DE102006058966B4 - Method and device for detecting electrical potential differences - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erfassen von elektrischen Potentialunterschieden in einer elektrischen Serienschaltung von aktiven oder passiven elektrischen Bauteilen, insbesondere von Zellenspannungen von elektrischen Batterien, Brennstoffzellen-Stacks oder Elektrolyseur-Stacks, wobei Potentialabgriffe in der Serienschaltung an einen Messstellenumschalter angeschlossen werden und wobei elektrische Potentiale an den Potentialabgriffen mit dem Messstellenumschalter paarweise einem Messwandler zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialabgriffe in zumindest teilweise willkürlicher Reihenfolge an den Messstellenumschalter (SM) angeschlossen werden, dass durch Ansteuerung des Messstellenumschalters (SM) zunächst die Reihenfolge der Potentialabgriffe in der Serienschaltung automatisch ermittelt wird und dass die ermittelte Reihenfolge der Potentialabgriffe bis zum nächsten automatischen Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe bei der anschließenden Ansteuerung des Messstellenumschalters (SM) dazu verwendet wird, dem Messwandler (MW) jeweils solche elektrischen Potentiale (P) zuzuführen, deren Differenz dem Spannungsbeitrag eines einzelnen elektrischen Bauteils der Serienschaltung entspricht.method for detecting electrical potential differences in an electrical Series connection of active or passive electrical components, in particular cell voltages of electric batteries, fuel cell stacks or electrolyzer stacks, with potential taps in the series circuit a measuring point switch are connected and wherein electrical Potentials at the potential taps with the measuring point switch be supplied in pairs to a transducer, characterized that the potential taps in at least partially arbitrary order be connected to the measuring point switch (SM) that through Control of the measuring point switch (SM) first the order of the potential taps is determined automatically in the series circuit and that the determined Order of the potential taps until the next automatic determination the order of the potential taps during the subsequent activation of the measuring point switch (SM) is used to the transducer (MW) in each case to supply such electrical potentials (P) whose Difference the voltage contribution of a single electrical component of the Series connection corresponds.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von elektrischen Potentialunterschieden in einer elektrischen Serienschaltung von aktiven oder passiven elektrischen Bauteilen, insbesondere von Zellenspannungen von elektrischen Batterien, Brennstoffzellen-Stacks oder Elektrolyseur-Stacks, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 7.The The invention relates to a method for detecting electrical potential differences in an electrical series circuit of active or passive electrical components, in particular cell voltages of electrical Batteries, fuel cell stacks or electrolyzer stacks, with the features of the preamble of independent claim 1. Furthermore The invention relates to an apparatus for performing a Such method having the features of the preamble of the independent claim 7th

Das Erfassen der Potentialunterschiede kann sowohl zum Messen von einzelnen in Serie geschalteten Spannungsquellen, wie sie in Form von Brennstoffzellen eines Brennstoffzellen-Stacks oder von Zellen einer mehrzelligen Batterie auftreten, als auch von in Serie geschalteten Verbrauchern, wie sie beispielsweise in einem Elektrolyseur-Stack oder einem passiven Netzwerk vorliegen, erfolgen.The Detecting the potential differences can be both for measuring individual series-connected voltage sources, as in the form of fuel cells a fuel cell stack or from cells of a multicellular battery, as well of series consumers, such as those in an electrolyzer stack or a passive network, respectively.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Brennstoffzellen werden als Vorrichtungen zum Umformen chemischer Energie in elektrische Energie intensiv diskutiert. Um für mobile Anwendungen im Kilowatt-Bereich zu beherrschbaren Strömen zu kommen, strebt man höhere Spannungen an und schaltet üblicherweise mehrere planare Brennstoffzellen in Reihe, diese Anordnungen werden im Fachjargon „Stacks" („Stapel") genannt.fuel cells are considered as devices for converting chemical energy into electrical energy intensively discussed. Order for mobile applications in the kilowatt range to come to controllable currents, if you aim for higher ones Voltages and usually switches several planar fuel cells in series, these arrangements will be in the jargon "stacks" ("stack") called.

