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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Sensoranordnung und insbesondere eine Sensoranordnung, die mit einer Energiespeichereinrichtung, etwa einer Fahrzeugbatterie, verwendet werden kann.
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HINTERGRUND
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Hybridfahrzeuge, Batterieelektrofahrzeuge und andere Fahrzeugtypen, die eine Batterie zum Fahrzeugvortrieb verwenden, stützen sich zunehmend auf eine Batterieelektronik zum korrekten Verwalten und Betreiben einer Batterie.
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Eine Batterieelektronik muss oft viele Dienststunden im Feld leisten; manchmal sehr viel mehr Stunden, als dies von anderen elektronischen Einrichtungen gefordert wird, die im Fahrzeug anzutreffen sind. Beispielsweise kann ein typisches Fahrzeugelektronikmodul über eine Zeitspanne von 15 Jahren 8.000 Dienststunden erleben, während eine bestimmte Batterieelektronik über die gleiche Zeitspanne 50.000 Dienststunden leisten muss. Diese Art von erhöhter Anforderung kann manchmal dazu führen, dass die Batterieelektronik mit einer beschleunigten Rate gewartet oder ersetzt werden muss.
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Zudem ist eine bestimmte Batterieelektronik – etwa Sensoren zum Überwachen der Batteriespannung, des Batteriestroms, der Batterietemperatur usw. – manchmal innerhalb des eigentlichen Batteriestapels verpackt und montiert. Somit können eine Wartung und/oder ein Austausch einer derartigen Batterieelektronik schwierig und kostspielig sein.
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Die
DE 10 2007 029 156 A1 offenbart eine Sensoranordnung zur Verwendung mit einer Energiespeichereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der
DE 10 2005 048 015 A1 ist eine Plausibilisierung von Sensorsignalen in Fahrzeugsystemen offenbart, wobei die Plausibilisierung von Sensorsignalen anhand von zusätzlichen nicht zum Zwecke der Regelung oder Steuerung genutzten Sensorsignalen mit Hilfe eines mathematischen Modells oder unter Verwendung redundanter Sensorsignale erfolgt.
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Die
DE 10 2005 005 995 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen von Signalverarbeitungseinheiten für Sensoren, die zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Sensordaten eines Fahrzeugs eine redundante Verarbeitung der Sensordaten in zwei gleichen Verarbeitungseinheiten verwenden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, eine Sensoranordnung und ein Verfahren zur Verwendung mit einer Energiespeichereinrichtung bereitzustellen, die ermöglichen, dass die Energiespeichereinrichtung selbst im Fall, dass einige Fehlfunktionen auftreten, dennoch erfolgreich weiterarbeiten kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer Ausführungsform wird eine Sensoranordnung zur Verwendung mit einer Energiespeichereinrichtung bereitgestellt. Die Sensoranordnung kann umfassen: einen Controller; eine erste Sensoreinheit, die mit einem ersten Knoten der Energiespeichereinrichtung und dem Controller gekoppelt ist, und wobei die erste Sensoreinheit dem Controller einen ersten Sensorlesewert liefert, der den ersten Knoten betrifft; und eine zweite Sensoreinheit, die ebenfalls mit dem ersten Knoten der Energiespeichereinrichtung und dem Controller gekoppelt ist, und wobei die zweite Sensoreinheit auch einen zweiten Sensorlesewert, der den ersten Knoten betrifft, an den Controller liefert. Wobei der Controller den ersten und zweiten Sensorlesewert verwendet, um den ersten Knoten der Energiespeichereinrichtung zu bewerten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, um eine Sensoranordnung zu verwenden, die eine Energiespeichereinrichtung bewertet. Das Verfahren kann die Schritte umfassen, dass: (a) ein erster Sensorlesewert von einer ersten Sensoreinheit an einem Controller empfangen wird, wobei der erste Sensorlesewert einen ersten Knoten der Energiespeichereinrichtung betrifft; (b) ein zweiter Sensorlesewert von einer zweiten Sensoreinheit am Controller empfangen wird, wobei der zweite Sensorlesewert ebenfalls den ersten Knoten der Energiespeichereinrichtung betrifft; und (c) der erste und zweite Sensorlesewert verwendet werden, um einen Fehler bei der Sensoranordnung und/oder der Energiespeichereinrichtung zu detektieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt, um eine Sensoranordnung zu verwenden, das eine Energiespeichereinrichtung bewertet. Das Verfahren kann die Schritte umfassen, dass:
(a) ein erster Sensorlesewert von einer ersten Sensoreinheit an einem Controller empfangen wird, wobei der erste Sensorlesewert einen ersten Knoten der Energiespeichereinrichtung betrifft; (b) ein zweiter Sensorlesewert von einer zweiten Sensoreinheit am Controller empfangen wird, wobei der zweite Sensorlesewert ebenfalls den ersten Knoten der Energiespeichereinrichtung betrifft; und (c) der erste und zweite Sensorlesewert verwendet werden, um einen Fehler bei der Sensoranordnung und/oder der Energiespeichereinrichtung zu beheben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden hier nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
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1 eine schematische Veranschaulichung einer herkömmlichen Sensoranordnung ist, die in einem Fahrzeugbatterieüberwachungssystem verwendet wird;
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2 eine schematische Veranschaulichung einer beispielhaften Sensoranordnung ist, die mit einer beliebigen Anzahl verschiedener Energiespeichereinrichtungen einschließlich des hier gezeigten Fahrzeugbatteriestapels verwendet werden kann;
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3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung, etwa der in 2 gezeigten Sensoranordnung, veranschaulicht; und
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4 ein Diagramm in der Form eines Histogramms ist, wobei das Histogramm eine Anzahl beispielhafter Sensorlesewerte zeigt, die von einer Sensoranordnung, etwa der in 2 gezeigten Sensoranordnung, erzeugt werden können.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Sensoranordnung und das Verfahren, die nachstehend beschrieben sind, können mit einer Vielzahl verschiedener Energiespeichereinrichtungen einschließlich von Batteriestapeln, die in Hybridfahrzeugen, Batterieelektrofahrzeugen und anderen Fahrzeugtypen anzutreffen sind, verwendet werden. Derartige Fahrzeuge können auch eine Batterieelektronik (z. B. ein Batterieüberwachungssystem) aufweisen, die verschiedene Zellen oder Zellengruppen im Batteriestapel überwacht. Zum Beispiel kann ein Batterieüberwachungssystem die Spannung, den Strom und/oder die Temperatur für dutzende von verschiedenen Batteriezellen verfolgen; dies kann zu hunderten oder sogar tausenden von Sensorlesewerten führen. Wenn eine Komponente des Batterieüberwachungssystems – selbst eine, die nur einen dieser Sensorlesewerte bereitstellt – fehlerhaft arbeitet oder auf andere Weise einen Fehlerzustand erfährt, dann kann es notwendig sein, das gesamte Fahrzeug zur Wartung zu bringen. Die nachstehend beschriebene beispielhafte Sensoranordnung kann hingegen im Fall, dass einige Fehlfunktionen auftreten, dennoch erfolgreich arbeiten; dies kann die mit einer Wartung und/oder einem Austausch der Batterieelektronik verbundenen Kosten erheblich verringern. Obwohl die folgende beispielhafte Beschreibung im Kontext eines Fahrzeugbatteriestapels bereitgestellt ist, ist festzustellen, dass das System und Verfahren, die hier beschrieben sind, mit einer Anzahl von anderen Anwendungen verwendet werden können. Zum Beispiel kann das System und Verfahren mit anderen Typen von Energiespeichereinrichtungen, wie etwa Brennstoffzellen, sowie Energiespeichereinrichtungen verwendet werden, die bei Flugzeugen, Schiffen, Militärfahrzeugen, Rasen- und Gartenausrüstung, Elektrowerkzeugen, tragbarer Elektronik wie etwa Laptopcomputern und mehr anzutreffen sind.
