DE102012201726A1 - Device for recognizing incorrect voltage measuring conduits for e.g. lithium batteries, has evaluation circuit determining whether voltage measuring conduits are in fault condition and measuring determined voltages from conduits - Google Patents

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Abstract

The device has controlled semiconductor switching elements (S1-S4) arranged in such a manner that the switching elements includes a capacitive element (C1) of low pass elements loaded in a first switching state, where the capacitive element of the low pass elements in a second switching state is un-loaded by the switching element. A measuring unit determines the voltage provided on voltage measuring conduits (L0-L5) in the second switching state. An evaluation circuit determines whether the conduits are in fault condition and allows the determined voltages to be measured from the conduits. An independent claim is also included for a method for recognizing an incorrect voltage measuring conduits for multi-cellular, serial interconnected re-loadable batteries for a battery management system.

Description

Hintergrundbackground

Wiederaufladbare Batterien finden heutzutage eine weite Verwendung und auf Grund des Klimawandels ist auch zukünftig mit einer weiteren Nachfrage zu rechnen. Anwendung finden wiederaufladbare Energien dabei zum Beispiel im Rahmen der Elektromobilität als auch der Speicherung ökologischer Energie in Zeiten hoher Energieerzeugung und geringen Energieverbrauchs. Dabei werden wiederaufladbare Batterien in aller Regel heute mehrzellig aufgebaut, wobei die einzelnen Zellen seriell verschaltet werden. Durch die serielle Verschaltung wird eine höhere Ausgangsspannung der Zellen ermöglicht, so dass die Leitungsquerschnitte der versorgten Verbraucher geringer sein können.Rechargeable batteries are now widely used and due to climate change, further demand is expected in the future. Rechargeable energies are used, for example, in the context of electromobility as well as the storage of ecological energy in times of high energy production and low energy consumption. In this case, rechargeable batteries are usually built today multicellular, with the individual cells are connected in series. The serial connection enables a higher output voltage of the cells, so that the line cross-sections of the supplied consumers can be lower.

Beispielsweise im Bereich der Elektromobilität werden mehrzellige seriell verschaltete wiederaufladbare Batterien auf Basis von Lithium-Technologie verwendet. Diese erreichen eine Spannung von bis zu mehreren 100 Volt. Dabei werden eine Vielzahl von Zellen seriell verschaltet, beispielsweise 100 oder mehr.In the area of electromobility, for example, multicellular, serially connected rechargeable batteries based on lithium technology are used. These reach a voltage of up to several 100 volts. In this case, a plurality of cells are connected in series, for example 100 or more.

Zur Überwachung der Zellen werden Batteriemanagementsysteme eingesetzt. Diese haben die Aufgabe das Laden einzelner Zellen zu überwachen, d. h. bei einer Unterspannung die Ladung zu veranlassen und bei einer Überspannung die Ladung einzustellen. Hierdurch wird die Gesamtverfügbarkeit der wiederaufladbaren Batterie erhöht. Zum anderen soll diese Maßnahme auch dem Schutz dienen, da überladene Batterien zu Bränden oder Explosionen führen können.Battery management systems are used to monitor the cells. These have the task to monitor the loading of individual cells, d. H. to cause the charge in the event of an undervoltage and to adjust the charge in the event of an overvoltage. This increases the overall availability of the rechargeable battery. On the other hand, this measure should also serve as protection, since overcharged batteries can lead to fires or explosions.

Hierzu weisen gängige Batteriemanagementsysteme (BMS) eine Vielzahl von Spannungsmessleitungen auf, mit denen die Spannung einzelner Zelle gemessen werden können.For this purpose, common battery management systems (BMS) on a variety of voltage measurement lines, with which the voltage of each cell can be measured.

Hierzu wird zumeist ein sogenanntes passives Zellbalancing-Verfahren verwendet. Dabei wird über einen Widerstand R aus einer oder mehreren Einzelzellen Ladung entnommen und in Wärme gewandelt. Die Spannungsmessleitung sind (neben einem parasitären Tiefpass) zur Verbesserung der Signalqualität mit einem Tiefpassglied ausgestattet.For this purpose, a so-called passive cell balancing method is usually used. In this case, charge is taken out of one or more individual cells via a resistor R and converted into heat. The voltage measuring line are equipped (in addition to a parasitic low-pass filter) with a low-pass filter to improve the signal quality.

