WO2010130494A1 - Verfahren und vorrichtung zur trennung eines energiespeichers von einem angeschlossenen netz - Google Patents

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WO2010130494A1
WO2010130494A1 PCT/EP2010/053687 EP2010053687W WO2010130494A1 WO 2010130494 A1 WO2010130494 A1 WO 2010130494A1 EP 2010053687 W EP2010053687 W EP 2010053687W WO 2010130494 A1 WO2010130494 A1 WO 2010130494A1
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energy storage
reference value
energy store
measuring unit
separation
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PCT/EP2010/053687
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Dragan Mikulec
Dieter Hanauer
Andreas Heyl
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Vehicles that include an electric machine for driving also require an energy storage, which usually has an output voltage of ⁇ 60 V DC or 25 V AC.
  • an energy storage which usually has an output voltage of ⁇ 60 V DC or 25 V AC.
  • high voltage sources special requirements for the protection of persons are required, so that appropriate protective measures are provided.
  • a potential separation between an existing 14 V electrical system and the traction network for operating the electric machine (s) and possibly other consumers with voltages of ⁇ 60 V DC or 25 V AC is provided on the basis of relevant safety standards. For this reason, Fl-switches can not be used there.
  • the overcurrent protection is realized by means of fuses. In this way, the lines within the traction network are protected against overheating and thus against fire.
  • the object of the present invention is to reduce or overcome one or more disadvantages of the prior art.
  • it is an object of the invention to detect such errors within the energy store. and take appropriate protective measures for the connected network.
  • the object is achieved by providing a device for triggering a separation of an energy storage device from a connected network, the device having means for measuring a voltage curve of at least one measuring unit of the energy storage device under load, for balancing the
  • the solution according to the invention is characterized in that measured variables are obtained by measuring a voltage profile of individual cells of the energy store, groups of cells or the entire energy store, which by comparison with a reference value permit a decision as to whether the energy store can still be safely operated or if there is a condition that requires isolation of the energy storage device from the connected network.
  • the device according to the invention permits both the recording of voltage profiles of one or more measuring units of the energy store, a comparison of the determined measured values with a reference value and, if a significant deviation of one or more measured values from the reference value is detected, the possibly direct triggering of a separation of the energy store from the rest of the network.
  • a network can be effectively protected from the effects of, for example, a short circuit or a double insulation fault in the connected energy storage.
  • an energy store can be understood to mean any energy store which stores energy by means of electrochemical processes.
  • these are understood to mean energy stores which contain one or more accumulator and / or battery cells connected in series and possibly also in parallel.
  • Preferred energy storage can fuel cells, in particular from Type alkaline fuel cell (AFC), polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), direct methanol fuel cell (DMFC), phosphoric acid fuel cell (PAFC), molten carbonate fuel cell (MCFC) and / or solid oxide fuel cell (SOFC).
  • AFC Type alkaline fuel cell
  • PEMFC polymer electrolyte fuel cell
  • DMFC direct methanol fuel cell
  • PAFC phosphoric acid fuel cell
  • MCFC molten carbonate fuel cell
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • Further preferred electrochemical energy stores can be battery cells, in particular of the type Pb -
  • the energy store can have one or more cells.
  • the device according to the invention can be used in particular for all energy storage devices which have a current and / or voltage characteristic field.
  • the device is used to trigger a separation of an energy storage device from a connected network.
  • the energy store is connected to a network such that a closed circuit is formed, in which the energy store supplies a consumer with power.
  • the device has means and is designed such that a voltage profile of at least one measuring unit of the energy store can be measured under load.
  • a measuring unit in each case one cell of the energy storage, a
  • Group of cells (preferably connected in series) of the energy storage or the entire energy storage include.
  • the voltage of a measuring unit is thereby removed via contacts in each case at the plus and at the negative pole of the measuring unit, while the measuring unit is under load.
  • Most modular energy storage systems have voltage sensors that can be used to monitor and if necessary also control the energy storage. These voltage sensors can be used to record voltage profiles of measuring units of the energy store with the device according to the invention. The measurement may preferably be carried out during operation of the energy store. It is also possible to apply a load essentially for measurement purposes. The measurement of the voltage of a measuring unit can be carried out continuously or repeatedly at certain intervals. There are also mixed forms possible. One, several or all measuring units of an energy storage device can be measured. If more than one measuring unit of an energy store is measured, the measurement of the respective voltage for the selected measuring units can take place in parallel and / or sequentially.
