CN103515934B - 监控蓄电池系统中的分开装置的方法及相应的监控装置 - Google Patents

监控蓄电池系统中的分开装置的方法及相应的监控装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于监控包括具有多个蓄电池单元(21)的蓄电池(20)的蓄电池系统(10)的分开装置(150)。其中,借助于与分开装置(150)连接的监控装置获取在该分开装置(150)的连接端(15l、152)上施加的负的或者正的电压,并且为确定所述分开装置(150)的功能状态而分析所述电压。此外,当所获取的电压的数值超过预先确定的阈值时,导入保护所述蓄电池系统(150)免于对其分开装置(150)进行操作的措施。此外,提供了相应的所属的监控装置。

Description

监控蓄电池系统中的分开装置的方法及相应的监控装置
技术领域
本发明涉及用于监控例如具有包括多个蓄电池单元的蓄电池系统的蓄电池的分开装置,例如服务插头或者服务插座的方法和相应的监控装置。本发明还涉及具有蓄电池、分开装置和监控装置的蓄电池系统。此外,本发明涉及具有监控装置的车辆。
背景技术
图1示出了由现有技术已知的蓄电池系统10的原理图。蓄电池系统10包括蓄电池20,它具有多个串联的蓄电池单元21。通过串联多个蓄电池单元21,蓄电池系统10可以提供蓄电池单元21的总电压。此外,蓄电池系统10包括多个单元监控装置。这样的单元监控装置30(CSC)分别与一个或者多个蓄电池单元21的连接端(未示出)电气连接,并且被构造用于获取所有与其连接的蓄电池单元21的各自的单个的电压。此外,单元监控装置30被构造用于测量与其连接的蓄电池单元21的温度。对于在图1中示出的单元监控装置30还可以想到其他的硬件解决方案。此外,蓄电池系统10还可以包括用于蓄电池单元21的充电平衡的电路(单元平衡),其通常与蓄电池单元21并联连接并且经常实现为单元监控装置30的组成部分。为简化图1的图示,用于蓄电池单元21的充电平衡的电路未特别地示出。
在串联的蓄电池单元21和正的蓄电池端子22之间接入一个充电和分开装置40。该充电和分开装置40包括一个继电器41,其与一个由另一个继电器42和充电电阻43组成的串联电路并联。此外,在串联的蓄电池单元21和负的蓄电池端子23之间接入一个由一个继电器构成的分开装置50。分开和充电装置40、50分别被构造用于把蓄电池单元21从蓄电池端子22、23分开,并且由此无电压地连接蓄电池端子22、23。
此外,蓄电池系统10包括一个中央的蓄电池控制装置(Battery Control Unit:蓄电池控制单元)60,其被构造为控制蓄电池系统10或者蓄电池20。蓄电池控制装置(BCU)60通过一个内部的总线系统70与单元监控装置30连接,并且被构造为借助于电流传感器80、90获取在蓄电池系统10的电流路径中的电流。此外,蓄电池控制装置60被构造为分别通过相应的控制线路100、110控制在充电和分开装置40、50中存在的继电器41、42、50。蓄电池控制装置60也通过电气线路120、130与蓄电池端子22、23连接。此外,蓄电池控制装置60可通过Can总线系统140与车辆接口连接。
如从图1所知,在蓄电池系统10的电流路径中存在一个分开装置150,它特别是能够被构造为为服务插头(英语为“Service Disconnect”)或者作为服务插座。为此,服务插座的插针151、152通过服务插头153连接。这里,分开装置150典型地如此实现,使得蓄电池单元21通过该分开装置150能够被分成两个分开的块。分开装置150通常在蓄电池系统10外设置并且特别使得能够进行维护和服务,通过拔出服务插头153把蓄电池系统10的连接端22、23限定地接入无电流和无电压状态,以便能够没有危险地在装入了蓄电池系统10的车辆上工作。出于该理由,分开装置150如此地嵌入在蓄电池系统10内,使得可从外面在蓄电池系统10上触及分开装置150的触头或者连接端151、152(插针)。
然而,通过可从外面在蓄电池系统10上触及分开装置150的连接端151、152(插针),也产生滥用的可能性。于是基本上存在这样的可能性,即在拔出服务插头153时将第三端借助分开装置150的连接端151、152另外从外面连接蓄电池单元或者蓄电池。
