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Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit wenigstens einer Batteriezelle und wenigstens einem Anschlusskontakt zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers, wobei dem wenigstens einen Anschlusskontakt wenigstens ein mittels eines Steuerstromkreises steuerbares Schaltelement vorgeschaltet ist, wobei das wenigstens eine Schaltelement bei geschlossenem Steuerstromkreis geschlossen ist und bei unterbrochenem Steuerstromkreis geöffnet ist.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur galvanischen Trennung eines Batteriesystems mit wenigstens einer Batteriezelle von einem über wenigstens einen Anschlusskontakt an das Batteriesystem angeschlossenen elektrischen Verbraucher mittels wenigstens eines dem wenigstens einen Anschlusskontakt vorgeschalteten Schaltelementes, welches mittels eines Steuerstromkreises gesteuert wird, derart, dass das wenigstens eine Schaltelement bei geschlossenem Steuerstromkreis geschlossen ist und bei unterbrochenem Steuerstromkreis geöffnet ist.
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Stand der Technik
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Batteriesysteme sind insbesondere für die Elektromobilität von großer Bedeutung. Insbesondere in Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen eingesetzte Batteriesysteme umfassen in der Regel eine Mehrzahl von elektrisch miteinander zu Batteriemodulen verschalteten Batteriezellen. Aufgrund der vergleichsweise hohen Energiedichte von Lithium-Ionen-Zellen werden diese bevorzugt als nachladbare Batteriezellen in Batteriesystemen eingesetzt.
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Neben den Batteriezellen umfasst ein Batteriesystem üblicherweise eine Mehrzahl von Relais, Sicherungen und Sensoren. Der Anschlusskontakt zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers wird insbesondere durch einen Hochspannungs-Stecker (HV-Stecker) bereitgestellt. Zur galvanischen Trennung des Batteriesystems von einem elektrischen Verbraucher beziehungsweise von einer Ladeeinrichtung zum Laden der Batteriezellen des Batteriesystems ist es bekannt, dem positiven Anschlusskontakt und dem negativen Anschlusskontakt jeweils ein Hauptrelais (Relais HV+ beziehungsweise Relais HV–) vorzuschalten. Die Energieabgabe an einen angeschlossenen elektrischen Verbraucher sowie die Energieaufnahme von einer Ladeeinrichtung ist dabei nur ermöglicht, wenn die beiden Hauptrelais geschlossen sind. Ein Öffnen der Hauptrelais und somit eine galvanische Trennung des Batteriesystems von einem elektrischen Verbraucher beziehungsweise einer Ladeeinrichtung ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Batteriesystem außerhalb definierter Soll-Betriebsgrenzen betrieben wird, insbesondere wenn Grenzwerte hinsichtlich der Batteriezelltemperaturen, der Batteriezellspannungen und/oder auftretender elektrischer Ströme überschritten werden.
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Zur Überwachung und Regelung von Batteriesystemparametern, wie insbesondere Batteriezellspannungen und/oder Batteriezelltemperaturen ist es bekannt, Batteriemanagementsysteme und Zellüberwachungseinheiten, insbesondere sogenannte Cell Supervision Circuits (CSCs), in Batteriesystemen einzusetzen. Von den Zellüberwachungseinheiten erfasste Batteriesystemparameter werden an das Batteriemanagementsystem oder eine Steuereinrichtung des Batteriemanagementsystems, insbesondere an die sogenannte Battery Control Unit (BCU), übertragen. Im Hinblick auf die Einhaltung vordefinierter Batteriezelltemperaturen ist dabei insbesondere bekannt, mittels eines Temperatursensors die aktuelle Batteriezelltemperatur einer Batteriezelle zu messen, wobei der Messwert von der Zellüberwachungseinheit erfasst wird und von der Zellüberwachungseinheit an das Batteriemanagementsystem übertragen wird. Wird dabei ein Überschreiten vordefinierter Grenzwerte festgestellt, steuert das Batteriemanagementsystem die Hauptrelais des Batteriesystems derart an, dass diese öffnen. Damit die Hauptrelais öffnen, muss also der Signalpfad von Sensor zu Zellüberwachungseinheit zu Batteriemanagementsystem zu Hauptrelais fehlerfrei funktionieren.
