EP3595925A1 - Drive system for a vehicle, method for operating a drive system, and use of the drive system - Google Patents

Drive system for a vehicle, method for operating a drive system, and use of the drive system

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Publication number
EP3595925A1
EP3595925A1 EP18710447.6A EP18710447A EP3595925A1 EP 3595925 A1 EP3595925 A1 EP 3595925A1 EP 18710447 A EP18710447 A EP 18710447A EP 3595925 A1 EP3595925 A1 EP 3595925A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery
drive system
switching unit
separately
string
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.)
Withdrawn
Application number
EP18710447.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ahmet Kilic
Tunan Shen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3595925A1 publication Critical patent/EP3595925A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a drive system for a vehicle, which comprises a battery for storing electrical energy, wherein the battery has a plurality of battery strings connected in parallel, and wherein each of the battery strings is separately switchable and disconnectable.
  • the invention also relates to a method for operating a device according to the invention
  • Electric vehicles EV
  • hybrid vehicles HEV
  • plug-in hybrid vehicles PHEV
  • Such vehicles have drive systems for controlling an electric drive motor, which serves to drive the vehicle.
  • Known drive systems for vehicles include, among others
  • the battery management system is used for controlling the battery management system
  • Battery management system also serves to control the battery.
  • the battery management system is used to shut down the battery in case of failure.
  • a generic drive system includes, for example, a
  • Every battery string includes, for example, a plurality of serially connected battery cells.
  • Each battery string is assigned its own switch, by means of which the respective battery string can be switched on and off. The battery string is switched off in particular when an error, for example a short circuit, is detected therein.
  • Battery string can be switched on and off by means of a separate switch.
  • a control circuit is used to measure voltages of the individual battery strings connected in parallel and to control the switches assigned to the battery strings.
  • a backup battery string is provided, which is switched on when another battery string in case of failure
  • the US 2012/0091964 AI also discloses a battery system for a
  • the battery system includes several parallel connected
  • each battery string can be switched on and off by means of a separate switch.
  • Each battery string comprises a plurality of serially connected battery cells.
  • a propulsion system for a vehicle comprises a battery for storing electrical energy, which has a plurality of battery strings connected in parallel. Each battery string can be switched separately as well as switched off.
  • the battery is in particular a high-voltage battery which supplies the energy for driving the vehicle.
  • the high-voltage battery can also feed a low-voltage electrical system with a rated voltage of 12 V, for example.
  • Each of the battery strings includes several serially connected battery cells.
  • the parallel-connected battery strings are connected to a common switching unit, which has a plurality of switches for separate power on and separate shutdown of the connected battery strings, and which have multiple current sensors for separately measuring flowing in the connected Batteriestrnature
  • Such switching units are known, for example, as “ePDU” (Enclosure Power Distribution Unit). Such switching units are used, for example, to transfer energy from one power source to multiple consumers. The individual consumers can be switched on separately and switched off.
  • the switches of the switching unit are preferably designed as electronic switches, for example MOSFET.
  • the switching unit has a control module, which receives measured values of the current sensors and which drives the switches.
  • the control module compares the recorded readings of the current sensors to predetermined limits and turns off a battery string when the battery current in that battery string exceeds a threshold. But even with other detected errors, for example, at too high a temperature or failure of a battery cell, the control module of the switching unit one
  • the switching unit communicates via a communication line with a
  • the communication line is part of a bus system present in the vehicle. In particular, that can
  • Battery management system the limits for the battery currents in the individual Batteriestrhuren over the communication line to the switching unit, in particular to the control module transmitted.
  • the battery management system is powered by the low-voltage electrical system with energy.
  • the switching unit via a main switch with a consumer and / or with a
  • the main switch is designed, for example, as a contactor, that is, as a controllable electromechanical relay, and can be controlled by the battery management system.
  • a precharge resistor and a precharge switch are connected in parallel to the main switch, via which the switching unit with the consumer and / or with the DC link capacitor is connectable. Also the
  • Vorladeschalter example as a contactor, so as a controllable electromechanical relay, executed and is of the
  • the battery currents flowing in the connected battery strings are measured separately and compared in each case with a limit value associated with the battery string.
  • a battery string is switched off separately when the current flowing in the battery string battery current exceeds the associated limit.
  • the battery currents flowing in the individual battery strings are determined by the
  • Battery string assigned a separate limit can be dependent, for example, on an internal structure or configuration of the battery string.
  • a connected battery string can have a high energy density but a low power density.
  • Another battery string may have a high power density but a low energy density.
  • the battery string with the high power density can have a higher
  • Battery management system transmitted to the switching unit.
  • the assigned limit values are transmitted to the switching unit via a communication line. It is conceivable that each battery string is statically assigned a limit value.
  • the limit values assigned to the battery strings are preferably determined dynamically by the battery management system and transmitted to the switching unit. A threshold for a battery string may thus be changed during operation of the propulsion system and the vehicle.
  • Limit value may be dependent on the temperature and the state of charge of the battery cells of the battery string, for example.
  • the drive system according to the invention and the method according to the invention find advantageous use in an electric vehicle (EV), in one
  • Hybrid vehicle HEV
  • PH EV plug-in hybrid vehicle
  • An inventive drive system has an increased availability.
  • a fault for example a short circuit
  • this battery string can be switched off separately. With the rest
  • Batteriestrlinden continues to operate the drive system and thus the vehicle with reduced power possible. Likewise, after disconnecting a faulty battery string, a low-voltage electrical system can be fed further, which supplies a battery management system. Thus, the battery management system remains operational.
  • the switching unit is independent of the type of battery cells in the Batteriestrssenen the battery.
  • a battery may include high energy density battery strings and high power density battery strings.
  • the switching unit can monitor each battery string separately and precisely by specifying different limit values.
  • the switching unit can itself measure the battery currents flowing in the battery strings. Other required data, such as voltage, state of charge and temperature of the
  • the switching unit additionally provides partial redundancy to the
  • the switching unit can continue the
  • Control drive system in an emergency operation.
  • the vehicle can still be operated with reduced power, for example to reach the nearest parking space on a motorway.
  • existing redundancy drive system of the invention can also meet the requirements for autonomous driving.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive system and FIG. 2 shows a schematic representation of a switching unit from FIG. 1.
  • FIG. 1 a drive system 10 for a vehicle is shown schematically.
  • the drive system 10 includes a battery 14 for storage
  • the battery 14 has three battery strings 12, which are connected in parallel. During operation of the drive system 10 flows in each case
  • Each of the parallel-connected battery strings 12 has a plurality of battery cells 2, which are connected in series. There are so many battery cells 2 connected in series that an output voltage of the battery string 12 has a desired value.