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Mit Bezug auf 1 ist eine schematische Veranschaulichung einer Sensoranordnung 10 gezeigt, die mit einem Fahrzeugbatteriestapel verwendet werden kann und gemäß einer herkömmlichen Architektur angeordnet ist. Gemäß diesem speziellen Beispiel ist die Sensoranordnung 10 als ein serielles Netzwerk ausgestaltet, das einen Controller 12 und vier verschiedene Sensoreinheiten 14–20 umfasst, die mit verschiedenen Knoten in einem Batteriestapel 22 gekoppelt sind. Jede der Sensoreinheiten 14–20 ist mit dem Controller 12 über zwei verschiedene Verbindungen verbunden; eine erste Verbindung 24 (auch als die Meldebahn bezeichnet) wird verwendet, um tatsächliche Sensorlesewerte und Daten von den Sensoreinheiten an den Controller zu melden, während eine zweite Verbindung 26 (auch als die Prüfbahn bezeichnet) verwendet wird, um ein einziges Informationsbit (z. B. eine ”0” oder ”1”) von der Sensoreinheit an den Controller bereitzustellen, um einen Fehler anzuzeigen. Wenn beispielsweise eine der Sensoreinheiten 14–20 ein Problem bei dem Batterieknoten detektiert, der gerade unter Überwachung steht, dann kann sie den Controller 12 durch Stellen einer ”1” in die Verbindung (die Prüfbahn) benachrichtigen.
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Im Betrieb überwacht der Controller 12 die verschiedenen Knoten im Batteriestapel 22, indem er die Signale verwendet, die von den Sensoreinheiten 14–20 auf den Verbindungen 24, 26 bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Controller 12 die Gültigkeit eines Sensorlesewerts von der Sensoreinheit 14, der über die Verbindung 24 gesendet wurde, überprüfen, indem er ihn mit anderen Sensorlesewerten vergleicht, die von den anderen Sensoreinheiten 16–20 über die gleiche Verbindung bereitgestellt werden; dieser Prozess wird manchmal als eine Bewertung ”entlang der Verbindung” bezeichnet, weil die Sensorlesewerte von einer Sensoreinheit im Kontext von Sensorlesewerten von anderen Sensoreinheiten, die über die gleiche Bahn oder Verbindung bereitgestellt werden, bewertet werden. Wenn beispielsweise der Sensorlesewert von der Sensoreinheit 14 wesentlich von demjenigen von der Sensoreinheit 16 abweicht, kann dies anzeigen, dass ein fehlerhafter Batterieknoten und/oder eine fehlerhafte Sensoreinheit vorliegen. Der Controller 12 kann auch die Verbindung 26 oder die Prüfbahn bewerten, um festzustellen, ob irgendeine der Sensoreinheiten 14–20 eine ”1” signalisiert hat, um einen Batterieknotenfehler anzuzeigen. Wenn die Signale von entweder der Verbindung 24 oder der Verbindung 26 anzeigen, dass ein Fehler aufgetreten ist, kann der Controller 12 versuchen, den Fehler zu beheben oder den Fahrer über die potentielle Fehlfunktion informieren. Durch Verwenden von Informationen von beiden Verbindungen 24 und 26 (d. h. der Melde- und Prüfbahn) kann die Sensoranordnung 10 mit Redundanz arbeiten; wenn jedoch eine Fehlfunktion mit einer beliebigen der Sensoreinheiten 14–20 vorliegt, kann die Redundanz verloren gehen und es kann sein, dass das Fahrzeug gewartet werden muss.
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Mit Bezug nun auf 2 ist eine schematische Veranschaulichung einer beispielhaften Sensoranordnung 30 gezeigt, die mit einer Vielfalt von verschiedenen Energiespeichereinrichtungen einschließlich eines Fahrzeugbatteriestapels 32 verwendet werden kann. Gemäß der speziellen hier gezeigten Ausführungsform umfasst die Sensoranordnung 30 eine Anzahl von Sensoreinheiten 34–48, einen Controller 50 und Verbindungen 60, 62. Die Sensoranordnung 30 kann als ein serielles Netzwerk (z. B. ein lokales Verbindungsnetzwerk (LIN), ein Controllerbereichsnetzwerk (CAN), eine serielle periphere Schnittstelle (SPI), FlexRay, RS485 usw.), als ein paralleles Netzwerk oder als ein beliebiges anderes geeignetes drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk strukturiert sein. Dies umfasst Netzwerke, die Standardkupferdrähte, Glasfaser, Leistungsverbindungen und/oder drahtlose Kanäle zur Kommunikation verwenden. Es ist auch möglich, dass die Sensoranordnung 30 Teil eines ersten Systems, etwa eines Batterieüberwachungssystems ist, und dass das erste System mit einem oder mehreren anderen Systemen im Fahrzeug, etwa einem Motormanagementsystem usw. verbunden ist und damit kommuniziert. Dies sind selbstverständlich nur einige der potentiellen Ausführungsformen, da die Sensoranordnung 30 in einer beliebigen Anzahl verschiedener Netzwerke, Systeme, Konfigurationen, Architekturen usw. verwendet werden kann und nicht auf das gezeigte und hier beschriebene spezielle Beispiel begrenzt ist.
