EP4118703A1 - Verfahren und vorrichtung zum überwachen des alterungszustands eines schützes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum überwachen des alterungszustands eines schützes

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Publication number
EP4118703A1
EP4118703A1 EP21712139.1A EP21712139A EP4118703A1 EP 4118703 A1 EP4118703 A1 EP 4118703A1 EP 21712139 A EP21712139 A EP 21712139A EP 4118703 A1 EP4118703 A1 EP 4118703A1
Authority
EP
European Patent Office
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contactor
voltage
interface
cross
battery
Prior art date
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Pending
Application number
EP21712139.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick ASSMANN
Michael ZEILBECK
Andreas Heizer
Marc HARTEMEYER
Pirmin STUTZ
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.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring the aging condition of at least one contactor in a battery pack.
  • the invention also relates to a battery controller for use in a battery pack and a battery pack.
  • battery systems In vehicles driven by electric motors, battery systems are used, which provide the energy for propulsion. These battery systems are often constructed from a plurality of battery packs, which in turn are constructed from a plurality of battery modules, which in turn each receive a plurality of battery cells.
  • the battery packs In order to ensure that the battery packs are operationally reliable, they should have an intrinsically safe structure and therefore be able to be switched to the outside without voltage by means of built-in contactors.
  • the contactors built into the battery pack therefore have an important safety function so that their functionality must be monitored.
  • a method for wear-dependent diagnosis of contactor aging is known from DE 102012215 190 A1.
  • the insulation resistance i.e. the electrical resistance of an open contactor, decreases over the service life of a contactor.
  • a measurement of the insulation resistance of the contactor as a function of the voltage and the current therefore makes it possible to draw conclusions about its aging. As soon as the insulation resistance falls below a limit value, measures are taken according to the disclosure of DE 102012215 190 A1.
  • DE 102012209 138 A1 discloses a method for determining the age of a fuse. This measures the current that has flowed through the fuse and records it in order to continuously determine the age of the fuse.
  • DE 102014200265 A1 discloses a battery system with a high-voltage battery and a protective circuit, the functional state of which is monitored. Specifically, a contactor is used for this assigned to it upstream protective circuit. This has two circuit branches connected in parallel, in each of which a fuse and a current sensor are arranged. The evaluation of the respective current values by the protective circuit enables a diagnosis of the functional state of the protective circuit.
  • DE 102015 006 206 A1 discloses a high-voltage system with a contactor. Specifically, the risk of contactor sticking has been identified, i.e. that a switchable contactor sticks and can no longer be switched. As a solution to prevent the problematic effects of contactor sticking, it is proposed to connect the contactor in series with another switching element. In this way, redundancy in the high-voltage system is achieved, which reduces the dependency on one contactor.
  • a contactor can be an electromechanical isolating element in an electrical circuit, such as a relay.
  • the state of aging can relate to a state of the contactor which allows a statement to be made about its properties. In particular, this can be understood to mean the ability of the corresponding contactor to disconnect, that is to say its ability, for example, to electrically disconnect a battery pack from the rest of the battery system.
  • One parameter that provides information about the separation capability is the insulation resistance of the contactor.
  • the insulation resistance can be understood to mean a resistance that is formed across an open contactor. The corresponding value of the insulation resistance can be largely dependent on the air gap between the contactor contacts in a switching chamber of a contactor. An intact, unused contactor can have an insulation resistance of the order of a few gigaohms.
  • the insulation resistance can decrease over its service life, which can be referred to as aging of the contactor.
  • This decrease in the insulation resistance of the contactor can be caused, for example, by soiling, abrasion and / or erosion on the contactor contacts, which can lead to a corresponding decrease in the insulation resistance.
  • Other factors that can lead to a reduction in the insulation resistance of the contactor are dirt, dust and particles that are present in the housing of the contactor and that promote the formation of cable bridges or cable ducts between the contactor contacts.
  • At least the above-mentioned factors play a role when considering the insulation resistance of the contactor and are initially considered here in their entirety, because for the function of the contactor in a battery system it is only relevant whether the contactor correctly separates the battery cells from the consumers can make.
  • the decrease in the insulation resistance can also be referred to as aging of the contactor, whereby the aging - as just described - can be due to mechanical, chemical and electrical reasons.
  • the contactors age faster or slower.
  • a battery pack has at least one battery cell for the electrochemical storage of electrical energy and a first interface line and a second interface line for providing the electrical energy at an interface.
  • the interface can be designed, for example, in the form of a high-voltage socket, so that the battery pack can be electrically connected to a battery system by means of a simple plug connection.
  • the battery pack can be connected to the battery system, for example, via a so-called Vehicle Interface Box (VIB), in which further battery packs can be interconnected to form a logical vehicle battery, for example to create a high-voltage system for operating a vehicle driven by an electric motor.
  • VIP Vehicle Interface Box
  • a battery pack can include multiple battery modules.
  • the respective battery modules can in turn accommodate individual electrochemical battery cells, which actually store the electrical energy.
  • At least one switchable first contactor is arranged in the first interface line between the interface and the at least one battery cell and at least one switchable second contactor is arranged in the second interface line between the interface and the at least one battery cell.
  • the method according to the invention has the following steps: measuring a first differential voltage across the opened first contactor.
  • the first differential voltage can be a voltage present in the battery pack, which is measured at least among other things via the opened first contactor.
  • a second differential voltage is measured across the opened second contactor.
  • the second differential voltage can also be a voltage present in the battery pack, which is measured at least among other things via the opened second contactor.
  • the method according to the invention furthermore has the step of monitoring the state of aging of the first contactor on the basis of the measured first differential voltage.
  • the internal resistance of the contactor is not explicitly determined in the proposed method.
  • no current measurement is carried out in addition to the voltage measurement, so that the internal resistance cannot be calculated from the differential voltage due to the missing measured current.
  • the method is based only on the measurement of the differential voltage.
  • the process step of “monitoring” can be understood to mean that an output variable is generated on the basis of the input variable “first differential voltage” that provides information about the aging status of the first contactor to a further system component, such as a further control unit or a display device or a user . In its simplest form, this can only be the information as to whether the measured differential voltage is above a specified value or below a specified value.
  • the aging condition of the second contactor is monitored on the basis of the measured second differential voltage. Since the second differential voltage is measured at least partially via the opened second contactor, it enables the aging status of the second contactor to be monitored in a manner analogous to the first contactor.
  • the effects that the method has on one contactor can also be applied to the other contactor. In other words, the method thus enables an aging process of the at least one contactor to be monitored exclusively on the basis of the measurement of the at least one differential voltage.
  • a voltage drop across an open contactor is measured. In this way, both the electrical and mechanical functionality of a contactor is monitored.
  • the proposed method enables a statement to be made about the state of aging of the first contactor and / or the second contactor.
  • Resistance measurements on the other hand, which require a current flow that varies greatly between the two operating states “open contactor” and “closed contactor” are disregarded accordingly, which means that the method does not require additional current measurements.
  • the accuracy of the proposed method enables, on the one hand, a high level of operational reliability, since contactor aging and thus the existence of a safe operating state can be reliably monitored and, on the other hand, the method enables precise adjustment of the maintenance cycles, since a contactor can be used up to its EOL (End of Life) can and is not retired after a specified number of switching cycles.
  • EOL End of Life
  • the method can advantageously have at least one of the following further steps: monitoring the aging condition of the first contactor based on a comparison of the measured first differential voltage with a first voltage threshold value and / or determining the aging condition of the second contactor based on a comparison of the measured second differential voltage with a second voltage threshold value.
  • the first voltage threshold value and the second voltage threshold value can be preset or dynamically adapted over the running time of a circuit. They can have the same or different values from one another. By means of a corresponding comparison with a voltage threshold value, the method can be operated robustly and without high computational effort.
  • the at least one differential voltage can advantageously be measured taking into account at least one reference potential, with at least one cross voltage preferably being measured across the respective open contactor.
  • the reference potential is a voltage that differs from the differential voltage and is present in the battery pack. It can vary with the state of charge and the aging of the battery pack or the battery cells.
  • a cross voltage can be, for example, a voltage that drops across a contactor, for example an open contactor, and another component in the circuit.
  • a cross voltage can also be a measured variable that is recorded by a battery controller anyway. It is thus possible to use the measured cross voltage on the one hand for contactor aging and on the other hand for monitoring other parameters in the Use battery pack. This increases the efficiency of the processes taking place in the battery pack and the responsiveness of the battery pack.
  • the differential voltages of the first contactor and the second contactor can advantageously be measured in each case with respect to an interface node facing the interface and in each case with respect to a battery cell node facing the battery cell, the first differential voltage being a first cross voltage between the interface node of the first contactor and the Battery cell node of the second contactor is applied, and / or the second differential voltage is a second cross voltage that is applied between the interface node of the second contactor and the battery cell node of the first contactor.
  • the respective cross voltage can be applied to two points of the circuit in the battery pack that are electrically separated from one another.
  • the first and the second contactor can separate the respective electrical lines.
  • the interface node can be understood here as a node in the circuit that is located between the interface and the respective contactor.
  • the battery cell node can accordingly be understood to be a node in the circuit that is located between the respective contactor and the at least one battery cell.
  • the respective nodes can correspond to the make contacts or connection terminals of the contactors. Alternatively, they can be provided at any point between the contactor and the interface or the at least one battery cell.
  • the method can advantageously have at least one of the following steps: sending out a warning signal in the event that the first cross voltage has reached or exceeded a first warning voltage threshold value and / or sending out a warning signal in the event that the second cross voltage has reached or exceeded a second warning voltage threshold value .
  • a warning signal can be sent from a battery control device to a further control device or to a display device or to a user in order to indicate that the aging of the first or second contactor is critical.
  • the fact that a warning signal is sent out before switching of the respective contactors is prevented enables the contactors to be exchanged without a forced break in the battery pack. This combines the highest operational reliability with optimal utilization.
  • the method can advantageously have at least one of the following steps: preventing a switching of the first contactor in the event that the first cross voltage has exceeded the first voltage threshold value and / or preventing switching of the second contactor in the event that the second cross voltage has exceeded a second voltage threshold value and / or preventing switching of the first contactor and the second contactor in the event that the first cross voltage exceeds the first voltage threshold value or the second cross voltage has exceeded the second voltage threshold.
  • Both the warning voltage threshold value and the voltage threshold value can be specified in volts and can be freely selected. On the one hand, he can take into account manufacturer information about the contactor aging and, on the other hand, a desired safety buffer. As soon as a contactor is prevented from switching, it is no longer closed despite the corresponding command, in order to ensure that the at least one battery cell and the interface are disconnected. If identical components are used for the first contactor and the second contactor, it is advantageous to define identical values for the first voltage threshold value and the second voltage threshold value.
  • the warning voltage threshold can represent a certain percentage of the voltage threshold. For example, the warning can be output when the cross voltage under consideration is 80% of the voltage threshold value. The warning voltage threshold is then 80% of the voltage threshold. The difference between the warning voltage threshold and the voltage threshold can take regular user behavior into account and, when used in a vehicle, for example, enable the vehicle user to make a service appointment in the workshop and, with normal use, the vehicle to continue to function normally without a safety shutdown. In other words, the warning voltage value is set so that the vehicle can be operated continuously and safely during regular ferry operations and the service intervals can also be adhered to.
  • the method can advantageously have at least one of the following steps: determining a first reference potential between the battery cell node of the first contactor and the battery cell node of the second contactor and / or determining a second reference potential between the interface node of the first contactor and the interface node of the second contactor, the first
  • the voltage threshold value is preferably determined as a function of the first reference potential and the second voltage threshold value is preferably determined as a function of the second reference potential.
  • the respective reference potential is suitable for taking into account the state, for example the state of charge, of the battery pack.
  • a dynamic adaptation of the voltage threshold value is possible by establishing a reference between the reference potential and the voltage threshold value. This increases the flexibility and adaptability of the process.
  • the method can advantageously have the following step: determining the state of aging of the first contactor and / or the second contactor before each switching operation to close the respective contactor. Due to the measurement of the differential voltage for monitoring the aging condition, a corresponding statement about the aging condition is possible without increased effort before each switching of the respective contactor. This enables reliable monitoring of contactor aging at any time and thus further increases safety.
  • the method can advantageously also implement the step of continuously measuring the first differential voltage and / or the second differential voltage.
  • a continuous measurement is understood here to mean that a corresponding differential voltage is measured in each time interval of a processor of a control device.
  • the proposed battery controller for use in a battery pack is adapted to carry out the method according to the invention.
  • the battery control can be an electronic module which has a processor in which various input signals are converted into output signals.
  • a possible output signal is a statement about the aging condition of the contactors, a possible input signal is the respective differential voltages.
  • the proposed battery pack for providing electrical energy for an electric drive unit has the following components: at least one battery cell, a first interface line and a second interface line for providing the electrical energy at an interface, at least one switchable first contactor, which is arranged in the first interface line and at least one switchable second contactor, because it is arranged in the second interface line.
  • the battery pack further includes a top battery control described.
  • the corresponding components of the battery pack have already been dealt with in connection with the method described above.
  • the corresponding features that were disclosed in connection with the method can also be applied to the battery pack.
  • the above-mentioned object is also achieved by a non-transitory computer-readable storage medium on which computer-executable instructions for executing the method already described above are stored.
  • Figure 1 is a schematic view of a circuit with a first contactor and a second contactor
  • FIG. 2 shows a simplified schematic view to illustrate a first cross-tension and a second cross-tension
  • FIG. 3 shows a further schematic view of a circuit with the first contactor and the second contactor
  • FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram of a circuit with the first contactor and the second contactor
  • FIG. 5 shows a first diagram of a simulated cross voltage, plotted against the insulation resistance of the first contactor
  • FIG. 6 shows a second diagram of a simulated cross voltage, plotted against the insulation resistance of the second contactor
  • FIG. 7 shows a third diagram of a simulated family of cross voltages, plotted against the insulation resistance.
  • a battery pack 3 is shown schematically, which has at least one schematically indicated battery cell 4 for the electrochemical storage of electrical energy.
  • a battery pack 3 can be provided, for example, in a vehicle to provide drive energy.
  • the battery system can be a so-called high-voltage system, for example, which is operated at a nominal voltage of 400V or 800V.
  • the battery pack 3 has a first interface line 5 and a second interface line 6.
  • the first interface line 5 and the second interface line 6 provide electrical energy at an interface 7.
  • the interface 7 can be provided, for example, in the form of a high-voltage socket, which enables a simple electrical plug connection to the battery system.
  • the battery pack 3 can be connected to the rest of the battery system at the interface 7, the electrical energy being transferred from the battery pack 3 to the rest of the battery system only via a single plug connection - regardless of the internal structure of the battery pack 3 and, in particular, regardless of whether one or more battery modules are arranged in the battery pack 3 or the battery cells 4 of the battery pack 3 are organized in a different way. Accordingly, the battery system sees the battery pack 3 in principle as a single battery.
  • the interface 7 can also be designed to connect the battery pack 3 to a vehicle interface box (VIB) so that the battery pack 3 can be used in this way, for example, to form a high-voltage system (not shown) - for example to drive a drive unit of a vehicle.
  • VIP vehicle interface box
  • a circuit with a first contactor 1 and a second contactor 2 is shown.
  • the first contactor 1 is arranged in the first interface line 5 and the second contactor 2 is arranged in the second interface line 6.
  • the first contactor 1 and the second contactor 2 are used to separate the battery cells 4 from the interface 7, so that the Interface 7 is not connected to the battery cells 4 in the open state of the contactors 1, 2 and is therefore voltage-free.
  • the contactors 1, 2 are used accordingly to switch the battery pack 3 on and off.
  • a safety shutdown of the battery pack 3 can also be carried out by means of the contactors 1, 2 if the battery pack 3 or the entire battery system moves into an unstable or critical state.
  • the first contactor 1 is arranged between an interface node 8 facing the interface 7 and a battery cell node 10 facing the battery cell 4.
  • the first contactor 1 can thus separate or establish an electrical connection between the interface node 8 and the battery cell node 10.
  • the second contactor 2 is arranged between an interface node 9 facing the interface 7 and a battery cell node 11 facing the battery cell 4.
  • the second contactor 2 can thus separate or establish an electrical connection between the interface node 9 and the battery cell node 10.
  • FIG. 1 shows both the first contactor 1 and the second contactor 2 in the open position. In this position, the respective contactors 1, 2 provide their respective insulation resistances.
  • FIG. 1 serves to illustrate the mode of operation of the method according to this exemplary embodiment. Neither the number of contactors, nor the number of battery cells, nor the number of interface lines is restrictive.
  • the insulation resistance of contactors 1, 2 is usually more than 300MOhm.
  • the contactors are worn out, for example through abrasion of the contacts or through burn-off and fusion on the contacts, if a current was still flowing during switching and an electric arc was drawn accordingly.
  • the insulation resistance of the contactors can drop so that they may no longer be used when a predetermined insulation resistance is reached, since a separation of the battery cells 4 from the interface 7 can no longer be ensured.
  • This insulation resistance can be 300kOhm, for example. If this insulation resistance is reached, the respective contactor has reached the end of its life and must be replaced.
  • the contactors are only switched to be de-energized, so that the aging of the contactors is essentially only caused by mechanical wear. This aging could be monitored by counting switching cycles.
  • unforeseen operating conditions or a control system that is not ideally designed can result in switching even when currents are flowing. Depending on the frequency and the switching processes with flowing currents as well as the level and direction of the current of the respective switched currents, faster or slower aging of the contactors takes place.
  • a first differential voltage Udif, 1 across the opened first contactor 1 and / or a second differential voltage Udif, 2 across the opened second contactor 2 is measured.
  • the measured first differential voltage Udif, 1 or the measured second differential voltage Udif, 2 it is possible to determine an aging condition of the first contactor 1 or the second contactor 2 or at least find out whether the respective contactor can still be operated safely.
  • a differential voltage can initially be understood as a measured voltage present between two points.
  • Figure 2 illustrates specific differential voltages.
  • a first cross voltage U cross, 1 is measured as the first differential voltage Udif, 1.
  • a second cross voltage U cross, 2 is measured as the second differential voltage Udif, 2.
  • the first cross voltage U cross, 1 is applied between the interface node 8 of the first contactor 1 and the battery cell node 11 of the second contactor 2.
  • the second cross voltage U cross, 2 is applied between the battery cell node 10 of the first contactor 1 and the interface node 9 of the second contactor 2.
  • the cross voltages Ucross, 1, 2 make it possible to make a statement about a voltage drop at the first contactor 1 or at the second contactor 2 - each related to a fixed reference value, i.e. to the battery cell node 11 and the interface node 9 of the second contactor 2
  • the second interface line 6 is usually grounded, so that reference is made to ground in each case.
  • a first reference voltage Uref, 1 and a second reference voltage Uref, 2 are also measured in the circuit according to FIG.
  • the first Reference voltage Uref, 1 lies between the battery cell node 10 of the first contactor 1 and the battery cell node 11 of the second contactor 2 and thus corresponds to the voltage of the battery cells 4.
  • the second reference voltage Uref, 2 lies between the interface node 8 of the first contactor 1 and the interface node 9 of the second contactor 2 and thus corresponds to the voltage applied to the interface 7.
  • the first reference voltage Uref, 1 can be normalized.
  • the second reference voltage Uref, 2 can be normalized.
  • FIG 3 a further representation of the circuit of a battery pack 3 is shown.
  • This battery pack 3 also has an interface 7 which, for example, enables a connection to a high-voltage system.
  • an auxiliary contactor 12 is provided in the circuit.
  • An auxiliary resistor 13 is connected upstream of the auxiliary contactor 12.
  • the auxiliary contactor 12 and the auxiliary resistor 13 are connected to the interface node 8 of the first contactor 1 and the battery pack node 10 of the first contactor 1.
  • the auxiliary contactor 12 and the auxiliary resistor 13 are used when connecting the battery pack 3 to the battery system to enable pre-charging of capacities present in the battery system via the auxiliary resistor 13, so that when the battery pack 3 is connected to the battery system, excessive currents do not suddenly flow could lead to a high load on the battery cells 4 and which, especially when the contactors 1, 2 are closed, could lead to a high load and wear and tear on the contactors 1, 2.
  • Such protection circuits are well known in principle.
  • the basic functionality of the voltage-based monitoring of an aging state of the first contactor 1 or the second contactor 2 remains unaffected by the auxiliary contactor 12 and the auxiliary resistor 13.
  • the various arrows in FIG. 3 represent the various measured voltages.
  • the first cross voltage U cross, 1, the second cross voltage U cross, 2, the first reference voltage Uref, 1 and the second reference voltage Uref, 2 are known from FIG.
  • a first auxiliary voltage Uo, 1 is applied between the interface node 9 of the second contactor 2 and a grounding point.
  • a second auxiliary voltage Uo, 2 lies between one a battery resistor 15 upstream point and the battery cell node 11 of the second contactor 2.
  • a third auxiliary voltage Uo, 3 is applied between the point upstream of the battery resistor 15 and a further grounding point.
  • a fourth auxiliary voltage Uo, 4 is applied between the battery cell node 11 of the second contactor 2 and the further grounding point.
  • FIG. 3 shows a direct current source 14 as the battery cell.
  • Figure 4 shows another circuit.
  • the circuit from FIG. 4 is an equivalent diagram of a battery pack 3 including the measuring arrangements.
  • the internal resistance of the first contactor 1 and the internal resistance of the second auxiliary contactor 12 and the protective resistor 13 can be assigned to a first common internal resistance 16.
  • the second contactor 2 can be assigned to a second internal resistor 17.
  • the direct current source 14 or the at least one battery cell 4 can be assigned to a replacement battery 18.
  • the circuit shows various resistors 19, the function of which is not to be discussed in detail here, they only serve to illustrate the relationships within the battery cells.
  • a measuring resistor 20 is used to determine the voltage drop according to the first cross voltage U cross, 1.
  • a measuring resistor 21 is used to determine the voltage drop according to the second cross voltage U cross, 2.
  • Another measuring resistor 22 is used to determine the voltage drop according to a first reference voltage Uref, 1.
  • a Another measuring resistor 23 is used to determine the voltage drop according to a second reference voltage Uref, 2.
  • the respective cross voltage can therefore be determined via the voltage drops at the measuring resistors 20, 21. This enables efficient monitoring or determination of the aging processes in the respective contactors 1, 2 or the internal resistances 16, 17 assigned to them.
  • FIG. 5 shows an example of a simulated voltage curve of the cross voltage across the insulation resistance, ie across the electrical resistance of the respective open contactor.
  • the upper curve corresponds to the voltage curve of the first cross voltage U cross, 1 while the lower curve corresponds to the voltage curve of the second cross voltage U cross, 2 corresponds. This is only an example; the reverse assignment could just as easily be carried out.
  • the first contactor 1 shows severe aging and its internal resistance drops.
  • the simulation also assumes that the second contactor 2 retains its (high) internal resistance and is therefore not subject to any visible aging.
  • This can be read from the first cross voltage U cross, 1, i.e. the upper curve:
  • the cross voltage U cross, 1 increases because the insulation resistance of the first contactor 1 decreases.
  • the first contactor 1 is no longer completely able to separate the first interface line 5 from the voltage generated by the battery cell 4, so that a voltage transfer already takes place here via the open contactor 1. This is detected by measuring the first cross voltage U cross, 1.
  • a first voltage threshold value Ukrit, 1 is defined.
  • This first voltage threshold value Ukrit, 1 can be taken, for example, from the simulation of the circuit as shown in FIG. 5, the first voltage threshold value Ukrit, 1 then being taken from a (simulated) internal resistance of the contactor 1 that is assumed to be critical.
  • the first voltage threshold value Ukrit, 1 can be established, for example, with a (simulated) internal resistance of 1.4MOhm. If the cross voltage Ukross, 1 then measured in the circuit exceeds the specified voltage threshold value Ukrit, 1, it is assumed that the internal resistance of the contactor 1 has fallen below a critical value and the battery pack 3 may therefore no longer be switched on.
  • a voltage threshold value of 90% of a first reference voltage in the present case 400 V
  • a voltage threshold value of 90% of a first reference voltage in the present case 400 V
  • a warning voltage threshold value can also be defined, at which a warning message is sent to a central Battery control is output.
  • the warning voltage threshold value is preferably dimensioned in such a way that the battery pack can still be operated for a while before the voltage threshold value is reached and further use of the battery pack is prevented.
  • the warning voltage threshold is preferably set so that, for example, if the battery pack is used in a vehicle, the vehicle driver has enough time to make a service appointment in a workshop and the vehicle can continue to be operated regularly until then.
  • the warning voltage threshold value can be set accordingly, for example, at 80% of the reference voltage or in the case of a calculated internal resistance of the respective contactor that originates from the simulation and is at a warning value.
  • FIG. 6 again shows a simulation of the cross voltage across the insulation resistance.
  • the course of the first cross voltage U cross, 1 and the second cross voltage U cross, 2 are superimposed so that only one course can be seen. It is assumed here that both contactors 1,
  • FIG. 7 again shows a diagram in which various simulations of cross voltages are plotted on the insulation resistance. Individual areas are highlighted here. In the area marked with I, i. H. in the area with relatively high resistances and relatively low voltages, the contactor is still able to reliably fulfill its function. If the insulation resistance continues to decrease and the voltage continues to increase, i. H. in area II, an already alarming aging has been reached. In this area, a warning is sent to the respective battery control. If the respective contactor continues to age, i. H. if the resistance and the voltage continue to increase, see area III, disconnection of the respective interface line from the interface is no longer guaranteed when the respective contactor opens, which is why closing is prevented in these areas. This area is also known as the error area, in which closing of the contactor must be prevented for safety reasons.
  • the method described above can be implemented in a battery controller, in a preferred embodiment the individual steps of execution being laid down in computer-executable instructions which can be processed by a processor of the battery controller.
  • the computer-executable instructions can preferably be stored on a non-volatile computer-readable storage medium, for example in the form of a ROM, an EPROM or a hard disk memory.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Alterungszustands zumindest eines Schützes (1, 2) in einem Batteriepack (3), wobei das Batteriepack (3) mindestens eine Batteriezelle (4) zur elektrochemischen Speicherung elektrischer Energie sowie eine erste Schnittstellenleitung (5) und eine zweite Schnittstellenleitung (6) zur Bereitstellung der elektrischen Energie an einer Schnittstelle (7) aufweist, wobei in der ersten Schnittstellenleitung (5) zwischen der Schnittstelle (7) und der mindestens einen Batteriezelle (4) zumindest ein schaltbarer erster Schütz (1) und in der zweiten Schnittstellenleitung (6) zwischen der Schnittstelle (7) und der mindestens einen Batteriezelle (4) zumindest ein schaltbarer zweiter Schütz (2) angeordnet sind, mit den Schritten des Messens einer ersten Differenzspannung (Udif, 1) über den geöffneten ersten Schütz (1) und/oder Messen einer zweiten Differenzspannung (Udif, 2) über den geöffneten zweiten Schütz (2) und des Überwachen des Alterungszustands des ersten Schützes (1) aufgrund der gemessenen ersten Differenzspannung (Udif, 1) und/oder Bestimmen des Alterungszustands des zweiten Schützes (2) aufgrund der gemessenen zweiten Differenzspannung (Udif, 2).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen des Alterungszustands eines Schützes
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Alterungszustands zumindest eines Schützes in einem Batteriepack. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Batteriesteuerung zum Einsatz in einem Batteriepack sowie ein Batteriepack.
Stand der Technik
In mit Elektromotoren angetriebenen Fahrzeugen werden Batteriesysteme verwendet, welche die Energie zum Antrieb bereitstellen. Diese Batteriesysteme werden häufig aus einer Mehrzahl von Batteriepacks aufgebaut, welche ihrerseits wiederum aus einer Mehrzahl von Batteriemodulen aufgebaut sind, welche jeweils wiederum eine Mehrzahl von Batteriezellen aufnehmen.
Um eine Betriebssicherheit der Batteriepacks bereit zu stellen, sollen diese eigensicher aufgebaut sein und daher mittels eingebauter Schütze nach außen hin spannungsfrei geschaltet werden können. Den in den Batteriepacks eingebauten Schützen kommt daher eine wichtige Sicherheitsfunktion zu, so dass deren Funktionsfähigkeit überwacht werden muss.
Aus der DE 102012215 190 A1 ist ein Verfahren für eine verschleißabhängige Diagnose einer Schützalterung bekannt. Der Isolationswiderstand, d.h. der elektrische Widerstand eines geöffneten Schützes, nimmt über die Lebensdauer eines Schützes ab. Eine Messung des Isolationswiderstands des Schützes in Abhängigkeit der Spannung und des Stroms ermöglicht es daher, Rückschlüsse überdessen Alterung zu ziehen. Sobald der Isolationswiderstand unter einen Grenzwert fällt, werden gemäß der Offenbarung der DE 102012215 190 A1 Maßnahmen ergriffen.
In der DE 102012209 138 A1 ist ein Verfahren zur Altersbestimmung einer Sicherung offenbart. Dieses misst einen durch die Sicherung geflossenen Strom und zeichnet ihn auf, um kontinuierlich einen Alterszustand der Sicherung zu ermitteln.
Die DE 102014200265 A1 offenbart ein Batteriesystem mit einer Hochvoltbatterie und einer Schutzschaltung, deren Funktionszustand überwacht wird. Konkret wird einem Schütz hierfür eine ihm vorgeschaltete Schutzschaltung zugeordnet. Diese weist zwei parallel geschaltete Schaltungszweige auf, in denen jeweils eine Sicherung und ein Stromsensor angeordnet sind. Die Auswertung der jeweiligen Stromwerte durch die Schutzschaltung ermöglicht eine Diagnose des Funktionszustands der Schutzschaltung.
In der DE 102015 006 206 A1 ist ein Hochvoltsystem mit einem Schaltschütz offenbart. Konkret ist die Gefahr des Schützklebens identifiziert, d.h. dass ein schaltbares Schütz verklebt und somit nicht mehr schaltbar ist. Als Lösungsansatz zur Verhinderung der problematischen Auswirkungen des Schützklebens wird vorgeschlagen, den Schaltschütz mit einem weiteren Schaltelement in Reihe zu schalten. Auf diese Weise wird eine Redundanz im Hochvoltsystem erreicht, welche die Abhängigkeit von dem einen Schaltschütz reduziert.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Überwachen des Alterungszustands zumindest eines Schützes in einem Batteriepack, sowie eine Batteriesteuerung und ein Batteriepack bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine Batteriesteuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Batteriepack mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Überwachen des Alterungszustands zumindest eines Schützes in einem Batteriepack vorgeschlagen.
Ein Schütz kann ein elektromechanisches Trennelement in einer elektrischen Schaltung, wie beispielsweise ein Relais, sein.
Der Alterungszustand kann sich hierbei auf einen Zustand des Schützes beziehen, weicher eine Aussage über dessen Eigenschaften zulässt. Insbesondere kann hierunter die Trennfähigkeit des entsprechenden Schützes verstanden werden, also dessen Fähigkeit, beispielsweise ein Batteriepack elektrisch von dem restlichen Batteriesystem zu trennen. Ein Parameter, der über die Trennfähigkeit Aufschluss gibt, ist der Isolationswiderstand des Schützes. Unter dem Isolationswiderstand kann ein Widerstand verstanden werden, der über einem geöffneten Schütz ausgebildet wird. Der entsprechende Wert des Isolationswiderstands kann maßgeblich von einer Luftstrecke zwischen den Schützkontakten in einer Schaltkammer eines Schützes abhängig sein. Ein unversehrtes, unbenutztes Schütz kann einen Isolationswiderstand in der Größenordnung von einigen Gigaohm aufweisen.
