DE102011079113A1 - Circuitry for measurement of cell voltages of multi-cell battery, has switchable line to switch balancing current flow between battery cells, while generating voltage pulse when balancing current flow between two cells starts or stops - Google Patents

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Karsten Thoelmann
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SB LiMotive Co Ltd
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Abstract

The circuit (30) has voltage measuring unit (12) comprising measuring inputs (13,33) for battery cells (11) and several measuring lines (28,29) for coupling measuring inputs with the terminals (15,16) of the battery cells. A switchable line (37) is provided for switching balancing current flow between battery cells, while a generating unit is provided for generating voltage pulse when the balancing current flow between two battery cells starts or stops. An independent claim is included for method of line fault diagnosis in voltage measurement on a multi-cell battery.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit integrierter Leitungsbruchdiagnose zur Messung von Zellspannungen einer mehrzelligen Batterie. Ferner betrifft die Erfindung ein dazugehöriges Verfahren, eine Batterie mit einem Batteriemanagementsystem, das die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aufweist, sowie ein Kraftfahrzeug mit dem Batteriemanagementsystem.The present invention relates to a circuit arrangement with integrated line breakage diagnosis for measuring cell voltages of a multicellular battery. Furthermore, the invention relates to an associated method, a battery with a battery management system having the circuit arrangement according to the invention, and a motor vehicle with the battery management system.

Stand der TechnikState of the art

Durch die fortschreitende Entwicklung von geeigneten Batteriesystemen wird die Verwendung von batteriebetriebenen Kraftfahrzeugen beziehungsweise von Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb zunehmend attraktiv. Dabei werden im Allgemeinen mehrzellige Batterien verwendet, die beispielsweise durch eine Reihen- und/oder Parallelschaltung mehrerer Lithium-Ionen-Zellen entstehen. In Kraftfahrzeugen werden mehrzellige Anordnungen insbesondere zur Generierung von höheren Nutzspannungen verwendet. Um die optimale Leistung aus der Batterie zu entnehmen und die Lebensdauer der Batteriezellen zu maximieren, werden Batteriemanagementsysteme (BMS) eingesetzt, um die Batterie zu überwachen. Beispielsweise kann hierbei der Ladezustand der Batteriezellen überwacht werden, um Tiefentladungen oder Überladungen, welche die Lebensdauer der Batterie drastisch verkürzen können, zu vermeiden. Eine weitere wichtige Überwachungsgröße sind die Zellspannungen. Die Zellspannungen können mit dazu verwendet werden, den Ladezustand zu bestimmen, oder um eine Aussage über den Status der Batterie zu gewinnen. The continued development of suitable battery systems has made the use of battery-powered automobiles or hybrid-powered vehicles increasingly attractive. In this case, multicell batteries are generally used which, for example, result from a series and / or parallel connection of several lithium-ion cells. In motor vehicles multicellular arrangements are used in particular for generating higher useful voltages. To get the best performance out of the battery and maximize the life of the battery cells, Battery Management Systems (BMS) are used to monitor the battery. For example, in this case the state of charge of the battery cells can be monitored in order to avoid deep discharges or overcharges, which can drastically shorten the life of the battery. Another important monitoring parameter is the cell voltages. The cell voltages can also be used to determine the state of charge, or to gain information about the status of the battery.

Bei der Messung von Spannungen in einer mehrzelligen Anordnung werden die Spannungen der einzelnen Zellen über einen Multiplexer gemessen. Um die Spannungsmesswerte zuverlässig ermitteln zu können, soll sichergestellt werden, dass die Messleitungen intakt sind, sodass der Messwert auch dem tatsächlichen Wert entspricht. Wenn durch einen Schaden an einer Messleitung ein Eingang nicht mehr angeschlossen ist, kann es zu Fehlmessungen kommen. When measuring voltages in a multicell array, the voltages of the individual cells are measured via a multiplexer. In order to be able to reliably determine the voltage measurement values, it should be ensured that the measurement lines are intact, so that the measured value also corresponds to the actual value. If an input is no longer connected due to damage to a measuring line, incorrect measurements may occur.