  • the battery strings 12 may have similar battery cells 2. But it is also conceivable that one of the connected
  • Battery strings 12 battery cell 2 having a high energy density but a low power density, and that another of the battery strings 12 battery cells 2 with a high power density but a small
  • the drive system 10 also includes a switching unit 40 having a plurality of inputs 38. Each of the battery strings 12 of the battery 14 is connected to a separate input 38 of the switching unit 40.
  • each of the connected battery strings 12 can be switched on separately and switched off.
  • Switching unit 40 electrically connected.
  • the drive system 10 further comprises a load 30 which is, for example, an inverter or an inverter and serves to drive a drive motor, not shown here, of the vehicle.
  • a load 30 which is, for example, an inverter or an inverter and serves to drive a drive motor, not shown here, of the vehicle.
  • Inverter or inverter configured consumer 30 takes the battery 14 during operation of the vehicle electrical energy and converts a supplied from the battery 14 DC voltage in an AC voltage to
  • the drive system 10 further comprises an intermediate circuit capacitor 16.
  • the intermediate circuit capacitor 16 is connected in parallel with the load 30. During operation of the vehicle drops above the intermediate circuit capacitor 16 a
  • the drive system 10 comprises a first main switch 21 which is connected to the output 36 of the switching unit 40 and to the intermediate circuit capacitor 16 and the consumer 30 is connected. Via the first main switch 21, the switching unit 40 is thus connected to the DC link capacitor 16 and the
  • the drive system 10 includes a second main switch 22, which with the battery 14 and with the
  • the drive system 10 also includes a precharge switch 20 and a precharge resistor 25.
  • the precharge switch 20 and the precharge resistor 25 are connected in series with each other and are connected in parallel with the first main switch 21. Via the precharge switch 20 and the precharge resistor 25, the switching unit 40 is thus connected to the DC link capacitor 16 and the
  • the precharge switch 20 and the precharge resistor 25 serve to precharge the link capacitor 16 when starting the vehicle.
  • the precharge resistor 25 limits a charging current when precharging the DC link capacitor 16.
  • the drive system 10 further includes a battery management system 50.
  • the switching unit 40 is connected via a communication line 52 with the
  • Battery management system 50 connected.
  • the communication line 52 is part of a bus system present in the vehicle, for example a CAN bus.
  • the switching unit 40 communicates with the battery management system 50 via the communication line 52.
  • the battery management system 50 serves, inter alia, to control the main switches 21, 22 and the
  • the battery management system 50 is powered from a vehicle electrical system 54, which is designed as a low-voltage electrical system with a rated voltage of 12 V, for example.
  • the vehicle electrical system 54 is fed by a not shown DC-DC converter from the battery 14, that is supplied with electrical energy.
  • Figure 2 shows a schematic representation of the switching unit 40 of Figure 1.
  • the switching unit 40 is presently designed as "ePDU” (Enclosure Power Distribution Unit). As already mentioned, the switching unit 40 comprises several
  • Inputs 38 and an output 36 are each connected by means of a current path 48 to the output 36.
  • the switching unit 40 in this case represents a structural unit.
  • Each current path 48 has a switch 42, which is designed, for example, as a MOSFET.
  • the switches 42 are independently controllable.
  • the switching unit 40 thus comprises a plurality of switches 42 for separately switching on and for the separate switching off of the battery strings 12 connected to the inputs 38.
  • Each current path 48 also has a current sensor 44.
  • Each current sensor 44 serves to measure a current flowing in the current path 48.
  • Switching unit 40 thus comprises a plurality of current sensors 44 for separately measuring currents flowing in the connected battery strings 12
  • the switching unit 40 further comprises a control module 46.
  • the control module 46 is connected to the switches 42 and to the current sensors 44 of the individual current paths 48.
  • the switching unit 40 receives measured values of the battery currents IB from the current sensors 44 and drives the switches 42. Also, the switching unit 40 includes a communication interface 32. To the
  • Communication interface 32 is the communication line 52
  • the communication interface 32 is also connected to the control module 46.
  • the precharge switch 20 is open. From each battery string 12 of the battery 14, a battery current IB flows into the switching unit 40. The individual battery currents IB can have different values. The drive current IA flows from the switching unit 40 to the load 30. Der DC link capacitor 16 is fully charged. The drive current IA results as the sum of the battery currents IB.
  • the battery currents IB flowing in the individual battery strings 12 flow through the current paths 48 of the switching unit 40 and are supplied by the
  • Current sensors 44 of the switching unit 40 is measured separately.
  • the measured values of the current sensors 44 are received by the control module 46.
  • the control module 46 compares the recorded measured values of the current sensors 44 with predetermined limit values.
  • the control module 46 opens the switch 42 in the corresponding current path 48.
  • the corresponding battery string 12 is turned off.
  • the remaining battery strings 12 whose battery currents IB do not exceed the assigned limit remain switched on.
  • Each battery string 12 is assigned a separate limit value in the present case, which depends on, among other things, an internal structure or an embodiment of the battery string 12.
  • the battery management system 50 transmits the limit values assigned to the individual battery strings 12 via the communication line 52 and the communication interface 32 to the switching unit 40 and to the control module 46. It is also conceivable that the limit values in the control module 46 are fixed.
  • each battery string 12 is statically associated with a limit value.
  • the limit values become unique from the
  • Battery management system 50 dynamically determined and transmitted to the control module 46.
  • the transmission of the limit values can take place cyclically or event-controlled.
  • a threshold for a battery string 12 is thus re-determined by the battery management system 50 during the operation of the drive system 10 and the vehicle under changed conditions.
  • Such conditions that cause a change of a limit value for example, a temperature or a state of charge of at least one of the battery cells 2 of the relevant

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The invention relates to a drive system (10) for a vehicle, comprising a battery (14) for storing electric energy, said battery having a plurality of battery banks (12) connected in parallel, each battery bank (12) being separately switchable on and off. The battery banks (12) connected in parallel are connected to a common switch unit (40) which has multiple switches for separately switching the connected battery banks (12) on and off and multiple current sensors for separately measuring battery currents (IB) flowing in the connected battery banks (12). The invention relates to a method for operating a drive system (10) according to the invention, wherein the battery currents (IB) flowing in the connected battery banks (12) are measured separately and each of which is compared with a threshold assigned to the battery bank (12), and the battery bank (12) is separately switched off if the battery current (IB) flowing in the battery bank (12) exceeds the assigned threshold.

