WO2013007357A2 - Battery management system for a power supply system having a low voltage region and a high voltage region - Google Patents

Battery management system for a power supply system having a low voltage region and a high voltage region Download PDF

Info

Publication number
WO2013007357A2
WO2013007357A2 PCT/EP2012/002810 EP2012002810W WO2013007357A2 WO 2013007357 A2 WO2013007357 A2 WO 2013007357A2 EP 2012002810 W EP2012002810 W EP 2012002810W WO 2013007357 A2 WO2013007357 A2 WO 2013007357A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy storage
power supply
supply system
voltage
cell
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/002810
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2013007357A3 (en
Inventor
Tim Schaefer
Original Assignee
Li-Tec Battery Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Li-Tec Battery Gmbh filed Critical Li-Tec Battery Gmbh
Publication of WO2013007357A2 publication Critical patent/WO2013007357A2/en
Publication of WO2013007357A3 publication Critical patent/WO2013007357A3/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0007—Measures or means for preventing or attenuating collisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B60L50/62—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles charged by low-power generators primarily intended to support the batteries, e.g. range extenders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/25—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by controlling the electric load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/12—Buck converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/14—Boost converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system, in particular for an electric or hybrid drive of a motor vehicle, having a low voltage range and a high voltage range, an electrical energy storage device, which low voltage supply and is disposed in the low voltage region of the power supply system, and an electrical load, which with a High voltage is operated and is located in the high voltage range of the power supply system.
  • the invention will be described in relation to the use in a motor vehicle and the power supply system for the electric or hybrid drive of the motor vehicle. It should be noted, however, that a power supply system according to the invention can also be used for other applications independent of motor vehicles, in particular stationary applications.
  • a power supply system is a system having a power source for generating electrical energy, components for transmitting and possibly converting the electrical energy, an electrical load for converting the electrical energy into another form of energy, such as mechanical or thermal energy and means for controlling these operations and possibly other components.
  • the power supply system has an electrical energy storage device which supplies a low voltage and an electrical consumer which is operated with a high voltage.
  • a low voltage in the sense of this patent application is understood to mean a voltage between 0 and 90 V, preferably between 30 and 60 V, more preferably between 40 and 50 V.
  • a high voltage is understood to mean a voltage above 90 V, preferably above 150 V, more preferably above 250 V.
  • voltage range limits do not necessarily coincide with the voltage range limits for low and high voltage which are common in the field of electrical power engineering.
  • voltage ranges are common for electrical energy storage devices, in particular batteries such as lithium-ion batteries, or electrical consumers such as electric motors for driving the vehicles.
  • the low voltage supplied by the electrical energy storage device is preferably a DC voltage.
  • the voltage at which the electrical load is operated is preferably an alternating voltage.
  • An electric energy storage device is understood as meaning a device for storing energy, which is emitted in the form of electrical energy.
  • the electrical energy storage device may be energy storage device operating according to purely electrical principles, for example a capacitor, or an electrochemical energy storage device, for example a (non-rechargeable) primary battery or a (rechargeable) secondary battery, d. H. an accumulator.
  • the invention will be described in terms of rechargeable electrical energy storage devices, but may also be applied to non-rechargeable electrical energy storage devices.
  • the electrical energy storage device has at least one, preferably a plurality of energy storage cells. Under an energy storage cell, the smallest unit in which energy can be stored, understood within an electrical energy storage device.
  • An energy storage cell has, for example, a arranged in a cell housing electrode assembly of a plurality of anodes, cathodes and intervening separators, wherein in an electrochemical energy storage device, the electrode assembly is impregnated with an example liquid or gel electrolyte, and Abieiter for the discharge and / or charging current and other devices such as protective circuits or protective devices against overheating.
  • an electrical energy storage device can have at least one cell module.
  • a cell module is understood to be a structural unit within the electrical energy storage device which has at least two energy storage cells with an electrical connection which is not released during normal operation.
  • a cell module has a housing, in which the at least two electrically interconnected energy storage cells are housed, a common electrical lead outward, and possibly other devices such as control circuits, sensors, as well as cooling and / or Lösch Steinen.
  • the cell modules within the electrical energy storage device are preferably interconnected in parallel.
  • the energy storage cells within a cell module can be interconnected in any arrangement, but preferably they are connected first in series and then in parallel. For example, initially between 2 and 14 energy storage cells are connected in series to a cell string in series and then four such cell strings in parallel. In a series connection of, for example, twelve energy storage cells with a nominal voltage of 4 V each, a nominal voltage of the cell string - and thus also the parallel connection of four cell strings - results in a rated voltage of 48 V, ie. H. a low voltage as used herein.
  • Such low voltage is extremely desirable for the operation of an electric vehicle for safety reasons, as for example in the case of a defect in the contact of live parts for the vehicle occupants or also in the event of an accident caused rescue personnel is no immediate danger.
  • the power supply system therefore furthermore has a voltage converter, in particular a DC-DC converter, which converts a low voltage into a high voltage and / or a high voltage into a low voltage.
  • the voltage converter converts the low voltage generated by the electrical energy storage device into the high voltage required by the electrical consumer.
  • a power flow in the reverse direction i. H. be provided by the electrical load to the electrical energy storage device, preferably to realize a regenerative braking, so the feedback of braking energy by an electric motor operated during braking as a generator.
  • the voltage converter also converts the high voltage supplied by the electrical load into that of the required low voltage, with which the electrical energy storage device, if it is rechargeable, can then be charged.
  • the power supply system further includes an inverter that converts the DC high voltage supplied by the voltage converter into the AC high voltage required by the electrical load.
  • the power supply system has an inverter
  • another reason for using a high voltage is that correspondingly smaller currents must flow to achieve the required electrical power than at a low voltage. Since the costs for the power semiconductors in the inverter terelektronik rise faster with the current than with the voltage for which or for which they are designed, this results in the use of a high voltage cost advantage for the inverter.
  • the lines preferably made of copper can be designed within the power supply system with a smaller cross section and are thus easier and cheaper than when using a low voltage.
  • a power supply system of the type described above which has an electrical energy storage device, an electrical load and a voltage converter, is known for example from the patent application US 5,373,195.
  • the power supply system has a low voltage region and a high voltage region.
  • the low voltage range contains essentially all components of the power supply system that are operated exclusively with a low voltage. Consequently, all voltages prevailing in the low voltage range are low voltages.
  • the high voltage range contains essentially all components of the power supply system that are wholly or partially operated with a high voltage.
  • the voltages prevailing in the high voltage range are therefore essentially high voltages.
  • smaller voltages than high voltages may prevail, since this is not a safety problem, unlike the reverse case in the low voltage range.
  • the voltage converter forms the interface between the low-voltage range and the high-voltage range and is identical to those of its parts only Low voltages, in the low voltage range and with the other parts in the high voltage range included.
  • the power supply system has a control device for controlling the electrical energy storage device, preferably a battery management system.
  • Control devices of this type fulfill a multiplicity of functions, preferably the monitoring and control of the discharge and possibly the charge of the connected electrical energy storage devices on the basis of measured parameters of the electrical energy storage devices such as voltages, currents and temperatures and if necessary the corrective intervention in the mentioned Operations for safe and optimized operation of the motor vehicle.
  • the control device in addition to the electric energy storage device, the control device also communicates with a large number of other components of the motor vehicle inside and outside the power supply system, for example with the electrical load, the voltage converter and other components such as an engine control system, an external charger, an external diagnostic device or vehicle mounted sensors, such as acceleration sensors for impact detection.
  • Such control devices for electrical energy storage devices are known, for example, from the patent applications DE 10 2008 009 970 and DE 10 2008 052 986 assigned to the assignee of the present patent application.
  • DE 10 2008 009 970 proposes a control device for a particularly rechargeable energy storage unit ("battery management system") which has at least one first control device and at least one first storage unit and a second control unit and a second storage unit, wherein the first control unit monitors compliance a target value of at least one function parameter of at least one galvanic cell is monitored, wherein the target value of the function parameter is stored in the first memory unit.
  • the first and second memory units are signal-connected and exchange data on the functional parameters of the galvanic cells and "vital signs" with each other.
  • the object of the invention of the present patent application is to provide a power supply system of the type mentioned, which makes use of the structure of the power supply system and enables safe operation of the power supply system.
  • the control device is arranged substantially in the low-voltage region of the power supply system. Only individual components of the control device, such as control lines or sensors that connect to components in the high voltage range such as the electrical load, may not be located in the low voltage range. However, these are only those components which are not absolutely necessary for the operation of the control device. The controller may continue to perform most of its functions if any or all of these components are turned off.
  • the arrangement of the control device according to the invention substantially in the low-voltage range has the advantage that a clear functional subdivision of the power supply system into the low-voltage range and the high-voltage range is possible. In particular, the low voltage range is still functional if the high voltage range is switched off, for example, for safety reasons or is not available for other reasons.
  • control device is substantially integrated in the voltage converter.
  • integration may mean, on the one hand, that both devices are implemented together as a single component, which can be installed in one operation in the vehicle and in which certain connection lines, for example for a communication bus or for the power supply of the the devices are present only once.
  • the two devices are housed in a common housing.
  • integration can also mean further that both devices are designed in the form of a single integrated circuit, which also has certain connection lines only once and / or is accommodated in a single housing.
  • control device in the voltage converter results in a further synergy effect that certain electronic Components such as microcontroller or - processor, memory modules or power electronics components must be provided only once.
  • the low voltage generated by the electrical energy storage device and the high voltage generated by the voltage converter both of which are available within the voltage converter, directly within the integrated component and thus measured in a very simple manner.
  • sensors for the parameters of the electrical energy storage device for example the cell voltages, currents or temperatures, are then required as further components.
  • sensors for example the cell voltages, currents or temperatures
  • Onsscrien, are preferably arranged in or on the energy storage cells and / or the cell modules.
  • control device just described enables a particularly simple design of the power supply system.
  • control device has a measuring device for measuring at least one functional parameter of at least one energy storage cell, an evaluation device for evaluating at least one functional parameter of the at least one energy storage cell and at least one memory unit in order to store this functional parameter or a variable derived from this functional parameter.
  • a measuring device is to be understood as meaning a device for detecting a functional parameter of an energy storage cell.
  • These may be, for example, sensors for measuring electrical variables such as electrical voltage, electrical current, electrical charge, but also the temperature of the energy storage cell.
  • Functional parameters are understood to be physical quantities which may be useful for describing an energy storage cell. These are, for example, the electrical capacity of the energy storage cell, the measurable between the two poles of the energy storage cell voltage at idle or the load-dependent terminal voltage, the strength of a charge or discharge leading electrical current, the internal resistance of an energy storage cell, the already charged or available electrical charge Energy storage cell, leakage currents between the poles within an energy storage cell or the temperature of the cell. Depending on the type of electrical energy storage device and the requirements for their operation, other physical quantities may be of interest.
  • An evaluation device is a device for converting a function parameter from a physical to a mathematical value, for example by scaling, for computational processing, for example by linking to other variables. ren measured function parameters or other variables by means of predetermined calculation rules or other processing such as a summary or sorting of the determined sizes meant.
  • the evaluation device also serves to make use of a measured functional parameter for further processing by the control device.
  • the memory unit is used to store measured function parameters or variables derived therefrom, such. B. associated integrated or differentiated values. Together with these values, a temporal assignment is also stored in order to later be able to retrace the processes in the energy storage cells.
  • a memory unit is an example of an electronic, magnetic or optical writable device for volatile or non-volatile storage of data, such as a RAM, a flash ROM, an EEPROM, a hard disk or a recordable compact disc.
  • the variable derived from the functional parameter is the aging and / or the remaining service life of the electrical energy storage device, a cell module or an energy storage cell. This is important because an energy storage cell can change its behavior as the age progresses, so that, for example, an unchanged charge may result in a reduced charge or a reduced available voltage of the energy storage cell.
  • the energy storage cell's function parameters measured by the measuring device predetermine its future chronological progression through the evaluation device and thus also the future recordable electrical charge of the energy storage cell and / or its removable electrical charge and / or its achievable maximum electrical voltage determined. In this way, a statement about the further operation of the electrical energy storage device is possible. From a prediction of the aging of one or more energy storage cells can also be a prediction of the remaining economic life of these energy storage cells, individual cell modules or the entire electrical energy storage device are taken. In this way, a required maintenance or a replacement required can be signaled.
  • the control device when there is a deviation of at least one functional parameter of an energy storage cell from a target value, the control device initiates at least one measure for maintaining this target value and / or switches off the energy storage cell if the measure remains unsuccessful.
  • measures are preferably used for safe operation of the electrical energy storage device and thus the entire power supply system.
  • the functional parameter may be, for example, the temperature of an energy storage cell which may not exceed a certain maximum temperature in order to avoid ignition or other damage to the electrical energy storage device.
  • a measure for maintaining the target value can then be, for example, a reduction of the charge current currently drawn from the energy storage cell and / or an increased cooling of the energy storage cell and / or the automatic supply of a cooling or extinguishing agent. If the cell temperature can not be reduced by these measures below the predetermined maximum temperature, the overheated energy storage cell or a cell module or the entire electrical energy storage device is switched off. In the latter case, the control device preferably attempts to switch off as few energy storage cells and / or cell modules as possible in order to maintain the operation of the power supply system, possibly in a limited form.
  • the user is informed about such a measure or shutdown and receives, if the available capacity of the electrical energy storage device has changed by the measure or by the shutdown, a message about this capacity change.
