DE102021200902A1 - Electrical system in a motor vehicle and method for heating battery cells of at least one high-voltage battery in an electrical system - Google Patents
Electrical system in a motor vehicle and method for heating battery cells of at least one high-voltage battery in an electrical system Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021200902A1 DE102021200902A1 DE102021200902.6A DE102021200902A DE102021200902A1 DE 102021200902 A1 DE102021200902 A1 DE 102021200902A1 DE 102021200902 A DE102021200902 A DE 102021200902A DE 102021200902 A1 DE102021200902 A1 DE 102021200902A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gate driver
- voltage
- electrical system
- pulse
- transistors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
- B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
- H01M10/667—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an electronic component, e.g. a CPU, an inverter or a capacitor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
- B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
- B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
- B60K2001/008—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for heating the electrical propulsion units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/10—DC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/545—Temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein elektrisches System (1) in einem Kraftfahrzeug, wobei das System (1) ein Traktionsnetz (2) und ein Bordnetz (3) aufweist, wobei das Traktionsnetz (2) mindestens eine Hochvoltbatterie (5), einen Pulswechselrichter (8) und eine Elektromaschine (9) aufweist, wobei Transistoren (10) des Pulswechselrichters (8) mit mindestens einem Gate-Treiber-Baustein (12) verbunden sind, wobei der Gate-Treiber-Baustein (12) derart ausgebildet ist, mindestens ein Gate-Treiber-Signal (GTS) für mindestens einen Transistor (10) des Pulswechselrichters (8) zu erzeugen, wobei die Hochvoltbatterie (5) und die Transistoren (10) des Pulswechselrichters (8) thermisch gekoppelt sind, wobei mindestens ein Mittel zur Erfassung oder Ermittlung einer Temperatur von Batteriezellen (6) der Hochvoltbatterie (5) vorgesehen ist, wobei der Gate-Treiber-Baustein (12) derart ausgebildet ist, bei einer Temperatur der Batteriezellen (6) unter einem Schwellwert in einen Heizbetrieb zu schalten, bei dem das Gate-Treiber-Signal (GTS) zum Durchschalten der Transistoren (10) eine geringere Spannung aufweist als in einem Normalbetrieb, wobei mindestens ein galvanisch getrennter DC/DC-Wandler (14) vorgesehen ist, an dessen Eingang eine Bordnetzspannung und an dessen mindestens einen Ausgang eine Treiberspannung (TS) für den mindestens einen Gate-Treiber-Baustein (12) anliegt, wobei der DC/DC-Wandler (14) auf der Eingangsseite mit einer Ansteuerschaltung (15) ausgebildet ist, wobei die Ansteuerschaltung (15) derart ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines Signals (S) für den Heizbetrieb die Ausgangsspannung am DC/DC-Wandler (14) zu reduzieren, sowie ein Verfahren zum Heizen von Batteriezellen (6) mindestens einer Hochvoltbatterie (5) in einem elektrischen System (1) in einem Kraftfahrzeug. The invention relates to an electrical system (1) in a motor vehicle, the system (1) having a traction network (2) and an on-board network (3), the traction network (2) having at least one high-voltage battery (5), a pulse-controlled inverter (8) and an electric machine (9), wherein transistors (10) of the pulse-controlled inverter (8) are connected to at least one gate driver component (12), wherein the gate driver component (12) is designed in such a way that at least one gate To generate a driver signal (GTS) for at least one transistor (10) of the pulse-controlled inverter (8), the high-voltage battery (5) and the transistors (10) of the pulse-controlled inverter (8) being thermally coupled, with at least one means for detecting or determining a temperature of battery cells (6) of the high-voltage battery (5) is provided, wherein the gate driver module (12) is designed such that when the temperature of the battery cells (6) is below a threshold value, it switches to a heating mode in which the gate driver signal (GTS) for switching on the transistors (10) has a lower voltage than in normal operation, at least one galvanically isolated DC/DC converter (14) being provided, at the input of which an on-board power supply voltage is supplied and at its at least a driver voltage (TS) for the at least one gate driver module (12) is present at an output, the DC/DC converter (14) being designed with a drive circuit (15) on the input side, the drive circuit (15) being designed in such a way is designed to reduce the output voltage at the DC/DC converter (14) as a function of a signal (S) for the heating operation, and a method for heating battery cells (6) of at least one high-voltage battery (5) in an electrical system (1) in a motor vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches System in einem Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Heizen von Batteriezellen mindestens einer Hochvoltbatterie in einem elektrischen System in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to an electrical system in a motor vehicle and a method for heating battery cells of at least one high-voltage battery in an electrical system in a motor vehicle.