图2示出和图1示出的相同的蓄电池系统10,其中与图1不同的是在分开装置150的连接端151、152之间,另外接入蓄电池单元或者蓄电池160。由此能够提高蓄电池系统10的总电压从而提高工作效率(所谓的“Tuning”)。然而,该外部连接的蓄电池或者蓄电池单元160不在借助单元监控装置30执行的电压和温度监控之下。因此,为蓄电池系统10的工作效率、可靠性和安全性有关的参数例如充电状态、老化状态或者功能状态的计算不再可能或者可能有错误。上述蓄电池单元21的充电平衡亦即为整个蓄电池系统10的单元平衡也不再可能,因为,内部的计算由于存在另外连接的蓄电池单元或者蓄电池160而产生错误。因此,蓄电池系统10的所有蓄电池单元21的寿命和存储容量下降。在极端的情况下,由于这里示出的分开装置150的滥用能够导致出现安全性危险的情况。
传统的蓄电池系统的缺点在于,例如如上所述,对于连接端151、152的操作仅能困难地或者非常困难地识别,并且由此也几乎不能避免这样的操作。尽管监控了蓄电池系统10或者蓄电池组10的总电压,但是这样在图1和2中示出的传统的分开装置150的滥用经常识别不出。因为根据蓄电池20所存在的充电状态,其例如在下降的充电状态(SOC)的情况下产生蓄电池单元21的端电压下降的结果,所以蓄电池系统10的总电压始终还处于允许的容差范围内。换句话说,当蓄电池系统的总电压始终还处于允许的容差范围内时,不能识别外部蓄电池160在分开装置150的连接端(接线柱)151、152上的连接。
此外,从文献DE 102 21 086 A1中已知一种用于汽车的控制装置,其在制造时设置在印刷电路板面板上。该印刷电路板面板包括一个接口和多条与该接口连接的、在该印刷电路板面板内延伸的数据导体。通过接口和这些数据导体向控制单元输入数据。其中,在制造时这样从印刷电路板面板中分出一个印刷电路板,使得控制单元保留在分开的印刷电路板上,接口保留在剩余的面板上,并且数据导体的切平面保留在印刷电路板的边缘。由此,使对于数据传输总线的机械的触及并且从而也对于输入控制单元的数据的不允许的访问变得非常困难。
发明内容
提供了一种用于监控包括具有多个蓄电池单元的蓄电池的蓄电池系统的分开装置的方法。根据本发明,借助于与该分开装置连接的监控装置获取在该分开装置的连接端上施加的负的或者正的电压,并且为确定分开装置的功能状态而分析所述电压。此外,在获取的电压的某个值超过预先确定的阈值时,导入保护蓄电池系统免于对其分开装置进行操作的措施。
此外,根据本发明提供了一种用于监控包括具有多个蓄电池单元的蓄电池的蓄电池系统的分开装置的监控装置。根据本发明监控装置被构造为能够与蓄电池系统的分开装置的连接端电气连接。此外,所述监控装置被构造用于获取在分开装置的连接端上施加的负的或正的电压并且为确定分开装置的功能状态而分析所述电压。此外,所述监控装置被构造用于在获取的电压的数值超过预先确定的阈值时,导入保护蓄电池系统免于对其分开装置进行操作的措施。
在本发明的一种非常有利的实施方式中,作为用于保护所述蓄电池系统的措施,把涉及当前的阈值超过的信息存储在一个由所述监控装置所包括的或者与所述监控装置连接的故障存储器内,用于后续的分析。此外,作为保护蓄电池系统免于对其分开装置进行操作的措施能够断开蓄电池。作为保护蓄电池系统的措施还能够把用于后续的分析的关于阈值被超过的信息通信至一个由监控装置所包括的或者与监控装置连接的控制装置。
在本发明的另一种特别有利的实施方式中连续地或者周期性地获取在分开装置的连接端上施加的负的或正的电压。
借助本发明的方法和监控装置能够监控连接端或者分开装置(服务断开装置),由此能够识别并且阻止以下操作,该操作包括在蓄电池系统的操作装置的连接端之间接入附加的蓄电池单元或者蓄电池,或者导致蓄电池系统的不希望的功率上升(“调谐”)。但是这样的操作也与关于与此有关的蓄电池系统的安全性和寿命的损害相联系。本发明的方法和监控装置使得能够识别上述对分开装置的连接端的操作。当识别到这样的操作时,导入本发明的用于保护蓄电池系统免于所述操作作用的措施。
