带有电子能量转接设备的用于电动汽车的电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于电动汽车的电池系统，其包括：可连接到第一电驱动器上的第一电池；可连接到冗余的第二电驱动器上的冗余的第二电池；和带有第一输入连接端、第二输入连接端和输出连接端的电子能量转接设备，其中第一输入连接端与第一电池电连接，其中第二输入连接端与第二电池电连接，并且其中输出连接端可与电辅助机组电连接，其中电子能量转接设备被配置为将输出连接端根据选择与第一输入连接端或与第二输入连接端电连接，以便对应地从第一电池或第二电池为电辅助机组供给电能。电池或第二电池为电辅助机组供给电能。电池或第二电池为电辅助机组供给电能。

Battery system for electric vehicles with electronic energy transfer equipment

【技术实现步骤摘要】
带有电子能量转接设备的用于电动汽车的电池系统


[0001]本专利技术涉及带有电子能量转接设备的用于电动汽车的冗余的电池系统，以及用于从电动汽车的电池系统为电动汽车的电辅助机组冗余供给电能以驱动电辅助机组的方法。本专利技术特别地涉及用于此电子能量转接设备的电子高压接触器。

技术介绍

[0002]从自动驾驶的第3级开始，牵引力与可用性和安全性相关。安全概念基于将牵引电池划分为两个400V电池，并且以冗余方式提供两个驱动电动马达(分别在前部和后部)。在此产生两个问题：1.在将熔断器用于辅助机组路时，在故障情况中由于熔断器的惯性，可能会对与可用性相关的车载牵引电网产生电池过电流断开的反作用。2.如果辅助机组通过400V电池之一被供电，则这将导致电池负载不对称。不对称的放电导致冗余概念和由此有效范围的限制。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是实现用于自动驾驶的改进的安全概念，特别是在自动驾驶中也满足级别3和4的安全概念。
[0004]此技术问题通过带有根据独立权利要求的特征的对象实现。有利的实施方案是从属权利要求、说明书和附图的主题。
[0005]本专利技术基于如下构思，即对于电动汽车的辅助机组，特别是例如空调压缩机的舒适性辅助机组，通过基于HV(高压)
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MOSFET或IGBT的电子高压接触器替换熔断器和接触器。在故障情况中，这实现了快速、无反作用的断开。此外，辅助机组以两个作为能量转接设备连接的电子高压开关连接到两个电池(例如400V电池)上。此能量转接设备允许(在驾驶期间)不中断地从一个电池切换到另一个电池。因此，通过负载切换实现了电池的主动对称化。
[0006]两个电池(例如实现为400V电池)此外可以通过将电池组切换而串联连接为单独的电池(例如800V电池)以用于高功率充电。在现有的充电桩上的高电流充电(例如以400V)的可能性也固有地存在。此外，仍可使用现有的辅助机组(例如400V辅助机组)的组合部件，如转向助力装置、空调压缩机、加热装置等。
[0007]与机械接触器相比
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所述机械接触器具有大的且不可预测的打开死区时间控制，并且因此不适用于此处要求的安全概念
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使用在此公开的电子能量转接设备可以几乎立即进行断开，即无明显的死区时间。此外，机械接触器的大量的开关周期是不可行的。短时间后磨损已开始，这需要维护，并且因此使得自动驾驶效率低。
[0008]根据本专利技术的第一方面，此技术问题通过用于电动汽车的电池系统实现，所述电池系统包括：可连接到第一电驱动器上的第一电池，以便为第一电驱动器供给电能以驱动电动汽车；可连接到冗余的第二电驱动器上的冗余的第二电池，以便为第二电驱动器供给电能以驱动电动汽车；和带有第一输入连接端、第二输入连接端和输出连接端的电子能量