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Tritt in einem der Signalpfade ein Fehler auf, beispielsweise aufgrund von Störungen auf der Kommunikationsleitung zwischen Zellüberwachungseinheit und Batteriemanagementsystem, so ist eine Grenzwertüberschreitung nicht detektierbar, sodass die Hauptrelais nicht geöffnet werden. Als Folge hiervon kann eine weitere Energiezufuhr zu dem Batteriesystem beziehungsweise Energieentnahme von dem Batteriesystem zu einer weiteren Erhöhung der Temperatur führen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 115 908 A1 ist bekannt, dass ein Batteriemanagementsystem eines Batteriesystems eines Elektrofahrrads zumindest eine Temperatur über einen Temperatursensor erfassen kann. Dabei ist offenbart, dass in dem Batteriemanagementsystem mehrere Schaltstufen eines eskalierenden Fehlerpfads hinterlegt sein können, und das bei Detektierung eines Zustandes wie Überspannung, Unterspannung, Kurzschluss oder Übertemperatur innerhalb des Akkupacks eine Schmelzsicherung auslöst.
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Darüber hinaus sind aus der Druckschrift
DE 10 2008 040 345 A1 Thermosicherungen zum Unterbrechen eines Stromflusses in den für den Einsatz im Automotive-Bereich eingesetzten elektrischen Modulen bekannt.
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Aus der Druckschrift
KR 1020040036819 A ist ferner ein Batteriepack für ein mobiles elektronisches Endgerät bekannt, welches unter anderem eine Schutzschaltung und eine Sicherung umfasst. Mittels eines Temperatursensors wird dabei die Temperatur beim Laden/Entladen erfasst und mit einem Referenzwert verglichen, wobei das Ergebnis des Vergleichs als Kontrollsignal für die Sicherung genutzt werden kann.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung ein eingangs genanntes Batteriesystem zu verbessern, insbesondere dahingehend, dass beim Überschreiten vordefinierter Batteriezelltemperaturen die Zuverlässigkeit des Öffnens der Hauptrelais weiter erhöht wird, vorzugsweise mit geringem technischen Konstruktionsaufwand.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Batteriesystem mit wenigstens einer Batteriezelle und wenigstens einem Anschlusskontakt zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers vorgeschlagen, wobei dem wenigstens einen Anschlusskontakt wenigstens ein mittels eines Steuerstromkreises steuerbares Schaltelement vorgeschaltet ist, wobei das wenigstens eine Schaltelement bei geschlossenem Steuerstromkreis geschlossen ist und bei unterbrochenem Steuerstromkreis geöffnet ist, wobei der Steuerstromkreis wenigstens eine Thermosicherung umfasst, die beim Auslösen den Steuerstromkreis unterbricht, und wobei die wenigstens eine Thermosicherung der wenigstens einen Batteriezelle zugeordnet ist. Durch ein Auslösen der wenigstens einen Thermosicherung wird somit vorteilhafterweise der Steuerstromkreis, welcher das wenigstens eine Schaltelement geschlossen gehalten hat, unterbrochen, sodass das wenigstens eine Schaltelement öffnet. Hierdurch wird vorteilhafterweise ein an den wenigstens einen Anschlusskontakt angeschlossener elektrischer Verbraucher beziehungsweise eine an den wenigstens einen Anschlusskontakt angeschlossene Ladeeinrichtung galvanisch von dem Batteriesystem getrennt.
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Vorteilhafterweise ist es dabei nicht erforderlich, dass ein Steuergerät das Öffnen des wenigstens einen Schaltelement durch ein Ansteuern beziehungsweise Antriggern des wenigstens einen Schaltelementes auslösen muss. Das Öffnen des wenigstens einen Schaltelementes zum galvanischen Trennen des Batteriesystems von einem elektrischen Verbrauch beziehungsweise einer Ladeeinrichtung reduziert sich somit vorteilhafterweise im Wesentlichen auf eine Temperaturerfassung durch die wenigstens eine in den Steuerstromkreis für das wenigstens eine Schaltelement integrierte Thermosicherung. Wird die Grenztemperatur, für die die wenigstens eine Thermosicherung ausgelegt ist, überschritten, so löst die Thermosicherung aus, der Steuerstromkreis wird unterbrochen, das wenigstens eine Schaltelement wird nicht mehr geschlossen gehalten und öffnet, wodurch das Batteriesystem von dem angeschlossenen elektrischen Verbraucher, bei dem es sich auch um eine Ladeeinrichtung handeln kann, getrennt ist. Vorzugsweise ist die Thermosicherung an der wenigstens einen Batteriezelle des Batteriesystems angeordnet.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Batteriesystem als Energiespeicher zum Betrieb in einem Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Des Weiteren ist insbesondere vorgesehen, dass das Batteriesystem eine Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere von nachladbaren Lithium-Ionen-Zellen, umfasst. Gemäß einer Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist das Batteriesystem ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von elektrisch miteinander in Reihe und/oder parallel geschalteten Batteriezellen, vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen.