简而言之,根据本发明,借助于监控装置监控蓄电池系统的分开装置的连接端上的电压。这能够连续地或者周期性地进行。根据本发明,借助于监控装置获取蓄电池系统的分开装置的连接端或者接线柱上的外部的正的或者负的电压。当获取的电压数值超过一个确定的、取决于各系统的阈值时,能够导入相应的措施。该导入的措施例如包括在故障存储器中登记故障数值和/或断开蓄电池和/或向安装有蓄电池系统的车辆的车辆控制装置通信,以发生在分开装置的连接端上施加的电压的数值超过阈值的情况。
此外,作为对于蓄电池系统的分开装置的连接端的监控的附加效果,能够确定对于分开装置的连接端的触头的正确连接。因为分开装置的两个连接端在连接的状态下必须短接。
本发明的另一个方面涉及具有蓄电池、分开装置和依据本发明的用于监控分开装置的监控装置的蓄电池系统。
根据本发明蓄电池能够是锂离子蓄电池。
特别地,用于监控分开装置的监控装置包括至少一个在该蓄电池系统中存在的单元监控装置,用于监控蓄电池的至少一个蓄电池单元的功能状态。
尤其是用于监控分开装置的监控装置包括一个在蓄电池系统中存在的中央的蓄电池控制装置,其用于控制蓄电池系统。
简而言之,本发明的用于监控蓄电池系统的分开装置的监控装置可以作为判定的装置来构造。也能够使用单元监控装置(CSC)和/或使用中央的蓄电池控制装置(BCU)来实现依据本发明的用于监控蓄电池系统的分开装置的监控装置。在后两种情况下,蓄电池分开装置与相关的单元监控装置(CSC)或者中央的蓄电池控制装置(BCU)的相应的附加的连接端(插针)电气连接。
此外本发明提供具有依据本发明的蓄电池系统的车辆。
本发明的车辆特别包括一个车辆控制装置,其用于控制该车辆,其中,用于监控分开装置的监控装置能够通过相应的数据传输系统向车辆控制装置通信有关在蓄电池系统的分开装置的连接端上施加的电压的数值超过阈值的信息。
本发明的有利的扩展在优选的实施例中给出并且在说明部分中说明。
附图说明
根据附图和后面的说明详细解释本发明的实施例。其中:
图1示出一个从现有技术中已知的具有分开装置(服务断开装置)的蓄电池系统的原理图,
图2示出从现有技术中已知的并且在图1中示出的蓄电池系统的原理图,其中,在分开装置的连接端上连接一个外部蓄电池,
图3示出根据本发明的第一实施方式的、包括一个分开装置的蓄电池系统的原理图,其中,在分开装置的连接端上连接一个外部蓄电池并且借助于与其电气连接的单元监控装置(CSC)来监控该分开装置。
具体实施方式
图3示出根据本发明的第一实施方式的蓄电池系统10的原理图。图3中示出的蓄电池系统10被相似于图2中示出的蓄电池系统地来构建,不同在于,分开装置150与一个由该蓄电池系统10包括的单元监控装置(CSC)230电气连接。在图3示出的蓄电池系统10中,在分开装置150的连接端151、152之间连接一个外部蓄电池160。这里单元监控装置230分别与分开装置(服务断开装置)150的两个连接端151、152电气连接,并且被构造用于连续地或者周期性地获取在连接端150上施加的电压并且为确定分开装置150的功能状态而分析该电压。
此外,单元监控装置230被构造用于,在操作装置150的连接端151、152上施加的电压在数值上超过一个取决于蓄电池系统10的阈值的情况下,导入用于保护蓄电池系统10免于对其分开装置150进行操作的措施。
特别地,与分开装置150连接的单元监控装置230被构造用于通过内部总线系统70向中央的蓄电池控制装置60传输关于已确定的在分开装置150的连接端151、152上施加的电压的数值超过阈值的信息。蓄电池控制装置60可以包括故障存储器(未图示),其内将从单元监控装置230通信的关于已确定的在分开装置150的连接端151、152上施加的电压的数值超过阈值的信息登记为故障数值,并且由该中央的蓄电池控制装置60在计算对于蓄电池系统有关的参数时考虑。
此外,中央的蓄电池控制装置60能够根据从单元监控装置230传输的关于已确定的在分开装置150的连接端151、152上施加的电压的数值超过阈值的信息断开蓄电池20。
此外,从单元监控装置230通信的或者传输的关于已确定的在分开装置150的连接端151、152上施加的电压的数值超过阈值的信息可以通过Can总线系统140向车辆控制装置(未图示)为后续分析而通信,中央的蓄电池控制装置60可借助所述Can总线系统140与车辆接口连接。

Claims (11)

