DE102022118762A1 - Method and device for operating a high-voltage energy storage device - Google Patents

Method and device for operating a high-voltage energy storage device Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers beschrieben, der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine eines Fahrzeugs mit einer Spannung im Hochvolt-Bereich bereitzustellen. Die Vorrichtung ist eingerichtet, zu bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt, bei der zu bewirken ist, dass von dem Energiespeicher keine elektrische Energie mit der Spannung im Hochvolt-Bereich an dem Speicheranschluss bereitgestellt wird. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, in Reaktion auf das Bestimmen zu bewirken, dass von dem Energiespeicher an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer Spannung in einem Niedervolt-Bereich bereitgestellt wird.A device for operating an electrical energy storage device is described, which is designed to provide electrical energy at a storage connection for an electric drive machine of a vehicle with a voltage in the high-voltage range. The device is set up to determine that there is a disconnection situation in which it is to be ensured that no electrical energy with a voltage in the high-voltage range is provided to the storage connection by the energy storage device. The device is further set up, in response to the determination, to cause electrical energy with a voltage in a low-voltage range to be provided by the energy storage device at the storage connection.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die darauf ausgerichtet sind, die Verfügbarkeit eines Hochvolt-Energiespeichers eines Fahrzeugs in sicherer Weise zu erhöhen.The invention relates to a method and a corresponding device which are designed to safely increase the availability of a high-voltage energy storage device in a vehicle.

Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug weist einen elektrischen Energiespeicher auf, der eingerichtet ist, elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine des Fahrzeugs zu speichern. Der Energiespeicher kann eine (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich (insbesondere bei mehr als 60V, typischerweise bei 400V oder mehr oder bei 800V oder mehr) aufweisen. Eine derart hohe (Nenn-) Spannung kann bei Vorliegen eines Defektes (z.B. infolge eines Unfalls) eine Gefahr für einen menschlichen Nutzer darstellen. Der Hochvolt-Energiespeicher kann daher bei Erkennung eines möglichen Defektes von dem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs getrennt werden, wodurch jedoch die Verfügbarkeit des Energiespeichers und des Fahrzeugs reduziert wird.An at least partially electrically driven vehicle has an electrical energy storage device which is set up to store electrical energy for an electric drive machine of the vehicle. The energy storage device can have a (nominal) voltage in the high-voltage range (in particular more than 60V, typically 400V or more or 800V or more). Such a high (nominal) voltage can pose a danger to a human user in the event of a defect (e.g. as a result of an accident). The high-voltage energy storage can therefore be disconnected from the vehicle's electrical system if a possible defect is detected, but this reduces the availability of the energy storage and the vehicle.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Verfügbarkeit eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Hochvolt-Energiespeicher in sicherer Weise zu erhöhen.This document deals with the technical task of safely increasing the availability of a vehicle with a high-voltage electrical energy storage device.

Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The task is solved by each of the independent claims. Advantageous embodiments are described, among other things, in the dependent claims. It should be noted that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all the features of the independent patent claim, without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can be made the subject of an independent claim, a division application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the description, which may constitute an invention independent of the features of the independent patent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betrieb eines (elektrochemischen) elektrischen Energiespeichers beschrieben. Der elektrische Energiespeicher ist ausgebildet, an einem Speicheranschluss elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine eines Fahrzeugs bereitzustellen. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug sein. Der Energiespeicher kann z.B. eine Vielzahl von Speicherzellen aufweisen, wobei die Speicherzellen in einem Gehäuse des Energiespeichers angeordnet sein können. Die elektrische Energie kann an ein oder mehreren Speicheranschlüssen, insbesondere zwischen zwei Speicheranschlüssen, etwa Klemmen, des Energiespeichers bereitgestellt werden. Die ein oder mehreren Speicheranschlüsse können an dem Gehäuse des Energiespeichers angeordnet sein.According to one aspect, a device for operating an (electrochemical) electrical energy storage device is described. The electrical energy storage is designed to provide electrical energy for an electric drive machine of a vehicle at a storage connection. The vehicle may be a motor vehicle or a watercraft or an aircraft. The energy storage can, for example, have a plurality of storage cells, wherein the storage cells can be arranged in a housing of the energy storage. The electrical energy can be provided at one or more storage connections, in particular between two storage connections, such as terminals, of the energy storage device. The one or more storage connections can be arranged on the housing of the energy storage device.

Der Energiespeicher ist eingerichtet, an dem zumindest einen Speicheranschluss elektrische Energie mit einer (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich bereitzustellen. Die (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich kann 60V oder mehr, insbesondere 400V oder mehr oder 800V oder mehr, sein.The energy storage is set up to provide electrical energy with a (nominal) voltage in the high-voltage range at the at least one storage connection. The (nominal) voltage in the high-voltage range can be 60V or more, in particular 400V or more or 800V or more.

Der elektrische Energiespeicher kann eingerichtet sein, den Wert der (Nenn-) Spannung der elektrischen Energie (insbesondere des Stroms), der an dem zumindest einen Speicheranschluss bereitgestellt wird, zu verändern. Zu diesem Zweck kann der Energiespeicher eine Schalteinheit umfassen, die eingerichtet ist, die (Nenn-) Spannung, d.h. den Wert der (Nenn-) Spannung, der an dem zumindest einen Speicheranschluss bereitgestellten elektrische Energie zu verändern. Die Schalteinheit kann ein oder mehrere Schaltelemente (z.B. ein oder mehrere Relais und/oder ein oder mehrere Halbleiter-basierte Schaltelemente) umfassen, die eingerichtet sind, die Schaltanordnung (z.B. Reihen- und/oder Parallelschaltung) von zumindest einem Teil der Speicherzellen des elektrischen Energiespeichers zu verändern (um den Wert der (Nenn-) Spannung zu verändern). Alternativ oder ergänzend kann die Schalteinheit einen Gleichspannungswandler und/oder einen Transformator umfassen (um den Wert der (Nenn-) Spannung zu verändern).The electrical energy storage can be set up to change the value of the (nominal) voltage of the electrical energy (in particular the current) that is provided at the at least one storage connection. For this purpose, the energy storage can comprise a switching unit which is set up to change the (nominal) voltage, i.e. the value of the (nominal) voltage, of the electrical energy provided at the at least one storage connection. The switching unit can include one or more switching elements (e.g. one or more relays and/or one or more semiconductor-based switching elements) which are set up to provide the switching arrangement (e.g. series and/or parallel connection) of at least some of the storage cells of the electrical energy storage to change (to change the value of the (nominal) voltage). Alternatively or additionally, the switching unit can comprise a DC-DC converter and/or a transformer (to change the value of the (nominal) voltage).

