DE102022126814A1 - System und verfahren zum steuern des batterieanschlusses für ein elektrofahrzeug - Google Patents

System und verfahren zum steuern des batterieanschlusses für ein elektrofahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102022126814A1
DE102022126814A1 DE102022126814.4A DE102022126814A DE102022126814A1 DE 102022126814 A1 DE102022126814 A1 DE 102022126814A1 DE 102022126814 A DE102022126814 A DE 102022126814A DE 102022126814 A1 DE102022126814 A1 DE 102022126814A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery pack
mode
battery
pra
relay assembly
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
DE102022126814.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Sung Man Sohn
Tae Hee Kim
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.)
Sungwoo Hitech Co Ltd
Original Assignee
Sungwoo Hitech Co Ltd
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 Sungwoo Hitech Co Ltd filed Critical Sungwoo Hitech Co Ltd
Publication of DE102022126814A1 publication Critical patent/DE102022126814A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/19—Switching between serial connection and parallel connection of battery modules
    • 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • 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
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/12—Driver interactions by confirmation, e.g. of the input
    • 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
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/16—Driver interactions by display
    • 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
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/18—Driver interactions by enquiring driving style
    • 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
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • 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
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/52—Control modes by future state prediction drive range estimation, e.g. of estimation of available travel distance
    • 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
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/54—Energy consumption estimation
    • 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
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • 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
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Es wird ein System und Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses für ein Elektrofahrzeug offenbart. Das System zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs, wobei das System Folgendes umfasst: eine Batterieeinheit mit einer Vielzahl von Batteriepacks; eine Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) zum elektrischen Verbinden oder Trennen der Batterieeinheit und eines Wechselrichters, und zum Ändern einer Verbindungsstruktur der Vielzahl von Batteriepacks in einen seriellen Modus der Batterieeinheit oder einen Parallelmodus der Batterieeinheit über eine Vielzahl von Relais; und eine Steuerung zum Umschalten der Verbindungsstruktur in den seriellen Modus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) in Reaktion auf den Wunsch eines Fahrers, die Motorleistung zu erhöhen, und zum Umschalten der Verbindungsstruktur in den Parallelmodus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) in Reaktion auf den Wunsch eines Fahrers, eine Reichweite zu erhöhen.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2021-0143513 , eingereicht beim Koreanischen Amt für Geistiges Eigentum am 26. Oktober 2021, deren gesamter Inhalt durch Verweis darauf hierin mit einbezogen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • (a) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs, und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs, die in der Lage sind, eine Verbindungsstruktur eines Batteriepacks je nach den Bedürfnissen eines Fahrers zu verändern.
  • (b) Beschreibung der zugehörigen Technik
  • Ein Elektrofahrzeug (EF) bezeichnet ein Fahrzeug, das durch die Kraft eines Motors mit Hilfe von elektrischer Energie angetrieben wird, und bei dem ein Hochvolt-Batteriepack zum Speichern der elektrischen Energie vorgesehen ist.
  • Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor im Allgemeinen erhalten Elektrofahrzeuge die Antriebskraft über einen Motor, sodass die Ladekapazität der Batterie erhöht wird, um die Reichweite zu erhöhen oder um die Ausgangsleistung zu verbessern.
  • Batteriepacks von Elektrofahrzeugen, die derzeit in Massenproduktion hergestellt werden, haben jedoch eine feste Reichweite bei einem festen Verbindungsverfahren. Je nach dem Modell des Elektrofahrzeugs setzt sich die Batterie zum Beispiel aus einem Grundtyp (zum Beispiel 58 kWh) und einem Langstreckentyp (zum Beispiel 73 kWh) zusammen, und jeder Typ hat eine Reichweite eines vorgegebenen Standards, sodass ein Problem darin besteht, dass es unmöglich ist, die Leistung und Reichweite des Elektrofahrzeugs je nach den Bedürfnissen des Benutzers zu erhöhen.
  • Die in diesem Kapitel „Hintergrund“ offenbarten Informationen dienen nur einem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der hierzulande einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde getätigt in dem Bemühen, ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen, die in der Lage sind, die Ausgangsleistung einer Batterie eines Elektrofahrzeugs zu erhöhen oder eine Reichweite eines Elektrofahrzeugs zu erhöhen, indem eine Verbindungsstruktur einer Vielzahl von in dem Elektrofahrzeug in Reihe oder parallel geschalteten Batteriepacks je nach dem Bedarf eines Fahrers verändert wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein System zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs bereit, wobei das System Folgendes umfasst: eine Batterieeinheit mit einer Vielzahl von Batteriepacks; eine Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) zum elektrischen Verbinden oder Trennen der Batterieeinheit und eines Wechselrichters, und zum Ändern einer Verbindungsstruktur der Vielzahl von Batteriepacks in einen seriellen Modus der Batterieeinheit oder einen Parallelmodus der Batterieeinheit über eine Vielzahl von Relais; und eine Steuerung zum Umschalten der Verbindungsstruktur in den seriellen Modus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) in Reaktion auf den Wunsch eines Fahrers, die Motorleistung zu erhöhen, und zum Umschalten der Verbindungsstruktur in den Parallelmodus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) in Reaktion auf den Wunsch eines Fahrers, eine Reichweite zu erhöhen.
  • Jeder der Vielzahl von Batteriepacks kann eine unabhängige Struktur sein und kann jeweils mit derselben Spannung und Kapazität ausgebildet sein.
  • Die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) kann eine Schaltung zum Umschalten des Verbindungsmodus aufweisen, die Folgendes umfasst: ein Serienrelais, um die Vielzahl von Batteriepacks in Reihe zu schalten oder die Vielzahl von Batteriepacks zu trennen; ein Parallelrelais, um die Vielzahl von Batteriepacks parallelzuschalten oder die Vielzahl von Batteriepacks zu trennen; und ein Ausgangsrelais, um schließlich eine von dem Serienrelais oder dem Parallelrelais angelegte Spannung auszugeben.