  • the measuring and / or the evaluation and / or the storage of at least oneginasparame- ters or a size derived from this functional parameter of the at least one energy storage cell, when the high-voltage region is substantially free of voltage is substantially free of voltage.
  • Such a voltage-free state of the high-voltage region may be present, for example, when the entire power supply system has not yet been put into operation, for example, after installation of the power supply system or parts thereof as a unit, but before installation in the motor vehicle, or after removal from the vehicle and before dismantling and / or scrapping the power supply system.
  • a voltage-free state of the high-voltage region can also be present after the motor vehicle has been put into operation, if the latter is not being used or if the high voltage in the high-voltage region has been switched off for another reason, for example after the detection of an impact.
  • the control device determines whether an energy storage cell or a cell module is suitable for the power supply system and / or in which state an energy storage cell or a cell module is located.
  • Such a suitability test for an energy storage cell or a cell module can preferably be carried out during the initial equipping of the electrical energy storage device with energy storage cells or cell modules, but also if one or more energy storage cells or cell modules which are, for example, defective or over-aged have been replaced ,
  • the suitability test can relate, for example, to the type, the available voltage or the deliverable current of the energy storage cell.
  • the suitability test can use the corresponding measured functional parameters of the energy storage cell or of the cell module.
  • it is also possible to carry out the suitability test by reading out data via a communication connection between the control device and preferably a cell module.
  • further relevant for the suitability of the energy storage cell or the cell module parameters can be determined, such as the manufacturer, a identification number or such function parameters, which can not be measured directly physically, but in data form in the energy storage cell or in the cell module are deposited, for example, the highest or lowest permissible operating temperature or the maximum discharge current.
  • the result of such a suitability test can consist in the acceptance of the tested energy storage cell or the tested cell module and its / its electrical and / or data technology integration in the electrical energy storage device.
  • the result can also be the rejection of the energy storage cell or of the cell module with output of corresponding information to the user or the maintenance personnel. Accordingly, an initial check of the state of the energy storage cell or of the cell module, for example a determination of the state of charge, can take place.
  • the result of such a condition test can consist in an automatic recharging of the new energy storage cell or the new cell module to a certain state of charge or cooling or heating to a certain operating temperature.
  • Both the suitability and the state test of an energy storage cell or a cell module newly incorporated in the electrical energy storage device serve for the correct configuration and safe operation of the electrical energy storage device.
  • the measuring and / or the evaluation and / or the storage of at least one functional parameter or a variable of the at least one energy storage cell derived from this functional parameter takes place when the high-voltage region is under high voltage.
  • This state of the power supply system is generally given during the proper and undisturbed operation of the power system.
  • the control device fulfills its main task, namely the control of the electrical energy storage device during operation of the motor vehicle in a possible optimal, ie energy-saving and / or the electrical energy storage device gentle manner.
  • optimizing the operation for example, the aging of individual energy storage cells and their charging behavior within the cell module contained therein or within the entire electrical energy storage device can be taken into account in order to increase the usefulness of the electrical energy storage device and extend its service life.
  • a further preferred embodiment of the invention is characterized in that, in the case of an abnormal operating condition, in particular in an accident,
  • control device interrupts the electrical connection between at least two energy storage cells or cell modules and / or evaluates the at least one functional parameter of the at least one
  • Energy storage cell has the step of assessing the operability of the energy storage cell, a cell module or the electrical energy storage device and / or
  • Energy storage cell a cell module or the electrical energy storage device is.
  • the energy storage cells are to be checked for possible damage from the accident, preferably by a test program for the energy storage cells is started.
  • the user of the motor vehicle after the accident should receive a report with a reliable statement about the further functioning of the individual energy storage cells, the cell modules or the entire electrical energy storage device.
  • This report should enable him to decide whether the vehicle can continue to be used - for example in emergency mode - or whether he needs external assistance.
  • the report on the operability of the energy storage system is then immediately available to a called service employee and can assist him in its diagnosis and repair activity.
  • the energy storage cells are rechargeable, and the control device can compensate for different states of charge of different energy storage cells by shifting charges between these energy storage cells.
  • control device can control energy storage cells or cell modules with different designs and / or with different capacities and / or with different performance data.
  • Electrochemical energy storage cells such as capacitors and accumulators can be mixed and operated together within an energy storage system. Accordingly, energy storage cells of different capacities can be mixed and their capacities accumulated.
  • the electrical energy storage device can thus be gradually “upgraded” over time, when new types of batteries with greater capacity are available.
  • the control device depending on the state of the power supply system, in particular of use and / or danger states, change the voltage in high voltage range, in particular turn on or off.
  • Such a dangerous condition is preferably in the detection of an impact of the motor vehicle, after which the high voltage in the vehicle should be switched off immediately, as exposed by the impact live parts that can bring the vehicle occupants or even third parties in mortal danger.
  • a condition of use in which the high voltage in the high voltage range is to be switched on or off is preferably the operation or non-operation of the vehicle, for example, but also the opening or closing of a battery door or bonnet, thereby revealing components that either even a high voltage lead (for example, the electric motor) or can affect such components (for example, by touching parts of the electrical energy storage device).
  • This feature also serves the safe operation of the power supply device.
  • control device can acquire data on the power flow between the high-voltage region and the low-voltage region, preferably in both directions.
  • the prerequisite for the detection of the power flow in both directions is that the voltage converter works bidirectionally, ie can convert both a low voltage into a high voltage and a high voltage into a low voltage.
  • a power flow takes place from the electrical energy storage device in the low voltage range to the electrical load in the high voltage range
  • a reverse power flow from the high voltage to the low voltage range preferably regenerative braking, can take place when the electric motor of the motor vehicle is operated as a generator and the energy generated by this is fed back into the electrical energy storage device.
  • Another case for a power flow from the high voltage to the low voltage range can occur during charging of the electrical energy storage device, in particular in the case of an external charge, which preferably takes place via a conventional 230 V mains connection, or in the case of an internal charge, which preferably has one so-called “range extender", ie a smaller internal combustion engine with an electric generator, with the aim of increasing the range of the vehicle.
  • the already existing voltage converter can be used to generate the required low voltage.
  • the electrical energy storage device can also be used as an external energy buffer for a power grid, wherein the power flow during charging takes place as before and results in the return of the buffered energy into the power grid, a power flow from the low voltage to high voltage range.
  • control device can measure, evaluate and store data about the transmitted electrical power and energy in order to always keep up-to-date information about the state, for example the state of charge, of the electrical energy storage device, possibly also for the purpose of billing related and / or delivered Energy to derive from it.
  • the control device can monitor each cell module separately, wherein the at least two cell modules within the electrical energy storage device are preferably connected in parallel with each other. This also makes it possible to increase the service life of the cell modules and the energy storage cells contained therein. Monitored parameters or detected events are, for example, the voltages, currents, temperatures or charge states of the cell modules as well as over and under voltages, overcurrents, excess temperatures, short circuits or connection interruptions on the cell modules.
  • the control device can load individual energy storage cells or cell modules at least partially individually. In this way, the possibly different charge states or capacities of individual energy storage cells, which are caused, for example, by different aging of the energy storage cells, can be taken into account. Similar to the charge equalization between individual energy storage cells described above, thereby a more uniform charge and discharge of the individual energy storage cells is possible, which in turn increases their life and the efficiency of the entire electrical energy storage device.
  • a plurality of electrical energy storage devices which supply different low voltages are arranged in the low voltage range.
  • the different low voltages can result from different wiring types of the individual energy storage cells and / or from the use of energy storage cells of different types.
  • the power supply system can, for example, be adapted particularly well to different operating conditions or operating conditions of a vehicle.
  • electrical energy storage devices are used with different low voltages, which have different voltage levels.
  • a voltage situation is understood to mean how quickly the voltage generated by the electrical energy storage device drops as the energy storage device discharges progressively.
  • a "reserve” can be provided, which still provides a sufficiently high low voltage even with progressive total discharge of electrical energy storage devices.
  • the other electrical energy storage devices can then also with a less good voltage La ge, whereby they are, for example, cheaper or have other technical advantages such as a larger maximum discharge current.
  • the different low voltages used are preferably always at most 64 V DC.
  • Fig. 1 is a block diagram of a power supply system according to the invention.
  • Fig. 2 is a block diagram of a power supply system according to the invention, in which the control device is integrated in the voltage converter.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a power supply system 1 according to the invention for use in an electric or hybrid vehicle, the two surrounding blocks delimited by dashed lines representing the low-voltage region 9 and the high-voltage region 10, respectively.
  • the battery 2 may have one or more cell modules 4, one of which is represented by a finely dashed border line is indicated.
  • the cell module 4 in turn has two parallel-connected strands of eight battery cells 3 connected in series.
  • the individual battery cells 3 each have a nominal voltage of 4 V, so that each cell strand and thus also the entire cell module has a rated voltage of 32 V.
  • the battery cells 3 are, for example, lithium-ion cells with a maximum storage capacity of 60 Ah each.
  • the battery management system 8 for controlling the battery 2.
  • the battery management system 8 carries out all or part of the functions described above, including the regulation of the charging method for the battery. 2
  • the battery 2 can be charged by default with a charging rate of 1 to 3 C / s, a maximum of 5 C / s and a short time (for a maximum of 3 s) of 90 C / s.
  • the discharge of the battery 2, which is also controlled by the battery management system 8, is carried out by default with 1 to 10 C / s, a maximum of 20 C / s and a short time (for 3 to 4 seconds) with 125 C / s.
  • the last-mentioned peak discharge rate serves to provide a large drive power required for a short time, in particular during overtaking operations, whereby the peak discharge rate can be achieved very rapidly, for example with a maximum triggering time of 40 ms.
  • the minimum operating temperature of the battery 2 is -40 ° C.
  • Further exemplary data of the battery management system 8 are an energy requirement of 6 mW, the possibility of external monitoring and diagnostics via an I 2 C or CAN bus, an RS-232 or a USB connection.
  • the battery management system 8 complies with the IEC 62660 test standard and other ISO standards and standards for electromagnetic compatibility.
  • the battery management system 8 can be realized as a circuit on a printed circuit board, for example with the dimensions 250 ⁇ 80 mm, 180 ⁇ 200 mm or 200 ⁇ 300 mm and with a maximum height of 28 mm, or can also be designed as a single integrated circuit.
  • the functional connections between the components of the power supply system 1 are indicated in Fig. 1 by double arrows, which may stand for communication and / or power lines. In the case of communication lines, the connection, as already mentioned, for example, be made via a CAN bus or via a serial RS-232 interface.
  • the battery 2 is connected to the low voltage input of the voltage converter 6.
  • the battery management system 8 is connected to the battery 2 and the part of the voltage converter 6 in the low voltage range, for example, to detect malfunction or failure of the voltage converter 6 and then to be able to switch off the battery 2 in an emergency.
  • the high voltage region 10 is that part of the voltage converter 6, in which also high voltages prevail. Since the battery 2 supplies a DC voltage and the voltage converter 6 is a DC-DC converter, the high voltage output of the voltage converter 6 is connected to a converter 7, which converts the supplied from the voltage converter 6 DC high voltage in an AC high voltage. The conversion in the converter 7 takes place with the aid of power semiconductors.
  • the battery management system 8 is also connected to the converter 7; However, this connection is not permanent, since, for example, in an emergency, the high voltage region 10 can be separated from the low voltage region 9, whereby the said connection is disconnected. This connection is therefore marked by a dashed arrow.
  • an electric motor 5 located in the high voltage region 10, an electric motor 5 as an electrical consumer.
  • the electric motor 5 may be the mechanical drive system of the motor vehicle (not shown), consisting for example of a drive shaft, a clutch, a manual transmission, a differential gear and one or more Ren powered wheels, drive. But it is also possible that the electric motor 5 is designed as a hub motor and directly drives a drive wheel. In this case, a plurality of electric motors 5, namely for each driven wheel one, be provided, wherein the electric motors 5 are individually controllable for generating a torque required for the respective wheel. Furthermore, the electric motor 5 may also be part of a hybrid drive with an additional internal combustion engine (not shown).
  • the electric motor 5 is also connected to the battery management system 8, for example for detecting an abnormal operating state, such as overheating, and a subsequent emergency shutdown of the battery 2.
  • This connection is marked as dashed arrow for the same reasons as above.
  • the connections between the battery management system 8 on the one hand and the converter 7 and the electric motor 5 on the other hand are only communication lines, but no power lines, since an energy transfer between the battery management system 8 in the low voltage range 9 and the inverter 7 or the electric motor 5 in the high voltage range 10th without another voltage converter would not be readily possible.
  • the power supply system 1 may also contain other components, not shown in FIG. 1, for example a motor control for pre-given a required torque, a charger for the battery 2 with provision of an external charging connection or various sensors for measuring the battery or other Parameters such as the battery voltage, the battery current, the battery temperature or the acceleration to which the battery 2 is exposed.
  • a motor control for pre-given a required torque
  • various sensors for measuring the battery or other Parameters such as the battery voltage, the battery current, the battery temperature or the acceleration to which the battery 2 is exposed.
  • the electric motor 5 can be used as a generator, in particular for the recovery of braking energy.
  • the power flow then runs in Fig. 1 from right to left, ie the high voltage generated by the electric motor 5 is converted in the inverter 7, which acts as a rectifier in this case, or in an additional rectifier to be provided in a DC high voltage, which from the voltage converter. 6 is converted into a DC-low voltage with which finally the battery 2 is charged. All of these functions can be controlled or monitored by the battery management system 8.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a power supply system 1 according to the invention, in which the battery management system 8 is integrated in the voltage converter 6.
  • the integration can be carried out as an additional circuit board or additional integrated circuit within the voltage converter 6 or as an integrated circuit, which contains both the battery management system 8 and the voltage converter 6.
  • the illustrated in Fig. 2 embodiment of the invention is characterized by its minimal effort in addition to be provided for the controller 8 hardware.
  • the functions of the battery management system 8 are completely implemented in a microprocessor provided anyway in the voltage converter 6. In this case, only the required sensors for the battery and other parameters are required for the realization of the battery management system 8.