1 zeigt den aktuellen Stand der Technik. Die Schaltungsanordnung 10 dient zur Spannungsmessung an den Batteriezellen 11, wozu ein IC (Integrierter Schaltkreis) 12 verwendet wird. Der IC 12 weist mehrere Messeingänge 13 auf, wobei jeder Messeingang 13 zur Spannungsmessung über eine Messleitung 14 mit einer der Batteriezellen 11 verbunden ist. Die Batterie in dem gezeigten Beispiel weist mehr als zwei Batteriezellen 11 auf, von denen in der 1 jedoch der Einfachheit halber lediglich zwei Batteriezellen 11 gezeigt sind. Der Anschluss der n + 1-ten Batteriezelle 11 wird mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet, und der Anschluss der n-ten Batteriezelle mit dem Bezugszeichen 16. Die Spannungsabgriffe beziehungsweise Anschlüsse 15, 16 an den Batteriezellen sind über einen Filter, der einen Widerstand 17 und einen Kondensator 18 aufweist, an den IC 12 zur Batteriespannungsmessung angeschlossen. Die Symmetrierung von den Batteriezellen 11, das heißt, der Ausgleich der Ladung in den einzelnen Batteriezellen 11 wird über einen MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) 19 mit Lastwiderstand 21 bei Bedarf durchgeführt. Um dies zu erreichen, wird ein Symmetrierstrom zwischen ausgewählten benachbarten Batteriezellen eingeschaltet, indem der entsprechende zwischengeschaltete MOSFET 19 über die Ansteuerung 23 in einen geschlossenen Schaltzustand gesteuert wird. 1 shows the current state of the art. The circuit arrangement 10 serves for voltage measurement at the battery cells 11 What an IC (Integrated Circuit) 12 is used. The IC 12 has several measuring inputs 13 on, with each measuring entrance 13 for voltage measurement via a measuring line 14 with one of the battery cells 11 connected is. The battery in the example shown has more than two battery cells 11 of which in the 1 however, for the sake of simplicity, only two battery cells 11 are shown. The connection of the n + 1th battery cell 11 is denoted by the reference numeral 15 and the connection of the n-th battery cell with the reference numeral 16 , The voltage taps or connections 15 . 16 At the battery cells are via a filter, which is a resistor 17 and a capacitor 18 has, to the IC 12 connected to the battery voltage measurement. The balancing of the battery cells 11 that is, balancing the charge in each battery cell 11 is via a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 19 with load resistance 21 if necessary. To accomplish this, a balancing current is switched between selected adjacent battery cells by turning on the corresponding intermediate MOSFET 19 via the control 23 is controlled in a closed switching state.

Durch die Aufschaltung des Multiplexers und die Filterkapazitäten 18 kann eine Spannung an dem Messeingang erhalten bleiben, obwohl die Messleitung 14 selbst unterbrochen ist. Somit muss sichergestellt werden, dass die Messleitung 14 tatsächlich von dem Anschluss 15, 16 an der Batterie bis zum Eingang 13 des zur Messung verwendeten ICs 12 geführt ist. By connecting the multiplexer and the filter capacities 18 a voltage can be maintained at the measuring input, although the measuring line 14 itself is interrupted. Thus it must be ensured that the measuring line 14 actually from the connection 15 . 16 on the battery to the entrance 13 of the IC used for the measurement 12 is guided.

Bei manchen ICs 12 wird über zugeschaltete Stromquellen 22 in dem IC 12 geprüft, ob ein Leitungsbruch vorliegt. Hierzu wird mit kleinen, sporadisch aufgeschalteten Messströmen gearbeitet, die in einiger Zeit die Filterkondensatoren 18 entladen. Bei einem Leitungsbruch wird dadurch die Spannung an dem Eingang mit der unterbrochenen Messleitung auf 0 V gezogen, wodurch ein Leitungsbruch erkannt werden kann. Da dieser Messstrom auch durch die Vorwiderstände 17 an dem Eingang fließt, wird er meistens klein gehalten. Somit braucht es eine längere Zeit, um eine unterbrochene Leitung 14 eindeutig zu erkennen. Gleichzeitig wird durch den Messstrom auch der Messwert in der Zeit leicht abgewandelt, sodass keine hochgenauen Messungen der Zellspannungen möglich sind.For some ICs 12 is via switched current sources 22 in the IC 12 Checked for a line break. For this purpose, small, sporadically switched measuring currents are used, which in some time are the filter capacitors 18 discharged. In the event of a line break, the voltage at the input with the interrupted measuring line is thereby drawn to 0 V, as a result of which a line break can be detected. Because of this measuring current through the series resistors 17 At the entrance, it is usually kept small. Thus, it takes a longer time to a broken line 14 clearly recognizable. At the same time, the measurement value also slightly changes the measured value over time so that highly accurate measurements of the cell voltages are not possible.