Über seine Lebensdauer hinweg kann der Isolationswiderstand jedoch abnehmen, was als Alterung des Schützes bezeichnet werden kann. Diese Abnahme des Isolationswiderstandes des Schützes kann beispielsweise durch Verschmutzungen, Abrieb und/oder Abbrand an den Schützkontakten hervorgerufen werden, welche entsprechend zu einem Absinken des Isolationswiderstandes führen können. Weitere Faktoren, die zu einer Reduktion des Isolationswiderstands des Schützes führen können sind Verschmutzungen, Staub und Partikel, die im Gehäuse des Schützes vorliegen und welche die Ausbildung von Leitungsbrücken oder Leitungskanälen zwischen den Schützkontakten befördern. Weiterhin können auch rein mechanische Faktoren zu einem Absinken des Isolationswiderstands führen, wie beispielsweise Begrenzungen der Bewegungsfähigkeit der Schützkontakte relativ zueinander, welche dazu führen können, dass die Schützkontakte im geöffneten Zustand nicht weit genug voneinander entfernt sind und entsprechend das Ausbilden von Leitungsbrücken oder Leitungskanälen ebenfalls befördert wird.
Zumindest die oben genannten Faktoren spielen bei der Betrachtung des Isolationswiderstands des Schützes eine Rolle und werden hier zunächst in ihrer Gesamtheit betrachtet, weil es für die Funktion des Schützes in einem Batteriesystem nur von Belang ist, ob das Schütz eine vorschriftsmäßige Trennung der Batteriezellen von den Verbrauchern vornehmen kann.
Das Absinken des Isolationswiderstands kann auch als Alterung des Schützes bezeichnet werden, wobei die Alterung - wie gerade beschrieben - mechanische, chemische und elektrische Gründe haben kann. Abhängig von der Häufigkeit und der Schaltvorgänge bei fließenden Strömen sowie der Höhe sowie der Stromrichtung der jeweils geschalteten Ströme findet entsprechend eine schnellere oder langsamere Alterung der Schütze statt.
Unterhalb eines bestimmten Isolationswiderstands, beispielsweise unterhalb von 300 kOhm, kann eine sichere Trennung des Batteriepacks vom übrigen Batteriesystem bei allen Lastzuständen und insbesondere bei hohen Strömen und einer notwendigen Sicherheitsabschaltung nicht mehr zuverlässig erreicht werden, weil beispielsweise die Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den Schaltkontakten zu einer unerwünschten Weiterführung des eigentlich zu trennenden Stromflusses führen kann. Ein Batteriepack weist mindestens eine Batteriezelle zur elektrochemischen Speicherung elektrischer Energie sowie eine erste Schnittstellenleitung und eine zweite Schnittstellenleitung zur Bereitstellung der elektrischen Energie an einer Schnittstelle auf.
Die Schnittstelle kann beispielsweise in Form einer Hochvoltsteckdose ausgebildet sein, so dass das Batteriepack mittels einer einfachen Steckverbindung elektrisch an ein Batteriesystem angebunden werden kann. In einem Fahrzeug kann die Verbindung des Batteriepacks an das Batteriesystem beispielsweise über eine sogenannte Vehicle Interface Box (VIB) hergestellt werden, in weicherweitere Batteriepacks zu einer logischen Fahrzeugbatterie zusammengeschaltet werden, beispielsweise zur Ausbildung eines Hochvoltsystems zum Betrieb eines mit einem Elektromotor angetriebenen Fahrzeugs.
Ein Batteriepack kann mehrere Batteriemodule umfassen. Die jeweiligen Batteriemodule können wiederum einzelne elektrochemische Batteriezellen aufnehmen, welche die eigentliche Speicherung der elektrischen Energie vornehmen.
In der ersten Schnittstellenleitung zwischen der Schnittstelle und der mindestens einen Batteriezelle ist zumindest ein schaltbares erstes Schütz und in der zweiten Schnittstellenleitung zwischen der Schnittstelle und der mindestens einen Batteriezelle ist zumindest ein schaltbares zweites Schütz angeordnet. Durch diese Anordnung des ersten Schützes und des zweiten Schützes zwischen der Schnittstelle und der Batteriezelle kann ein sicheres Trennen der Batteriezelle von der Schnittstelle ermöglicht werden, was zu einer Erhöhung des Sicherheitsstandards und der Steuerbarkeit führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Schritte auf: Messen einer ersten Differenzspannung über das geöffnete erste Schütz. Die erste Differenzspannung kann eine im Batteriepack vorliegende Spannung sein, die zumindest unter anderem über das geöffnete erste Schütz gemessen wird.
Alternativ oder zusätzlich hierzu wird eine zweite Differenzspannung über das geöffnete zweite Schütz gemessen. Analog zur ersten Differenzspannung kann auch die zweite Differenzspannung eine im Batteriepack vorliegende Spannung sein, die zumindest unter anderem über das geöffnete zweite Schütz gemessen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist weiterhin den Schritt des Überwachens des Alterungszustands des ersten Schützes aufgrund der gemessenen ersten Differenzspannung auf. Indem die erste Differenzspannung zumindest teilweise über das geöffnete erste Schütz gemessen wird, ermöglicht sie eine Überwachung des Alterungszustands des ersten Schützes, da sich die erste Differenzspannung aufgrund der Alterung des Schützes und damit auch aufgrund des mit dem Alter des Schützes variierenden Isolationswiderstands ändert.
Hierbei ist allerdings festzuhalten, dass in dem vorgeschlagenen Verfahren der Innenwiderstand des Schützes nicht explizit bestimmt wird. Insbesondere wird neben der Spannungsmessung keine Strommessung vorgenommen, so dass der Innenwiderstand aus der Differenzspannung aufgrund des fehlenden gemessenen Stroms auch nicht berechnet werden kann. Das Verfahren beruht lediglich auf der Messung der Differenzspannung.
Unter dem Verfahrensschritt des „Überwachens“ kann hierbei verstanden werden, dass auf Basis der Eingangsgröße „erste Differenzspannung“ eine Ausgangsgröße generiert wird, die einer weiteren Systemkomponente, wie einem weiteren Steuergerät oder einer Anzeigevorrichtung oder einem Benutzer, Informationen über den Alterungszustand des ersten Schützes gibt. In einer einfachsten Form kann es sich hierbei lediglich um die Information handeln, ob die gemessene Differenzspannung über einem vorgegebenen Wert oder unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Alternativ oder zusätzlich hierzu wird der Alterungszustand des zweiten Schützes aufgrund der gemessenen zweiten Differenzspannung überwacht. Indem die zweite Differenzspannung zumindest teilweise über das geöffnete zweite Schütz gemessen wird, ermöglicht sie analog zum ersten Schütz eine Überwachung des Alterungszustands des zweiten Schützes. Die Effekte, die das Verfahren auf ein Schütz hat, sind ebenso auf das andere Schütz anwendbar. In anderen Worten ausgedrückt ermöglicht es das Verfahren somit, ausschließlich auf Basis der Messung der mindestens einen Differenzspannung einen Alterungsprozess des zumindest einen Schützes zu überwachen.
So wird gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren ein Spannungsabfall über ein geöffnetes Schütz gemessen. Auf diese Weise wird sowohl die elektrische als auch die mechanische Funktionalität eines Schützes überwacht.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht unter Heranziehung einer einfachen Spannungsmessung eine Aussage über den Alterungszustand des ersten Schützes und/oder des zweiten Schützes. Widerstandsmessungen hingegen, die einen Stromfluss benötigen, weicher zwischen den beiden Betriebszuständen „geöffnetes Schütz“ und „geschlossenes Schütz“ stark variiert, bleiben entsprechend außer Acht, wodurch das Verfahren ohne zusätzliche Strommessungen auskommt.
Die Genauigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens ermöglicht einerseits eine hohe Betriebssicherheit, da eine Schützalterung und damit das Vorliegen eines sicheren Betriebszustands zuverlässig überwacht werden kann und andererseits ermöglicht das Verfahren eine genaue Anpassung der Wartungszyklen, da ein Schütz bis zu seinem EOL (End of Life) eingesetzt werden kann und nicht bereits nach Ablauf einer vorgegebenen Anzahl von Schaltzyklen ausgemustert wird.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise zumindest einen der folgenden weiteren Schritte aufweisen: Überwachen des Alterungszustands des ersten Schützes aufgrund eines Vergleichs der gemessenen ersten Differenzspannung mit einem ersten Spannungsschwellenwert und/oder Bestimmen des Alterungszustands des zweiten Schützes aufgrund eines Vergleichs der gemessenen zweiten Differenzspannung mit einem zweiten Spannungsschwellenwert.
Der erste Spannungsschwellenwert und der zweite Spannungsschwellenwert können voreingestellt oder über die Laufzeit einer Schaltung dynamisch angepasst werden. Sie können zueinander die gleichen oder unterschiedliche Werte annehmen. Über einen entsprechenden Vergleich mit einem Spannungsschwellenwert kann das Verfahren robust und ohne hohen Rechenaufwand betrieben werden.
Bei dem Verfahren kann vorteilhafterweise die zumindest eine Differenzspannung unter Berücksichtigung zumindest eines Referenzpotentials gemessen werden, wobei bevorzugt zumindest eine Kreuzspannung über das jeweilig geöffnete Schütz gemessen wird. Das Referenzpotenzial ist eine von der Differenzspannung unterschiedliche Spannung, die in dem Batteriepack anliegt. Sie kann mit dem Ladezustand und dem Alterungszustand des Batteriepacks bzw. der Batteriezellen variieren.
Eine Kreuzspannung kann beispielsweise eine Spannung sein, die über ein Schütz, beispielsweise ein geöffnetes Schütz, und eine weitere Komponente in der Schaltung hinweg abfällt.
Eine Kreuzspannung kann darüber hinaus eine ohnehin von einer Batteriesteuerung aufgezeichnete Messgröße sein. Somit ist es möglich, die gemessene Kreuzspannung zum einen für die Schützalterung, zum anderen für eine Überwachung sonstiger Kenngrößen in dem Batteriepack heranzuziehen. Dies erhöht die Effizienz der in dem Batteriepack ablaufenden Prozesse sowie die Reaktionsfähigkeit des Batteriepacks.
