DE102014226227A1

DE102014226227A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Schaltstellung eines Schützes, Steuergerät und Batteriesystem

Info

Publication number: DE102014226227A1
Application number: DE102014226227.5A
Authority: DE
Inventors: Jan Salziger; Gergely Galamb
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Schaltstellung eines Schützes, ein Steuergerät und ein Batteriesystem. Das Steuergerät (40) ist für eine Batterie (10) eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, wobei die Batterie (10) über mindestens ein Schütz (20) mit einer weiteren Komponente (30) des Kraftfahrzeugs schaltbar verbunden ist. Das Steuergerät (40) ist mit einer Ansteuerseite (26) des Schützes (20) verbunden und dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (40) ausgebildet ist, eine Impedanz auf der Ansteuerseite (26) zu bestimmen. Das Verfahren umfasst eine Impedanzbestimmung auf einer Ansteuerseite des Schützes. Durch die Bestimmung der Impedanz des Schützes auf der Ansteuerseite lässt sich die Stellung eines Ankers des Schützes und damit die Schaltstellung des Schützes ohne eine Messung auf einer angesteuerten Seite des Schützes bestimmen. Das Verfahren ermöglicht so eine einfachere Prüfinfrastruktur.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Schaltstellung eines Schützes, ein Steuergerät und ein Batteriesystem.
Stand der Technik
Schütze finden in vielen technischen Bereichen gewerbliche Anwendung. Eine Anwendung ist als Leistungsschalter für Energiespeichersysteme, beispielsweise für Batteriesysteme von Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugen.
Schütze sind elektromagnetische Schalter, bei denen über einen magnetischen Antrieb eine Kontaktlücke mechanisch geschlossen beziehungsweise geöffnet wird. Der magnetische Antrieb ist dabei durch Anlegen einer Spannung an eine Ansteuerseite des Schützes aktivierbar. Beispielsweise bewirkt das Anlegen der Spannung, dass in einer Spule des Schützes ein Magnetfeld erzeugt wird, dass wiederum einen Anker in die Spule bewegt. Das Schütz ist dann in einer ersten Schaltstellung. Wird die Spannungsversorgung unterbrochen, bewirkt beispielsweise die Schwerkraft, dass sich der Anker wieder aus der Spule herausbewegt. Das Schütz ist dann in einer zweiten Schaltstellung. Dabei schließt der Anker entweder in der ersten oder der zweiten Schaltstellung die Kontaktlücke.
Schütze sind beispielsweise aus DE 3918351A1 , aus DE1020070136616A1 , aus DE3905023C2 und aus DE 19736414A1 bekannt. Dabei befassen sich DE 19736414A1 und DE 1020070136616A1 mit Schützen im Kontext von Elektro- beziehungsweise Hybridkraftfahrzeugen.
Schütze unterliegen einem Alterungsprozess der vom Alter des jeweiligen Schützes, einer Anzahl durchgeführter Schaltvorgänge und der geschalteten Stromstärke beeinflusst wird.
In Folge der Alterung kann es zu Fehlfunktionen des Schützes kommen. Beispielsweise kann es vorkommen, dass ein übermäßig gealtertes Schütz „offen hängt“, also sich nicht schließt, obwohl eine Ansteuerspannung anliegt, beziehungsweise obwohl keine Ansteuerspannung anliegt, und/oder „geschlossen hängt“, also geschlossen ist, obwohl keine Ansteuerspannung anliegt, beziehungsweise obwohl eine Ansteuerspannung anliegt.
In vielen Anwendungen ist es notwendig oder zumindest vorteilhaft zu wissen, ob ein in der Anwendung verwendetes Schütz „hängt“.
Wenn die Kontaktlücke auf einer Seite mit einer Spannungsquelle verbunden ist, so ist es prinzipiell möglich, zu bestimmen, ob das Schütz „hängt“, indem geprüft wird, ob an der anderen Seite der Kontaktlücke die Spannung der Spannungsquelle anliegt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfinder haben erkannt, dass die Bestimmung der Schaltstellung eines Schützes vereinfacht werden kann.
Erfindungsgemäß werden Verfahren nach Anspruch 1 zur Bestimmung einer Schaltstellung eines Schützes, ein Steuergerät nach Anspruch 5 und ein Batteriesystem nach Anspruch 9 für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Batterie zur Verfügung gestellt.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Impedanzbestimmung auf einer Ansteuerseite des Schützes umfasst.
Das Steuergerät ist für eine Batterie eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, wobei die Batterie über mindestens ein Schütz mit einer weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs schaltbar verbunden ist. Das Steuergerät ist mit einer Ansteuerseite des Schützes verbunden und dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ausgebildet ist, eine Impedanz auf der Ansteuerseite zu bestimmen.
Die Batterie des Batteriesystems ist über ein Schütz schaltbar mit einer weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs verbindbar. Das Batteriesystem umfasst das erfindungsgemäß vorgestellte Steuergerät.
Durch die Bestimmung der Impedanz des Schützes auf der Ansteuerseite lässt sich die Stellung eines Ankers des Schützes und damit die Schaltstellung des Schützes ohne eine Messung auf einer angesteuerten Seite des Schützes bestimmen. Das Verfahren ermöglicht so eine einfachere Prüfinfrastruktur.
Je nach Stellung eines Ankers des Schützes in einer Spule des Schützes zeigt die Spule unterschiedliche Induktionen. Den unterschiedlichen Induktionen entsprechen unterschiedliche Impedanzen. Die Impedanzen sind über die Ansteuerseite messbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Impedanzbestimmung eine Bestimmung einer Verschiebung einer Stromantwort auf einen Spannungsimpuls. Dies ist eine einfache Form der Impedanzbestimmung.
Der Spannungsimpuls kann bei angesteuertem Schütz eine kurzfristige Unterbrechung oder Änderung der Ansteuerung sein und/oder bei nicht angesteuertem Schütz eine kurzfristige Ansteuerung des Schützes sein.
Der Spannungsimpuls kann so kurz sein, dass durch den Spannungsimpuls die Schaltstellung des Schützes nicht verändert wird. Dann sind Schaltstellungsbestimmungen während der Verwendung des Schützes möglich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen schematisch und beispielhaft:
1 ein Schütz nach Stand der Technik in offener Schaltstellung,
2 ein Schütz nach Stand der Technik in geschlossener Schaltstellung,
3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems, und
4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
In den 1 und 2 ist ein Schütz 20 in offener (1) und geschlossener Schaltstellung (2) gezeigt. Das Schütz 20 umfasst eine Spule 21, in der ein Anker 22 so beweglich angeordnet ist, dass er in einer ersten Schaltstellung, die in 1 gezeigt ist, eine Kontaktlücke 25 zwischen einer Seite 23 der Kontaktlücke 25 und der anderen Seite 24 der Kontaktlücke 25 offen lässt. In einer zweiten Schaltstellung, die in 2 gezeigt ist und in die der Anker 22 bewegt werden kann, schließt der Anker 22 die Kontaktlücke 25.
Die Schaltstellung wird dabei durch die an eine Ansteuerseite 26 angelegte Spannung bestimmt. Die angelegte Spannung bewirkt in der Spule 21 ein Magnetfeld, welches den Anker 22 in die Spule 21 hineinzieht. Im dargestellten Beispiel wird dadurch die Kontaktlücke 25 geöffnet. Es ist jedoch genauso gut möglich, dass Anlegen der Spannung den Anker 22 in die Schaltstellung bewegt, in welcher er die Kontaktlücke 25 schließt.
Liegt keine Spannung an, bewirkt eine Rückstellkraft, beispielsweise die Rückstellkraft eines elastischen Rückstellelements, etwa einer Feder, oder (wie im dargestellten Fall) die Schwerkraft, dass der Anker sich in die zweite Schaltstellung bewegt.
Das in den 1 und 2 dargestellte Schütz kann beispielsweise in der in 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems 100 Verwendung finden.
Dabei schaltet das Schütz 20, in Abhängigkeit von einer Ansteuerung an der Ansteuerseite 25 des Schützes 20, eine elektrische Verbindung zwischen einem Energiespeichersystem 10 und einer weiteren elektrischen Komponente 30. Dabei erfolgt die Ansteuerung durch ein Steuergerät 40, welches zur Ausführung der in 4 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
Das in 4 dargestellte Verfahren 200 umfasst dabei folgende Schritte:
S1 Anlegen eines Spannungsimpulses an die Ansteuerseite 25 des Schützes 20;
S2 Detektieren einer Stromstärkenantwort auf den Spannungsimpuls;
S3 Bestimmen einer Verzögerung der Stromstärkenantwort bezüglich des Spannungsimpulses;
S4 Bestimmen einer Impedanz aus der Verzögerung, und
S5 Bestimmen einer Schaltstellung aus der Impedanz.
Die Spannungsimpulse sind dabei vorteilhafterweise so gewählt, dass sie die Schaltstellung unbeeinflusst lassen. Die Trägheit der Spule und/oder des Ankers bewirkt, dass eine Spannung mindestens für eine Mindestdauer anliegen muss, um zu einer Änderung der Schaltstellung zu führen. Ist nun die Impulsdauer der Spannungsimpulse kürzer als die Mindestdauer, verändern die Spannungsimpulse die Schaltstellung nicht.
Die Spannungsimpulse können negative und/oder positive Spannungsimpulse sein. Eine anliegende Spannung kann für die Impulsdauer abgesenkt, unterbrochen oder angehoben werden. Ebenso kann eine Spannung nur während der Impulsdauer angelegt werden, wobei die Spannung des Spannungsimpulses gleich, kleiner oder größer als eine Ansteuerspannung zum Schalten des Schützes sein kann.
Das Batteriesystem kann beispielsweise in einem Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug Verwendung finden. Dann kann die weitere Komponente beispielsweise ein Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, ein Zusatzgenerator oder ein Ladestecker sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3918351 A1 [0004]
DE 1020070136616 A1 [0004, 0004]
DE 3905023 C2 [0004]
DE 19736414 A1 [0004, 0004]

Claims

Verfahren (200) zur Bestimmung einer Schaltstellung eines Schützes (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (200) eine Impedanzbestimmung (S4) auf einer Ansteuerseite des Schützes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Impedanzbestimmung eine Bestimmung (S2, S3) einer Verschiebung einer Stromantwort auf einen Spannungsimpuls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Spannungsimpuls bei angesteuertem Schütz (20) eine kurzfristige Unterbrechung oder Änderung der Ansteuerung ist und/oder wobei der Spannungsimpuls bei nicht angesteuertem Schütz eine kurzfristige Ansteuerung (20) des Schützes ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Spannungsimpuls so kurz ist, dass durch den Spannungsimpuls die Schaltstellung des Schützes (20) nicht verändert wird.
Steuergerät (40) für eine Batterie (10) eines Kraftfahrzeuges, wobei die Batterie (10) über mindestens ein Schütz (20) mit einer weiteren Komponente (30) des Kraftfahrzeugs schaltbar verbunden ist, wobei das Steuergerät (40) mit einer Ansteuerseite (26) des Schützes (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (40) ausgebildet ist, eine Impedanz auf der Ansteuerseite (26) zu bestimmen.
Steuergerät nach Anspruch 5, wobei das Steuergerät (40) ausgebildet ist, eine Verschiebung einer Stromantwort auf einen Spannungsimpuls zu bestimmen.
Steuergerät nach Anspruch 6, wobei der Spannungsimpuls bei angesteuertem Schütz (20) eine kurzfristige Unterbrechung oder Änderung der Ansteuerung ist und/oder wobei der Spannungsimpuls bei nicht angesteuertem Schütz (20) eine kurzfristige Ansteuerung des Schützes ist.
Steuergerät nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Spannungsimpuls so kurz ist, dass durch den Spannungsimpuls die Schaltstellung des Schützes nicht verändert wird.
Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Batterie (10) mit einem Schütz (20), über das die Batterie (10) schaltbar mit einer weiteren Komponente (30) des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, und einem Steuergerät (40) nach einem der Ansprüche 5 bis 8.