  • the device according to the invention has means and is designed in such a way that the measured values can be compared with a reference value.
  • the Refernezwert is chosen so that exceeding or falling below the reference value ü beyond a tolerance range can be closed to a fault in the energy storage, such as a short circuit or a double insulation fault.
  • the reference value may depend on the energy store used and may need to be redetermined for each energy storage type and may be set before, if necessary, initial operation of the device according to the invention.
  • the reference value can be a fixed or fluctuating value, which can be derived from a mathematical model or a characteristic field of the energy store.
  • the Refernezwert can also be continuously redetermined and determined.
  • the reference value can be formed, for example, from a threshold value which reproduces a difference that is just to be tolerated in a comparison of the voltage profiles of different measuring units of a single energy store with one another.
  • the measured voltage values are compared with a specific reference value and it is determined whether one of the measured values deviates from the reference value outside of a tolerance range. If the measured voltage of a first measuring unit deviates by a value from the measured voltage of a second measuring unit of the energy store which is above a reference value (z-B of a threshold value), the device triggers a signal which initiates a separation of the energy store from the network.
  • the device according to the invention may comprise one or more storage, control and / or control units which are designed and tuned such that the desired adjustment of the measured values is effected with a reference value and the corresponding measures, e.g. Triggering a separation of the energy storage from the network, can be initiated.
  • the device has means and is designed such that, in the case of a deviation of a measured value from a reference value outside of a tolerance range, a separation of the energy storage from the connected network can be triggered. If there is a deviation of a measured value from a reference value to the extent that a separation is to be triggered, then the device according to the invention in operation can initiate the separation process.
  • the device can be designed such that the separation is triggered and / or effected directly or indirectly, possibly automatically, via electrical, electronic and / or mechanical means.
  • electrical, electronic and / or mechanical switches may be provided which are mounted between the poles of the energy storage and the other network components and allow an interruption of the conductive connections between energy storage and the rest of the network.
  • Such switches can be, for example, relays or contactors. Such switches may be part of the device according to the invention, the network and / or the energy storage, for example. Essential to the invention is that the device is designed such that the device can trigger the separation devices, for example via an electrical or a mechanical signal.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a device according to the invention.
  • vehicle is to be understood as meaning all driven vehicles which have a battery, irrespective of which drive these motor vehicles have, in particular the term “vehicle” comprising vehicles with an electric drive, e.g. HEV (electric hybrid vehicles), PHEV (plug-in hybrid vehicles), EV (electric vehicles), fuel cell vehicles, as well as all vehicles that use a battery for the electrical power supply of vehicle and / or vehicle components.
  • HEV electric hybrid vehicles
  • PHEV plug-in hybrid vehicles
  • EV electric vehicles
  • fuel cell vehicles as well as all vehicles that use a battery for the electrical power supply of vehicle and / or vehicle components.
  • the present invention also relates to a method for triggering a separation of an energy store from a connected network, comprising the steps of: a) continuously or repeatedly measuring a voltage profile at at least one measuring unit of the energy store under load; b) comparison of the measured values with a reference value and c) if a measured value deviates from the reference value outside a tolerance range, triggering separation of the energy store from the mains.
  • a method for triggering a separation of an energy store from a connected network comprising the steps of: a) continuously or repeatedly measuring a voltage profile at at least one measuring unit of the energy store under load; b) comparison of the measured values with a reference value and c) if a measured value deviates from the reference value outside a tolerance range, triggering separation of the energy store from the mains.
  • voltage profiles for more than one measuring unit can be measured in parallel and / or sequentially.
  • the invention also relates to the use of a device according to the invention or a method according to the invention for overcurrent protection of a network comprising an energy store in the presence of a double insulation fault and / or a short circuit within the energy store.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention for triggering a separation of an energy storage device from a connected network.
  • FIG. 1 an exemplary device according to the invention for triggering a separation of an energy storage is shown by a connected network.
