[发明专利]用于安全设计交流电池的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于安全设计交流电池的方法，交流电池包括：中央控制器；多个电池模块，各自具有带有多个开关状态的功率电路板；多个接触器；多个电流传感器；故障环路；高速总线；交流电池与牵引机器连接，中央控制器具有硬件可编程的处理器单元，其带有至少一个微处理器核，在处理器单元上配置控制程序以操控电池模块、多个接触器、故障环路且通过控制程序来实现状态机，从中央控制器开始，将电池模块通过高速总线与故障环路连接，在产生中止故障的情况下将交流电池置于安全的状态，安全的状态至少通过紧急切断中央控制器、通过每个电池模块和每个接触器的各自的安全开关位置上的开关状态“旁路”来实现。还提出一种在其上实施该方法的系统。

技术领域

本发明涉及一种用于安全设计交流电池的方法，电动车辆的牵引系统藉由该交流电池被供电。还提出一种在其上实施该方法的系统。

背景技术

在电动车辆中使用交流电池来向牵引系统供应能量，其中通过连续交替连接直流电压源来产生用于向牵引机器供应交流电的一个或多个相。在发生故障(例如在交流电供应期间线缆断裂)的情况下，必须将牵引系统置于安全的状态。例如可以由牵引系统的控制器(尤其交流电池的控制器)藉由布置在牵引系统内以中断或闭合各个部件之间的电连接的接触器来实施这样的目的。

在文献US 2017/005371 A1中描述了用于储存供电动车辆使用的能量的系统和方法。系统包括电池串，这些电池串能够藉由相应的可控开关彼此独立地与车辆电源连接。

美国文献US 2018/0134279 A1包括一种电池控制模块和控制器。电池控制模块以规则的时间间隔输出电池的荷电状态，而在没有荷电状态通知的情况下，控制器被配置成将电池与电驱动传动系之间的功率流限制为极限值。在此，根据所估计的荷电状态得出该极限值。

文献US 2017/0120770 A1公开了用于在负载下中断电池与牵引系统之间的供电的系统和方法。该系统具有至少一个接触器，为此可以使该至少一个接触器断开。

在电动车辆运行期间，可能需要牵引系统的各种运行状态，这就需要交流电池、牵引机器以及外围接口的不同互连。根据牵引系统的部件的相应的硬件互连、危险和风险分析以及功能上的安全规定，相应的运行状态产生对接触器和电池模块的操控要求，为此需要进行安全设计。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，提出一种用于安全设计交流电池的方法，其中在要求中断交流电池对牵引机器的功率提供的情况下，将交流电池置于安全的状态。还应提出一种在其上实施该方法的系统。

本发明的目的通过下述1和6的主题来实现，下述2-5和7-10为本发明的优选技术方案：

1.一种用于安全设计交流电池的方法，其中该交流电池包括：中央控制器；被布置在至少一个串中的多个电池模块，该多个电池模块各自具有带有多个开关状态的功率电路板；多个接触器；多个电流传感器；故障环路；以及高速总线；并且该交流电池与牵引机器相连接，其中该中央控制器具有硬件可编程的处理器单元，其带有至少一个微处理器核，在该硬件可编程的处理器单元上配置控制程序以操控这些电池模块、该多个接触器以及该故障环路，其中通过该控制程序来实现状态机，其中从该中央控制器开始，将这些电池模块通过该高速总线与该故障环路连接，其中在识别出中止故障的情况下，由该中央控制器将该交流电池置于安全的运行状态，其方式为该中央控制器通过该高速总线来请求每个电池模块实现开关状态“旁路”，其方式为每个接触器占据相应的安全开关位置并且其方式为最终执行切断该中央控制器。

2.根据前述1所述的方法，其中在存在来自以下列表的事件的情况下得出该中止故障：断线、故障环路触发、与该中央控制器相连接的CAN总线预先确定错误的运行状态。

3.根据前述之一所述的方法，其中将电流传感器和带有微处理器的模块控制器布置在每个电池模块中，并且其中在识别出该中止故障的情况下，由该模块控制器将该触发提供给该故障环路。