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Die Sensoreinheiten 34–48 nehmen Informationen von verschiedenen Knoten im Batteriestapel 32 auf und leiten diese Informationen in der Form von Sensorlesewerten an den Controller 50 weiter. Ein ”Knoten” umfasst in weitem Sinn eine beliebige diskrete Instanz oder Einheit, die Teil einer Energiespeichereinrichtung ist und auf gewisse Parameter hin überwacht werden kann. Im Kontext eines Fahrzeugbatteriestapels kann ein Knoten eine einzelne Batteriezelle, eine Batteriegruppe, die eine Ansammlung von Zellen ist, ein spezieller Bereich oder Abschnitt des gesamten Batteriestapels oder der gesamte Batteriestapel selbst sein. Beispielsweise wird das Beispiel betrachtet, bei dem der Batteriestapel 32 eine Lithium-Ionen-Batterie für ein Hybridfahrzeug ist und neunzig einzelne Batteriezellen umfasst, die in fünfzehn Batteriegruppen mit jeweils sechs Zellen organisiert sind. Jede der Sensoreinheiten 34–48 kann mit einer einzelnen Batteriezelle gekoppelt sein, oder jede der Sensoreinheiten kann mit einer Batteriegruppe gekoppelt sein, die eine Vielzahl von Zellen umfasst; sowohl die einzelnen Batteriezellen als auch die Ansammlung einer Vielzahl von Zellen können ”Knoten” sein.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Sensoreinheiten 34, 36 mit einer Batteriegruppe gekoppelt, die sechs einzelne Batteriezellen aufweist (Knoten A); die Sensoreinheiten 38, 40 sind mit einer separaten Batteriegruppe gekoppelt, die sechs einzelne Batteriezellen aufweist (Knoten B); die Sensoreinheiten 42, 44 sind mit einer separaten Batteriegruppe gekoppelt, die sechs einzelne Batteriezellen aufweist (Knoten C); und die Sensoreinheiten 46, 48 sind mit einer separaten Batteriegruppe gekoppelt, die auch sechs einzelne Batteriezellen aufweist (Knoten D). Es ist nicht notwendig, dass die Knoten A–D jeweils sechs Batteriezellen aufweisen, da sie mehr oder weniger Batteriezellen aufweisen können. Auch ist jede der Sensoreinheiten 34–48 schematisch so gezeigt, dass sie mit einem Knoten durch ein Drähtepaar verbunden ist, wobei ein Draht ein Eingang ist und einer ein Ausgang ist; dies ist nur eine schematische Darstellung einer möglichen Anordnung. Beispielsweise kann jede der Sensoreinheiten 34–48 individuell mit jeder der Batteriezellen gekoppelt sein (dies ist bei Knoten A veranschaulicht); jede der Sensoreinheiten kann mit einer Reihenschaltung von zwei oder mehr Zellen gekoppelt sein (dies ist bei Knoten B veranschaulicht); oder jede der Sensoreinheiten kann über einen gesamten Knoten mit mehreren Batteriezellen hinweg gekoppelt sein (dies ist bei Knoten C veranschaulicht), um ein paar Beispiele aufzuzählen. 2 zeigt auf schematische Weise außerdem jedes der Sensoreinheitspaare (z. B. 34 und 36, 38 und 40, 42 und 44, 46 und 48) mit separaten Verbindungen zu ihren jeweiligen Knoten. Es ist möglich, dass ein Sensoreinheitenpaar Verbindungen zu seinem jeweiligen Knoten gemeinsam nutzt, statt über separate und getrennte Verbindungen zu verfügen (z. B. können die Sensorlesewerte für das Paar der Sensoreinheiten 34, 36 auf einer gedruckten Leiterplatte (PCB) oder dergleichen so aufgeteilt sein, dass der Signalpfad zu jeder der zwei Sensoreinheiten abzweigt [engl.: braches], obwohl es nur einen gemeinsamen Satz von Drähten gibt, der an den Batteriezellen angebracht ist). Gewiss sind andere Verbindungsschemata und Anordnungen möglich.
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Die Sensoreinheiten 34–48 können gemäß einer von einer Anzahl verschiedener Möglichkeiten angeordnet oder aufgebaut sein. Zum Beispiel zeigt 2 eine beispielhafte Ausführungsform, bei der Paare von Sensoreinheiten (z. B. 34 und 36, 38 und 40, 42 und 44, 46 und 48) in Elektronikmodulen 70–76 angeordnet oder enthalten sind, welche zusätzliche Schaltungen enthalten können. Es wird das Beispiel betrachtet, bei dem die Sensoreinheiten 34, 36 Chips sind – etwa der bei Analog Devices Inc. erhältliche Chip AD7280 – mit einem Ausgangstyp (z. B. einem SPI-Ausgang), der mit den Verbindungen 60, 62 (z. B. einem CAN-Bus) nicht direkt kompatibel ist. Bei einem derartigen Beispiel kann es notwendig sein, dass das Modul 70 zusätzliche Schaltungen aufweist, um zwischen SPI und CAN umzusetzen, sowie um beliebige weitere benötigte Funktionen wie Fehlerbehandlung, Pufferung, Taktung, Umwandlung usw. auszuführen. Wenn die Sensoreinheiten 34, 36 Ausgänge aufweisen, die mit den Verbindungen 60, 62 direkt kompatibel sind, dann kann es sein, dass derartige Umsetzungsschaltungen nicht notwendig sind. Diese und beliebige weitere geeignete Komponenten, Einrichtungen, Schaltungen usw. können in den Modulen 70–76 enthalten sein. Es ist jedoch festzustellen, dass die in 2 gezeigte schematische Veranschaulichung nur eine mögliche Anordnung ist, da die Sensoreinheiten 34–48 in Übereinstimmung mit einer Anzahl verschiedener Ausführungsformen angeordnet sein können. Zum Beispiel kann jede Sensoreinheit 34–48 für sich selbst bereitgestellt sein (d. h. ohne in ein Modul, eine integrierte Schaltung usw. integriert zu sein); ein Paar von Sensoreinheiten kann in einem einzigen Modul (wie gezeigt) enthalten sein; ein Paar von Sensoreinheiten kann in einer einzigen anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder dergleichen integriert sein; mehr als zwei Sensoreinheiten können in einem einzigen Modul oder ASIC enthalten sein; oder alle Sensoreinheiten 34–48 können in einem einzigen Modul oder ASIC enthalten sein, um ein paar Möglichkeiten aufzuzählen. In Abhängigkeit von der speziellen Anordnung können die Datenverarbeitungs- und Analyseaufgaben der Batterieelektronik auf die verschiedenen Sensoreinheiten 34–48, die Module 70–76 und den Controller 50 verteilt sein.
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Die Sensoreinheiten 34–48 können eine Vielzahl von verschiedenen Knotenparametern erfassen und melden. Bei dem vorstehend bereitgestellten Beispiel des Fahrzeugbatteriestapels können die Sensoreinheiten 34–48 dem Controller 50 Sensorlesewerte bezüglich einer Knotenspannung, eines Knotenstroms und/oder einer Knotentemperatur liefern, um ein paar Möglichkeiten aufzuzählen. Andere Knotenparameter können ebenfalls überwacht und gemeldet werden. Es ist auch möglich, dass die Sensoreinheiten 34–48 einen Ausgang an die verschiedenen Knoten A–D (zusätzlich zu Sensorlesewerten von den Knoten) bereitstellen, und bei einer speziellen Ausführungsform versorgen die Sensoreinheiten die Knoten mit Zellenausgleichssignalen, Anweisungen usw., die verwendet werden können, um Zellenausgleichsfunktionen im Batteriestapel durchzuführen, wie von Fachleuten verstanden wird. Bei einem Beispiel werden die Zellenausgleichssignale verwendet, um Schalter zu steuern, welche die Ladung an einer speziellen Batteriezelle oder einer Gruppe von Zellen derart ableiten oder anderweitig verringern, dass eine relativ einheitliche Ladung über den Batteriestapel 32 hinweg beibehalten wird. Andere Eingangs- und Ausgangssignale können ebenfalls zwischen dem Batteriestapel 32 und den Sensoreinheiten 34–48 ausgetauscht werden. Es ist festzustellen, dass die Sensoranordnung 30 über mehr oder weniger Sensoreinheiten als diejenigen verfügen kann, die in den beispielhaften Zeichnungen gezeigt sind, und dass der Batteriestapel 32 ebenfalls über mehr oder weniger Knoten, Zellen usw. als die gezeigten verfügen kann.