Alle bekannten Brennstoffzellen-Typen sind von Verschleißerscheinungen betroffen, die ihre Lebensdauer begrenzen. Jede einzelne Brennstoffzelle eines Stacks altert dabei individuell, d. h. verschieden schnell. Sobald jedoch die erste Brennstoffzelle eines Stacks so weit gealtert ist, dass sie bei Stromfluss umpolt, ist der gesamte Stack unbrauchbar. Weiterhin können Crossover-Effekte oder Schäden an der Elektrolyt-Membran die Funktion einer Brennstoffzelle beeinträchtigen und zur Umpolung führen, aber auch steuerungstechnische Fehler beim Hochfahren oder beim Herunterfahren eines Stacks.All known fuel cell types are from signs of wear affected, which limit their lifespan. Every single fuel cell one Stacks ages individually, d. H. different fast. As soon as however, the first fuel cell of a stack has aged so far The fact that it reverses during current flow makes the entire stack useless. Furthermore you can Crossover effects or damage affect the function of a fuel cell on the electrolyte membrane and lead to polarity reversal, but also control engineering errors during startup or during Shutting down a stack.

Zwei Möglichkeiten werden diskutiert, den Zustand eines Stacks in Echtzeit zu erfassen: Erstens das quantitative Bestimmen des Wasserstoffanteils im Abgasstrom der Kathodenseite, zweitens das Überwachen jeder einzelnen Zellenspannung im Stack. Die vorliegende Erfindung befasst sich in einer ihrer konkreten Anwendungen mit der zweiten Möglichkeit.Two options are discussed capturing the state of a stack in real time: First, the quantitative determination of the hydrogen content in the exhaust stream the cathode side, secondly the monitoring every single cell voltage in the stack. The present invention deals with the second in one of their concrete applications Possibility.

Bei großen Brennstoffzellen-Stacks, die üblicherweise aus rund 60 Einzelzellen aufgebaut sind, kann man die elektrischen Potentiale an den Verbindungsstellen der einzelnen Brennstoffzellen erfassen und aus diesen Potentialen die Spannung der einzelnen Zellen durch Differenzbildung berechnen. Bei genauer Betrachtung erweist sich diese Methode als unbrauchbar, weil durch die numerische Differenzbildung sehr große relative Messfehler entstehen. Dieses Verfahren ist damit praktisch nur in der Lage, die Monotonie der in der Reihenschaltung aufeinander folgenden Potentiale zu beurteilen.at huge Fuel cell stacks, usually From around 60 single cells are built, one can the electrical Potentials at the connection points of the individual fuel cells capture and from these potentials the voltage of the individual cells calculate by subtraction. Upon closer examination turns out This method is useless because of the numerical difference very big relative measurement errors occur. This method is practical only able to successive monotony of the series connection To assess potentials.

Bei einem bekannten Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. in einer bekannten Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 7 wird daher ein Messstellenumschalter, ein so genannter Multiplexer, verwendet, um dem eigentlichen Messwandler nacheinander für jede Brennstoffzelle das jeweilige Anoden- und Kathodenpotential zuzuschalten.at a known method having the features of the preamble of independent Patent claim 1 or in a known device with the features the generic term of the independent Patent claim 7 is therefore a measuring point switch, a so-called Multiplexer, used to connect the actual transducer one after the other for every Fuel cell to connect the respective anode and cathode potential.

Dieses Verfahren setzt allerdings voraus, dass die Verdrahtung vom Stack zum Multiplexer fehlerfrei und ohne Vertauschung ausgeführt ist. In der Versuchs- und Forschungspraxis treten Verdrahtungsfehler jedoch relativ häufig auf, die dann durch langwieriges Suchen lokalisiert und korrigiert werden müssen.This Procedure, however, requires that the wiring from the stack to the multiplexer is executed without errors and without permutation. In experimental and research practice, wiring errors occur but relatively common then localized and corrected by tedious searching Need to become.

Darüber hinaus sind nicht-deterministische Kontaktierungstechniken bekannt, bei denen es notwendig ist, die tatsächliche Reihenfolge der Kontakte am Messstellenumschalter für die korrekte Ansteuerung des Multiplexers empirisch zu bestimmen.Furthermore Non-deterministic contacting techniques are known in the art which it is necessary, the actual Order of contacts at the measuring point switch for the correct Control of the multiplexer to determine empirically.