  • the energy store 1 has a multiplicity of cells 1a to 1n connected in series, each of which supplies a partial voltage of the total output voltage of the energy store.
  • the individual cells 1a to 1n are at least partially separately accessible via the associated terminals 3a to 3o.
  • Several cells may also be grouped into groups 2a, 2b and jointly addressed as a group via appropriately selected ports 3a to 3n.
  • a sense unit may comprise a cell of the energy store (e.g., 8a), a group of cells (e.g., 8b, 8c), or the entire energy store. Via an appropriate selection of the connections 3a to 3o voltage data of the selected measuring units 8a to 8c are picked up under load and supplied to a control unit 4. The terminals 3a to 3n are connected to a control unit 4. The control unit 4 serves to receive the measured voltage measurement data of the measuring units 8a to 8c, to evaluate and to compare the measured data with a reference value and to control the triggering of a signal which entle the separation of the energy storage from the network.
  • the control unit 4 serves to receive the measured voltage measurement data of the measuring units 8a to 8c, to evaluate and to compare the measured data with a reference value and to control the triggering of a signal which entle the separation of the energy storage from the network.
  • control unit 4 comprises an evaluation algorithm 5, which compares the measured voltage values of the measuring units 8a to 8c with a specific reference value and determines whether there is a deviation which lies outside a tolerance range around this reference value. If this is the case, then the control unit 4 triggers a signal which initiates the separation of the energy storage device from the network.
  • the signal is from the controller 4 via connections
  • the switches can be, for example, contactors.
  • the signal causes the switches 6a, 6b to be switched from a closed state to an open state and thus to disconnect the energy store from the connected network.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auslösung einer Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenen Netz, wobei die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass ein Spannungsverlauf mindestens einer Messeinheit des Energiespeichers unter Last messbar ist, die Messwerte mit einem Referenzwert abgleichbar sind und bei Abweichung eines Messwerts von einem Referenzwert ausserhalb eines Toleranzbereichs, eine Trennung des Energiespeichers vom Netz auslösbar ist, sowie entsprechende Verfahren und Verwendungen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenen Netz
Stand der Technik
Fahrzeuge, die eine Elektromaschiene zum Antrieb enthalten, benötigen auch einen energiespeicher, der üblicherweise eine Ausgangsspannung von ≥ 60 V DC bzw. 25 V AC aufweist. Bei solch hohen Spannungsquellen werden besondere Anforderungen an den Schutz von Personen gefordert, so dass entsprechende Schutzmaßnahen vorgesehen werden. In Fahrzeugen, die solche hohen Spannungsquellen aufweisen ist aufgrund von einschlägigen Sicherheitsnormen eine Potentialtrennung zwischen einem vorhandenen 14 V Bordnetz und dem Traktionsnetz zum Betrieb der Elektromaschiene(n) und ggf. anderer Verbraucher mit Spannungen von ≥ 60 V DC bzw. 25 V AC vorgesehen. Aus diesem Grund können Fl-Schalter dort nicht eingesetzt werden.
Üblicherweise wird daher der Überstromschutz mit Hilfe von Schmelzsicherun- gen realisiert. Auf diese Weise werden die Leitungen innerhalb des Traktionsnetzes gegen Überhitzung und somit gegen Brand geschützt.