Die Vorrichtung ist eingerichtet, zu bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt, bei der zu bewirken ist, dass von dem Energiespeicher keine elektrische Energie mit der (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich an dem zumindest einen Speicheranschluss bereitgestellt wird. Insbesondere kann bestimmt werden, dass ein Isolationsfehler als Trennsituation vorliegt. Ein Isolationsfehler kann ggf. dazu führen, dass ein menschlicher Nutzer über einen verringerten (fehlerhaften) Isolationswiderstand mit der von dem Energiespeicher bereitgestellten elektrischen Energie in Kontakt kommt (z.B., wenn der Nutzer das Gehäuse des Energiespeichers berührt), was ein Sicherheitsrisiko darstellt. Daher ist in einem solchen Fall typischerweise zu bewirken, dass an dem zumindest einen Speicheranschluss keine elektrische Energie mehr mit der (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich bereitgestellt wird, um die Betriebssicherheit des Energiespeichers und/oder des Fahrzeugs zu erhöhen.The device is set up to determine that there is a disconnection situation in which it is to be ensured that no electrical energy with the (nominal) voltage in the high-voltage range is provided by the energy storage device to the at least one storage connection. In particular, it can be determined that an insulation fault is present as a disconnection situation. An insulation fault can possibly lead to a human user coming into contact with the electrical energy provided by the energy storage device via a reduced (faulty) insulation resistance (e.g. if the user touches the housing of the energy storage device), which represents a safety risk. Therefore, in such a case, it is typically necessary to ensure that no more electrical energy is provided at the (nominal) voltage in the high-voltage range at the at least one storage connection in order to increase the operational reliability of the energy storage device and/or the vehicle.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis von Sensordaten von ein oder mehreren Sensoren des Fahrzeugs und/oder des Energiespeichers zu bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt. Beispielsweise kann anhand eines Isolationswächters erkannt werden, dass ein Isolationsfehler vorliegt. Beispielsweise kann anhand des Isolationswächters überprüft werden, ob die galvanische Trennung zwischen dem Hochvolt-Energiespeicher und dem Fahrzeug weiterhin besteht, oder ob es zu einer Reduzierung des Isolationswiderstands gekommen ist. Ggf. kann der Wert des (reduzierten) Isolationswiderstands ermittelt werden.The device can be set up based on sensor data from one or more sensors of the vehicle and/or the energy storage chers to determine that a separation situation exists. For example, an insulation monitor can be used to detect that there is an insulation fault. For example, the insulation monitor can be used to check whether the galvanic isolation between the high-voltage energy storage device and the vehicle still exists or whether there has been a reduction in the insulation resistance. If necessary, the value of the (reduced) insulation resistance can be determined.

Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, in Reaktion auf das Bestimmen zu bewirken, dass von dem Energiespeicher an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer (Nenn-) Spannung in einem reduzierten Ziel-Bereich, insbesondere im Niedervolt-Bereich, bereitgestellt wird. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, die Schalteinheit zu veranlassen, die (Nenn-) Spannung der an dem zumindest einen Speicheranschluss bereitgestellten elektrische Energie auf den Ziel-Bereich, insbesondere auf den Niedervolt-Bereich, abzusenken. Dabei ist die (Nenn-) Spannung im Ziel-Bereich, insbesondere im Niedervolt-Bereich, niedriger als die (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich. Die (Nenn-) Spannung im Niedervolt-Bereich kann weniger als 60V, insbesondere 48V oder weniger, betragen.The device is further set up, in response to the determination, to cause electrical energy with a (nominal) voltage in a reduced target range, in particular in the low-voltage range, to be provided by the energy storage device at the storage connection. The device can in particular be set up to cause the switching unit to lower the (nominal) voltage of the electrical energy provided at the at least one storage connection to the target range, in particular to the low-voltage range. The (nominal) voltage in the target area, especially in the low-voltage area, is lower than the (nominal) voltage in the high-voltage area. The (nominal) voltage in the low-voltage range can be less than 60V, in particular 48V or less.

Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die bei Vorliegen einer erkannten Trennsituation den Wert der Spannung, der an dem zumindest einen Speicheranschluss bereitgestellten elektrischen Energie, auf einen reduzierten Ziel-Bereich, insbesondere auf den Niedervolt-Bereich, zu reduzieren. So kann in effizienter Weise eine sichere Nutzungssituation für einen menschlichen Nutzer bewirkt werden. Ferner kann so die Verfügbarkeit des elektrischen Energiespeichers erhöht werden (da weiterhin elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs bereitgestellt wird).A device is therefore described which, in the presence of a detected disconnection situation, reduces the value of the voltage of the electrical energy provided at the at least one storage connection to a reduced target range, in particular to the low-voltage range. In this way, a safe usage situation for a human user can be achieved in an efficient manner. Furthermore, the availability of the electrical energy storage can be increased (since electrical energy continues to be provided for the operation of the vehicle's electric drive machine).

Der Energiespeicher kann bei dem Hochvolt-Betrieb derart konfiguriert sein, dass der Energiespeicher eine Nennspannung im Hochvolt-Bereich aufweist. Als Folge daraus kann der Energiespeicher darauf beschränkt sein, an dem zumindest einen Speicheranschluss (insbesondere zwischen zwei Speicheranschlüssen) elektrische Energie bereitzustellen, die eine Spannung aufweist, die höchstens der Nennspannung entspricht. Je nach Ladezustand kann ggf. elektrische Energie mit einer (gegenüber der Nennspannung reduzierten) Spannung bereitgestellt werden. Andererseits kann typischerweise keine elektrische Energie mit einer Spannung bereitgestellt werden, die höher als die Nennspannung im Hochvolt-Bereich ist.During high-voltage operation, the energy storage can be configured such that the energy storage has a nominal voltage in the high-voltage range. As a result, the energy storage can be limited to providing electrical energy at the at least one storage connection (in particular between two storage connections) which has a voltage that corresponds at most to the nominal voltage. Depending on the state of charge, electrical energy may be provided at a voltage (reduced compared to the nominal voltage). On the other hand, typically no electrical energy can be provided with a voltage that is higher than the nominal voltage in the high-voltage range.