Es sind Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen Traktionsnetz bekannt, die eine Hochvoltbatterie aufweisen, die wiederum eine Vielzahl von Batteriezellen aufweisen. Bei tiefen Temperaturen ist die Leistungsentnahme begrenzt. Daher ist es bekannt, die Batteriezellen vorzuwärmen. Dies kann beispielsweise mittels einer separaten Heizvorrichtung erfolgen. Alternativ ist es bekannt, gezielt die Verlustwärme bereits vorhandener Komponenten zu benutzen, die dann thermisch mit den Batteriezellen gekoppelt sind, um diese gezielt vorzuwärmen.Motor vehicles with an electric traction network are known which have a high-voltage battery which in turn has a large number of battery cells. At low temperatures, the power consumption is limited. It is therefore known to preheat the battery cells. This can be done, for example, by means of a separate heating device. Alternatively, it is known to use the heat loss of already existing components in a targeted manner, which are then thermally coupled to the battery cells in order to preheat them in a targeted manner.
Aus der
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein elektrisches System zu schaffen, bei dem die Umsetzung eines Heizbetriebes mittels einer Anpassung des Gate-Treiber-Signals technisch relativ einfach umgesetzt werden kann. Ein weiteres technisches Problem ist das Zurverfügungstellen eines geeigneten Verfahrens zum Heizen von Batteriezellen mindestens einer Hochvoltbatterie in einem elektrischen System in einem Kraftfahrzeug.The invention is based on the technical problem of creating an electrical system in which the implementation of a heating operation by means of an adaptation of the gate driver signal can be implemented in a relatively simple manner from a technical point of view. A further technical problem is the provision of a suitable method for heating battery cells of at least one high-voltage battery in an electrical system in a motor vehicle.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein elektrisches System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The technical problem is solved by an electrical system with the features of claim 1 and a method with the features of
Das elektrische System weist ein Traktionsnetz und ein Bordnetz auf. Weiter weist das Traktionsnetz mindestens eine Hochvoltbatterie, einen Pulswechselrichter und eine Elektromaschine auf, wobei Transistoren des Pulswechselrichters mit mindestens einem Gate-Treiber-Baustein verbunden sind, wobei der Gate-Treiber-Baustein derart ausgebildet ist, mindestens ein Gate-Treiber-Signal für mindestens einen Transistor des Pulswechselrichters zu erzeugen. Weiter sind die Transistoren des Pulswechselrichters thermisch mit der Hochvoltbatterie gekoppelt, wobei mindestens ein Mittel zur Erfassung oder Ermittlung einer Temperatur von Batteriezellen der Hochvoltbatterie vorgesehen ist, wobei der Gate-Treiber-Baustein derart ausgebildet ist, bei einer Temperatur der Batteriezellen unter einem Schwellwert in einen Heizbetrieb zu schalten, bei dem das Gate-Treiber-Signal zum Durchschalten der Transistoren eine geringere Spannung aufweist als bei einem Normalbetrieb. Dabei ist ein galvanisch getrennter DC/DC-Wandler vorgesehen, an dessen Eingang eine Bordnetzspannung und an dessen mindestens einem Ausgang eine Treiberspannung für den mindestens einen Gate-Treiber-Baustein anliegt. Dabei ist der DC/DC-Wandler auf der Eingangsseite mit einer Ansteuerschaltung ausgebildet, wobei die Ansteuerschaltung derart ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines Signals für den Heizbetrieb die Ausgangsspannung am DC/DC-Wandler bzw. Treiberspannung für den Gate-Treiber-Baustein zu reduzieren. Hierdurch kann auf aufwendige Modifikationen am Gate-Treiber-Baustein verzichtet werden und es wird einfach nur die Treiberspannung reduziert, sodass auch automatisch eine geringere Spannung zum Durchschalten der Transistoren verwendet wird. Die Bordnetzspannung am Eingang des DC/DC-Wandlers wird dabei beispielsweise von einer Bordnetzbatterie zur Verfügung gestellt. In einer Ausführungsform wird dabei die zusätzliche Heizleistung nur in den Phasen mit durchgeschalteten Transistoren erzeugt. Der Vorteil dabei ist die sehr einfache technische Umsetzung.The electrical system has a traction network and an on-board network. The traction network also has at least one high-voltage battery, a pulse-controlled inverter and an electric machine, with transistors in the pulse-controlled inverter being connected to