1.一种用于监控包括具有多个蓄电池单元(21)的蓄电池(20)的蓄电池系统(10)的分开装置(150)的方法,其中,借助于所述分开装置(150)能够将所述蓄电池系统(10)的连接端接入无电流和无电压状态,其特征在于,所述蓄电池系统(10)还包括一个监控装置,其连接在所述分开装置(150)的两个连接端(151、152)之间来获取在所述分开装置(150)的所述两个连接端(151、152)之间施加的负的或者正的电压,并且分析所述电压,以确定所述分开装置(150)的功能状态,并且当所获取的电压的数值超过预先确定的阈值时,导入用于保护所述蓄电池系统(10)免于对其分开装置(150)的操作的措施。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,作为用于保护所述蓄电池系统(10)的措施,把涉及当前的阈值超过的信息作为所述分开装置(150)的故障的功能状态的条目存储在一个由所述监控装置所包括的或者与所述监控装置连接的故障存储器内,用于后续的分析;和/或断开所述蓄电池(20);和/或把用于后续的分析的、关于当前的阈值超过的信息通信至一个由所述监控装置所包括的或者与所述监控装置连接的控制装置。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,连续地或者周期地获取在所述分开装置(150)的所述两个连接端(151、152)之间施加的负的或者正的电压。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述分开装置(150)包括服务插头或者服务插座。
5.一种用于监控包括具有多个蓄电池单元(21)的蓄电池(20)的蓄电池系统(10)的分开装置(150)的监控装置,其中,借助于所述分开装置(150)能够将所述蓄电池系统(10)的连接端接入无电流和无电压状态,其特征在于,所述监控装置能够电气连接在所述蓄电池系统(10)的所述分开装置(150)的两个连接端(151、152)之间,并且被构造用于获取在所述分开装置(150)的所述两个连接端(151、152)之间施加的负的或正的电压并且为确定所述分开装置(150)的功能状态而分析所述电压,并且在出现超过预先确定的阈值的所获取的电压的数值时,导入保护所述蓄电池系统(10)免于对其分开装置(150)进行操作的措施。
6.根据权利要求5所述的监控装置,其中,所述监控装置被构造用于,作为用于保护所述蓄电池系统(10)的措施,把涉及当前的阈值超过的信息作为所述分开装置(150)的故障的功能状态的条目存储在一个由所述监控装置所包括的或者与所述监控装置连接的故障存储器内,用于后续的分析;和/或断开所述蓄电池(20);和/或把用于后续的分析的关于当前的阈值超过的信息通信至一个由所述监控装置所包括的或者与所述监控装置连接的控制装置。
7.一种蓄电池系统(10),其具有蓄电池(20)、分开装置和根据权利要求5或6所述的用于监控包括具有多个蓄电池单元(21)的蓄电池(20)的蓄电池系统(10)的分开装置(150)的监控装置。
8.根据权利要求7所述的蓄电池系统(10),其中,用于监控所述分开装置(150)的所述监控装置包括至少一个在所述蓄电池系统(10)内存在的单元监控装置(230),其用于监控所述蓄电池(20)的至少一个蓄电池单元(21)的功能状态。
9.根据权利要求7所述的蓄电池系统(10),其中,用于监控所述分开装置(150)的所述监控装置包括一个在所述蓄电池系统(10)内存在的中央的蓄电池控制装置(60),其用于控制所述蓄电池系统(10)。
10.一种车辆,其具有根据权利要求7至9之一所述的蓄电池系统(10),其中,所述蓄电池系统(10)与所述车辆的动力总成系统连接。
11.根据权利要求10所述的车辆,其具有用于控制所述车辆的车辆控制装置,其中,所述车辆控制装置是如下的控制装置,其能够与用于监控所述分开装置(150)的所述监控装置通信由在所述蓄电池系统(10)的所述分开装置(150)的所述两个连接端(151、152)之间施加的电压的数值引起的、关于当前的阈值超过的信息。
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