Description

ANTRIEBSSYSTEM FÜR EIN FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINES ANTRIEBSSYSTEMS UND VERWENDUNG DES ANTRIEBSSYSTEMS  DRIVE SYSTEM FOR A VEHICLE AND METHOD FOR OPERATING A DRIVE SYSTEM AND USE OF THE DRIVE SYSTEM
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, welches eine Batterie zur Speicherung von elektrischer Energie umfasst, wobei die Batterie eine Mehrzahl von parallel geschalteten Batteriesträngen aufweist, und wobei jeder der Batteriestränge separat zuschaltbar sowie abschaltbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen The invention relates to a drive system for a vehicle, which comprises a battery for storing electrical energy, wherein the battery has a plurality of battery strings connected in parallel, and wherein each of the battery strings is separately switchable and disconnectable. The invention also relates to a method for operating a device according to the invention
Antriebssystems. Drive system.
Stand der Technik State of the art
Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft insbesondere in Fahrzeugen wie It seems that in the future, especially in vehicles like
Elektrofahrzeugen (EV), Hybridfahrzeugen (HEV) sowie Plug-In- Hybridfahrzeugen (PHEV) vermehrt elektrische und elektronische Systeme zum Einsatz kommen, die neue Energiespeichertechnologien mit elektrischer Antriebstechnik kombinieren. Solche Fahrzeuge weisen Antriebssysteme zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors auf, welcher zum Antrieb des Fahrzeugs dient. Electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV) and plug-in hybrid vehicles (PHEV) are increasingly being used in electrical and electronic systems that combine new energy storage technologies with electric drive technology. Such vehicles have drive systems for controlling an electric drive motor, which serves to drive the vehicle.
Bekannte Antriebssysteme für Fahrzeuge umfassen unter anderem ein Known drive systems for vehicles include, among others
Batteriemanagementsystem. Das Batteriemanagementsystem dient zur Battery Management System. The battery management system is used for
Überwachung der Batterie mittels mehrerer Sensoren, beispielsweise Monitoring the battery by means of several sensors, for example
Temperatursensoren, Stromsensoren und Spannungssensoren. Das Temperature sensors, current sensors and voltage sensors. The
Batteriemanagementsystem dient auch zur Steuerung der Batterie. Insbesondere dient das Batteriemanagementsystem dazu, die Batterie in einem Fehlerfall abzuschalten. Battery management system also serves to control the battery. In particular, the battery management system is used to shut down the battery in case of failure.
Ein gattungsgemäßes Antriebssystem umfasst beispielsweise eine A generic drive system includes, for example, a
wiederaufladbare Batterie zur Speicherung von elektrischer Energie, welche mehrere parallel geschaltete Batteriestränge umfasst. Jeder Batteriestrang umfasst beispielsweise mehrere seriell verschaltete Batteriezellen. Dabei ist jedem Batteriestrang ein eigener Schalter zugeordnet, mittels welchem der jeweilige Batteriestrang zugeschaltet und abgeschaltet werden kann. Der Batteriestrang wird insbesondere dann abgeschaltet, wenn ein Fehler, beispielsweise ein Kurzschluss, darin erkannt wird. rechargeable battery for storing electrical energy comprising a plurality of battery strings connected in parallel. Every battery string includes, for example, a plurality of serially connected battery cells. Each battery string is assigned its own switch, by means of which the respective battery string can be switched on and off. The battery string is switched off in particular when an error, for example a short circuit, is detected therein.
Aus der US 2013/0088201 AI ist ein Batteriesystem für ein Fahrzeug bekannt, welches mehrere parallel geschaltete Batteriestränge aufweist. Jeder From US 2013/0088201 Al a battery system for a vehicle is known, which has a plurality of battery strings connected in parallel. Everyone
Batteriestrang ist mittels eines separaten Schalters zuschaltbar und abschaltbar. Ein Steuerschaltkreis dient zur Messung von Spannungen der einzelnen parallel geschalteten Batteriestränge und zur Ansteuerung der den Batteriesträngen zugeordneten Schalter. Dabei ist ein Reservebatteriestrang vorgesehen, welcher zugeschaltet wird, wenn ein anderer Batteriestrang bei einem Fehler Battery string can be switched on and off by means of a separate switch. A control circuit is used to measure voltages of the individual battery strings connected in parallel and to control the switches assigned to the battery strings. In this case, a backup battery string is provided, which is switched on when another battery string in case of failure
abgeschaltet wird. is switched off.
Die US 2012/0091964 AI offenbart ebenfalls ein Batteriesystem für ein The US 2012/0091964 AI also discloses a battery system for a
Fahrzeug. Das Batteriesystem umfasst mehrere parallel geschaltete Vehicle. The battery system includes several parallel connected
Batteriestränge, wobei jeder Batteriestrang mittels eines separaten Schalters zuschaltbar und abschaltbar ist. Dabei umfasst jeder Batteriestrang mehrere seriell verschaltete Batteriezellen. Battery strings, each battery string can be switched on and off by means of a separate switch. Each battery string comprises a plurality of serially connected battery cells.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es wird ein Antriebssystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Antriebssystem umfasst eine Batterie zur Speicherung von elektrischer Energie, welche eine Mehrzahl von parallel geschalteten Batteriesträngen aufweist. Dabei ist jeder Batteriestrang separat zuschaltbar sowie abschaltbar. Bei der Batterie handelt es insbesondere um eine Hochvolt-Batterie, welche die Energie zum Antrieb des Fahrzeugs liefert. Über einen Gleichspannungswandler kann die Hochvolt- Batterie auch ein Niederspannungsbordnetz mit einer Nennspannung von beispielsweise 12 V speisen. Jeder der Batteriestränge umfasst mehrere seriell verschaltete Batteriezellen. A propulsion system for a vehicle is proposed. The drive system comprises a battery for storing electrical energy, which has a plurality of battery strings connected in parallel. Each battery string can be switched separately as well as switched off. The battery is in particular a high-voltage battery which supplies the energy for driving the vehicle. About a DC-DC converter, the high-voltage battery can also feed a low-voltage electrical system with a rated voltage of 12 V, for example. Each of the battery strings includes several serially connected battery cells.
Erfindungsgemäß sind die parallel geschalteten Batteriestränge an eine gemeinsame Schalteinheit angeschlossen, welche mehrere Schalter zum separaten Zuschalten sowie zum separaten Abschalten der angeschlossenen Batteriestränge aufweist, und welche mehrere Stromsensoren zum separaten Messen von in den angeschlossenen Batteriesträngen fließenden According to the parallel-connected battery strings are connected to a common switching unit, which has a plurality of switches for separate power on and separate shutdown of the connected battery strings, and which have multiple current sensors for separately measuring flowing in the connected Batteriesträngen
Batterieströmen aufweist. Battery currents has.