at least one gate driver module, with the gate driver module being designed in such a way that at least one gate driver signal is generated for at least to produce a transistor of the pulse-controlled inverter. Furthermore, the transistors of the pulse-controlled inverter are thermally coupled to the high-voltage battery, with at least one means for detecting or determining a temperature of battery cells of the high-voltage battery being provided, with the gate driver component being designed in such a way that when the temperature of the battery cells is below a threshold value, To switch heating mode, in which the gate driver signal for switching on the transistors has a lower voltage than in normal operation. In this case, a galvanically isolated DC/DC converter is provided, at the input of which there is a vehicle electrical system voltage and at the at least one output of which a driver voltage for the at least one gate driver module is present. The DC/DC converter is designed with a drive circuit on the input side, the drive circuit being designed to reduce the output voltage at the DC/DC converter or driver voltage for the gate driver module depending on a signal for heating operation . This eliminates the need for complex modifications to the gate driver component and simply reduces the driver voltage, so that a lower voltage is automatically used to turn on the transistors. The vehicle electrical system voltage at the input of the DC/DC converter is provided by an vehicle electrical system battery, for example. In one embodiment, the additional heating power is generated only in the phases in which the transistors are switched through. The advantage of this is the very simple technical implementation.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Gate-Treiber-Baustein derart ausgebildet, dass im Heizbetrieb ein Gate-Treiber-Signal zum Sperren der Transistoren erzeugt wird, dessen Spannung größer als im Normalbetrieb ist. Hierdurch kann die Heizleistung entsprechend erhöht werden, wobei jedoch der Gate-Treiber-Baustein entsprechend stärker modifiziert wird. Eine mögliche Realisierung wäre eine entsprechend modulierte Treiberspannung am Ausgang des DC/DC-Wandlers, die dann von dem Gate-Treiber-Baustein zu den Transistoren durchgeleitet wird.In an alternative embodiment, the gate driver module is designed in such a way that a gate driver signal for blocking the transistors is generated in heating operation, the voltage of which is greater than in normal operation. As a result, the heating power can be increased accordingly, although the gate driver component is correspondingly more heavily modified. A possible implementation would be a correspondingly modulated driver voltage at the output of the DC/DC converter, which then from the gate driver chip to the transistors.
Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform sei angemerkt, dass der Heizbetrieb abgebrochen wird, wenn die Temperatur der Batteriezellen den Schwellwert oder einen weiteren Schwellwert überschritten hat oder ein anderes Abbruchkriterium erfüllt ist.Regardless of the specific embodiment, it should be noted that the heating operation is terminated when the temperature of the battery cells has exceeded the threshold value or a further threshold value, or another termination criterion is met.
In einer weiteren Ausführungsform weist der DC/DC-Wandler mindestens zwei Sekundärspulen auf. Somit können mittels eines DC/DC-Wandlers mehrere Treiberspannungen zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise weist der DC/DC-Wandler so viele Sekundärspulen auf wie Gate-Treiber-Bausteine für den Pulswechselrichter vorhanden sind.In a further embodiment, the DC/DC converter has at least two secondary coils. Thus, several driver voltages can be made available by means of a DC/DC converter. The DC/DC converter preferably has as many secondary coils as there are gate driver components for the pulse-controlled inverter.