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Der Controller 50 kommuniziert mit den Sensoreinheiten 34–48 und bewertet die Sensorlesewerte und andere Daten, die diese bereitstellen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Controller 50 ein Batteriesteuerungsmodul für einen Fahrzeugbatteriestapel und er kann: Sensorlesewerte von den Sensoreinheiten 34–48 empfangen; die Sensorlesewerte bewerten oder anderweitig verarbeiten (z. B. durch Ausführen von elektronischen Anweisungen, die zum Implementieren des nachstehend beschriebenen Verfahrens benötigt werden); Befehle zurück an die Sensoreinheiten, an ausfallsichere Schütze 80, an den Batteriestapel 32 usw. senden; und/oder mit anderen Komponenten, Einrichtungen, Modulen, Netzwerken, Systemen usw., etwa einem Batterieladegerät, über eine Verbindung 64 kommunizieren. Der Controller 50 kann beliebige Speichermittel, Kommunikationsmittel und/oder Verarbeitungsmittel (einschließlich mehrerer Verarbeitungseinrichtungen) umfassen, die zum Bewerten von Sensorlesewerten und anderen Informationen von den Sensoreinheiten 34–48 benötigt werden. Da Fachleute zahlreiche Typen von Batteriesteuerungsmodulen sowie deren Komponenten kennen – die alle mit der Sensoranordnung 30 verwendet werden können – ist eine vollständige Beschreibung einer derartigen Einrichtung hier weggelassen. Es ist auch möglich, dass zusätzliche Controller oder Steuerungsmodule mit den Sensoreinheiten 34–48 über die Verbindungen 60, 62 verbunden sind und einige Verarbeitungsaufgaben ausführen (z. B. leichte Batterieüberwachungsfunktionen), so dass der Controller 50 auf Batteriemanagementprobleme auf höherer Ebene fokussieren kann. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Controller 50 physikalisch außerhalb des Batteriestapels 32 montiert oder angeordnet (in 2 veranschaulicht, in der sich der Controller außerhalb der gestrichelten Linien des Batteriestapels befindet). Eine derartige Anordnung oder ein derartiger Aufbau kann nützlich sein, um die Kosten und den Aufwand zu verringern, die mit einem Reparieren des Controllers 50 verbunden sind. Statt, dass auf den gesamten Batteriestapel 32 zugegriffen werden muss, dieser entfernt und/oder möglicherweise ersetzt werden muss, kann der Controller 50 alleine gewartet werden.
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Die Verbindungen 60, 62 verbinden die Sensoreinheiten 34–48 mit dem Controller 50 und können gemäß einer Anzahl von geeigneten Anordnungen bereitgestellt sein. Z. B. können die Verbindungen 60, 62 einzelne serielle Verbindungen sein, sie können zu einer einzigen kombinierten seriellen Verbindung zusammengefasst sein, sie können eine nicht serielle Verbindung sein, sie können ein drahtloser Kanal sein oder sie können in einer anderen Form bereitgestellt sein. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Verbindungen 60, 62 (welche auch als ”Bahnen” bezeichnet werden) separate CAN-Busse, wobei der CAN-Bus 60 die Sensoreinheiten 34, 38, 42, 46 mit dem Controller 50 verbindet und der CAN-Bus 62 die Sensoreinheiten 36, 40, 44, 48 mit dem Controller 50 verbindet. Durch Bereitstellen zweier separater Verbindungen zwischen den Sensoreinheiten und dem Controller kann zusätzliche Redundanz gewonnen werden (z. B. im Fall, dass eine Unterbrechung oder eine andere Fehlfunktion bei einer der Verbindungen vorliegt). Wie vorstehend angegeben, sind die speziellen Komponenten und die Organisation der hier gezeigten Sensoranordnung 30 rein beispielhaft und andere Anordnungen einschließlich derjenigen mit mehr, weniger oder anderen Komponenten sowie anderen Kommunikationsnetzwerken, Protokollen usw. können stattdessen verwendet werden. Für mehr Informationen hinsichtlich eines Controller [Englisch: connected] Bereichsnetzwerks (CAN), das nur eine Möglichkeit für die Sensoranordnung 30 ist, wird auf Controller Area Network – Basics, protocols, chips and applications von Prof. Dr.-Ing. K. Etschberger verwiesen.
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Mit Bezug auf 3 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 100 gezeigt, das verwendet werden kann, um die Zuverlässigkeit, Genauigkeit und/oder Robustheit einer Sensoranordnung, wie etwa der Sensoranordnung 30, zu verbessern. Gemäß der folgenden beispielhaften Veranschaulichung kann das Verfahren 100 allgemein in zwei Aspekte unterteilt werden: einen Fehlerdetektionsaspekt (Schritte 102–112) und einen Fehlerbehebungsaspekt (Schritte 114–122). Die Fehlerdetektionsseite des Verfahrens 100 versucht allgemein, Fehler bei der Sensoranordnung und/oder der Energiespeichereinrichtung zu identifizieren. Die Fehlerbehebungsseite des Verfahrens 100 versucht, irgendwelche Fehler zu beheben, die identifiziert wurden, so dass weiterhin genaue Sensorlesewerte bereitgestellt und verwendet werden können. Da die Sensoranordnung 30 mehrere Sensorlesewerte für jeden bewerteten Knoten bereitstellt, kann das Verfahren 100 ermöglichen, dass die Sensoranordnung fortfährt, genau und mit Redundanz selbst dann zu arbeiten, wenn sie einen Verlust von einer oder mehreren Sensoreinheiten erfährt. Dies unterscheidet sich von früheren Sensoranordnungen, die kostspielige Wartungsereignisse benötigen können, wenn eine oder mehrere Sensoreinheiten eine Fehlfunktion erfahren. Es ist festzustellen, dass die vorstehend beschriebenen Aspekte der ”Fehlerdetektion” und ”Fehlerbehebung” nur zur Veranschaulichung bereitgestellt sind und dass der tatsächliche Algorithmus oder ausführbare Code, der zum Implementieren des vorliegenden Verfahrens verwendet wird, so definitiv in diese zwei Aspekte unterteilt sein kann oder auch nicht.