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Das wenigstens eine Schaltelement ist vorzugsweise als Hauptrelais oder als Hauptschaltschütz des Batteriesystems ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Schaltelement als nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeitendes mechanisches Relais ausgebildet ist. Das heißt, bei einer solchen Ausgestaltung des wenigstens einen Schaltelementes fließt über den Steuerstromkreis ein Strom durch die Erregerspule des wenigstens einen Schaltelementes, wobei das Schaltelement durch das resultierende Magnetfeld geschlossen gehalten wird. Fließt kein Strom durch den Steuerstromkreis und somit auch nicht durch die Erregerspule, öffnet das wenigstens eine Schaltelement.
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Durch die Erfindung ist es vorteilhafterweise insbesondere ermöglicht, die als Hauptrelais eines Batteriesystems ausgebildeten Schaltelemente bei einer Temperaturgrenzwertüberschreitung aktiv zu öffnen, vorteilhafterweise ohne dass ein Steuergerät das Öffnen der Hauptrelais auslösen muss. Vielmehr wird die Spannungsversorgung, welche die Relais geschlossen hält, bei einer Temperaturgrenzwertüberschreitung aktiv unterbrochen. Hierdurch ist vorteilhafterweise die Zuverlässigkeit des Öffnen der Hauptrelais bei einer Temperaturgrenzwertüberschreitung erhöht, weil das Erfassen von Batteriezelltemperaturen durch einen Temperatursensor sowie die Übertragung erfasster Batteriezelltemperaturmesswerte an ein Steuergerät und die Auswertung erfasster Batteriezelltemperaturmesswerte entfallen. Dadurch wird die Fehleranfälligkeit des Systems bei Temperaturgrenzwertüberschreitungen vorteilhafterweise reduziert und somit die Sicherheit des Systems erhöht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Batteriesystem ein Batteriemanagementsystem umfasst, wobei das Batteriemanagementsystem die Spannungsversorgung für den Steuerstromkreis bereitstellt. Der konstruktive Aufwand für die Bereitstellung einer Spannungsversorgung für den Steuerstromkreis ist hierdurch vorteilhafterweise gering.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Batteriesystem ein Batteriemanagementsystem umfasst, wobei das Batteriemanagementsystem ausgebildet ist, das wenigstens eine Schaltelement zu steuern. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Batteriemanagementsystem auch die Spannungsversorgung für den Steuerstromkreis bereitstellt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriesystems ist die Steuerung des wenigstens einen Schaltelementes durch das Batteriemanagementsystem dadurch realisiert, dass wenigstens ein Temperatursensor die Batteriezelltemperatur wenigstens einer Batteriezelle misst, die gemessenen Batteriezelltemperaturen als Messwerte von wenigstens einer Zellüberwachungseinheit des Batteriesystems erfasst werden, die erfassten Messwerte von der wenigstens einen Zellüberwachungseinheit an das Batteriemanagementsystem des Batteriesystems übertragen werden, welches mittels einer Auswerteeinheit, insbesondere einer Komparatorschaltung, ein Überschreiten eines vordefinierten Batteriezelltemperaturwertes detektiert und das wenigstens eine Schaltelement zum Öffnen aktiv ansteuert, insbesondere indem das Batteriemanagementsystem die Spannungsversorgung für den Steuerstromkreis unterbricht.
