CN104777341A - 确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度的系统(5),所述系统具有至少两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与所述电池导电连接的电流传感器(6、7),所述电流传感器分别被设定用于检测相应的电流强度并且用于产生被分配给相应检测的电流强度的、根据通信协议编码的数字的测量信号(1、2),其特征在于,电流传感器(6、7)在对相应由其产生的测量信号(1、2)编码方面彼此区分。

Description

确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度
技术领域
本发明涉及流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度的确定。
背景技术
在电驱动的机动车辆、尤其是电动车辆和混合动力车辆中,使用基于锂制造的二次电池,以便借助所述二次电池给电驱动装置供应电能。相应的电池可以由多个彼此互连的电池模块形成,其中每个电池模块又可以具有多个彼此互连的电池单元。作为电池单元通常应用锂离子电池单元。
不仅在确定电池的充电状态中、而且在保证电池的安全运行中,测量由电池产生的电流的强度具有重要意义。为了确定电池的相应的充电状态并且出于安全或诊断原因,也可以监控流入到电池中的电流。对此,通常使用电流传感器,诸如分流传感器或霍尔传感器。借助相应的电流监控,可以及早地检测针对电池的可能导致电池的危险状态的危险,以便可以引入对策。
存在多种类型的危险,所述危险可归因于不允许的和有损害的电流。在此,首先应提到电池的过载,在过载的情况下与例如由于电池的瞬时温度或老化状态所导致的电池的瞬时状态所允许的相比,由电池提供更多电流。电池的这样的过载可能导致电池的过热并且可以以电池的危险状态结束。当由电池提供与其各个电池单元所能够提供的相比更大的电流时,得出另外的危险。这也可以导致电池的过热并且以电池的危险状态结束。此外,可以得出以所谓的“锂镀层”的方式的危险,其中电池在非常高的温度下以高的电流充电造成金属锂的沉积,这同样可以变得危险。关于所述危险监控电池是尤其关键的,因为大约几安培的过大的充电电流已经可以引起电池中的未知的错误。
由于上述危险,针对电池需要的是,监控流入到电池中或从电池中流出的电流,这需要可靠地测量所述电流。通过危险和风险分析,得到根据标准ASIL C(ISO 26262)的电流测量的安全分级。
借助唯一的电流传感器对流入到电池中或从电池中流出的电流的强度的单通道的测量极其难于实现,因此典型地使用下述解决方案。一方面,已知的是,将单独的电流传感器与附加的监控硬件组合,所述监控硬件例如具有比较器并且在特定数量级的过电流的情况下触发。具有这样的集成的监控硬件的电流传感器然而是大多成本高的。此外,关于设定过电流极限值,通常不可以足够灵活地使用相应的电流传感器,尤其因为不可以设定时间相关性、温度相关性或诸如此类的。
此外,为了同时测量流入到电池中或从电池中流出的电流的强度使用两个不同的电流传感器、例如霍尔传感器和分流传感器是已知的。这样的电流传感器因此根据不同的测量原理工作,由此可以实现对流入到电池中或从电池中流出的电流的非常可靠的监控。由所述电流传感器产生的信息对此可以彼此可信。然而,在该监控中,要构建两个不同的构件,这与如果构建相同的部件相比是成本更高的。然而,如果将使用两个相同的电流传感器或根据相同的测量原理工作的电流传感器,那么在由所述电流传感器产生的测量信号到电子分析装置的传递中,例如通过外部影响、诸如通过电磁的不兼容性或诸如此类的,可能出现具有共同原因的错误。
发明内容
本发明的主题是一种用于确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度的系统,所述系统具有至少两个并联的、根据相同的测量原理工作的并且可以与电池导电连接的电流传感器,所述电流传感器分别被设定用于检测相应的电流强度并且用于产生被分配给相应检测的电流强度的、根据通信协议编码的数字的测量信号,其特征在于,电流传感器在对相应由其产生的测量信号编码方面彼此区分。
在本发明的范围中,电池可以是一次电池或二次电池或蓄电池,其中在一次电池的情况下,仅确定从二次电池中流出的电流的电流强度。在本发明的范围中,此外,电池可以由两个或更多电池单元组成,所述电池单元也可以被综合成各个电池模块,由所述电池模块形成电池。
根据本发明,将根据相同的测量原理工作的电流传感器用于确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度。所述使用相同的构件与常规地使用根据不同的测量原理工作的电流传感器相比是更成本适宜的。
为了可以产生根据通信协议编码的数字的测量信号,每个电流传感器可以具有测量值接收器、数字化单元和编码单元。
通过将电流传感器根据本发明在对相应由其产生的测量信号编码中彼此区分,可以排除具有共同原因的错误。因此,借助本发明,尤其地,在遵守标准ASIL C(ISO 26262)的条件下确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度是可以的。
根据一个有利的设计方案,至少一个电流传感器的测量信号的位序列被构造为至少一个其它的电流传感器的测量信号的位序列的镜像。例如,一个电流传感器的测量信号的位序列的第一位可以是至少一个其它的电流传感器的测量信号的第十位。