  • Die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) kann ferner einen Leistungsschalter umfassen, um die Schaltung zum Umschalten des Verbindungsmodus mit der Hauptrelaisschaltung zur Verbindung mit dem Wechselrichter zu verbinden, oder um die Schaltung zum Umschalten des Verbindungsmodus zu trennen.
  • Die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) kann die Ausgangsleistung des Motors erhöhen, indem sie eine Spannung über den seriellen Modus der Batterieeinheit zur Reihenschaltung der Vielzahl von Batteriepacks gemäß einem von der Steuerung angelegten Steuersignal erhöht.
  • Die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) kann die Reichweite des Motors erhöhen, indem sie eine Kapazität über den Parallelmodus der Batterieeinheit zur Parallelschaltung der Vielzahl von Batteriepacks gemäß einem von der Steuerung angelegten Steuersignal erhöht.
  • Das System kann ferner einen Umschalter zur Eingabe eines Anforderungssignals zum Anfordern des Umschaltens der Verbindungsstruktur in den seriellen Modus der Batterieeinheit oder den Parallelmodus der Batterieeinheit gemäß einer Operation eines Fahrers umfassen.
  • Der Umschalter kann aus einem Hardwarebetriebssystem gebildet sein, das in einem Mittelteil des Armaturenbretts installiert ist, oder durch eine Software-Taste, die auf einem Navigationssystem des Fahrzeugs angezeigt wird.
  • Wenn der Umschalter gemäß dem Wunsch eines Fahrers zum Erhöhen der Motorleistung betätigt wird, kann die Steuerung wahlweise den seriellen Modus der Batterieeinheit oder den Parallelmodus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) ansteuern.
  • Die Steuerung kann über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) in Verbindung mit einem Fahrmodus des Fahrzeugs, in dem sich eine Fahrabsicht des Fahrers widerspiegelt, wahlweise den seriellen Modus der Batterieeinheit oder den Parallelmodus der Batterieeinheit ansteuern.
  • Wenn der Fahrmodus des Fahrzeugs ein Sportmodus ist, kann die Steuerung im seriellen Modus der Batterieeinheit arbeiten, und wenn der Fahrmodus des Fahrzeugs ein Eco-Modus ist, arbeitet die Steuerung im Parallelmodus der Batterieeinheit.
  • Die Steuerung kann einen Ladezustand (SOC) der Batterieeinheit erfassen, und wenn der aktuelle Ladezustand gleich oder kleiner ist als ein Schwellenwert, kann die Steuerung das Umschalten in den seriellen Modus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) einschränken.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs bereit, das mit einer Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) versehen ist, die in der Lage ist, eine Batterieeinheit mit einer Vielzahl von Batteriepacks über eine Vielzahl von Relais in Reihe oder parallel zu schalten, wobei das Verfahren die Folgenden Schritte umfasst: a) Betätigen eines Umschalters gemäß dem Wunsch eines Fahrers, um eine Motorleistung während eines Betriebs des Elektrofahrzeugs zu erhöhen; b) Steuern einer Batterieeinheit in einem seriellen Modus der Batterieeinheit durch Anlegen eines Steuersignals an die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); c) Betätigen des Umschalters gemäß dem Wunsch eines Fahrers, um eine Reichweite während der Steuerung der Batterieeinheit im seriellen Modus der Batterieeinheit zu erhöhen; d) Anlegen eines Steuersignals an die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA), um den seriellen Modus der Batterieeinheit in den Parallelmodus der Batterieeinheit umzuschalten.
  • Das Steuern der Batterieeinheit im seriellen Modus der Batterieeinheit kann das In-Reihe-Schalten einer Plus-Klemme eines ersten Batteriepacks und einer Minus-Klemme eines zweiten Batteriepacks durch Einschalten eines Serienrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) und das Ausschalten eines Parallelrelais umfassen.
  • Das Steuern der Batterieeinheit im seriellen Modus der Batterieeinheit kann ferner Folgendes umfassen: Ausgabe einer Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks, bei der es sich um eine obere Spannung der Batterieeinheit handelt, an ein Hauptrelais durch Einschalten eines Ausgangsrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); Laden eines Kondensators eines Wechselrichters mit einem über einen Vorladewiderstand abgesenkten Strom durch Einschalten eines Vorladerelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); schließlich Ausgabe der Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks an eine Plus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten einer Plus-Klemme des Hauptrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); und schließlich Ausgabe der Spannung einer Minus-Klemme des ersten Batteriepacks an eine Minus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten einer Minus-Klemme des Hauptrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA).
  • Das Umschalten des seriellen Modus der Batterieeinheit in den Parallelmodus der Batterieeinheit kann das Parallelschalten der Minus-Klemme des ersten Batteriepacks und der Minus-Klemme des zweiten Batteriepacks durch Einschalten des Parallelrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) und das Ausschalten des Serienrelais umfassen.
  • Das Umschalten des seriellen Modus der Batterieeinheit in den Parallelmodus der Batterieeinheit kann Folgendes umfassen: Parallelschalten der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks und der Plus-Klemme des zweiten Batteriepacks durch Einschalten des Ausgangsrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); Laden des Kondensators des Wechselrichters mit einem über einen Vorladewiderstand abgesenkten Strom durch Einschalten des Vorladerelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); schließlich Ausgabe der Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks an die Plus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten der Plus-Klemme des Hauptrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); und schließlich Ausgabe der Spannung der Minus-Klemme des ersten Batteriepacks an die Minus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten der Minus-Klemme des Hauptrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA).
  • Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen: zwischen Schritt a) und Schritt b) die Ermittlung, ob ein aktueller Ladezustand der Batterieeinheit gleich oder kleiner ist als ein eingestellter Schwellenwert; und wenn der Ladezustand gleich oder kleiner ist als der eingestellte Schwellenwert, Einschränken des Umschaltens in den seriellen Modus der Batterieeinheit.
  • Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen: nach Schritt b) die Ermittlung, ob der während des Betriebs im seriellen Modus der Batterieeinheit erfasste aktuelle Ladezustand der Batterie gleich oder kleiner ist als ein eingestellter Schwellenwert; und zwangsweise das Umschalten des seriellen Modus der Batterieeinheit in den Parallelmodus der Batterieeinheit.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfolgt die Erhöhung der Ausgangsleistung einer Batterie oder die Erhöhung einer Reichweite gemäß dem Wunsch eines Fahrers dadurch, dass die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) so ausgebildet wird, dass sie in der Lage ist, eine Verbindungsstruktur einer Vielzahl von an einem Elektrofahrzeug montierten Batteriepacks in eine serielle Struktur und eine parallele Struktur zu ändern.
  • Ferner wird der serielle Modus der Batterie gemäß dem Wunsch des Fahrers bezüglich einer Verbesserung der Ausgangsleistung maximal unterstützt, doch wenn der Ladezustand der Batterie unzureichend ist, wird die Änderung in den seriellen Modus der Batterie eingeschränkt, und wenn der Ladezustand während des Betriebs im seriellen Modus unzureichend ist, wird der serielle Modus automatisch in den Parallelmodus umgeschaltet, wodurch der Effekt eines stabilen Managements der Batterie erzielt wird.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Blockdiagramm, in dem eine Ausgestaltung eines Systems zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt ist.
    • 2 zeigt ein Diagramm, das eine Verbindungsstruktur einer Batterieeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 4 zeigt ein Diagramm, das eine Operationssequenz in einem seriellen Modus der Batterieeinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 5 zeigt ein Diagramm, das eine Operationssequenz in einem Parallelmodus der Batterieeinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wurden nur bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben, einfach zur Veranschaulichung. Wie der Fachmann erkennen würde, können die beschriebenen Ausführungsformen auf viele verschiedene Weise modifiziert werden, ohne dabei vom Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demzufolge sind die Zeichnungen und die Beschreibung als rein beispielhaft und nicht einschränkend anzusehen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der Beschreibung durchgehend die gleichen Elemente.
  • In der gesamten Beschreibung, sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, sind das Wort „umfassen“ und Variationen wie „umfasst“ oder „umfassend“ so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung der angegebenen Elemente, nicht aber den Ausschluss anderer Elemente implizieren. Außerdem bezeichnen die in der Beschreibung beschriebenen Begriffe „-er“, „-oder“ und „Modul“ Einheiten zur Verarbeitung mindestens einer Funktion und Operation und können durch Hardwarekomponenten oder Softwarekomponenten und Kombinationen davon implementiert werden.
  • In der gesamten Beschreibung können bei der Beschreibung der Bauelemente der vorliegenden Erfindung die Begriffe „erster“, „zweiter“, A, B, (a), (b) oder dergleichen verwendet werden, aber die einzelnen Elemente werden durch diese Begriffe nicht eingeschränkt. Ein solcher Begriff dient nur zur Unterscheidung des Bauelements von einem anderen Bauelement und schränkt das wesentliche Merkmal nicht ein.
  • In der gesamten Beschreibung ist davon auszugehen, dass, wenn ein Bestandteil als „gekoppelt“ oder „verbunden“ mit einem anderen Bestandteil bezeichnet wird, ein Bestandteil direkt mit dem anderen Bestandteil gekoppelt oder verbunden sein kann, aber auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn hingegen ein Bestandteil „direkt an“ oder „direkt mit“ einem anderen Bestandteil „gekoppelt“ oder „verbunden“ ist, ist davon auszugehen, dass es keine dazwischenliegenden Elemente gibt.
  • Der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriff dient einfach zur Beschreibung einer bestimmten Ausführungsform und soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Ein Ausdruck im Singular schließt einen Ausdruck im Plural mit ein, sofern sich aus dem Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes ergibt.
  • In der vorliegenden Anmeldung sind die Begriffe „einschließlich“ und „mit“ so zu verstehen, dass sie das Vorhandensein der in der Beschreibung beschriebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Bestandteile und Komponenten oder einer Kombination davon bezeichnen und die Möglichkeit des Vorhandenseins oder der Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Bestandteile und Komponenten oder einer Kombination davon nicht im Voraus ausschließen.
  • Alle hierin verwendeten Begriffe, einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe, haben die gleiche Bedeutung, wie sie von Fachleuten im Allgemeinen verstanden wird, sofern sie in der vorliegenden Beschreibung nicht anders definiert sind. Begriffe, die in allgemein gebräuchlichen Wörterbüchern definiert werden, sind so auszulegen, dass sie eine Bedeutung haben, die derjenigen im Kontext eines verwandten Fachgebiets entspricht, und dürfen nicht in idealer oder übermäßig formaler Bedeutung ausgelegt werden, es sei denn, sie sind in der vorliegenden Anmeldung eindeutig definiert.
  • Es wird nun ein System zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm, in dem eine Ausgestaltung eines Systems zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt ist, und 2 zeigt ein Diagramm, das eine Verbindungsstruktur einer Batterieeinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Mit Bezug auf 1 und 2 umfasst ein System 100 zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Batterieeinheit 110 mit einer Vielzahl von Batteriepacks, eine Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120, welche die Batterieeinheit 110 und einen Wechselrichter 130 elektrisch verbindet oder trennt, um eine Verbindungsstruktur der Vielzahl von Batteriepacks über eine Vielzahl von Relais in eine serielle Struktur und eine parallele Struktur zu ändern, und eine Steuerung 150, die in der Lage ist, die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 in Reaktion auf den Wunsch eines Fahrers (Benutzers) in Reihe zu schalten, um die Motorleistung zu erhöhen, und die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 in Reaktion auf den Wunsch eines Fahrers parallel zu schalten, um eine Reichweite zu erhöhen.