Derartige Schalteinheiten sind beispielsweise als "ePDU" (Enclosure Power Distribution Unit) bekannt. Solche Schalteinheiten werden beispielsweise eingesetzt, um Energie von einer Spannungsquelle zu mehreren Verbrauchern zu übertragen. Die einzelnen Verbraucher können dabei separat zugeschaltet und abgeschaltet werden. Die Schalter der Schalteinheit sind vorzugsweise als elektronische Schalter, beispielsweise MOSFET, ausgeführt. Such switching units are known, for example, as "ePDU" (Enclosure Power Distribution Unit). Such switching units are used, for example, to transfer energy from one power source to multiple consumers. The individual consumers can be switched on separately and switched off. The switches of the switching unit are preferably designed as electronic switches, for example MOSFET.
Vorzugsweise weist die Schalteinheit ein Steuermodul auf, welches Messwerte der Stromsensoren aufnimmt und welches die Schalter ansteuert. Insbesondere vergleicht das Steuermodul die aufgenommenen Messwerte der Stromsensoren mit vorgegebenen Grenzwerten und schaltet einen Batteriestrang ab, wenn der Batteriestrom in diesem Batteriestrang einen Grenzwert überschreitet. Aber auch bei anderen erkannten Fehlern, beispielsweise bei zu hoher Temperatur oder bei Ausfall einer Batteriezelle kann das Steuermodul der Schalteinheit einen Preferably, the switching unit has a control module, which receives measured values of the current sensors and which drives the switches. In particular, the control module compares the recorded readings of the current sensors to predetermined limits and turns off a battery string when the battery current in that battery string exceeds a threshold. But even with other detected errors, for example, at too high a temperature or failure of a battery cell, the control module of the switching unit one
Batteriestrang abschalten. Switch off the battery string.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kommuniziert die Schalteinheit über eine Kommunikationsleitung mit einem According to an advantageous embodiment of the invention, the switching unit communicates via a communication line with a
Batteriemanagementsystem. Die Kommunikationsleitung ist Teil eines in dem Fahrzeug vorhandenen Bussystems. Insbesondere kann das Battery Management System. The communication line is part of a bus system present in the vehicle. In particular, that can
Batteriemanagementsystem die Grenzwerte für die Batterieströme in den einzelnen Batteriesträngen über die Kommunikationsleitung an die Schalteinheit, insbesondere an das Steuermodul, übertragen. Das Batteriemanagementsystem wird dabei von dem Niederspannungsbordnetz mit Energie versorgt.  Battery management system, the limits for the battery currents in the individual Batteriesträngen over the communication line to the switching unit, in particular to the control module transmitted. The battery management system is powered by the low-voltage electrical system with energy.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Schalteinheit über einen Hauptschalter mit einem Verbraucher und/oder mit einem According to an advantageous embodiment of the invention, the switching unit via a main switch with a consumer and / or with a
Zwischenkreiskondensator verbindbar. Der Hauptschalter ist beispielsweise als Schütz, also als ein ansteuerbares elektromechanisches Relais, ausgeführt und ist von dem Batteriemanagementsystem ansteuerbar. Vorzugsweise sind parallel zu dem Hauptschalter ein Vorladewiderstand und ein Vorladeschalter geschaltet, über welche die Schalteinheit mit dem Verbraucher und/oder mit dem Zwischenkreiskondensator verbindbar ist. Auch der DC link capacitor connectable. The main switch is designed, for example, as a contactor, that is, as a controllable electromechanical relay, and can be controlled by the battery management system. Preferably, a precharge resistor and a precharge switch are connected in parallel to the main switch, via which the switching unit with the consumer and / or with the DC link capacitor is connectable. Also the
Vorladeschalter ist beispielsweise als Schütz, also als ein ansteuerbares elektromechanisches Relais, ausgeführt und ist von dem Vorladeschalter example, as a contactor, so as a controllable electromechanical relay, executed and is of the
Batteriemanagementsystem ansteuerbar. Battery management system controlled.
Es wird auch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen It is also a method for operating an inventive
Antriebssystems vorgeschlagen. Dabei werden die in den angeschlossenen Batteriesträngen fließenden Batterieströme separat gemessen und jeweils mit einem dem Batteriestrang zugeordneten Grenzwert verglichen. Dabei wird ein Batteriestrang separat abgeschaltet, wenn der in dem Batteriestrang fließende Batteriestrom den zugeordneten Grenzwert überschreitet. Die die in den einzelnen Batteriesträngen fließenden Batterieströme werden von den Propulsion system proposed. In this case, the battery currents flowing in the connected battery strings are measured separately and compared in each case with a limit value associated with the battery string. In this case, a battery string is switched off separately when the current flowing in the battery string battery current exceeds the associated limit. The battery currents flowing in the individual battery strings are determined by the
Stromsensoren der Schalteinheit gemessen und ein Batteriestrang wird von einem Schalter der Schalteinheit abgeschaltet. Current sensors of the switching unit measured and a battery string is switched off by a switch of the switching unit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dabei jedem According to an advantageous embodiment of the invention is doing each
Batteriestrang ein separater Grenzwert zugeordnet. Der dem Batteriestrang zugeordnete Grenzwert kann beispielweise von einem inneren Aufbau oder Ausgestaltung des Batteriestrangs abhängig sein. Battery string assigned a separate limit. The limit value assigned to the battery string can be dependent, for example, on an internal structure or configuration of the battery string.
Beispielsweise kann ein angeschlossener Batteriestrang eine hohe Energiedichte aber eine geringe Leistungsdichte aufweisen. Ein anderer Batteriestrang kann eine hohe Leistungsdichte aber eine geringe Energiedichte aufweisen. In diesem Fall kann dem Batteriestrang mit der hohen Leistungsdichte ein höherer For example, a connected battery string can have a high energy density but a low power density. Another battery string may have a high power density but a low energy density. In this case, the battery string with the high power density can have a higher
Grenzwert zugeordnet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die den Be assigned limit value. According to an advantageous embodiment of the invention, the
Batteriesträngen zugeordneten Grenzwerte von einem  Battery limits assigned by one
Batteriemanagementsystem zu der Schalteinheit übertragen. Insbesondere werden die zugeordneten Grenzwerte dabei über eine Kommunikationsleitung zu der Schalteinheit übertragen. Es ist denkbar, dass jedem Batteriestrang statisch ein Grenzwert zugeordnet ist. Bevorzugt werden aber die den Batteriesträngen zugeordneten Grenzwerte von dem Batteriemanagementsystem dynamisch ermittelt und zu der Schalteinheit übertragen. Ein Grenzwert für einen Batteriestrang kann somit während des Betriebs des Antriebssystems und des Fahrzeugs geändert werden. Der Battery management system transmitted to the switching unit. In particular, the assigned limit values are transmitted to the switching unit via a communication line. It is conceivable that each battery string is statically assigned a limit value. However, the limit values assigned to the battery strings are preferably determined dynamically by the battery management system and transmitted to the switching unit. A threshold for a battery string may thus be changed during operation of the propulsion system and the vehicle. Of the
Grenzwert kann beispielsweise von der Temperatur sowie von dem Ladezustand der Batteriezellen des Batteriestrangs abhängig sein. Limit value may be dependent on the temperature and the state of charge of the battery cells of the battery string, for example.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem sowie das erfindungsgemäße Verfahren finden vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem The drive system according to the invention and the method according to the invention find advantageous use in an electric vehicle (EV), in one
Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PH EV). Hybrid vehicle (HEV) or in a plug-in hybrid vehicle (PH EV).