Insbesondere im Umfeld der Elektromobilität sind die Umgebungsanforderungen an Batterien besonders herausfordernd, da starke Vibrationen und/oder Stöße durch den Antrieb und/oder durch die Fahrwegseigenschaften und/oder thermischer Stress auf die Systeme und ihre Leitungen einwirken. Jeder der vorbezeichneten exemplarischen Einflüsse kann dazu führen, dass einzelne Leitungen, insbesondere auch Spannungsmessleitungen, beschädigt z. B. abgelöst oder aufgetrennt, werden.Particularly in the field of electromobility, the environmental requirements for batteries are particularly challenging, since strong vibrations and / or shocks by the drive and / or by the infrastructure properties and / or thermal stress act on the systems and their cables. Each of the aforementioned exemplary influences can lead to individual lines, in particular also voltage measuring lines, damaged z. B. detached or separated.

Nachteilig an den bisherigen Batteriespannungsmesssystemen ist, dass diese nicht zuverlässig eine fehlerhafte Spannungsmessleitung erkennen können und dies zu Fehlinterpretationen bezüglich des Ladezustandes einer Zelle führen können. Dies ist darin begründet, dass die Spannung insbesondere unmittelbar nach Auftreten eines Fehlers an der Spannungsmessleitung nicht unmittelbar auf 0 Volt abfällt, sondern durch das Vorhandensein eines Tiefpasses die am Batteriemanagementsystem BMS gemessene Spannung in etwa auf Zellspannungsniveau verbleibt. Dies führt in der Folge dazu, dass das BMS annimmt, dass sich im Szenario des Ladens die betroffenen Zellspannungen nicht verändern, obgleich sie u. U. bereits deutlich über ihrem Maximalwert der Zellspannung angelangt sind.A disadvantage of the previous battery voltage measurement systems is that they can not reliably detect a faulty voltage measurement line and this can lead to misinterpretations with respect to the state of charge of a cell. This is due to the fact that the voltage does not drop directly to 0 volts, in particular immediately after the occurrence of a fault in the voltage measuring line, but rather remains at the cell voltage level due to the presence of a low-pass voltage measured at the battery management system BMS. As a result, the BMS assumes that, in the charging scenario, the affected cell voltages do not change, although they may change. U. have already reached significantly above their maximum value of the cell voltage.

Dadurch entsteht nicht nur eine Gefahr als auch eine Lebensdauerminderung für die wiederaufladbare Batterie selbst, weiterhin besteht auch Gefahr für mit der wiederaufladbare Batterie versorgte Geräte und Einrichtungen selbst. Dies trifft insbesondere auf Lithium basierte Batterien zu, da diese nur geringe Toleranzen gegenüber Überspannungen aufweisen.This not only creates a risk and a reduction in life for the rechargeable battery itself, there is also a risk for self-powered with the rechargeable battery devices and facilities themselves. This is especially true for lithium-based batteries, as they have only low tolerances against surges.

Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention

Es ist Ziel der Erfindung zumindest einige der zuvor erwähnten Nachteile zu vermieden und eine Vorrichtung zur Erkennung fehlerhafter Spannungsmessleitungen zur Verfügung zu stellen.It is an object of the invention to obviate at least some of the aforementioned disadvantages and to provide a device for detecting faulty voltage measurement lines.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch Bereitstellung einer Vorrichtung zur Erkennung fehlerhafter Spannungsmessleitungen für mehrzellige, seriell verschaltete wieder-aufladbare Batterien für ein Batteriemanagementsystem, wobei das Batteriemanagementsystem eine Vielzahl von Spannungsmessleitungen zur Kontaktierung von Zellen einer mehrzelligen, seriell verschaltete wieder-aufladbaren Batterie aufweist, wobei die Spannungsmessleitungen weiterhin jeweils ein Tiefpasselement mit einem zugeordneten kapazitiven Element aufweisen. Die Vorrichtung weist eine Vielzahl von Schaltelementen auf, wobei ein Schaltelement so angeordnet ist, dass das Schaltelement ein zugeordnetes kapazitives Element eines der Tiefpasselemente in einem ersten Schaltzustand entladen kann während das zugeordnete kapazitive Element des Tiefpasselementes in einem zweiten Schaltzustand über das Schaltelement nicht entladen werden kann. Weiterhin weist die Erfindung eine Messanordnung, welche erlaubt eine Spannung auf jeder der Spannungsmessleitungen in dem zweiten Schaltzustand feststellen zu können, und eine Auswerteschaltung, welche erlaubt aus den ermittelten Spannungen einer Spannungsmessleitung feststellen zu können, ob die Spannungsmessleitung fehlerhaft ist oder nicht, auf.The invention achieves the object by providing a device for detecting faulty voltage measurement lines for multicellular, series-connected rechargeable batteries for a battery management system, wherein the battery management system comprises a plurality of voltage measurement lines for contacting cells of a multicellular, series-connected rechargeable battery, wherein the Voltage measuring lines continue to each have a low-pass element with an associated capacitive element. The device comprises a plurality of switching elements, wherein a switching element is arranged such that the switching element can discharge an associated capacitive element of one of the low-pass elements in a first switching state while the associated capacitive element of the low-pass element can not be discharged in a second switching state via the switching element , Furthermore, the invention has a measuring arrangement, which allows to detect a voltage on each of the voltage measuring lines in the second switching state, and an evaluation circuit, which allows from the determined voltages of a voltage measuring line to be able to determine whether the voltage measuring line is faulty or not.

Weiterhin wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines entsprechenden Verfahrens gelöst.Furthermore, the object is achieved by providing a corresponding method.

FigurenkurzbeschreibungBrief Description

Die Erfindung wird nachfolgend eingehender an Hand der Figuren erläutert werden, in diesen zeigtThe invention will be explained in more detail below with reference to the figures, in which shows

1 einen schematischen Aufbau einer schematisierten Einrichtung gemäß dem Stand der Technik, und 1 a schematic structure of a schematic device according to the prior art, and

2 einen schematisierten Ablauf sowie schematisierte Einrichtungen gemäßen Aspekten der Erfindung. 2 a schematic flow and schematized devices according to aspects of the invention.

Ausführliche Darstellung der ErfindungDetailed illustration of the invention

Bevor nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung eingehender beschrieben werden, ist zunächst festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Komponenten oder die beschrieben Verfahrensschritte beschränkt ist. Weiterhin stellt auch die verwendete Terminologie keine Einschränkung dar sondern hat lediglich beispielhaften Charakter. Soweit nachfolgend in der Beschreibung und den Ansprüchen der Singular verwendet wird ist dabei jeweils der Plural mit umfasst, soweit der Kontext nicht explizit dies ausschließt.Before describing embodiments of the invention in more detail below, it should first be noted that the invention is not limited to the described components or the described method steps. Furthermore, the terminology used is not a restriction but has only exemplary character. Insofar as the singular is used below in the description and the claims, the plural is included in each case, unless the context explicitly excludes this.

In 1 ist ein schematischer Aufbau einer schematisierten beispielhaften Einrichtung BMS gemäß dem Stand der Technik dargestellt.In 1 FIG. 2 shows a schematic layout of a schematized exemplary device BMS according to the prior art.

Das Batteriemanagementsystem BMS, welches schematisch als gestricheltes Rechteck dargestellt ist, ist über Spannungsmessleitungen L0, L1, L2, L3, L4 mit Zellen Cell 1, Cell 2, Cell 3, Cell 4 verbunden. Die Spannungsmessleitungen weisen jeweils einen Tiefpass auf. So weist die Spannungsmessleitung L0 einen Tiefpass gebildet aus einem Widerstand R0 und dem Kondensator C1 auf. Entsprechend weisen auch die anderen Spannungsmessleitungen L1, L2, L3, L4 einen Tiefpass auf.The battery management system BMS, which is shown schematically as a dashed rectangle, is connected via voltage measurement lines L 0 , L 1 , L 2 , L 3 , L 4 to cells Cell 1, Cell 2, Cell 3, Cell 4. The voltage measurement lines each have a low pass. Thus, the voltage measuring line L 0 has a low pass made up of a resistor R 0 and the capacitor C 1 . Accordingly, the other voltage measuring lines L 1 , L 2 , L 3 , L 4 have a low pass.