Ferner ist bekannt, den üblicherweise vorhandenen schaltbaren Symmetrierstrom dazu zu verwenden, Spannungsabfälle zu erzeugen, aus denen dann eine Information über den Zustand der Leitung Leitungszustand gewonnen wird. Gemäß 2 wird die in 1 gezeigte Version mit Leitungsbrucherkennung durch einen Spannungsteiler 26 mit Widerständen 24, 25 in der Symmetrierschaltung ergänzt. Immer wenn ein Strom zur Symmetrierung eingeschaltet wird, fällt die Spannung am IC-Messeingang 13 um den vom Spannungsteiler 26 definierten Wert ab. Fällt der Wert stärker ab beziehungsweise geht die Spannung an dem Eingang 13 gegen null, liegt ein Leitungsbruch vor. Falls kein Spannungsabfall gemessen wird, liegt ebenfalls ein Fehler vor, der vermutlich zwischen dem Schalter beziehungsweise Transistor 19 für die Symmetrierung und dem IC-Eingang 13 liegt.Furthermore, it is known to use the usually present switchable balancing current to generate voltage drops, from which information about the state of the line conduction state is then obtained. According to 2 will the in 1 version shown with cable break detection by a voltage divider 26 with resistances 24 . 25 supplemented in the balancing circuit. Whenever a current is switched on for balancing, the voltage drops at the IC measuring input 13 around the voltage divider 26 defined value. If the value drops more sharply or if the voltage at the input goes down 13 towards zero, there is a line break. If no voltage drop is measured, there is also an error presumably between the switch or transistor 19 for the balancing and the IC input 13 lies.

Nachteilig an dieser Schaltung ist, dass während der gesamten Zeit während der Strom zur Symmetrierung läuft, eine zu niedrige Spannung an dem Eingang 13 des ICs 12 anliegt und somit keine Möglichkeit mehr besteht, die richtigen Werte für die Zellspannungen zu messen. Dieses hat den Nachteil, dass bei geschaltetem Symmetrierstrom die Spannungsmesswerte verfälscht werden.A disadvantage of this circuit is that during the entire time while the current is running for balancing, too low a voltage at the input 13 of the IC 12 and thus there is no longer a way to measure the correct values for the cell voltages. This has the disadvantage that the voltage measured values are falsified when the balancing current is switched.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zu Leitungsbruchdiagnose gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 7 geschaffen.According to the invention, a circuit arrangement and a method for line break diagnosis according to the independent claims 1 and 7 are provided.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit integrierter Leitungsbruchdiagnose zur Messung von Zellspannungen einer mehrzelligen Batterie weist eine Spannungsmesseinheit mit mehreren Messeingängen für die Batteriezellen und mehrere Messleitungen zum Koppeln der Messeingänge mit den Anschlüssen der Batteriezellen auf. Ferner hat die Schaltungsanordnung mindestens eine schaltbare Leitung zum Schalten eines Symmetrierstromes zwischen den Batteriezellen, sowie Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Spannungsimpulses, wenn der Symmetrierstrom zwischen zwei Batteriezellen zu fließen beginnt, oder aufhört zu fließen.A circuit arrangement according to the invention with integrated line break diagnosis for measuring cell voltages of a multicell battery has a voltage measuring unit with a plurality of measuring inputs for the battery cells and a plurality of measuring lines for coupling the measuring inputs to the terminals of the battery cells. Further, the circuit arrangement has at least one switchable line for switching a Symmetrierstromes between the battery cells, and generating means for generating a voltage pulse when the balancing current between two battery cells starts to flow, or stops flowing.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Leitungsbruchdiagnose bei einer Spannungsmessung an einer mehrzelligen Batterie umfasst grundsätzlich die folgenden Schritte: Wechseln des Schaltzustandes in einer Symmetrierstromleitung der Batterie, um einen Symmetrierstrom zwischen einer ersten Batteriezelle und einer zweiten Batteriezelle, die mit einer mit einem ersten Messeingang beziehungsweise einem zweiten Messeingang einer Spannungsmesseinheit gekoppelt sind, ein- oder auszuschalten, Messen des Spannungsverlaufs an dem ersten Messeingang und Bewerten des gemessenen Spannungsverlaufs. Der Schritt des Bewertens umfasst einen Schritt des Bestimmens, dass kein Leitungsbruch vorliegt, wenn auf das Wechseln des Schaltzustandes hin ein Spannungsimpuls an dem ersten Messeingang gemessen wird, wobei die Spannung nach dem Spannungsimpuls wieder den ursprünglichen Spannungswert erreicht.The inventive method for line breakage diagnosis in a voltage measurement on a multi-cell battery basically comprises the following steps: changing the switching state in a Symmetrierstromleitung the battery to a Symmetrierstrom between a first battery cell and a second battery cell, with one with a first measuring input and a second measuring input a voltage measuring unit are coupled to turn on or off, measuring the voltage waveform at the first measuring input and evaluating the measured voltage waveform. The step of evaluating comprises a step of determining that there is no line break when, upon switching of the switching state, a voltage pulse at the first measuring input is measured, the voltage after the voltage pulse returning to the original voltage value.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass für die Leitungsbruchdiagnose nur für den kurzen Moment des Spannungsimpulses die zu messende Spannung verändert wird, sodass während der Symmetrierung der Zellen die unveränderte Spannung an dem Eingang des zur Messung verwendeten ICs anliegt und daher weiterhin eine genaue Messung der Zellspannungen möglich ist. Es wird eine Leitungsbruchdiagnose der Messleitung bereitgestellt, ohne dass ein Messstrom in dem IC benötigt wird. Die erfindungsgemäße Schaltung ist außerdem kostengünstig, da keine Stromquelle in dem IC benötigt wird. Dadurch ist es möglich, auch ICs einzusetzen, die keine eingebaute Schaltung haben, um eine Leitungsbruch-Diagnose durchzuführen.One advantage of the invention is that the voltage to be measured is changed for the line break diagnosis only for the brief moment of the voltage pulse, so that during the balancing of the cells the unchanged voltage is present at the input of the IC used for the measurement and therefore furthermore an accurate measurement of the cell voltages is possible. A lead break diagnosis of the lead is provided without requiring a sense current in the IC. The circuit according to the invention is also inexpensive because no power source is needed in the IC. This makes it possible to use ICs that have no built-in circuit to perform a line break diagnosis.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Erzeugungsmittel ein Übertragungsmittel zum Übertragen eines an einem Schalter auftretenden Spannungssprungs auf eine Messleitung auf, die derselben Batteriezelle zugeordnet ist wie der Schalter. According to one embodiment of the invention, the generating means comprise transmission means for transmitting a voltage jump occurring at a switch to a measuring line associated with the same battery cell as the switch.