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Ein erfindungsgemäßes Antriebssystem weist eine erhöhte Verfügbarkeit auf. Bei einem Fehler, beispielsweise einem Kurzschluss, in einem Batteriestrang kann dieser Batteriestrang separat abgeschaltet werden. Mit den übrigen An inventive drive system has an increased availability. In the case of a fault, for example a short circuit, in a battery string, this battery string can be switched off separately. With the rest
Batteriesträngen ist weiterhin ein Betrieb des Antriebssystems und damit des Fahrzeugs mit verringerter Leistung möglich. Ebenso kann nach Abschalten eines fehlerhaften Batteriestrangs ein Niederspannungsbordnetz weiter gespeist werden, welches ein Batteriemanagementsystem versorgt. Somit bleibt das Batteriemanagementsystem weiter betriebsbereit. Batteriesträngen continues to operate the drive system and thus the vehicle with reduced power possible. Likewise, after disconnecting a faulty battery string, a low-voltage electrical system can be fed further, which supplies a battery management system. Thus, the battery management system remains operational.
Die Schalteinheit ist dabei unabhängig von der Art der Batteriezellen in den Batteriesträngen der Batterie. Insbesondere kann eine Batterie Batteriestränge mit hoher Energiedichte und Batteriestränge mit hohe Leistungsdichte umfassen. Die Schalteinheit kann jeden Batteriestrang durch Vorgabe unterschiedlicher Grenzwerte separat und genau überwachen. Die Schalteinheit kann die in den Batteriesträngen fließenden Batterieströme selbst messen. Weitere erforderliche Daten, beispielsweise Spannung, Ladezustand sowie Temperatur der The switching unit is independent of the type of battery cells in the Batteriesträngen the battery. In particular, a battery may include high energy density battery strings and high power density battery strings. The switching unit can monitor each battery string separately and precisely by specifying different limit values. The switching unit can itself measure the battery currents flowing in the battery strings. Other required data, such as voltage, state of charge and temperature of the
Batteriezellen in den einzelnen Batteriestränge kann die Schalteinheit über die Kommunikationsleitung, beispielsweise ein CAN-Bus, von dem Battery cells in the individual battery strings, the switching unit via the communication line, such as a CAN bus, from the
Batteriemanagementsystem erhalten. Die Schalteinheit stellt zusätzlich eine teilweise Redundanz zu dem Battery management system received. The switching unit additionally provides partial redundancy to the
Batteriemanagementsystem dar. Selbst bei Ausfall des Battery management system. Even in case of failure of the
Batteriemanagementsystems kann die Schalteinheit weiterhin das Battery management system, the switching unit can continue the
Antriebssystem in einem Notbetrieb steuern. Somit kann das Fahrzeug selbst bei Ausfall mehrerer Batteriestränge und des Batteriemanagementsystem noch mit verringerter Leistung weiter betrieben werden, beispielsweise um auf einer Autobahn den nächstgelegenen Parkplatz zu erreichen. Durch die so Control drive system in an emergency operation. Thus, even in the event of a failure of multiple battery strings and the battery management system, the vehicle can still be operated with reduced power, for example to reach the nearest parking space on a motorway. By the way
vorhandene Redundanz kann das erfindungsgemäße Antriebssystem auch die Anforderungen für autonomes Fahren erfüllen. existing redundancy drive system of the invention can also meet the requirements for autonomous driving.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems und Figur 2 eine schematische Darstellung einer Schalteinheit aus Figur 1. 1 shows a schematic representation of a drive system and FIG. 2 shows a schematic representation of a switching unit from FIG. 1.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In Figur 1 ist ein Antriebssystem 10 für ein Fahrzeug schematisch dargestellt.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is dispensed with in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically. In FIG. 1, a drive system 10 for a vehicle is shown schematically.
Das Antriebssystem 10 umfasst eine Batterie 14 zur Speicherung von The drive system 10 includes a battery 14 for storage
elektrischer Energie, welche eine Mehrzahl von Batteriesträngen 12 aufweist. Vorliegend weist die Batterie 14 drei Batteriestränge 12 auf, welche parallel geschaltet sind. Im Betrieb des Antriebssystems 10 fließt jeweils ein electrical energy having a plurality of battery strings 12. In the present case, the battery 14 has three battery strings 12, which are connected in parallel. During operation of the drive system 10 flows in each case
Batteriestrom IB durch jeden Batteriestrang 12. Jeder der parallel geschalteten Batteriestränge 12 weist mehrere Batteriezellen 2 auf, welche seriell verschaltet sind. Es sind derart viele Batteriezellen 2 seriell verschaltet, dass eine Ausgangsspannung des Batteriestrangs 12 einen gewünschten Wert hat. Die Batteriestränge 12 können gleichartige Batteriezellen 2 aufweisen. Es ist aber auch denkbar, dass einer der angeschlossenen Battery current IB through each battery string 12. Each of the parallel-connected battery strings 12 has a plurality of battery cells 2, which are connected in series. There are so many battery cells 2 connected in series that an output voltage of the battery string 12 has a desired value. The battery strings 12 may have similar battery cells 2. But it is also conceivable that one of the connected
Batteriestränge 12 Batteriezellen 2 mit einer hohen Energiedichte aber einer geringen Leistungsdichte aufweist, und dass ein anderer der Batteriestränge 12 Batteriezellen 2 mit einer hohen Leistungsdichte aber einer geringen Battery strings 12 battery cell 2 having a high energy density but a low power density, and that another of the battery strings 12 battery cells 2 with a high power density but a small
Energiedichte aufweist. Has energy density.