Dabei können benachbarte Spannungsmessleitungen ein gemeinsames zugeordnetes kapazitives Element im jeweiligen Tiefpasselement aufweisen, z. B. Spannungsmessleitungen L0, L1 weisen Kondensator C1 als gemeinsames zugeordnetes kapazitives Element auf.In this case, adjacent voltage measuring lines may have a common associated capacitive element in the respective low-pass element, for. B. voltage measuring lines L 0 , L 1 have capacitor C 1 as a common associated capacitive element.

Zur Messung werden die Spannungsmessleitungen an einer Zelle durch einen Multiplexer MUX ausgewählt und die anliegende Spannung über einen Analog-Digital-Wandler ADC abgetastet.For measurement purposes, the voltage measurement lines on a cell are selected by a multiplexer MUX and the applied voltage is sampled via an analog-to-digital converter ADC.

Tritt nun wie an Spannungsmessleitung L3 ein Fehler auf, d. h. die Leitung zu den Zellen Cell 3 und Cell 4 ist unterbrochen, so kann nicht mehr zuverlässig die Spannung der Zellen Cell 3 und Cell 4 gemessen werden, da die Spannung zwischen Leitung L4 und Leitung L3 als auch die Spannung zwischen Leitung L3 und Leitung L2 – insbesondere unmittelbar nach Auftreten eines Fehlers – an der Spannungsmessleitung nicht unmittelbar auf 0 Volt abfällt, sondern durch das Vorhandensein eines Tiefpasses die am Batteriemanagementsystem BMS gemessene Spannung in etwa auf Zellspannungsniveau verbleibt. Dies führt in der Folge dazu, dass das BMS annimmt, dass sich im Szenario des Ladens die betroffenen Zellspannungen nicht verändern, obgleich sie u. U. bereits deutlich über ihrem Maximalwert der Zellspannung angelangt sind.If an error occurs, as is the case with the voltage measuring line L 3 , ie the line to the cells Cell 3 and Cell 4 is interrupted, the voltage of the cells Cell 3 and Cell 4 can no longer be reliably measured since the voltage between line L 4 and Line L 3 as well as the voltage between line L 3 and line L 2 - especially immediately after the occurrence of a fault - does not drop directly to 0 Volt on the voltage measuring line, but by the presence of a low-pass the voltage measured at the battery management system BMS voltage remains at about cell voltage level , As a result, the BMS assumes that, in the charging scenario, the affected cell voltages do not change, although they may change. U. have already reached significantly above their maximum value of the cell voltage.

Im Unterschied dazu ist in 2 ein schematisierter Ablauf sowie schematisierte Einrichtungen gemäßen Aspekten der Erfindung dargestellt.In contrast to this is in 2 a schematic flow and schematized devices according to aspects of the invention shown.

Hier sind die Spannungsmessleitungen L0, L1, L2, L3, L4 um Schaltelemente S1, S2, S3, S4 ergänzt.Here, the voltage measuring lines L 0 , L 1 , L 2 , L 3 , L 4 are supplemented by switching elements S 1 , S 2 , S 3 , S 4 .

In einem ersten, geschlossen Zustand können diese Schaltelemente S1, S2, S3, S4 das jeweils zugeordnete kapazitive Element C1, C2, C3, C4 entladen. In einem zweiten, geöffneten Zustand können diese Schaltelemente S1, S2, S3, S4 das jeweils zugeordnete kapazitive Element C1, C2, C3, C4 nicht entladen.In a first, closed state of these switching elements respectively associated with the capacitive element C 1, C 2 can be S 1, S 2, S 3, S 4, C 3, C 4 discharged. In a second, open state, these switching elements, the respective associated capacitive element C 1, C 2 can be S 1, S 2, S 3, S 4, C 3, C 4 are not discharged.