In entsprechender Weise kann der Energiespeicher bei dem Betrieb mit der Nennspannung im Ziel-Bereich, insbesondere bei dem Niedervolt-Betrieb, derart konfiguriert sein, dass der Energiespeicher eine Nennspannung im Ziel-Bereich, insbesondere im Niedervolt-Bereich, aufweist. Als Folge daraus kann der Energiespeicher darauf beschränkt sein, an dem zumindest einen Speicheranschluss elektrische Energie bereitzustellen, die eine Spannung aufweist, die höchstens der Nennspannung im Ziel-Bereich, insbesondere im Niedervolt-Bereich, entspricht. Je nach Ladezustand kann ggf. elektrische Energie mit einer (gegenüber der Nennspannung reduzierten) Spannung bereitgestellt werden. Andererseits kann typischerweise keine elektrische Energie mit einer Spannung bereitgestellt werden, die höher als die Nennspannung im Ziel-Bereich, insbesondere im Niedervolt-Bereich, ist.In a corresponding manner, when operating with the nominal voltage in the target range, in particular in low-voltage operation, the energy storage can be configured such that the energy storage has a nominal voltage in the target range, in particular in the low-voltage range. As a result, the energy storage can be limited to providing electrical energy at the at least one storage connection that has a voltage that corresponds at most to the nominal voltage in the target range, in particular in the low-voltage range. Depending on the state of charge, electrical energy may be provided at a voltage (reduced compared to the nominal voltage). On the other hand, typically no electrical energy can be provided with a voltage that is higher than the nominal voltage in the target range, especially in the low-voltage range.

Die Vorrichtung kann somit eingerichtet sein, den Energiespeicher bei Vorliegen einer Trennsituation derart umzukonfigurieren, dass der Energiespeicher eine Nennspannung im Ziel-Bereich, insbesondere im Niedervolt-Bereich, aufweist. Mit anderen Worten, die Vorrichtung kann eingerichtet sein, in Reaktion auf das Bestimmen zu bewirken, dass die Nennspannung des Energiespeichers von dem Hochvolt-Bereich in den Ziel-Bereich, insbesondere in den Niedervolt-Bereich, reduziert wird. So kann ein besonders sicherer Betrieb des Energiespeichers ermöglicht werden.The device can thus be set up to reconfigure the energy storage in the presence of a disconnection situation in such a way that the energy storage has a nominal voltage in the target range, in particular in the low-voltage range. In other words, the device can be set up to cause the nominal voltage of the energy storage device to be reduced from the high-voltage range to the target range, in particular to the low-voltage range, in response to the determination. This makes particularly safe operation of the energy storage possible.

Der Energiespeicher kann einen ersten Typ von Speicherzellen und einen oder mehrere andere Typen von Speicherzellen umfassen. Insbesondere kann der Energiespeicher eine bestimmte Menge von Speicherzellen des ersten Typs und eine bestimmte Menge von Speicherzellen von ein oder mehreren anderen Typen umfassen. Dabei können die Speicherzellen des ersten Typs beispielsweise darauf ausgelegt sein, in möglichst effizienter Weise eine bestimmte, möglichst große, Speicherkapazität des Energiespeichers bereitzustellen. Die Speicherzellen eines anderen Typs haben eine von dem ersten Typ abweichende Speicher-Charakteristik und können beispielsweise darauf ausgelegt sein, die von dem Energiespeicher bereitgestellte elektrische Leistung zu erhöhen (z.B. um die Dynamik des Fahrzeugs zu erhöhen). Zu diesem Zweck kann eine Speicherzelle eines anderen Typs eine höhere Entladeleistung aufweisen als eine Speicherzelle des ersten Typs.The energy storage may include a first type of memory cells and one or more other types of memory cells. In particular, the energy storage may include a specific amount of memory cells of the first type and a specific amount of memory cells of one or more other types. The memory cells of the first type can, for example, be designed to provide a specific, largest possible storage capacity of the energy storage in the most efficient manner possible. The storage cells of another type have a storage characteristic that differs from the first type and can, for example, be designed to increase the electrical power provided by the energy storage (e.g. to increase the dynamics of the vehicle). For this purpose, a memory cell of a different type can have a higher discharge power than a memory cell of the first type.

Es können somit in dem Energiespeicher unterschiedliche Typen von Speicherzellen verbaut sein. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Schalteinheit zu veranlassen, ein oder mehrere Speicherzellen des jeweiligen Typs von dem Speicheranschluss zu entkoppeln, um die Spannung der an dem Speicheranschluss bereitgestellten elektrische Energie auf einen niedrigeren (Ziel-) Spannungsbereich, bis hin auf den Niedervolt-Bereich abzusenken. Insbesondere können für den niedrigeren Spannungsbereich bevorzugt oder ausschließlich Speicherzellen des ersten Typs verwendet werden. So kann ein besonders effizienter und sicherer Notlauf-Betrieb des Energiespeichers ermöglicht werden. Auch lässt sich so das Balancing der Zellen aufrechterhalten, um die Lebensdauer des Hochvolt-Energiespeichers nicht zu beeinträchtigen.Different types of storage cells can therefore be installed in the energy storage device. The device can be set up to cause the switching unit to decouple one or more memory cells of the respective type from the memory connection in order to reduce the voltage of the electrical energy provided at the storage connection to a lower (target) voltage range, down to the low-voltage range to lower. Into the In particular, memory cells of the first type can be preferred for the lower voltage range or only memory cells of the first type can be used. This makes particularly efficient and safe emergency operation of the energy storage possible. The balancing of the cells can also be maintained so as not to affect the service life of the high-voltage energy storage device.

Wie bereits weiter oben dargelegt, kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Wert des Isolationswiderstands des elektrischen Energiespeichers zu ermitteln (insbesondere bei Vorliegen eines erkannten Isolationsfehlers). Es kann dann in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Isolationswiderstands der Wert der (Nenn-) Spannung im Ziel-Bereich, insbesondere im Niedervolt-Bereich, ermittelt werden. Des Weiteren kann bewirkt werden, dass an dem zumindest einen Speicheranschluss elektrische Energie mit dem ermittelten Wert der (Nenn-) Spannung bereitgestellt werden. So können die Sicherheit und die Verfügbarkeit des Energiespeichers weiter verbessert werden.As already explained above, the device can be set up to determine the value of the insulation resistance of the electrical energy storage (particularly in the presence of a detected insulation fault). The value of the (nominal) voltage in the target range, particularly in the low-voltage range, can then be determined depending on the determined value of the insulation resistance. Furthermore, it can be effected that electrical energy with the determined value of the (nominal) voltage is provided at the at least one storage connection. In this way, the safety and availability of the energy storage system can be further improved.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine weitere Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers beschrieben. Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte sind einzeln oder in Kombination auf diese Vorrichtung anwendbar.According to a further aspect, a further device for operating an electrical energy storage device is described. The aspects described in this document are applicable individually or in combination to this device.