Tritt innerhalb des Energiespeichers ein Kurzschluss oder eine mehrfache Verbindung mit leitenden Gehäuseteilen auf, beispielsweise ein doppelter Isolations- fehler mit unterschiedlichem Potential, so kann man diesen mit oben beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren nicht erkennen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen oder mehrere Nachteile des Standes der Technik zu vermindern oder zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung solche Fehler innerhalb des Energiespeichers zu erken- nen und geeignete Schutzmassnahmen für das angeschlossene Netz einzuleiten.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch Bereitstellung einer Vorrichtung zur Auslösung einer Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenen Netz, wobei die Vorrichtung Mittel aufweist zur Messung eines Spannungsverlaufs mindes- tens einer Messeinheit des Energiespeichers unter Last, zum Abgleich der
Messwerte mit einem Referenzwert und, bei Abweichung eines Messwerts von einem Referenzwert ausserhalb eines Toleranzbereichs, zur Auslösung einer Trennung des Energiespeichers vom Netz.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass durch Messung eines Spannungsverlaufs von einzelnen Zellen des Energiespeichers, von Zellengruppen oder des gesamten Energiespeichers Messgrößen erhalten werden, die durch einen Abgleich mit einem Referenzwert eine Entscheidung darüber zulassen, ob der Energiespeicher noch unbedenklich weiter betrieben werden kann oder ob ein Zustand vorliegt, der eine Isolation des Energiespeichers vom angeschlossenen Netz notwendig macht. Dabei erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl die Aufnahme von Spannungsverläufen eines oder mehrerer Messeinheiten des Energiespeichers, einen Vergleich der ermittelten Messwerte mit einem Referenzwert und, bei Feststellung einer signifikanten Abweichung ei- nes oder mehrerer Messwerte vom Referenzwert, die ggf. direkte Auslösung einer Trennung des Energiespeichers vom restlichen Netz. So kann ein Netz vor den Auswirkungen beispielsweise eines Kurzschlusses oder eines doppelten Isolationsfehlers im angeschlosenen Energiespeicher effektiv geschützt werden.
Unter einem Energiespeicher kann für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jeder Energiespeicher verstanden werden, der eine Energie mittels e- lektrochemischer Prozesse speichert. Insbesondere sind darunter Energiespeicher zu verstehen, die eine oder mehrere in Reihe und gegebenenfalls auch parallel geschaltete Akkumulator- und/oder Batteriezellen enthalten.
Bevorzugte Energiespeicher können Brennstoffzellen, insbesondere vom Typ alkalische Brennstoffzelle (AFC), Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEMFC), Direktmethanolbrennstoffzelle (DMFC), Phosphorsäurebrennstoffzelle (PAFC), Schmelzkarbonatbrennstoffzelle (MCFC) und/oder Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) aufweisen. Weitere bevorzugte elektrochemische Energiespeicher können Akkumulatorzellen, insbesondere vom Typ Pb -
Bleiakku, NiCd - Nickel-Cadmium-Akku, NiH2 - Nickel-Wasserstoff-Akkumulator, NiMH - Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, Li-Ion - Lithium-Ionen-Akku, LiPo - Lithium-Polymer-Akku, LiFe - Lithium-Metall-Akku, Li-Mn - Lithium-Mangan-Akku, LiFePO4 - Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator, LiTi - Lithium-Titanat-Akku, RAM - Rechargeable Alkaline Manganese, Ni-Fe - Nickel-Eisen-Akku, Na/NiCI -
Natrium-Nickelchlorid-Hochtemperaturbatterie-Batterie SCiB - Super Charge Ion Battery, Silber-Zink-Akku, Silikon-Akku, Vanadium-Redox-Akkumulator und/oder Zink-Brom-Akku aufweisen. Der Energiespeicher kann eine oder mehrere Zellen aufweisen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für alle Energie- Speicher anwendbar, die ein Strom- und/oder Spannungskennlinienfeld aufweisen.
Die Vorrichtung dient zur Auslösung einer Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenen Netz. Dabei ist der Energiespeicher derart mit einem Netz verbunden, dass ein geschlossener Stromkreis entsteht, in dem der Energiespeicher einen Verbraucher mit Strom versorgt.