Abstract

The invention relates to a power supply system (1), in particular for an electric or hybrid drive of a motor vehicle, comprising the following components: an electric energy storage unit (2), which supplies a low voltage, and which is provided with at least one energy storage cell (3) and/or with at least one cell module (4) made of at least two energy storage cells (3); an electrical load (5) that is operated at high voltage; a voltage converter (6), in particular a DC-DC converter, which converts low voltage to high voltage and/or high voltage to low voltage; and a control device (8) for controlling the electric energy storage unit (2). The power supply system (1) further comprises a low voltage region (9), in which the electric energy storage unit (2) is arranged, and a high voltage region (10), in which the electric load (5) is arranged. According to the invention, the control device (8) is substantially arranged in the low voltage region (9) of the power supply system (1). In a particularly preferred embodiment of the invention, the control device (8) is substantially integrated in the voltage converter (6).

Description

Batteriemanagementsystem für Stromversorgungssystem mit Niederspannungsbereich und Hochspannungsbereich  Battery management system for power supply system with low voltage range and high voltage range
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2011 106 944.9 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung. Hereby, the entire contents of the priority application DE 10 2011 106 944.9 by reference is part of the present application.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem, insbesondere für einen Elektro- oder Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem Niederspannungsbereich und einem Hochspannungsbereich, einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, wel- che eine Niederspannung liefert und im Niederspannungsbereich des Stromversorgungssystem angeordnet ist, sowie einem elektrischen Verbraucher, welcher mit einer Hochspannung betrieben wird und im Hochspannungsbereich des Stromversorgungssystems angeordnet ist. Die Erfindung wird in Bezug auf den Einsatz in einem Kraftfahrzeug und das Stromversorgungssystem für den Elektro- oder Hybridantrieb des Kraftfahrzeugs beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass ein erfindungsgemäßes Stromversorgungssystem auch für andere Anwendungen unabhängig von Kraftfahrzeugen, insbesondere stationäre Anwendungen, verwendet werden kann. The present invention relates to a power supply system, in particular for an electric or hybrid drive of a motor vehicle, having a low voltage range and a high voltage range, an electrical energy storage device, which low voltage supply and is disposed in the low voltage region of the power supply system, and an electrical load, which with a High voltage is operated and is located in the high voltage range of the power supply system. The invention will be described in relation to the use in a motor vehicle and the power supply system for the electric or hybrid drive of the motor vehicle. It should be noted, however, that a power supply system according to the invention can also be used for other applications independent of motor vehicles, in particular stationary applications.
Unter einem Stromversorgungssystem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein System mit einer Stromquelle zur Erzeugung von elektrischer Energie, Komponenten zur Übertragung und ggf. Umformung der elektrischen Energie, einem elektrischen Verbraucher zur Umwandlung der elektrischen Energie in eine andere Energieform wie mecha- nischer oder thermischer Energie sowie mit Einrichtungen zur Steuerung dieser Vorgänge und möglicherweise mit weiteren Komponenten verstanden. Das Stromversorgungssystem weist eine elektrische Energiespeichereinrichtung auf, welche eine Niederspannung liefert, und einen elektrischen Verbraucher, welcher mit einer Hochspannung betrieben wird. Unter einer Niederspannung im Sinne dieser Patentanmeldung wird eine Spannung zwischen 0 und 90 V, vorzugsweise zwischen 30 und 60 V, weiter vorzugsweise zwischen 40 und 50 V verstanden. Unter einer Hochspannung im Sinne dieser Patentanmeldung wird eine Spannung über 90 V, vorzugsweise über 150 V, weiter vorzugsweise über 250 V verstanden. In the context of the present invention, a power supply system is a system having a power source for generating electrical energy, components for transmitting and possibly converting the electrical energy, an electrical load for converting the electrical energy into another form of energy, such as mechanical or thermal energy and means for controlling these operations and possibly other components. The power supply system has an electrical energy storage device which supplies a low voltage and an electrical consumer which is operated with a high voltage. A low voltage in the sense of this patent application is understood to mean a voltage between 0 and 90 V, preferably between 30 and 60 V, more preferably between 40 and 50 V. For the purposes of this patent application, a high voltage is understood to mean a voltage above 90 V, preferably above 150 V, more preferably above 250 V.
Es wird darauf hingewiesen, dass diese Spannungsbereichsgrenzen nicht unbedingt mit den im Bereich der elektrischen Energietechnik gebräuchlichen Spannungsbereichsgrenzen für Nieder- bzw. Hochspannung übereinstimmen. Es sind jedoch im Bereich der elektrischen Fahrzeugtechnik gebräuchliche Spannungsbereiche für elektrische Energie- speichereinrichtungen, insbesondere Batterien wie Lithium-Ionen-Batterien, bzw. elektrische Verbraucher wie beispielsweise Elektromotoren zum Antrieb der Fahrzeuge. It should be noted that these voltage range limits do not necessarily coincide with the voltage range limits for low and high voltage which are common in the field of electrical power engineering. However, in the field of electrical vehicle technology, voltage ranges are common for electrical energy storage devices, in particular batteries such as lithium-ion batteries, or electrical consumers such as electric motors for driving the vehicles.
Bei der von der elektrischen Energiespeichereinrichtung gelieferten Niederspannung handelt es sich vorzugsweise um eine Gleichspannung. Bei der Spannung, mit der der elektrische Verbraucher betrieben wird, handelt es sich vorzugsweise um eine Wechselspannung. The low voltage supplied by the electrical energy storage device is preferably a DC voltage. The voltage at which the electrical load is operated is preferably an alternating voltage.
Unter einer elektrischen Energiespeichereinrichtung wird eine Einrichtung zum Speichern von Energie, welche in Form von elektrischer Energie abgegeben wird, verstan- den. Die elektrische Energiespeichereinrichtung kann dabei nach rein elektrischen Prinzipien arbeitende Energiespeichereinrichtung, beispielsweise ein Kondensator, sein oder eine elektro-chemische Energiespeichereinrichtung, beispielsweise eine (nicht- aufladbare) Primärbatterie oder eine (aufladbare) Sekundärbatterie, d. h. ein Akkumulator, sein. An electric energy storage device is understood as meaning a device for storing energy, which is emitted in the form of electrical energy. The electrical energy storage device may be energy storage device operating according to purely electrical principles, for example a capacitor, or an electrochemical energy storage device, for example a (non-rechargeable) primary battery or a (rechargeable) secondary battery, d. H. an accumulator.
Die Erfindung wird in Bezug auf aufladbare elektrische Energiespeichereinrichtungen beschrieben, kann jedoch auch auf nicht-aufladbare elektrische Energiespeichereinrichtungen angewendet werden. Die elektrische Energiespeichereinrichtung weist wenigstens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Energiespeicherzellen auf. Unter einer Energiespeicherzelle wird die kleinste Baueinheit, in welcher Energie gespeichert werden kann, innerhalb einer elektrischen Energiespeichereinrichtung verstanden. Eine Energiespeicherzelle weist beispielsweise eine in einem Zellgehäuse angeordnete Elektrodenanordnung aus einer Vielzahl von Anoden, Kathoden und dazwischenliegenden Separatoren auf, wobei bei einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung die Elektrodenanordnung mit einen beispielsweise flüssigen oder gelförmigen Elektrolyten getränkt ist, sowie Abieiter für den Entlade- und/oder Ladestrom und weitere Einrichtungen wie Schutzschaltungen oder Schutzvor- richtungen gegen Überhitzung. The invention will be described in terms of rechargeable electrical energy storage devices, but may also be applied to non-rechargeable electrical energy storage devices. The electrical energy storage device has at least one, preferably a plurality of energy storage cells. Under an energy storage cell, the smallest unit in which energy can be stored, understood within an electrical energy storage device. An energy storage cell has, for example, a arranged in a cell housing electrode assembly of a plurality of anodes, cathodes and intervening separators, wherein in an electrochemical energy storage device, the electrode assembly is impregnated with an example liquid or gel electrolyte, and Abieiter for the discharge and / or charging current and other devices such as protective circuits or protective devices against overheating.
Weiterhin kann eine elektrische Energiespeichereinrichtung wenigstens ein Zellmodul aufweisen. Unter einem Zellmodul wird eine Baueinheit innerhalb der elektrischen Energiespeichereinrichtung verstanden, das wenigstens zwei Energiespeicherzellen mit einer elektrischen Verbindung aufweist, welche im normalen Betrieb nicht gelöst wird. Vorzugsweise weist ein Zellmodul ein Gehäuse auf, in der die wenigstens zwei elektrisch miteinander verbundenen Energiespeicherzellen untergebracht sind, einen gemeinsamen nach außen führenden elektrischen Anschluss, sowie möglicherweise weitere Vorrichtungen wie Steuerschaltungen, Sensoren, sowie Kühl- und/oder Löscheinrichtungen. Die Zellmodule innerhalb der elektrischen Energiespeichereinrichtung sind vorzugsweise parallel miteinander verschaltet. Furthermore, an electrical energy storage device can have at least one cell module. A cell module is understood to be a structural unit within the electrical energy storage device which has at least two energy storage cells with an electrical connection which is not released during normal operation. Preferably, a cell module has a housing, in which the at least two electrically interconnected energy storage cells are housed, a common electrical lead outward, and possibly other devices such as control circuits, sensors, as well as cooling and / or Löscheinrichtungen. The cell modules within the electrical energy storage device are preferably interconnected in parallel.
Die Energiespeicherzellen innerhalb eines Zellmoduls können in einer beliebigen Anordnung verschaltet sein, vorzugsweise sind sie jedoch zunächst in Reihe und dann parallel verschaltet. Beispielsweise werden zunächst zwischen 2 und 14 Energiespeicherzellen seriell zu einem Zellstrang in Reihe und dann vier solcher Zellstränge parallel geschaltet. Bei einer Reihenschaltung von beispielsweise zwölf Energiespeicherzellen mit einer Nennspannung von jeweils 4 V ergibt sich eine Nennspannung des Zellstrangs - und damit auch der Parallelschaltung aus vier Zellsträngen - eine Nennspannung von 48 V, d. h. eine Niederspannung im hier verwendeten Sinne. The energy storage cells within a cell module can be interconnected in any arrangement, but preferably they are connected first in series and then in parallel. For example, initially between 2 and 14 energy storage cells are connected in series to a cell string in series and then four such cell strings in parallel. In a series connection of, for example, twelve energy storage cells with a nominal voltage of 4 V each, a nominal voltage of the cell string - and thus also the parallel connection of four cell strings - results in a rated voltage of 48 V, ie. H. a low voltage as used herein.
Eine solche Niederspannung ist für den Betrieb eines elektrischen Fahrzeugs aus Sicherheitsgründen äußerst wünschenswert, da beispielsweise im Falle eines Defekts bei der Berührung von spannungsführenden Teilen für die Fahrzeuginsassen oder auch das bei einem Unfall herbeigerufene Rettungspersonal keine unmittelbare Gefahr besteht. Such low voltage is extremely desirable for the operation of an electric vehicle for safety reasons, as for example in the case of a defect in the contact of live parts for the vehicle occupants or also in the event of an accident caused rescue personnel is no immediate danger.
Auf der anderen Seite ist es zur Erreichung einer ausreichenden Fahrzeugleistung und eines hohen Fahrkomforts, z. B. hinsichtlich des Beschleunigungsvermögens, derOn the other hand, it is to achieve sufficient vehicle performance and a high ride comfort, z. B. in terms of the acceleration capacity, the
Höchstgeschwindigkeit oder des Durchzugsvermögens des Fahrzeugs, wünschenswert, den Elektromotor mit einer Hochspannung im hier verwendeten Sinne zu betreiben, um stets die Erzeugung des benötigen bzw. gewünschten Drehmoments sicherzustellen. Das Stromversorgungssystem weist daher weiterhin einen Spannungswandler, insbesondere einen Gleichspannungswandler auf, welcher eine Niederspannung in eine Hochspannung und/oder eine Hochspannung in eine Niederspannung wandelt. Der Spannungswandler wandelt die von der elektrischen Energiespeichereinrichtung erzeugte Niederspannung in die von dem elektrischen Verbraucher benötigte Hochspannung um. High speed or the pulling power of the vehicle, desirable to operate the electric motor with a high voltage in the sense used here, always to ensure the generation of the required or desired torque. The power supply system therefore furthermore has a voltage converter, in particular a DC-DC converter, which converts a low voltage into a high voltage and / or a high voltage into a low voltage. The voltage converter converts the low voltage generated by the electrical energy storage device into the high voltage required by the electrical consumer.
In dem Stromversorgungssystem kann auch ein Leistungsfluss in der umgekehrten Richtung, d. h. von dem elektrischen Verbraucher zu der elektrischen Energiespeichereinrichtung, vorgesehen sein, vorzugsweise um ein regeneratives Bremsen, also die Rückspei- sung von Bremsenergie durch einen beim Bremsen als Generator betriebenen Elektromotor, zu verwirklichen. In diesem Fall wandelt der Spannungswandler auch die von dem elektrischen Verbraucher gelieferte Hochspannung in die von der benötigte Niederspannung um, mit der die elektrische Energiespeichereinrichtung, falls sie aufladbar ist, dann geladen werden kann. In the power system, a power flow in the reverse direction, i. H. be provided by the electrical load to the electrical energy storage device, preferably to realize a regenerative braking, so the feedback of braking energy by an electric motor operated during braking as a generator. In this case, the voltage converter also converts the high voltage supplied by the electrical load into that of the required low voltage, with which the electrical energy storage device, if it is rechargeable, can then be charged.
Falls die von dem elektrischen Verbraucher benötigte Hochspannung eine Wechselspannung ist, weist das Stromversorgungssystem weiterhin einen Wechselrichter auf, der die von dem Spannungswandler gelieferte Gleich-Hochspannung in die von dem elektrischen Verbraucher benötigte Wechsel-Hochspannung umwandelt. If the high voltage required by the electrical load is an AC voltage, the power supply system further includes an inverter that converts the DC high voltage supplied by the voltage converter into the AC high voltage required by the electrical load.
Falls das Stromversorgungssystem einen Wechselrichter aufweist, ergibt sich ein weiterer Grund für die Verwendung einer Hochspannung daraus, dass zur Erreichung der benötigten elektrischen Leistung dann entsprechend kleinere Ströme als bei einer Niederspannung fließen müssen. Da die Kosten für die Leistungshalbleiter in der Wechselrich- terelektronik schneller mit dem Strom als mit der Spannung steigen, für welchen bzw. für welche sie ausgelegt sind, ergibt sich hier bei der Verwendung einer Hochspannung ein Kostenvorteil für den Umrichter. Aus dem gleichen Grund können bei der Verwendung einer Hochspannung die vorzugsweise aus Kupfer hergestellten Leitungen innerhalb des Stromversorgungssystem mit geringerem Querschnitt ausgelegt werden und sind damit leichter und billiger als bei der Verwendung einer Niederspannung. If the power supply system has an inverter, another reason for using a high voltage is that correspondingly smaller currents must flow to achieve the required electrical power than at a low voltage. Since the costs for the power semiconductors in the inverter terelektronik rise faster with the current than with the voltage for which or for which they are designed, this results in the use of a high voltage cost advantage for the inverter. For the same reason, when using a high voltage, the lines preferably made of copper can be designed within the power supply system with a smaller cross section and are thus easier and cheaper than when using a low voltage.
Schließlich wäre es ohne einen Spannungswandler zur Erzeugung einer Hochspannung durch die elektrische Energiespeichereinrichtung nötig, eine große Zahl von Energie- Speicherzellen in Reihe zu schalten. Dies ist jedoch ineffizient, da bei einer Reihenschaltung durch die im Allgemeinen leicht unterschiedlichen Kapazitäten der einzelnen Energiespeicherzellen insgesamt ein Kapazitätsverlust auftritt. Finally, without a voltage converter for generating a high voltage by the electric energy storage device, it would be necessary to connect a large number of energy storage cells in series. However, this is inefficient because, when connected in series through the generally slightly different capacitances of the individual energy storage cells, an overall capacity loss occurs.
Ein Stromversorgungssystem der oben beschriebenen Art, welches eine elektrische Energiespeichereinrichtung, einen elektrischen Verbraucher sowie einen Spannungswandler aufweist, ist beispielsweise aus der Patentanmeldung US 5,373,195 bekannt. A power supply system of the type described above, which has an electrical energy storage device, an electrical load and a voltage converter, is known for example from the patent application US 5,373,195.
Weiterhin weist das Stromversorgungssystem einen Niederspannungsbereich und einen Hochspannungsbereich auf. Furthermore, the power supply system has a low voltage region and a high voltage region.