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Hierdurch ist die Zuverlässigkeit des Öffnen des wenigstens einen Schaltelementes im Fall einer Temperaturgrenzwertüberschreitung vorteilhafterweise weiter erhöht, da ein weiterer Auslösemechanismus zum Öffnen des wenigstens einen Schaltelementes bereitgestellt ist. Löst die wenigstens eine Thermosicherung fehlerhafterweise nicht aus, so ist durch das Batteriemanagementsystem, welches ausgebildet ist, das wenigstens eine Schaltelement zu steuern, vorteilhafterweise eine weitere Möglichkeit bereitgestellt, das wenigstens eine Schaltelement zu öffnen um somit das Batteriesystem von einem elektrischen Verbraucher zu trennen. Insbesondere ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das wenigstens eine Schaltelement des Batteriesystems primär durch das Batteriemanagementsystem gesteuert wird und das Öffnen des wenigstens einen Schaltelementes durch Auslösen der wenigstens einen Thermosicherung und des damit verbundenen Unterbrechens des Steuerstromkreises ein sekundäres Sicherungssystem ist. Das Auslöseverhalten der Thermosicherung ist dabei vorteilhafterweise derart festgelegt, dass die Thermosicherung bei einer Temperatur auslöst, die vorzugsweise zwischen 1 % und 5 % größer ist, als die Temperatur, bei der das Batteriemanagementsystem ein Öffnen des wenigstens einen Schaltelementes auslöst. Durch das mechanische Design der Thermosicherung kann die Auslösetemperatur vorteilhafterweise gezielt eingestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Batteriesystem wenigstens eine Zellüberwachungseinheit zur Überwachung wenigstens eines Batteriezellparameters der wenigstens einen Batteriezelle aufweist, wobei die wenigstens eine Zellüberwachungseinheit in den Steuerstromkreis integriert ist. Ein Batteriezellparameter ist insbesondere eine Batteriezelltemperatur oder eine Batteriezellspannung oder ein Batteriezellstrom. Da die wenigstens eine Zellüberwachungseinheit ebenfalls eine Spannungsversorgungsleitung benötigt, ist der Schaltungsaufwand beziehungsweise der Verkabelungsaufwand vorteilhafterweise reduziert, wenn die wenigstens eine Zellüberwachungseinheit in den Steuerstromkreis integriert ist. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Zellüberwachungseinheit ein Cell Supervising Circuit.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Batteriezelle einen Temperatursensor zum Messen der Batteriezelltemperatur aufweist, wobei in dem Temperatursensor jeweils die Thermosicherung integriert ist. Hierdurch ist der Aufwand zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems vorteilhafterweise weiter reduziert, da üblicherweise bei einem Batteriesystem, insbesondere einem in einem Elektrofahrzeug eingesetzten Batteriesystem, wenigstens einer Gruppe von Batteriezellen jeweils ein Temperatursensor zugeordnet ist, um die Batteriezelltemperatur zu erfassen. Die erfasste Batteriezelltemperatur wird dabei unter anderem genutzt, um eine Kühlvorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen zu steuern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriesystems ist der Steuerstromkreis als Ringleitung ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Thermosicherung in die Ringleitung integriert ist. Vorteilhafterweise ist das Batteriemanagementsystem ebenfalls in die Ringleitung integriert, wobei das Batteriemanagementsystem vorteilhafterweise die Spannungsversorgung für das wenigstens eine Schaltelement über die Ringleitung zur Verfügung stellt. Umfasst das Batteriesystem wenigstens eine Zellüberwachungseinheit ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Ringleitung über die wenigstens eine Zellüberwachungseinheit geführt ist.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Verfahren zur galvanischen Trennung eines Batteriesystems mit wenigstens einer Batteriezelle von einem über wenigstens einen Anschlusskontakt an das Batteriesystem angeschlossenen elektrischen Verbraucher mittels wenigstens eines dem wenigstens einen Anschlusskontakt vorgeschalteten Schaltelementes, welches mittels eines Steuerstromkreises gesteuert wird, derart, dass das wenigstens eine Schaltelement bei geschlossenem Steuerstromkreis geschlossen ist und bei unterbrochenem Steuerstromkreis geöffnet ist, vorgeschlagen, wobei der Steuerstromkreis beim Überschreiten einer vorbestimmten Batteriezelltemperatur durch das Auslösen einer der wenigstens einen Batteriezelle zugeordneten Thermosicherung unterbrochen wird, sodass das wenigstens eine Schaltelement öffnet. Das wenigstens eine Schaltelement ist dabei vorzugsweise dem wenigstens einen Anschlusskontakt vorgeschaltet. Durch das Öffnen des wenigstens einen Schaltelementes wird das Batteriesystem vorteilhafterweise galvanisch von dem wenigstens einen angeschlossenen elektrischen Verbraucher beziehungsweise einer angeschlossenen Ladeeinrichtung galvanisch getrennt. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Batteriesystem eine Mehrzahl von Batteriezellen umfasst, wobei an jeder Batteriezelle des Batteriesystems eine Thermosicherung angeordnet ist. Insbesondere ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Thermosicherung in einen Temperatursensor zur Erfassung einer Batteriezelltemperatur integriert ist. Die Thermosicherung ist durch das mechanische Design vorteilhafterweise so eingestellt, dass sie bei einer gewünschten vordefinierten Batteriezelltemperatur auslöst. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jeweils einer Gruppe von Batteriezellen, insbesondere einem Batteriemodul, eine Thermosicherung zugeordnet ist, wobei die Thermosicherung vorzugsweise an der Gruppe von Batteriezellen angeordnet ist.