Bei dem Verfahren können vorteilhafterweise die Differenzspannungen des ersten Schützes und des zweiten Schützes jeweils gegenüber einem der Schnittstelle zugewandten Schnittstellenknotenpunkt und jeweils gegenüber einem der Batteriezelle zugewandten Batteriezellenknotenpunkt gemessen werden, wobei die erste Differenzspannung eine erste Kreuzspannung ist, die zwischen dem Schnittstellenknotenpunkt des ersten Schützes und dem Batteriezellenknotenpunkt des zweiten Schützes anliegt, und/oder die zweite Differenzspannung eine zweite Kreuzspannung ist, die zwischen dem Schnittstellenknotenpunkt des zweiten Schützes und dem Batteriezellenknotenpunkt des ersten Schützes anliegt. Somit kann die jeweilige Kreuzspannung an zwei elektrisch voneinander getrennten Stellen der Schaltung in dem Batteriepack anliegen.
Das erste und das zweite Schütz können die jeweiligen elektrischen Leitungen trennen. Unter dem Schnittstellenknotenpunkt kann hierbei ein Knotenpunkt in der Schaltung verstanden werden, der zwischen der Schnittstelle und dem jeweiligen Schütz liegt. Unter dem Batteriezellenknotenpunkt kann entsprechend ein Knotenpunkt in der Schaltung verstanden werden, der zwischen dem jeweiligen Schütz und der zumindest einer Batteriezelle liegt. Die jeweiligen Knotenpunkte können den Schließkontakten bzw. Anschlussterminals der Schütze entsprechen. Alternativ können sie an einem beliebigen Punkt zwischen dem Schütz und der Schnittstelle bzw. der zumindest einer Batteriezelle vorgesehen sein.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise zumindest einen der folgenden Schritte aufweisen: Aussenden eines Warnsignals für den Fall, dass die erste Kreuzspannung einen ersten Warnspannungsschwellenwert erreicht oder überschritten hat und/oder Aussenden eines Warnsignals für den Fall, dass die zweite Kreuzspannung einen zweiten Warnspannungsschwellenwert erreicht oder überschritten hat. Ein Warnsignal kann von einem Batteriesteuergerät an ein weiteres Steuergerät bzw. an eine Anzeigevorrichtung oder einen Nutzer gesendet werden, um darauf hinzuweisen, dass die Alterung des ersten bzw. zweiten Schützes kritisch ist. Dadurch, dass ein Warnsignal ausgesendet wird, bevor ein Schalten der jeweiligen Schütze unterbunden wird, ist ein Auswechseln der Schütze ohne Zwangspause des Batteriepacks ermöglicht. Dies kombiniert höchste Betriebssicherheit mit optimaler Ausnutzung.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise zumindest einen der folgenden Schritte aufweisen: Unterbinden eines Schaltens des ersten Schützes für den Fall, dass die erste Kreuzspannung einen ersten Spannungsschwellenwert überschritten hat und/oder Unterbinden eines Schaltens des zweiten Schützes für den Fall, dass die zweite Kreuzspannung einen zweiten Spannungsschwellenwert überschritten hat und/oder Unterbinden eines Schaltens des ersten Schützes und des zweiten Schützes für den Fall, dass die erste Kreuzspannung den ersten Spannungsschwellenwert oder die zweite Kreuzspannung den zweiten Spannungsschwellenwert überschritten hat.
Sowohl der Warnspannungsschwellenwert als auch der Spannungsschwellenwert kann in Volt festgelegt werden und frei wählbar sein. Er kann zum einen Herstellerangaben über die Schützalterung, zum anderen einen gewünschten Sicherheitspuffer berücksichtigen. Sobald ein Schalten eines Schützes unterbunden wird, wird dieser trotz entsprechenden Befehls nicht mehr geschlossen, um ein Trennen von der zumindest einen Batteriezelle und der Schnittstelle zu gewährleisten. Sofern für das erste Schütz und das zweite Schütz identische Komponenten eingesetzt werden, ist es vorteilhaft, für den ersten Spannungsschwellenwert und den zweiten Spannungsschwellenwert identische Werte festzulegen.
Der Warnspannungsschwellenwert kann einen bestimmten Prozentsatz des Spannungsschwellenwerts darstellen. Beispielsweise kann die Warnung ausgegeben werden, wenn die jeweils betrachtete Kreuzspannung 80% des Spannungsschwellenwerts beträgt. Der Warnspannungsschwellenwert liegt dann bei 80% des Spannungsschwellenwerts. Die Differenz zwischen dem Warnspannungsschwellenwert und dem Spannungsschwellenwert kann das reguläre Nutzerverhalten berücksichtigen und es bei einer Anwendung in einem Fahrzeug beispielsweise ermöglichen, dass der Fahrzeugnutzer einen Servicetermin in der Werkstatt ausmacht und das Fahrzeug bei normaler Nutzung bis dahin ohne Sicherheitsabschaltung weiter regulär funktioniert. Mit anderen Worten ist der Warnspannungswert so gesetzt, dass das Fahrzeug bei regulärem Fährbetrieb durchgehend sicher betreibbar ist und die Serviceintervalle auch einhaltbar sind.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise zumindest einen der folgenden Schritte aufweisen: Bestimmen eines ersten Referenzpotentials zwischen dem Batteriezellenknotenpunkt des ersten Schützes und dem Batteriezellenknotenpunkt des zweiten Schützes und/oder Bestimmen eines zweiten Referenzpotentials zwischen dem Schnittstellenknotenpunkt des ersten Schützes und dem Schnittstellenknotenpunkt des zweiten Schützes, wobei der erste Spannungsschwellenwert bevorzugt in Abhängigkeit des ersten Referenzpotentials bestimmt wird und der zweite Spannungsschwellenwert bevorzugt in Abhängigkeit des zweiten Referenzpotentials bestimmt wird. Das jeweilige Referenzpotenzial eignet sich, um den Zustand, beispielsweise den Ladezustand, des Batteriepacks zu berücksichtigen. Über die Herstellung eines Bezugs zwischen dem Referenzpotenzial und dem Spannungsschwellenwert ist eine dynamische Anpassung des Spannungsschwellenwert möglich. Dies erhöht die Flexibilität und die Anpassbarkeit des Verfahrens.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise den folgenden Schritt aufweisen: Bestimmen des Alterungszustands des ersten Schützes und/oder des zweiten Schützes vor jedem Schaltvorgang zum Schließen des jeweiligen Schützes. Aufgrund der Messung der Differenzspannung zur Überwachung des Alterungszustands ist eine entsprechende Aussage über den Alterungszustand ohne erhöhten Aufwand vor jedem Schalten des jeweiligen Schützes möglich. Dies ermöglicht eine sichere Überwachung der Schützalterung zu jedem Zeitpunkt und erhöht somit die Sicherheit weiter.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise auch den Schritt des kontinuierlichen Messens der ersten Differenzspannung und/oder der zweiten Differenzspannung realisieren. Unter einer kontinuierlichen Messung wird hierbei verstanden, dass in jedem Zeitintervall eines Prozessors eines Steuergeräts eine entsprechende Differenzspannung gemessen wird. Folglich werden Veränderungen, auch plötzlicher Art, bezüglich des Alterungszustands des jeweiligen Schützes, unmittelbar erfasst. Dies wirkt sich positiv auf die Dynamik der Überwachung aus.
Die vorgeschlagene Batteriesteuerung zum Einsatz in einem Batteriepack ist dazu angepasst, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Hierfür sind entsprechende Signalleitungen vorgesehen sowie entsprechende Funktionalitäten strukturell implementiert. Die Batteriesteuerung kann ein elektronisches Modul sein, das einen Prozessor aufweist, in dem verschiedene Eingangssignale in Ausgangssignale gewandelt werden. Ein mögliches Ausgangssignal ist eine Aussage über den Alterungszustand der Schütze, ein mögliches Eingangssignal sind die jeweiligen Differenzspannungen.
Das vorgeschlagene Batteriepack für eine Bereitstellung elektrischer Energie für eine elektrische Antriebseinheit weist folgende Komponenten auf: zumindest eine Batteriezelle, eine erste Schnittstellenleitung und eine zweite Schnittstellenleitung zur Bereitstellung der elektrischen Energie an einer Schnittstelle, zumindest ein schaltbares erstes Schütz, der in der ersten Schnittstellenleitung angeordnet ist und zumindest ein schaltbares zweites Schütz, denn in der zweiten Schnittstellenleitung angeordnet ist. Das Batteriepack umfasst weiterhin eine oben beschriebene Batteriesteuerung. Die entsprechenden Komponenten des Batteriepacks sind im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Verfahren bereits behandelt worden. Die entsprechenden Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbart wurden, sind ebenso auf das Batteriepack anwendbar. Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium gelöst, auf welchem computerausführbare Anweisungen zur Ausführung des oben bereits beschriebenen Verfahrens gespeichert sind.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Schaltung mit einem ersten Schütz und einem zweiten Schütz;
Figur 2 eine vereinfachte schematische Ansicht zur Darstellung einer ersten Kreuzspannung und einer zweiten Kreuzspannung; Figur 3 eine weitere schematische Ansicht einer Schaltung mit dem ersten Schütz und dem zweiten Schütz;
Figur 4 ein Ersatzschaltbild einer Schaltung mit dem ersten Schütz und dem zweiten Schütz;
Figur 5 ein erstes Diagramm einer simulierten Kreuzspannung, aufgetragen gegenüber dem Isolationswiderstand des ersten Schützes; Figur 6 ein zweites Diagramm einer simulierten Kreuzspannung, aufgetragen gegenüber dem Insolationswiderstand des zweiten Schützes; und
Figur 7 ein drittes Diagramm einer simulierten Schar von Kreuzspannungen, aufgetragen gegenüber dem Isolationswiderstand.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In Figur 1 ist schematisch ein Batteriepack 3 gezeigt, welches zumindest eine schematisch angedeutete Batteriezelle 4 zur elektrochemischen Speicherung elektrischer Energie aufweist. Ein solches Batteriepack 3 kann beispielsweise in einem Fahrzeug zur Bereitstellung von Antriebsenergie vorgesehen sein.
Mehrere der im Batteriepack 3 vorgesehenen Batteriezellen 4 können in einem Batteriemodul organisiert sein, wobei in einem Batteriepack auch mehrere Batteriemodule vorgesehen sein können. Mehrere Batteriepacks 3 könnten wiederum zu einem Batteriesystem zusammengeschaltet werden, welches dann schlussendlich zur Bereitstellung der Antriebsenergie vorgesehen sein kann. Das Batteriesystem kann beispielsweise ein sogenanntes Hochvoltsystem sein, welches bei einer Nennspannung von 400V oder 800V betrieben wird.