Der Niederspannungsbereich enthält im Wesentlichen alle Komponenten des Stromversorgungssystems, die ausschließlich mit einer Niederspannung betrieben werden. Folglich sind alle in dem Niederspannungsbereich vorherrschenden Spannungen Niederspannungen. The low voltage range contains essentially all components of the power supply system that are operated exclusively with a low voltage. Consequently, all voltages prevailing in the low voltage range are low voltages.
Der Hochspannungsbereich enthält im Wesentlichen alle Komponenten des Stromversorgungssystems, die ganz oder teilweise mit einer Hochspannung betrieben werden. Die in dem Hochspannungsbereich vorherrschenden Spannungen sind daher im Wesentlichen Hochspannungen. Jedoch können im Hochspannungsbereich auch kleinere Spannungen als Hochspannungen vorherrschen, da dies - anders als der umgekehrte Fall im Niederspannungsbereich - kein Sicherheitsproblem darstellt. The high voltage range contains essentially all components of the power supply system that are wholly or partially operated with a high voltage. The voltages prevailing in the high voltage range are therefore essentially high voltages. However, in the high voltage range, smaller voltages than high voltages may prevail, since this is not a safety problem, unlike the reverse case in the low voltage range.
Der Spannungswandler bildet hierbei die Schnittstelle zwischen dem Niederspannungsbereich und dem Hochspannungsbereich und ist mit denjenigen seiner Teile, die nur Niederspannungen führen, im Niederspannungsbereich und mit den übrigen Teilen im Hochspannungsbereich enthalten. The voltage converter forms the interface between the low-voltage range and the high-voltage range and is identical to those of its parts only Low voltages, in the low voltage range and with the other parts in the high voltage range included.
Ferner weist das Stromversorgungssystem eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung der elektrischen Energiespeichereinrichtung auf, vorzugsweise ein Batteriemanagementsystem. Steuerungseinrichtungen dieser Art erfüllen eine Vielzahl von Funktionen, vorzugsweise die Überwachung und Steuerung der Entladung und ggf. der Ladung der angeschlossenen elektrischen Energiespeichereinrichtungen auf Grundlage von gemessenen Parametern der elektrischen Energiespeichereinrichtungen wie Spannungen, Strö- me und Temperaturen und ggf. den korrigierenden Eingriff in die genannten Vorgänge zum sicheren und optimierten Betrieb des Kraftfahrzeugs. Zu diesem Zweck steht die Steuerungseinrichtung außer mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung noch mit einer Vielzahl von anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems in Verbindung, beispielsweise mit dem elektrischen Ver- braucher, dem Spannungswandler und weiteren Komponenten wie beispielsweise einem Motorsteuerungssystem, einem externen Ladegerät, einem externen Diagnosegerät oder in Fahrzeug angebrachten Sensoren, beispielsweise Beschleunigungssensoren zur Aufprallerkennung. Derartige Steuerungseinrichtungen für elektrische Energiespeichereinrichtungen sind beispielsweise aus dem Patentanmeldungen DE 10 2008 009 970 und DE 10 2008 052 986 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung bekannt. Furthermore, the power supply system has a control device for controlling the electrical energy storage device, preferably a battery management system. Control devices of this type fulfill a multiplicity of functions, preferably the monitoring and control of the discharge and possibly the charge of the connected electrical energy storage devices on the basis of measured parameters of the electrical energy storage devices such as voltages, currents and temperatures and if necessary the corrective intervention in the mentioned Operations for safe and optimized operation of the motor vehicle. For this purpose, in addition to the electric energy storage device, the control device also communicates with a large number of other components of the motor vehicle inside and outside the power supply system, for example with the electrical load, the voltage converter and other components such as an engine control system, an external charger, an external diagnostic device or vehicle mounted sensors, such as acceleration sensors for impact detection. Such control devices for electrical energy storage devices are known, for example, from the patent applications DE 10 2008 009 970 and DE 10 2008 052 986 assigned to the assignee of the present patent application.
In der DE 10 2008 009 970 wird eine Steuerungsvorrichtung für eine insbesondere wie- deraufladbare Energiespeichereinheit ("Batteriemanagementsystem") vorgeschlagen, welche wenigstens eine erste Steuerungseinrichtung und wenigstens eine erste Speichereinheit sowie eine zweite Steuerungseinrichtung und eine zweite Speichereinheit aufweist, wobei die erste Steuerungseinrichtung die Einhaltung eines Zielwerts wenigstens eines Funktionsparameters wenigstens einer galvanischen Zelle überwacht, wobei der Zielwert des Funktionsparameters in der ersten Speichereinheit abgespeichert ist. Die erste und die zweite Speichereinheit sind dabei signalverbunden und tauschen sowohl Daten über die Funktionsparameter der galvanischen Zellen sowie "Lebenszeichen" miteinander aus. In dieser Patentanmeldung wird auch die Auswertung von zeitlichen Verläufen von Funktionsparametern der galvanischen Zellen sowie die Prognose von deren zukünftigen zeitlichen Verläufen beschrieben, beispielsweise mit dem Ziel der Bestimmung der fortschreitenden Alterung der Energiespeichereinheit. DE 10 2008 009 970 proposes a control device for a particularly rechargeable energy storage unit ("battery management system") which has at least one first control device and at least one first storage unit and a second control unit and a second storage unit, wherein the first control unit monitors compliance a target value of at least one function parameter of at least one galvanic cell is monitored, wherein the target value of the function parameter is stored in the first memory unit. The first and second memory units are signal-connected and exchange data on the functional parameters of the galvanic cells and "vital signs" with each other. In this patent application, the evaluation of temporal courses of functional parameters of the galvanic cells as well as the prognosis of their future time courses described, for example, with the aim of determining the progressive aging of the energy storage unit.
Die DE 10 2008 052 986 hat die technische Weiterentwicklung eines solchen Batte- riemanagementsystems in Form eines integrierten Schaltkreises zum Gegenstand. DE 10 2008 052 986 relates to the technical development of such a battery management system in the form of an integrated circuit.
Die Aufgabe der Erfindung der vorliegenden Patentanmeldung besteht darin, ein Stromversorgungssystem der genannten Art zu schaffen, das die Struktur des Stromversorgungssystems ausnutzt und einen sicheren Betrieb des Stromversorgungssystems er- möglicht. The object of the invention of the present patent application is to provide a power supply system of the type mentioned, which makes use of the structure of the power supply system and enables safe operation of the power supply system.
Diese Aufgabe wird durch ein Stromversorgungssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an. This object is achieved by a power supply system having the features of independent claim 1. The dependent subclaims indicate advantageous developments of the invention.
Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinrichtung im Wesentlichen im Niederspannungsbereich des Stromversorgungssystems angeordnet. Lediglich einzelne Komponenten der Steuerungseinrichtung, wie Steuerleitungen oder Sensoren, die die Verbindung zu Komponenten in Hochspannungsbereich wie dem elektrischen Verbraucher herstellen, sind möglicherweise nicht im Niederspannungsbereich angeordnet. Dies sind jedoch nur solche Komponenten, die für den Betrieb der Steuerungseinrichtung nicht unbedingt notwendig sind. Die Steuerungseinrichtung kann einen Großteil ihrer Funktionen auch weiterhin erfüllen, falls einzelne oder alle dieser Komponenten abgeschaltet werden. Die erfindungsgemäße Anordnung der Steuerungseinrichtung im Wesentlichen im Niederspannungsbereich hat den Vorteil, dass eine klare funktionale Unterteilung des Stromversorgungssystems in den Niederspannungsbereich und den Hochspannungsbereich möglich ist. Insbesondere ist der Niederspannungsbereich weiter funktionsfähig, wenn der Hochspannungsbereich beispielsweise aus Sicherheitsgründen abgeschaltet wird oder aus sonstigen Gründen nicht zur Verfügung steht. According to the invention, the control device is arranged substantially in the low-voltage region of the power supply system. Only individual components of the control device, such as control lines or sensors that connect to components in the high voltage range such as the electrical load, may not be located in the low voltage range. However, these are only those components which are not absolutely necessary for the operation of the control device. The controller may continue to perform most of its functions if any or all of these components are turned off. The arrangement of the control device according to the invention substantially in the low-voltage range has the advantage that a clear functional subdivision of the power supply system into the low-voltage range and the high-voltage range is possible. In particular, the low voltage range is still functional if the high voltage range is switched off, for example, for safety reasons or is not available for other reasons.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung im Wesentlichen in dem Spannungswandler integriert. Der Begriff "Integration" kann hierbei zum einen bedeuten, dass beide Vorrichtungen gemeinsam als eine einzige Komponente ausgeführt sind, welche in einem Arbeitsgang in das Fahrzeug eingebaut werden kann und bei der auch bestimmte Anschlussleitungen, beispielsweise für einen Kommunikationsbus oder für die Stromversorgung der bei- den Vorrichtungen, nur einmal vorhanden sind. Vorzugsweise sind die beiden Vorrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. In a particularly preferred embodiment of the invention, the control device is substantially integrated in the voltage converter. The term "integration" may mean, on the one hand, that both devices are implemented together as a single component, which can be installed in one operation in the vehicle and in which certain connection lines, for example for a communication bus or for the power supply of the the devices are present only once. Preferably, the two devices are housed in a common housing.
Der Begriff "Integration" kann aber auch weitergehend bedeuten, dass beide Vorrichtungen in Form einer einzigen integrierten Schaltung ausgeführt sind, welche ebenfalls be- stimmte Anschlussleitungen nur einmal aufweist und/oder in einem einzigen Gehäuse untergebracht ist. However, the term "integration" can also mean further that both devices are designed in the form of a single integrated circuit, which also has certain connection lines only once and / or is accommodated in a single housing.
Neben den offensichtlichen Vorteilen, die eine einzige gegenüber zwei getrennten Komponenten mit sich bringt - wie geringerer Platzbedarf, geringeres Gewicht, geringere Herstell- und Montagekosten sowie geringerer Energieverbrauch - ergibt sich aus der Integration der Steuerungseinrichtung in dem Spannungswandler ein weiterer Synergieeffekt dadurch, dass bestimmte elektronische Bauteile wie MikroController oder - Prozessor, Speicherbausteine oder Leistungselektronikbauteile nur ein einziges Mal vorgesehen sein müssen. In addition to the obvious advantages of a single compared to two separate components - such as smaller footprint, lower weight, lower manufacturing and assembly costs and lower energy consumption - the integration of the control device in the voltage converter results in a further synergy effect that certain electronic Components such as microcontroller or - processor, memory modules or power electronics components must be provided only once.
Außerdem können bei einer Integration der Steuerungseinrichtung in dem Spannungswandler die von der elektrischen Energiespeichereinrichtung erzeugte Niederspannung sowie die von dem Spannungswandler erzeugte Hochspannung, welche beide innerhalb des Spannungswandlers zur Verfügung stehen, direkt innerhalb der integrierten Kompo- nente und damit auf sehr einfache Weise gemessen werden. In addition, in an integration of the control device in the voltage converter, the low voltage generated by the electrical energy storage device and the high voltage generated by the voltage converter, both of which are available within the voltage converter, directly within the integrated component and thus measured in a very simple manner.
Zur Realisierung der Funktionen der Steuerungseinrichtung, beispielsweise als Barte- riemanagementsystem, werden dann als weitere Komponenten im Wesentlichen nur noch Sensoren für die Parameter der elektrischen Energiespeichereinrichtung, bei- spielsweise die Zellspannungen, -ströme oder -temperaturen, benötigt. Derartige Sensoren und möglicherweise ein - vorzugsweise "nicht-intelligenter" - Teil der für die Verarbeitung der Sensormesswerte benötigten Komponenten des Stromversorgungssystems, beispielsweise Signalverstärker, Analog-/Digital-Wandler, Codierungs- oder Modulati- onsschaltungen, sind vorzugsweise in oder an den Energiespeicherzellen und/oder den Zellmodulen angeordnet. In order to realize the functions of the control device, for example as a barebone management system, essentially only sensors for the parameters of the electrical energy storage device, for example the cell voltages, currents or temperatures, are then required as further components. Such sensors and possibly a - preferably "non-intelligent" - part of the components of the power supply system required for the processing of the sensor measured values, for example signal amplifiers, analog / digital converters, coding or modulating modules. Onsschaltungen, are preferably arranged in or on the energy storage cells and / or the cell modules.
Die eben beschriebene Anordnung der Steuerungseinrichtung ermöglicht einen beson- ders einfachen Aufbau des Stromversorgungssystems. The arrangement of the control device just described enables a particularly simple design of the power supply system.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Steuerungseinrichtung eine Messeinrichtung zum Messen wenigstens eines Funktionsparameters wenigstens einer Energiespeicherzelle, eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung wenigstens eines Funktionsparameters der wenigstens einen Energiespeicherzelle und wenigstens eine Speichereinheit auf, um diesen Funktionsparameter oder eine von diesem Funktionsparameter abgeleitete Größe abzuspeichern. In a preferred embodiment of the invention, the control device has a measuring device for measuring at least one functional parameter of at least one energy storage cell, an evaluation device for evaluating at least one functional parameter of the at least one energy storage cell and at least one memory unit in order to store this functional parameter or a variable derived from this functional parameter.
Unter einer Messeinrichtung ist eine Einrichtung zur Erfassung eines Funktionsparame- ters einer Energiespeicherzelle zu verstehen. Dies können beispielsweise Sensoren zum Messen elektrischer Größen wie elektrischer Spannung, elektrischen Stroms, elektrischer Ladung, aber auch der Temperatur der Energiespeicherzelle sein. A measuring device is to be understood as meaning a device for detecting a functional parameter of an energy storage cell. These may be, for example, sensors for measuring electrical variables such as electrical voltage, electrical current, electrical charge, but also the temperature of the energy storage cell.
Unter Funktionsparametern sind physikalische Größen zu verstehen, welche zur Be- Schreibung einer Energiespeicherzelle dienlich sein können. Dies sind beispielsweise die elektrische Kapazität der Energiespeicherzelle, die zwischen den beiden Polen der Energiespeicherzelle messbare elektrische Spannung im Leerlauf oder die lastabhängige Klemmenspannung, die Stärke eines zur Ladung oder Entladung führenden elektrischen Stroms, der Innenwiderstand einer Energiespeicherzelle, die bereits geladene oder verfügbare elektrische Ladung einer Energiespeicherzelle, Leckströme zwischen den Polen innerhalb einer Energiespeicherzelle oder auch die Temperatur der Zelle. Je nach Art der elektrischen Energiespeichereinrichtung und den Anforderungen an deren Betrieb können noch andere physikalische Größen von Interesse sein. Functional parameters are understood to be physical quantities which may be useful for describing an energy storage cell. These are, for example, the electrical capacity of the energy storage cell, the measurable between the two poles of the energy storage cell voltage at idle or the load-dependent terminal voltage, the strength of a charge or discharge leading electrical current, the internal resistance of an energy storage cell, the already charged or available electrical charge Energy storage cell, leakage currents between the poles within an energy storage cell or the temperature of the cell. Depending on the type of electrical energy storage device and the requirements for their operation, other physical quantities may be of interest.
Unter einer Auswerteeinrichtung ist eine Einrichtung zur Umwandlung eines Funktionsparameters von einer physikalischen in eine rechnerische Größe, beispielsweise durch Skalierung, zur rechnerischen Verarbeitung, beispielsweise durch Verknüpfung mit ande- ren gemessenen Funktionsparametern oder sonstigen Größen mit Hilfe von vorgegebenen Rechenvorschriften oder zur sonstigen Verarbeitung wie einer Zusammenfassung oder Sortierung der ermittelten Größen gemeint. Die Auswerteeinrichtung dient auch der Nutzbarmachung eines gemessenen Funktionsparameters zur weiteren Verarbeitung durch die Steuereinrichtung. An evaluation device is a device for converting a function parameter from a physical to a mathematical value, for example by scaling, for computational processing, for example by linking to other variables. ren measured function parameters or other variables by means of predetermined calculation rules or other processing such as a summary or sorting of the determined sizes meant. The evaluation device also serves to make use of a measured functional parameter for further processing by the control device.