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Beginnend mit Schritt 102 werden Sensorlesewerte von den verschiedenen Sensoreinheiten 34–48 am Controller 50 empfangen. Dieser Schritt kann auf eine Anzahl verschiedener Weisen bewerkstelligt werden. Zum Beispiel kann der Controller 50 auf den Verbindungen 60, 62 Anfragen ausgeben, welche die Sensoreinheiten 34–48 dazu veranlassen, individuell zu antworten und Sensorlesewerte nacheinander bereitzustellen, oder stattdessen können die Sensoreinheiten Sensorlesewerte auf einer periodischen Basis an den Controller liefern, ohne dazu aufgefordert zu werden. Die vorstehenden Beispiele sind nur zwei der möglichen Wege, auf welche Sensorlesewerte von den Sensoreinheiten 34–48 abgeholt werden können, da eine beliebige geeignete Technik zum Abholen von Sensorlesewerten von den Sensoreinheiten hier verwendet werden kann. Dies umfasst Techniken, die verschiedene physikalische Schichten verwenden. Auch können die Sensorlesewerte auf einer Basis von Zelle zu Zelle, auf einer Basis von Zellengruppe zu Zellengruppe oder anderweitig bereitgestellt sein. Zum Beispiel kann Schritt 102 während jedes Meldezyklus zwei Zellenspannungs- und zwei Zellentemperaturlesewerte abholen, welche die gleiche Batteriezelle betreffen (z. B. einen von der Sensoreinheit 34 und einen von der Sensoreinheit 36). Es ist auch möglich, die Abtastschemata zu variieren, da es nicht notwendig ist, dass beide Sensoreinheiten in jedem Zyklus Daten sammeln, obwohl sie könnten. Zum Beispiel kann die Sensoreinheit 34 bei jedem Zyklus Sensorlesewerte sammeln, während die Sensoreinheit 36 Sensorlesewerte alle fünf, zehn, einhundert Zyklen usw. sammelt.
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Bei Schritt 104 werden eine oder mehrere Bewertungen oder Prüfungen ”entlang der Verbindung” ausgeführt, um irgendwelche Ausreißer zu identifizieren. Wie vorstehend erwähnt wurde, umfasst eine Bewertung entlang der Verbindung in weitem Sinn jede Bewertung oder jeden Vergleich eines Sensorlesewerts im Kontext anderer Sensorlesewerte von anderen Sensoreinheiten, die auch über die gleiche Bahn oder Verbindung bereitgestellt sind; das heißt eine Bewertung ”in der Bahn”. Beispielsweise kann eine Bewertung entlang der Verbindung für die Sensoreinheit 34 umfassen, dass dieser Sensorlesewert im Kontext anderer Sensorlesewerte von den Sensoreinheiten 38, 42 und/oder 46 bewertet wird, da sie alle über die gleiche Verbindung oder Bahn 60 mit dem Controller 50 verbunden sind. Fachleute werden feststellen, dass eine Anzahl von verschiedenen Typen von Vergleichen entlang der Verbindung mit den Sensorlesewerten ausgeführt werden können, welche die folgenden beispielhaften umfassen.
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In 4 ist ein beispielhaftes Diagramm 200 gezeigt, das in der Form eines Histogramms vorliegt und verschiedene Bewertungstechniken entlang der Verbindung veranschaulicht, die bei Schritt 104 verwendet werden können. Das Diagramm 200 ist so aufgebaut, dass es eine Verteilung von Zellenspannungslesewerten veranschaulicht, die von den verschiedenen Sensoreinheiten aufgenommen wurden, und weist eine Zellenspannung auf der x-Achse auf und die Anzahl von Zellen, welche eine bestimmte Zellenspannung registrieren, auf der y-Achse. Selbstverständlich können ähnliche Diagramme und Techniken mit anderen Batterieparametern verwendet werden, wie etwa einer Zellentemperatur und/oder einem Zellenstrom, da die Zellenspannung hier einfach als ein Beispiel verwendet wird. Bei einer ersten beispielhaften Bewertung entlang der Verbindung wird die Gesamtverteilung von Zellenspannungen bewertet, um zu erkennen, ob irgendwelche Ausreißer aus einem akzeptablen Fenster 202 herausfallen, das durch untere und obere Grenzen oder Bänder 204, 206 begrenzt ist. Das akzeptable Fenster 202 kann vorbestimmt und statisch sein (z. B. kann das Fenster immer 0,2 V breit und um den statistischen Median der Zellenspannungsverteilung herum zentriert sein), oder es kann dynamisch bestimmt werden. Bei einem Beispiel erkennt Schritt 104, dass das akzeptable Fenster 202 in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen im Batteriestapel variieren soll; zum Beispiel kann es sein, dass das akzeptable Fenster 202 während Zeiten mit schneller Veränderung beim Batteriestrom oder der Temperatur größer sein muss, um der breiteren Verteilung von Lesewerten, die erwartet wird, Rechnung zu tragen. Das akzeptable Fenster 202 kann auch durch den Messfehler der verschiedenen Sensorlesewerte beeinflusst werden. Während Zeiten mit größerer Stabilität kann das akzeptable Fenster 202 kleiner oder enger sein, da erwartet wird, dass die Verteilung von Spannungslesewerten in einem engeren Bereich liegen wird. Andere Techniken und Parameter können verwendet werden, um das akzeptable Fenster 202 zu bestimmen und/oder um die unteren und oberen Grenzen 204, 206 einzustellen. Auch ist es nicht notwendig, dass das Verfahren tatsächlich ein Histogramm erzeugt oder verwendet, da das in 4 gezeigte Histogramm einfach zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt ist und von dem Verfahren durch mathematische und/oder statistische Berechnungen ersetzt werden kann.
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Es wird das vorstehende Beispiel betrachtet, bei dem der Batteriestapel 32 neunzig einzelne Batteriezellen aufweist, die in fünfzehn Batteriegruppen oder Knoten von jeweils sechs Zellen gruppiert sind. Bei einem derartigen Szenario stellen alle Sensoreinheiten, die mit der Verbindung 60 gekoppelt sind (dies umfasst die Sensoreinheiten 34, 38, 42, 46 plus elf andere Sensoreinheiten, die in 2 nicht gezeigt sind), dem Controller 50 Spannungslesewerte für die neunzig Batteriezellen im Batteriestapel 32 bereit; das Diagramm 200 stellt allgemein eine derartige Verteilung von Spannungslesewerten dar. Wenn einer oder mehrere Spannungslesewerte 210 aus dem akzeptablen Fenster 202 herausfallen, dann werden sie als Ausreißer betrachtet. Diese Technik zum Identifizieren von Ausreißern durch Ausführen einer Bewertung entlang der Verbindung kann zu einem einzigen zeitlichen Schnappschuss ausgeführt werden, oder sie kann wahrscheinlicher über eine bestimmte Zeitspanne unter Verwendung einer Anzahl von Filterungs-, Entprellungs- und/oder anderen Techniken durchgeführt werden. Es ist möglich, dass sich das akzeptable Fenster 202 im Lauf der Zeit bewegt, um Veränderungen bei der Sensorlesewertverteilung Rechnung zu tragen. Der Prozess der Bestimmung der unteren und oberen Grenzen kann während jedes Bewertungszyklus ausgeführt werden oder er kann alle so und so viele Bewertungszyklen einmal ausgeführt werden, um zwei Beispiele anzuführen. Eine separate Bewertung entlang der Verbindung kann für andere Knotenparameter, etwa die Batteriezellentemperatur, ausgeführt werden. Auch eine Überprüfung ist möglich, um sicherzustellen, dass keiner der Spannungslesewerte aus absoluten oder globalen maximalen und minimalen Spannungsniveaus herausfällt (z. B. einem globalen Maximum von 4,5 V und einem globalen Minimum von 2,0 V); das heißt, Spannungsgrenzen, die statisch sind und nicht von der speziellen Verteilung der Spannungslesewerte beeinflusst werden.