Die Vorrichtung ist eingerichtet, zu bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt. Dabei kann insbesondere erkannt werden, dass eine Trennsituation vorliegt, bei der ein reduzierter Isolationswiderstand zwischen dem Energiespeicher und der Karosserie des Fahrzeugs vorliegt. Ferner kann der Wert des Isolationswiderstands ermittelt werden.The device is set up to determine that a separation situation exists. In particular, it can be recognized that there is a separation situation in which there is a reduced insulation resistance between the energy storage and the body of the vehicle. Furthermore, the value of the insulation resistance can be determined.

Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, in Reaktion auf das Bestimmen zu bewirken, dass von dem Energiespeicher an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer reduzierten (Nenn-) Spannung bereitgestellt wird. Dabei kann die (Nenn-) Spannung gegenüber der ursprünglich bereitgestellten (Nenn-) Spannung reduziert werden. Ggf. kann weiterhin eine reduzierte (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich (z.B. bei mehr als 60V, insbesondere bei 200V oder mehr) bereitgestellt werden. Die reduzierte (Nenn-) Spannung kann dabei jedoch in vorteilhafter Weise von dem Wert des Isolationswiderstands abhängen, um in besonders sicherer Weise elektrische Energie mit einer möglichst hohen (Nenn-) Spannung bereitzustellen. So kann die Verfügbarkeit des Energiespeichers und/oder des Fahrzeugs weiter erhöht werden.The device is further set up, in response to the determination, to cause electrical energy with a reduced (nominal) voltage to be provided by the energy storage device at the storage connection. The (nominal) voltage can be reduced compared to the (nominal) voltage originally provided. If necessary, a reduced (nominal) voltage in the high-voltage range (e.g. at more than 60V, in particular at 200V or more) can also be provided. However, the reduced (nominal) voltage can advantageously depend on the value of the insulation resistance in order to provide electrical energy with the highest possible (nominal) voltage in a particularly safe manner. In this way, the availability of the energy storage and/or the vehicle can be further increased.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Kraft-) Fahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst. Das Fahrzeug umfasst ferner eine elektrische Antriebsmaschine und einen elektrischen Energiespeicher, der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss des Energiespeichers elektrische Energie für die elektrische Antriebsmaschine mit einer (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich bereitzustellen.According to a further aspect, a (motor) vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described that includes the device described in this document. The vehicle further comprises an electric drive machine and an electrical energy storage device, which is designed to provide electrical energy for the electric drive machine with a (nominal) voltage in the high-voltage range at a storage connection of the energy storage device.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers beschrieben, der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss (des Energiespeichers, der z.B. an dem Gehäuse des Energiespeichers angeordnet ist) elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine eines (Kraft-) Fahrzeugs mit einer (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich bereitzustellen.According to a further aspect, a method for operating an electrical energy storage device is described, which is designed to supply electrical energy for an electric drive machine of a (motor) vehicle at a storage connection (of the energy storage device, which is arranged, for example, on the housing of the energy storage device) with a ( To provide nominal voltage in the high-voltage range.

Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt, bei der zu bewirken ist, dass von dem Energiespeicher keine elektrische Energie mit der (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich an dem Speicheranschluss bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst ferner, in Reaktion auf das Bestimmen, das Bewirken, dass von dem Energiespeicher an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer (Nenn-) Spannung im Niedervolt-Bereich bereitgestellt wird, wobei die (Nenn-) Spannung im Niedervolt-Bereich niedriger ist als die (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich.The method includes determining that there is a disconnection situation in which it is to be ensured that no electrical energy with the (nominal) voltage in the high-voltage range is provided to the storage connection by the energy storage device. The method further comprises, in response to the determination, causing electrical energy to be provided by the energy storage at the storage connection with a (nominal) voltage in the low-voltage range, wherein the (nominal) voltage in the low-voltage range is lower than the (nominal) voltage in the high-voltage range.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers beschrieben, der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine eines (Kraft-) Fahrzeugs mit einer (Nenn-) Spannung in einem Hochvolt-Bereich bereitzustellen. Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen sind einzeln oder in Kombination auch für dieses Verfahren anwendbar.According to a further aspect, a method for operating an electrical energy storage device is described, which is designed to provide electrical energy at a storage connection for an electric drive machine of a (motor) vehicle with a (nominal) voltage in a high-voltage range. The measures described in this document can also be used individually or in combination for this procedure.

Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt, insbesondere eine Trennsituation, bei der ein reduzierter Isolationswiderstand zwischen dem Energiespeicher und der Karosserie des Fahrzeugs vorliegt. Das Verfahren kann ferner umfassen, das Ermitteln eines Wertes des Isolationswiderstands des elektrischen Energiespeichers (z.B. anhand eines Isolationswächters).The method includes determining that a separation situation exists, in particular a separation situation in which there is a reduced insulation resistance between the energy storage and the body of the vehicle. The method can further include determining a value of the insulation resistance of the electrical energy storage (e.g. using an insulation monitor).

Des Weiteren umfasst das Verfahren, in Reaktion auf das Bestimmen, das Bewirken, dass von dem Energiespeicher an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer reduzierten (Nenn-) Spannung bereitgestellt wird. Der Energiespeicher kann somit umkonfiguriert und/oder angepasst werden, um die (Nenn-) Spannung des Energiespeichers zu reduzieren. Die reduzierte (Nenn-) Spannung kann dabei ggf. weiterhin im Hochvolt-Bereich liegen, um die Verfügbarkeit des Energiespeichers und/oder des Fahrzeugs weiter zu erhöhen. Ferner kann die reduzierte (Nenn-) Spannung, d.h. der Wert der reduzierten Nenn-) Spannung, von dem Wert des Isolationswiderstands abhängen. Mit anderen Worten, es kann ein von dem ermittelten Wert des Isolationswiderstands abhängiger Wert der reduzierten Nenn-) Spannung ermittelt und verwendet werden. So kann ein optimierter Kompromiss zwischen Sicherheit und Verfügbarkeit bereitgestellt werden.Furthermore, the method includes, in response to the determining, causing electrical energy at a reduced (nominal) voltage to be provided by the energy storage device at the storage connection. The energy storage can thus be reconfigured and/or adjusted in order to reduce the (nominal) voltage of the energy storage. The reduced (nominal) voltage can, if necessary, continue to be in the high-voltage range in order to further increase the availability of the energy storage and/or the vehicle hen. Furthermore, the reduced (nominal) voltage, ie the value of the reduced nominal voltage, can depend on the value of the insulation resistance. In other words, a value of the reduced nominal voltage that depends on the determined value of the insulation resistance can be determined and used. This allows an optimized compromise between security and availability to be provided.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch zumindest eines der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to run on a processor (e.g. on a vehicle control unit) and thereby carry out at least one of the methods described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch zumindest eines der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium may comprise a SW program configured to be executed on a processor and thereby to carry out at least one of the methods described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in a variety of ways. Furthermore, features listed in brackets are to be understood as optional features.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Hochvolt-Energiespeicher; und
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betrieb eines Hochvolt-Energiespeichers.
The invention is further described in more detail using exemplary embodiments. Show it
  • 1 an exemplary vehicle with a high-voltage energy storage device; and
  • 2 a flowchart of an exemplary method for operating a high-voltage energy storage device.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Verfügbarkeit eines (Kraft-) Fahrzeugs, das mit elektrischer Energie aus einem Hochvolt-Energiespeicher betrieben wird. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit einem Energiespeicher 110, der ausgebildet ist, elektrische Energie für den Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine 103 des Fahrzeugs 100 zu speichern. Die elektrische Energie kann an ein oder mehreren Klemmen (allgemein Speicheranschlüssen) des Energiespeichers 110 bereitgestellt werden. Der elektrische Energiespeicher 110 weist eine Nennspannung von mehr als 60V, insbesondere von 400V oder mehr oder von 800V oder mehr auf.As explained at the beginning, this document deals with increasing the availability of a (motor) vehicle that is operated with electrical energy from a high-voltage energy storage device. In this context shows 1 an exemplary vehicle 100 with an energy storage device 110, which is designed to store electrical energy for operating an electric drive machine 103 of the vehicle 100. The electrical energy can be provided at one or more terminals (generally storage connections) of the energy storage 110. The electrical energy storage 110 has a nominal voltage of more than 60V, in particular 400V or more or 800V or more.