  • Die Batterieeinheit 110 umfasst einen ersten Batteriepack 111 und einen zweiten Batteriepack 112, die unabhängig voneinander ausgebildet sind. Im Folgenden wird die Batterieeinheit 110 der Einfachheit halber unter der Annahme beschrieben, dass die Batterieeinheit 110 zwei Batteriepacks 111 und 112 umfasst, doch ist die Zahl der Batteriepacks 111 und 112 nicht auf zwei beschränkt und kann weiter erhöht werden.
  • Die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 kann ferner eine Schaltung zum Umschalten des Verbindungsmodus umfassen mit einem Serienrelais 121, um die in der Batterieeinheit 110 ausgebildete Vielzahl von Batteriepacks 111 und 112 in Reihe zu schalten oder zu trennen, einem Parallelrelais 122, um die Vielzahl von Batteriepacks 111 und 112 parallelzuschalten oder zu sperren, und mit einem Ausgangsrelais 123, das schließlich eine von dem Serienrelais 121 oder dem Parallelrelais 122 angelegte Spannung ausgibt. Hierin kann die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 ferner einen Leistungsschalter 124 umfassen, um die Schaltung zum Umschalten des Verbindungsmodus mit einem Hauptrelais der allgemeinen PRA-Schaltung 120 zu verbinden oder davon zu trennen.
  • Ferner kann die allgemeine Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 ein Hauptrelais (+) 125 umfassen, das mit einer Plus-Klemme eines Wechselrichters verbunden ist, ein Hauptrelais (-) 126, das mit einer Minus-Klemme eines Wechselrichters verbunden ist, ein Vorladerelais 127 zum anfänglichen Aufladen des Wechselrichters 130, um Schäden durch hohe Einschaltströme zu vermeiden, bevor das Relais angesteuert wird, und einen Vorladewiderstand 128.
  • Der Wechselrichter 130 wandelt die von der Batterieeinheit 110 gelieferte Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung um, um ein Antriebsdrehmoment eines Motors (nicht dargestellt) zu erzeugen.
  • Der erste Batteriepack 111 und der zweite Batteriepack 112 der Batterieeinheit 110 sind jeweils eine unabhängige Struktur und sind so ausgebildet, dass sie Spannung und Kapazität derselben Spezifikation haben, indem die Batteriemodule, in denen eine Vielzahl von Zellen gestapelt sind, in der erforderlichen Anzahl verpackt werden.
  • Zum Beispiel kann die Spezifikation eines jeden Batteriepacks 111 und 112 der Batterieeinheit 110 eine Spannung von 400 V und eine Kapazität von 120 Ah haben.
  • Die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 kann eine Leistung des Motors erhöhen, indem sie eine Spannung dadurch erhöht, dass der erste Batteriepack 111 und der zweite Batteriepack 112 gemäß einem von der Steuerung 150 angelegten Steuersignal in Reihe geschaltet werden (nachfolgend als „serieller Modus der Batterieeinheit“ bezeichnet) (zum Beispiel mit einer Spezifikation der Batterieeinheit im seriellen Modus von 800 V / 120 Ah).
  • Ferner kann die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 eine Reichweite des Motors erhöhen, indem sie eine Kapazität dadurch erhöht, dass der erste Batteriepack 111 und der zweite Batteriepack 112 gemäß einem von der Steuerung 150 angelegten Steuersignal parallel geschaltet werden (nachfolgend als „Parallelmodus der Batterieeinheit“ bezeichnet) (zum Beispiel mit einer Spezifikation der Batterieeinheit im Parallelmodus von 400 V / 240 Ah).
  • Andererseits umfasst das System 100 zum Steuern des Batterieanschlusses des Elektrofahrzeugs ferner einen Umschalter 140 zur Eingabe eines Anforderungssignals, um das Umschalten in den seriellen Modus oder den Parallelmodus je nach der Operation des Fahrers zu verlangen. Der Umschalter 140 kann als Hardwarebetriebssystem ausgebildet sein, das im Mittelteil des Armaturenbretts ausgebildet ist, oder als Software-Taste, die auf einem Navigationssystem des Fahrzeugs angezeigt wird.
  • Die Steuerung 150 steuert den gesamten Betrieb des Systems 100 zum Steuern des Batterieanschlusses des Elektrofahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und umfasst mindestens ein Programm und Daten dazu.
  • Die Steuerung 150 kann wahlweise den seriellen Modus der Batterieeinheit oder den Parallelmodus der Batterieeinheit implementieren, indem sie die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 gemäß dem von dem Umschalter 140 empfangenen Anforderungssignal des Fahrers steuert. Wenn zu diesem Zeitpunkt während der Fahrt des Elektrofahrzeugs irgendein Modus betätigt wird, kann die Steuerung 150 den einen Modus in einen anderen Modus gemäß der Eingabe des Umschalters 140 umschalten.
  • Außerdem kann die Steuerung 150 den seriellen Modus der Batterieeinheit oder den Parallelmodus der Batterieeinheit in Verbindung mit einem Fahrmodus des Fahrzeugs, in dem sich die Fahrabsicht des Fahrers widerspiegelt, wahlweise implementieren. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel im Sportmodus arbeitet (d.h. im Leistungsmodus), wird die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 im seriellen Modus der Batterieeinheit gesteuert, und wenn das Fahrzeug im Eco-Modus arbeitet (d.h. im Kraftstoffsparmodus), kann die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 im Parallelmodus der Batterieeinheit gesteuert werden.
  • Außerdem kann die Steuerung 150 eine Ladezustand (SOC) von einem Batteriemanagementsystem (BMS) oder einem Sensor des BMS erfassen, und wenn der aktuelle Ladezustand (SOC) gleich oder kleiner ist als ein Schwellenwert, kann die Steuerung 150 die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 daran hindern, in den seriellen Modus der Batterieeinheit überzugehen.
