespeichers die Temperatur in dem elektrischen Energiespeicher eine kritische Temperatur innerhalb des definierten Zeitraums nicht überschreitet.
  13. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im sicheren Zustand (103) die Schaltvorrichtung (1) geöffnet ist.
  14. Schaltvorrichtung (1) aufweisend zumindest eine Steuereinheit (2), eine Schalteinheit (3) und einen Sensor, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (1) eingerichtet ist, mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben zu werden.
  15. Elektrischer Energiespeicher aufweisend eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 14.
  16. Vorrichtung, insbesondere Fahrzeug, aufweisend einen elektrischen Energiespeicher nach Anspruch 15.
DE102021209517.8A 2021-08-31 2021-08-31 Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, Schaltvorrichtung, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung Pending DE102021209517A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021209517.8A DE102021209517A1 (de) 2021-08-31 2021-08-31 Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, Schaltvorrichtung, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung
CN202280058885.3A CN117897872A (zh) 2021-08-31 2022-07-08 用于运行开关装置的方法、开关装置、电能存储器和设备
PCT/EP2022/069123 WO2023030728A1 (de) 2021-08-31 2022-07-08 Verfahren zum betreiben einer schaltvorrichtung, schaltvorrichtung, elektrischer energiespeicher und vorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021209517.8A DE102021209517A1 (de) 2021-08-31 2021-08-31 Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, Schaltvorrichtung, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021209517A1 true DE102021209517A1 (de) 2023-03-02

Family

ID=82781112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021209517.8A Pending DE102021209517A1 (de) 2021-08-31 2021-08-31 Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, Schaltvorrichtung, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117897872A (de)
DE (1) DE102021209517A1 (de)
WO (1) WO2023030728A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9156356B2 (en) 2012-02-08 2015-10-13 GTR Development LLC Intelligent battery disconnect
US9608430B2 (en) 2013-04-11 2017-03-28 International Business Machines Corporation Battery circuit fault protection in uninterruptable power sources
US10211657B2 (en) 2016-07-29 2019-02-19 Robert Bosch Battery Systems GmbH Smart contactor for battery disconnection unit
US10305309B2 (en) 2016-07-29 2019-05-28 Con Edison Battery Storage, Llc Electrical energy storage system with battery state-of-charge estimation

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3632657B2 (ja) * 2001-12-20 2005-03-23 トヨタ自動車株式会社 電圧変換装置
JP2005160169A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Texas Instr Japan Ltd バッテリ保護回路
JP5720322B2 (ja) * 2011-03-11 2015-05-20 日産自動車株式会社 バッテリ温度制御装置
JP2014201292A (ja) * 2013-04-10 2014-10-27 株式会社ジェイテクト 駆動力配分装置
JP7301121B2 (ja) * 2019-03-06 2023-06-30 三洋電機株式会社 異常診断システム、及び車両用電源システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9156356B2 (en) 2012-02-08 2015-10-13 GTR Development LLC Intelligent battery disconnect
US9608430B2 (en) 2013-04-11 2017-03-28 International Business Machines Corporation Battery circuit fault protection in uninterruptable power sources
US10211657B2 (en) 2016-07-29 2019-02-19 Robert Bosch Battery Systems GmbH Smart contactor for battery disconnection unit
US10305309B2 (en) 2016-07-29 2019-05-28 Con Edison Battery Storage, Llc Electrical energy storage system with battery state-of-charge estimation

Also Published As

Publication number Publication date
CN117897872A (zh) 2024-04-16
WO2023030728A1 (de) 2023-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009030962B4 (de) Vorladen eines Hochspannungsbusses unter Verwendung einer spannungsgeregelten Leistungsversorgung
DE102014205942A1 (de) Verfahren zum Batteriemanagement einer Batterie mit einem Ladezustandsausgleichssystem und Batteriemanagementsystem
DE112015006444T5 (de) Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung
DE102012216087A1 (de) Elektrisches System mit einer primären Energiequelle und einer redundanten wiederaufladbaren Energiequelle
DE112012007029T5 (de) Energieversorgungs-Handhabungssystem und Energieversorgungs-Handhabungsverfahren
DE102015224227A1 (de) Leistungsnetzsystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs und Verfahren zum Steuern desselben
WO2011045188A2 (de) Energiespeicher-system zur elektrischen energieversorgung von verbrauchern in einem fahrzeug
DE102016112560B4 (de) Steuerungssystem für eine batterie
DE102019207692A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung
DE102017218734A1 (de) Hochspannungs-Betriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Hochspannung-Batteriesystems
DE102015014181A1 (de) Hochvolt-Netz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Hochvolt-Netzes
DE102021209517A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung, Schaltvorrichtung, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung
EP3797461B1 (de) Elektrische bordnetzvorrichtung zum versorgen von zumindest zwei elektrischen verbrauchern in einem kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug, umschaltvorrichtung und verfahren zum betreiben einer bordnetzvorrichtung
DE102020130681A1 (de) Detektion und minderung von lithium-plating in batterien für elektrofahrzeuge
DE102012210595A1 (de) Batteriezelle
DE102020214346A1 (de) System und verfahren zum erkennen eines fehlers eines schnellladerelais
DE102019202979A1 (de) Verfahren zum Überwachen einer elektrischen Größe einer Batterie, Überwachungseinrichtung und Kraftfahrzeug
DE112020001367T5 (de) Steuergerät für fahrzeugseitiges energieversorgungsgerät
DE102021209520A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung
DE102018007713B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugbordnetzes und ein Kraftfahrzeugbordnetz
DE102018212777A1 (de) Verfahren zum Überwachen eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
DE102016223251A1 (de) System und Verfahren zur Lagerung einer Batterie
DE102021209534A1 (de) Elektrischer Energiespeicher, Gleichspannungswandler, elektrisches Energiespeichersystem und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichersystems
DE102016214995A1 (de) System zur Batterieüberwachung für ein Fahrzeug
DE102022134689A1 (de) Fahrzeuginternes System, Verfahren, Fahrzeug und nicht-transitorisches Speichermedium

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified