DE102014226227A1 - Method for determining a switching position of a contactor, control unit and battery system - Google Patents
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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.The present invention relates to a method for determining a switching position of a contactor, a control unit and a battery system. The control unit (40) is provided for a battery (10) of a motor vehicle, wherein the battery (10) is connected via at least one contactor (20) with a further component (30) of the motor vehicle switchable. The control unit (40) is connected to a control side (26) of the contactor (20) and characterized in that the control unit (40) is designed to determine an impedance on the control side (26). The method includes an impedance determination on a drive side of the contactor. By determining the impedance of the contactor on the control side, the position of an armature of the contactor and thus the position of the contactor can be determined without a measurement on a controlled side of the contactor. The process thus enables a simpler testing infrastructure.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Schaltstellung eines Schützes, ein Steuergerät und ein Batteriesystem.The present invention relates to a method for determining a switching position of a contactor, a control unit and a battery system.
Stand der TechnikState of the art
Schütze finden in vielen technischen Bereichen gewerbliche Anwendung. Eine Anwendung ist als Leistungsschalter für Energiespeichersysteme, beispielsweise für Batteriesysteme von Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugen.Sagittarius find commercial application in many technical areas. One application is as a circuit breaker for energy storage systems, such as for battery systems of electric or hybrid vehicles.
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.Contactors are electromagnetic switches in which a contact gap is mechanically closed or opened by means of a magnetic drive. The magnetic drive can be activated by applying a voltage to a control side of the contactor. For example, the application of the voltage causes a magnetic field to be generated in a coil of the contactor, which in turn moves an armature into the coil. The contactor is then in a first switching position. If the power supply is interrupted, for example, the gravitational force causes the armature to move out of the coil again. The contactor is then in a second switching position. In this case, the armature closes the contact gap either in the first or the second switching position.
Schütze sind beispielsweise aus
Schütze unterliegen einem Alterungsprozess der vom Alter des jeweiligen Schützes, einer Anzahl durchgeführter Schaltvorgänge und der geschalteten Stromstärke beeinflusst wird. Contactors are subject to an aging process which is influenced by the age of the respective contactor, a number of switching operations performed and the switched current.
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.As a result of aging, the contactor may malfunction. For example, it may happen that an excessively aged contactor "hangs open", ie does not close, although a drive voltage applied, or although no drive voltage is applied, and / or "hangs closed", ie is closed, although no drive voltage is applied, or although a drive voltage is applied.
In vielen Anwendungen ist es notwendig oder zumindest vorteilhaft zu wissen, ob ein in der Anwendung verwendetes Schütz „hängt“. In many applications it is necessary or at least advantageous to know if a contactor used in the application "hangs".
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.If the contact gap on one side is connected to a voltage source, it is in principle possible to determine whether the contactor "hangs" by checking whether the voltage of the voltage source is applied to the other side of the contact gap.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfinder haben erkannt, dass die Bestimmung der Schaltstellung eines Schützes vereinfacht werden kann.The inventors have recognized that the determination of the switching position of a contactor can be simplified.
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.According to the invention, methods according to
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Impedanzbestimmung auf einer Ansteuerseite des Schützes umfasst.The method is characterized in that the method comprises an impedance determination on a drive side of the contactor.
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.The control unit is provided for a battery of a motor vehicle, wherein the battery is connected via at least one contactor with a further component of the motor vehicle switchable. The control unit is connected to a drive side of the contactor and characterized in that the control unit is designed to determine an impedance on the drive side.
Die Batterie des Batteriesystems ist über ein Schütz schaltbar mit einer weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs verbindbar. Das Batteriesystem umfasst das erfindungsgemäß vorgestellte Steuergerät.The battery of the battery system can be connected via a contactor switchable with another component of the motor vehicle. The battery system comprises the control unit presented according to the invention.
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.By determining the impedance of the contactor on the control side, the position of an armature of the contactor and thus the position of the contactor can be determined without a measurement on a controlled side of the contactor. The process thus enables a simpler testing infrastructure.
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.Depending on the position of an armature of the contactor in a coil of the contactor, the coil shows different inductions. The different inductions correspond to different impedances. The impedances can be measured via the control side.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Impedanzbestimmung eine Bestimmung einer Verschiebung einer Stromantwort auf einen Spannungsimpuls. Dies ist eine einfache Form der Impedanzbestimmung.In a preferred embodiment, the impedance determination comprises a determination of a shift of a current response to a voltage pulse. This is a simple form of impedance determination.
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.When the contactor is activated, the voltage pulse can be a short-term interruption or change in the control and / or, if the contactor is not activated, it can be a short-term control of the contactor.
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. The voltage pulse can be so short that the switching position of the contactor is not changed by the voltage pulse. Then switching position determinations during use of the contactor are possible.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.
Zeichnungendrawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen schematisch und beispielhaft:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. They show schematically and by way of example:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den
Die Schaltstellung wird dabei durch die an eine Ansteuerseite
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.If there is no voltage, causes a restoring force, such as the restoring force of an elastic return element, such as a spring, or (as in the case shown), the gravitational force that the armature moves to the second switching position.
Das in den
Dabei schaltet das Schütz
Das in
S1 Anlegen eines Spannungsimpulses an die Ansteuerseite
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.This in
S1 Applying a voltage pulse to the
S2 detecting a current response to the voltage pulse;
S3 determining a delay of the current response with respect to the voltage pulse;
S4 determining an impedance from the delay, and
S5 Determining a switching position from the impedance.
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.The voltage pulses are advantageously chosen so that they leave the switching position unaffected. The inertia of the coil and / or the armature causes a voltage must be present for at least a minimum period in order to change the switching position. If the pulse duration of the voltage pulses is shorter than the minimum duration, the voltage pulses do not change the switching position.
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.The voltage pulses may be negative and / or positive voltage pulses. An applied voltage can be lowered, interrupted or raised for the pulse duration. Similarly, a voltage can be applied only during the pulse duration, wherein the voltage of the voltage pulse may be equal to, less than or greater than a drive voltage for switching the contactor.
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.The battery system can be used for example in an electric or hybrid motor vehicle. Then, the further component may be, for example, a drive train of the motor vehicle, an additional generator or a charging plug.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19736414 A1 [0004, 0004] DE 19736414 A1 [0004, 0004]
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