Die Speichereinheit dient dazu, gemessene Funktionsparameter oder daraus abgeleitete Größen abzuspeichern, wie z. B. zugehörige integrierte oder differenzierte Werte. Gemeinsam mit diesen Werten wird auch eine zeitliche Zuordnung abgespeichert, um die Vorgänge in den Energiespeicherzellen später zeitlich nachvollziehen zu können. Eine Speichereinheit ist dabei eine beispielsweise elektronische, magnetische oder optische beschreibbare Vorrichtung zur flüchtigen oder nicht-flüchtigen Speicherung von Daten, beispielsweise ein RAM, ein Flash-ROM, ein EEPROM, eine Festplatte oder eine beschreibbare Compact Disc. The memory unit is used to store measured function parameters or variables derived therefrom, such. B. associated integrated or differentiated values. Together with these values, a temporal assignment is also stored in order to later be able to retrace the processes in the energy storage cells. A memory unit is an example of an electronic, magnetic or optical writable device for volatile or non-volatile storage of data, such as a RAM, a flash ROM, an EEPROM, a hard disk or a recordable compact disc.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die von dem Funktionsparameter abgeleitete Größe die Alterung und/oder die Restlebensdauer der elektrischen Energiespeichereinrichtung, eines Zellmoduls oder einer Energiespeicherzelle. Dies ist wichtig, da eine Energiespeicherzelle mit fortschreitendem Alter ihr Verhalten ändern kann, so dass beispielsweise ein unveränderter Ladevorgang zu einer verringerten Ladung oder einer verringerten verfügbaren Spannung der Energiespeicherzelle führen kann. In a further preferred embodiment of the invention, the variable derived from the functional parameter is the aging and / or the remaining service life of the electrical energy storage device, a cell module or an energy storage cell. This is important because an energy storage cell can change its behavior as the age progresses, so that, for example, an unchanged charge may result in a reduced charge or a reduced available voltage of the energy storage cell.
Zur Bestimmung der Alterung der Energiespeicherzelle werden etwa aus den von der Messeinrichtung gemessenen Funktionsparameter der Energiespeicherzelle deren künftige zeitliche Verläufe durch die Auswerteeinrichtung vorhergesagt und damit auch die künftig aufnehmbare elektrische Ladung der Energiespeicherzelle und/oder deren entnehmbare elektrische Ladung und/oder deren erreichbare höchste elektrische Spannung ermittelt. Auf diese Weise wird eine Aussage über den weiteren Betrieb der elektrischen Energiespeichereinrichtung möglich. Aus einer Vorhersage über die Alterung einer oder mehrerer Energiespeicherzellen kann auch eine Vorhersage für die wirtschaftliche Restlebensdauer dieser Energiespeicherzellen, einzelner Zellmodule oder der gesamten elektrischen Energiespeichereinrichtung getroffen werden. Auf diese Weise kann auch eine erforderliche Wartung oder ein erforderlicher Austausch signalisiert werden. In order to determine the aging of the energy storage cell, the energy storage cell's function parameters measured by the measuring device predetermine its future chronological progression through the evaluation device and thus also the future recordable electrical charge of the energy storage cell and / or its removable electrical charge and / or its achievable maximum electrical voltage determined. In this way, a statement about the further operation of the electrical energy storage device is possible. From a prediction of the aging of one or more energy storage cells can also be a prediction of the remaining economic life of these energy storage cells, individual cell modules or the entire electrical energy storage device are taken. In this way, a required maintenance or a replacement required can be signaled.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung leitet die Steuerungsein- richtung bei einer Abweichung wenigstens eines Funktionsparameters einer Energiespeicherzelle von einem Zielwert wenigstens eine Maßnahme zur Einhaltung dieses Zielwerts ein und/oder schaltet die Energiespeicherzelle, falls die Maßnahme ohne Erfolg bleibt, ab. Solche Maßnahmen dienen vorzugsweise dem sicheren Betrieb der elektrischen Energiespeichereinrichtung und damit des gesamten Stromversorgungssystems. In a further preferred embodiment of the invention, when there is a deviation of at least one functional parameter of an energy storage cell from a target value, the control device initiates at least one measure for maintaining this target value and / or switches off the energy storage cell if the measure remains unsuccessful. Such measures are preferably used for safe operation of the electrical energy storage device and thus the entire power supply system.
Der Funktionsparameter kann beispielsweise die Temperatur einer Energiespeicherzelle sein, welche eine bestimmte Höchsttemperatur nicht überschreiten darf, um eine Entzündung oder sonstige Beschädigung der elektrischen Energiespeichereinrichtung zu vermeiden. Eine Maßnahme zur Einhaltung des Zielwertes kann dann beispielsweise eine Verringerung des momentan aus der Energiespeicherzelle entnommenen Ladestroms und/oder eine verstärkte Kühlung der Energiespeicherzelle und/oder die automatische Zuführung eines Kühl- oder Löschmittels sein. Falls sich die Zelltemperatur durch diese Maßnahmen nicht unter die vorgegebene Höchsttemperatur reduzieren lässt, wird die überhitzte Energiespeicherzelle oder ein Zellmodul oder auch die gesamte elektri- sehe Energiespeichereinrichtung abgeschaltet. Im letzteren Fall versucht die Steuerungseinrichtung vorzugsweise, nur so wenige Energiespeicherzellen und/oder Zellmodule wie möglich abzuschalten, um den Betrieb des Stromversorgungssystems - ggf. in eingeschränkter Form - aufrecht zu erhalten. The functional parameter may be, for example, the temperature of an energy storage cell which may not exceed a certain maximum temperature in order to avoid ignition or other damage to the electrical energy storage device. A measure for maintaining the target value can then be, for example, a reduction of the charge current currently drawn from the energy storage cell and / or an increased cooling of the energy storage cell and / or the automatic supply of a cooling or extinguishing agent. If the cell temperature can not be reduced by these measures below the predetermined maximum temperature, the overheated energy storage cell or a cell module or the entire electrical energy storage device is switched off. In the latter case, the control device preferably attempts to switch off as few energy storage cells and / or cell modules as possible in order to maintain the operation of the power supply system, possibly in a limited form.
Vorzugsweise wird der Benutzer über eine solche Maßnahme bzw. Abschaltung informiert und erhält, falls sich die zur Verfügung stehende Kapazität der elektrischen Energiespeichereinrichtung durch die Maßnahme bzw. durch die Abschaltung verändert hat, eine Nachricht über diese Kapazitätsveränderung. Preferably, the user is informed about such a measure or shutdown and receives, if the available capacity of the electrical energy storage device has changed by the measure or by the shutdown, a message about this capacity change.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Messen und/oder die Auswertung und/oder das Abspeichern wenigstens eines Funktionsparame- ters oder einer von diesem Funktionsparameter abgeleiteten Größe der wenigstens einen Energiespeicherzelle, wenn der Hochspannungsbereich im Wesentlichen spannungsfrei ist. In a further preferred embodiment of the invention, the measuring and / or the evaluation and / or the storage of at least one Funktionsparame- ters or a size derived from this functional parameter of the at least one energy storage cell, when the high-voltage region is substantially free of voltage.
Ein solcher spannungsfreier Zustand des Hochspannungsbereichs kann beispielsweise vorliegen, wenn das gesamte Stromversorgungssystem noch gar nicht in Betrieb genommen worden ist, beispielsweise nach der Montage des Stromversorgungssystems oder von Teilen davon als Baueinheit, aber noch vor Einbau in das Kraftfahrzeug, oder aber nach dem Ausbau aus dem Fahrzeug und vor der Demontage und/oder Verschrot- tung des Stromversorgungssystems. Such a voltage-free state of the high-voltage region may be present, for example, when the entire power supply system has not yet been put into operation, for example, after installation of the power supply system or parts thereof as a unit, but before installation in the motor vehicle, or after removal from the vehicle and before dismantling and / or scrapping the power supply system.
Bereits in diesem Zustand, welcher über eine längere Zeit andauern kann und in welchem beispielsweise der Transport oder die Lagerung des Stromversorgungssystems oder von Teilen davon, insbesondere der elektrischen Energiespeichereinrichtung, er- folgt, ist es wichtig, den Zustand der elektrischen Energiespeichereinrichtung zu überwachen und zu dokumentieren. Already in this state, which can last for a long time and in which, for example, the transport or storage of the power supply system or parts thereof, in particular the electrical energy storage device, follows, it is important to monitor the state of the electrical energy storage device and document.
Ereignisse in der elektrischen Energiespeichereinrichtung, die in diesem Zustand von Interesse sind und erkannt werden sollen, sind beispielsweise Kurzschlüsse, das Lösen von Kontaktierungen (beispielsweise durch Vibrationen während des Transports), die Entwicklung gefährlicher Hitze oder die ungewollte Entladung etwa durch feuchtigkeitsbedingte Kriechströme. Allgemein dient diese Überwachung der Sicherheit sowie der Werterhaltung der elektrischen Energiespeichereinrichtung vorzugsweise während des Transports und der Lagerung. Die Möglichkeit einer solchen Überwachung kann sogar aufgrund gesetzlicher Bestimmungen vorgeschrieben sein. Events in the electrical energy storage device that are of interest in this state and are to be detected, for example, short circuits, the dissociation of contacts (for example, by vibrations during transport), the development of dangerous heat or the unwanted discharge due to moisture-induced leakage currents. In general, this monitoring serves the safety as well as the value retention of the electrical energy storage device preferably during transport and storage. The possibility of such monitoring may even be required by law.
Ein spannungsfreier Zustand des Hochspannungsbereichs kann jedoch auch nach Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs gegeben sein, wenn dieses gerade nicht benutzt wird oder wenn die Hochspannung im Hochspannungsbereich aus einem anderen Grund ab- geschaltet wurde, beispielsweise nach Erkennung eines Aufpralls. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ermittelt die Steuerungseinrichtung, ob eine Energiespeicherzelle oder ein Zellmodul für das Stromversorgungssystem geeignet ist und/oder in welchem Zustand sich eine Energiespeicherzelle oder ein Zellmodul befindet. However, a voltage-free state of the high-voltage region can also be present after the motor vehicle has been put into operation, if the latter is not being used or if the high voltage in the high-voltage region has been switched off for another reason, for example after the detection of an impact. In a further preferred embodiment of the invention, the control device determines whether an energy storage cell or a cell module is suitable for the power supply system and / or in which state an energy storage cell or a cell module is located.
Eine solche Eignungsprüfung für eine Energiespeicherzelle oder ein Zellmodul kann vorzugsweise bei der initialen Bestückung der elektrischen Energiespeichereinrichtung mit Energiespeicherzellen bzw. Zellmodulen vorgenommen werden, aber auch dann, wenn eine oder mehrere Energiespeicherzellen oder Zellmodule, welche beispielsweise defekt oder zu stark gealtert sind, ausgetauscht worden sind. Such a suitability test for an energy storage cell or a cell module can preferably be carried out during the initial equipping of the electrical energy storage device with energy storage cells or cell modules, but also if one or more energy storage cells or cell modules which are, for example, defective or over-aged have been replaced ,
Die Eignungsprüfung kann sich dabei beispielsweise auf den Typ, die lieferbare Spannung oder den lieferbaren Strom der Energiespeicherzelle beziehen. Die Eignungsprüfung kann dabei die entsprechenden gemessenen Funktionsparameter der Energiespei- cherzelle oder des Zellmoduls verwenden. Es ist jedoch auch möglich, die Eignungsprüfung über das Auslesen von Daten über eine Kommunikationsverbindung zwischen der Steuerungseinrichtung und vorzugsweise einem Zellmodul vorzunehmen. Auf diese Weise können auch weitere für die Eignung der Energiespeicherzelle oder des Zellmoduls relevante Parameter ermittelt werden, wie beispielsweise der Hersteller, eine Identi- fikationsnummer oder solche Funktionsparameter, welche nicht unmittelbar physikalisch gemessen werden können, aber in Datenform in der Energiespeicherzelle oder in dem Zellmodul hinterlegt sind, beispielsweise die höchste oder niedrigste zulässige Betriebstemperatur oder der maximale Entladestrom. The suitability test can relate, for example, to the type, the available voltage or the deliverable current of the energy storage cell. The suitability test can use the corresponding measured functional parameters of the energy storage cell or of the cell module. However, it is also possible to carry out the suitability test by reading out data via a communication connection between the control device and preferably a cell module. In this way, further relevant for the suitability of the energy storage cell or the cell module parameters can be determined, such as the manufacturer, a identification number or such function parameters, which can not be measured directly physically, but in data form in the energy storage cell or in the cell module are deposited, for example, the highest or lowest permissible operating temperature or the maximum discharge current.
Das Ergebnis einer solchen Eignungsprüfung kann in der Akzeptanz der geprüften Energiespeicherzelle oder des geprüften Zellmoduls und ihre/seine elektrische und/oder datentechnische Integration in die elektrische Energiespeichereinrichtung bestehen. Das Ergebnis kann aber auch in der Ablehnung der Energiespeicherzelle oder des Zellmoduls mit Ausgabe einer entsprechenden Information an den Benutzer oder das War- tungspersonal bestehen. Entsprechend kann eine initiale Überprüfung des Zustands der Energiespeicherzelle o- der des Zellmoduls, beispielsweise eine Ermittlung des Ladezustands, erfolgen. The result of such a suitability test can consist in the acceptance of the tested energy storage cell or the tested cell module and its / its electrical and / or data technology integration in the electrical energy storage device. The result can also be the rejection of the energy storage cell or of the cell module with output of corresponding information to the user or the maintenance personnel. Accordingly, an initial check of the state of the energy storage cell or of the cell module, for example a determination of the state of charge, can take place.
Das Ergebnis einer solchen Zustandsprüfung kann in einem automatisches Nachladen der neuen Energiespeicherzelle oder des neuen Zellmoduls auf einen bestimmten Ladezustand oder die Kühlung oder Erwärmung auf eine bestimmte Betriebstemperatur bestehen. The result of such a condition test can consist in an automatic recharging of the new energy storage cell or the new cell module to a certain state of charge or cooling or heating to a certain operating temperature.
Sowohl die Eignungs- als auch die Zustandsprüfung einer neu in die elektrische Ener- giespeichereinrichtung aufgenommenen Energiespeicherzelle oder eines Zellmoduls dienen der korrekten Konfiguration und dem sicheren Betrieb der elektrischen Energiespeichereinrichtung. Both the suitability and the state test of an energy storage cell or a cell module newly incorporated in the electrical energy storage device serve for the correct configuration and safe operation of the electrical energy storage device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Messen und/oder die Auswertung und/oder das Abspeichern wenigstens eines Funktionsparameters oder einer von diesem Funktionsparameter abgeleiteten Größe der wenigstens einen Energiespeicherzelle, wenn der Hochspannungsbereich unter Hochspannung steht. According to a further preferred embodiment of the invention, the measuring and / or the evaluation and / or the storage of at least one functional parameter or a variable of the at least one energy storage cell derived from this functional parameter takes place when the high-voltage region is under high voltage.
Dieser Zustand des Stromversorgungssystems ist im Allgemeinen während des ord- nungsgemäßen und ungestörten Betriebs des Stromversorgungssystems gegeben. In diesem Zustand erfüllt auch die Steuerungsvorrichtung ihre Hauptaufgabe, nämlich die Steuerung der elektrischen Energiespeichereinrichtung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs in einer möglichst optimalen, d. h. energiesparenden und/oder die elektrische Energiespeichereinrichtung schonenden Art und Weise. Bei der Optimierung des Be- triebs können beispielsweise die Alterung einzelner Energiespeicherzellen und deren Ladeverhalten innerhalb des sie enthaltenen Zellmoduls oder innerhalb der gesamten elektrischen Energiespeichereinrichtung berücksichtigt werden, um den Nutzwert der elektrischen Energiespeichereinrichtung zu erhöhen und ihre Lebensdauer zu verlängern. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer abnormalen Betriebsbedingung, insbesondere bei einem Unfall, This state of the power supply system is generally given during the proper and undisturbed operation of the power system. In this state, the control device fulfills its main task, namely the control of the electrical energy storage device during operation of the motor vehicle in a possible optimal, ie energy-saving and / or the electrical energy storage device gentle manner. When optimizing the operation, for example, the aging of individual energy storage cells and their charging behavior within the cell module contained therein or within the entire electrical energy storage device can be taken into account in order to increase the usefulness of the electrical energy storage device and extend its service life. A further preferred embodiment of the invention is characterized in that, in the case of an abnormal operating condition, in particular in an accident,
- die Steuerungseinrichtung die elektrische Verbindung zwischen wenigstens zwei Energiespeicherzellen oder Zellmodulen unterbricht und/oder - die Auswertung des wenigstens einen Funktionsparameters der wenigstens einenthe control device interrupts the electrical connection between at least two energy storage cells or cell modules and / or evaluates the at least one functional parameter of the at least one