Der Energiespeicher 110 kann eine Vielzahl von Speicherzellen aufweisen, die in mehreren Speichermodulen 111 angeordnet sein können. Die einzelnen Speicherzellen und/oder Speichermodule 111 weisen typischerweise jeweils eine Nennspannung auf, die unterhalb der Nennspannung des Energiespeichers 110 liegt. Ein Speichermodul 111 kann insbesondere eine Nennspannung aufweisen, die kleiner als 60V ist. Mit anderen Worten, die Nennspannung eines Speichermoduls 111 kann im Niedervolt-Bereich liegen.The energy storage 110 can have a large number of storage cells, which can be arranged in several storage modules 111. The individual memory cells and/or memory modules 111 typically each have a nominal voltage that is below the nominal voltage of the energy storage 110. A memory module 111 can in particular have a nominal voltage that is less than 60V. In other words, the nominal voltage of a storage module 111 can be in the low-voltage range.

Der Energiespeicher 110 kann eine Schalteinheit 112 umfassen, die eingerichtet ist, die von dem Energiespeicher 110 an den Klemmen bereitgestellte (Nenn-) Spannung zu verändern. Die Schalteinheit 112 kann z.B. ein oder mehrere Schaltelemente umfassen, die ausgebildet sind, die elektrische Anordnung der Schaltmodule 111 zu verändern, z.B. zwischen einer Serienschaltung und einer Parallelschaltung, um die (Nenn-) Spannung an den Klemmen des Energiespeichers 110 zu verändern. Alternativ oder ergänzend kann die Schalteinheit 112 einen (Gleich-) Spannungswandler umfassen, der eingerichtet ist, die von den Speichermodulen 111 bereitgestellte Spannung zu wandeln, um die (Nenn-) Spannung an den Klemmen des Energiespeichers 110 zu verändern.The energy storage 110 can include a switching unit 112, which is set up to change the (nominal) voltage provided by the energy storage 110 at the terminals. The switching unit 112 can, for example, include one or more switching elements that are designed to change the electrical arrangement of the switching modules 111, for example between a series connection and a parallel connection, in order to change the (nominal) voltage at the terminals of the energy storage 110. Alternatively or additionally, the switching unit 112 can comprise a (DC) voltage converter, which is set up to convert the voltage provided by the storage modules 111 in order to change the (nominal) voltage at the terminals of the energy storage 110.

Die Schalteinheit 112 kann eingerichtet sein, in einem Hochvolt-Betrieb des Energiespeichers 110 eine (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich an den Klemmen des Energiespeichers 110 bereitzustellen. Des Weiteren kann in einem Niedervolt-Betrieb des Energiespeichers 110 eine (Nenn-) Spannung im Niedervolt-Bereich an den Klemmen des Energiespeichers 110 bereitgestellt werden.The switching unit 112 can be set up to provide a (nominal) voltage in the high-voltage range at the terminals of the energy storage 110 in a high-voltage operation of the energy storage 110. Furthermore, in a low-voltage operation of the energy storage 110, a (nominal) voltage in the low-voltage range can be provided at the terminals of the energy storage 110.

Das Fahrzeug 100 umfasst ferner ein oder mehrere Sensoren 102, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf den Zustand des Fahrzeugs 100, insbesondere des Energiespeicher 110, zu erfassen. Eine (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Sensoren 102 zu bestimmen, dass (an einem bestimmten Zeitpunkt) eine Trennsituation vorliegt, bei der die Hochvolt-(Nenn-)Spannung des Energiespeichers 110 von dem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs 100 getrennt werden sollte oder muss. Eine beispielhafte Trennsituation ist ein (möglicher) Isolationsfehler, der dazu führen könnte, dass ein menschlicher Nutzer mit der an den Klemmen des Energiespeichers 110 bereitgestellten Spannung in Kontakt kommen kann (z.B., wenn der Nutzer das Gehäuse des Energiespeichers 110 berührt).The vehicle 100 further includes one or more sensors 102, which are set up to record sensor data relating to the state of the vehicle 100, in particular the energy storage 110. A (control) device 101 of the vehicle 100 can be set up, based on the sensor data of the one or more sensors 102, to determine that (at a certain point in time) there is a disconnection situation in which the high-voltage (nominal) voltage of the energy storage device 110 should or must be separated from the electrical system of the vehicle 100. An exemplary disconnection situation is a (possible) insulation fault that could result in a human user coming into contact with the voltage provided at the terminals of the energy storage 110 (e.g. when the user touches the housing of the energy storage device 110).