Die Vorrichtung weist Mittel auf und ist derart ausgestaltet, dass ein Spannungsverlauf mindestens einer Messeinheit des Energiespeichers unter Last messbar ist. Dabei kann eine Messeinheit jeweils eine Zelle des Energiespeichers, eine
Gruppe von Zellen (bevorzugt in Reihe geschaltet) des Energiespeichers oder den gesamten Energiespeicher umfassen. Die Spannung einer Messeinheit wird dabei über Kontakte jeweils am Plus- sowie am Minuspol der Messeinheit abgenommen, während die Messeinheit unter Last steht. Die meisten modular aufge- bauten Energiespeicher weisen Spannungssensoren auf, über die der Energiespeicher überwacht und ggf. auch gesteuert werden kann. Diese Spannungssensoren können verwendet werden, um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Spannungsverläufe von Messeinheiten des Energiespeichers aufzunehmen. Die Messung kann bevorzugt während des laufenden Betriebs des Energiespeichers durchgeführt werden. Es kann abber auch eine Last im Wesentlichen zu Messzwecken angelegt werden. Die Messung der Spannung einer Messeinheit kann kontinuierlich oder wiederholend in bestimmten Zeitabständen erfolgen. Es sind auch Mischformen möglich. Es können eine, mehrere oder alle Messeinheiten eines Energiespeichers vermessen werden. Werden mehr als eine Messeinheit eines Energiespeichers vermessen, so kann die Messung der jeweiligen Span- nung für die ausgewählten Messeinheiten parallel und/oder sequentiell erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist Mittel auf und ist derart ausgestaltet, dass die Messwerte mit einem Referenzwert abgleichbar sind. Der Refernezwert ist dabei so gewählt, dass ein Über- oder Unterschreiten des Referenzwertes ü- ber einen Toleranzbereich hinaus auf einen Fehlerfall im Energiespeicher geschlossen werden kann, beispielsweise einen Kurzschluss oder einen doppelten Isolationsfehler. Der Referenzwert kann vom verwendeten Energiespeicher abhängen und muss ggf. für jeden Energiespeichertyp neu bestimmt und vor, ggf. erstmaliger, Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung festgelegt wer- den. Der Referenzwert kann dabei ein fester oder schwankender Wert sein, der aus eine mathematischen Modell oder einem Kennlinienfeld des Energiespeichers abgeleitet werden kann. Der Refernezwert kann aber auch kontinuierlich neu ermittelt und festgelegt werden. Der Referenzwert kann beispielsweise aus einem Schwellenwert gebildet werden, der eine gerade noch zu tolerierende Dif- ferenz bei einem Vergleich der Spannungsverläufe verschiedener Messeinheiten eines einzigen Energiespeichers untereinander wiedergibt. Die gemessenen Spannungswerte werden mit einem bestimmten Referenzwert verglichen und es wird festgestellt, ob einer der Messwerte von dem Referenzwert ausserhalb eines Toleranzbereichs abweicht. Weicht die gemessene Spannung einer ersten Messeinheit um einen Wert von der gemessenen Spannung einer zweiten Messeinheit des Energiespeichers ab, der oberhalb eines Referenzwertes (z-B. eines Schwellenwertes) liegt, so löst die Vorrichtung ein Signal aus, welches eine Trennung des Energiespeichers vom Netz veranlasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Speicher-, Kontroll- und/oder Steuereinhei- ten aufweisen, die derart ausgestaltet und abgestimmt sind, dass der gewünschte Abgleich der Messwerte mit einem Referenzwert bewerkstelligt und die entsprechenden Massnahmen, z.B. Auslösung einer Trennung des Energiespeichers vom Netz, einleitbar sind.
Die Vorrichtung weist Mittel auf und ist derart ausgestaltet, dass, bei Abweichung eines Messwertes von einem Referenzwert ausserhalb eines Toleranzbereichs, eine Trennung des Energiespeichers vom angeschlossenen Netz auslösbar ist. Liegt eine Abweichung eines Messwertes von einem Referenzwert in dem Maße vor, dass eine Trennung ausgelöst werden soll, so kann die in Betrieb befindliche erfindungsgemäße Vorrichtung den Trennvorgang ein leiten. Dabei kann die Vor- richtung so ausgestaltet sein, dass die Trennung direkt oder indirekt, ggf. automatisch, über elektrische, elektronische und/oder mechanische Mittel ausgelöst und/oder bewirkt wird. Dazu können beispielsweise elektrische, elektronische und/oder mechanische Schalter vorgesehen sein, die zwischen den Polen des Energiespeichers und den weiteren Netzbestandteilen angebracht sind und die eine Unterbrechung der leitenden Verbindungen zwischen Energiespeicher und restlichem Netz erlauben. Solche Schalter können beispielsweise Relais oder Schütze sein. Solche Schalter können z.B. Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des Netzes und/oder des Energiespeichers sein. Erfindungswesentlich ist, dass die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Vorrichtung die Trennvorrichtungen auslösen kann, beispielsweise über ein elektrisches oder ein mechanisches Signal.