Diese Ausführungsform ist sehr vorteilhaft, da zum Erzeugen des Spannungsimpulses beispielsweise die Tatsache genutzt wird, dass im Falle des Einschaltens des Symmetrierstromes, das heißt im Falle des Schließens des Schalters, die Schalterspannung auf 0 V abfällt. Damit steht inhärent in der Schaltung schon ein Spannungssprung zur Verfügung, der erfindungsgemäß für die Erzeugung eines zu messenden Spannungsimpulses verwendet wird. This embodiment is very advantageous, since for generating the voltage pulse, for example, the fact is used that in the case of switching on the Symmetrierstromes, that is, in the case of closing the switch, the switch voltage drops to 0V. Thus inherently in the circuit already a voltage jump is available, which is used according to the invention for the generation of a voltage pulse to be measured.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Übertragungsmittel einen Kondensator auf. Dadurch kann eine Übertragung mit einer sehr geringen Impedanz erreicht werden. According to an advantageous embodiment, the transmission means comprise a capacitor. As a result, a transmission with a very low impedance can be achieved.

In einer alternativen Ausführungsform weisen die Übertragungsmittel ein induktives Element auf. In an alternative embodiment, the transmission means comprise an inductive element.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind der eine Anschluss des Kondensators über einen ersten, in der Messleitung angeordneten Widerstand und der andere Anschluss des Kondensators über einen zweiten, in der schaltbaren Leitung angeordneten Widerstand mit demselben Batteriezellen-Anschluss verbunden. According to a development of the invention, one terminal of the capacitor is connected to the same battery cell terminal via a first resistor arranged in the measuring line and the other terminal of the capacitor via a second resistor arranged in the switchable line.

Damit kann auf besonders günstige Weise erreicht werden, dass die Spannung wieder auf ihren ursprünglichen Wert gebracht wird, nämlich indem der Kondensator über die parallelen Widerstände auf die Batteriezellenspannung geladen wird. Insgesamt wird der Spannungsimpuls auf kostengünstige Weise erreicht, da die Kombination des Kondensators mit einem Widerstand nur eine relativ leichte Modifikation mit wenigen Bauteilen darstellt. This can be achieved in a particularly favorable manner that the voltage is restored to its original value, namely by the capacitor is charged via the parallel resistors to the battery cell voltage. Overall, the voltage pulse is achieved in a cost effective manner, since the combination of the capacitor with a resistor is only a relatively easy modification with few components.

Beispielsweise wird erfindungsgemäß bei jedem Einschalten eines Symmetrierstromes die Spannung an dem entsprechenden Messeingang für einen kurzen Moment reduziert. Diese reduzierte Spannung wird dann direkt mit kurzem zeitlichem Abstand zum Schalten des Symmetrierstromes gemessen. For example, according to the invention, the voltage at the corresponding measuring input is reduced for a short moment each time a symmetrizing current is switched on. This reduced Voltage is then measured directly with a short time interval for switching the Symmetrierstromes.

Nach kurzer Zeit kehrt die Spannung wieder zum ursprünglichen Wert zurück, sodass dann wieder eine genaue Messung der Spannung möglich ist.After a short time the voltage returns to the original value, so that an accurate measurement of the voltage is possible again.

Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Schalter ein Transistor, insbesondere ein MOSFET. Preferably, the switch according to the invention is a transistor, in particular a MOSFET.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei dem Schritt des Wechselns des Schaltzustandes ein Schalter geschlossen, um den Symmetrierstrom einzuschalten. Dann wird das Verfahren wiederholt, wobei der Schalter geöffnet wird. Dadurch wird vorteilhaft die Zuverlässigkeit der Leitungsbruchdiagnose noch weiter erhöht. According to one embodiment of the method according to the invention, in the step of changing the switching state, a switch is closed in order to switch on the balancing current. Then, the process is repeated with the switch opened. As a result, the reliability of the line break diagnosis is advantageously increased even further.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren einen Schritt des Bestimmens auf, dass ein Leitungsbruch vorliegt, wenn der Spannungswert nach dem Spannungsimpuls den ursprünglichen Spannungswert nicht wieder erreicht oder wenn kein Spannungsimpuls gemessen wird. Dadurch wird im Falle eines Leitungsbruchs vorteilhaft eine sichere Aussage darüber getroffen, dass ein Austausch beziehungsweise eine Reparatur erforderlich ist. According to one development of the invention, the method has a step of determining that a line break exists if the voltage value after the voltage pulse does not reach the original voltage value again or if no voltage pulse is measured. As a result, in the event of a line break, it is advantageous to make a reliable statement that replacement or repair is required.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren gleichzeitig für mehrere Messleitungen der Messeinheit durchgeführt, wobei für jede zweite Leitung die Leitungsbruchdiagnose durchgeführt wird und bei den restlichen Messleitungen die Spannung konstant gehalten wird. Dadurch wird auf günstige Weise die Verwendung einer Messeinheit ermöglicht, bei der die Zellspannungen auf differentielle Weise gemessen werden. According to one embodiment of the invention, the method is performed simultaneously for a plurality of measuring lines of the measuring unit, wherein for each second line, the line breakage diagnosis is carried out and the voltage is kept constant in the remaining measuring lines. This makes it possible in a favorable manner to use a measuring unit in which the cell voltages are measured in a differential manner.

Ferner wird eine Batterie mit einem Batteriemanagementsystem geschaffen, das die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aufweist. Furthermore, a battery is provided with a battery management system having the circuit arrangement according to the invention.

In einer Ausführungsform ist die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie. Außerdem wird ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriemanagementsystem bereitgestellt, das die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung aufweist. Die zu überwachende Batterie ist dabei mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verbunden.In one embodiment, the battery is a lithium-ion battery. In addition, a motor vehicle is provided with a battery management system having the circuit arrangement according to the invention. The battery to be monitored is connected to a drive train of the motor vehicle.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 eine Schaltungsanordnung zur Spannungsmessung mit integrierter Leitungsbruchdiagnose mittels aufgeschalteten Messströmen gemäß dem Stand der Technik, 1 a circuit arrangement for voltage measurement with integrated line break diagnosis by means of connected measuring currents according to the prior art,

2 eine Schaltungsanordnung zur Spannungsmessung mit integrierter Leitungsbruchdiagnose mittels eines Spannungsteilers in der Symmetrierschaltung gemäß dem Stand der Technik, und 2 a circuit arrangement for voltage measurement with integrated line breakage diagnosis by means of a voltage divider in the balancing circuit according to the prior art, and

3 eine Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 3 a circuit arrangement according to an embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 3 ist eine Schaltungsanordnung 30 zur Spannungsmessung mit integrierter Leitungsbruchdiagnose gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In the 3 is a circuit arrangement 30 for voltage measurement with integrated line break diagnosis according to an embodiment of the invention.

Die als IC implementierte Spannungsmesseinheit 12 weist mehrere Messeingänge 13 für die Batteriezellen 11 auf. Die Messleitungen 14 koppeln die Messeingänge 13 mit den Anschlüssen 15, 16 der Batteriezellen 11. Zwischen den Anschlüssen 15, 16 ist eine schaltbare Leitung 37 zum Schalten eines Symmetrierstromes angeordnet. Ferner weist die Schaltungsanordnung 30 Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Spannungsimpulses auf, wenn der Symmetrierstrom zwischen zwei Batteriezellen beginnt oder aufhört zu fließen. The voltage measuring unit implemented as IC 12 has several measuring inputs 13 for the battery cells 11 on. The test leads 14 couple the measuring inputs 13 with the connections 15 . 16 the battery cells 11 , Between the connections 15 . 16 is a switchable cable 37 arranged for switching a Symmetrierstromes. Furthermore, the circuit arrangement 30 Generating means for generating a voltage pulse when the balancing current between two battery cells starts or stops flowing.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform weisen Erzeugungsmittel einen Kondensator 36, einen ersten, in der Messleitung angeordneten Widerstand 34, und einen zweiten, in der schaltbaren Leitung angeordneten Widerstand 35 auf. Die Widerstände 34, 35 sind mit demselben Batteriezellen-Anschluss 15 verbunden.According to the embodiment shown, generating means comprise a capacitor 36 , a first, arranged in the measuring line resistance 34 , and a second resistor arranged in the switchable line 35 on. The resistors 34 . 35 are with the same battery cell connection 15 connected.

Beim Schalten des Transistors 19 für den Symmetrierstrom wird die Drain-Source-Spannung des Transistors 19 von der Zellspannung (offener Transistor) auf 0 V reduziert. Dieser Spannungssprung wird durch den Kondensator (zwischen Drain und den zwei Widerständen 17, 37) auf die Eingangsleitung 28 übertragen. Die Spannung zwischen den beiden Widerständen 17, 35 wird somit kurzzeitig auf 0 V gezogen, wodurch die Spannung am Messeingang 13 auch sinkt. Durch den R-C-Filter aus dem Widerstand 17 und dem Kondensator 18 am Messeingang 13 fällt die Spannung nicht auf 0 V, sinkt aber deutlich ab.When switching the transistor 19 for the balancing current, the drain-source voltage of the transistor 19 reduced from the cell voltage (open transistor) to 0V. This voltage jump is through the capacitor (between the drain and the two resistors 17 . 37 ) on the input line 28 transfer. The voltage between the two resistors 17 . 35 is thus briefly pulled to 0 V, whereby the voltage at the measuring input 13 also sinks. Through the RC filter from the resistor 17 and the capacitor 18 at the fair entrance 13 the voltage does not drop to 0 V, but drops significantly.

Mit der Zeit lädt der Kondensator 36 sich über die parallelen Widerstände 34, 35 auf die Zellspannung auf. Sobald der Kondensator 36 die volle Spannung erreicht hat, kann mit dem Messeingang 13 wieder die Zellspannung gemessen werden.Over time, the capacitor charges 36 about the parallel resistances 34 . 35 on the cell voltage. As soon as the capacitor 36 which has reached full voltage, can with the measuring input 13 again the cell voltage can be measured.

Zur Erkennung, dass die Messleitung 28 mit dem Messeingang 13 verbunden ist, muss die Spannung nach Schalten des Transistors 36 zur Symmetrierung für eine kurze Zeit einbrechen und dann wieder auf den ursprünglichen Wert zurückkehren. Wird kein Spannungseinbruch gemessen oder der ursprüngliche Wert nicht wieder erreicht, liegt ein Leitungsbruch vor.To detect that the measuring line 28 with the fair entrance 13 connected, the voltage must be after switching the transistor 36 to break for symmetrization for a short time and then return to the original value. If no voltage drop is measured or the original value is not reached again, there is a line break.