Die (Steuer-) Vorrichtung 101 ist ferner eingerichtet, in Reaktion auf die erkannte Trennsituation die Schalteinheit 112 des Energiespeichers 110 zu veranlassen, anstelle der Hochvolt-(Nenn-)Spannung eine Niedervolt-(Nenn-)Spannung an den Klemmen des Energiespeichers 110 bereitzustellen. Als Folge daraus wird das Fahrzeug 100 in einen sicheren Zustand überführt, bei dem weiterhin elektrische Energie für die elektrische Antriebsmaschine 103 bereitgestellt wird, z.B. um es dem Fahrer des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen, das Fahrzeug 100 (mit einer reduzierten Dynamik) zu einer Werkstatt oder aus einer gefährlichen Verkehrssituation heraus zu fahren. Es kann somit ein sicherer Zustand bewirkt werden, ohne dabei die Verfügbarkeit des Energiespeichers 110 und/oder des Fahrzeugs 100 zu beeinträchtigen.The (control) device 101 is further set up, in response to the detected disconnection situation, to cause the switching unit 112 of the energy storage 110 to provide a low-voltage (nominal) voltage at the terminals of the energy storage 110 instead of the high-voltage (nominal) voltage . As a result, the vehicle 100 is transferred to a safe state in which electrical energy continues to be provided for the electric drive machine 103, for example to enable the driver of the vehicle 100 to drive the vehicle 100 (with reduced dynamics) to a workshop or to drive out of a dangerous traffic situation. A safe state can therefore be achieved without impairing the availability of the energy storage device 110 and/or the vehicle 100.

Durch eine zusätzliche Schaltung 112 in der Batterie 110 (insbesondere in dem Gehäuse der Batterie 110) können somit z.B. die Batteriezellen so verschaltet werden, dass für einen Notlauf die Ausgangsspannung der Batterie auf ein Niedervolt-Level (z.B. kleiner 60 Volt) abgesenkt wird. Diese Spannung erlaubt es mit den ein oder mehreren Elektromotoren 103 des Fahrzeugs 100 (bei reduzierter maximal möglicher Leistung) weiterhin Vortrieb zu erzeugen. In diesem Notlauf kann das Fahrzeug 100 weiterhin betrieben werden z.B. um das Fahrzeug 100 an den Fahrbahnrand oder in eine Werkstatt zu fahren.By means of an additional circuit 112 in the battery 110 (in particular in the housing of the battery 110), the battery cells can, for example, be connected in such a way that the output voltage of the battery is reduced to a low-voltage level (e.g. less than 60 volts) for emergency operation. This voltage allows the one or more electric motors 103 of the vehicle 100 to continue to generate propulsion (with reduced maximum possible power). In this emergency mode, the vehicle 100 can continue to be operated, for example to drive the vehicle 100 to the side of the road or to a workshop.

Die Hochvolt-Ausgangsspannung einer Hochvoltbatterie 110 wird durch das serielle Verschalten von Batteriezellen erreicht. Über Schaltelemente (z.B. elektromechanische Schalter wie Relais oder Schütz, oder über Halbleiterschalter) kann ggf. bewirkt werden, dass selektiv nur ein reduzierter Teil der Zellen seriell verschaltet wird (die anderen Zellen können vom Stromkreis abgetrennt werden und/oder parallel verschaltet werden), um die Ausgangsspannung der Batterie 110 auf ein Niedervolt-Niveau zu senken (bei dem eine reduzierte Anforderung an den Berührschutz vorliegt). Alternativ oder ergänzend kann die Spannungsebene durch einen Transformator und/oder durch einen DC/DC-Wandler herabgesetzt werden.The high-voltage output voltage of a high-voltage battery 110 is achieved by connecting battery cells in series. Using switching elements (e.g. electromechanical switches such as relays or contactors, or via semiconductor switches), it may be possible to ensure that only a reduced proportion of the cells are selectively connected in series (the other cells can be separated from the circuit and/or connected in parallel). to reduce the output voltage of the battery 110 to a low-voltage level (at which there is a reduced requirement for contact protection). Alternatively or additionally, the voltage level can be reduced by a transformer and/or by a DC/DC converter.

Somit können bei Vorliegen eines Isolationsfehlers ein zuverlässiger Schutz eines menschlichen Nutzers vor hoher Spannung und die Bereitstellung von elektrischer Energie für den Vortrieb des Fahrzeugs 100 ermöglicht werden.In this way, in the presence of an insulation fault, reliable protection of a human user from high voltage and the provision of electrical energy for propulsion of the vehicle 100 can be made possible.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 200 zum Betrieb eines (elektrochemischen) elektrischen Energiespeichers 110, der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss (insbesondere zwischen zwei Speicheranschlüssen, etwa Klemmen) elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine 102 eines Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Die elektrische Antriebsmaschine 102 kann ausgebildet sein, das Fahrzeug 100 anzutreiben. Die von dem Energiespeicher 110 bereitgestellt elektrische Energie weist eine (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich auf. 2 shows a flowchart of a (possibly computer-implemented) method 200 for operating an (electrochemical) electrical energy storage device 110, which is designed to provide electrical energy for an electric drive machine 102 of a vehicle 100 at a storage connection (in particular between two storage connections, such as terminals). . The electric drive machine 102 can be designed to drive the vehicle 100. The electrical energy provided by the energy storage 110 has a (nominal) voltage in the high-voltage range.

Das Verfahren 200 umfasst das Bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt, bei der zu bewirken ist, dass von dem Energiespeicher keine elektrische Energie mit der (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich an dem Speicheranschluss bereitgestellt wird. Eine Trennsituation kann z.B. vorliegen, wenn erkannt wird, dass das Fahrzeug 100 einen Unfall hatte und/oder dass im Fahrzeug 100 ein Isolationsfehler vorliegt. Dies kann anhand von ein oder mehreren Sensoren 102 (z.B. anhand eines Isolationswächters) des Fahrzeugs 100 erkannt werden.The method 200 includes determining that there is a disconnection situation in which no electrical energy with the (nominal) voltage in the high-voltage range is provided by the energy storage device at the storage connection. A disconnection situation can occur, for example, if it is recognized that the vehicle 100 has had an accident and/or that there is an insulation fault in the vehicle 100. This can be detected using one or more sensors 102 (e.g. based on an insulation monitor) of the vehicle 100.

Das Verfahren 200 umfasst ferner, in Reaktion auf das Bestimmen 201, das Bewirken 202, dass von dem Energiespeicher 110 an dem Speicheranschluss (insbesondere zwischen den beiden Speicheranschlüssen, etwa Klemmen) elektrische Energie mit einer (Nenn-) Spannung in einem Niedervolt-Bereich bereitgestellt wird. Dabei ist die (Nenn-) Spannung im Niedervolt-Bereich niedriger als die (Nenn-) Spannung im Hochvolt-Bereich.The method 200 further includes, in response to the determination 201, the effecting 202 that electrical energy with a (nominal) voltage in a low-voltage range is provided by the energy storage 110 at the storage connection (in particular between the two storage connections, such as terminals). becomes. The (nominal) voltage in the low-voltage range is lower than the (nominal) voltage in the high-voltage range.