  • Die Steuerung 150 kann als ein oder mehrere Prozessoren implementiert sein, die nach einem eingestellten Programm arbeiten, und das eingestellte Programm kann dahingehend programmiert sein, dass es jede Operation eines Verfahrens zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchführt.
  • Ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Mit Bezug auf 3 schaltet die Steuerung 150 des Systems 100 zum Steuern des Batterieanschlusses gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Stromversorgung eines Elektrofahrzeugs ein und startet dann eine Operation (S10) und arbeitet über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 in einem Parallelmodus der Batterieeinheit (S20). In diesem Fall kann die Steuerung 150 standardmäßig so eingestellt sein, dass sie bei Betriebsbeginn des Fahrzeugs im Parallelmodus der Batterie arbeitet, oder kann den zuletzt bei der vorhergehenden Operation gespeicherten Modus aufrufen.
  • Wenn der Umschalter 140 während des Betriebs im Parallelmodus der Batterieeinheit nicht betätigt wird (NEIN in S30), behält die Steuerung 150 den aktuellen Modus bei.
  • Wenn dagegen der Umschalter 140 gemäß dem Wunsch des Fahrers während des Betriebs im Parallelmodus der Batterieeinheit betätigt wird (JA in S30), schaltet die Steuerung 150 den Parallelmodus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 in den seriellen Modus der Batterieeinheit um (S40).
  • 4 zeigt zum Beispiel ein Diagramm, das eine Operationssequenz in einem seriellen Modus der Batterieeinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Mit Bezug auf 4 umfasst das Verfahren zum Betrieb der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 durch die Steuerung 150 im seriellen Modus der Batterieeinheit folgende Schritte: (1) In-Reihe-Schalten der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks 111 und der Minus-Klemme des zweiten Batteriepacks 112 durch Einschalten des Serienrelais 121 und Ausschalten des Parallelrelais 122; (2) Ausgabe einer Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks 111, bei der es sich um die obere Spannung der Batterieeinheit handelt, an das Hauptrelais durch Einschalten des Ausgangsrelais 123; (3) Laden eines Kondensators des Wechselrichters 130 mit dem über den Vorladewiderstand 128 abgesenkten Strom, indem das Vorladerelais 127 eingeschaltet wird; (4) schließlich Ausgabe der Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks 111 an die Plus-Klemme des Wechselrichters, indem das Hauptrelais 125 eingeschaltet wird; und (5) schließlich Ausgabe der Spannung der Minus-Klemme des ersten Batteriepacks 111 an die Minus-Klemme des Wechselrichters, indem das Hauptrelais (-) 126 eingeschaltet wird.
  • An sich kann die Steuerung 150 die an den Wechselrichter 130 gelieferte Spannung erhöhen, indem die Batterieeinheit 110 gemäß dem Wunsch des Fahrers wahlweise im seriellen Modus gesteuert wird, wodurch die Ausgangsleistung des Motors erhöht wird.
  • Wenn dagegen der Umschalter 140 während des Betriebs im seriellen Modus der Batterieeinheit nicht betätigt wird (NEIN in S50), behält die Steuerung 150 den aktuellen Modus bei.
  • Wenn dagegen der Umschalter 140 gemäß dem Wunsch des Fahrers während des Betriebs im seriellen Modus der Batterieeinheit betätigt wird (JA in S50), schaltet die Steuerung 150 den seriellen Modus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 in den seriellen Modus der Batterieeinheit um (S60).
  • 5 zeigt zum Beispiel ein Diagramm, das eine Operationssequenz im Parallelmodus der Batterieeinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Mit Bezug auf 5 umfasst das Verfahren zum Betrieb der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) 120 durch die Steuerung 150 im Parallelmodus der Batterieeinheit folgende Schritte: (1) Parallelschalten der Minus-Klemme des ersten Batteriepacks 111 und der Minus-Klemme des zweiten Batteriepacks 112 durch Einschalten des Parallelrelais 122 und Ausschalten des Serienrelais 121; (2) Parallelschalten der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks 111 und der Plus-Klemme des zweiten Batteriepacks 112 durch Einschalten des Ausgangsrelais 123; (3) Laden des Kondensators des Wechselrichters 130 mit dem über den Vorladewiderstand 128 abgesenkten Strom durch Einschalten des Vorladerelais 127; (4) schließlich Ausgabe der Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks 111 an die Plus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten des Hauptrelais (+) 125; und (5) schließlich Ausgabe der Spannung der Minus-Klemme des ersten Batteriepacks 112 an die Minus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten des Hauptrelais (-) 126.
  • Wie oben beschrieben, kann die Steuerung 150 wahlweise die Batterieeinheit 110 gemäß dem Wunsch des Fahrers im Parallelmodus steuern, wodurch die Reichweite entsprechend einem Anstieg der Kapazität der Batterieeinheit 110 vergrößert wird.
  • Danach kann das Umschalten zwischen dem seriellen Modus der Batterieeinheit und dem Parallelmodus der Batterieeinheit gemäß dem Wunsch des Fahrers wiederholt werden und wird beendet, wenn das Elektrofahrzeug ausgeschaltet wird.
  • Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde zwar oben beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, und es sind verschiedene andere Modifikationen möglich.
  • Zum Beispiel zeigt 6 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Das in 6 dargestellte zusätzliche Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ähnlich wie das Ausführungsbeispiel in 3. Gemäß dem in 6 dargestellten zusätzlichen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird jedoch der Eintritt bzw. das Umschalten in den seriellen Modus der Batterieeinheit und in den Parallelmodus der Batterieeinheit weiterhin dadurch gesteuert, dass der Ladezustand der Batterie betrachtet wird. Demzufolge wird auf Beschreibungen verzichtet, die sich mit den Beschreibungen der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung überlappen, und es werden hauptsächlich die Unterschiede beschrieben.