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 7 zum Erfassen von elektrischen Potentialunterschieden in einer Serienschaltung von elektrischen Batterien sind aus der US 2004/0239333 A1 bekannt. Auch hier ist eine fehlerfreie Verdrahtung des Messstellenumschalters Voraussetzung für eine ordnungsgemäße Funktion.A method having the features of the preamble of independent claim 1 and an apparatus having the features of the preamble of independent claim 7 for detecting electrical potential differences in a series circuit of electric batteries are known from US 2004/0239333 A1 known. Again, error-free wiring of the measuring point switch is a prerequisite for proper function.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufzuwendende Sorgfalt beim Verdrahten von beliebigen Reihenschaltungen mit einem deren Potentiale erfassenden Multiplexer drastisch zu reduzieren.Of the Invention is based on the object, the care required when wiring any series circuits with one of them Drastically reduce potential-sensing multiplexers.

LÖSUNGSOLUTION

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 6, solche der neuen Vorrichtung in den abhängigen Patentansprüchen 8 bis 12 definiert.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of independent patent claim 1 and by a device having the features of independent patent claim 7. Preferred embodiments of the new method are described in the dependent patent claims Chen 2 to 6, those of the new device defined in the dependent claims 8 to 12.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei dem neuen Verfahren werden die Potentialabgriffe in ganz oder weitgehend beliebiger Reihenfolge an den Messstellenumschalter angeschlossen, danach wird zuerst durch Ansteuerung des Messstellenumschalters die Reihenfolge der Potentialabgriffe in der Serienschaltung automatisch ermittelt, bevor die ermittelte Reihenfolge der Potentialabgriffe bei der anschließenden Ansteuerung des Messstellenumschalters dazu verwendet wird, dem Messwandler jeweils solche elektrischen Potentiale zuzuführen, deren Differenz dem Spannungsbeitrag eines einzelnen elektrischen Bauteils der Serienschaltung entspricht. Damit wird die Erfassung der einzelnen Zellenspannungen durch korrektes Ansteuern des jeweils paarweise zuständigen Messstellenumschalters sichergestellt.at In the new method, the potential taps are completely or extensively any order connected to the measuring point switch, Thereafter, the first step is to control the measuring point switch the sequence of potential taps in the series circuit automatically determined before the determined order of potential taps at the subsequent Control of the measuring point switch is used to the transducer each to supply such electrical potentials whose difference the voltage contribution of a individual electrical component of the series circuit corresponds. Thus, the detection of individual cell voltages by correct Control of the pairwise responsible measuring point switch ensured.

Das Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe in der Serienschaltung kann durch einen externen Befehl ausgelöst werden, insbesondere durch Knopfdruck.The Determining the order of the potential taps in the series connection can be triggered by an external command, in particular by pressing a button.

Vorzugsweise erfolgt das automatische Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe bei geringer Stromentnahme aus der Serienschaltung.Preferably the automatic determination of the order of the potential taps takes place with low current drain from the series circuit.

Beim automatischen Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe können die Potentialabgriffe jeweils einzeln mit einem Referenzpotential verglichen und dann nach ihren gegenüber dem Referenzpotential gemessenen Potentialunterschieden sortiert werden. Auf ein Referenzpotential kann aber verzichtet werden, wenn die Potentialabgriffe bereits beim Ermitteln ihrer Reihenfolge in der Serienschaltung direkt paarweise miteinander verglichen werden. Dabei reicht es bei jedem einzelnen Vergleich aus, das Vorzeichen der Differenz der elektrischen Potentiale der jeweiligen Potentialabgriffe zu bestimmen, weil dieses darauf hinweist, welches der Potentialabgriff mit dem größeren elektrischen Potential des jeweiligen Paars ist.At the Automatic determination of the order of the potential taps can be the Potential taps individually compared with a reference potential and then to theirs sorted potential differences measured at the reference potential become. On a reference potential can be waived, however, if the potential taps already in determining their order in the series circuit are compared directly in pairs. It is sufficient for each individual comparison, the sign the difference of the electrical potentials of the respective potential taps because this indicates which potential tap with the larger electrical Potential of the respective pair is.

Als auf diesen paarweisen Vergleichen basierender Sortieralgorithmus bietet sich das Bubble-Sort-Verfahrens an, aber auch beliebige andere Sortieralorithmen eignen sich zum Bestimmen der Reihenfolge der Potentialabgriffe.When sorting algorithm based on these pairwise comparisons offers the bubble-sort method on, but also any other sorting algorithms are suitable for Determining the order of the potential taps.