Zur Untersuchung der Leitungen wird hier immer nur jede zweite Messleitung getestet, da die Eingangsspannungen an dem IC zur Batteriespannungsmessung differentiell gemessen werden und somit immer eine Spannung eines Messeingangs 13, 23 unverändert bleiben muss. Mit der anderen Messleitung 29 wird der Spannungseinbruch über das Schalten des Symmetrierstromes untersucht. Dabei fällt die gemessene Spannung an der einen Batteriezelle für eine kurze Zeit, während bei der anderen Batteriezelle die Spannung für die gleiche Zeit steigt.In order to examine the lines, only every second measuring line is tested here since the input voltages at the IC for battery voltage measurement are measured differentially and thus always a voltage of a measuring input 13 . 23 must remain unchanged. With the other measuring lead 29 the voltage drop is examined by switching the balancing current. At this time, the measured voltage at one battery cell falls for a short time while at the other battery cell, the voltage rises for the same time.

Beim Abschalten des Symmetrierstromes tritt der gleiche Effekt wieder auf, nur dass die Richtungen vertauscht werden.When switching off the Symmetrierstromes the same effect occurs again, only that the directions are reversed.

Um anzudeuten, dass in der gezeigten Ausführungsform eine differentiell arbeitende Spannungsmesseinheit verwendet wird, ist in der 3 nur eine Messleitung 28 mit dem erfindungsgemäßen Erzeugungsmittel dargestellt. Dies soll jedoch keine Einschränkung der Erfindung darstellen. In order to indicate that in the embodiment shown a differential voltage measuring unit is used, in the 3 only one measuring lead 28 represented with the generating means according to the invention. However, this is not intended to be a limitation of the invention.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist jede Messleitung mit den Erzeugungsmitteln versehen. Gemäß einer Variante dieser alternativen Ausführungsform werden die Transistoren 36 derart angesteuert, dass zu einem Zeitpunkt immer nur jeder zweite geöffnet ist und die anderen geschlossen sind, wobei im Wechsel jeder Transistor 36 einmal angesprochen werden kann. According to another embodiment, each measuring line is provided with the generating means. According to a variant of this alternative embodiment, the transistors 36 so controlled that at a time always only every second is open and the others are closed, with each transistor in turn 36 can be addressed once.

Claims (11)