Energiespeicherzelle den Schritt der Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Energiespeicherzelle, eines Zellmoduls oder der elektrischen Energiespeichereinrichtung aufweist und/oder Energy storage cell has the step of assessing the operability of the energy storage cell, a cell module or the electrical energy storage device and / or
- eine von dem wenigstens einen Funktionsparameter der wenigstens einen one of the at least one functional parameter of the at least one
Energiespeicherzelle abgeleitete Größe ein Bericht über die Funktionsfähigkeit der Energy storage cell derived size a report on the operability of the
Energiespeicherzelle, eines Zellmoduls oder der elektrischen Energiespeichereinrichtung ist. Energy storage cell, a cell module or the electrical energy storage device is.
Die genannten Merkmale entsprechen einem "Unfallsicherheitsmodus", in welchem durch Vereinzelung der Energiespeicherzellen oder Zellmodule eine unkontrollierte, schlagartige Entladung der Energiespeicherzellen durch gezielte Unterbrechung von elektrischen Verbindungen innerhalb der elektrischen Energiespeichereinrichtung vermieden werden soll. The features mentioned correspond to an "accident safety mode", in which an uncontrolled, sudden discharge of the energy storage cells by selective interruption of electrical connections within the electrical energy storage device is to be avoided by separating the energy storage cells or cell modules.
Gleichzeitig sollen - soweit dies automatisiert möglich ist - die Energiespeicherzellen auf mögliche Beschädigungen durch den Unfall überprüft werden, vorzugsweise indem ein Testprogramm für die Energiespeicherzellen gestartet wird. At the same time - as far as this is automatically possible - the energy storage cells are to be checked for possible damage from the accident, preferably by a test program for the energy storage cells is started.
Schließlich soll der Benutzer des Kraftfahrzeugs nach dem Unfall einen Bericht mit einer zuverlässigen Aussage über die weitere Funktionsfähigkeit der einzelnen Energiespeicherzellen, der Zellmodule oder der gesamten elektrischen Energiespeichereinrichtung erhalten. Dieser Bericht soll ihm die Entscheidung ermöglichen, ob das Fahrzeug weiterhin - beispielsweise im Notbetrieb - einsetzbar ist oder ob er externe Hilfe in Anspruch nehmen muss. Der Bericht über die Funktionsfähigkeit des Energiespeichersystems steht dann auch einem herbeigerufenen Service-Mitarbeiter unmittelbar zur Verfügung und kann diesen bei dessen Diagnose- und Reparaturtätigkeit unterstützen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Energiespeicherzellen aufladbar, und die Steuerungseinrichtung kann unterschiedliche Ladezustände verschiedener Energiespeicherzellen durch Verschiebung von Ladungen zwischen die- sen Energiespeicherzellen ausgleichen. Finally, the user of the motor vehicle after the accident should receive a report with a reliable statement about the further functioning of the individual energy storage cells, the cell modules or the entire electrical energy storage device. This report should enable him to decide whether the vehicle can continue to be used - for example in emergency mode - or whether he needs external assistance. The report on the operability of the energy storage system is then immediately available to a called service employee and can assist him in its diagnosis and repair activity. In a further preferred embodiment of the invention, the energy storage cells are rechargeable, and the control device can compensate for different states of charge of different energy storage cells by shifting charges between these energy storage cells.
Hierdurch kann die Entnahme oder Speicherung von elektrischer Ladung, insbesondere bei einer großen Anzahl von in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen, gleichmäßiger auf die einzelnen Energiespeicherzellen verteilt werden. Dieses Vorgehen kann die nutzbare Gesamtkapazität der Zellmodule und der elektrischen Energiespeichereinrichtung erhöhen und die Lebensdauer der einzelnen Energiespeicherzellen und damit der gesamten elektrischen Energiespeichereinrichtung verlängern. Für einen solchen Ladungsausgleich sind sowohl sogenannte statische als auch sogenannte dynamische Methoden bekannt. As a result, the removal or storage of electrical charge, in particular in the case of a large number of energy storage cells connected in series, can be distributed more uniformly to the individual energy storage cells. This approach can increase the usable total capacity of the cell modules and the electrical energy storage device and extend the life of the individual energy storage cells and thus the entire electrical energy storage device. For such a charge balance both so-called static and so-called dynamic methods are known.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerungseinrichtung Energiespeicherzellen oder Zellmodule mit unterschiedlichen Bauarten und/oder mit unterschiedlichen Kapazitäten und/oder mit unterschiedlichen Leistungsdaten steuern. In a further preferred embodiment of the invention, the control device can control energy storage cells or cell modules with different designs and / or with different capacities and / or with different performance data.
Hierdurch wird eine flexiblere Konfigurations des Energiespeichersystems ermöglicht, indem beispielsweise ionische und nicht-ionische Energiespeicherzellen wie Lithium- Ionen-Batterien, Lithium-Polymer-Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Batterien und Blei- Batterien, Hochleistungs- und Hochenergie-Batterien oder sogar elektrische und elektro- chemische Energiespeicherzellen wie Kondensatoren und Akkumulatoren innerhalb eines Energiespeichersystems gemischt und gemeinsam betrieben werden können. Entsprechend können auch Energiespeicherzellen verschiedener Kapazitäten gemischt und ihre Kapazitäten kumuliert werden. Vorzugsweise kann die elektrische Energiespeichereinrichtung so im Laufe der Zeit, wenn neue Batterietypen mit größerer Kapazität zur Verfügung stehen, sukzessive "aufgerüstet" werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit vom Zustand des Stromversorgungssystems, insbesondere von Benutzungs- und/oder Gefahrenzuständen, die Spannung in Hochspannungsbereich verändern, insbesondere ein- oder ausschalten. This allows a more flexible configuration of the energy storage system by, for example, ionic and non-ionic energy storage cells such as lithium-ion batteries, lithium-polymer batteries, lithium-iron phosphate batteries and lead batteries, high-performance and high-energy batteries or even electric and Electrochemical energy storage cells such as capacitors and accumulators can be mixed and operated together within an energy storage system. Accordingly, energy storage cells of different capacities can be mixed and their capacities accumulated. Preferably, the electrical energy storage device can thus be gradually "upgraded" over time, when new types of batteries with greater capacity are available. In a further preferred embodiment of the invention, the control device, depending on the state of the power supply system, in particular of use and / or danger states, change the voltage in high voltage range, in particular turn on or off.
Ein solcher Gefahrenzustand besteht vorzugsweise in der Erkennung eines Aufpralls des Kraftfahrzeugs, nach welchem die Hochspannung im Fahrzeug sofort abgeschaltet werden soll, da durch den Aufprall spannungsführende Teile offenliegen können, welche die Fahrzeuginsassen oder auch Dritte in Lebensgefahr bringen können. Such a dangerous condition is preferably in the detection of an impact of the motor vehicle, after which the high voltage in the vehicle should be switched off immediately, as exposed by the impact live parts that can bring the vehicle occupants or even third parties in mortal danger.
Ein Benutzungszustand, in dem die Hochspannung im Hochspannungsbereich ein- oder ausgeschaltet werden soll, ist vorzugsweise der Betrieb bzw. der Nicht-Betrieb des Fahrzeugs, beispielsweise aber auch das Öffnen bzw. Schließen einer Batterieklappe oder einer Motorhaube, wodurch Komponenten offengelegt werden, die entweder selbst eine Hochspannung führen (beispielsweise der Elektromotor) oder sich auf solche Komponenten auswirken können (beispielsweise durch Berührung von Teilen der elektrischen Energiespeichereinrichtung). Auch dieses Merkmal dient also dem sicheren Betrieb der Stromversorgungseinrichtung. A condition of use in which the high voltage in the high voltage range is to be switched on or off is preferably the operation or non-operation of the vehicle, for example, but also the opening or closing of a battery door or bonnet, thereby revealing components that either even a high voltage lead (for example, the electric motor) or can affect such components (for example, by touching parts of the electrical energy storage device). This feature also serves the safe operation of the power supply device.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerungseinrichtung Daten über den Leistungsfluss zwischen dem Hochspannungsbereich und dem Niederspannungsbereich, vorzugsweise in beiden Richtungen, erfassen. Voraussetzung für die Erfassung des Leistungsflusses in beiden Richtungen ist, dass der Spannungswandler bidirektional funktioniert, also sowohl eine Niederspannung in eine Hochspan- nung als auch eine Hochspannung in eine Niederspannung wandeln kann. In a further preferred embodiment of the invention, the control device can acquire data on the power flow between the high-voltage region and the low-voltage region, preferably in both directions. The prerequisite for the detection of the power flow in both directions is that the voltage converter works bidirectionally, ie can convert both a low voltage into a high voltage and a high voltage into a low voltage.
Während im normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs ein Leistungsfluss von der elektrischen Energiespeichereinrichtung im Niederspannungsbereich zu dem elektrischen Verbraucher im Hochspannungsbereich erfolgt, kann ein umgekehrter Leistungsfluss vom Hoch- spannungs- zum Niederspannungsbereich, vorzugsweise beim regenerativen Bremsen, erfolgen, wenn der Elektromotor des Kraftfahrzeugs als Generator betrieben wird und die von diesem erzeugte Energie in die elektrische Energiespeichereinrichtung zurückgespeist wird. During normal operation of the motor vehicle, a power flow takes place from the electrical energy storage device in the low voltage range to the electrical load in the high voltage range, a reverse power flow from the high voltage to the low voltage range, preferably regenerative braking, can take place when the electric motor of the motor vehicle is operated as a generator and the energy generated by this is fed back into the electrical energy storage device.
Ein anderer Fall für einen Leistungsfluss vom Hochspannungs- zum Niederspannungs- bereich kann bei der Aufladung der elektrischen Energiespeichereinrichtung auftreten, insbesondere bei einer externen Aufladung, welche vorzugsweise über einen herkömmlichen 230-V-Netzanschluss erfolgt, oder bei einer internen Aufladung, welche vorzugsweise über einen so genannten "Range Extender" erfolgt, also einen kleineren Verbrennungsmotor mit elektrischem Generator, mit dem Ziel, die Reichweite des Fahrzeugs zu vergrößern. In diesen Fällen kann der ohnehin vorhandene Spannungswandler zur Erzeugung der benötigten Niederspannung verwendet werden. Another case for a power flow from the high voltage to the low voltage range can occur during charging of the electrical energy storage device, in particular in the case of an external charge, which preferably takes place via a conventional 230 V mains connection, or in the case of an internal charge, which preferably has one so-called "range extender", ie a smaller internal combustion engine with an electric generator, with the aim of increasing the range of the vehicle. In these cases, the already existing voltage converter can be used to generate the required low voltage.
Schließlich kann die elektrische Energiespeichereinrichtung auch als externer Energiepuffer für ein Stromnetz eingesetzt werden, wobei der Leistungsfluss bei der Aufladung wie zuvor stattfindet und sich bei der Rückspeisung der gepufferten Energie ins Stromnetz ein Leistungsfluss vom Niederspannungs- zum Hochspannungsbereich ergibt. Finally, the electrical energy storage device can also be used as an external energy buffer for a power grid, wherein the power flow during charging takes place as before and results in the return of the buffered energy into the power grid, a power flow from the low voltage to high voltage range.
In allen genannten Fällen kann die Steuerungseinrichtung Daten über die übertragene elektrische Leistung und Energie messen, auswerten und speichern, um stets aktuelle Informationen über den Zustand, beispielsweise den Ladezustand, der elektrischen Energiespeichereinrichtung, ggf. auch zum Zwecke der Abrechnung von bezogener und/oder gelieferter Energie, daraus ableiten zu können. In all cases mentioned, the control device can measure, evaluate and store data about the transmitted electrical power and energy in order to always keep up-to-date information about the state, for example the state of charge, of the electrical energy storage device, possibly also for the purpose of billing related and / or delivered Energy to derive from it.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerungseinrichtung jedes Zellmodul separat überwachen, wobei die wenigstens zwei Zellmodule innerhalb der elektrischen Energiespeichereinrichtung vorzugsweise parallel miteinander verschaltet sind. Auch hierdurch lässt sich die Lebensdauer der Zellmodule und der darin enthaltenen Energiespeicherzellen erhöhen. Überwachte Parameter bzw. erkannte Ereignisse sind beispielsweise die Spannungen, Ströme, Temperaturen oder Ladezustände der Zellmodule sowie Über- und Unterspannungen, Überströme, Übertemperaturen, Kurzschlüsse oder Anschlussunterbrechungen an den Zellmodulen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerungseinrichtung einzelne Energiespeicherzellen oder Zellmodule zumindest teilweise individuell laden. Hierdurch können die möglicherweise unterschiedlichen Ladezustände oder Kapazitäten ein- zelner Energiespeicherzellen, die beispielsweise durch unterschiedliche Alterung der Energiespeicherzellen bedingt sind, berücksichtigt werden. Ähnlich wie beim oben beschriebenen Ladungsausgleich zwischen einzelnen Energiespeicherzellen wird dadurch eine gleichmäßigere Ladung und Entladung der einzelnen Energiespeicherzellen ermöglicht, was wiederum deren Lebensdauer sowie die Effizienz der gesamten elektrischen Energiespeichereinrichtung erhöht. In a further embodiment of the invention, the control device can monitor each cell module separately, wherein the at least two cell modules within the electrical energy storage device are preferably connected in parallel with each other. This also makes it possible to increase the service life of the cell modules and the energy storage cells contained therein. Monitored parameters or detected events are, for example, the voltages, currents, temperatures or charge states of the cell modules as well as over and under voltages, overcurrents, excess temperatures, short circuits or connection interruptions on the cell modules. In a further embodiment of the invention, the control device can load individual energy storage cells or cell modules at least partially individually. In this way, the possibly different charge states or capacities of individual energy storage cells, which are caused, for example, by different aging of the energy storage cells, can be taken into account. Similar to the charge equalization between individual energy storage cells described above, thereby a more uniform charge and discharge of the individual energy storage cells is possible, which in turn increases their life and the efficiency of the entire electrical energy storage device.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Niederspannungsbereich mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen angeordnet, welche verschiedene Niederspannungen liefern. Die verschiedenen Niederspannungen können sich dabei aus ver- schiedenen Verschaltungsarten der einzelnen Energiespeicherzellen und/oder aus dem Einsatz von Energiespeicherzellen unterschiedlichen Typs ergeben. Durch den Einsatz von verschiedenen Niederspannungen kann das Stromversorgungssystem beispielsweise besonders gut an verschiedene Einsatz- oder Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs angepasst werden. In a further embodiment of the invention, a plurality of electrical energy storage devices which supply different low voltages are arranged in the low voltage range. The different low voltages can result from different wiring types of the individual energy storage cells and / or from the use of energy storage cells of different types. By using different low voltages, the power supply system can, for example, be adapted particularly well to different operating conditions or operating conditions of a vehicle.
Vorzugsweise werden elektrische Energiespeichereinrichtungen mit verschiedenen Niederspannungen eingesetzt, welche unterschiedliche Spannungslagen aufweisen. Unter einer Spannungslage wird hierbei verstanden, wie schnell die von der elektrischen Energiespeichereinrichtung erzeugte Spannung bei einer zunehmenden Entladung der Ener- giespeichereinrichtung abfällt. Preferably, electrical energy storage devices are used with different low voltages, which have different voltage levels. In this case, a voltage situation is understood to mean how quickly the voltage generated by the electrical energy storage device drops as the energy storage device discharges progressively.
Auf diese Weise kann beispielsweise durch den Einsatz einer elektrischen Energiespeichereinrichtung mit einer guten Spannungslage eine "Reserve" vorgehalten werden, die auch bei fortschreitender Gesamtentladung der elektrischen Energiespeichereinrichtun- gen noch eine ausreichend hohe Niederspannung bereitstellt. Die übrigen elektrischen Energiespeichereinrichtungen können dann auch mit einer weniger guten Spannungsla- ge ausgeführt sein, wodurch sie beispielsweise preiswerter sind oder aber andere technische Vorteile wie einen größeren maximalen Entladestrom haben. In this way, for example by the use of an electrical energy storage device with a good voltage level, a "reserve" can be provided, which still provides a sufficiently high low voltage even with progressive total discharge of electrical energy storage devices. The other electrical energy storage devices can then also with a less good voltage La ge, whereby they are, for example, cheaper or have other technical advantages such as a larger maximum discharge current.