Das Batteriepack 3 weist eine erste Schnittstellenleitung 5 und eine zweite Schnittstellenleitung 6 auf. Die erste Schnittstellenleitung 5 und die zweite Schnittstellenleitung 6 stellen elektrische Energie an einer Schnittstelle 7 bereit. Die Schnittstelle 7 kann beispielsweise in Form einer Hochvoltsteckdose vorgesehen sein, welche eine einfache elektrische Steckverbindung mit dem Batteriesystem ermöglicht. Mit anderen Worten kann das Batteriepack 3 an der Schnittstelle 7 mit dem übrigen Batteriesystem verbunden werden, wobei die elektrische Energie lediglich über eine einzige Steckverbindung von dem Batteriepack 3 an das übrige Batteriesystem übergeben wird - unabhängig vom inneren Aufbau des Batteriepacks 3 und insbesondere unabhängig davon, ob in dem Batteriepack 3 eines oder mehrere Batteriemodule angeordnet sind oder die Batteriezellen 4 des Batteriepacks 3 in einer anderen Weise organisiert sind. Entsprechend sieht das Batteriesystem das Batteriepack 3 im Prinzip wie eine einzige Batterie.
Die Schnittstelle 7 kann auch zur Anbindung des Batteriepacks 3 an eine Vehicle Interface Box (VIB) ausgebildet sein, so dass das Batteriepack 3 auf diese Weise beispielsweise zur Ausbildung eines (nicht dargestellten) Hochvoltsystems dienen kann - beispielsweise zum Antrieb einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs.
In dem Batteriepack 3 der Figur 1 ist eine Schaltung mit einem ersten Schütz 1 und einem zweiten Schütz 2 dargestellt. Das erste Schütz 1 ist in der ersten Schnittstellenleitung 5 angeordnet und das zweite Schütz 2 ist in der zweiten Schnittstellenleitung 6 angeordnet. Das erste Schütz 1 und das zweite Schütz 2 dienen dazu, die Batteriezellen 4 von der Schnittstelle 7 zu trennen, so dass die Schnittstelle 7 im geöffneten Zustand der Schütze 1 , 2 nicht mit den Batteriezellen 4 verbunden ist und daher spannungsfrei ist. Die Schütze 1 , 2 dienen entsprechend dazu, das Batteriepack 3 ein- und auszuschalten. Mittels der Schütze 1 , 2 kann auch eine Sicherheitsabschaltung des Batteriepacks 3 vorgenommen werden, wenn sich das Batteriepack 3 oder das gesamte Batteriesystem in einen instabilen oder kritischen Zustand bewegt.
Das erste Schütz 1 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen einem der Schnittstelle 7 zugewandten Schnittstellenknotenpunkt 8 und einem der Batteriezelle 4 zugewandten Batteriezellenknotenpunkt 10 angeordnet. Das erste Schütz 1 kann somit eine elektrische Verbindung zwischen dem Schnittstellenknotenpunkt 8 und dem Batteriezellenknotenpunkt 10 trennen bzw. hersteilen.
Gleichermaßen ist das zweite Schütz 2 zwischen einem der Schnittstelle 7 zugewandten Schnittstellenknotenpunkt 9 und einem der Batteriezelle 4 zugewandten Batteriezellenknotenpunkt 11 angeordnet. Das zweite Schütz 2 kann somit eine elektrische Verbindung zwischen dem Schnittstellenknotenpunkt 9 und dem Batteriezellenknotenpunkt 10 trennen bzw. hersteilen.
Figur 1 stellt sowohl das erste Schütz 1 als auch das zweite Schütz 2 in der geöffneten Stellung dar. In dieser Stellung stellen die jeweiligen Schütze 1 , 2 ihre jeweiligen Isolationswiderstände bereit.
Es sei angemerkt, dass die Darstellung aus Figur 1 zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Verfahrens gemäß diesem Ausführungsbeispiel dient. So hat weder die Anzahl der Schütze, noch die der Batteriezellen, noch die der Schnittstellenleitungen einschränkenden Charakter.
Üblicherweise liegen die Isolationswiderstände der Schütze 1 , 2 bei mehr als 300MOhm. Im Laufe der diversen Schaltzyklen werden die Schütze aber abgenutzt beispielsweise durch Abrieb der Kontakte oder durch Abbrand und Verschmelzungen an den Kontakten, wenn beim Schalten noch ein Strom floss und entsprechend ein Lichtbogen gezogen wurde. Durch diese Abnutzung kann der Isolationswiderstand der Schütze sinken, so dass diese beim Erreichen eines vorbestimmten Isolationswiderstands nicht mehr eingesetzt werden dürfen, da eine Trennung der Batteriezellen 4 von der Schnittstelle 7 nicht mehr sichergestellt werden kann. Dieser Isolationswiderstand kann beispielsweise bei 300kOhm liegen. Ist dieser Isolationswiderstand erreicht, ist das jeweilige Schütz am Ende seines Lebens angekommen und muss ausgetauscht werden. Im idealen Betrieb werden die Schütze nur stromlos geschaltet, so dass die Alterung der Schütze im Wesentlichen nur durch mechanische Abnutzung hervorgerufen wird. Diese Alterung könnte durch das Zählen von Schaltzyklen überwacht werden. Durch unvorhergesehene Betriebszustände oder durch eine nicht ideal ausgelegte Steuerung kann es aber dazu kommen, dass auch bei fließenden Strömen geschaltet wird. Abhängig von der Häufigkeit und der Schaltvorgänge bei fließenden Strömen sowie der Höhe sowie der Stromrichtung der jeweils geschalteten Ströme findet eine schnellere oder langsamere Alterung der Schütze statt.
Die Alterung der Schütze muss daher genauer überwacht werden um zu vermeiden, dass ein an sich nicht mehr sicheres Schütz in einem Batteriepack 3 weiterverwendet wird. Andererseits soll ein vorzeitiges Auswechseln der Schütze aus Gründen der Ressourcenschonung vermieden werden.
Gemäß dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel wird daher eine erste Differenzspannung Udif, 1 über das geöffnete erste Schütz 1 und/oder eine zweite Differenzspannung Udif, 2 über das geöffnete zweite Schütz 2 gemessen. Anhand der gemessenen ersten Differenzspannung Udif, 1 bzw. der gemessenen zweiten Differenzspannung Udif, 2 ist es möglich, einen Alterungszustand des ersten Schützes 1 bzw. des zweiten Schützes 2 zu bestimmen beziehungsweise zumindest herauszufinden, ob das jeweilige Schütz noch sicher betrieben werden kann.
Unter einer Differenzspannung kann zunächst eine zwischen zwei Punkten anliegende, gemessene Spannung verstanden werden.
Figur 2 veranschaulicht konkrete Differenzspannungen. So wird als erste Differenzspannung Udif, 1 eine erste Kreuzspannung Ukreuz, 1 gemessen. Als zweite Differenzspannung Udif, 2 wird eine zweite Kreuzspannung Ukreuz, 2 gemessen. Die erste Kreuzspannung Ukreuz, 1 liegt zwischen dem Schnittstellenknotenpunkt 8 des ersten Schützes 1 und dem Batteriezellenknotenpunkt 11 des zweiten Schützes 2 an. Die zweite Kreuzspannung Ukreuz, 2 liegt zwischen dem Batteriezellenknotenpunkt 10 des ersten Schützes 1 und dem Schnittstellenknotenpunkt 9 des zweiten Schützes 2 an. So ermöglichen es die Kreuzspannungen Ukreuz, 1 , 2 eine Aussage über einen Spannungsabfall am ersten Schütz 1 bzw. am zweiten Schütz 2 zu treffen - jeweils auf einen festen Referenzwert hin bezogen, also auf den Batteriezellenknotenpunkt 11 und den Schnittstellenknotenpunkt 9 jeweils des zweiten Schützes 2. Üblicher Weise liegt die zweite Schnittstellenleitung 6 auf Masse, so dass hier jeweils auf Masse referenziert wird.
Neben den Kreuzspannungen Ukreuz, 1 , 2 wird in der Schaltung nach Figur 2 zusätzlich eine erste Referenzspannung Uref, 1 und eine zweite Referenzspannung Uref, 2 gemessen. Die erste Referenzspannung Uref, 1 liegt zwischen dem Batteriezellenknotenpunkt 10 des ersten Schützes 1 und dem Batteriezellenknotenpunkt 11 des zweiten Schützes 2 und entspricht damit der Spannung der Batteriezellen 4.
Die zweite Referenzspannung Uref, 2 liegt zwischen dem Schnittstellenknotenpunkt 8 des ersten Schützes 1 und dem Schnittstellenknotenpunkt 9 des zweiten Schützes 2 und entspricht damit dem an der Schnittstelle 7 anliegenden Spannung. Anhand der ersten Referenzspannung Uref, 1 ist eine Normierung der ersten Kreuzspannung Ukreuz, 1 möglich. Anhand der zweiten Referenzspannung Uref, 2 ist eine Normierung der zweiten Kreuzspannung Ukreuz, 2 möglich.
In Figur 3 ist eine weitere Darstellung der Schaltung eines Batteriepacks 3 dargestellt. Auch dieses Batteriepack 3 weist eine Schnittstelle 7 auf, die beispielsweise eine Verbindung zu einem Hochvoltsystem ermöglicht.
Neben dem ersten Schütz 1 und dem zweiten Schütz 2 ist ein Hilfsschütz 12 in der Schaltung vorgesehen. Dem Hilfsschütz 12 ist ein Hilfswiderstand 13 vorgeschaltet. Das Hilfsschütz 12 und der Hilfswiderstand 13 sind mit dem Schnittstellenknotenpunkt 8 des ersten Schützes 1 und dem Batteriepackknotenpunkt 10 des ersten Schützes 1 verbunden. Das Hilfsschütz 12 und der Hilfswiderstand 13 dienen dazu, beim Verbinden des Batteriepacks 3 mit dem Batteriesystem ein Voraufladen von im Batteriesystem vorliegenden Kapazitäten über den Hilfswiderstand 13 zu ermöglichen, so dass beim Verbinden des Batteriepacks 3 mit dem Batteriesystem nicht schlagartig übermäßig hohe Ströme fließen, die zu einer hohen Belastung der Batteriezellen 4 führen könnten und die gerade beim Schließen der Schütze 1 , 2 zu einer hohen Belastung und Abnutzung der Schütze 1 , 2 führen könnten. Solche Schutzschaltungen sind im Prinzip wohlbekannt.
Die grundlegende Funktionsweise der spannungsbasierten Überwachung eines Alterungszustands des ersten Schützes 1 bzw. das zweiten Schützes 2 bleibt von dem Hilfsschütz 12 und dem Hilfswiderstand 13 unbeeinflusst.
Die verschiedenen Pfeile in Figur 3 stehen für die verschiedenen gemessenen Spannungen. Die erste Kreuzspannung Ukreuz, 1 , die zweite Kreuzspannung Ukreuz, 2, die erste Referenzspannung Uref, 1 und die zweite Referenzspannung Uref, 2 sind aus Figur 2 bekannt.