Wenn die Potentialabgriffe nicht vollkommen willkürlich, sondern in zwei getrennten Gruppen an den Messstellenumschalter angeschlossen werden, wobei in der Serienschaltung jeweils ein Potentialabgriff aus der einen Gruppe auf einen Potentialabgriff aus der anderen Gruppe folgt, kann der Messstellenumschalter elektrisch einfacher aufgebaut sein, indem er jeweils nur den Vergleich eines elektrischen Potentials aus der einen Gruppe mit einem elektrischen Potential aus der anderen Gruppe erlaubt. Daraus, dass damit kein Vergleich von elektrischen Potentialen innerhalb einer Gruppe von Potentialabgriffen möglich ist, erwächst kein Nachteil, vielmehr wird auch die Zahl der zum Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe notwendigen Vergleiche von elektrischen Potentialen in vorteilhafter Weise reduziert.If the potential taps are not completely arbitrary, but in two separate Groups are connected to the measuring point switch, where in the series circuit each have a potential tap of the one Group follows a potential tap from the other group, the measuring point switch can be made simpler electrically, in each case only the comparison of an electrical potential from one group with an electrical potential from the other Group allowed. Hence that with it no comparison of electrical potentials does not grow within a group of potential taps Disadvantage, rather, is also the number to determine the order of Potential taps necessary comparisons of electrical potentials reduced in an advantageous manner.

Zur Realisierung des neuen Verfahrens weist die Steuerung der neuen Vorrichtung einen Ermittlungsbetriebesmodus, in dem sie durch Ansteuerung des Messstellenumschalters die Reihenfolge der Potentialabgriffe in der Serienschaltung automatisch ermittelt und in einem Speicher ablegt, und einen Messmodus auf, in dem sie die in dem Speicher abgelegte Reihenfolge der Potentialabgriffe zur derartigen Ansteuerung des Messstellenumschalters verwendet, dass sie jeweils solche elektrische Potentiale an den Messwandler anschließt, deren Differenz dem Spannungsbeitrag eines einzelnen elektrischen Bauteils der Serienschaltung entspricht. So ist es dem Experimentator weitgehend freigestellt, in welcher Reihenfolge er die für die Bestimmung von elektrischen Potentialunterschieden abzugreifenden Potentiale an den Messstellenumschalter anschließt.to Realization of the new procedure assigns the control of the new Device a determination operation mode in which they by driving the Measuring point switch the order of the potential taps in the series circuit is automatically detected and stored in memory stores, and a metering mode in which they are stored in memory Stored sequence of potential taps for such control the measuring point switch used that they each have such electrical Potentials connected to the transducer whose difference the voltage contribution a single electrical component of the series circuit corresponds. So it is largely free to the experimenter in which Order it for to deduce the determination of electrical potential differences Potentials connected to the measuring point switch.

Die Steuerungssoftware stellt in einem definierten Betriebszustand fest, in welcher Reihenfolge die Potentialabgriffe mit dem Messstellenumschalter kontaktiert sind. Dabei kann es sinnvoll sein, diesen Zustand durch manuellen Eingriff zu signalisieren, beispielsweise durch Knopfdruck, insbesondere wenn es möglich ist, dass es zur Umpolung einzelner Zellen kommt. Zweckmäßigerweise wird die Reihenfolge bei geringer Stromentnahme bestimmt.The Control software detects in a defined operating state in which order the potential taps contact the measuring point switch are. It may be useful to manually change this state To signal intervention, for example by pressing a button, especially if it possible is that it comes to the polarity reversal of individual cells. Conveniently, the order is determined at low current consumption.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert und beschrieben.in the The invention will be described below with reference to the figures Further embodiments explained and described.

1 zeigt eine erste Ausführungsform der neuen Vorrichtung mit einem Messstellenumschalter, der es erlaubt, ein elektrisches Potential, das an einem seiner Eingänge anliegt, zusammen mit jedem elektrischen Potential, das an einem anderen seiner Eingänge anliegt, paarweise einem Messwandler zuzuführen; und 1 shows a first embodiment of the new device with a Meßstellenumschalter, which allows an electrical potential applied to one of its inputs, together with each electrical potential, which is applied to another of its inputs, in pairs to supply a transducer; and