  • Mit Bezug auf 6 kann die Steuerung 150 einen Ladezustand einer Batterie anhand des Batteriemanagementsystems (BMS) in Echtzeit erkennen, wenn das Elektrofahrzeug in Betrieb ist.
  • Wenn der Umschalter 140 gemäß dem Wunsch des Fahrers betätigt wird, während das Elektrofahrzeug im Parallelmodus der Batterieeinheit arbeitet (JA in S30), stellt die Steuerung 150 fest, ob der aktuelle Ladezustand der Batterie gleich oder kleiner ist als ein eingestellter Schwellenwert (S35).
  • Wenn der aktuelle Ladezustand der Batterie zu diesem Zeitpunkt gleich oder kleiner ist als der eingestellte Schwellenwert (JA in S35), kann die Steuerung 150 das Umschalten in den seriellen Modus der Batterieeinheit einschränken, selbst wenn ein Wunsch des Fahrers vorliegt (S37), und dem Fahrer den Grund mitteilen, warum die Umwandlung des Modus eingeschränkt wird (zum Beispiel schwacher Ladezustand der Batterie).
  • Wenn dagegen der aktuelle Ladezustand der Batterie nicht gleich oder kleiner ist als der eingestellte Schwellenwert (NEIN in S35), schaltet die Steuerung 150 den Parallelmodus der Batterieeinheit in den seriellen Modus der Batterieeinheit um (S40).
  • Wenn dann der während des Betriebs im seriellen Modus der Batterie erfasste aktuelle Ladezustand der Batterie nicht gleich oder kleiner ist als der eingestellte Schwellenwert (NEIN in S45), behält die Steuerung 150 den seriellen Modus der Batterieeinheit bei.
  • Wenn dagegen der während des Betriebs im seriellen Modus der Batterieeinheit erfasste aktuelle Ladezustand der Batterie gleich oder kleiner ist als der eingestellte Schwellenwert (JA in S45), kann die Steuerung 150 den seriellen Modus der Batterieeinheit zwangsweise in den Parallelmodus der Batterieeinheit umschalten (S60) und dem Fahrer den Grund für das zwangsweise Umschalten mitteilen (zum Beispiel schwacher Ladezustand der Batterie).
  • Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung möglich, die Ausgangsleistung der Batterie oder die Reichweite gemäß dem Wunsch des Fahrers über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) zu erhöhen, die in der Lage ist, die Verbindungsstruktur einer Vielzahl von in dem Elektrofahrzeug in Reihe und parallel geschalteten Batteriepacks zu ändern.
  • Außerdem wird der serielle Modus der Batterie gemäß dem Wunsch des Fahrers nach einer Verbesserung der Ausgangsleistung so weit wie möglich unterstützt, doch wenn der Ladezustand der Batterie unzureichend ist, wird die Änderung in den seriellen Modus der Batterie eingeschränkt, und wenn der Ladezustand während des Betriebs im seriellen Modus unzureichend ist, wird der serielle Modus zwangsweise in den Parallelmodus umgeschaltet, was ein stabiles Management der Batterie bewirkt.
  • Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nicht nur durch die oben beschriebene Vorrichtung und/oder das oben beschriebene Verfahren implementiert und kann durch ein Programm zur Implementierung einer der Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung entsprechenden Funktion sowie ein Aufzeichnungsmedium, in dem das Programm aufgezeichnet ist, und dergleichen, implementiert werden, und die Implementierung lässt sich durch den Fachmann anhand der Beschreibung des Ausführungsbeispiels ohne weiteres realisieren.
  • Wenngleich ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher beschrieben wurde, ist der Umfang der vorliegenden Erfindung durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen sind unter Verwendung des zugrundeliegenden Konzepts der vom Fachmann in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung als zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehörig anzusehen.
  • 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
    • KR 1020210143513 [0001]

Claims (19)

  1. System zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs, wobei das System Folgendes umfasst: eine Batterieeinheit mit einer Vielzahl von Batteriepacks; eine Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) zum elektrischen Verbinden oder Trennen der Batterieeinheit und eines Wechselrichters, und zum Ändern einer Verbindungsstruktur der Vielzahl von Batteriepacks in einen seriellen Modus der Batterieeinheit oder einen Parallelmodus der Batterieeinheit über eine Vielzahl von Relais; und eine Steuerung zum Umschalten der Verbindungsstruktur in den seriellen Modus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) in Reaktion auf den Wunsch eines Fahrers, die Motorleistung zu erhöhen, und zum Umschalten der Verbindungsstruktur in den Parallelmodus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) in Reaktion auf den Wunsch eines Fahrers, eine Reichweite zu erhöhen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei: jeder der Vielzahl von Batteriepacks eine unabhängige Struktur ist und jeweils mit derselben Spannung und Kapazität ausgebildet ist.
  3. System nach Anspruch 1, wobei: die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) eine Schaltung zum Umschalten des Verbindungsmodus aufweist, die Folgendes umfasst: ein Serienrelais, um die Vielzahl von Batteriepacks in Reihe zu schalten oder die Vielzahl von Batteriepacks zu trennen; ein Parallelrelais, um die Vielzahl von Batteriepacks parallel zu schalten oder die Vielzahl von Batteriepacks zu trennen; und ein Ausgangsrelais, um schließlich eine von dem Reihenrelais oder dem Parallelrelais angelegte Spannung auszugeben.
  4. System nach Anspruch 3, wobei: die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) ferner einen Leistungsschalter umfasst, um die Schaltung zum Umschalten des Verbindungsmodus mit der Hauptrelaisschaltung zur Verbindung mit dem Wechselrichter zu verbinden, oder um die Schaltung zum Umschalten des Verbindungsmodus zu sperren.