Das Antriebssystem 10 umfasst auch eine Schalteinheit 40, welche mehrere Eingänge 38 aufweist. Jeder der Batteriestränge 12 der Batterie 14 ist an einen separaten Eingang 38 der Schalteinheit 40 angeschlossen. Mittels der The drive system 10 also includes a switching unit 40 having a plurality of inputs 38. Each of the battery strings 12 of the battery 14 is connected to a separate input 38 of the switching unit 40. By means of
Schalteinheit 40 kann jeder der angeschlossenen Batteriestränge 12 separat zugeschaltet sowie abgeschaltet werden. Wenn ein Batteriestrang 12 Switching unit 40, each of the connected battery strings 12 can be switched on separately and switched off. When a battery string 12
zugeschaltet ist, so ist der Batteriestrang 12 mit einem Ausgang 36 der is switched on, then the battery string 12 with an output 36 of
Schalteinheit 40 elektrisch verbunden. Switching unit 40 electrically connected.
Das Antriebssystem 10 umfasst ferner einen Verbraucher 30, welcher beispielsweise ein Wechselrichter oder ein Inverter ist und zur Ansteuerung eines hier nicht dargestellten Antriebsmotors des Fahrzeugs dient. Der als The drive system 10 further comprises a load 30 which is, for example, an inverter or an inverter and serves to drive a drive motor, not shown here, of the vehicle. The as
Wechselrichter oder Inverter ausgestaltete Verbraucher 30 entnimmt der Batterie 14 im Betrieb des Fahrzeugs elektrische Energie und wandelt eine von der Batterie 14 gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung zur Inverter or inverter configured consumer 30 takes the battery 14 during operation of the vehicle electrical energy and converts a supplied from the battery 14 DC voltage in an AC voltage to
Ansteuerung des Antriebsmotors um. Control of the drive motor to.
Das Antriebssystem 10 umfasst ferner einen Zwischenkreiskondensator 16. Der Zwischenkreiskondensator 16 ist parallel zu dem Verbraucher 30 geschaltet. Im Betrieb des Fahrzeugs fällt über dem Zwischenkreiskondensator 16 eine The drive system 10 further comprises an intermediate circuit capacitor 16. The intermediate circuit capacitor 16 is connected in parallel with the load 30. During operation of the vehicle drops above the intermediate circuit capacitor 16 a
Kondensatorspannung ab, welche der von der Batterie 14 gelieferten Capacitor voltage from which supplied by the battery 14
Gleichspannung entspricht. DC voltage corresponds.
Das Antriebssystem 10 umfasst einen ersten Hauptschalter 21, welcher mit dem Ausgang 36 der Schalteinheit 40 sowie mit dem Zwischenkreiskondensator 16 und dem Verbraucher 30 verbunden ist. Über den ersten Hauptschalter 21 ist die Schalteinheit 40 somit mit dem Zwischenkreiskondensator 16 und dem The drive system 10 comprises a first main switch 21 which is connected to the output 36 of the switching unit 40 and to the intermediate circuit capacitor 16 and the consumer 30 is connected. Via the first main switch 21, the switching unit 40 is thus connected to the DC link capacitor 16 and the
Verbraucher 30 verbindbar. Auch umfasst das Antriebssystem 10 einen zweiten Hauptschalter 22, welcher mit der Batterie 14 sowie mit dem Consumers 30 connectable. Also, the drive system 10 includes a second main switch 22, which with the battery 14 and with the
Zwischenkreiskondensator 16 und dem Verbraucher 30 verbunden ist. Wenn die Hauptschalter 21, 22 geschlossen sind, so kann ein Antriebsstrom IA von der Batterie 14 zu dem Verbraucher 30 fließen. DC link capacitor 16 and the load 30 is connected. When the main switches 21, 22 are closed, a drive current IA can flow from the battery 14 to the load 30.
Das Antriebssystem 10 umfasst auch einen Vorladeschalter 20 und einen Vorladewiderstand 25. Der Vorladeschalter 20 und der Vorladewiderstand 25 sind miteinander seriell verschaltet und sind parallel zu dem ersten Hauptschalter 21 geschaltet. Über den Vorladeschalter 20 und den Vorladewiderstand 25 ist die Schalteinheit 40 somit mit dem Zwischenkreiskondensator 16 und dem The drive system 10 also includes a precharge switch 20 and a precharge resistor 25. The precharge switch 20 and the precharge resistor 25 are connected in series with each other and are connected in parallel with the first main switch 21. Via the precharge switch 20 and the precharge resistor 25, the switching unit 40 is thus connected to the DC link capacitor 16 and the
Verbraucher 30 verbindbar. Der Vorladeschalter 20 und der Vorladewiderstand 25 dienen zum Vorladen des Zwischenkreiskondensators 16 beim Starten des Fahrzeugs. Der Vorladewiderstand 25 begrenzt einen Ladestrom beim Vorladen des Zwischenkreiskondensators 16. Wenn der Zwischenkreiskondensator 16 eine ausreichende Vorladung aufweist wird der erste Hauptschalter 21 geschlossen und der Vorladeschalter 20 geöffnet. Consumers 30 connectable. The precharge switch 20 and the precharge resistor 25 serve to precharge the link capacitor 16 when starting the vehicle. The precharge resistor 25 limits a charging current when precharging the DC link capacitor 16. When the DC link capacitor 16 has a sufficient precharge the first main switch 21 is closed and the precharge switch 20 is opened.
Das Antriebssystem 10 umfasst ferner ein Batteriemanagementsystem 50. Die Schalteinheit 40 ist über eine Kommunikationsleitung 52 mit dem The drive system 10 further includes a battery management system 50. The switching unit 40 is connected via a communication line 52 with the
Batteriemanagementsystem 50 verbunden. Die Kommunikationsleitung 52 ist Teil eines in dem Fahrzeug vorhandenen Bussystems, beispielsweise eines CAN-Bus. Die Schalteinheit 40 kommuniziert über die Kommunikationsleitung 52 mit dem Batteriemanagementsystem 50. Das Batteriemanagementsystem 50 dient unter anderem zur Ansteuerung der Hauptschalter 21, 22 und des Battery management system 50 connected. The communication line 52 is part of a bus system present in the vehicle, for example a CAN bus. The switching unit 40 communicates with the battery management system 50 via the communication line 52. The battery management system 50 serves, inter alia, to control the main switches 21, 22 and the
Vorladeschalters 20. Precharge switch 20.
