DE-102022126065-B4 - SCHUTZSYSTEM FÜR EIN BATTERIESYSTEM, DAS AUSGELEGT IST, LEISTUNG ZU EINER LAST ZU LIEFERN, SOWIE VERFAHREN ZUM BETREIBEN DES SCHUTZSYSTEMS

Abstract

Schutzsystem (144) für ein Batteriesystem (104), das ausgelegt ist, Leistung zu einer Last (216) zu liefern, wobei das Schutzsystem (144) umfasst: ein Batteriesteuerungsmodul (136), das konfiguriert ist, mindestens ein Schütz (208) zur Isolierung des Batteriesystems (104) von der Last (216) nur dann zu öffnen, wenn ein erfasster Strom (i) größer als ein erster Schwellenwert und (ii) in einem ersten Strombereich ist; mindestens eine Sicherung (212), die zwischen einem ersten Anschluss (232) und einem zweiten Anschluss (236) des Batteriesystems (104) verbunden ist, wobei die mindestens eine Sicherung (212) konfiguriert ist, zu öffnen, um in Reaktion darauf, dass der erfasste Strom (i) größer als ein zweiter Schwellenwert, der größer als der erste Schwellenwert ist, und (ii) in einem zweiten Strombereich, der größer als der erste Strombereich und von ihm versetzt ist, ist, das Batteriesystem (104) von der Last (216) zu isolieren; und ein Hilfsschutzmodul (244), das konfiguriert ist, in Reaktion darauf, dass der erfasste Strom (i) größer als der erste Schwellenwert, (ii) kleiner als der zweite Schwellenwert und (iii) in einem durch eine Stromuntergrenze und eine Stromobergrenze definierten Abdeckungslückenbereich zwischen dem ersten Strombereich und dem zweiten Strombereich ist, einen Kurzschluss zwischen dem ersten Anschluss (232) und dem zweiten Anschluss (236) zu bilden; wobei die Stromuntergrenze gleich einem oberen Ende des ersten Strombereichs ist.

Inventors

• Venkata Prasad Atluri
• Suresh Gopalakrishnan
• Mark Daniel Gottlieb
• Madhusudan Raghavan
• Chandra S. Namuduri

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20221010

Priority Date

20211227

Claims (8)

1. Schutzsystem (144) für ein Batteriesystem (104), das ausgelegt ist, Leistung zu einer Last (216) zu liefern, wobei das Schutzsystem (144) umfasst: ein Batteriesteuerungsmodul (136), das konfiguriert ist, mindestens ein Schütz (208) zur Isolierung des Batteriesystems (104) von der Last (216) nur dann zu öffnen, wenn ein erfasster Strom (i) größer als ein erster Schwellenwert und (ii) in einem ersten Strombereich ist; mindestens eine Sicherung (212), die zwischen einem ersten Anschluss (232) und einem zweiten Anschluss (236) des Batteriesystems (104) verbunden ist, wobei die mindestens eine Sicherung (212) konfiguriert ist, zu öffnen, um in Reaktion darauf, dass der erfasste Strom (i) größer als ein zweiter Schwellenwert, der größer als der erste Schwellenwert ist, und (ii) in einem zweiten Strombereich, der größer als der erste Strombereich und von ihm versetzt ist, ist, das Batteriesystem (104) von der Last (216) zu isolieren; und ein Hilfsschutzmodul (244), das konfiguriert ist, in Reaktion darauf, dass der erfasste Strom (i) größer als der erste Schwellenwert, (ii) kleiner als der zweite Schwellenwert und (iii) in einem durch eine Stromuntergrenze und eine Stromobergrenze definierten Abdeckungslückenbereich zwischen dem ersten Strombereich und dem zweiten Strombereich ist, einen Kurzschluss zwischen dem ersten Anschluss (232) und dem zweiten Anschluss (236) zu bilden; wobei die Stromuntergrenze gleich einem oberen Ende des ersten Strombereichs ist.
2. Schutzsystem (144) nach Anspruch 1 , wobei das mindestens eine Schütz (208) ein erstes Schütz (208-1), das mit dem ersten Anschluss (232) verbunden ist, und ein zweites Schütz (208-2), das mit dem zweiten Anschluss (236) verbunden ist, enthält.
3. Schutzsystem (144) nach Anspruch 1 , das ferner mindestens einen Stromsensor (240, 248) umfasst, wobei das Hilfsschutzmodul (244) den erfassten Strom von dem mindestens einen Stromsensor (240, 248) aufnimmt.
4. Schutzsystem (144) nach Anspruch 3 , wobei das Hilfsschutzmodul (244) konfiguriert ist, auf der Grundlage des erfassten Stroms, der Stromuntergrenze und der Stromobergrenze den Kurzschluss zu bilden.
5. Schutzsystem (144) nach Anspruch 1 , wobei die Stromobergrenze kleiner oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist.
6. Schutzsystem (144) nach Anspruch 3 , wobei das Hilfsschutzmodul (244) eine Gate-Steuerungsschaltung (264) und einen Schalter (260) enthält und wobei die Gate-Steuerungsschaltung (264) konfiguriert ist, den Schalter (260) zu schließen, um den Kurzschluss auf der Grundlage des erfassten Stroms, der Stromuntergrenze und der Stromobergrenze zu bilden.
7. Schutzsystem (144) nach Anspruch 6 , wobei der Schalter (260) ein gesteuerter Siliziumgleichrichter ist und ein Ausgang der Gate-Steuerungsschaltung (264) mit einem Gate des gesteuerten Siliziumgleichrichters verbunden ist und/oder die Gate-Steuerungsschaltung (264) einen ersten Komparator (268), der den erfassten Strom und die Stromobergrenze aufnimmt, einen zweiten Komparator (272), der den erfassten Strom und die Stromuntergrenze aufnimmt, und ein UND-Gatter (276), das Ausgaben des ersten Komparators (268) und des zweiten Komparators (272) aufnimmt, enthält und/oder das Hilfsschutzmodul (244) einen Widerstand (256) enthält, der mit dem Schalter (260) in Reihe geschaltet ist.
8. Verfahren zum Betreiben eines Schutzsystems (144) für ein Batteriesystem (104), das ausgelegt ist, Leistung zu einer Last (216) zu liefern, wobei das Verfahren umfasst: Öffnen mindestens eines Schützes (208) zur Isolierung des Batteriesystems (104) von der Last (216) nur dann, wenn ein erfasster Strom (i) größer als ein erster Schwellenwert und (ii) in einem ersten Strombereich ist; Auslösen mindestens einer Sicherung (212), die zwischen einem ersten Anschluss (232) und einem zweiten Anschluss (236) des Batteriesystems (104) verbunden ist, in Reaktion darauf, dass der erfasste Strom (i) größer als ein zweiter Schwellenwert, der größer als der erste Schwellenwert ist, und (ii) in einem zweiten Strombereich, der größer als der erste Strombereich und von ihm versetzt ist, ist, das Batteriesystem (104) von der Last (216) zu isolieren; und Bilden eines Kurzschlusses zwischen dem ersten Anschluss (232) und dem zweiten Anschluss (236) in Reaktion darauf, dass der erfasste Strom (i) größer als der erste Schwellenwert, (ii) kleiner als der zweite Schwellenwert und (iii) in einem durch eine Stromuntergrenze und eine Stromobergrenze definierten Abdeckungslückenbereich zwischen dem ersten Strombereich und dem zweiten Strombereich ist, wobei die Stromuntergrenze größer oder gleich einem oberen Ende des ersten Strombereichs ist und die Stromobergrenze kleiner oder gleich dem zweiten Schwellenwert ist.

Description

EINFÜHRUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge und insbesondere auf ein Schutzsystem für ein Batteriesystem, das ausgelegt ist, Leistung zu einer Last zu liefern, sowie auf ein Verfahren zum Betreiben des Schutzsystems. Ein Schutzsystem für ein Batteriesystem, das ausgelegt ist, Leistung zu einer Last zum Schutz des Batteriesystem zu liefern, geht beispielsweise aus der DE 10 2006 054 354 A1 hervor. Weitergehender Stand der Technik ergibt sich aus den Druckschriften US 2013 / 0 308 356 A1 und DE 11 2014 000 548 T5. Einige Typen von Fahrzeugen enthalten lediglich eine Brennkraftmaschine, die ein Antriebsdrehmoment erzeugt. Reine Elektrofahrzeuge enthalten ein Batteriesystem und einen Elektromotor. Hybridfahrzeuge enthalten sowohl eine Brennkraftmaschine als auch einen oder mehrere Elektromotoren und können ein Batteriesystem enthalten. Das Batteriesystem enthält eine oder mehrere Batterien oder ein oder mehrere Batteriemodule. Jedes Batteriemodul enthält eine oder mehrere Batteriezellen. ZUSAMMENFASSUNG Erfindungsgemäß wird ein Schutzsystem für ein Batteriesystem vorgestellt, das ausgelegt ist, Leistung zu einer Last zu liefern, wobei sich das Schutzsystem durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet. Gemäß weiteren Merkmalen enthält das mindestens eine Schütz ein erstes Schütz, das mit dem ersten Anschluss verbunden ist, und ein zweites Schütz, das mit dem zweiten Anschluss verbunden ist. Gemäß weiteren Merkmalen umfasst die Last mehrere Lasten. Gemäß weiteren Merkmalen enthält das Schutzsystem ferner mindestens einen Stromsensor, wobei das Hilfsschutzmodul den erfassten Strom von dem mindestens einen Stromsensor aufnimmt. Gemäß weiteren Merkmalen ist das Hilfsschutzmodul konfiguriert, den Kurzschluss auf der Grundlage des erfassten Stroms, einer Stromuntergrenze und einer Stromobergrenze wahlweise zu bilden. Gemäß weiteren Merkmalen ist die Stromobergrenze kleiner oder gleich dem zweiten Schwellenwert. Gemäß weiteren Merkmalen enthält das Hilfsschutzmodul eine Gate-Steuerungsschaltung und einen Schalter und ist die Gate-Steuerungsschaltung konfiguriert, auf der Grundlage des erfassten Stroms, der Stromuntergrenze und der Stromobergrenze den Schalter wahlweise zu schließen, um den Kurzschluss zu bilden. Gemäß weiteren Merkmalen ist der Schalter ein gesteuerter Siliziumgleichrichter und ist ein Ausgang der Gate-Steuerungsschaltung mit einem Gate des gesteuerten Siliziumgleichrichters verbunden. Gemäß weiteren Merkmalen enthält die Gate-Steuerungsschaltung einen ersten Komparator, der den erfassten Strom und die Stromobergrenze aufnimmt, einen zweiten Komparator, der den erfassten Strom und die Stromuntergrenze aufnimmt, und ein UND-Gatter, das Ausgaben des ersten Komparators und des zweiten Komparators aufnimmt. Gemäß weiteren Merkmalen enthält das Hilfsschutzmodul einen Widerstand, der mit dem Schalter in Reihe geschaltet ist. Gemäß weiteren Merkmalen enthält ein Fahrzeug das Schutzsystem. Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben eines Schutzsystems für ein Batteriesystem vorgestellt, das ausgelegt ist, Leistung zu einer Last zu liefern, wobei sich das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 8 auszeichnet. Gemäß weiteren Merkmalen enthält das Verfahren ferner ein Steuern eines Schalters auf der Grundlage des erfassten Stroms, der Stromuntergrenze und der Stromobergrenze, um den Kurzschluss zu bilden. Gemäß weiteren Merkmalen ist der Schalter ein gesteuerter Siliziumgleichrichter. Gemäß weiteren Merkmalen enthält ein Steuern des Schalters ein Steuern des Schalters unter Verwendung einer Gate-Steuerungsschaltung, die als ein Fensterkomparator konfiguriert ist, ansprechend auf den erfassten Strom, die Stromuntergrenze und die Stromobergrenze. Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offensichtlich. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen nur der Veranschaulichung. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Die vorliegende Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden; es zeigen:1 ein Funktionsblockdiagramm eines Beispielfahrzeugsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;2A und 2B Funktionsblockdiagramme eines Beispielbatteriesystems und -schutzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;2C ein Beispielhilfsschutzmodul gemäß der vorliegenden Erfindung;2D eine Beispiel-Gate-Steuerungsschaltung des Hilfsschutzmoduls und3 Schritte eines Beispielverfahrens zum Betreiben des Hilfsschutzmoduls. In den Zeichnungen können Bezugszeichen mehrfach verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren. GENAUE BESCHREIBUNG Elektro- oder Hybridelektrofahrzeuge enthalten typischerweise eine oder mehrere wiederaufladbare Batterien oder Batteriemodule, die jeweils mehrere Batteriezellen enthalten (die z. B. in einer oder mehreren Batteriebaugruppen angeordnet sind). In gewissen Beispielen enthält ein Elektr