In diesem Dokument wird ein weiteres Verfahren 200 zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers 110 beschrieben, wobei der Energiespeicher 110 ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine 102 eines Fahrzeugs 100 mit einer Spannung in einem Hochvolt-Bereich bereitzustellen. Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen sind einzeln oder in Kombination in entsprechender Weise auf dieses Verfahren anwendbar.This document describes a further method 200 for operating an electrical energy storage device 110, wherein the energy storage device 110 is designed to provide electrical energy at a storage connection for an electric drive machine 102 of a vehicle 100 with a voltage in a high-voltage range. The measures described in this document apply individually or in combination to this procedure in an appropriate manner.

Das Verfahren 200 umfasst das Bestimmen 201, dass eine Trennsituation vorliegt. Es kann insbesondere erkannt werden (z.B. anhand eines Isolationswächters), dass eine Trennsituation vorliegt, bei der ein reduzierter Isolationswiderstand zwischen dem Energiespeicher 110 und der Karosserie des Fahrzeugs 100 vorliegt. Ferner kann der Wert des Isolationswiderstands des elektrischen Energiespeichers 110 ermittelt werden.The method 200 includes determining 201 that a separation situation exists. In particular, it can be recognized (e.g. using an insulation monitor) that there is a separation situation in which there is a reduced insulation resistance between the energy storage device 110 and the body of the vehicle 100. Furthermore, the value of the insulation resistance of the electrical energy storage 110 can be determined.

Das Verfahren 200 kann ferner umfassen, das Bewirken 202, dass von dem Energiespeicher 110 an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer (gegenüber der Spannung im Hochvolt-Bereich) reduzierten Spannung bereitgestellt wird. In Reaktion auf das Erkennen der Trennsituation kann somit die Spannung der an dem Speicheranschluss bereitgestellten elektrischen Energie abgesenkt werden (z.B. durch die Schalteinheit 112). Dabei kann die reduzierte Spannung ggf. weiterhin im Hochvolt-Bereich (über 60V, z.B. bei mehr als 200V) liegen. Die reduzierte Spannung kann jedoch von dem Wert des Isolationswiderstands abhängen. Insbesondere kann die reduzierte Spannung derart hoch gewählt werden, dass bei dem ermittelten Wert des Isolationswiderstands weiterhin ein (für den Nutzer) sicherer Betrieb des Fahrzeugs 100 gewährleistet werden kann. Durch die Bereitstellung von elektrischer Energie mit einer reduzierten Spannung im Hochvolt-Bereich kann die Verfügbarkeit des Energiespeichers 110 weiter erhöht werden.The method 200 may further include causing 202 that electrical energy is provided from the energy storage 110 to the storage connection at a reduced voltage (compared to the voltage in the high-voltage range). In response to recognizing the separation situation The voltage of the electrical energy provided at the storage connection can thus be reduced (for example by the switching unit 112). The reduced voltage can still be in the high-voltage range (above 60V, e.g. more than 200V). However, the reduced voltage may depend on the value of the insulation resistance. In particular, the reduced voltage can be chosen so high that safe operation of the vehicle 100 (for the user) can still be guaranteed with the determined value of the insulation resistance. By providing electrical energy with a reduced voltage in the high-voltage range, the availability of the energy storage device 110 can be further increased.

Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann somit in effizienter und sicherer Weise die Verfügbarkeit des elektrischen Energiespeichers 110 eines Fahrzeugs 100 erhöht werden.The measures described in this document can therefore increase the availability of the electrical energy storage device 110 of a vehicle 100 in an efficient and safe manner.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems by way of example.

Claims (12)