  5. System nach Anspruch 1, wobei: die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) die Ausgangsleistung des Motors erhöht, indem sie eine Spannung über den seriellen Modus der Batterieeinheit zur Reihenschaltung der Vielzahl von Batteriepacks gemäß einem von der Steuerung angelegten Steuersignal erhöht.
  6. System nach Anspruch 1, wobei: die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) die Reichweite des Motors erhöht, indem sie eine Kapazität über den Parallelmodus der Batterieeinheit zur Parallelschaltung der Vielzahl von Batteriepacks gemäß einem von der Steuerung angelegten Steuersignal erhöht.
  7. System nach Anspruch 1, das weiterhin Folgendes umfasst: einen Umschalter zur Eingabe eines Anforderungssignals zum Anfordern des Umschaltens der Verbindungsstruktur in den seriellen Modus der Batterieeinheit oder den Parallelmodus der Batterieeinheit gemäß einer Operation eines Fahrers.
  8. System nach Anspruch 7, wobei: der Umschalter aus einem Hardwarebetriebssystem gebildet ist, das in einem Mittelteil des Armaturenbretts installiert ist, oder durch eine Software-Taste, die auf einem Navigationssystem des Fahrzeugs angezeigt wird.
  9. System nach Anspruch 7, wobei: wenn der Umschalter gemäß dem Wunsch eines Fahrers zum Erhöhen der Motorleistung betätigt wird, die Steuerung wahlweise den seriellen Modus der Batterieeinheit oder den Parallelmodus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) ansteuert.
  10. System nach Anspruch 1, wobei: die Steuerung über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) in Verbindung mit einem Fahrmodus des Fahrzeugs, in dem sich die Fahrabsicht des Fahrers widerspiegelt, wahlweise den seriellen Modus der Batterieeinheit oder den Parallelmodus der Batterieeinheit ansteuert.
  11. System nach Anspruch 10, wobei: wenn der Fahrmodus des Fahrzeugs ein Sportmodus ist, die Steuerung im seriellen Modus der Batterieeinheit arbeitet, und wenn der Fahrmodus des Fahrzeugs ein Eco-Modus ist, die Steuerung im Parallelmodus der Batterieeinheit arbeitet.
  12. System nach Anspruch 1, wobei: die Steuerung einen Ladezustand (SOC) der Batterieeinheit erfasst, und wenn der aktuelle Ladezustand gleich oder kleiner ist als ein Schwellenwert, schränkt die Steuerung das Umschalten in den seriellen Modus der Batterieeinheit über die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) ein.
  13. Verfahren zum Steuern eines Batterieanschlusses eines Elektrofahrzeugs, das mit einer Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) versehen ist, die in der Lage ist, eine Batterieeinheit mit einer Vielzahl von Batteriepacks über eine Vielzahl von Relais in Reihe oder parallel zu schalten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Betätigen eines Umschalters gemäß einem Wunsch des Fahrers, die Motorleistung während eines Betriebs des Elektrofahrzeugs zu erhöhen; b) Steuern einer Batterieeinheit in einem seriellen Modus der Batterieeinheit durch Anlegen eines Steuersignals an die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); c) Betätigen des Umschalters gemäß einem Wunsch des Fahrers, eine Reichweite zu erhöhen, während die Batterieeinheit im seriellen Modus der Batterieeinheit gesteuert wird; und d) Anlegen eines Steuersignals an die Leistungsrelaisbaugruppe (PRA), um den seriellen Modus der Batterieeinheit in den Parallelmodus der Batterieeinheit umzuschalten.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei: das Steuern der Batterieeinheit im seriellen Modus der Batterieeinheit das In-Reihe-Schalten einer Plus-Klemme eines ersten Batteriepacks und einer Minus-Klemme eines zweiten Batteriepacks durch Einschalten eines Serienrelais des Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) und das Ausschalten eines Parallelrelais umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei: das Steuern der Batterieeinheit im seriellen Modus der Batterieeinheit weiterhin Folgendes umfasst: Ausgabe einer Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks, bei der es sich um eine obere Spannung der Batterieeinheit handelt, an ein Hauptrelais durch Einschalten eines Ausgangsrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); Laden eines Kondensators eines Wechselrichters mit einem über einen Vorladewiderstand abgesenkten Strom durch Einschalten eines Vorladerelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); schließlich Ausgabe der Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks an eine Plus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten einer Plus-Klemme des Hauptrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); und schließlich Ausgabe der Spannung einer Minus-Klemme des ersten Batteriepacks an eine Minus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten einer Minus-Klemme des Hauptrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA).
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei: das Umschalten des seriellen Modus der Batterieeinheit in den Parallelmodus der Batterieeinheit das Parallelschalten einer Minus-Klemme des ersten Batteriepacks und einer Minus-Klemme des zweiten Batteriepacks durch Einschalten eines Parallelrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA) und das Ausschalten eines Serienrelais umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei: das Umschalten des seriellen Modus der Batterieeinheit in den Parallelmodus der Batterieeinheit folgende Schritte umfasst: Parallelschalten einer Plus-Klemme des ersten Batteriepacks und einer Plus-Klemme des zweiten Batteriepacks durch Einschalten eines Ausgangsrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); Laden eines Kondensators eines Wechselrichters mit einem über einen Vorladewiderstand abgesenkten Strom durch Einschalten eines Vorladerelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); schließlich Ausgabe einer Spannung der Plus-Klemme des ersten Batteriepacks an eine Plus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten einer Plus-Klemme des Hauptrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA); und schließlich Ausgabe einer Spannung der Minus-Klemme des ersten Batteriepacks an eine Minus-Klemme des Wechselrichters durch Einschalten einer Minus-Klemme des Hauptrelais der Leistungsrelaisbaugruppe (PRA).