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Gate-Treiber-Baustein mindestens zwei Ausgänge auf, die jeweils mit einem Transistor einer Halbbrücke des Pulswechselrichters verbunden sind. Prinzipiell kann ein Gate-Treiber-Baustein so viele Ausgänge aufweisen wie Transistoren vorhanden sind (typischerweise also 6). Vorzugsweise ist jedoch die Anzahl der Ausgänge auf zwei begrenzt, sodass jeweils ein Gate-Treiber-Baustein genau einer Halbbrücke zugeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, dass jedem Transistor sein eigener Gate-Treiber-Baustein zugeordnet ist.In a further embodiment, the gate driver module has at least two outputs which are each connected to a transistor of a half-bridge of the pulse-controlled inverter. In principle, a gate driver component can have as many outputs as there are transistors (typically 6). However, the number of outputs is preferably limited to two, so that in each case one gate driver component is assigned to exactly one half bridge. However, it is also possible for each transistor to be assigned its own gate driver component.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein Mikroprozessor vorgesehen, der derart ausgebildet ist, Ansteuersignale für mindestens einen Gate-Treiber-Baustein zu erzeugen. Dabei kann entweder ein Mikroprozessor alle Gate-Treiber-Bausteine des Pulswechselrichters ansteuern oder aber jedem Gate-Treiber-Baustein ist ein eigener Mikroprozessor zugeordnet oder aber ein Mikroprozessor ist einem Paar von Gate-Treiber-Bausteinen zugeordnet.In a further embodiment, at least one microprocessor is provided which is designed in such a way that it generates control signals for at least one gate driver module. In this case, either one microprocessor can control all the gate driver components of the pulse-controlled inverter, or each gate driver component is assigned its own microprocessor, or one microprocessor is assigned to a pair of gate driver components.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Mikroprozessor derart ausgebildet, eine zugeordnete Ansteuerschaltung des DC/DC-Wandlers anzusteuern, sodass der Heizbetrieb durchgeführt wird. Der Vorteil ist, dass eine Temperatur, insbesondere eine Sperrschicht-Temperatur, der Transistoren an den Mikroprozessor übermittelt werden kann, sodass der Mikroprozessor den Heizbetrieb gegebenenfalls abbrechen kann, wenn die Temperatur der Transistoren einen kritischen Wert überschreitet.In a further embodiment, the at least one microprocessor is designed in such a way that it controls an associated control circuit of the DC/DC converter so that the heating operation is carried out. The advantage is that a temperature, in particular a junction temperature, of the transistors can be transmitted to the microprocessor, so that the microprocessor can possibly interrupt the heating operation if the temperature of the transistors exceeds a critical value.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Batterie-Management-Steuergerät für die Hochvoltbatterie vorgesehen, das derart ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer erfassten oder ermittelten Temperatur der Batteriezellen einen Heizbetrieb einzuleiten, wobei dies über den Mikroprozessor oder die Ansteuerschaltung direkt erfolgen kann.In a further embodiment, a battery management control unit is provided for the high-voltage battery, which is designed to initiate heating operation depending on a detected or determined temperature of the battery cells, with this being able to take place directly via the microprocessor or the control circuit.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Hochvoltbatterie und die Transistoren des Pulswechselrichters in einem gemeinsamen Kühlmittel-Kreislauf integriert, sodass die thermische Kopplung sehr einfach ist.In a further embodiment, the high-voltage battery and the transistors of the pulse-controlled inverter are integrated in a common coolant circuit, so that the thermal coupling is very simple.
Hinsichtlich der verfahrensmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vollinhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen werden.With regard to the procedural design of the invention, reference can be made in full to the previous statements.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen:
-
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines elektrischen Systems in einem Kraftfahrzeug, -
2 ein Blockschaltbild von DC/DC-Wandler, Mikroprozessor und Gate-Treiber-Baustein, -
3 eine vereinfachte Darstellung eines DC/DC-Wandlers mit zwei Sekundärspulen und -
4 eine vereinfachte Darstellung eines DC/DC-Wandlers mit drei Sekundärspulen für drei Gate-Treiber-Bausteine.
-
1 a simplified block diagram of an electrical system in a motor vehicle, -
2 a block diagram of the DC/DC converter, microprocessor and gate driver module, -
3 a simplified representation of a DC/DC converter with two secondary coils and -
4 a simplified representation of a DC/DC converter with three secondary coils for three gate driver devices.