Des Weiteren werden in der Schaltung gemäß Figur 3 verschiedene Hilfsspannungen gemessen: Eine erste Hilfsspannung Uhilf, 1 liegt zwischen dem Schnittstellenknotenpunkt 9 des zweiten Schützes 2 und einem Erdungspunkt an. Eine zweite Hilfsspannung Uhilf, 2 liegt zwischen einem einem Batteriewiderstand 15 vorgelagerten Punkt und dem Batteriezellenknotenpunkt 11 des zweiten Schützes 2 an. Eine dritte Hilfsspannung Uhilf, 3 liegt zwischen dem dem Batteriewiderstand 15 vorgelagerten Punkt und einem weiteren Erdungspunkt an. Eine vierte Hilfsspannung Uhilf, 4 liegt zwischen dem Batteriezellenknotenpunkt 11 des zweiten Schützes 2 und dem weiteren Erdungspunkt an.
Die verschiedenen Hilfsspannungen dienen dazu, einer Batteriesteuerung ein detailliertes Bild der Spannungsverhältnisse in der Schaltung aus Figur 3 zu vermitteln. Der Batteriewiderstand 15 ist lediglich schematisch zur Darstellung des Widerstands im Batteriepack 3 vorgesehen. Lediglich zur Veranschaulichung zeigt Figur 3 als Batteriezelle eine Gleichstromquelle 14.
Figur 4 zeigt eine weitere Schaltung. Die Schaltung aus Figur 4 ist ein Ersatzschaubild eines Batteriepacks 3 inklusive der Messanordnungen.
Der Innenwiderstand des ersten Schütz 1 sowie der Innenwiderstand des zweiten Hilfsschütz 12 und der Schutzwiderstand 13 sind einem ersten gemeinsamen Innenwiderstand 16 zuordenbar.
Das zweite Schütz 2 ist einem zweiten Innenwiderstand 17 zuordenbar. Die Gleichstromquelle 14 bzw. die zumindest eine Batteriezelle 4 sind einer Ersatzbatterie 18 zuordenbar. Die Schaltung zeigt verschiedene Widerstände 19 deren Funktion vorliegend nicht im Detail diskutiert werden sollen, sie dienen lediglich der Darstellung der Verhältnisse innerhalb der Batteriezellen.
Ein Messwiderstand 20 dient zur Bestimmung des Spannungsabfalls gemäß der ersten Kreuzspannung Ukreuz, 1. Ein Messwiderstand 21 dient zur Bestimmung des Spannungsabfalls gemäß der zweiten Kreuzspannung Ukreuz, 2. Ein weiterer Messwiderstand 22 dient zur Bestimmung des Spannungsabfalls gemäß einer ersten Referenzspannung Uref, 1. Ein weiterer Messwiderstand 23 dient zur Bestimmung des Spannungsabfalls gemäß einer zweiten Referenzspannung Uref, 2. Über die Spannungsabfälle an den Messwid erständen 20, 21 ist also die jeweilige Kreuzspannung bestimmbar. Dies ermöglicht ein effizientes Überwachen bzw. Bestimmen der Alterungsprozesse in den jeweiligen Schützen 1 , 2 bzw. den ihnen zugeordneten Innenwiderständen 16, 17.
Figur 5 zeigt exemplarisch einen simulierten Spannungsverlauf der Kreuzspannung über den Isolationswiderstand, d.h. über den elektrischen Widerstand des jeweils geöffneten Schützes. Im Hinblick auf Figur 5 entspricht der obere Verlauf dem Spannungsverlauf der ersten Kreuzspannung Ukreuz, 1 während der untere Verlauf dem Spannungsverlauf der zweiten Kreuzspannung Ukreuz, 2 entspricht. Dieses lediglich beispielhaft, ebenso gut könnte die umgekehrte Zuordnung vorgenommen werden.
In dem Beispiel aus Figur 5 weist das erste Schütz 1 eine starke Alterung auf und dessen Innenwiderstand sinkt ab. In der Simulation wird gleichzeitig angenommen, dass das zweite Schütz 2 seinen (hohen) Innenwiderstand behält und daher keiner sichtbaren Alterung unterworfen ist. Dies ist an der ersten Kreuzspannung Ukreuz, 1 , also dem oberen Verlauf, ablesbar: So nimmt die Kreuzspannung Ukreuz, 1 zu, da der Isolationswiderstand des ersten Schützes 1 abnimmt. In anderen Worten ist das erste Schütz 1 nicht mehr vollständig dazu in der Lage, die erste Schnittstellenleitung 5 von der von der Batteriezelle 4 hervorgerufenen Spannung zu trennen, so dass hier bereits ein Spannungsübertrag über das geöffneten Schütz 1 hinweg stattfindet. Dies wird mittels der Messung der ersten Kreuzspannung Ukreuz, 1 detektiert.
Um diesen Vorgang der Alterung des ersten Schützes 1 zu überwachen wird ein erster Spannungsschwellenwert Ukrit, 1 definiert. Dieser erste Spannungsschwellenwert Ukrit, 1 kann beispielsweise aus der Simulation der Schaltung wie in Figur 5 gezeigt entnommen werden, wobei der erste Spannungsschwellenwert Ukrit, 1 dann bei einem (simulierten) Innenwiderstand des Schützes 1 entnommen wird, der als kritisch angenommen wird. In einem Beispiel kann der erste Spannungsschwellenwert Ukrit, 1 beispielsweise bei einem (simulierten) Innenwiderstand von 1 ,4MOhm festgelegt werden. Überschreitet die dann in der Schaltung gemessene Kreuzspannung Ukreuz, 1 den festgelegten Spannungsschwellenwert Ukrit, 1 , so wird angenommen, dass der Innenwiderstand des Schützes 1 unter einen kritischen Wert gefallen ist und das Batteriepack 3 daher nicht mehr eingeschaltet werden darf.
Um hier einen Spannungsschwellenwert festzulegen, der nicht in einem absoluten Wert festgeschrieben ist, sondern sich an den jeweiligen Ladungszustand der Batteriezellen anpasst, kann beispielsweise auch ein Spannungsschwellenwert von 90 % einer ersten Referenzspannung (von vorliegend 400 V) festgesetzt werden. Sobald die gemessene bzw. detektierte erste Kreuzspannung Ukreuz, 1 den ersten Spannungsschwellenwert Ukrit, 1 erreicht bzw. überschreitet, ist ein kritischer Alterungszustand des ersten Schützes 1 erreicht. Folglich kann in solch einem Fall ein Schließen des jeweiligen Schützes verhindert werden und eine entsprechende Mitteilung an ein Batteriesteuergerät gesendet werden.
Um hier zu verhindern, dass das Batteriepack hier ohne Vorwarnung plötzlich nicht mehr funktioniert, weil der Spannungsschwellenwert überschritten ist, kann zusätzlich ein Warnspannungsschwellenwert definiert werden, bei welchem eine Warnmeldung an eine zentrale Batteriesteuerung ausgegeben wird. Der Warnspannungsschwellenwert ist bevorzugt so dimensioniert, dass das Batteriepack noch eine Weile betrieben werden kann, bevor der Spannungsschwellenwert erreicht wird und die weitere Benutzung des Batteriepacks unterbunden wird. Der Warnspannungsschwellenwert ist bevorzugt so gesetzt, dass beispielsweise im Falle der Verwendung des Batteriepacks in einem Fahrzeug der Fahrzeugführer bei regulärem Betrieb des Fahrzeugs ausreichend viel Zeit hat, einen Servicetermin in einer Werkstatt zu vereinbaren und das Fahrzeug bis dahin regulär weiter betreibbar ist. Der Warnspannungsschwellenwert kann entsprechend beispielsweise bei 80% der Referenzspannung gesetzt werden oder bei einem aus der Simulation stammenden berechneten Innenwiderstand des jeweiligen Schützes, der bei einem Warnwert liegt.
Figur 6 zeigt erneut eine Simulation der Kreuzspannung über den Isolationswiderstand. In Figur 6 liegen der Verlauf der ersten Kreuzspannung Ukreuz, 1 und der zweiten Kreuzspannung Ukreuz, 2 übereinander, sodass nur ein Verlauf erkennbar ist. Hier wird angenommen, dass beide Schütze 1 ,
2 einen identischen Alterungsprozess durchlaufen. So nehmen bei abnehmendem Isolationswiderstand die Kreuzspannungen Ukreuz, 1 , 2 zu. Folglich wird auch in dem von Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel bei Erreichen eines zweiten Spannungsschwellenwerts Ukrit, 2 ein Schließen der jeweiligen Schütze 1 , 2 unterbunden.
In Figur 7 ist erneut ein Diagramm dargestellt, in dem verschiedene Simulationen von Kreuzspannungen auf den Isolationswiderstand aufgetragen sind. Hierbei sind einzelne Bereiche hervorgehoben. In dem mit I gekennzeichneten Bereich, d. h. in dem Bereich mit relativ hohen Widerständen und relativ geringen Spannungen, ist das Schütz noch dazu in der Lage, seine Funktion zuverlässig zu erfüllen. Nimmt der Isolationswiderstand weiter ab und die Spannung weiter zu, d. h. in dem Bereich II, ist eine bereits bedenkliche Alterung erreicht. In diesem Bereich wird eine Warnung an die jeweilige Batteriesteuerung gesendet. Altert das jeweilige Schütz weiter, d. h. nehmen der Widerstand sowie die Spannung weiter zu, siehe Bereich III, ist ein Trennen der jeweiligen Schnittstellenleitung von der Schnittstelle bei Öffnen des jeweiligen Schützes nicht mehr garantiert, weshalb in diesen Bereichen ein Schließen unterbunden wird. Dieser Bereich wird auch als Fehlerbereich bezeichnet, in dem ein Schließen des Schützes aus Sicherheitsgründen verhindert werden muss.