  18. Verfahren nach Anspruch 13, ferner mit den folgenden Schritten: zwischen Schritt a) und Schritt b) Feststellen, ob ein aktueller Ladezustand der Batterieeinheit gleich oder kleiner ist als ein eingestellter Schwellenwert; und wenn der Ladezustand gleich oder kleiner ist als der eingestellte Schwellenwert, Einschränken des Umschaltens in den seriellen Modus der Batterieeinheit.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, ferner mit den folgenden Schritten: nach Schritt b) Feststellen, ob ein aktueller Ladezustand der Batterie, der während des Betriebs im seriellen Modus der Batterieeinheit erfasst wurde, gleich oder kleiner ist als ein eingestellter Schwellenwert; und zwangsweise Umschalten des seriellen Modus der Batterieeinheit in den Parallelmodus der Batterieeinheit.
DE102022126814.4A 2021-10-26 2022-10-13 System und verfahren zum steuern des batterieanschlusses für ein elektrofahrzeug Pending DE102022126814A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0143513 2021-10-26
KR1020210143513A KR102528400B1 (ko) 2021-10-26 2021-10-26 전기차의 배터리 연결 제어 시스템 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022126814A1 true DE102022126814A1 (de) 2023-04-27

Family

ID=85795903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022126814.4A Pending DE102022126814A1 (de) 2021-10-26 2022-10-13 System und verfahren zum steuern des batterieanschlusses für ein elektrofahrzeug

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230130454A1 (de)
KR (1) KR102528400B1 (de)
CN (1) CN116022034A (de)
DE (1) DE102022126814A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11872906B2 (en) * 2021-05-06 2024-01-16 GM Global Technology Operations LLC Operator-selected operation of electric propulsion system having reconfigurable series/parallel voltage source

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210143513A (ko) 2020-05-20 2021-11-29 현대자동차주식회사 3d 프린팅용 지오폴리머 조성물 및 이를 이용한 3d 프린팅 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120081824A (ko) * 2011-01-12 2012-07-20 (주)브이이엔에스 전기자동차 및 그 제어방법
WO2012005554A2 (ko) * 2010-07-09 2012-01-12 (주)브이이엔에스 전기자동차 및 그 제어방법
FR3061814B1 (fr) * 2017-01-12 2020-01-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de stockage d'energie electrique apte a se recharger sous une premiere tension et a restituer son energie sous une deuxieme tension
KR20190027450A (ko) * 2017-09-07 2019-03-15 르노삼성자동차 주식회사 전기 자동차 트랙션 배터리의 두 가지 모드의 직렬/병렬 스위칭 구조
US20220402395A1 (en) * 2021-06-17 2022-12-22 GM Global Technology Operations LLC Propulsion systems with power sources compatible with different charging stations and dynamically scalable for different vehicle speed and torque modes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210143513A (ko) 2020-05-20 2021-11-29 현대자동차주식회사 3d 프린팅용 지오폴리머 조성물 및 이를 이용한 3d 프린팅 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN116022034A (zh) 2023-04-28
KR102528400B1 (ko) 2023-05-03
US20230130454A1 (en) 2023-04-27
KR102528400B9 (ko) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011089003B4 (de) Entladetechnik für die Rest-Hochspannung in einem Hybridfahrzeug und Verfahren dafür
DE102008022776B4 (de) Vereinfachte automatische Entladefunktion für Fahrzeuge
DE102012212869B4 (de) Verfahren und System zum Steuern einer Fahrzeugbatterie
DE19810467C1 (de) Hybrid-Antriebskonzept für Brennstoffzellen-Fahrzeuge
DE102009030962B4 (de) Vorladen eines Hochspannungsbusses unter Verwendung einer spannungsgeregelten Leistungsversorgung
DE102019102998A1 (de) Onboard-dc-ladeschaltung unter verwendung von traktionsantriebskomponenten
DE102009042977B4 (de) Elektrisches System von Kraftfahrzeugen zum Koppeln von Leistungswandlern mit einem Transformator
WO2017102414A1 (de) Ladeschaltung und ladeverfahren für ein elektrisches energiespeichersystem
EP3274217A1 (de) Energiespeichervorrichtung
EP2647100A2 (de) Vorrichtung zur verwendung in einem elektrischen antriebssystem und verfahren zum betrieb einer solchen
DE102013204894A1 (de) Kraftfahrzeugbordnetz mit wenigstens zwei Energiespeichern, Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzes und Mittel zu dessen Implementierung
DE102017123394A1 (de) Verfahren und system zur diagnose des schützfunktionszustandes in einem hochspannungsbordnetz
DE102010014104A1 (de) Elektrisches Energiebordnetz für ein Kraftfahrzeug
DE102008045101A1 (de) Doppelseitiges Wechselrichtersystem für ein Fahrzeug mit zwei Energiequellen, die unterschiedliche Betriebskennlinien aufweisen
DE102019114699A1 (de) Fahrzeugsystem und elektrisches System mit dualen Batteriemodulen
DE102021101323A1 (de) Batteriesystem und verfahren zur verwendung im batteriesystem
DE102017102918A1 (de) Leistungszufuhrverfahren und Leistungszufuhrsystem
DE102016208893A1 (de) Kraftfahrzeugbordnetz mit wenigstens zwei Energiespeichern, Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzes und Mittel zu dessen Implementierung
DE102008010097A1 (de) Anordnung elektrischer Energiespeicher und Verfahren zum Betrieb der Energiespeicheranordnung in einem Elektrofahrzeug
DE102022126814A1 (de) System und verfahren zum steuern des batterieanschlusses für ein elektrofahrzeug
DE102020121373A1 (de) Kraftfahrzeugleistungswandler mit schienengetriebener klemmschaltung
DE102019125067A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
WO2012028256A1 (de) System zur speicherung elektrischer energie
WO2019001915A1 (de) Antriebsstrang sowie verfahren zum betreiben eines antriebsstrangs
DE102020214346A1 (de) System und verfahren zum erkennen eines fehlers eines schnellladerelais

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed