DE102013221379A1 - Method and devices for charging a battery of a vehicle - Google Patents

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DE102013221379A1
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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufladen einer Batterie (2) eines Fahrzeugs, die ein elektronisches Unterbrechungselement (44) aufweist, das zur elektrischen Kontaktierung der Batterie (2) an Bordnetz des Fahrzeugs ausgebildet ist, wobei die Batterie (2) eine Schnittstelle zu einem Zündschlüssel aufweist, mittels welchem das Fahrzeug durch den Fahrer des Fahrzeugs an- und abgeschaltet wird, wobei das elektronische Unterbrechungselement (44) bei einer Anschaltstellung des Zündschlüssels geschlossen ist, umfasst die Schritte: – Ermitteln einer Abschaltstellung des Zündschlüssels, – Geschlossenhalten des elektronischen Unterbrechungselements (44) für einen definierten Zeitraum, so dass in dem definierten Zeitraum ein Beginn des Aufladens der Batterie (2) erfolgen kann. Es werden außerdem ein Computerprogramm und ein Batteriemanagementsystem angegeben, welche zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind, sowie eine Batterie (2) und ein Kraftfahrzeug, dessen Bordnetz mit einer derartigen Batterie (2) verbunden ist.An inventive method for charging a battery (2) of a vehicle having an electronic interruption element (44), which is designed for electrical contacting of the battery (2) to the electrical system of the vehicle, wherein the battery (2) has an interface to an ignition key by means of which the vehicle is switched on and off by the driver of the vehicle, wherein the electronic interruption element (44) is closed when the ignition key is switched on, the steps comprising: - determining a switch-off position of the ignition key, - keeping the electronic interruption element (44) closed for a defined period of time, so that in the defined period, a start of the charging of the battery (2) can take place. A computer program and a battery management system are also provided, which are set up to carry out the method, as well as a battery (2) and a motor vehicle whose vehicle electrical system is connected to such a battery (2).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs, die ein elektronisches Unterbrechungselement aufweist, das zur elektronischen Kontaktierung der Batterie an ein Bordnetz des Fahrzeugs eingerichtet ist, insbesondere einer Batterie, die zum Antrieb des Fahrzeugs ausgebildet ist.The invention relates to a method for charging a battery of a vehicle having an electronic interruption element, which is set up for electronic contacting of the battery to an on-board network of the vehicle, in particular a battery, which is designed to drive the vehicle.

Weiterhin werden ein Computerprogramm und ein Batteriemanagementsystem angegeben, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind. Weiterhin werden eine Batterie und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Batterie angegeben.Furthermore, a computer program and a battery management system are specified, which are set up in particular for carrying out the method. Furthermore, a battery and a motor vehicle are specified with such a battery.

Elektro- und Hybridfahrzeuge, welche Batterien, beispielsweise Lithium-Ionenbatterien zum Antrieb des Fahrzeugs aufweisen, benötigen ein Aufladesystem, um die Batterien wiederaufzuladen. Das Aufladesystem führt den Batterien in so kurzer Zeit wie die Batterien erlauben, Strom zu. Nach Einstecken eines Ladegerätes in eine hierfür vorgesehene Ladesteckdose des Fahrzeugs wird einem Steuergerät der Batterie, das üblicherweise als Batteriemanagementsystem bezeichnet wird, angezeigt, dass ein Aufladevorgang erfolgen soll. Nach Erhalt dieser Information schließt das Batteriemanagementsystem ein elektronisches Unterbrechungselement, üblicherweise ein Relais oder ein Schütz, um die Batterie mit dem Aufladestromkreis zu verbinden.Electric and hybrid vehicles, which have batteries, such as lithium-ion batteries for propelling the vehicle, require a charging system to recharge the batteries. The charging system will run the batteries in as little time as the batteries allow for power. After inserting a charger into a charge socket of the vehicle provided for this purpose, a control unit of the battery, which is usually referred to as a battery management system, indicates that a charging process is to take place. Upon receipt of this information, the battery management system includes an electronic interruption element, usually a relay or contactor, to connect the battery to the charging circuit.

DE 10 2007 016 196 zeigt ein Relais, welches an eine Klemme eines Zündschlosses angeschlossen ist, so dass eine Abkopplung einer Starterbatterie vom Bordnetz bei ausgeschalteter Zündung und eine Ankopplung der Startbatterie an das Bordnetz bei eingeschalteter Zündung mithilfe des Relais erfolgen kann. DE 10 2007 016 196 shows a relay which is connected to a terminal of an ignition switch, so that a decoupling of a starter battery from the electrical system with the ignition off and a coupling of the starter battery to the electrical system can be done with the ignition switched on by means of the relay.

US 3, 935,525 zeigt einen Batterieladestromkreis, welcher mechanisch und elektrisch betätigbare Relais umfasst. US Pat. No. 3,935,525 shows a battery charging circuit, which includes mechanically and electrically operable relay.

JP 2010-238576 zeigt Relais in einem Elektromotor, welche zum Laden der Batterie von einer elektronischen Steuereinheit betätigt werden. JP 2010-238576 shows relays in an electric motor which are operated to charge the battery from an electronic control unit.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs, die ein elektronisches Unterbrechungselement aufweist, das zur elektrischen Kontaktierung der Batterie an ein Bordnetz des Fahrzeugs ausgebildet ist, wobei die Batterie eine Schnittstelle zu einem Zündschlüssel aufweist, mittels welchem das Fahrzeug durch den Fahrer des Fahrzeugs an- und abgeschaltet wird, wobei das elektronische Unterbrechungselement bei einer Anschaltstellung des Zündschlüssels geschlossen ist, umfasst die Schritte:

  • – Ermitteln einer Abschaltstellung des Zündschlüssels,
  • – Geschlossenhalten des elektronischen Unterbrechungselements für einen definierten Zeitraum, so dass in dem definierten Zeitraum ein Beginn des Aufladens der Batterie erfolgen kann.
An inventive method for charging a battery of a vehicle having an electronic interruption element, which is designed for electrically contacting the battery to an electrical system of the vehicle, the battery having an interface to an ignition key, by means of which the vehicle by the driver of the vehicle - And is switched off, wherein the electronic interruption element is closed at a switched position of the ignition key, comprising the steps:
  • Determining a switch-off position of the ignition key,
  • - Keeping closed the electronic interruption element for a defined period of time, so that in the defined period, a start of the charging of the battery can take place.

Das elektronische Unterbrechungselement verbleibt erfindungsgemäß nach der Abschaltung des Zündschlüssels für den definierten Zeitraum geschlossen. Bei geschlossenem elektronischem Unterbrechungselement kann die Batterie zum Aufladen an eine elektrische Stromquelle angeschlossen werden. Vorteilhaft ermöglicht diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass der Fahrer nach einer Fahrt die Batterie aufladen kann, ohne dass eine Batteriesteuereinheit (BCU, battery control unit) das elektronische Unterbrechungselement nach Ermittlung der Abschaltstellung des Zündschlüssels unterbricht und zum Aufladen der Batterie wieder schließt, wenn in dem definierten Zeitraum der Beginn des Aufladens der Batterie erfolgt. Wird der Beginn des Aufladens detektiert, dann wird auch nach Ablauf des definierten Zeitraums das elektronische Unterbrechungselement weiterhin nicht geöffnet, sondern geschlossen gehalten. Die Ermittlung des Beginns des Aufladens kann durch Auswertung eines Signals an der Ladesteckdose erfolgen. The electronic interruption element remains closed according to the invention after the shutdown of the ignition key for the defined period. When the electronic interruption element is closed, the battery can be connected to an electrical power source for charging. Advantageously, this embodiment of the method according to the invention allows the driver to recharge the battery after a ride without a battery control unit (BCU) interrupting the electronic interruption element after determining the shutdown position of the ignition key and closing it again to charge the battery when in the defined period of time the beginning of the charging of the battery takes place. If the beginning of the charging detected, then the electronic interruption element is still not open after the defined period, but kept closed. The determination of the beginning of the charging can be done by evaluating a signal at the charging socket.

Vorteilhaft wird hierdurch die Lebensdauer des elektronischen Unterbrechungselements verlängert, da dieses im Betrieb weniger oft geöffnet und geschlossen, d. h. beansprucht wird. Gleichzeitig wird in vielen Fällen Zeit gespart, da verschiedene Prozessschritte zum Öffnen und Schließen des elektronischen Unterbrechungselements nicht unnötigerweise ausgeführt werden, wie insbesondere ein Vorladen der Batterie.Advantageously, this extends the life of the electronic interruption element, since this less often opened and closed during operation, d. H. is claimed. At the same time, time is saved in many cases, since various process steps for opening and closing the electronic interruption element are not carried out unnecessarily, such as in particular pre-charging the battery.

Der definierte Zeitraum, in dem der Beginn des Aufladens der Batterie erfolgen kann, wird bevorzugt mit Bezug zum Zeitpunkt der Ermittlung der Abschaltstellung des Zündschlüssels berechnet. Der definierte Zeitraum ist bevorzugt ein Zeitraum zwischen 2 und 15 Minuten, besonders bevorzugt in etwa 5 Minuten. Dieser Zeitraum ermöglicht dem Fahrer, ein Ladegerät oder einen Ladestecker, zu suchen und in das entsprechende systemische Gegenstück am Fahrzeug, üblicherweise eine Ladesteckdose, einzustecken.The defined period in which the start of the charging of the battery can take place is preferably calculated with reference to the time of determination of the deactivating position of the ignition key. The defined period is preferably a period between 2 and 15 minutes, more preferably in about 5 minutes. This period allows the driver to locate a charger or charging plug and plug it into the appropriate systemic counterpart on the vehicle, usually a charging socket.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens sind durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen möglich.Advantageous developments and improvements of the independent claim specified method are possible by the measures listed in the dependent claims.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:

  • – Bereitstellen einer Option an den Fahrer für das Aufladen der Batterie bei ermittelter Abschaltstellung des Zündschlüssels,
  • – Ermitteln, ob der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie gewählt hat.
According to a preferred embodiment, the method comprises the further steps:
  • Providing an option to the driver for charging the battery when the ignition key is turned off,
  • - Determine if the driver has chosen the option to charge the battery.

Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Geschlossenhalten des elektronischen Unterbrechungselements für den definierten Zeitraum lediglich für den Fall, dass der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie gewählt hat. Vorteilhaft wird die Absicht des Fahrers, ob nach der Fahrt die Batterie geladen werden soll, oder nicht, der BCU bekannt gemacht.According to this embodiment of the invention, the electronic circuit breaker is kept closed for the defined period of time only in the event that the driver has selected the option for charging the battery. Advantageously, the intention of the driver, whether or not to charge the battery after the trip, is made known to the BCU.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist für den Fall, dass der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie gewählt hat, vorgesehen, dem Fahrer eine weitere Option bereitzustellen, mittels welcher der Fahrer ein Verlängern des definierten Zeitraums des Geschlossenhaltens des elektronischen Unterbrechungselements einstellen kann. Bevorzugt erfolgt die Bereitstellung der weiteren Option über denselben Kommunikationskanal wie die Bereitstellung der ersten Option für das Aufladen der Batterie. Hierbei wird in unkomplizierter Weise ein Fall abgedeckt, dass der Fahrer zwischenzeitlich mit anderen Dingen beschäftigt war oder das Ladegerät nicht finden konnte. Im verlängerten definierten Zeitraum kann die Batterie ohne zusätzliches Öffnen und Schließen des elektronischen Unterbrechungselements zu laden begonnen werden.According to a development of the invention, in the event that the driver has chosen the option for charging the battery, provided to provide the driver with a further option, by means of which the driver can set an extension of the defined period of the closed keeping of the electronic interruption element. The provision of the further option preferably takes place via the same communication channel as the provision of the first option for charging the battery. Here, a case is covered in an uncomplicated manner, that the driver was busy in the meantime with other things or could not find the charger. In the extended defined period of time, the battery can be started to charge without additional opening and closing of the electronic interruption element.

Für den Fall, dass der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterien nicht gewählt hat, erfolgt bevorzugt ein Öffnen des elektronischen Unterbrechungselements. In diesem Fall kann das System sicher davon ausgehen, dass der Fahrer seine Intention deutlich gemacht hat. Durch das Öffnen des elektronischen Unterbrechungselements wird eine geringere Selbstentladung der Batterie als im Fall geschlossener Unterbrechungselemente erreicht.In the event that the driver has not chosen the option for charging the batteries, it is preferable to open the electronic interruption element. In this case, the system can safely assume that the driver has made his intention clear. By opening the electronic interruption element, a lower self-discharge of the battery is achieved than in the case of closed interruption elements.

Für den Fall, dass der Fahrer gar nicht auf die bereitgestellte Option reagiert, kann vorgesehen sein, dies als Ablehnung zu deuten, oder dies als Zustimmung zu deuten, wobei dies bevorzugt als eine Zustimmung für das Aufladen der Batterie gedeutet wird.In the event that the driver does not respond at all to the provided option, it may be intended to interpret this as a refusal or to interpret it as consent, which is preferably interpreted as an approval for charging the battery.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass für den Fall, dass der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie gewählt hat, ein Zugang zu einer Ladesteckdose des Fahrzeugs geöffnet wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Fahrer das gesamte Fahrzeug abschließen kann und die Schließung des Zugangs zu der Ladesteckdose des Fahrzeugs von den Vorgängen ausgenommen wird, die mit dem Abschließen des Fahrzeugs verknüpft sind.In a further development, it is provided that in the event that the driver has chosen the option for charging the battery, access to a charging socket of the vehicle is opened. Furthermore, it can be provided that the driver can complete the entire vehicle and the closure of the access to the charging socket of the vehicle is excluded from the operations associated with the completion of the vehicle.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Option an den Fahrer mittels eines Betätigungselements auf einer Anzeige bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann auch ein Sprachkanal als Kommunikationsmittel für den Dialog mit dem Fahrer vorgesehen sein. Ein Betätigungselement kann beispielsweise einen mechanisch oder elektrisch betätigbaren Schalter bezeichnen, bevorzugt ein digitales Eingabeinstrument, wie etwa ein Button auf einer Schaltfläche. Es kann vorgesehen sein, dass ein Auswahlmenü vorgesehen ist, welches die Option für das Aufladen der Batterie, die Option für das Nicht-Aufladen der Batterie und/oder einen Abruf des Dialogs umfassen kann.According to one embodiment of the invention, the option is provided to the driver by means of an actuator on a display. Alternatively or additionally, a voice channel may also be provided as a communication means for the dialogue with the driver. An actuator may, for example, designate a mechanically or electrically operable switch, preferably a digital input instrument, such as a button on a button. It may be provided that a selection menu is provided, which may include the option for charging the battery, the option for not charging the battery and / or a retrieval of the dialog.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Option für das Aufladen der Batterie durch den Fahrer durch ein einmaliges Drücken, einen Doppelklick, eine Bewegung auf einem Eingabegerät oder durch eine Spracheingabe gewählt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, den Dialog über ein portables Steuergerät durchzuführen. Hierbei umfasst das portable Steuergerät eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise einen Monitor oder eine berührungsempfindliche Anzeigevorrichtung wie einen Touchscreen. Die Datenübertragung zwischen dem portablen Steuergerät und dem Batteriemanagementsystem werden bevorzugt drahtlos, beispielsweise über Funk, übertragen. Zur Datenübertragung eignen sich insbesondere Bluetooth oder WIFI. Besonders bevorzugt wird eine Nachricht auf der Anzeigevorrichtung erscheinen in der Form „OK, falls Batterieladung erfolgen soll“.In one embodiment of the invention, the option for charging the battery by the driver may be selected by a single press, double click, movement on an input device, or voice input. In particular, it can be provided to carry out the dialogue via a portable control unit. In this case, the portable control device comprises a display device, for example a monitor or a touch-sensitive display device such as a touchscreen. The data transmission between the portable control device and the battery management system are preferably transmitted wirelessly, for example via radio. In particular, Bluetooth or WIFI are suitable for data transmission. Particularly preferably, a message will appear on the display device in the form "OK, if battery charge is to take place".

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Batterieladesystems und/oder um ein Modul zur Implementierung eines Batteriemanagementsystems eines Fahrzeugs handeln. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einer entfernbaren CD-ROM, DVD, einem USB-Stick oder einer Speicherkarte. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie etwa auf einem Server oder einem Cloudsystem zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung. According to the invention, a computer program is also proposed according to which one of the methods described herein is performed when the computer program is executed on a programmable computer device. The computer program may be, for example, a module for implementing a battery charging system and / or a module for implementing a battery management system of a vehicle. The computer program may be stored on a machine-readable storage medium, such as on a permanent or rewritable storage medium or in association with a computer device or on a removable CD-ROM, DVD, USB stick or memory card. Additionally or alternatively, the computer program may be provided for download on a computing device such as a server or cloud system, eg, over a data network such as the Internet or a communication connection such as a telephone line or a wireless connection.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Batteriemanagementsystem (BMS) eines Fahrzeugs bereitgestellt, welches eine Batterie aufweist, die ein elektronisches Unterbrechungselement aufweist, das zur elektrischen Kontaktierung der Batterie an ein Bordnetz des Fahrzeugs ausgebildet ist, wobei die Batterie eine Schnittstelle zu einem Zündschlüssel aufweist, mittels welchem das Fahrzeug durch den Fahrer des Fahrzeugs an- und abgeschaltet wird, mit

  • – einer Einheit zum Ermitteln einer Schaltstellung des Zündschlüssels,
  • – einer Einheit zum Bereitstellen und Auswerten einer Option an den Fahrer für ein Aufladen der Batterie bei einer ermittelten Abschaltstellung des Zündschlüssels, und
  • – einer Einheit zum Steuern des elektronischen Unterbrechungselements, die eingerichtet ist, von der Einheit zum Bereitstellen und Auswerten einer Option an den Fahrer für ein Aufladen der Batterie angesteuert zu werden.
According to the invention, a battery management system (BMS) of a vehicle is provided, which has a battery having an electronic interruption element, which is designed for electrically contacting the battery to an electrical system of the vehicle, wherein the battery has an interface to an ignition key, by means of which Vehicle is switched on and off by the driver of the vehicle, with
  • A unit for determining a switching position of the ignition key,
  • A unit for providing and evaluating an option to the driver for charging the battery at a detected ignition key shutdown position, and
  • A unit for controlling the electronic interruption element, which is set up to be driven by the unit for providing and evaluating an option to the driver for charging the battery.

Erfindungsgemäß wird außerdem eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Nickel-Metallhydrid-Batterie zur Verfügung gestellt, die ein Batteriemanagementsystem umfasst und über ein elektronisches Unterbrechungselement mit einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, wobei das Batteriemanagementsystem wie zuvor beschrieben ausgebildet ist und/oder eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.The invention also provides a battery, in particular a lithium-ion battery or a nickel-metal hydride battery, which comprises a battery management system and can be connected via an electronic interruption element to a vehicle electrical system of a motor vehicle, wherein the battery management system is designed as described above and / or is set up to carry out the method according to the invention.

Die Begriffe "Batterie" und "Batterieeinheit" werden in der vorliegenden Beschreibung dem üblichen Sprachgebrauch angepasst für Akkumulator bzw. Akkumulatoreinheit verwendet. Die Batterie umfasst bevorzugt eine oder mehrere Batterieeinheiten, die eine Batteriezelle, ein Batteriemodul, einen Modulstrang oder ein Batteriepack umfassen können. Die Batteriezellen sind dabei vorzugsweise räumlich zusammengefasst und schaltungstechnisch miteinander verbunden, beispielsweise seriell oder parallel zu Modulen verschaltet. Mehrere Module können sogenannte Batteriedirektkonverter (BDC, Battery Direct Converter) bilden, und mehrere Batteriedirektkonverter einen Batteriedirektinverter (BDI, Battery Direct Inverter).The terms "battery" and "battery unit" are used in the present description adapted to the usual language for accumulator or Akkumulatoreinheit. The battery preferably includes one or more battery packs that may include a battery cell, a battery module, a module string, or a battery pack. The battery cells are preferably spatially combined and interconnected circuitry, for example, connected in series or parallel to modules. Several modules can form so-called Battery Direct Converters (BDCs), and several battery direct converters form a Battery Direct Inverter (BDI).

Elektronische Unterbrechungselemente können beispielsweise Lastschalter, Relais oder Schützen sein. Derartige elektronische Unterbrechungselemente können insbesondere in Stromkreisen eingesetzt sein, bei denen beim Öffnen oder beim Schließen des elektronischen Unterbrechungselements ein Strom fließt, was zu einer starken Beanspruchung des elektronischen Unterbrechungselements führt. Oftmals wird auch beim Schließen des elektronischen Unterbrechungselements eine Spannungsdifferenz über dem elektronischen Unterbrechungselement vorhanden sein. Ein physikalischer Vorgang, welcher die Alterung des elektronischen Unterbrechungselements beim Schließen des Stromkreises unter Spannung verstärkt, ist ein so genanntes Kontaktprellen beim Schließen. Beim Kontaktprellen wird der Kontakt nicht sofort geschlossen, sondern aufgrund der Elastizität der Materialien federt der Kontakt nach dem Schließen kurzzeitig wieder auf, wobei hierdurch eine Öffnung unter Stromfluss stattfindet. Ein Beispiel hierfür sind Stromkreise, die über einen Kondensator vorgeladen werden.Electronic interruption elements may be, for example, load switches, relays or contactors. Such electronic interruption elements can be used in particular in circuits in which a current flows when opening or closing the electronic interruption element, which leads to a high stress on the electronic interruption element. Often, a voltage difference across the electronic interruption element will also be present when closing the electronic interruption element. A physical process that amplifies the aging of the electronic circuit breaker when the circuit is energized is so-called contact bounce on closing. When contact bouncing the contact is not immediately closed, but due to the elasticity of the materials, the contact springs back briefly after closing, whereby an opening takes place under current flow. An example of this are circuits that are pre-charged via a capacitor.

Ein Bordnetz kann insbesondere ein Hochspannungsbordnetz mit einer Nennspannung von 48 V sein, das üblicherweise in Elektro- und Hybridfahrzeugen zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt wird. Das Hochspannungsbordnetz ist elektrisch mit der Batterie kontaktiert, wenn der Zündschlüssel sich in einer Einschaltstellung befindet. Das Bordnetz kann aber auch ein Niederspannungsbordnetz sein, welches bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor zur Versorgung des elektrischen Anlassers oder Starters für den Verbrennungsmotor sowie weiterer elektrischer Vorrichtungen des Kraftfahrzeuges ein Bordnetz eingesetzt wird, und welches standardmäßig mit 12 Volt betrieben wird. Beim Starten des Verbrennungsmotors wird über das Bordnetz von einer Starterbatterie eine Spannung einem Starter zur Verfügung gestellt, welcher den Verbrennungsmotor startet, wenn beispielsweise durch ein entsprechendes Startersignal ein Schalter geschlossen wird. Ist der Verbrennungsmotor gestartet, treibt dieser einen elektrischen Generator an, welcher dann eine Spannung von etwa 12 Volt erzeugt und über das Bordnetz den verschiedenen elektrischen Verbrauchern im Fahrzeug zur Verfügung stellt. Der elektrische Generator lädt dabei auch die durch den Startvorgang belastete Starterbatterie wieder auf. Wird die Batterie über das Bordnetz geladen, kann die tatsächliche Spannung auch über der Nennspannung liegen, z. B. bei 14 V oder bei 14,4 V. A vehicle electrical system can in particular be a high-voltage on-board electrical system with a rated voltage of 48 V, which is usually used in electric and hybrid vehicles for driving the vehicle. The high voltage electrical system is electrically contacted with the battery when the ignition key is in a closed position. The electrical system can also be a low-voltage electrical system, which is used in motor vehicles with internal combustion engine to supply the electric starter or starter for the internal combustion engine and other electrical devices of the motor vehicle, a vehicle electrical system, and which is operated by default with 12 volts. When the internal combustion engine is started, a voltage is made available to a starter via the electrical system of a starter battery, which starts the internal combustion engine when, for example, a switch is closed by a corresponding starter signal. If the internal combustion engine is started, this drives an electric generator, which then generates a voltage of about 12 volts and provides it via the electrical system to the various electrical consumers in the vehicle. The electric generator also charges the starter battery charged by the starting process. If the battery is charged via the electrical system, the actual voltage may also be above the rated voltage, eg. At 14V or 14.4V.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Batterie zur Verfügung gestellt, wobei die Batterie über das elektronische Unterbrechungselement mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. According to the invention, a motor vehicle is also provided with such a battery, wherein the battery via the electronic interruption element to the vehicle electrical system of the motor vehicle is connectable.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Batterie und 1 a schematic representation of a battery and

2 eine schematische Darstellung eines Batteriemanagementsystems. 2 a schematic representation of a battery management system.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Batteriepack 2 mit einer Mehrzahl von Batteriezellen 4, beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen mit einem Spannungsbereich von 2,8 bis 4,2 V, welche in einem gemeinsamen Gehäuse 3 aufgenommen sind. Mehrere Batteriezellen 4 sind zu Batteriemodulen 6 zusammengefasst, welche jeweils zugeordnete Modulsteuergeräte 8 aufweisen, die auch als CMC (cell module controller) bezeichnet werden. Die Batteriezellen 4 können parallel und in Reihe miteinander verschaltet sein, um die nötige Leistung des Batteriepacks 2 bereitzustellen. 1 shows a battery pack 2 with a plurality of battery cells 4 For example, lithium ion battery cells with a voltage range of 2.8 to 4.2 V, which in a common housing 3 are included. Several battery cells 4 are to battery modules 6 summarized, which respectively assigned module control devices 8th which are also referred to as CMC (cell module controller). The battery cells 4 can be connected in parallel and in series with each other to provide the necessary performance of the battery pack 2 provide.

Das Batteriepack 2 umfasst außerdem ein zentrales Steuergerät 10, welches auch als BCU (battery control unit) bezeichnet werden kann. Die Kommunikation zwischen dem zentralen Steuergerät 10 und den Modulsteuergeräten 8 erfolgt über geeignete Schnittstellen 12, 14. In dieser Ausführungsform sind die Modulsteuergeräte 8 außerdem untereinander über Kommunikationskanäle 16 verbunden.The battery pack 2 also includes a central control unit 10 , which can also be referred to as BCU (battery control unit). The communication between the central control unit 10 and the module controllers 8th takes place via suitable interfaces 12 . 14 , In this embodiment, the module controllers are 8th also with each other via communication channels 16 connected.

Das Batteriepack 2 umfasst eine Sicherungseinheit 18 mit einer Schmelzsicherung 22. Die Sicherungseinheit 18 ist im Schaltkreis der Batteriezellen 4 angeordnet, so dass sie einen Überspannungsschutz der Batteriezellen 4 bereitstellen kann. Die Sicherungseinheit 18 umfasst außerdem Sensoren 24, welche eingerichtet sind, das Auslösen der Schmelzsicherung 22 zu detektieren. Die Sensoren 24 sind mit einer Sicherheitseinheit 20 verbunden, welche die bestimmungsgemäße Funktion des Batteriepacks 2 überwacht. Ein weiterer Sensor 40 der Sicherheitseinheit 20 ist an einem Terminal 42 des Batteriepacks 2 vorgesehen, um dort das bestimmungsgemäße Funktionieren des Batteriepacks 2 zu überwachen. Die Sensoren 24, 40 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem gemeinsamen Schaltkreis 36 verbaut, was aber nicht zwingend ist. Die Sicherheitseinheit 20 umfasst einen weiteren Eingang 28, über welchen Informationen empfangen werden, beispielsweise über Isolationswerte des Batteriepacks, die Temperatur des Batteriepacks oder auch Informationen über eine Verletzung oder Zerstörung von Batterieeinheiten oder des Batteriepacks als Ganzes. Die Sicherheitseinheit 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Kommunikationskanals 30 mit dem zentralen Steuergerät 10 verbunden, kann aber auch als ein internes Modul des zentralen Steuergeräts 10 ausgebildet sein. The battery pack 2 includes a fuse unit 18 with a fuse 22 , The fuse unit 18 is in the circuit of the battery cells 4 arranged so that they provide surge protection of the battery cells 4 can provide. The fuse unit 18 also includes sensors 24 which are set, the triggering of the fuse 22 to detect. The sensors 24 are with a security unit 20 connected, which the intended function of the battery pack 2 supervised. Another sensor 40 the security unit 20 is at a terminal 42 of the battery pack 2 provided there to the proper functioning of the battery pack 2 to monitor. The sensors 24 . 40 are in the illustrated embodiment in a common circuit 36 but this is not mandatory. The security unit 20 includes another entrance 28 via which information is received, for example about insulation values of the battery pack, the temperature of the battery pack or also information about injury or destruction of battery units or the battery pack as a whole. The security unit 20 is in the illustrated embodiment by means of a communication channel 30 with the central control unit 10 but can also be used as an internal module of the central controller 10 be educated.

Das Batteriepack 2 umfasst ein elektronisches Unterbrechungselement 44, das ausgebildet ist, die Batteriezellen 4 bzw. Batteriemodule 6 von dem Terminal 42 zu trennen. Über das Terminal 42 erfolgt die elektrische Kontaktierung des Batteriepacks 2 an ein Bordnetz des Fahrzeugs, insbesondere an ein Bordnetz zum Antrieb des Fahrzeugs und an einen Ladekreis. Das elektronische Unterbrechungselement 44 umfasst einen ersten betätigbaren Schalter 48 am Minuspol 49, und am Pluspol 51 einen zweiten betätigbaren Schalter 50, sowie einen dritten betätigbaren Schalter 46, welcher gemeinsam mit einem Widerstand 52 eine Vorladeeinheit bildet. Der dritte betätigbare Schalter 46 und der Widerstand 52 sind dabei parallel zum zweiten betätigbaren Schalter 50 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das elektronische Unterbrechungselement 44 über eine erste Steuerleitung 58 von der Sicherheitseinheit 20 aus betätigbar und außerdem über eine zweite Steuerleitung 74 von der BCU 10 aus.The battery pack 2 includes an electronic interruption element 44 formed, the battery cells 4 or battery modules 6 from the terminal 42 to separate. About the terminal 42 the electrical contacting of the battery pack takes place 2 to a vehicle electrical system of the vehicle, in particular to a vehicle electrical system for driving the vehicle and to a charging circuit. The electronic interruption element 44 includes a first actuatable switch 48 at the negative pole 49 , and at the positive pole 51 a second actuatable switch 50 , as well as a third actuatable switch 46 , which together with a resistance 52 forms a pre-charging unit. The third actuatable switch 46 and the resistance 52 are parallel to the second operable switch 50 arranged. In the illustrated embodiment, the electronic interruption element 44 via a first control line 58 from the security unit 20 from actuated and also via a second control line 74 from the BCU 10 out.

Das Batteriepack 2 umfasst eine Einrichtung 54 zur Ermittlung eines abgegebenen Stroms. Die Einrichtung 54 zur Ermittlung des abgegebenen Stroms ist in Reihe zum zweiten betätigbaren Schalter 50 angeordnet und über eine Daten- oder Messleitung 62 mit dem zentralen Steuergerät 10 verbunden, wobei an dieser Stelle zweckmäßigerweise Einrichtungen zum Trennen des Hochspannungsnetzes der Batteriezellen 4 von dem auf niedrigere Spannung ausgelegten Eingang der BCU 10 vorgesehen sein können. Das Batteriepack 2 umfasst außerdem eine Einrichtung 56 zur Ermittlung einer Ausgangsspannung des Batteriepacks, die über eine Daten- oder Messleitung 68 mit dem zentralen Steuergerät 10 verbunden ist, wobei an dieser Stelle ebenfalls Einrichtungen zum Trennen des Hochspannungsnetzes der Batteriezellen 4 von dem auf niedrigere Spannung ausgelegten Eingang der BCU 10 vorgesehen sein können.The battery pack 2 includes a device 54 for determining a discharged current. The device 54 for determining the output current is in series with the second actuatable switch 50 arranged and via a data or measurement line 62 with the central control unit 10 connected, wherein at this point expediently means for separating the high voltage network of the battery cells 4 from the lower voltage input of the BCU 10 can be provided. The battery pack 2 also includes a facility 56 for determining an output voltage of the battery pack via a data or measurement line 68 with the central control unit 10 is connected, wherein at this point also means for separating the high voltage network of the battery cells 4 from the lower voltage input of the BCU 10 can be provided.

Das zentrale Steuergerät 10 umfasst weiterhin einen Anschluss 34 an einen Fahrzeugbus, beispielsweise einen CAN-Bus, über welchen beispielsweise eine Stellung des Zündschlüssels ermittelt werden kann, und eine Stromzufuhr 32, beispielsweise eine 12V-Leitung.The central control unit 10 also includes a connection 34 to a vehicle bus, for example a CAN bus, via which, for example, a position of the ignition key can be determined, and a power supply 32 For example, a 12V line.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemanagementsystems 80. Das Batteriemanagementsystem 80 umfasst das zentrale Steuergerät 10 und weitere Einheiten, beispielsweise, wie dargestellt, die Sicherheitseinheit 20, welche mit Bezug zu 1 beschrieben wurde. Das Batteriemanagementsystem 80 weist eine Einheit 82 zum Ermitteln einer Schaltstellung des Zündschlüssels auf, welche über eine Schnittstelle 84 beispielsweise an den in 1 dargestellten CAN-Bus 34 angeschlossen ist und dessen Daten auswertet. 2 shows a schematic representation of a battery management system 80 , The battery management system 80 includes the central controller 10 and other units, for example, as shown, the security unit 20 which related to 1 has been described. The battery management system 80 has a unit 82 for determining a switching position of the ignition key, which via an interface 84 for example, to the in 1 represented CAN bus 34 is connected and evaluates its data.

Das Batteriemanagementsystem 80 weist eine Einheit 90 zur Kommunikation mit dem Fahrer auf, die insbesondere die Option an den Fahrer für das Aufladen der Batterie bereitstellt Eine weitere Einheit 86 empfängt die Eingaben des Fahrers und wertet sie aus. Die Einheit 90 zur Kommunikation mit dem Fahrer ist eingerichtet, Daten der Einheit 82 zum Ermitteln der Schaltstellung des Zündschlüssels zu empfangen, so dass die Kommunikation mit dem Fahrer bei ermittelter Abschaltstellung des Zündschlüssels erfolgen kann.The battery management system 80 has a unit 90 for communication with the driver, which in particular provides the option to the driver to charge the battery Another unit 86 receives the inputs of the driver and evaluates them out. The unit 90 for communication with the driver is set up data of the unit 82 receive for determining the switching position of the ignition key, so that the communication with the driver can be carried out at determined shutdown of the ignition key.

Das Batteriemanagementsystem 80 weist außerdem eine Einheit 88 zum Steuern des elektronischen Unterbrechungselements 44 auf, welches mit Bezug zu 1 beschrieben wurde. Die Einheit 88 zum Steuern des elektronischen Unterbrechungselements 44 empfängt Daten von der Einheit 86 zum Empfang und Auswertung von Eingaben des Fahrers und steuert in Abhängigkeit dieser das elektronische Unterbrechungselement 44 über die Schnittstelle 74.The battery management system 80 also has a unit 88 for controlling the electronic interruption element 44 on which related to 1 has been described. The unit 88 for controlling the electronic interruption element 44 receives data from the unit 86 for receiving and evaluating inputs of the driver and controls in dependence on this the electronic interruption element 44 over the interface 74 ,