2 zeigt den Messstellenumschalter einer zweiten Ausführungsform der neuen Vorrichtung, der es erlaubt, ein elektrisches Potential, das an einem seiner Eingänge einer ersten Gruppe anliegt, zusammen mit einem elektrischen Potential, das an einem seiner Eingänge einer zweiten Gruppe anliegt, paarweise einem Messwandler zuzuführen. 2 shows the Meßstellenumschalter a second embodiment of the new device, which allows an electrical potential applied to one of its inputs a first group, together with an electrical potential applied to one of its inputs of a second group, in pairs to supply a transducer.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt das Prinzip einer Vorrichtung ME zur Messwerterfassung. Die Vorrichtung ME weist einen Messstellenumschalter SM und einen Messwandler MW auf. Der Messwandler MW weist einen Messverstärker MV in Form eines Differenzverstärkers und einen Analog-Digitalwandler ADC auf. Elektrische Potentiale P1 ... P4 von verschiedenen Potentialabgriffen werden über eine Schaltermatrix des Messstellenumschalters SM auf zwei Sammelschienen S1 und S2 geführt. Der Potentialunterschied der jeweils genau zwei zugeschalteten Potentiale wird über die Sammelschienen S1 und S2 dem Messwandler MW zugeführt. In dem Messwandler MW wird der Potentialunterschied mit dem Messverstärker MV aufbereitet und dann mit dem Analog-Digitalwandler ADC digitalisiert. Durch Vergleich der Potentiale P1... P4 kann deren Reihenfolge in einer Serienschaltung mit monotonem Potentialverlauf ermittelt werden, wobei im Rahmen dieser Ermittlung bei jedem Vergleich nur das Vorzeichen der Potentialdifferenz von Bedeutung ist. Wenn die Schaltelemente der Schaltermatrix des Messstellenumschalters SM anschließend unter Berücksichtigung der ermittelten Reihenfolge von einer hier nicht separat dargestellten Steuerung der Vorrichtung ME angesteuert werden, ist es gleichgültig, in welcher Reihenfolge die Potentiale P1 ... P4 aufgeschaltet sind: Die Multiplexer-Software schaltet die jeweils passenden Schalter des Messstellenumschalters SM auf die Sammelschienen S1, S2, um den jeweiligen Potentialunterschied zu bestimmen. 1 shows the principle of a device ME for measured value acquisition. The device ME has a measuring point switch SM and a transducer MW. The transducer MW has a measuring amplifier MV in the form of a differential amplifier and an analog-to-digital converter ADC. Electrical potentials P1... P4 of different potential taps are conducted via a switch matrix of the measuring point switch SM onto two busbars S1 and S2. The potential difference of each exactly two switched potentials is fed via the busbars S1 and S2 to the transducer MW. In the transducer MW, the potential difference is processed with the measuring amplifier MV and then digitized with the analog-to-digital converter ADC. By comparing the potentials P1... P4, their sequence can be determined in a series connection with a monotonic potential curve, wherein in the context of this determination, only the sign of the potential difference is of importance in each comparison. If the switching elements of the switch matrix of the measuring point switch SM are then controlled taking into account the determined sequence of a not shown separately control of the device ME, it does not matter in which order the potentials P1 ... P4 are switched: The multiplexer software switches respectively appropriate switch of the measuring point switch SM on the busbars S1, S2, to determine the respective potential difference.