转接设备，其中第一输入连接端与第一电池电连接，其中第二输入连接端与第二电池电连接，并且其中输出连接端可与电动汽车的电辅助机组电连接，以便为电辅助机组供给电能以驱动电辅助机组，其中电子能量转接设备被配置为将输出连接端根据选择与第一输入连接端或第二输入连接端电连接，以便对应地从第一电池或第二电池为电辅助机组供给电能。
[0009]因此实现的技术优点是，电子能量转接设备允许在驾驶期间不中断地从一个电池切换到另一个电池。因此，通过切换负载可实现电池的主动对称化。在故障情况中，这可实现快速、无反作用的断开。
[0010]根据电池系统的示例性实施方案，电池系统按照对应于ASIL(Automotive SafetyIntegrity Level汽车安全完整性等级)标准的安全等级C或D的冗余性来设计。
[0011]因此实现的技术优点是，利用此电池系统可以保证用于自动驾驶的改进的安全概念，所述系统也满足自动驾驶时的3级和4级。
[0012]根据电池系统的一个示例性实施方案，电子能量转接设备包括：连接在第一输入连接端和输出连接端之间的第一对电子开关；和连接在第二输入连接端与输出连接端之间的第二对电子开关。
[0013]通过将能量转接设备实现为电子能量转接设备，即基于半导体开关等电子元件的能量转接设备，可以保证快速、无反作用的断开，使得在故障情况中不对车辆内的其他系统产生反作用。而在传统的解决方案中，通过熔断器提供防止短路或过流的保护。但是这非常缓慢并且需要高的触发电流。此电流可能导致电池和导线路径中的显著的电压下降，进而对其他的部分地与安全相关的功能具有反作用。
[0014]根据电池系统的示例性实施方案，第一对电子开关包括串联连接的两个双向高压MOSFET或IGBT，其分别在相互相反方向上截止；并且第二对电子开关包括串联连接的两个双向高压MOSFET或IGBT，其分别在相互相反的方向上截止。
[0015]通过双向的设计实现了以下优点：即两个存储器的独立性继承了原有的ASIL等级。在双向的设计中，两个Mosfets(IGBT)可以分别截止，并且因此可以分解ASIL要求。此外，避免了在两个支路同时接通时的补偿电流。
[0016]根据电池系统的示例性实施方案，第一对电子开关中的第一电子开关被设计为响应于第一开关信号，截止从第一电池到电辅助机组的方向的电流流动；其中第一对电子开关中的第二电子开关被设计为响应于第二开关信号，截止从电辅助机组到第一电池的方向的电流流动；其中第二对电子开关中的第一电子开关被设计为响应于第三开关信号，截止从第二电池到电辅助机组的方向的电流流动；并且其中第二对电子开关中的第二电子开关被设计为响应于第四开关信号，截止从电辅助机组到第二电池的方向的电流流动。
[0017]以此实现的优点是，两个电子开关分别可以截止，并且两个电子开关分别可以接通。因此，可以满足3级和4级的ASIL要求。此外，避免了在两个支路同时接通时的补偿电流。
[0018]根据电池系统的一个示例性实施方案，电子能量转接设备还包括：第二输出连接端，所述第二输出连接端可与电动汽车的第二电辅助机组电连接，以便为第二电辅助机组供给电能以驱动第二电辅助机组。
[0019]因此实现的优点是，可以根据此处提出的安全概念为两个(或多个辅助机组)供给电能。
[0020]根据电池系统的一个示例性实施方案，电子能量转接设备还包括：连接在第一输入连接端和第二输出连接端之间的另外的第一对电子开关；和连接在第二输入连接端和第二输出连接端之间的另外的第二对电子开关。
[0021]即使在使用多个辅助机组时，也快速、无反作用地断开故障的模块。