Das Batteriemanagementsystem 50 wird aus einem Bordnetz 54 mit Energie versorgt, welches als Niederspannungsbordnetz mit einer Nennspannung von beispielsweise 12 V ausgelegt ist. Das Bordnetz 54 wird über einen hier nicht dargestellten Gleichspannungswandler von der Batterie 14 gespeist, also mit elektrischer Energie versorgt. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Schalteinheit 40 aus Figur 1. Die Schalteinheit 40 ist vorliegend als "ePDU" (Enclosure Power Distribution Unit) ausgestaltet. Wie bereits erwähnt, umfasst die Schalteinheit 40 mehrere The battery management system 50 is powered from a vehicle electrical system 54, which is designed as a low-voltage electrical system with a rated voltage of 12 V, for example. The vehicle electrical system 54 is fed by a not shown DC-DC converter from the battery 14, that is supplied with electrical energy. Figure 2 shows a schematic representation of the switching unit 40 of Figure 1. The switching unit 40 is presently designed as "ePDU" (Enclosure Power Distribution Unit). As already mentioned, the switching unit 40 comprises several
Eingänge 38 und einen Ausgang 36. Die Eingänge 38 sind jeweils mittels eines Strompfads 48 mit dem Ausgang 36 verbunden. Die Schalteinheit 40 stellt vorliegend eine bauliche Einheit dar. Inputs 38 and an output 36. The inputs 38 are each connected by means of a current path 48 to the output 36. The switching unit 40 in this case represents a structural unit.
Jeder Strompfad 48 weist einen Schalter 42 auf, welcher beispielsweise als MOSFET ausgestaltet ist. Die Schalter 42 sind dabei unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Schalteinheit 40 umfasst somit mehrere Schalter 42 zum separaten Zuschalten sowie zum separaten Abschalten der an die Eingänge 38 angeschlossenen Batteriestränge 12. Each current path 48 has a switch 42, which is designed, for example, as a MOSFET. The switches 42 are independently controllable. The switching unit 40 thus comprises a plurality of switches 42 for separately switching on and for the separate switching off of the battery strings 12 connected to the inputs 38.
Jeder Strompfad 48 weist auch einen Stromsensor 44 auf. Jeder Stromsensor 44 dient zum Messen eines in dem Strompfad 48 fließenden Stroms. Die Each current path 48 also has a current sensor 44. Each current sensor 44 serves to measure a current flowing in the current path 48. The
Schalteinheit 40 umfasst somit mehrere Stromsensoren 44 zum separaten Messen von in den angeschlossenen Batteriesträngen 12 fließenden Switching unit 40 thus comprises a plurality of current sensors 44 for separately measuring currents flowing in the connected battery strings 12
Batterieströmen IB. Battery currents IB.
Die Schalteinheit 40 umfasst ferner ein Steuermodul 46. Das Steuermodul 46 ist mit den Schaltern 42 sowie mit den Stromsensoren 44 der einzelnen Strompfade 48 verbunden. Die Schalteinheit 40 nimmt Messwerte der Batterieströmen IB von den Stromsensoren 44 auf und steuert die Schalter 42 an. Auch umfasst die Schalteinheit 40 eine Kommunikationsschnittstelle 32. An die The switching unit 40 further comprises a control module 46. The control module 46 is connected to the switches 42 and to the current sensors 44 of the individual current paths 48. The switching unit 40 receives measured values of the battery currents IB from the current sensors 44 and drives the switches 42. Also, the switching unit 40 includes a communication interface 32. To the
Kommunikationsschnittstelle 32 ist die Kommunikationsleitung 52 Communication interface 32 is the communication line 52
angeschlossen. Die Kommunikationsschnittstelle 32 ist ebenfalls mit dem Steuermodul 46 verbunden. connected. The communication interface 32 is also connected to the control module 46.
Im regulären Betrieb des Fahrzeugs und des Antriebssystems 10 sind die Schalter 42 der Schalteinheit 40 und die beiden Hauptschalter 21, 22 In the regular operation of the vehicle and the drive system 10, the switches 42 of the switching unit 40 and the two main switches 21, 22
geschlossen. Der Vorladeschalter 20 ist offen. Von jedem Batteriestrang 12 der Batterie 14 fließt ein Batteriestrom IB in die Schalteinheit 40 hinein. Dabei können die einzelnen Batterieströme IB verschiedene Werte haben. Der Antriebsstrom IA fließt von der Schalteinheit 40 zu dem Verbraucher 30. Der Zwischenkreiskondensator 16 ist voll geladen. Der Antriebsstrom IA ergibt sich als Summe der Batterieströme IB. closed. The precharge switch 20 is open. From each battery string 12 of the battery 14, a battery current IB flows into the switching unit 40. The individual battery currents IB can have different values. The drive current IA flows from the switching unit 40 to the load 30. Der DC link capacitor 16 is fully charged. The drive current IA results as the sum of the battery currents IB.
Die die in den einzelnen Batteriesträngen 12 fließenden Batterieströme IB durchfließen die Strompfade 48 der Schalteinheit 40 und werden von denThe battery currents IB flowing in the individual battery strings 12 flow through the current paths 48 of the switching unit 40 and are supplied by the
Stromsensoren 44 der Schalteinheit 40 separat gemessen. Die Messwerte der Stromsensoren 44 werden von dem Steuermodul 46 aufgenommen. Das Steuermodul 46 vergleicht die aufgenommenen Messwerte der Stromsensoren 44 mit vorgegebenen Grenzwerten. Current sensors 44 of the switching unit 40 is measured separately. The measured values of the current sensors 44 are received by the control module 46. The control module 46 compares the recorded measured values of the current sensors 44 with predetermined limit values.
Wenn in einem der Batteriestränge 12 und damit in einem der Strompfade 48 ein Batteriestrom IB fließt, der den zugeordneten Grenzwert überschreitet, so öffnet das Steuermodul 46 den Schalter 42 in dem entsprechenden Strompfad 48. Dadurch wird der entsprechende Batteriestrang 12 abgeschaltet. Die übrigen Batteriestränge 12, deren Batterieströme IB den zugeordneten Grenzwert nicht überschreiten, bleiben zugeschaltet. If in one of the battery strings 12 and thus in one of the current paths 48, a battery current IB flows that exceeds the associated limit, the control module 46 opens the switch 42 in the corresponding current path 48. Thus, the corresponding battery string 12 is turned off. The remaining battery strings 12 whose battery currents IB do not exceed the assigned limit remain switched on.