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Bei einer zweiten beispielhaften Bewertung entlang der Verbindung werden die verschiedenen Zellenspannungslesewerte miteinander verglichen, um irgendwelche Ausreißer zu identifizieren, bei denen zwei oder mehrere Zellenspannungen für einen gewissen Zeitbetrag konsistent gleich sind; eine Bedingung, die manchmal als ”Schattenwurf” oder ”stuck MUX” bezeichnet wird. Wenn beispielsweise die Sensoranordnung 30 Probleme hat, die mit dem Schreiben von Sensorlesewerten in bestimmte Speicherstellen verbunden sind, dann könnte eine Bedingung entstehen, bei der der Sensorlesewert für die zweite Zelle immer in die Speicherstelle für sowohl die erste als auch die zweite Zelle geschrieben wird; dies führt dazu, dass der erste und zweite Zellenlesewert immer gleich sind. Es ist möglich, dass Schritt 104 bei jedem Bewertungszyklus eine Überprüfung von allen Sensorlesewerten oder nur einem Teil oder einer Auswahl der Sensorlesewerte durchführt, um zu bestimmen, ob eine derartige Schattenwurfbedingung existiert. Es wäre beispielsweise sehr unwahrscheinlich, dass zwei separate Zellen konsistent die gleiche exakte Zellenspannung für einen wesentlichen Zeitbetrag oder eine gewisse Anzahl von Lesewerten nacheinander konsistent registrieren. Andere Techniken, die verwendet werden können, umfassen ein Variieren der Abtastreihenfolge oder der Abtastrate, das Verwenden von umfassenden oder umlaufenden Abtasttechniken usw.
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Bei einer dritten beispielhaften Bewertung entlang der Verbindung werden die verschiedenen Zellenspannungen miteinander verglichen, um irgendwelche Ausreißer zu identifizieren, die in Ansprechen auf sich bei dem Batteriestapel 32 verändernde Bedingungen keine ähnlichen Trends wie die anderen Sensorlesewerte zeigen. Bei vielen Batteriestapeln sind die Zellen in Reihe geschaltet, so dass Lasten und andere Phänomene, die eine Zelle erfährt, wahrscheinlich von den anderen Zellen ebenfalls erfahren werden; somit kann es möglich sein, dass bestimmte Trends unterschieden werden. Wenn beispielsweise ein plötzlicher Anstieg beim Strombetrag, der aus dem Batteriestapel 32 herausfließt, vorliegt, dann sollte die Spannung über alle Zellen hinweg gemeinsam steigen und fallen. Wenn eine der Zellen eine abnehmende Zellenspannung aufweist, während alle anderen Zellen ansteigende Zellenspannungen aufweisen, kann dies ein Zeichen sein, dass etwas entweder mit der Batteriezelle oder der Sensorik, welche diese überwacht, nicht stimmt. Wenn alle Zellen außer eine oder zwei Zellen während des gleichen Anstiegs beim Batteriestrom eine vergleichbare oder ähnliche Rate der Batteriespannungsänderung erfahren. Dann kann eine gewisse Art von Fehlfunktion (entweder bei der Zelle oder bei den Sensoren) vorliegen; zur weiteren Analyse werden diese Zellen als Ausreißer markiert. Es ist festzustellen, dass es zahlreiche Techniken gibt – mathematisch, statistisch und andere – die bei Schritt 104 verwendet werden können, um Ausreißer aus der Verteilung von gesammelten Sensorlesewerten zu detektieren. Beliebige davon können hier verwendet werden.
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Als nächstes können die gleichen oder ähnliche Bewertungen ”entlang der Verbindung” an der anderen Bahn oder Verbindung ausgeführt werden. Wenn also alle Sensorlesewerte von der Verbindung 60 zuerst bewertet werden, dann können alle Sensorlesewerte von der Verbindung 62 als nächstes bewertet werden und umgekehrt. Die präzise Reihenfolge und Art dieser Bewertungen ist nicht kritisch und es gibt eine Vielfalt von Möglichkeiten. Am Ende von Schritt 104 sollen die verschiedenen Bewertungen entlang der Verbindung für beide Verbindungen 60 und 62 ausgeführt und irgendwelche resultierenden Ausreißer identifiziert sein. Derartige Bewertungen können Sensorfehler identifizieren, etwa Fehler mit einem ”stummen Modus”, bei denen eine Sensoreinheit einfach beim Bereitstellen eines Sensorlesewerts versagt, Fehler mit einem ”starren Versatz”, bei dem eine Sensoreinheit einen Sensorlesewert plus oder minus einen gewissen Betrag auf konsistente Weise ausgibt, und Fehler mit einer ”Bitverschiebung”, bei denen eine Sensoreinheit den Sensorlesewert in die falsche Speicherstelle schreibt, um ein paar Möglichkeiten aufzuzählen, und diese Fehler sind oft für viele der auftretenden Fehlfunktionen verantwortlich. Es kann nützlich sein, die zwei Vergleiche entlang der Verbindung in einem relativ engen Zeitfenster (d. h. im Allgemeinen gleichzeitig) auszuführen, so dass die von den zwei Bahnen wahrgenommenen Bedingungen im Allgemeinen gleich sind. Einige Fehler können einige einzige Batteriezelle, alle Batteriezellen in einem Knoten, eine einzige Sensoreinheit, alle Sensoreinheiten in einem elektronischen Modul oder alle Komponenten, die an einer speziellen Verbindung angebracht sind, betreffen. In Abhängigkeit vom Wesen des Fehlers oder der Fehlfunktion können die betroffenen Komponenten durch das Verfahren 100 isoliert und die zerstörten Sensorlesewerte behoben werden.
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Als nächstes führt Schritt 106 eine oder mehrere Bewertungen oder Prüfungen ”quer zur Verbindung” durch, um irgendwelche Ausreißer zu identifizieren. Eine Bewertung quer zur Verbindung umfasst allgemein ein Bewerten oder Vergleichen eines Sensorlesewerts im Kontext von anderen Sensorlesewerten von anderen Sensoreinheiten, die über eine andere Bahn oder Verbindung bereitgestellt werden; das heißt eine Bewertung ”zwischen Bahnen”. Beispielsweise kann eine Bewertung quer zur Verbindung für die Sensoreinheit 34 umfassen, dass Sensorlesewerte von den Sensoreinheiten 36, 40, 44 und/oder 48 bewertet werden, da diese alle über die Verbindung 62 statt über die Verbindung 60 mit dem Controller 50 verbunden sind. Fachleute werden feststellen, dass eine Anzahl verschiedener Typen von Vergleichen quer zur Verbindung mit den Sensorlesewerten durchgeführt werden können, einschließlich der folgenden beispielhaften.