In der
Wird nun insbesondere vor Fahrtbeginn durch die Temperatursensoren 7 erfasst, dass die Temperatur der Batteriezellen 6 unter einem Schwellwert liegt (z.B. 5°C), so wird ein Heizbetrieb eingeleitet, bei dem die Transistoren 10 gezielt mehr Verlustwärme erzeugen, um damit das Kühlmittel im Kühlmittel-Kreislauf 18 zu erwärmen, um so die Batteriezellen 6 zu erwärmen. Die Feststellung, ob ein Heizbetrieb notwendig ist, erfolgt vorzugsweise über das Batterie-Management-Steuergerät 16. Das Batterie-Management-Steuergerät 16 übermittelt dann einen entsprechenden Steuerbefehl an den Mikroprozessor 13. Der Mikroprozessor 13 erzeugt daraufhin einen Steuerbefehl für die Ansteuerschaltung 15, die daraufhin die aus der Bordnetzspannung zu erzeugende Eingangswechselspannung derart ändert, dass die in der Sekundärspule induzierte Wechselspannung niedriger ist, sodass die nach Glättung am Ausgang anliegende Treiberspannung TS niedriger ist als im Normalbetrieb. Dadurch steuern die Gate-Treiber-Bausteine 12 die Transistoren 10 weniger auf als im Normalbetrieb, sodass sich der Durchgangswiderstand der Transistoren im Durchlassbetrieb erhöht. Dadurch wird mehr Verlustleistung in den Transistoren 10 erzeugt, sodass die Batteriezellen 6 erwärmt werden. Über die Temperatursensoren 11 wird dabei überwacht, dass die Transistoren 10 nicht überhitzen. Diese leiten ihre Daten an den Mikroprozessor 13 weiter, der dann darauf reagieren kann. Die Reaktion kann ein Abbrechen des Heizbetriebes sein oder aber nur eine Anpassung der Treiberspannung TS sein, sodass die erzeugte Verlustleistung in den Transistoren 10 reduziert wird. Übersteigt die Temperatur der Batteriezellen 6 den Schwellwert oder einen anderen Schwellwert, so kann das Batterie-Management-Steuergerät 16 den Heizbetrieb abbrechen.If, especially before the start of the journey, the temperature sensors 7 detect that the temperature of the
Zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass im Sperrbetrieb der Transistoren 10 vermehrt Verlustleistung im Heizbetrieb erzeugt wird, indem die Gate-Treiber-Bausteine 12 eine höhere Spannung als im Normalbetrieb an die Transistoren 10 anlegen, sodass die Leckströme erhöht werden. Allerdings erhöht dies den schaltungstechnischen Aufwand. Daher wird vorzugsweise nur im Durchlassbetrieb vermehrt Verlustwärme durch Reduzierung der Treiberspannung TS erzeugt.In addition, provision can also be made for increased power loss to be generated in the heating mode when the
In der
In der
In der
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- elektrisches Systemelectrical system
- 22
- Traktionsnetztraction network
- 33
- Bordnetzelectrical system
- 44
- Bordnetzbatterieon-board battery
- 55
- Hochvoltbatteriehigh-voltage battery
- 66
- Batteriezellebattery cell
- 77
- Temperatursensortemperature sensor
- 88th
- Pulswechselrichterpulse inverter
- 99
- Elektromaschineelectric machine
- 1010
- Transistortransistor
- 1111
- Temperatursensortemperature sensor
- 1212
- Gate-Treiber-Bausteingate driver device
- 1313
- Mikroprozessormicroprocessor
- 1414
- DC/DC-WandlerDC/DC converter
- 1515
- Ansteuerschaltungcontrol circuit
- 1616
- Batterie-Management-SteuergerätBattery management control unit
- 1717
- Hauptschützmain contactor
- 1818
- Kühlmittel-Kreislaufcoolant circuit
- 1919
- Primärspuleprimary coil
- 2020
- Sekundärspulesecondary coil
- SS
- Ansteuersignalcontrol signal
- GTSGTS
- Gate-Treiber-Signalgate driver signal
- TSTS
- Treiberspannungdriver voltage
- AA
- AusgangExit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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.This list of the documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 112008000360 T5 [0003]DE 112008000360 T5 [0003]
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021200902.6A DE102021200902A1 (en) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | Electrical system in a motor vehicle and method for heating battery cells of at least one high-voltage battery in an electrical system |
| CN202210111969.0A CN114834318B (en) | 2021-02-01 | 2022-01-28 | Electrical system in a motor vehicle and method for heating a battery cell in the electrical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021200902.6A DE102021200902A1 (en) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | Electrical system in a motor vehicle and method for heating battery cells of at least one high-voltage battery in an electrical system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102021200902A1 true DE102021200902A1 (en) | 2022-08-04 |
Family
ID=82402840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102021200902.6A Pending DE102021200902A1 (en) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | Electrical system in a motor vehicle and method for heating battery cells of at least one high-voltage battery in an electrical system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114834318B (en) |