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegenThe invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Verfahren zum Aufladen einer Batterie (2) eines Fahrzeugs, die ein elektronisches Unterbrechungselement (44) aufweist, das zur elektrischen Kontaktierung der Batterie (2) an Bordnetz des Fahrzeugs ausgebildet ist, wobei die Batterie (2) eine Schnittstelle (84) zu einem Zündschlüssel aufweist, mittels welchem das Fahrzeug durch den Fahrer des Fahrzeugs an- und abgeschaltet wird, wobei das elektronische Unterbrechungselement (44) bei einer Anschaltstellung des Zündschlüssels geschlossen ist, umfassend die Schritte: – Ermitteln einer Abschaltstellung des Zündschlüssels, – Geschlossenhalten des elektronischen Unterbrechungselements (44) für einen definierten Zeitraum, so dass in dem definierten Zeitraum ein Beginn des Aufladens der Batterie (2) erfolgen kann.Method for charging a battery ( 2 ) of a vehicle having an electronic interruption element ( 44 ), for the electrical contacting of the battery ( 2 ) is formed on the electrical system of the vehicle, wherein the battery ( 2 ) an interface ( 84 ) to an ignition key, by means of which the vehicle is switched on and off by the driver of the vehicle, wherein the electronic interruption element ( 44 ) is closed at a connection position of the ignition key, comprising the steps of: - determining a shutdown position of the ignition key, - keeping the electronic interruption element closed ( 44 ) for a defined period of time, so that in the defined period of time a beginning of the charging of the battery ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer Option an den Fahrer für das Aufladen der Batterie (2) bei ermittelter Abschaltstellung des Zündschlüssels, – Ermitteln, ob der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie (2) gewählt hat und wobei das Geschlossenhalten des elektronischen Unterbrechungselements (44) für den definierten Zeitraum erfolgt für den Fall, dass der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie (2) gewählt hat.The method of claim 1, comprising the steps of: providing an option to the driver for charging the battery ( 2 ) when the ignition key has been switched off, - determining whether the driver has the option to charge the battery ( 2 ) and wherein the keeping closed of the electronic interruption element ( 44 ) for the defined period, in case the driver has the option to charge the battery ( 2 ) has chosen. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend den Schritt: – Bereitstellen einer Option an den Fahrer für ein Verlängern des definierten Zeitraums des Geschlossenhaltens des elektronischen Unterbrechungselements (44) für den Fall, dass der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie (2) gewählt hat. The method of claim 2, comprising the step of: providing an option to the driver for extending the defined period of keeping the electronic interrupt element closed ( 44 ) in case the driver has the option to charge the battery ( 2 ) has chosen. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei für den Fall, dass der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie (2) nicht gewählt hat, das elektronische Unterbrechungselement (44) geöffnet wird.Method according to claim 2 or 3, wherein in the event that the driver has the option for charging the battery ( 2 ), the electronic interruption element ( 44 ) is opened. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, umfassend den Schritt: – Öffnen eines Zugangs zu einer Ladesteckdose des Fahrzeugs für den Fall, dass der Fahrer die Option für das Aufladen der Batterie (2) gewählt hat.Method according to one of claims 2 to 4, comprising the step: - opening an access to a charging socket of the vehicle in the event that the driver has the option for charging the battery ( 2 ) has chosen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Option an den Fahrer mittels eines Betätigungselements auf einer Anzeige bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the option is provided to the driver by means of an actuating element on a display. Computerprogramm zur Ausführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird.A computer program for performing one of the methods of any of claims 1 to 6 when the computer program is executed on a programmable computer device. Batteriemanagementsystem (80) eines Fahrzeugs, welches eine Batterie (2) aufweist, die ein elektronisches Unterbrechungselement (44) aufweist, das zur elektrischen Kontaktierung der Batterie (2) an Bordnetz des Fahrzeugs ausgebildet ist, wobei die Batterie (2) Schnittstelle (84) zu einem Zündschlüssel aufweist, mittels welchem das Fahrzeug durch den Fahrer des Fahrzeugs an- und abgeschaltet wird, mit – einer Einheit (82) zum Ermitteln einer Schaltstellung des Zündschlüssels, – einer Einheit (86) zum Bereitstellen und Auswerten einer Option an den Fahrer für ein Aufladen der Batterie (2) bei einer ermittelten Abschaltstellung des Zündschlüssels, und – einer Einheit (88) zum Steuern des elektronischen Unterbrechungselements (44), die eingerichtet ist, von der Einheit (86) zum Bereitstellen und Auswerten der Option an den Fahrer für das Aufladen der Batterie (2) angesteuert zu werden. Battery management system ( 80 ) of a vehicle which has a battery ( 2 ) having an electronic interruption element ( 44 ), for the electrical contacting of the battery ( 2 ) is formed on the electrical system of the vehicle, wherein the battery ( 2 ) Interface ( 84 ) to an ignition key, by means of which the vehicle is switched on and off by the driver of the vehicle, comprising - a unit ( 82 ) for determining a switching position of the ignition key, - a unit ( 86 ) for providing and evaluating an option to the driver for charging the battery ( 2 ) at a determined switch-off position of the ignition key, and - a unit ( 88 ) for controlling the electronic interruption element ( 44 ), which is set up by the unit ( 86 ) for providing and evaluating the option to the driver for charging the battery ( 2 ) to be addressed. Batterie (2), die ein elektronisches Unterbrechungselement (44) aufweist, das zur elektrischen Kontaktierung der Batterie (2) an ein Bordnetz des Fahrzeugs ausgebildet ist, mit einem Batteriemanagementsystem (80) nach Anspruch 8.Battery ( 2 ), which is an electronic interruption element ( 44 ), for the electrical contacting of the battery ( 2 ) is formed on an electrical system of the vehicle, with a battery management system ( 80 ) according to claim 8. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (2) nach Anspruch 9, wobei die Batterie (2) mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbunden ist.Motor vehicle with a battery ( 2 ) according to claim 9, wherein the battery ( 2 ) is connected to an electrical system of the motor vehicle.
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