Schaltungsanordnung (30) zur Messung von Zellspannungen einer mehrzelligen Batterie, mit integrierter Leitungsbruchdiagnose, aufweisend: eine Spannungsmesseinheit (12) mit mehreren Messeingängen (13, 33) für die Batteriezellen (11), mehrere Messleitungen (28, 29) zum Koppeln der Messeingänge (13, 33) mit den Anschlüssen der Batteriezellen (11), mindestens eine schaltbare Leitung (37) zum Schalten eines Symmetrierstromes zwischen den Batteriezellen (11), gekennzeichnet durch Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Spannungsimpulses, wenn der Symmetrierstrom zwischen zwei Batteriezellen (11) beginnt oder aufhört zu fließen.Circuit arrangement ( 30 ) for measuring cell voltages of a multicellular battery, with integrated line breakage diagnosis, comprising: a voltage measuring unit ( 12 ) with several measuring inputs ( 13 . 33 ) for the battery cells ( 11 ), several test leads ( 28 . 29 ) for coupling the measuring inputs ( 13 . 33 ) with the terminals of the battery cells ( 11 ), at least one switchable line ( 37 ) for switching a Symmetrierstromes between the battery cells ( 11 ) characterized by generating means for generating a voltage pulse when the balancing current between two battery cells ( 11 ) starts or stops flowing. Schaltungsanordnung (30) nach Anspruch 1, wobei die Erzeugungsmittel ein Übertragungsmittel zum Übertragen eines an einem Schalter auftretenden Spannungssprungs auf eine Messleitung (28), die derselben Batteriezelle (11) zugeordnet ist wie der Schalter (39), aufweisen.Circuit arrangement ( 30 ) according to claim 1, wherein the generating means comprises transmission means for transmitting a voltage jump occurring at a switch to a measuring line (12). 28 ), the same battery cell ( 11 ) is assigned as the switch ( 39 ), exhibit. Schaltungsanordnung (30) nach Anspruch 2, wobei die Übertragungsmittel einen Kondensator (36) aufweisen. Circuit arrangement ( 30 ) according to claim 2, wherein the transmission means comprise a capacitor ( 36 ) exhibit. Schaltungsanordnung (30) nach Anspruch 3, wobei der eine Anschluss des Kondensators (36) über einen ersten, in der Messleitung (28) angeordneten Widerstand (35) und der andere Anschluss des Kondensators (36) über einen zweiten, in der schaltbaren Leitung (37) angeordneten Widerstand (34) jeweils mit demselben Batteriezellen-Anschluss (15) verbunden sind. Circuit arrangement ( 30 ) according to claim 3, wherein the one terminal of the capacitor ( 36 ) via a first, in the measuring line ( 28 ) arranged resistor ( 35 ) and the other terminal of the capacitor ( 36 ) via a second, in the switchable line ( 37 ) arranged resistor ( 34 ) each with the same battery cell connection ( 15 ) are connected. Schaltungsanordnung (30) nach Anspruch 4, wobei der Schalter (39) einen Transistor, insbesondere einen MOSFET aufweist. Circuit arrangement ( 30 ) according to claim 4, wherein the switch ( 39 ) has a transistor, in particular a MOSFET. Batterie mit einem Batteriemanagementsystem, das eine Schaltungsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.Battery with a battery management system comprising a circuit arrangement ( 30 ) according to one of claims 1 to 5. Verfahren zur Leitungsbruchdiagnose bei der Spannungsmessung an einer mehrzelligen Batterie mittels einer Schaltungsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit den Schritten: Wechseln des Schaltzustandes in einer Symmetrierstromleitung (37) der Batterie, um einen Symmetrierstrom, der zwischen einer ersten Batteriezelle (11) und einer zweiten Batteriezelle (11) fließt, die mit einem ersten Messeingang (13) beziehungsweise einem zweiten Messeingang (33) einer Spannungsmesseinheit (12) gekoppelt sind, ein- oder auszuschalten, Messen des Spannungsverlaufs an dem ersten Messeingang (13), und Bewerten des an dem ersten Messeingang (13) gemessenen Spannungsverlaufs, gekennzeichnet dadurch, dass der Schritt des Bewertens umfasst: Bestimmen, dass kein Leitungsbruch vorliegt, wenn auf das Wechseln des Schaltzustandes hin ein Spannungsimpuls an dem ersten Messeingang (13) gemessen wird, wobei die Spannung nach dem Spannungsimpuls wieder ihren vorigen Spannungswert erreicht.Method for line breakage diagnosis during voltage measurement on a multicell battery by means of a circuit arrangement ( 30 ) according to one of claims 1 to 5, comprising the steps of: changing the switching state in a balancing power line ( 37 ) of the battery, to a balancing current, which between a first battery cell ( 11 ) and a second battery cell ( 11 ), which is connected to a first measuring input ( 13 ) or a second measuring input ( 33 ) a voltage measuring unit ( 12 ) are switched on or off, measuring the voltage profile at the first measuring input ( 13 ), and evaluating the at the first measuring input ( 13 ), characterized in that the step of evaluating comprises: determining that there is no line break when, on the change of the switching state, a voltage pulse at the first measuring input ( 13 ) is measured, the voltage after the voltage pulse again reaches its previous voltage value. Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei dem Schritt des Wechselns ein Schalter (39) geschlossen wird, um den Symmetrierstrom einzuschalten, und das Verfahren wiederholt wird, wobei dann der Schalter (39) wieder geöffnet wird.Method according to claim 7, wherein in the step of changing a switch ( 39 ) is closed to turn on the balancing current, and the process is repeated, in which case the switch ( 39 ) is opened again. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, ferner aufweisend: Bestimmen, dass ein Leitungsbruch vorliegt, wenn die Spannung nach dem Spannungsimpuls den ursprünglichen Spannungswert nicht wieder erreicht oder wenn kein Spannungsimpuls gemessen wird.The method of claim 7 or 8, further comprising: Determining that a line break exists if the voltage after the voltage pulse does not return to the original voltage value or if no voltage pulse is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dass gleichzeitig für mehrere Messleitungen (28, 29) der Messeinheit durchgeführt wird, wobei für jede zweite Leitung (28, 29) die Leitungsbruchdiagnose durchgeführt wird und bei den restlichen Messleitungen die Spannung konstant gehalten wird. Method according to one of claims 7 to 9, that at the same time for a plurality of measuring lines ( 28 . 29 ) of the measuring unit, wherein for every second line ( 28 . 29 ) the line break diagnosis is carried out and the voltage is kept constant for the remaining measuring lines. Kraftfahrzeug mit einem Batteriemanagementsystem, das eine Schaltungsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, wobei die von dem Batteriemanagementsystem zu überwachende Batterie mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verbunden ist.Motor vehicle with a battery management system comprising a circuit arrangement ( 30 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the battery to be monitored by the battery management system is connected to a drive train of the motor vehicle.
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