| DE (1) | DE102021200902A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4427963A1 (en) * | 2023-03-09 | 2024-09-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Thermal management system |
| WO2024184706A1 (en) * | 2023-03-09 | 2024-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Thermal management system |
| EP4663471A1 (en) * | 2024-06-05 | 2025-12-17 | Volkswagen Ag | Device and method for heating a traction battery in an electric or hybrid vehicle |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005199986A (en) | 2003-12-16 | 2005-07-28 | Toyota Motor Corp | Cooling system and hybrid vehicle |
| DE112008000360T5 (en) | 2007-02-07 | 2009-12-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | cooling system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0793821B2 (en) * | 1985-12-20 | 1995-10-09 | 三洋電機株式会社 | Inverter control circuit |
| JP2006131016A (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-25 | Honda Motor Co Ltd | Vehicle heating system |
| DE102018207797B3 (en) * | 2018-05-17 | 2019-11-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Device for temperature conditioning of a battery, battery unit and method for temperature conditioning of a battery |
| CN110828918B (en) * | 2019-11-13 | 2023-03-24 | 奇瑞新能源汽车股份有限公司 | Control system and control method for automobile power battery |
-
2021
- 2021-02-01 DE DE102021200902.6A patent/DE102021200902A1/en active Pending
-
2022
- 2022-01-28 CN CN202210111969.0A patent/CN114834318B/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005199986A (en) | 2003-12-16 | 2005-07-28 | Toyota Motor Corp | Cooling system and hybrid vehicle |
| DE112008000360T5 (en) | 2007-02-07 | 2009-12-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | cooling system |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4427963A1 (en) * | 2023-03-09 | 2024-09-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Thermal management system |
| WO2024184706A1 (en) * | 2023-03-09 | 2024-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Thermal management system |
| EP4663471A1 (en) * | 2024-06-05 | 2025-12-17 | Volkswagen Ag | Device and method for heating a traction battery in an electric or hybrid vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114834318A (en) | 2022-08-02 |
| CN114834318B (en) | 2025-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102021200902A1 (en) | Electrical system in a motor vehicle and method for heating battery cells of at least one high-voltage battery in an electrical system | |
| DE102011055626B4 (en) | PHASE SEPARATION IN EPS SYSTEMS | |
| DE112013002431T5 (en) | Method and device for controlling thermal cycling | |
| DE102018202661A1 (en) | Method and device for discharging a DC link capacitor | |
| DE102022106506A1 (en) | Method and device for controlling an inverter of a vehicle and vehicle | |
| DE102020125642A1 (en) | System, method and computer program product for monitoring the cooling performance for a semiconductor pulse-controlled inverter | |
| DE102019208122A1 (en) | Method for operating an electrical circuit, electrical circuit and motor vehicle | |
| EP3766177A1 (en) | Method and device for setting a dead time of switching elements of a half bridge, and inverter | |
| DE102023110211A1 (en) | Voltage control of multiple drive systems | |
| DE102013208574A1 (en) | Control of a half bridge | |
| DE102022209531A1 (en) | Method for controlling a topological semiconductor switch for a power electronics system | |
| WO2022223449A1 (en) | Method for the status-dependent actuation of a topological semiconductor switch for a power electronics system | |
| DE102007035825A1 (en) | Electrical device with a semiconductor device | |
| DE102021108698A1 (en) | Method for operating a converter module, converter device with a converter module and motor vehicle with a converter device | |
| DE102016106364A1 (en) | COMMUNICATE BETWEEN GALVANICALLY INSULATED DEVICES USING WAVEGUIDE | |
| DE102024000322A1 (en) | Electric drive system and method for its operation | |
| DE102024205194B3 (en) | Device and method for heating a traction battery in an electric or hybrid vehicle | |
| DE102023111256A1 (en) | Electronic control of switching slew rates | |
| WO2023285376A1 (en) | Method for the operating-point-dependent actuation of a topological semiconductor switch for a power electronics system | |
| DE102022210647A1 (en) | Method and device for operating a power semiconductor element | |
| DE102022201327B4 (en) | Temperature determination of a half bridge | |
| DE102024205297A1 (en) | Device and method for heating at least one first component of a motor vehicle | |
| DE102021106237A1 (en) | Method for controlling an electric machine of an electric drive train of a vehicle and electric drive train | |
| DE102019133274A1 (en) | Drive train for a vehicle and method for operating a drive train | |
| DE102021212348B3 (en) | Process for driving semiconductor switches of at least one half-bridge and circuit arrangement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60L0058240000 Ipc: B60L0058250000 |
|
| R016 | Response to examination communication |