根据另一个有利的设计方案,系统具有至少一个在通信技术上与电流传感器连接的、电子的分析装置,其中电流传感器的电测量信号可以被传输到电子的分析装置,并且其中电子的分析装置可以被设定用于检测相应由电流传感器产生的测量信号的编码中的区别。电子的分析装置也可以被设定用于监控流入到电池中或从电池中流出的电流。替选地,电的分析装置可以与单独的监控装置在通信技术上连接。通过对相应由电流传感器产生的测量信号不同地编码,电子的分析装置可以在各个电流传感器之间进行区别,以便可以排除具有共同原因的错误。电子的分析装置可以具有处理器单元、例如微处理器和存储单元。
此外,本发明的主题是一种用于确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度的系统,所述系统具有至少两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与电池导电连接的电流传感器,所述电流传感器被设定分别用于检测相应的电流强度并且用于产生被分配给相应检测的电流强度的、模拟的测量信号,其特征在于,电流传感器在由其相应产生的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面彼此区分。
通过应用所述根据本发明的系统,也可以排除具有共同原因的错误。测量信号的信号强度与所测量的电流强度的相应的相关性可以被预先给定并且因此是已知的,以便可以从相应由电流传感器产生的测量信号推断出流入到电池中或从电池中流出的电流的实际当前的电流强度。
一个有利的实施方式规定,至少一个电流传感器的测量信号的信号强度随电流强度增大而增大并且随电流强度下降而下降,其中至少一个其它的电流传感器的测量信号的信号强度随电流强度增大而下降并且随电流强度下降而增大。例如,信号强度与电流强度的各个相关性可以彼此相反。在一个电流传感器中,在传递时可以将测量信号的最高的信号强度或电压分配给最高的电流强度,而在另外的电流传感器中,可以将最高的信号强度分配给最小的电流强度。
根据另一个有利的设计方案,系统具有至少一个在通信技术上与电流传感器连接的、电子的分析装置,其中电流传感器的电测量信号可以被传输到电子的分析装置,并且其中电子的分析装置被设定用于检测由电流传感器相应产生的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面的区别。电子的分析装置也可以被设定用于监控流入到电池中或从电池中流出的电流。替选地,电子的分析装置可以与单独的监控装置在通信技术上连接。通过相应由电流传感器产生的测量信号的不同的信号强度,电子的分析装置可以在各个电流传感器之间进行区分,以便可以排除具有共同原因的错误。电子的分析装置可以具有处理器单元、例如微处理器和存储单元。
根据另一个有利的设计方案,系统具有至少一个总线系统,经由所述总线系统,电流传感器在通信技术上与电子的分析装置连接。总线系统例如可以具有LIN总线或CAN总线。
本发明的主题也是一种利用至少两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与电池导电连接的电流传感器来确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度的方法,其中借助每个电流传感器检测相应的电流强度并且产生被分配给相应检测的电流强度的、根据通信协议编码的、数字的测量信号,其特征在于,每个电流传感器的测量信号根据传感器特有的通信协议来编码,使得电流传感器在对相应由其产生的电测量信号编码方面彼此区分。
上面参考相应被构型的系统所述的优点与该方法相应地结合。
此外,本发明的主题是一种利用至少两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与电池导电连接的电流传感器来确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度的方法,其中借助每个电流传感器检测相应的电流强度并且产生被分配给相应检测的电流强度的模拟的测量信号,其特征在于,由电流传感器产生模拟的测量信号,使得电流传感器在由其相应产生的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面彼此区分。
上面参照相应被构型的系统所述的优点也与该方法相应地结合。
附图说明
在下文中,参照附图根据实施例示例性地阐述本发明,其中下面示出的特征不仅可以分别自身地、而且可以以不同的彼此组合示出本发明的方面。其中:
图1示出两个并联的电流传感器的根据不同的通信协议编码的数字的测量信号的视图,
图2示出两个并联的电流传感器的特性曲线的视图,和
图3示出根据本发明的系统的一个实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出两个并联的、没有示出的电流传感器的根据不同的通信协议编码的数字的测量信号1和2的视图,所述电流传感器在对相应由其产生的测量信号1或2编码方面彼此区分,因为为了对测量信号1和2编码已经使用不同的通信协议。测量信号1的位序列被构造为测量信号2的位序列的镜像。
图2示出两个并联的、没有示出的电流传感器的特性曲线3和4的视图,所述电流传感器在由其相应产生的模拟的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面彼此区分。具有特性曲线3的电流传感器的测量信号的信号强度随着电流强度增大而增大并且随着电流强度下降而下降,其中具有特性曲线4的电流传感器的的测量信号的信号强度随着电流强度增大而下降并且随着电流强度下降而增大。