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Ferner ist vorgesehen, dass das Batteriesystem ein Batteriemanagementsystem umfasst, wobei die Spannungsversorgung für den Steuerstromkreis durch das Batteriemanagementsystem bereitgestellt wird. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Schaltelement zusätzlich durch das Batteriemanagementsystem gesteuert wird, insbesondere wenn das Batteriemanagementsystem eine Temperaturgrenzwertüberschreitung detektiert hat, die wenigstens eine Thermosicherung aber nicht oder noch nicht ausgelöst hat. Hierdurch ist vorteilhafterweise eine zusätzliche Sicherung bereit gestellt, welche die Zuverlässigkeit des Öffnens des wenigstens einen Schaltelementes vorteilhafterweise erhöht.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriesystem; und
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2 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriesystem.
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Das in 1 und in 2 jeweils gezeigte Batteriesystem 1 ist zur Nutzung in einem Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet. Das Batteriesystem 1 umfasst dabei eine Mehrzahl von Batteriezellen 2 und ein Batteriemanagementsystem 8. Die Batteriezellen 2 sind dabei vorzugsweise nachladbare Lithium-Ionen-Zellen. Die Batteriezellen 2 sind in Reihe zu Batteriemodulen 3 elektrisch miteinander verschaltet, wobei die Batteriemodule 3 wiederum elektrisch miteinander verschaltet sind.
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Das Batteriesystem 1 weist zwei Anschlusskontakte 4 zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers und/oder einer Ladeeinrichtung zum Laden der Batteriezellen 2 des Batteriesystems 1 auf. Dem jeweiligen Anschlusskontakt 4 ist dabei jeweils ein als Relais ausgebildetes Schaltelement 6 vorgeschaltet. Die Schaltelemente 6 des Batteriesystems 1 werden dabei mittels eines Steuerstromkreises 5 gesteuert, und zwar derart, dass die Schaltelemente 6 bei geschlossenem Steuerstromkreis 5 geschlossen sind und dass die Schaltelemente 6 bei unterbrochenem Steuerstromkreis 5 geöffnet sind. Der Steuerstromkreis 5 ist dabei als Ringleitung ausgebildet.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Steuerstromkreis 5 mehrere Thermosicherungen 7. Diese sind in den Steuerstromkreis 5 integriert und jeweils an einem Batteriemodul 3 angeordnet, wobei eine an einem Batteriemodul 3 angeordnete Thermosicherung 7 den Batteriezellen 2 dieses Batteriemoduls zugeordnet ist. Die Thermosicherungen 7 sind derart ausgebildet, dass diese bei Überschreiten eines vordefinierten Temperaturgrenzwertes auslösen, beispielsweise bei einem Überschreiten eines Temperaturgrenzwertes von 70°C.
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Das Batteriemanagementsystem 8 des Batteriesystems 1 ist ebenfalls in den Steuerstromkreis 5 des Batteriesystems 1 integriert. Das Batteriemanagementsystem 8 stellt dabei die Spannungsversorgung für den Steuerstromkreis 5 bereit.
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Bei Normalbetrieb des Batteriesystems 1, das heißt insbesondere wenn das Batteriesystem 1 innerhalb vorgegebener definierter Grenzwerte betrieben wird, ist der Steuerstromkreis 5 stromdurchflossen, wodurch die Schaltelemente 6 des Batteriesystems geschlossen gehalten werden. Ein an die Anschlusskontakte 4 angeschlossener elektrischer Verbraucher kann somit betrieben werden.