Dies wird von dem vorgeschlagenen Verfahren effizient erreicht, indem ein Messen von Kreuzspannungen ausreicht, um eine zuverlässige Aussage über einen Alterungszustand eines Schützes treffen zu können. Das oben beschriebene Verfahren kann in einer Batteriesteuerung implementiert sein, wobei in einer bevorzugten Ausgestaltung die einzelnen Schritte der Ausführung in computerausführbaren Anweisungen niedergelegt sind, welche von einem Prozessor der Batteriesteuerung abgearbeitet werden können. Die computerausführbaren Anweisungen können dabei bevorzugt auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, beispielsweise in Form eines ROM, eines EPROM oder eines Festplattenspeichers.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
1 erstes Schütz
2 zweites Schütz
3 Batteriepack
4 Batteriezelle
5 erste Schnittstellenleitung
6 zweite Schnittstellenleitung
7 Schnittstelle
8 Schnittstellenknotenpunkt des ersten Schützes
9 Schnittstellenknotenpunkt des zweiten Schützes
10 Batteriezellenknotenpunkt des ersten Schützes
11 Batteriezellenknotenpunkt des zweiten Schützes
12 Hilfsschütz
13 Schutzwiderstand
14 Gleichstromquelle
15 Batteriewiderstand
16 Innenwiderstand
17 Innenwiderstand
18 Ersatzbatterie
19 Widerstand
20 Messwiderstand
21 Messwiderstand
22 Messwiderstand
23 Messwiderstand
Udif, 1 erste Differenzspannung
Udif, 2 zweite Differenzspannung
Ukreuz, 1 erste Kreuzspannung Ukreuz, 2 zweite Kreuzspannung Uref, 1 erste Referenzspannung
Uref, 2 zweite Referenzspannung
Ukrit, 1 erster Spannungsschwellenwert
Ukrit, 2 zweiter Spannungsschwellenwert
Uhilf, 1 erste Hilfsspannung
Uhilf, 2 zweite Hilfsspannung Uhilf, 3 dritte Hilfsspannung Uhilf, 4 vierte Hilfsspannung

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Überwachen des Alterungszustands zumindest eines Schützes (1 , 2) in einem Batteriepack (3), wobei das Batteriepack (3) mindestens eine Batteriezelle (4) zur elektrochemischen Speicherung elektrischer Energie sowie eine erste Schnittstellenleitung (5) und eine zweite Schnittstellenleitung (6) zur Bereitstellung der elektrischen Energie an einer Schnittstelle (7) aufweist, wobei in der ersten Schnittstellenleitung (5) zwischen der Schnittstelle (7) und der mindestens einen Batteriezelle (4) zumindest ein schaltbares erstes Schütz (1) und in der zweiten Schnittstellenleitung (6) zwischen der Schnittstelle (7) und der mindestens einen Batteriezelle (4) zumindest ein schaltbares zweites Schütz (2) angeordnet sind, mit den folgenden Schritten:
Messen einer ersten Differenzspannung (Udif, 1) über das geöffnete erste Schütz (1) und/oder Messen einer zweiten Differenzspannung (Udif, 2) über dasgeöffnete zweite Schütz (2);
Überwachen des Alterungszustands des ersten Schützes (1) aufgrund der gemessenen ersten Differenzspannung (Udif, 1) und/oder Bestimmen des Alterungszustands des zweiten Schützes (2) aufgrund der gemessenen zweiten Differenzspannung (Udif, 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein
Überwachen des Alterungszustands des ersten Schützes (1) aufgrund eines Vergleichs der gemessenen ersten Differenzspannung (Udif, 1) mit einem ersten Spannungsschwellenwert (Ukrit, 1) und/oder
Bestimmen des Alterungszustands des zweiten Schützes (2) aufgrund eines Vergleichs der gemessenen zweiten Differenzspannung (Udif, 2) mit einem zweiten Spannungsschwellenwert (Ukrit, 2).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Differenzspannung (Udif, 1 , 2) unter Berücksichtigung zumindest eines Referenzpotentials (9, 11) gemessen wird, wobei bevorzugt zumindest eine Kreuzspannung (Ukreuz, 1 , 2) über das jeweils geöffnete Schütz (1 , 2) bezüglich dem Referenzpotential (9, 11) gemessen wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schütz (1) zwischen einem der Schnittstelle (7) zugewandten ersten Schnittstellenknotenpunkt (8) und einem der Batteriezelle (4) zugewandten ersten Batteriezellenknotenpunkt (10) angeordnet ist und/oder das zweite Schütz (2) zwischen einem der Schnittstelle (7) zugewandten zweiten Schnittstellenknotenpunkt (9) und einem der Batteriezelle (4) zugewendeten zweiten Batteriezellenknotenpunkt (11) angeordnet ist, wobei die erste Differenzspannung (Udif, 1) eine erste Kreuzspannung (Ukreuz, 1) ist, die zwischen dem ersten Schnittstellenknotenpunkt (8) des ersten Schützes (1) und dem zweiten Batteriezellenknotenpunkt (11) des zweiten Schützes (2) anliegt, und/oder die zweite Differenzspannung (Udif, 2) eine zweite Kreuzspannung (Ukreuz, 2) ist, die zwischen dem zweiten Schnittstellenknotenpunkt (9) des zweiten Schützes (2) und dem ersten Batteriezellenknotenpunkt (10) des ersten Schützes (1) anliegt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Unterbinden des Schaltens des ersten Schützes (1), wenn die erste Kreuzspannung (Ukreuz, 1) oder die erste Differenzspannung (Udif, 1) einen ersten Spannungsschwellenwert (Ukrit, 1) überschritten hat und/oder das
Unterbinden eines Schaltens des zweiten Schützes (2), wenn die zweite Kreuzspannung (Ukreuz, 2) oder die zweite Differenzspannung (Udif, 2) einen zweiten Spannungsschwellenwert (Ukrit, 2) überschritten hat.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Aussenden eines Warnsignals für den Fall, dass die erste Kreuzspannung (Ukreuz, 1) oder die erste Differenzspannung (Udiff, 1) einen ersten Warnspannungsschwellenwert überschritten hat und/oder
Aussenden eines Warnsignals für den Fall, dass die zweite Kreuzspannung (Ukreuz, 2) oder die zweite Differenzspannung (Udiff, 2) einen zweiten Warnspannungsschwellenwert überschritten hat.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Bestimmen einer ersten Referenzspannung (Uref, 1) zwischen einem ersten Batteriezellenknotenpunkt (10) des ersten Schützes (1) und einem zweiten Batteriezellenknotenpunkt (11) des zweiten Schützes (2) und/oder Bestimmen einer zweiten Referenzspannung (Uref, 2) zwischen einem ersten Schnittstellenknotenpunkt (8) des ersten Schützes (1) und einem zweiten Schnittstellenknotenpunkt (9) des zweiten Schützes (2), wobei bevorzugt der erste Spannungsschwellenwert (Ukrit, 1) in Abhängigkeit der ersten Referenzspannung (Uref, 1) bestimmt wird und bevorzugt der zweite Spannungsschwellenwert (Ukrit, 2) in Abhängigkeit der zweiten Referenzspannung (Uref, 2) bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Überwachen des Alterungszustands des ersten Schützes (1) und/oder des zweiten Schützes (2) vor jedem Schaltvorgang zum Schließen des jeweiligen Schützes (1 , 2).
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein kontinuierliches Messen der ersten Differenzspannung (Udif, 1) und/oder der zweiten Differenzspannung (Udif, 2).
10. Batteriesteuerung zum Einsatz in einem Batteriepack, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriesteuerung dazu angepasst und eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
11. Batteriepack (3) für eine Bereitstellung elektrischer Energie für eine elektrische Antriebseinheit, mit zumindest einer Batteriezelle (4), einer ersten Schnittstellenleitung (6) und einer zweiten Schnittstellenleitung (7) zur Bereitstellung der elektrischen Energie an einer Schnittstelle (7), zumindest einem schaltbaren ersten Schütz (1), das in der ersten Schnittstellenleitung (6) zwischen einem Schnittstellenknotenpunkt (8) und einem Batteriezellenknotenpunkt (10) angeordnet ist, zumindest einem schaltbaren zweiten Schütz (2), das in der zweiten Schnittstellenleitung zwischen einem Schnittstellenknotenpunkt (9) und einem Batteriezellenknotenpunkt (11) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Batteriesteuerung nach Anspruch 10.
12. Nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, auf welchem computerausführbare Anweisungen zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 gespeichert sind.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3141109A1 (fr) * 2022-10-24 2024-04-26 Psa Automobiles Sa Surveillance d’états de contacteurs d’un dispositif d’interface entre un connecteur de recharge et une batterie rechargeable en courant continu d’un véhicule
US20240317084A1 (en) * 2023-03-20 2024-09-26 Ford Global Technologies, Llc Direct current fast charge monitoring and control
EP4683156A1 (de) * 2024-07-15 2026-01-21 ABB Schweiz AG Verfahren, steuergerät und computerprogramm zum betreiben einer stromversorgungsanordnung, stromversorgungsanordnung und computerlesbares medium

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50107177U (de) * 1974-02-12 1975-09-02
JPH11133082A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 可変抵抗器の検査装置と検査方法
JP4510753B2 (ja) * 2005-12-16 2010-07-28 パナソニックＥｖエナジー株式会社 電源装置、及びその制御方法
DE102011004516A1 (de) 2011-02-22 2012-08-23 Sb Limotive Company Ltd. Schaltung und Verfahren zur Diagnose von Schaltkontakten in einem batteriebetriebenen Straßenfahrzeug
KR101504274B1 (ko) * 2011-11-09 2015-03-19 주식회사 엘지화학 전기 접촉기 진단 장치 및 방법
JP2013219955A (ja) * 2012-04-10 2013-10-24 Hitachi Vehicle Energy Ltd 電源装置
DE102012209138A1 (de) 2012-05-31 2013-12-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Alterungsbestimmung einer Sicherung sowie ein Batteriesystem mit Batteriesteuergerät zur Ausführung des Verfahrens
DE102012215063A1 (de) * 2012-08-24 2014-02-27 Robert Bosch Gmbh Überwachungsschaltung für ein Schütz
DE102012215190A1 (de) 2012-08-27 2014-02-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren für eine verschleißabhängige Schützalterungsdiagnose sowie eine Batterie mit einem Schaltschütz und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie
DE102013219243B4 (de) * 2013-09-25 2018-01-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Alterung eines elektronischen Unterbrechungselements, insbesondere eines Leistungsschützes
US9925878B2 (en) 2013-09-26 2018-03-27 Ford Global Technologies, Llc Bus pre-charge control using a buck converter
DE102013221972B4 (de) 2013-10-29 2024-03-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung der Stellung eines Relais zur Überbrückung von Bordnetzen in Kraftfahrzeugen
DE102014200265A1 (de) 2014-01-10 2015-07-16 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem mit einer Hochvoltbatterie und einer Schutzschaltung und Verfahren zum Überwachen des Funktionszustandes einer Schutzschaltung für eine Hochvoltbatterie
DE102014203476A1 (de) * 2014-02-26 2015-08-27 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen
DE102015006206A1 (de) 2015-05-13 2015-12-03 Daimler Ag Hochvoltsystem für ein Kraftfahrzeug
KR102322753B1 (ko) * 2017-04-13 2021-11-05 에스케이이노베이션 주식회사 차량용 릴레이의 고장 진단 시스템
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