Vorzugsweise betragen die verschiedenen eingesetzten Niederspannungen aus den oben genannten Sicherheitsgründen stets maximal 64 V Gleichspannung. For the safety reasons mentioned above, the different low voltages used are preferably always at most 64 V DC.
Selbstverständlich können auch mehrere der oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung - soweit dies technisch möglich ist - beliebig miteinander kombiniert werden. Of course, several of the above-described embodiments of the invention - as far as this is technically possible - can be combined with each other.
Beispielhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Stromversorgungssystems sind in Form von Blockdiagrammen in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen: Exemplary embodiments of the power supply system according to the invention are shown in the form of block diagrams in the following drawings. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Stromversorgungssystems und Fig. 1 is a block diagram of a power supply system according to the invention and
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Stromversorgungssystems, bei dem die Steuerungseinrichtung in dem Spannungswandler integriert ist. Fig. 2 is a block diagram of a power supply system according to the invention, in which the control device is integrated in the voltage converter.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Stromversorgungssystems 1 zum Einsatz in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, wobei die beiden umgebenden, mit gestrichelten Linien begrenzten Blöcke den Niederspannungsbereich 9 bzw. den Hochspannungsbereich 10 darstellen. 1 shows an embodiment of a power supply system 1 according to the invention for use in an electric or hybrid vehicle, the two surrounding blocks delimited by dashed lines representing the low-voltage region 9 and the high-voltage region 10, respectively.
Innerhalb des Niederspannungsbereichs 9 befinden sich eine Batterie 2, ein Batteriema- nagementsystem 8 sowie derjenige Teil des Spannungswandlers 6, in welchem nur Niederspannungen vorherrschen. Hierbei stellen die Batterie 2 die elektrische Energiespeichereinrichtung und das Batteriemanagementsystem 8 die Steuerungseinrichtung dar. Der Spannungswandler 6 ist ein Gleichspannungswandler. Die Batterie 2 kann ein oder mehrere Zellmodule 4 aufweisen, von denen eines durch eine fein gestrichelte Begren- zungslinie angedeutet dargestellt ist. Das Zellmodul 4 wiederum weist zwei parallel geschaltete Stränge von jeweils acht in Reihe geschalteten Batteriezellen 3 auf. Within the low-voltage range 9 are a battery 2, a battery management system 8 and that part of the voltage converter 6 in which only low voltages prevail. Here, the battery 2, the electrical energy storage device and the battery management system 8, the control device. The voltage converter 6 is a DC-DC converter. The battery 2 may have one or more cell modules 4, one of which is represented by a finely dashed border line is indicated. The cell module 4 in turn has two parallel-connected strands of eight battery cells 3 connected in series.
Im Ausführungsbeispiel besitzen die einzelnen Batteriezellen 3 jeweils eine Nennspan- nung von 4 V, so dass jeder Zellstrang und damit auch das gesamte Zellmodul eine Nennspannung von 32 V hat. Die Batteriezellen 3 sind beispielsweise Lithium-Ionen- Zellen mit einer maximalen Speicherkapazität von jeweils 60 Ah. In the exemplary embodiment, the individual battery cells 3 each have a nominal voltage of 4 V, so that each cell strand and thus also the entire cell module has a rated voltage of 32 V. The battery cells 3 are, for example, lithium-ion cells with a maximum storage capacity of 60 Ah each.
Ebenfalls im Niederspannungsbereich 9 befindet sich das Batteriemanagementsystem 8 zur Steuerung der Batterie 2. Das Batteriemanagementsystem 8 führt alle oder einen Teil der oben beschriebenen Funktionen aus, darunter auch die Regelung des Ladeverfahrens für die Batterie 2. Also in the low voltage area 9 is the battery management system 8 for controlling the battery 2. The battery management system 8 carries out all or part of the functions described above, including the regulation of the charging method for the battery. 2
In einer beispielhaften Konfiguration kann die Batterie 2 standardmäßig mit einer Ladera- te von 1 - 3 C/s, maximal mit 5 C/s und kurzzeitig (für maximal 3 s) mit 90 C/s geladen werden. Die Entladung der Batterie 2, welche ebenfalls vom Batteriemanagementsystem 8 geregelt wird, erfolgt standardmäßig mit 1 bis 10 C/s, maximal mit 20 C/s und kurzzeitig (für 3 bis 4 Sekunden) mit 125 C/s. Die letztgenannte Spitzen-Entladerate dient zur Bereitstellung einer kurzzeitig benötigten großen Antriebsleistung, insbesondere bei Überholvorgängen, wobei die Spitzen-Entladerate sehr schnell, beispielsweise mit maximal 40 ms Auslösezeit, erreicht werden kann. Die minimale Betriebstemperatur der Batterie 2 beträgt -40°C. Weitere beispielhafte Daten des Batteriemanagementsystems 8 sind ein Energiebedarf von 6 mW, die Möglichkeit der externen Überwachung und Diagnose über einen l2C- oder CAN-Bus, einen RS-232- oder einen USB-Anschluss. Das Batteriemanagementsystem 8 erfüllt den Prüfstandard IEC 62660 sowie weitere ISO- Standards und Standards für die elektromagnetische Verträglichkeit. In an exemplary configuration, the battery 2 can be charged by default with a charging rate of 1 to 3 C / s, a maximum of 5 C / s and a short time (for a maximum of 3 s) of 90 C / s. The discharge of the battery 2, which is also controlled by the battery management system 8, is carried out by default with 1 to 10 C / s, a maximum of 20 C / s and a short time (for 3 to 4 seconds) with 125 C / s. The last-mentioned peak discharge rate serves to provide a large drive power required for a short time, in particular during overtaking operations, whereby the peak discharge rate can be achieved very rapidly, for example with a maximum triggering time of 40 ms. The minimum operating temperature of the battery 2 is -40 ° C. Further exemplary data of the battery management system 8 are an energy requirement of 6 mW, the possibility of external monitoring and diagnostics via an I 2 C or CAN bus, an RS-232 or a USB connection. The battery management system 8 complies with the IEC 62660 test standard and other ISO standards and standards for electromagnetic compatibility.
Das Batteriemanagementsystem 8 kann als Schaltung auf einer Leiterplatte, beispielsweise mit den Abmessungen 250 x 80 mm, 180 x 200 mm oder 200 x 300 mm und mit einer maximalen Höhe von 28 mm realisiert sein oder auch als einzelne integrierte Schaltung ausgeführt sein. Die funktionalen Verbindungen zwischen den Komponenten des Stromversorgungssystems 1 sind in Fig. 1 durch Doppelpfeile angedeutet, welche für Kommunikationsund/oder Stromleitungen stehen können. Im Falle von Kommunikationsleitungen kann die Verbindung, wie bereits erwähnt, beispielsweise über einen CAN-Bus oder über eine serielle RS-232-Schnittstelle hergestellt sein. The battery management system 8 can be realized as a circuit on a printed circuit board, for example with the dimensions 250 × 80 mm, 180 × 200 mm or 200 × 300 mm and with a maximum height of 28 mm, or can also be designed as a single integrated circuit. The functional connections between the components of the power supply system 1 are indicated in Fig. 1 by double arrows, which may stand for communication and / or power lines. In the case of communication lines, the connection, as already mentioned, for example, be made via a CAN bus or via a serial RS-232 interface.
Im Niederspannungsbereich 9 ist die Batterie 2 mit dem Niederspannungseingang des Spannungswandlers 6 verbunden. Das Batteriemanagementsystem 8 ist mit der Batterie 2 sowie dem Teil des Spannungswandlers 6 im Niederspannungsbereich verbunden, beispielsweise, um eine Fehlfunktion oder einen Ausfall des Spannungswandlers 6 de- tektieren und daraufhin die Batterie 2 im Notfall abschalten zu können. In the low voltage range 9, the battery 2 is connected to the low voltage input of the voltage converter 6. The battery management system 8 is connected to the battery 2 and the part of the voltage converter 6 in the low voltage range, for example, to detect malfunction or failure of the voltage converter 6 and then to be able to switch off the battery 2 in an emergency.
Im Hochspannungsbereich 10 befindet sich derjenige Teil des Spannungswandlers 6, in welchem auch Hochspannungen vorherrschen. Da die Batterie 2 eine Gleichspannung liefert und auch der Spannungswandler 6 ein Gleichspannungswandler ist, ist der Hochspannungsausgang des Spannungswandlers 6 mit einem Umrichter 7 verbunden, welcher die vom Spannungswandler 6 gelieferte Gleich-Hochspannung in eine Wechsel- Hochspannung umrichtet. Die Umrichtung im Umrichter 7 erfolgt mit Hilfe von Leistungs- halbleitern. In the high voltage region 10 is that part of the voltage converter 6, in which also high voltages prevail. Since the battery 2 supplies a DC voltage and the voltage converter 6 is a DC-DC converter, the high voltage output of the voltage converter 6 is connected to a converter 7, which converts the supplied from the voltage converter 6 DC high voltage in an AC high voltage. The conversion in the converter 7 takes place with the aid of power semiconductors.
Auch mit dem Umrichter 7 steht das Batteriemanagementsystem 8 in Verbindung; jedoch ist diese Verbindung nicht permanent, da beispielsweise im Notfall der Hochspannungsbereich 10 vom Niederspannungsbereich 9 getrennt werden kann, wodurch auch die genannte Verbindung getrennt wird. Diese Verbindung ist daher durch einen gestrichelten Pfeil gekennzeichnet. The battery management system 8 is also connected to the converter 7; However, this connection is not permanent, since, for example, in an emergency, the high voltage region 10 can be separated from the low voltage region 9, whereby the said connection is disconnected. This connection is therefore marked by a dashed arrow.
Weiterhin befindet sich im Hochspannungsbereich 10 ein Elektromotor 5 als elektrischem Verbraucher. Der Elektromotor 5 kann das mechanische Antriebssystem des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt), bestehend beispielsweise aus einer Antriebswelle, einer Kupplung, einen Schaltgetriebe, einem Differenzialgetriebe und einem oder mehre- ren angetriebenen Rädern, antreiben. Es ist aber auch möglich, dass der Elektromotor 5 als Radnabenmotor ausgebildet ist und unmittelbar ein Antriebsrad antreibt. In diesem Fall können mehrere Elektromotoren 5, nämlich für jedes angetriebene Rad einer, vorgesehen sein, wobei die Elektromotoren 5 einzeln zur Erzeugung eines für das jeweilige Rad benötigen Drehmoments regelbar sind. Weiterhin kann der Elektromotor 5 auch Teil eines Hybrid-Antriebs mit einem zusätzlichen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) sein. Furthermore, located in the high voltage region 10, an electric motor 5 as an electrical consumer. The electric motor 5 may be the mechanical drive system of the motor vehicle (not shown), consisting for example of a drive shaft, a clutch, a manual transmission, a differential gear and one or more Ren powered wheels, drive. But it is also possible that the electric motor 5 is designed as a hub motor and directly drives a drive wheel. In this case, a plurality of electric motors 5, namely for each driven wheel one, be provided, wherein the electric motors 5 are individually controllable for generating a torque required for the respective wheel. Furthermore, the electric motor 5 may also be part of a hybrid drive with an additional internal combustion engine (not shown).
Auch der Elektromotor 5 steht mit dem Batteriemanagementsystem 8, beispielsweise zur Detektion eines abnormalen Betriebszustands, wie einer Überhitzung, und einer darauf- folgenden Notabschaltung der Batterie 2, in Verbindung. Diese Verbindung ist aus den gleichen Gründen wie oben als gestrichelter Pfeil gekennzeichnet. Die Verbindungen zwischen dem Batteriemanagementsystem 8 einerseits und dem Umrichter 7 bzw. dem Elektromotor 5 andererseits sind nur Kommunikations-, aber keine Stromleitungen, da eine Energieübertragung zwischen dem Batteriemanagementsystem 8 im Niederspan- nungsbereich 9 und dem Umrichter 7 bzw. dem Elektromotor 5 im Hochspannungsbereich 10 ohne einen weiteren Spannungswandler nicht ohne weiteres möglich wäre. The electric motor 5 is also connected to the battery management system 8, for example for detecting an abnormal operating state, such as overheating, and a subsequent emergency shutdown of the battery 2. This connection is marked as dashed arrow for the same reasons as above. The connections between the battery management system 8 on the one hand and the converter 7 and the electric motor 5 on the other hand are only communication lines, but no power lines, since an energy transfer between the battery management system 8 in the low voltage range 9 and the inverter 7 or the electric motor 5 in the high voltage range 10th without another voltage converter would not be readily possible.
Das erfindungsgemäße Stromversorgungssystem 1 kann auch noch weitere, in Fig. 1 nicht dargestellte Komponenten enthalten, beispielsweise eine Motorsteuerung zur Vor- gäbe eines benötigten Drehmoments, ein Ladegerät für die Batterie 2 mit Bereitstellung eines externen Ladeanschlusses oder diverse Sensoren zur Messung der Batterie- oder sonstigen Parameter wie der Batteriespannung, des Batteriestroms, der Batterietemperatur oder der Beschleunigung, der die Batterie 2 ausgesetzt ist. The power supply system 1 according to the invention may also contain other components, not shown in FIG. 1, for example a motor control for pre-given a required torque, a charger for the battery 2 with provision of an external charging connection or various sensors for measuring the battery or other Parameters such as the battery voltage, the battery current, the battery temperature or the acceleration to which the battery 2 is exposed.
Auch kann der Elektromotor 5 als Generator verwendet werden, insbesondere zur Rückgewinnung von Bremsenergie. Der Leistungsfluss verläuft dann in Fig. 1 von rechts nach links, d.h. die vom Elektromotor 5 erzeugte Hochspannung wird im Umrichter 7, welcher in diesem Fall als Gleichrichter fungiert, oder in einem zusätzlich vorzusehenden Gleichrichter in eine Gleich-Hochspannung umgewandelt, welche vom Spannungswandler 6 in eine Gleich-Niederspannung umgewandelt wird, mit der schließlich die Batterie 2 geladen wird. Alle genannten Funktionen können dabei vom Batteriemanagementsystem 8 gesteuert bzw. überwacht werden. Also, the electric motor 5 can be used as a generator, in particular for the recovery of braking energy. The power flow then runs in Fig. 1 from right to left, ie the high voltage generated by the electric motor 5 is converted in the inverter 7, which acts as a rectifier in this case, or in an additional rectifier to be provided in a DC high voltage, which from the voltage converter. 6 is converted into a DC-low voltage with which finally the battery 2 is charged. All of these functions can be controlled or monitored by the battery management system 8.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Stromversorgungssys- tems 1 , bei der das Batteriemanagementsystem 8 in dem Spannungswandler 6 integriert ist. Die Integration kann dabei als zusätzliche Leiterplatte oder zusätzliche integrierte Schaltung innerhalb des Spannungswandlers 6 ausgeführt sein oder auch als integrierte Schaltung, welche sowohl das Batteriemanagementsystem 8 als auch den Spannungswandler 6 enthält. Die in Fig. 2 dargestellt Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich durch ihren minimalen Aufwand an zusätzlich für die Steuerungseinrichtung 8 vorzusehender Hardware aus. 2 shows a further embodiment of a power supply system 1 according to the invention, in which the battery management system 8 is integrated in the voltage converter 6. The integration can be carried out as an additional circuit board or additional integrated circuit within the voltage converter 6 or as an integrated circuit, which contains both the battery management system 8 and the voltage converter 6. The illustrated in Fig. 2 embodiment of the invention is characterized by its minimal effort in addition to be provided for the controller 8 hardware.
Idealerweise sind die Funktionen des Batteriemanagementsystems 8 vollständig in einem im Spannungswandler 6 ohnehin vorgesehenen Mikroprozessor implementiert. In diesem Fall sind zur Realisierung des Batteriemanagementsystems 8 lediglich noch die benötigten Sensoren für die Batterie- und sonstigen Parameter erforderlich. Ideally, the functions of the battery management system 8 are completely implemented in a microprocessor provided anyway in the voltage converter 6. In this case, only the required sensors for the battery and other parameters are required for the realization of the battery management system 8.
Aufgrund der Integration des Batteriemanagementsystems 8 in dem Spannungswandler 6 entfallen auch die Verbindungsleitungen vom Batteriemanagementsystem 8 zum Spannungswandler 6, zur Batterie 2 sowie zum Umrichter 7, da hierfür interne Leitungen im Spannungswandler 6 bzw. die ohnehin vorhandenen Verbindungsleitungen zwischen dem Spannungswandler 6 und der Batterie 2 bzw. dem Umrichter 7 verwendet werden können. Auf diese Weise ergibt sich auch ein geringerer Verkabelungsaufwand innerhalb des Stromversorgungssystems 1. Lediglich eine Verbindungsleitung zum Elektromotor 5, welcher mit dem Spannungswandler 6 nicht unmittelbar benachbart ist, ist weiterhin vorgesehen. Bezugszeichenliste Due to the integration of the battery management system 8 in the voltage converter 6 and the connecting lines from the battery management system 8 to the voltage converter 6, the battery 2 and the inverter 7, since this internal lines in the voltage converter 6 and the already existing connection lines between the voltage converter 6 and the battery or the inverter 7 can be used. Only a connecting line to the electric motor 5, which is not immediately adjacent to the voltage converter 6, is further provided in this way, a lesser cabling effort within the power supply system. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Stromversorgungssystem 1 power supply system
2 Batterie 2 battery
3 Batteriezelle  3 battery cell
4 Zellmodul  4 cell module
5 Elektromotor  5 electric motor
6 Spannungswandler  6 voltage transformers
7 Umrichter 7 inverters
8 Batteriemanagementsystem  8 battery management system
9 Niederspannungsbereich  9 low voltage range
10 Hochspannungsbereich  10 high voltage range