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Wenn sich eine Batteriezelle 2 stark erwärmt, so wirkt die von der erwärmten Batteriezelle abgestrahlte Wärmeenergie auf die dieser Batteriezelle zugeordnete Thermosicherung 7 ein. Übersteigt die auf die Thermosicherung 7 einwirkende Temperatur dabei den vordefinierten Temperaturgrenzwert, so löst die Thermosicherung 7 aus, sodass der Stromkreis 5 unterbrochen ist. Als Folge davon öffnen die Schaltkontakte 6 und das Batteriesystem 1 ist galvanisch von einer an den Anschlusskontakten 4 angeschlossenen Einrichtung, insbesondere einem elektrischen Verbraucher und/oder einer Ladeeinrichtung, getrennt.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 weist das Batteriesystem 1 ein Batteriemanagementsystem 8 und eine Mehrzahl von Zellüberwachungseinheiten 9 auf. Die Zellüberwachungseinheiten 9 sind vorzugsweise jeweils einem Batteriemodul 3 zugeordnete Cell Supervision Circuits. Der Steuerstromkreis 5 des Batteriesystems 1, mittels dem die Schaltelemente 6 des Batteriesystems 1 gesteuert werden, ist dabei als Ringleitung über die Zellüberwachungseinheiten 9 des Batteriesystems 1 und die Thermosicherungen 7 geführt. Die Spannungsversorgung für den Steuerstromkreis 5 wird durch das Batteriemanagementsystem 8 bereitgestellt. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann das Batteriemanagementsystem 8 ein Batteriesteuergerät, insbesondere die Battery Control Unit, des Batteriesystems sein.
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Die Zellüberwachungseinheiten 9 des Batteriesystems 1 sind ausgebildet, Batteriezellparameter zu erfassen. Zur Erfassung von Batteriezelltemperaturen der Batteriezellen 2 weisen die Zellüberwachungseinheiten 9 Temperatursensoren (in 2 nicht explizit dargestellt) auf. Die Thermosicherungen 7 sind dabei vorteilhafterweise in die Temperatursensoren integriert.
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Die von den Temperatursensoren gemessenen Batteriezelltemperaturen werden von den Zellüberwachungseinheiten 9 als Messwerte erfasst und von den Zellüberwachungseinheiten 9 an das Batteriemanagementsystem 8 des Batteriesystems 1 übertragen. Dieses ist vorteilhafterweise ausgebildet, die erfassten Messwerte auszuwerten, insbesondere dahingehend, ob eine vorgegebene Batteriezelltemperatur, beispielsweise eine als Temperaturgrenzwert vorgegebene Batteriezelltemperatur von 67°C, überschritten wurde. Diese Auswertung kann vorteilhafterweise unter Nutzung wenigstens einer Komparatorschaltung erfolgen. Hat das Batteriemanagementsystem 8 eine Temperaturgrenzwertüberschreitung detektiert unterbricht es die Spannungsversorgung für den Steuerstromkreis 5, sodass die Schaltelemente 6 öffnen. Das heißt, das Batteriemanagementsystem 8 ist ausgebildet, die Schaltelemente 6 aktiv zu steuern.
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Zusätzlich zu dieser Steuerung durch das Batteriemanagementsystem 8 ist vorgesehen, dass der Steuerstromkreis 5 unterbrochen wird und die Schaltelemente 6 öffnen, wenn eine der in den Temperatursensoren integrierten Thermosicherungen 7 auslöst. Das Auslösen der Thermosicherungen 7 kann dabei vorteilhafterweise bei einem von dem für das Batteriemanagementsystem 8 vordefinierten Temperaturgrenzwert abweichenden weiteren Temperaturgrenzwert erfolgen. Hierdurch ist vorteilhafterweise eine gestufte Absicherung des Batteriesystems 1 ermöglicht.
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Durch Kombinationen des erfindungsgemäßen Öffnens der Schaltelemente 6 unter Nutzung der an den Batteriezellen 2 angeordneten Thermosicherungen 7 mit dem Konzept des Öffnens der Schaltelemente 6 über eine Batteriezelltemperaturerfassung und eine Ansteuerung der Schaltelemente 6 durch das Batteriemanagementsystem 8 ist vorteilhafterweise die Systemsicherheit gegenüber herkömmlichen Batteriesystemen erhöht.
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Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011115908 A1 [0007]
- DE 102008040345 A1 [0008]
- KR 1020040036819 A [0009]
