DE-102019115438-B4 - Batteriesteuerungssystem mit einer Batterieeinheit mit mehreren Sätzen von Ausgangspolen und einstellbarer Kapazität

Abstract

Batteriesteuerungssystem eines Fahrzeugs, umfassend: eine Batterieeinheit (208), umfassend: einen ersten und einen zweiten Pol (210, 212, 214, 220); einen dritten und einen vierten Pol (216); eine Vielzahl von einzeln gelagerten Batterien (224); und eine Vielzahl von Schaltern (232), die konfiguriert sind, um eine der Batterien (224) mit und von einem der ersten, zweiten, dritten und vierten Pole (210, 212, 214, 220, 216) zu verbinden; ein Modusmodul (604), das konfiguriert ist, um eine Betriebsart basierend auf mindestens einem aus einer Vielzahl von vorliegenden Betriebsparametern einzustellen; und ein Schaltersteuermodul (240), das konfiguriert ist, um die Vielzahl von Schaltern (232) basierend auf der Betriebsart zu steuern, eine Vorladeschaltung (404) umfassend einen Vergleicher (412), eine Ausgabe (420), einen Digital-Analog-Wandler DAC (424), einen Vorladeschalter (428) und einen Vorladekondensator (448), wobei der Vorladekondensator (448) parallel zu dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) geschaltet ist, wobei die Vorladeschaltung (404) konfiguriert ist, um eine erste Batterie (224-1) mit dem Vorladekondensator (448) zu verbinden, wobei die Vorladeschaltung (404) ferner konfiguriert ist, um eine zweite Batterie (224-2) mit dem Vorladekondensator (448) als Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Vorladekondensator (448) auf eine vorbestimmte Spannung geladen wurde, zu verbinden, wobei der DAC (424) dazu konfiguriert ist, die Ausgabe (420) so einzustellen, dass der Vergleicher (412) den Vorladeschalter (428) öffnet, wobei das Schaltersteuermodul (240) dazu konfiguriert ist, einen ersten Schalter (232-1) zu öffnen und einen zweiten Schalter (232-2) und einen dritten Schalter (232-3) zu schließen, wobei die erste Batterie (224-1) und die zweite Batterie (224-2) dazu konfiguriert sind, den Vorladekondensator (448) zu laden, wenn der Vorladeschalter (428) geschlossen ist.

Inventors

• Lyall K. Winger
• Dave G. Rich
• Saad Hasan

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20190606

Priority Date

20181108

Claims (8)

1. Batteriesteuerungssystem eines Fahrzeugs, umfassend: eine Batterieeinheit (208), umfassend: einen ersten und einen zweiten Pol (210, 212, 214, 220); einen dritten und einen vierten Pol (216); eine Vielzahl von einzeln gelagerten Batterien (224); und eine Vielzahl von Schaltern (232), die konfiguriert sind, um eine der Batterien (224) mit und von einem der ersten, zweiten, dritten und vierten Pole (210, 212, 214, 220, 216) zu verbinden; ein Modusmodul (604), das konfiguriert ist, um eine Betriebsart basierend auf mindestens einem aus einer Vielzahl von vorliegenden Betriebsparametern einzustellen; und ein Schaltersteuermodul (240), das konfiguriert ist, um die Vielzahl von Schaltern (232) basierend auf der Betriebsart zu steuern, eine Vorladeschaltung (404) umfassend einen Vergleicher (412), eine Ausgabe (420), einen Digital-Analog-Wandler DAC (424), einen Vorladeschalter (428) und einen Vorladekondensator (448), wobei der Vorladekondensator (448) parallel zu dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) geschaltet ist, wobei die Vorladeschaltung (404) konfiguriert ist, um eine erste Batterie (224-1) mit dem Vorladekondensator (448) zu verbinden, wobei die Vorladeschaltung (404) ferner konfiguriert ist, um eine zweite Batterie (224-2) mit dem Vorladekondensator (448) als Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Vorladekondensator (448) auf eine vorbestimmte Spannung geladen wurde, zu verbinden, wobei der DAC (424) dazu konfiguriert ist, die Ausgabe (420) so einzustellen, dass der Vergleicher (412) den Vorladeschalter (428) öffnet, wobei das Schaltersteuermodul (240) dazu konfiguriert ist, einen ersten Schalter (232-1) zu öffnen und einen zweiten Schalter (232-2) und einen dritten Schalter (232-3) zu schließen, wobei die erste Batterie (224-1) und die zweite Batterie (224-2) dazu konfiguriert sind, den Vorladekondensator (448) zu laden, wenn der Vorladeschalter (428) geschlossen ist.
2. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1 , wobei das Schaltersteuermodul (240) konfiguriert ist, um die Vielzahl von Schaltern (232) so zu steuern, dass: die erste Batterie (224-1) oder mehrere der Batterien (224) mit dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) verbunden sind und eine erste Betriebsspannung an dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) bereitstellen; und die zweite Batterie (224-2) oder mehrere der Batterien (224) mit dem dritten und vierten Pol (216) verbunden sind und eine zweite Betriebsspannung an dem dritten und vierten Pol (216) bereitstellen.
3. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1 , wobei das Schaltersteuermodul (240) konfiguriert ist, um: als Reaktion darauf, dass die Betriebsart ein erster Modus ist, Steuern der Vielzahl von Schaltern (232), so dass: ein erster Teil der Batterien (224) mit dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) verbunden ist; und ein zweiter Teil der Batterien (224) mit dem dritten und vierten Pol (216) verbunden ist; und als Reaktion darauf, dass die Betriebsart ein zweiter Modus ist, Steuern der Vielzahl von Schaltern (232), so dass: ein dritter Teil der Batterien (224) mit dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) verbunden ist; und ein vierter Teil der Batterien (224) mit dem dritten und vierten Pol (216) verbunden ist.
4. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 3 , wobei: der erste Teil der Batterien (224) eine größere Anzahl der Batterien (224) beinhaltet als der dritte Teil der Batterien (224); und der zweite Teil der Batterien (224) eine geringere Anzahl der Batterien (224) beinhaltet als der vierte Teil der Batterien (224).
5. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1 , wobei die Batterieeinheit (208) ferner einen fünften Pol beinhaltet, und wobei das Schaltersteuermodul (240) konfiguriert ist zu: als Reaktion darauf, dass die Betriebsart ein erster Modus ist, Steuern der Vielzahl von Schaltern (232), so dass: ein erster Teil der Batterien (224) mit dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) verbunden ist; ein zweiter Teil der Batterien (224) mit dem dritten und vierten Pol (216) verbunden ist; und ein dritter Teil der Batterien (224) mit dem vierten und fünften Pol verbunden ist; und als Reaktion darauf, dass die Betriebsart ein zweiter Modus ist, Steuern der Vielzahl von Schaltern (232), so dass: ein vierter Teil der Batterien (224) mit dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) verbunden ist; ein fünfter Teil der Batterien (224) mit dem dritten und vierten Pol (216) verbunden ist; und ein sechster Teil der Batterien (224) mit dem vierten und fünften Pol verbunden ist.
6. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1 , wobei das Schaltersteuermodul (240) konfiguriert ist, um die Schalter (232) zu steuern, um eine der Batterien (224) als Reaktion auf das Erkennen eines Fehlers in der einen der Batterien (224) elektrisch zu trennen.
7. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1 , wobei die Vorladeschaltung (404) ferner einen Widerstand (432) und einen in Reihe geschalteten Induktor (436) beinhaltet, wobei der Widerstand (432) und der Induktor (436) parallel zu dem ersten und zweiten Pol (210, 212, 214, 220) geschaltet sind.
8. Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1 ferner umfassend eine zweite Vorladeschaltung umfassend einen zweiten Vorladekondensator, der parallel zu dem dritten und vierten Pol (216) geschaltet ist, wobei die zweite Vorladeschaltung konfiguriert ist, um eine der Batterien (224) mit dem zweiten Vorladekondensator zu verbinden.

Description

Einleitung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge und insbesondere auf Batteriesteuerungssysteme von Fahrzeugen. Einige Fahrzeugtypen beinhalten nur einen Verbrennungsmotor, der ein Antriebsmoment erzeugt. Hybridfahrzeuge beinhalten sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen oder mehrere Elektromotoren. Einige Arten von Hybridfahrzeugen nutzen den Elektromotor und den Verbrennungsmotor, um eine höhere Kraftstoffeffizienz zu erreichen, als wenn nur der Verbrennungsmotor verwendet würde. Einige Arten von Hybridfahrzeugen nutzen den Elektromotor und den Verbrennungsmotor, um ein höheres Drehmoment zu erreichen, als der Verbrennungsmotor selbst erreichen könnte. Einige exemplarische Arten von Hybridfahrzeugen sind parallele Hybridfahrzeuge, Serienhybridfahrzeuge und andere Arten von Hybridfahrzeugen. In einem parallelen Hybridfahrzeug arbeitet der Elektromotor parallel zum Motor, um Leistungs- und Reichweitenvorteile des Motors mit Effizienz- und Vorteilen regenerativen Bremsens von Elektromotoren zu kombinieren. In einem Serienhybridfahrzeug treibt der Motor einen Generator an, um Strom für den Elektromotor zu erzeugen, und der Elektromotor treibt ein Getriebe an. Dadurch kann der Elektromotor einen Teil der Leistungsverantwortung des Motors übernehmen, was den Einsatz eines kleineren und möglicherweise effizienteren Motors ermöglichen kann. US 2014 / 0 183 939 A1 beschreibt ein Energiespeichersystem zum Unterstützen zweier elektrischer Funktionen eines Fahrzeugs umfassend eine Energiespeichereinheit mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Energiespeichermodulen, eine Vielzahl von Erfassungseinheiten zum Erfassen des Ladezustands der Vielzahl von Energiespeichermodulen und ein Paar von Primärspannungsanschlüssen. Die in Reihe geschaltete Mehrzahl von Energiespeichermodulen ist während eines Einschaltzustandes des Fahrzeugs über das Paar von Primärspannungsanschlüssen anschließbar, um Energiespeicherleistung auf einem ersten Spannungsniveau zu liefern, um primäre elektrische Funktionen des Fahrzeugs zu unterstützen. Das Energiespeichersystem ist ferner so konfiguriert, dass es während eines „Key-off“-Zustands des Fahrzeugs eine Teilmenge der mehreren Energiespeichermodule auswählt, um sie über ein Paar sekundärer Spannungsanschlüsse unter Verwendung eines Schaltnetzwerks zu verbinden, um Energiespeicherleistung auf einem zweiten Spannungsniveau zu liefern. US 2013 / 0 200 848 A1 beschreibt ein Verfahren zum Laden/Entladen eines Batteriesatzes mit einer Hilfslade-/Entladevorrichtung und einer Batterieanordnung, in der mehrere Sekundärbatteriezellen-Parallelmodule, von denen jedes mehrere parallel geschaltete Sekundärbatteriezellen enthält, in Reihe geschaltet sind, wobei das Verfahren, wenn während des Ladens/Entladens keine Anomalie in den Sekundärbatteriezellen auftritt, das Parallelschalten der Hilfslade-/Entladevorrichtung zu einem der Sekundärbatteriezellen-Parallelmodule umfasst, und wenn während des Ladens/Entladens eine Anomalie in einer der Sekundärbatteriezellen auftritt, das Lösen der Verbindung zu der Sekundärbatteriezelle, an der die Anomalie aufgetreten ist, in dem Sekundärbatteriezellen-Parallelmodul, das die Sekundärbatteriezelle enthält, an der die Anomalie aufgetreten ist, und das Parallelschalten der Hilfslade-/Entladevorrichtung mit dem Sekundärbatteriezellen-Parallelmodul, das die Sekundärbatteriezelle enthält, an der die Anomalie aufgetreten ist. US 2015 / 0 251 542 A1 beschreibt ein elektrisches Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug, welches über eine Gleichstromquelle verfügt und ein Schütz mit einem an einen Hauptbus gekoppelten Ausgang und einem Eingang, der an die Gleichstromquelle angeschlossen werden kann. Das Schütz wird wahlweise zwischen einem offenen und einem geschlossenen Zustand geschaltet. Ein Zwischenkreiskondensator ist mit dem Hauptbus verbunden. Zwischen der Gleichstromquelle und dem Zwischenkreiskondensator ist eine Vorladeschaltung geschaltet, die aus einer gesteuerten Stromquelle besteht. Die gesteuerte Stromquelle wird wahlweise aktiviert, wenn sich das Schütz im offenen Zustand befindet, um den Zwischenkreiskondensator auf eine vorgegebene Spannung zu laden, bevor das Schütz in den geschlossenen Zustand geschaltet wird. Darstellung der Erfindung Gemäß der Erfindung beinhaltet ein Batteriesteuerungssystem eine Batterieeinheit, die umfasst: einen ersten und einen zweiten Pol; einen dritten und einen vierten Pol; eine Vielzahl von einzeln untergebrachten Batterien; und eine Vielzahl von Schaltern, die konfiguriert sind, um eine der Batterien mit und von einem der ersten, zweiten, dritten und vierten Pole zu verbinden. Ferner umfasst das Batteriesteuerungssystem ein Modusmodul, welches dazu konfiguriert ist, um eine Betriebsart basierend auf mindestens einem aus einer Vielzahl von vorliegenden Betriebsparametern einzustellen. Ferner umfasst das Batteriesteuerungssystem ein Schaltersteuermodul, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Schaltern ba