Claims

Patentansprüche claims
1. Stromversorgungssystem (1 ), insbesondere für einen Elektro- oder Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, wobei das Stromversorgungssystem (1 ) aufweist: 1. Power supply system (1), in particular for an electric or hybrid drive of a motor vehicle, wherein the power supply system (1) comprises:
- eine elektrische Energiespeichereinrichtung (2), welche eine Niederspannung liefert und welche wenigstens eine Energiespeicherzelle (3) und/oder wenigstens ein Zellmodul (4) aus wenigstens zwei Energiespeicherzellen (3) aufweist;  - An electrical energy storage device (2) which supplies a low voltage and which at least one energy storage cell (3) and / or at least one cell module (4) of at least two energy storage cells (3);
- einen elektrischen Verbraucher (5), welcher mit einer Hochspannung betrieben wird;  - An electrical consumer (5), which is operated with a high voltage;
- einen Spannungswandler (6), insbesondere einen Gleichspannungswandler, welcher eine Niederspannung in eine Hochspannung und/oder eine Hochspannung in eine Niederspannung wandelt;  - A voltage converter (6), in particular a DC-DC converter, which converts a low voltage into a high voltage and / or a high voltage into a low voltage;
- einen Niederspannungsbereich (9), in welchem die elektrische Energiespeichereinrichtung (2) angeordnet ist;  - A low voltage region (9), in which the electrical energy storage device (2) is arranged;
- einen Hochspannungsbereich (10), in welchem der elektrische Verbraucher (5) angeordnet ist;  - A high voltage region (10), in which the electrical load (5) is arranged;
- eine Steuerungseinrichtung (8) zur Steuerung der elektrischen Energiespeichereinrichtung (2);  - A control device (8) for controlling the electrical energy storage device (2);
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Steuerungseinrichtung (8) im Wesentlichen im Niederspannungsbereich (9) angeordnet ist.  the control device (8) is arranged substantially in the low-voltage region (9).
2. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß Anspruch 1 , 2. Power supply system (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Steuerungseinrichtung (8) im Wesentlichen in dem Spannungswandler (6) integriert ist.  the control device (8) is substantially integrated in the voltage converter (6).
3. Stromversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 3. Power supply system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that
die Steuerungseinrichtung (8) eine Messeinrichtung zum Messen wenigstens eines Funktionsparameters wenigstens einer Energiespeicherzelle (3) und eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung wenigstens eines Funktionsparameters der wenigstens einen Energiespeicherzelle (3) und wenigstens eine Speichereinheit aufweist, um diesen Funktionsparameter oder eine von diesem Funktionsparameter abgeleitete Größe abzuspeichern. the control device (8) has a measuring device for measuring at least one functional parameter of at least one energy storage cell (3) and an evaluation device for evaluating at least one functional parameter of the at least one energy storage cell (3) and at least one memory unit to store this function parameter or a variable derived from this function parameter.
4. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß Anspruch 3, 4. Power supply system (1) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die von dem Funktionsparameter abgeleitete Größe die Alterung und/oder die Restlebensdauer der elektrischen Energiespeichereinrichtung (2), eines Zellmoduls (4) oder einer Energiespeicherzelle (3) ist.  the quantity derived from the functional parameter is the aging and / or the remaining service life of the electrical energy storage device (2), a cell module (4) or an energy storage cell (3).
5. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, 5. Power supply system (1) according to one of claims 3 or 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Steuerungseinrichtung (8) bei Abweichung wenigstens eines Funktionsparameters einer Energiespeicherzelle (3) von einem Zielwert wenigstens eine Maßnahme zur Einhaltung dieses Zielwertes einleitet und/oder, falls diese Maßnahme ohne Erfolg bleibt, diese Energiespeicherzelle (3) abschaltet.  the control device (8) initiates at least one measure for maintaining this target value of at least one functional parameter of an energy storage cell (3) from a target value and / or, if this measure is unsuccessful, shuts off this energy storage cell (3).
6. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, 6. Power supply system (1) according to one of claims 3 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Messen und/oder die Auswertung und/oder das Abspeichern wenigstens eines Funktionsparameters oder einer von diesem Funktionsparameter abgeleiteten Größe der wenigstens einen Energiespeicherzelle (3) erfolgt, wenn der Hochspannungsbereich (10) im Wesentlichen spannungsfrei ist.  the measuring and / or the evaluation and / or the storage of at least one functional parameter or a variable derived from this functional parameter of the at least one energy storage cell (3) takes place when the high-voltage region (10) is substantially free of voltage.
. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß Anspruch 6, , Power supply system (1) according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Steuerungseinrichtung (8) ermittelt, ob eine Energiespeicherzelle (3) oder ein Zellmodul (4) für das Stromversorgungssystem (1 ) geeignet ist und/oder in welchem Zustand sich eine Energiespeicherzelle (3) oder ein Zellmodul (4) befindet.  the control device (8) determines whether an energy storage cell (3) or a cell module (4) is suitable for the power supply system (1) and / or in which state an energy storage cell (3) or a cell module (4) is located.
. Stromversorgungssystem (1) gemäß Anspruch 3 bis 5, , Power supply system (1) according to claim 3 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Messen und/oder die Auswertung und/oder das Abspeichern wenigstens eines Funktionsparameters oder einer von diesem Funktionsparameter abgeleiteten Größe der wenigstens einen Energiespeicherzelle (3) erfolgt, wenn der Hoch- spannungsbereich (10) unter Hochpannung steht. the measuring and / or the evaluation and / or the storage of at least one functional parameter or a variable of the at least one energy storage cell (3) derived from this functional parameter takes place when the high voltage range (10) is under high voltage.
9. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß Anspruch 8, 9. Power supply system (1) according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
bei einer abnormalen Betriebsbedingung, insbesondere bei einem Unfall, in an abnormal operating condition, especially in an accident,
- die Steuerungseinrichtung (8) die elektrische Verbindung zwischen wenigstens zwei Energiespeicherzellen (3) oder Zellmodulen (4) unterbricht und/oder- The control device (8) interrupts the electrical connection between at least two energy storage cells (3) or cell modules (4) and / or
- die Auswertung des wenigstens einen Funktionsparameters der wenigstens einen Energiespeicherzelle (3) den Schritt der Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Energiespeicherzelle (3), eines Zellmoduls (4) oder der elektrischen Energiespeichereinrichtung (2) aufweist und/oder - The evaluation of the at least one functional parameter of the at least one energy storage cell (3) comprises the step of assessing the operability of the energy storage cell (3), a cell module (4) or the electrical energy storage device (2) and / or
- eine von dem wenigstens einen Funktionsparameter der wenigstens einen Energiespeicherzelle (3) abgeleitete Größe ein Bericht über die Funktionsfähigkeit der Energiespeicherzelle (3), eines Zellmoduls (4) oder der elektrischen Energiespeichereinrichtung (2) ist.  - One of the at least one functional parameter of the at least one energy storage cell (3) derived variable is a report on the functioning of the energy storage cell (3), a cell module (4) or the electrical energy storage device (2).
10. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 10. Power supply system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that
die Energiespeicherzellen (3) aufladbar sind und die Steuerungseinrichtung (8) unterschiedliche Ladezustände verschiedener Energiespeicherzellen (3) durch Verschiebung von Ladungen zwischen diesen Energiespeicherzellen (3) ausgleichen kann.  the energy storage cells (3) can be charged and the control device (8) can compensate for different states of charge of different energy storage cells (3) by shifting charges between these energy storage cells (3).
1 1. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 1 1. Power supply system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that
die Steuerungseinrichtung (8) Energiespeicherzellen (3) oder Zellmodule (4) mit unterschiedlichen Bauarten und/oder mit unterschiedlichen Kapazitäten und/oder mit unterschiedlichen Leistungsdaten steuern kann.  the control device (8) can control energy storage cells (3) or cell modules (4) with different designs and / or with different capacities and / or with different performance data.
12. Stromversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 12. Power supply system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that
die Steuerungseinrichtung (8) in Abhängigkeit vom Zustand des Stromversorgungssystems (1), insbesondere von Benutzungs- und/oder Gefahrenzuständen, die Spannung im Hochspannungsbereich (10) verändern, insbesondere ein- oder ausschalten, kann. the control device (8) in dependence on the state of the power supply system (1), in particular of use and / or danger states, the voltage in the high voltage range (10) change, in particular on or can turn off.
13. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 13. Power supply system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that
die Steuerungseinrichtung (8) Daten über den Leistungsfluss zwischen dem Hochspannungsbereich (10) und dem Niederspannungsbereich (9), vorzugsweise in beiden Richtungen, erfassen kann.  the control device (8) can acquire data on the power flow between the high-voltage region (10) and the low-voltage region (9), preferably in both directions.
14. Stromversorgungssystem (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromversorgungssystem (1 ) mehrere elektrische Energiespeichereinrichtungen (2) aufweist, wobei die mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (2) verschiedene Niederspannungen liefern, jeweils wenigstens eine Energiespeicherzelle (3) und/oder wenigstens ein Zellmodul (4) aus wenigstens zwei Energiespeicherzellen (3) aufweisen und in dem Niederspannungsbereich (9) angeordnet sind, und wobei die Steuerungseinrichtung (8) zur Steuerung der mehreren elektrischen Energiespeichereinrichtungen (2) dient. 14. Power supply system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply system (1) has a plurality of electrical energy storage devices (2), wherein the plurality of electrical energy storage devices (2) provide different low voltages, in each case at least one energy storage cell (3) and / or at least one cell module (4) comprising at least two energy storage cells (3) and arranged in the low-voltage region (9), and wherein the control device (8) serves to control the plurality of electrical energy storage devices (2).
15. Verfahren zur Steuerung eines Stromversorgungssystems (1 ), 15. Method for controlling a power supply system (1),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Stromversorgungssystem (1 ) ein Stromversorgungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ist und dass das Verfahren zum Ablauf auf der Steuerungseinrichtung (8) des Stromversorgungssystems (1 ) vorgesehen ist.  the power supply system (1) is a power supply system according to one of the preceding claims, and that the method for running on the control device (8) of the power supply system (1) is provided.
PCT/EP2012/002810 2011-07-08 2012-07-04 Battery management system for a power supply system having a low voltage region and a high voltage region WO2013007357A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011106944A DE102011106944A1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Battery management system for power supply system with low voltage range and high voltage range
DE102011106944.9 2011-07-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2013007357A2 true WO2013007357A2 (en) 2013-01-17
WO2013007357A3 WO2013007357A3 (en) 2013-04-04

Family

ID=46466422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/002810 WO2013007357A2 (en) 2011-07-08 2012-07-04 Battery management system for a power supply system having a low voltage region and a high voltage region

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011106944A1 (en)
WO (1) WO2013007357A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111204258A (en) * 2020-01-21 2020-05-29 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 Integrated power supply and control method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014100989B4 (en) 2014-01-28 2020-10-01 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Power converter device and energy storage system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5373195A (en) 1992-12-23 1994-12-13 General Electric Company Technique for decoupling the energy storage system voltage from the DC link voltage in AC electric drive systems
DE102008009970A1 (en) 2008-02-20 2009-08-27 Li-Tec Vermögensverwaltungs GmbH Battery Management System
DE102008052986A1 (en) 2008-10-23 2010-04-29 Li-Tec Battery Gmbh Battery management system for an operating according to galvanic principles electrical device, such as a lithium-ion cell

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100844678B1 (en) * 2006-10-25 2008-07-07 현대자동차주식회사 United Battery Management system and DC/DC converter
JP4842885B2 (en) * 2007-05-23 2011-12-21 トヨタ自動車株式会社 In-vehicle device control system and vehicle
US8410755B2 (en) * 2009-06-15 2013-04-02 Hak Hon Chau Fault tolerant modular battery management system
TWM370883U (en) * 2009-08-06 2009-12-11 zhi-peng Zhang Integrated device of multiple power batteries

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5373195A (en) 1992-12-23 1994-12-13 General Electric Company Technique for decoupling the energy storage system voltage from the DC link voltage in AC electric drive systems
DE102008009970A1 (en) 2008-02-20 2009-08-27 Li-Tec Vermögensverwaltungs GmbH Battery Management System
DE102008052986A1 (en) 2008-10-23 2010-04-29 Li-Tec Battery Gmbh Battery management system for an operating according to galvanic principles electrical device, such as a lithium-ion cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111204258A (en) * 2020-01-21 2020-05-29 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 Integrated power supply and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013007357A3 (en) 2013-04-04
DE102011106944A1 (en) 2013-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2630000A2 (en) Battery management system for a power supply system with a low-voltage region and a high-voltage region
DE102012109430B4 (en) Automatic battery discharge procedure after a crash
EP2798695B1 (en) Method for controlling the temperature of at least one battery element, battery and motor vehicle with such a battery
EP2471155B1 (en) System for storing electric energy
DE102005023068A1 (en) A cooler control apparatus, a cooler error detection apparatus, a cooler error detection method, and a computer-readable recording medium that records a program for causing a computer to execute an error detection of a cooling apparatus that can effectively detect an error in a short period of time
DE102011103118A1 (en) Device and method for automatically discharging a battery of a vehicle
DE102014213493A1 (en) Battery overload monitoring system and method
WO2012139675A2 (en) Energy storage arrangement
EP3720733B1 (en) Method for controlling an electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries, and electrical system of an electrically drivable motor vehicle
DE102016225513A1 (en) Circuit arrangement and operating method for an electrical energy storage system
WO2015078641A1 (en) Electric energy storage device and method for operating an electric energy storage device
DE102011006395A1 (en) Method for operating electrical system in event of failure of e.g. voltage sensors of monitoring system of high-volt lithium-ion battery in electric car, involves not-disconnecting battery from onboard network during discharging process
DE102007020935A1 (en) Method for drive control of hybrid vehicles comprises a device having combustion engine, electro machine,electrical energy source which is loaded via generated power from electro machine which is driven by combustion machine
DE102015225441A1 (en) Energy storage cell compensation system for a high-voltage accumulator arranged in a vehicle
WO2012028256A1 (en) System for storing electrical energy
WO2013007357A2 (en) Battery management system for a power supply system having a low voltage region and a high voltage region
EP3977584A1 (en) Method for operating an electric energy store, electric energy store, and device
DE102012209885A1 (en) Device for operating electrical energy store arranged in motor car, has communication unit exchanging operating parameters and control parameters between control unit and evaluation unit
DE102012203017A1 (en) System for managing high voltage battery system mounted in vehicle, has control device to monitor voltages to individual battery cells of battery modules, and monitoring device to monitor electrical connection between battery modules
DE102013009991A1 (en) Externally launchable integration of a battery in a motor vehicle electrical system
WO2019077033A1 (en) High-voltage battery system and method for operating a high-voltage battery system
DE102017202650A1 (en) Energy storage system for a motor vehicle and operating method
DE19827455C2 (en) Brake system for a motor vehicle
WO2020260007A1 (en) Vehicle and method for operating a vehicle
DE102014224227A1 (en) Operating strategy for a passive multi-energy storage vehicle electrical system

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12732985

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2