Von dem in 2 gezeigten Messstellenumschalter SM einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zur Messwerterfassung werden elektrischen Potentiale P0 ... Pn über die Schaltermatrix des Messstellenumschalters SM alternierend auf zwei Sammelschienen S1 und S2 geführt. D. h. jeweils eines der ungeradzahligen Potentiale P2m + 1 wird der Sammelschiene S1 und eines der geradzahligen Potentiale P2m wird der Sammelschiene S2 zugeführt. Diese Anordnung bietet sich an, wenn die ungeradzahligen und die geradzahligen Potentialabgriffe nicht vertauscht werden können, was in vielen Anwendungen der Fall ist. Damit kann der Aufwand für den Messstellenumschalter halbiert werden. Dass der Potentialunterschied zwischen den Sammelschienen damit beim Weiterschalten auf den nächsten Potentialunterschied das Vorzeichen wechselt, ist unproblematisch und kann durch triviale Softwaremaßnahmen berücksichtigt werden. Jeder Potentialanschluss wird mit einem Vorwiderstand Rp versehen und bildet mit dem jeweiligen Abschlusswiderstand der Sammelschiene Ra bzw. Rb einen Spannungsteiler, wenn der betreffende Schalter Ts – hier als Feldeffekt-Transistor skizziert – durchgeschaltet ist. Mit Hilfe von Schutzdioden ZD wird erreicht, dass kostengünstige Transistoren für niedrige Sperrspannung und geringen Durchgangswiderstand verwendet werden können. Die Verwendung der Schutzdioden hat außerdem die nützliche Folge, dass (bei annähernd korrekter Anschlussreihenfolge, also beispielsweise im Serieneinsatz) benachbarte Leitungen nur minimale Spannungsunterschiede aufweisen können, womit Korrosionseffekten wirksam vorgebeugt wird.From the in 2 shown measuring point switch SM another embodiment of the device for measured value detection of electrical potentials P0 ... Pn over the switch matrix of the measuring point switch SM alternately on two bus bars S1 and S2 out. Ie. in each case one of the odd-numbered potentials P2m + 1 is supplied to the busbar S1 and one of the even-numbered potentials P2m is supplied to the busbar S2. This arrangement is suitable if the odd-numbered and the even-numbered potential taps can not be interchanged, which is the case in many applications. Thus, the effort for the measuring point switch can be halved. The fact that the potential difference between the busbars thus changes the sign when switching to the next potential difference is unproblematic and can be taken into account by means of trivial software measures. Each potential connection is provided with a series resistor Rp and forms a voltage divider with the respective terminating resistor of the busbar Ra or Rb when the relevant switch Ts - here sketched as a field-effect transistor - is switched through. With the help of protective diodes ZD is achieved that inexpensive transistors for low reverse voltage and low contact resistance can be used. The use of the protective diodes also has the useful consequence that (with approximately correct connection sequence, that is, for example, in series use) adjacent lines can have only minimal voltage differences, which effectively prevents corrosion effects.

Claims (12)