Vorrichtung (101) zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers (110), der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine (102) eines Fahrzeugs (100) mit einer Spannung in einem Hochvolt-Bereich bereitzustellen; wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, - zu bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt, bei der zu bewirken ist, dass von dem Energiespeicher (110) keine elektrische Energie mit der Spannung im Hochvolt-Bereich an dem Speicheranschluss bereitgestellt wird; und - in Reaktion auf das Bestimmen zu bewirken, dass von dem Energiespeicher (110) an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer Spannung in einem Niedervolt-Bereich bereitgestellt wird; wobei die Spannung im Niedervolt-Bereich niedriger ist als die Spannung im Hochvolt-Bereich.Device (101) for operating an electrical energy storage device (110), which is designed to provide electrical energy at a storage connection for an electric drive machine (102) of a vehicle (100) with a voltage in a high-voltage range; wherein the device (101) is set up, - to determine that there is a disconnection situation in which it is to be ensured that no electrical energy with a voltage in the high-voltage range is provided to the storage connection by the energy storage device (110); and - in response to the determination, to cause electrical energy with a voltage in a low-voltage range to be provided by the energy storage device (110) at the storage connection; where the voltage in the low-voltage range is lower than the voltage in the high-voltage range. Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, wobei - die Spannung im Hochvolt-Bereich 60V oder mehr, insbesondere 400V oder mehr oder 800V oder mehr, ist; und/oder - die Spannung im Niedervolt-Bereich weniger als 60V, insbesondere 48V, ist.Device (101) according to Claim 1 , where - the voltage in the high-voltage range is 60V or more, in particular 400V or more or 800V or more; and/or - the voltage in the low-voltage range is less than 60V, in particular 48V. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, auf Basis von Sensordaten von ein oder mehreren Sensoren (102) des Fahrzeugs (100) und/oder des Energiespeichers (110) zu bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the device (101) is set up to determine, based on sensor data from one or more sensors (102) of the vehicle (100) and / or the energy storage (110), that a separation situation is present. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, zu bestimmen, dass ein Isolationsfehler als Trennsituation vorliegt.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the device (101) is set up to determine that an insulation fault is present as a disconnection situation. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, - einen Wert eines Isolationswiderstands des elektrischen Energiespeichers (110) zu ermitteln; und - einen Wert der Spannung, insbesondere im Niedervolt-Bereich, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Isolationswiderstands zu ermitteln.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the device (101) is set up - to determine a value of an insulation resistance of the electrical energy storage (110); and - to determine a value of the voltage, especially in the low-voltage range, depending on the determined value of the insulation resistance. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Energiespeicher (110) eine Schalteinheit (112) umfasst, die eingerichtet ist, die Spannung der an dem Speicheranschluss bereitgestellten elektrische Energie zu verändern; und - die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, die Schalteinheit (112) zu veranlassen, die Spannung der an dem Speicheranschluss bereitgestellten elektrische Energie auf einen Ziel-Bereich, insbesondere auf den Niedervolt-Bereich, abzusenken.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein - the energy storage (110) comprises a switching unit (112) which is set up to change the voltage of the electrical energy provided at the storage connection; and - The device (101) is set up to cause the switching unit (112) to lower the voltage of the electrical energy provided at the storage connection to a target range, in particular to the low-voltage range. Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 6, wobei die Schalteinheit (112) umfasst, - ein oder mehrere Schaltelemente, die eingerichtet sind, eine Schaltanordnung von Speicherzellen des elektrischen Energiespeichers (110) zu verändern; - einen Gleichspannungswandler; und/oder - einen Transformator.Device (101) according to Claim 6 , wherein the switching unit (112) comprises, - one or more switching elements which are set up to change a switching arrangement of storage cells of the electrical energy storage (110); - a DC-DC converter; and/or - a transformer. Vorrichtung (101) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei - der Energiespeicher (110) einen ersten Typ von Speicherzellen und ein oder mehrere andere Typen von Speicherzellen umfasst; - eine Speicherzelle der ein oder mehreren anderen Typen eine andere Speicher-Charakteristik aufweisen als eine Speicherzelle des ersten Typs; und - die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, die Schalteinheit (112) zu veranlassen, ein oder mehrere Speicherzellen der ein oder mehreren anderen Typen von dem Speicheranschluss zu entkoppeln, um die Spannung der an dem Speicheranschluss bereitgestellten elektrische Energie auf einen Ziel-Bereich, insbesondere auf den Niedervolt-Bereich, abzusenken.Device (101) according to one of Claims 6 until 7 , wherein - the energy storage (110) comprises a first type of memory cells and one or more other types of memory cells; - a memory cell of one or more other types have a different memory characteristic than a memory cell of the first type; and - the device (101) is set up to cause the switching unit (112) to decouple one or more memory cells of one or more other types from the memory connection in order to reduce the voltage of the electrical energy provided at the memory connection to a target area, especially in the low-voltage range. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, in Reaktion auf das Bestimmen zu bewirken, dass eine Nennspannung des Energiespeichers (110) von dem Hochvolt-Bereich in einen Ziel-Bereich, insbesondere den Niedervolt-Bereich, reduziert wird.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the device (101) is set up, in response to the determination, to cause a nominal voltage of the energy storage device (110) to change from the high-voltage range to one Target area, especially the low-voltage area, is reduced. Vorrichtung (101) zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers (110), der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine (102) eines Fahrzeugs (100) mit einer Spannung in einem Hochvolt-Bereich bereitzustellen; wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, - zu bestimmen, dass eine Trennsituation vorliegt, bei der ein reduzierter Isolationswiderstand zwischen dem Energiespeicher (110) und einer Karosserie des Fahrzeugs (100) vorliegt; - einen Wert des Isolationswiderstands des elektrischen Energiespeichers (110) zu ermitteln; und - in Reaktion auf das Bestimmen zu bewirken, dass von dem Energiespeicher (110) an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer reduzierten Spannung bereitgestellt wird; wobei die reduzierte Spannung von dem Wert des Isolationswiderstands abhängt.Device (101) for operating an electrical energy storage device (110), which is designed to provide electrical energy at a storage connection for an electric drive machine (102) of a vehicle (100) with a voltage in a high-voltage range; wherein the device (101) is set up, - to determine that there is a separation situation in which there is a reduced insulation resistance between the energy storage (110) and a body of the vehicle (100); - to determine a value of the insulation resistance of the electrical energy storage (110); and - in response to the determination, causing electrical energy at a reduced voltage to be provided by the energy storage device (110) at the storage connection; where the reduced voltage depends on the value of the insulation resistance. Verfahren (200) zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers (110), der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine (102) eines Fahrzeugs (100) mit einer Spannung in einem Hochvolt-Bereich bereitzustellen; wobei das Verfahren (200) umfasst, - Bestimmen (201), dass eine Trennsituation vorliegt, bei der zu bewirken ist, dass von dem Energiespeicher (110) keine elektrische Energie mit der Spannung im Hochvolt-Bereich an dem Speicheranschluss bereitgestellt wird; und - in Reaktion auf das Bestimmen (201), Bewirken (202), dass von dem Energiespeicher (110) an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer Spannung in einem Niedervolt-Bereich bereitgestellt wird; wobei die Spannung im Niedervolt-Bereich niedriger ist als die Spannung im Hochvolt-Bereich.Method (200) for operating an electrical energy storage device (110), which is designed to provide electrical energy at a storage connection for an electric drive machine (102) of a vehicle (100) with a voltage in a high-voltage range; wherein the method (200) comprises, - Determine (201) that there is a disconnection situation in which no electrical energy with a voltage in the high-voltage range is provided to the storage connection by the energy storage device (110); and - in response to the determination (201), causing (202) that electrical energy with a voltage in a low-voltage range is provided by the energy storage (110) at the storage connection; where the voltage in the low-voltage range is lower than the voltage in the high-voltage range. Verfahren (200) zum Betrieb eines elektrischen Energiespeichers (110), der ausgebildet ist, an einem Speicheranschluss elektrische Energie für eine elektrische Antriebsmaschine (102) eines Fahrzeugs (100) mit einer Spannung in einem Hochvolt-Bereich bereitzustellen; wobei das Verfahren (200) umfasst, - Bestimmen (201), dass eine Trennsituation vorliegt, bei der ein reduzierter Isolationswiderstand zwischen dem Energiespeicher (110) und einer Karosserie des Fahrzeugs (100) vorliegt; - Ermitteln eines Wertes des Isolationswiderstands des elektrischen Energiespeichers (110); und - in Reaktion auf das Bestimmen (201), Bewirken (202), dass von dem Energiespeicher (110) an dem Speicheranschluss elektrische Energie mit einer reduzierten Spannung bereitgestellt wird; wobei die reduzierte Spannung von dem Wert des Isolationswiderstands abhängt.Method (200) for operating an electrical energy storage device (110), which is designed to provide electrical energy at a storage connection for an electric drive machine (102) of a vehicle (100) with a voltage in a high-voltage range; wherein the method (200) comprises, - Determine (201) that there is a separation situation in which there is a reduced insulation resistance between the energy storage (110) and a body of the vehicle (100); - Determining a value of the insulation resistance of the electrical energy storage (110); and - in response to determining (201), causing (202) electrical energy to be provided at a reduced voltage by the energy storage device (110) at the storage connection; where the reduced voltage depends on the value of the insulation resistance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015106773A1 (en) 2015-04-30 2016-11-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Battery system with battery control

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