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Gemäß einer ersten beispielhaften Bewertung quer zur Verbindung werden Spannungslesewerte von entsprechenden Sensoreinheiten verglichen, um irgendwelche Ausreißer zu identifizieren, bei denen die Spannungen für die gleiche Batteriezelle um einen bestimmten Betrag abweichen. Zum Beispiel sind die Sensoreinheiten 34 und 36 beide mit dem Batterieknoten A gekoppelt, der die Batteriezellen 1–6 enthält. Wenn die Sensoreinheiten 34 und 36 beide einen Zellenspannungslesewert von 3,6 V für die Zelle 1 melden, dann liegt eine gute Übereinstimmung vor, die nahe legt, dass die Spannungslesewerte wahrscheinlich korrekt sind. Ein bestimmter Toleranzbetrag kann in diesem Vergleich quer zur Verbindung eingebaut sein; z. B. 0,05 V. Wenn die Sensoreinheit 34 für Zelle 1 3,6 V meldet und die Sensoreinheit 36 für die Zelle 1 3,64 V meldet, dann würden diese Lesewerte nicht als Ausreißer markiert werden, da sie innerhalb des erlaubten Toleranzbetrags liegen. Wenn die Sensoreinheit 34 jedoch eine Spannung von 3,6 V bei Zelle 1 meldet und die Sensoreinheit 36 bei Zelle 1 eine Spannung von 4,0 V meldet, dann kann Schritt 106 einen oder beide dieser Sensorlesewerte als Ausreißer markieren. Es kann sein, dass ein bestimmtes Zeitfenster verwendet werden muss – z. B. ein Zeitfenster von 10 ms bis zu 1 s-, um sicherzustellen, dass die Lesewerte allgemein gleichzeitig aufgenommen werden, so dass die Bedingungen, die ein Sensor wahrnimmt, denjenigen ähneln, die der andere wahrnimmt. Ähnliche Bewertungen quer zur Verbindung können auf einer Basis von Zelle zu Zelle, auf einer Basis von Zellengruppe zu Zellengruppe oder auf einer anderen Basis durchgeführt werden. Zum Beispiel kann die Durchschnittspannung für die Zellen 1–6 (Knoten A) von der Sensoreinheit 34 mit derjenigen für die Zellen 1–6 (Knoten A) von der Sensoreinheit 36 verglichen werden. Andere Variationen dieser und anderer Bewertungen quer zur Verbindung sind sicherlich möglich. Zum Beispiel kann Schritt 106 quer zur Verbindung schauen, um sicherzustellen, dass es eine Korrespondenz bei den Sensorlesewerten in einem absoluten Sinn oder in einem Trendsinn gibt.
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Ein weiterer potentieller Vergleich quer zur Verbindung umfasst die Verwendung eines ”Ziel”- oder ”Goldenen” Lesewerts, um potentielle Ausreißer zu identifizieren. Wenn Schritt 106 nach einem oder mehreren Vergleichen oder anderen Analysen sicher ist, dass die Spannungslesewerte für eine spezielle Zelle oder einen speziellen Knoten genau sind, dann ist es möglich, diese Zellenspannung als ein Ziel zu verwenden, mit welchem die anderen Zellenspannungen verglichen werden können. Fachleute werden feststellen, dass gut ausgeglichene Batteriestapel eine Anzahl individueller Zellen umfassen, die für gewöhnlich Zellenspannungen in einem relativ engen Bereich aufweisen; das heißt, die Spannung von Zelle zu Zelle variiert nicht viel. Wenn eine Zielzelle identifiziert wird, bei der ein hoher Vertrauensgrad vorliegt, dass der Spannungslesewert genau ist, können die anderen Zellen mit dem Ziellesewert verglichen werden, um zu ermitteln, ob sie sich vom Ziellesewert um einen bestimmten Betrag unterscheiden. Es wird das Beispiel betrachtet, bei dem die Bewertungen sowohl entlang der Verbindung als auch quer zur Verbindung nahe legen, dass die Zelle 1 eine Zellenspannung von 3,5 V aufweist und eine Toleranz von ±0,15 V zulässig ist. Alle anderen Zellenspannungen von den Verbindungen oder Bahnen 60 und 62 können mit diesem Ziellesewert verglichen werden, um sicherzustellen, dass sie eine Zellenspannung im Bereich von 3,35 V–3,65 V aufweisen. Wenn sie aus diesem Bereich herausfallen, können sie als Ausreißer betrachtet werden. Ein Ziellesewert kann für eine einzelne Batteriezelle, für eine Gruppe von Zellen (z. B. einen Knoten), usw. erzeugt werden; wenn beispielsweise die Gesamtspannung für den Knoten A vertrauenswürdig als 21,0 V bestimmt ist, dann kann dieser Ziellesewert verwendet werden, um andere Knoten zu vergleichen oder zu bewerten, statt dies auf einer Basis von Zelle zu Zelle durchzuführen. Es ist festzustellen, dass das Verwenden eines Ziellesewerts zum Zweck der Bewertung von Sensorlesewerten zu einer Verringerung bei Verarbeitungs- und/oder Speicheranforderungen führen kann, was ein wichtiges Entwurfsziel für einige Fahrzeuganwendungen sein kann. Andere Bewertungen quer zur Verbindung können ebenfalls ausgeführt werden.
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Schritt 112 prüft, ob irgendwelche Ausreißer in den vorherigen Schritten identifiziert wurden. Wenn keine Ausreißer detektiert wurden, dann kann das Verfahren für einen weiteren Messzyklus zu Schritt 102 zurückkehren. Wenn ein oder mehrere Ausreißer detektiert wurden, dann geht das Verfahren zu Schritt 114 weiter, um den Prozess zur Behebung derartiger potentieller Fehler zu beginnen.