[0022]根据电池系统的一个示例性实施方案，电池系统还包括：连接在电子能量转接设备的第一输入连接端和第一电池的驱动侧连接端之间的第一高压接触器，其中第一高压接触器被设计为响应于第一断开信号，将电子能量转接设备的第一输入连接端从第一电池的驱动侧连接端分离；和连接在电子能量转接设备的第二输入连接端和第二电池的驱动侧连接端之间的第二高压接触器，其中第二高压接触器被设计为响应于第二断开信号，将电子能量转接设备的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电动汽车的电池系统(300、400)，包括：能够连接到第一电驱动器(101)上的第一电池(110)，以便为所述第一电驱动器(101)供给电能以驱动电动汽车；能够连接到冗余的第二电驱动器(102)上的冗余的第二电池(120)，以便为所述第二电驱动器(102)供给电能以驱动电动汽车；和带有第一输入连接端(321)、第二输入连接端(322)和输出连接端(331)的电子能量转接设备(310)，其中，所述第一输入连接端(321)与所述第一电池(110)电连接，其中，所述第二输入连接端(322)与所述第二电池(120)电连接，和其中，所述输出连接端(331)能够与电动汽车的电辅助机组(140、141)电连接，以便为所述电辅助机组(140、141)供给电能以驱动所述电辅助机组(140、141)，其中，所述电子能量转接设备(310)被配置为将所述输出连接端(331)根据选择与所述第一输入连接端(321)或所述第二输入连接端(322)电连接，以便对应地从所述第一电池(110)或第二电池(120)为所述电辅助机组(140、141)供给电能。2.根据权利要求1所述的电池系统(300、400)，其中，所述电池系统根据对应于汽车安全完整性等级标准的安全等级C或D的冗余性被设计。3.根据权利要求1或2所述的电池系统(300、400)，其中，所述电子能量转接设备(310)包括：连接在所述第一输入连接端(321)和所述输出连接端(331)之间的第一对电子开关(311)；和连接在所述第二输入连接端(322)与所述输出连接端(331)之间的第二对电子开关(312)。4.根据权利要求3所述的电池系统(300、400)，其中，所述第一对电子开关(311)包括分别在相互相反的方向上截止的串联连接的两个双向高压MOSFET或IGBT(Q1、Q2)；和其中，所述第二对电子开关(312)包括分别在相互相反的方向上截止的串联连接的两个双向高压MOSFET或IGBT(Q3、Q4)。5.根据权利要求3或4所述的电池系统(300、400)，其中，所述第一对电子开关(311)中的所述第一电子开关(Q1)被设计为响应于第一开关信号截止从所述第一电池(110)到所述电辅助机组(140、141)的方向的电流流动；其中，所述第一对电子开关(311)中的所述第二电子开关(Q2)被设计为响应于第二开关信号截止从所述电辅助机组(140、141)到所述第一电池(110)的方向的电流流动；其中，所述第二对电子开关(312)中的所述第一电子开关(Q3)被设计为响应于第三开关信号截止从所述第二电池(120)到所述电辅助机组(140、141)的方向的电流流动；和其中，所述第二对电子开关(312)中的所述第二电子开关(Q4)被设计为响应于第四开关信号截止从所述电辅助机组(140、141)到所述第二电池(120)的方向的电流流动。6.根据前述权利要求中任一项所述的电池系统(300、400)，其中，所述电子能量转接设备(310)还包括：能够与电动汽车的第二电辅助机组(140)电连接的第二输出连接端(332)，以便为所述
第二电辅助机组(140)供给电能以用于驱动所述第二电辅助机组(140)。7.根据权利要求6所述的电池系统(300、400)，其中，所述电子能量转接设备(310)还包括：连接在所述第一输入连接端(321)和所述第二输出连接端(332)之间的另外的第一对电子开关(313)；和连接在所述第二输入连接端(322)和所述第二输出连接端(332)之间的另外的第二对电子开关(314)。8.根据前述权利要求中任一项所述的电池系统(300、400)，还包括：连接在所述电子能量转接设备(310)的第一输入连接端(321)和所述第一电池(110)的驱动侧连接端(116)之间的第一高压接触器(111)，其中，所述第一高压接触器(111)被设计为响应于第一断开信号将所述电子能量转接设备的第一输入连接端(321)与所述第一电池(110)的驱动侧连接端(116)分离；和连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃尔，
申请(专利权)人：利萨，
类型：发明
国别省市：