Verfahren zum Erfassen von elektrischen Potentialunterschieden in einer elektrischen Serienschaltung von aktiven oder passiven elektrischen Bauteilen, insbesondere von Zellenspannungen von elektrischen Batterien, Brennstoffzellen-Stacks oder Elektrolyseur-Stacks, wobei Potentialabgriffe in der Serienschaltung an einen Messstellenumschalter angeschlossen werden und wobei elektrische Potentiale an den Potentialabgriffen mit dem Messstellenumschalter paarweise einem Messwandler zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialabgriffe in zumindest teilweise willkürlicher Reihenfolge an den Messstellenumschalter (SM) angeschlossen werden, dass durch Ansteuerung des Messstellenumschalters (SM) zunächst die Reihenfolge der Potentialabgriffe in der Serienschaltung automatisch ermittelt wird und dass die ermittelte Reihenfolge der Potentialabgriffe bis zum nächsten automatischen Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe bei der anschließenden Ansteuerung des Messstellenumschalters (SM) dazu verwendet wird, dem Messwandler (MW) jeweils solche elektrischen Potentiale (P) zuzuführen, deren Differenz dem Spannungsbeitrag eines einzelnen elektrischen Bauteils der Serienschaltung entspricht.Method for detecting electrical potential differences in a series electrical connection of active or passive electrical components, in particular cell voltages of electric batteries, fuel cell stacks or electrolyzer stacks, wherein potential taps in the series circuit are connected to a measuring point switch and wherein electrical potentials at the potential taps with the Meßstellenumschalter be supplied in pairs to a transducer, characterized in that the potential taps are connected in at least partially arbitrary order to the measuring point switch (SM), that by driving the measuring point switch (SM) initially the order of the potential taps in the series circuit is automatically determined and that the ascertained sequence of the potential taps until the next automatic determination of the order of the potential taps in the subsequent control of the measuring points mschalter (SM) is used to supply the transducer (MW) each such electrical potentials (P) whose difference corresponds to the voltage contribution of a single electrical component of the series circuit. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe durch einen externen Befehl ausgelöst wird, insbesondere durch Knopfdruck.Method according to claim 1, characterized in that that automatically determining the order of potential taps is triggered by an external command, in particular by Button. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim automatischen Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe die Potentialabgriffe paarweise miteinander verglichen werden, um das Vorzeichen der Differenz der elektrischen Potentiale (P) der jeweiligen Potentialabgriffe zu bestimmen.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in automatically determining the order of the potential taps the potential taps are compared in pairs to each other the sign of the difference of the electrical potentials (P) of the determine respective potential taps. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe nach einem Sortieralgorithmus erfolgt.Method according to claim 3, characterized that automatically determining the order of potential taps according to a sorting algorithm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialabgriffe in vollständig willkürlicher Reihenfolge an den Messstellenumschalter (SM) angeschlossen werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the potential taps in completely arbitrary order to the Measuring point switch (SM) can be connected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialabgriffe in zwei Gruppen an den Messstellenumschalter (SM) angeschlossen werden, wobei in der Serienschaltung jeweils ein Potentialabgriff aus der einen Gruppe auf einen Potentialabgriff aus der anderen Gruppe folgt, und dass die Potentialabgriffe nur innerhalb jeder der beiden Gruppen in willkürlicher Reihenfolge an den Messstellenumschalter (SM) angeschlossen werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the potential taps in two groups at the measuring point switch (SM) are connected, wherein in the series circuit respectively a potential tap from the one group to a potential tap from the other group follows, and that the potential taps only within each of the two groups in an arbitrary order to the Measuring point switch (SM) can be connected. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Messstellenumschalter, einem Messwandler und einer Steuerung, die jeweils ein Paar von an den Messstellenumschalter angeschlossenen Potentialabgriffen an den Messwandler anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen Ermittlungsbetriebesmodus aufweist, in dem sie durch Ansteuerung des Messstellenumschalters (SM) die Reihenfolge der Potentialabgriffe in der Serienschaltung automatisch ermittelt und in einem Speicher ablegt, und dass die Steuerung einen Messmodus aufweist, in dem sie die in dem Speicher abgelegte Reihenfolge der Potentialabgriffe zur derartigen Ansteuerung des Messstellenumschalters (SM) verwendet, dass sie jeweils solche elektrische Potentiale (P) an den Messwandler (MW) anschließt, deren Differenz dem Spannungsbeitrag eines einzelnen elektrischen Bauteils der Serienschaltung entspricht.Apparatus for carrying out the method according to one the claims 1 to 6, with a measuring point switch, a transducer and a controller, each one pair of at the measuring point switch connected potential taps connected to the transducer, thereby characterized in that the controller is a detection mode of operation in which they by controlling the measuring point switch (SM) the order of potential taps in the series circuit automatically detected and stored in a memory, and that the Control has a measurement mode in which they are in the memory Stored sequence of potential taps for such control the process tag switch (SM) uses them each electrical potentials (P) to the transducer (MW) connects, whose Difference in the voltage contribution of a single electrical component the series circuit corresponds. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung nach der Ermittlung der Reihenfolge der Potentialabgriffe in der Serienschaltung automatisch in ihren Messmodus zurückkehrt.Device according to claim 7, characterized in that that the control after determining the order of potential taps in the series connection automatically returns to its measuring mode. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ermittlungsmodus der Steuerung durch einen externen Befehl, insbesondere durch Knopfdruck, auslösbar ist.Apparatus according to claim 7 or 8, characterized that the determination mode of the control by an external command, in particular by pressing a button, can be triggered. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung beim automatischen Ermitteln der Reihenfolge der Potentialabgriffe die Potentialabgriffe paarweise miteinander vergleicht, um das Vorzeichen der Differenz der elektrischen Potentiale (P) der jeweiligen Potentialabgriffe zu bestimmen.Device according to one of claims 7 to 9, characterized that the controller automatically determines the order the potential taps the potential taps in pairs compares to the sign of the difference of the electrical potentials (P) to determine the respective potential taps. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Reihenfolge der Potentialabgriffe nach einem Sortieralgorithmus ermittelt.Device according to claim 10, characterized in that that the controller determines the order of the potential taps after a Sorting algorithm determined. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstellenumschalter (MS) Anschlüsse für zwei Gruppen von Potentialabgriffen aufweist, wobei der Messstellenumschalter (SM) jeweils einen Potentialabgriff aus der einen Gruppe und einen Potentialabgriff aus der anderen Gruppe an den Messwandler (MW) anschließt.Device according to one of claims 7 to 11, characterized that the measuring point switch (MS) connections for two groups of potential taps has, wherein the measuring point switch (SM) each have a potential tap from one group and a potential tap from the other Group to the transducer (MW).
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