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Schritt 114 versucht zu bestimmen, ob die Ausreißer aufgrund von Fehlern oder Fehlfunktionen im Batteriestapel 32 (z. B. Batteriezellenfehler) oder Fehlern oder Fehlfunktionen bei der Sensoranordnung 30 (z. B. Architekturfehler wie Sensor- oder Verdrahtungsfehler) vorkommen. Wenn es wiederholte Ausreißer gibt, dann impliziert dies, dass der Fehler im Batteriestapel liegt. Beispielsweise wird das Beispiel betrachtet, bei dem eine erste Bewertung entlang der Verbindung bei Schritt 104 die Zelle 1 als einen Ausreißer identifiziert (d. h., dass der Sensorlesewert von der Sensoreinheit 34 an der Verbindung 60 gemeldet wurde) und eine zweite separate Bewertung entlang der Verbindung ebenfalls die Zelle 1 als einen Ausreißer identifiziert (d. h., dass dieser Sensorlesewert von der Sensoreinheit 36 an der Verbindung 62 gemeldet wurde). Diese Bestätigung zwischen den Sensorlesewerten legt nahe, dass die Sensoren korrekt arbeiten und genaue Lesewerte melden, aber dass die eigentliche Batteriezelle selbst irgendeine Art von Fehlfunktion erfährt, die verursacht, dass sie ein Ausreißer ist. Eine derartige Diskrepanz kann auch behoben werden, indem die vorstehend beschriebene Bewertung quer zur Verbindung verwendet wird, um zu sehen, ob die zwei Sensorlesewerte einander stützen. Eine beliebige Kombination von Techniken, Vergleichen, Bewertungen usw. kann hier verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein Ausreißer für einen Zellenfehler oder einen Sensorfehler repräsentativ ist, und Schritt 114 ist nicht auf irgendeinen speziellen beschränkt. Wenn Schritt 114 bestimmt, dass die Ausreißer aufgrund von Fehlern beim Batteriestapel 32 vorliegen, dann kann Schritt 120 den Fahrer über diese Fehlfunktion im Batteriestapel informieren und eine beliebige Anzahl von Gegenmaßnahmen kann ergriffen werden. Zum Beispiel kann eine Warnung an den Fahrer und/oder ein Callcenter (z. B. über drahtlose Kommunikation) gesendet werden, um sie über die Batteriestapelfehlfunktion zu informieren; Leistung kann um die betroffene Zelle herum umgeleitet werden; usw.
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Wenn Schritt 114 bestimmt, dass die Ausreißer aufgrund von Fehlern bei der Sensoranordnung 30 vorliegen, dann kann Schritt 122 die Sensorlesewerte von der fehlerhaft arbeitenden Sensoreinheit ignorieren und die Sensorlesewerte von der anderen entsprechenden Sensoreinheit (d. h. der anderen Sensoreinheit des Sensoreinheitenpaares) bekräftigen, so dass weiterhin genaue Sensordaten beschafft werden können.
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Bei Schritt 122 versucht das Verfahren, den offensichtlichen Sensorfehler zu beheben, und kann dies durchführen, indem es Informationen von den Verbindungen 60 und/oder 62 verwendet. Anders ausgedrückt kann Schritt 122 die Sensorlesewerte von der korrekt funktionierenden Sensoreinheit bekräftigen, indem er eine oder mehrere Bewertungen entlang der Verbindung und/oder quer zur Verbindung ausführt. Wenn beispielsweise die vorhergehenden Schritte nahe legen, dass die Zellenspannung für die Zelle 1, die von der Sensoreinheit 34 über die Verbindung 60 bereitgestellt wird, verfälscht ist (d. h. ein falscher Sensorlesewert), dann kann Schritt 122 entscheiden, die Sensorlesewerte von der Sensoreinheit 34 zu ignorieren und stattdessen die Sensorlesewerte für die Zelle 1 von der Sensoreinheit 36 über die Verbindung 62 (d. h. den guten Sensorlesewert) zu verwenden; aber es muss ein hohes Vertrauensniveau geben, dass der gute Sensorlesewert genau ist. Bei einer Ausführungsform kann Schritt 122 den guten Sensorlesewert bekräftigen, indem er ihn mit einem Ziellesewert vergleicht, wie vorstehend beschrieben ist. Wenn der gute Sensorlesewert innerhalb einer bestimmten Toleranz des Ziellesewerts liegt, dann kann Schritt 122 genügend Vertrauen aufweisen, um diesen Spannungslesewert zu melden und zu verwenden. Es besteht eine Redundanz, da der Sensorlesewert durch mindestens eine andere unabhängige Quelle verifiziert oder bekräftigt wurde; in diesem Fall durch den Ziellesewert oder die Zielzellenspannung. Bei einem anderen Beispiel kann Schritt 122 den ”guten Sensorlesewert” validieren, indem er eine Bewertung entlang der Verbindung des Lesewerts der guten Sensoreinheit ausführt; d. h., dass Schritt 122 den guten Sensorlesewert von der Sensoreinheit 36 mit anderen Sensorlesewerten vergleichen kann, die über die Verbindung 62 bereitgestellt werden. Die folgenden Bewertungen sind einfach Beispiele einiger der Techniken, die verwendet werden können, um die Integrität des guten Sensorlesewerts zu verifizieren, und andere können ebenfalls verwendet werden: der gute Sensorlesewert von der Sensoreinheit 36 kann mit den anderen Sensorlesewerten an der Verbindung 62 bewertet werden, um zu erkennen, ob er in ein akzeptables Fenster fällt, wie vorstehend erörtert wurde; der gute Sensorlesewert von der Sensoreinheit 36 kann mit den anderen Sensorlesewerten an der Verbindung 62 bewertet werden, um zu erkennen, ob er auf eine ähnliche Weise tendiert (z. B. steigende und/oder fallende Spannungspegel während Zeiten von sich änderndem Batteriestrom); der gute Sensorlesewert kann unter Verwendung einer beliebigen Kombination von Bewertungen entlang der Verbindung, quer zur Verbindung und/oder von Ziellesewerten wie vorstehend beschrieben bewertet werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition der Erfindung ist, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die hier offenbarten speziellen Ausführungsformen beschränkt sondern ist stattdessen allein durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Darüber hinaus betreffen die Aussagen, die in der vorstehenden Beschreibung enthalten sind, spezielle Ausführungsformen und sollen nicht als Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition von Ausdrücken, die in den Ansprüchen verwendet werden, aufgefasst werden, außer wenn ein Ausdruck oder ein Begriff vorstehend ausdrücklich definiert ist. Fachleuten werden sich verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Veränderungen und Modifikationen an den offenbarten Ausführungsformen offenbaren. Beispielsweise sind die vorstehend bereitgestellten Verfahren, Schritte, Beispiele usw. nicht auf eine Zellenspannung begrenzt und können auch mit anderen Parametern verwendet werden, wie etwa der Zellentemperatur und dem Zellenstrom. Außerdem soll erwähnt werden, dass die vorstehend beschriebenen Aspekte der Fehlerdetektion (z. B. Schritte 102–112) mit anderen Techniken und Verfahren verwendet werden können und nicht auf die vorstehend beschriebenen Fehlerbehebungsaspekte (z. B. Schritte 114–122) beschränkt sind und umgekehrt. Alle derartigen anderen Ausführungsformen, Veränderungen und Modifikationen sollen im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen.
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So, wie die Ausdrücke ”zum Beispiel”, ”z. B.”, ”beispielsweise”, ”wie etwa”, und ”wie” und die Verben ”umfassend”, ”aufweisend”, ”enthaltend” und ihre anderen Verbformen in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, sollen sie, wenn sie in Verbindung mit einer Aufzählung einer oder mehrerer Komponenten oder anderer Gegenstände verwendet werden, jeweils als offen aufgefasst werden, was bedeutet, dass die Aufzählung nicht so aufgefasst werden darf, dass sie andere, zusätzliche Komponenten oder Gegenstände ausschließt. Andere Ausdrücke sollen unter Verwendung ihrer breitesten vernünftigen Bedeutung aufgefasst werden, sofern sie nicht in einem Kontext verwendet werden, der eine andere Interpretation erfordert.