Jedem Batteriestrang 12 ist vorliegend ein separater Grenzwert zugeordnet, welcher unter anderem von einem inneren Aufbau oder einer Ausgestaltung des Batteriestrangs 12 abhängig ist. Das Batteriemanagementsystem 50 überträgt die den einzelnen Batteriesträngen 12 zugeordneten Grenzwerte über die Kommunikationsleitung 52 und die Kommunikationsschnittstelle 32 zu der Schalteinheit 40 und zu dem Steuermodul 46. Es ist auch denkbar, dass die Grenzwerte in dem Steuermodul 46 fest vorgegeben sind. Each battery string 12 is assigned a separate limit value in the present case, which depends on, among other things, an internal structure or an embodiment of the battery string 12. The battery management system 50 transmits the limit values assigned to the individual battery strings 12 via the communication line 52 and the communication interface 32 to the switching unit 40 and to the control module 46. It is also conceivable that the limit values in the control module 46 are fixed.
Es ist denkbar, dass jedem Batteriestrang 12 statisch ein Grenzwert zugeordnet ist. In diesem Fall werden die Grenzwerte beispielsweise beim Starten des Antriebssystems 10 und des Fahrzeugs einmalig von dem It is conceivable that each battery string 12 is statically associated with a limit value. In this case, for example, at the start of the drive system 10 and the vehicle, the limit values become unique from the
Batteriemanagementsystem 50 zu dem Steuermodul 46 übertragen. Vorliegend werden die den Batteriesträngen 12 zugeordneten Grenzwerte von dem Battery management system 50 transmitted to the control module 46. In the present case, the limit values assigned to the battery strings 12 are determined by the
Batteriemanagementsystem 50 dynamisch ermittelt und zu dem Steuermodul 46 übertragen. Die Übertragung der Grenzwerte kann dabei zyklisch oder ereignisgesteuert erfolgen. Ein Grenzwert für einen Batteriestrang 12 wird somit während des Betriebs des Antriebssystems 10 und des Fahrzeugs bei geänderten Bedingungen von dem Batteriemanagementsystem 50 neu ermittelt. Solche Bedingungen, die eine Änderung eines Grenzwerts bewirken, sind beispielsweise eine Temperatur oder ein Ladezustand von mindestens einer der Batteriezellen 2 des betreffendenBattery management system 50 dynamically determined and transmitted to the control module 46. The transmission of the limit values can take place cyclically or event-controlled. A threshold for a battery string 12 is thus re-determined by the battery management system 50 during the operation of the drive system 10 and the vehicle under changed conditions. Such conditions that cause a change of a limit value, for example, a temperature or a state of charge of at least one of the battery cells 2 of the relevant
Batteriestrangs 12. Battery string 12.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims

Ansprüche claims
1. Antriebssystem (10) für ein Fahrzeug, umfassend A drive system (10) for a vehicle, comprising
eine Batterie (14) zur Speicherung von elektrischer Energie, welche eine Mehrzahl von parallel geschalteten Batteriesträngen (12) aufweist, wobei  a battery (14) for storing electrical energy having a plurality of battery strings (12) connected in parallel, wherein
jeder Batteriestrang (12) separat zuschaltbar sowie abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass  each battery string (12) can be switched separately and switched off, characterized in that
die parallel geschalteten Batteriestränge (12) an eine gemeinsame Schalteinheit (40) angeschlossen sind,  the parallel-connected battery strings (12) are connected to a common switching unit (40),
welche mehrere Schalter (42) zum separaten Zuschalten sowie zum separaten Abschalten der angeschlossenen Batteriestränge (12) und mehrere Stromsensoren (44) zum separaten Messen von in den angeschlossenen Batteriesträngen (12) fließenden Batterieströmen (IB) aufweist.  which has a plurality of switches (42) for separately switching on and for separately switching off the connected battery strings (12) and a plurality of current sensors (44) for separately measuring battery currents (IB) flowing in the connected battery strings (12).
2. Antriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (40) ein Steuermodul (46) aufweist, 2. Drive system (10) according to claim 1, characterized in that the switching unit (40) has a control module (46),
welches Messwerte der Stromsensoren (44) aufnimmt und  which receives measurements from the current sensors (44) and
welches die Schalter (42) ansteuert.  which controls the switches (42).
3. Antriebssystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, 3. Drive system (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Schalteinheit (40) über eine Kommunikationsleitung (52) mit einem Batteriemanagementsystem (50) kommuniziert.  the switching unit (40) communicates with a battery management system (50) via a communication line (52).
4. Antriebssystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, 4. Drive system (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Schalteinheit (40) über einen Hauptschalter (21) mit einem  the switching unit (40) via a main switch (21) with a
Verbraucher (30) und/oder mit einem Zwischenkreiskondensator (16) verbindbar ist. Antriebssystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Hauptschalter (21) ein Vorladewiderstand (25) und ein Vorladeschalter (20) geschaltet sind, Consumer (30) and / or with a DC link capacitor (16) is connectable. Drive system (10) according to claim 4, characterized in that parallel to the main switch (21), a pre-charge resistor (25) and a precharge switch (20) are connected,
über welche die Schalteinheit (40) mit dem Verbraucher (30) und/oder mit dem Zwischenkreiskondensator (16) verbindbar ist. via which the switching unit (40) with the load (30) and / or with the intermediate circuit capacitor (16) is connectable.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Method for operating a drive system (10) according to one of the preceding claims, wherein
die in den angeschlossenen Batteriesträngen (12) fließenden the in the connected Batteriesträngen (12) flowing
Batterieströme (IB) separat gemessen und jeweils mit einem dem Batteriestrang (12) zugeordneten Grenzwert verglichen werden, und wobei Battery currents (IB) are measured separately and each with a battery string (12) associated limit value to be compared, and wherein
ein Batteriestrang (12) separat abgeschaltet wird, wenn der in dem Batteriestrang (12) fließende Batteriestrom (IB) den zugeordneten Grenzwert überschreitet. a battery string (12) is switched off separately when the current flowing in the battery string (12) battery current (IB) exceeds the associated limit.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei The method of claim 6, wherein
jedem Batteriestrang (12) ein separater Grenzwert zugeordnet ist. Each battery string (12) is assigned a separate limit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei Method according to one of claims 6 to 7, wherein
die den Batteriesträngen (12) zugeordneten Grenzwerte von einemthe battery limits (12) associated limits of one
Batteriemanagementsystem (50) zu der Schalteinheit (40) übertragen werden. Battery management system (50) are transmitted to the switching unit (40).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei The method of claim 8, wherein
die den Batteriesträngen (12) zugeordneten Grenzwerte von dem Batteriemanagementsystem (50) dynamisch ermittelt werden. the battery limits (12) associated limit values are determined dynamically by the battery management system (50).
Verwendung des Antriebssystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder des Verfahrens nach einem der nach einem der Ansprüche 6 bis 9 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV). Use of the drive system (10) according to one of claims 1 to 5 and / or the method according to one of claims 6 to 9 in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV) or in a plug-in hybrid vehicle ( PHEV).
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