图3示出根据本发明的用于确定流入到没有示出的电池中或从没有示出的电池中流出的电流的电流强度的系统5的一个实施例的示意图。系统5包括两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与电池导电连接的电流传感器6和7,所述电流传感器分别被设定用于检测相应的电流强度并且用于产生被分配给相应检测的电流强度的、根据通信协议编码的数字的测量信号1或2或模拟的测量信号,其中电流传感器6和7相互在对相应由其产生的测量信号1和2编码方面或在由其相应产生的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面彼此区分。
系统5此外包括在通信技术上与电流传感器6和7连接的、电子的分析装置8,其中电流传感器6和7的测量信号可以经由总线系统9传输到电子的分析装置8。电子的分析装置8可以被设定用于检测在对相应由电流传感器6和7产生的数字的测量信号1或2编码方面的区别或用于检测在由电流传感器6和7相应产生的模拟的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面的区别。

Claims (9)

1.用于确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度的系统(5),所述系统具有至少两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与所述电池导电连接的电流传感器(6、7),所述电流传感器分别被设定用于检测相应的电流强度并且用于产生被分配给相应检测的电流强度的、根据通信协议编码的数字的测量信号(1、2),其特征在于,所述电流传感器(6、7)在对相应由其产生的测量信号(1、2)编码方面彼此区分。
2.根据权利要求1所述的系统(5),其特征在于,至少一个电流传感器(6、7)的测量信号(1、2)的位序列被构造为至少一个其它的电流传感器(6、7)的测量信号(1、2)的位序列的镜像。
3.根据权利要求1或2所述的系统(5),其特征在于至少一个在通信技术上与所述电流传感器(6、7)连接的、电子的分析装置(8),其中所述电流传感器(6、7)的所述测量信号(1、2)可以被传输到所述电子的分析装置(8),并且其中所述电子的分析装置(8)被设定用于检测相应由所述电流传感器(6、7)产生的测量信号(1、2)的编码中的区别。
4.用于确定流入到电池中或从电池中流出的电流的电流强度的系统(5),所述系统具有至少两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与所述电池导电连接的电流传感器(6、7),所述电流传感器分别被设定用于检测相应的电流强度并且用于产生被分配给相应检测的电流强度的、模拟的测量信号,其特征在于,所述电流传感器(6、7)在由其相应产生的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面彼此区分。
5.根据权利要求4所述的系统(5),其特征在于,至少一个电流传感器(6、7)的测量信号的信号强度随着电流强度增大而增大并且随着电流强度下降而下降,其中至少一个其它的电流传感器(6、7)的测量信号的信号强度随着电流强度增大而下降并且随着电流强度下降而增大。
6.根据权利要求4或5所述的系统(5),其特征在于至少一个在通信技术上与所述电流传感器(6、7)连接的、电子的分析装置(8),其中所述电流传感器(6、7)的所述测量信号可以被传输到所述电子的分析装置(8),并且其中所述电子的分析装置(8)被设定用于检测由所述电流传感器(6、7)相应产生的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面的区别。
7.根据权利要求3和6之一所述的系统(5),其特征在于至少一个总线系统(9),经由所述总线系统,所述电流传感器(6、7)在通信技术上与所述电子的分析装置(8)连接。
8.利用至少两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与电池导电连接的电流传感器(6、7)来确定流入到所述电池中或从所述电池中流出的电流的电流强度的方法,其中借助每个电流传感器(6、7)检测相应的电流强度并且产生被分配给相应检测的电流强度的、根据通信协议编码的、数字的测量信号(1、2),其特征在于,将每个电流传感器(6、7)的测量信号(1、2)根据传感器特有的通信协议编码,使得所述电流传感器(6、7)在对相应由其产生的测量信号(1、2)编码方面彼此区分。
9.利用至少两个并联的、根据相同的测量原理工作并且可以与电池导电连接的电流传感器(6、7)来确定流入到所述电池中或从所述电池中流出的电流的电流强度的方法,其中借助每个电流传感器(6、7)检测相应的电流强度并且产生被分配给相应检测的电流强度的模拟的测量信号,其特征在于,由所述电流传感器(6、7)产生模拟的测量信号,使得所述电流传感器(6、7)在由其相应产生的测量信号的信号强度与所检测的电流强度的相关性方面彼此区分。
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