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei sind unter dem Begriff „Fahrzeug" alle angetriebenen Fahrzeuge zu verstehen, die eine Batterie aufweisen, unabhängig davon welchen Antrieb diese Kraftfahrzeuge aufweisen. Insbesondere umfasst der Begriff „Fahrzeug" Fahrzeuge mit einem Elektroantrieb, z.B. HEV (elektrische Hybridfahrzeuge), PHEV (Plug-In-Hybridfahrzeuge), EV (Elektrofahr- zeuge), Brennstoffzellenfahrzeuge, sowie alle Fahrzeuge, die eine Batterie für die elektrische Energieversorgung von Fahrzeug und/oder Fahrzeugkomponenten einsetzen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Auslösung einer Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenem Netz, umfas- send die Schritte: a) kontinuierliche oder wiederholte Messung eines Spannungsverlaufs an mindestens einer Messeinheit des Energiespeichers unter Last; b) Vergleich der Messwerte mit einem Referenzwert und c) bei Abweichung eines Messwerts von dem Refernezwert ausserhalb eines Toleranzbereichs, Auslösen einer Trennung des Energiespeichers vom Netz. Dabei gelten die zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gemachten Ausführungen in gleichem Maße auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
Insbesondere können Spannungsverläufe für mehr als eine Messeinheit parallel und/oder sequentiell gemessen werden.
Die Erfindung bezieht sichh auch auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überstromschutz eines Netzes umfassend einen Energiespeicher bei Vorliegen eines doppelten Iso- lationsfehlers und/oder eines Kurzschlusses innerhalb des Energiespeichers.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Auslösung einer Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenen Netz.
Bezugszeichenhste:
1 Energiespeicher
1 a bis "I n in Reihe geschaltete Zellen des Energiespeichers
2a, 2b Gruppen von Zellen
3a bis 3o Anschlüße
4 Steuergerät
5 Auswertalgorithmus
6a, 6b Schütze
7a, 7b Verbindung, die ein Öffnen der Schütze erlaubt
8a, 8b , 8c Messeinheiten
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung: In Fig. 1 ist eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Auslösung einer Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenen Netz dargestellt.
Der Energiespeicher 1 weist eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Zellen 1a bis 1 n auf, die jeweils eine Teilspannung der Gesamtausgangsspannung des Energiespeichers liefern. Die einzelenen Zellen 1a bis 1 n sind mindestens teilweise über die zugehörigen Anschlüsse 3a bis 3o separat ansprechbar. Mehrere Zellen können auch in Gruppen 2a, 2b zusammengefasst und gemeinsam als Gruppe über entsprechend ausgewählte Anschlüsse 3a bis 3n ansprechbar sein.
Eine Messeinheit kann eine Zelle des Energiespeichers (z.B. 8a), eine Gruppe von Zellen (z.B. 8b, 8c) oder den gesamten Energiespeicher umfassen. Über eine entsprechende Auswahl der Anschlüsse 3a bis 3o werden Spannungsdaten der ausgewählten Messeinheiten 8a bis 8c unter Last abgegriffen und einem Steuergerät 4 zugeführt. Die Anschlüsse 3a bis 3n sind dazu mit einem Steuergerät 4 verbunden. Das Steuergerät 4 dient zur Aufnahme der gemessenen Spannungsmessdaten der Messeinheiten 8a bis 8c, zur Auswertung und zum Abgleich der Messdaten mit einem Referenzwert und zur Steuerung der Auslösung eines Signals, welches die Trennung des Energiespeichers vom Netz enlei- tet. Dazu umfasst das Steuergerät 4 einen Auswertealgorithmus 5, der die gemessenen Spannungswerte der Messeinheiten 8a bis 8c mit einem bestimmten Referenzert vergleicht und bestimmt, ob eine Abweichung vorliegt, die ausser- halb eines Toleranzbereichs um diesen Referenzwert liegt. Ist dies der Fall, so löst das Steuergerät 4 ein Signal aus, welches die Trennung des Energiespei- chers vom Netz einleitet. Das Signal wird vom Steuergerät 4 über Verbindungen
7a, 7b an die Schalter 6a, 6b weitergeleitet. Die Schalter können beispielsweise Schütze sein. Das Signal bewirkt, dass die Schalter 6a, 6b von einem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand geschaltet werden und damit den Energiespeicher vom angeschlossenen Netz trennen.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Auslösung einer Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenen Netz, wobei die Vorrichtung Mittel aufweist, zur Messung eines Spannungsverlaufs mindestens einer Messeinheit des Energie- Speichers unter Last, zum Abgleich der Messwerte mit einem Referenzwert und, bei Abweichung eines Messwerts von einem Referenzwert ausserhalb eines Toleranzbereichs, zur Auslösung einer Trennung des Energiespeichers vom Netz.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Messeinheit parallel und/oder sequentiell messbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinheit jeweils eine Zelle des Energiespeichers, eine Gruppe von Zellen oder den gesamten Energiespeicher umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsverlauf für eine, mehrere oder alle Messeinheiten kontinuierlich messbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert aus einem mathematischen Modell und/oder einem Kennlinienfeld des Energiespeichers abgeleitet wird.
6. Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Verfahren zur Auslösung einer Trennung eines Energiespeichers von einem angeschlossenem Netz, umfassend die Schritte: a) kontinuierliche oder wiederholte Messung eines Spannungsverlaufs an mindestens einer Messeinheit des Energiespeichers unter Last; b) Vergleich der Messwerte mit einem Referenzwert und c) bei Abweichung eines Messwerts von dem Refernezwert ausserhalb eines Toleranzbereichs, Auslösen einer Trennung des Energiespeichers vom Netz.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Spannungsverläufe für mehr als eine Messeinheit parallel und/oder sequentiell gemessen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinheit eine Zelle des Energiespeichers, eine Gruppe von
Zellen oder den gesamten Energiespeicher umfasst.
10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 9 zum Überstromschutz eines Netzes umfassend einen Energiespeicher bei Vorliegen eines doppelten Isolationsfehlers und/oder eines Kurzschlusses innerhalb des Energiespeichers.
PCT/EP2010/053687 2009-05-13 2010-03-22 Verfahren und vorrichtung zur trennung eines energiespeichers von einem angeschlossenen netz WO2010130494A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109789843A (zh) * 2016-09-27 2019-05-21 罗伯特·博世有限公司 用于运行车载能量网的方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076757A1 (de) * 2011-05-31 2012-12-06 Robert Bosch Gmbh Sicherheitsarchitektur, Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterie
DE102014200096A1 (de) * 2014-01-08 2015-07-09 Robert Bosch Gmbh Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer Batterie und Batteriesystem mit einem solchen Batteriemanagementsystem
DE102018222450A1 (de) 2018-12-20 2020-06-25 Audi Ag Hochvoltbatterieanordnung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Hochvoltbatterieanordnung
AT526159B1 (de) * 2022-07-27 2023-12-15 Avl List Gmbh Segmentiertes Hochvolt-Batteriesystem

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5801514A (en) * 1994-09-01 1998-09-01 Fujitsu Limited Charging-and-discharging control device, a battery pack, and an electronic apparatus with improved charge and discarge control
US6060185A (en) * 1996-10-29 2000-05-09 Nippon Moli Energy Corp. Protective device for secondary batteries
WO2000059094A2 (en) * 1999-03-25 2000-10-05 Tyco Electronics Corporation Devices and methods for protection of rechargeable elements
EP1343241A1 (de) * 2002-03-04 2003-09-10 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Batterie-schutzschaltung
JP2009089499A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Panasonic Electric Works Co Ltd 充電式電器機器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5801514A (en) * 1994-09-01 1998-09-01 Fujitsu Limited Charging-and-discharging control device, a battery pack, and an electronic apparatus with improved charge and discarge control
US6060185A (en) * 1996-10-29 2000-05-09 Nippon Moli Energy Corp. Protective device for secondary batteries
WO2000059094A2 (en) * 1999-03-25 2000-10-05 Tyco Electronics Corporation Devices and methods for protection of rechargeable elements
EP1343241A1 (de) * 2002-03-04 2003-09-10 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Batterie-schutzschaltung
JP2009089499A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Panasonic Electric Works Co Ltd 充電式電器機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109789843A (zh) * 2016-09-27 2019-05-21 罗伯特·博世有限公司 用于运行车载能量网的方法

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