Für die Messung der Zellenspannung sind die Schaltelemente S1, S2, S3, S4 im zweiten, geöffneten Zustand und die Spannungsmessleitungen an einer Zelle werden durch einen Multiplexer MUX ausgewählt und die anliegende Spannung über einen Analog-Digital-Wandler ADC abgetastet. Ohne weiteres ist es jedoch auch möglich mehrere Zellen parallel über eine größere Anzahl von Analog-Digital-Wandler ADC abzutasten.For the measurement of the cell voltage, the switching elements S 1 , S 2 , S 3 , S 4 in the second, open state and the voltage measurement lines to a cell are selected by a multiplexer MUX and sampled the applied voltage via an analog-to-digital converter ADC. However, it is also possible to scan several cells in parallel over a larger number of analog-to-digital converters ADC.

Um nun aber im Sinne der Erfindung eine Identifizierung einer oder mehrerer fehlerhafter Spannungsmessleitungen vornehmen zu können, werden die Schaltelemente vor einer Messung gezielt angesteuert.However, in order to be able to carry out an identification of one or more faulty voltage measuring lines within the meaning of the invention, the switching elements are selectively controlled before a measurement.

In einem ersten Schritt 10 werden die Schaltelemente S4 und S2 kurzfristig geschlossen, so dass die Ladung, welche sich auf den Kondensatoren C4 und C2 befindet entladen wird, d. h. die Spannung über den Kondensatoren C4 und C2 wird in etwa zu V4 = V2 = 0 Volt. Dabei fließt durch die Spannungsmessleitungen L1, L2 ein Strom Ibal (durchgezogener Pfeil) während in den Spannungsmessleitungen L3, L4 wegen der fehlerhaften Spannungsmessleitungen L3 kein Strom fließen kann, d. h. I = 0 (gepunkteter Pfeil).In a first step 10 the switching elements S 4 and S 2 are short-circuited, so that the charge which is located on the capacitors C 4 and C 2 is discharged, ie the voltage across the capacitors C 4 and C 2 is approximately at V 4 = V 2 = 0 volts. In this case, flows through the voltage measuring lines L 1 , L 2, a current I bal (solid arrow) while in the voltage measuring lines L 3 , L 4 because of the faulty voltage measurement lines L 3 no current can flow, ie I = 0 (dotted arrow).

D. h. eine erste Untermenge der Schaltelemente wird vor einer ersten Messung in den ersten Schaltzustand gebracht werden.Ie. a first subset of the switching elements will be brought into the first switching state before a first measurement.

Die Spannung der anderen Kondensatoren C3 und C1 wird durch das Schaltverhalten unter Umständen auch beeinflusst. Beispielsweise steigt die Spannung an Kondensator C3 auf die Spannung der Zellen Cell 4, Cell 3 und Cell 2 an. Die Spannung an Kondensator C1 verbleibt auf der Spannung der Zelle Cell 1.The voltage of the other capacitors C 3 and C 1 may also be affected by the switching behavior. For example, the voltage across capacitor C 3 increases to the voltage of cells Cell 4, Cell 3 and Cell 2. The voltage across capacitor C 1 remains at the voltage of the cell Cell 1.

Nun werden die Schaltelemente S4 und S2 wieder geöffnet und die Spannungsmessleitungen L0, L1, L2, L3, L4 werden nun in konventioneller Weise in einem Schritt 20 abgetastet. Dabei kann nun wegen der fehlerhaften Spannungsmessleitung L3 der Kondensator C4 nicht mehr aufgeladen werden und der Kondensator C3 nicht mehr entladen werden. Der Kondensator C2 wird wiederum auf die Spannung der Zelle Cell 2 aufgeladen.Now the switching elements S 4 and S 2 are opened again and the voltage measuring lines L 0 , L 1 , L 2 , L 3 , L 4 are now in a conventional manner in one step 20 sampled. In this case, because of the faulty voltage measuring line L 3, the capacitor C 4 can no longer be charged and the capacitor C 3 can no longer be discharged. The capacitor C 2 is in turn charged to the voltage of the cell Cell 2.

Folglich lässt sich an Zelle Cell 3 eine Überspannung festgestellt werden, die z. B. in einem Speicher MEM1 abgelegt wird. An Zelle Cell 4 hingegen wird nun eine Unterspannung festgestellt werden, die z. B. in einem Speicher MEM2 abgelegt wird.Consequently, an overvoltage can be detected on cell cell 3, the z. B. is stored in a memory MEM1. On cell Cell 4, however, an undervoltage will now be determined, the z. B. is stored in a memory MEM2.

In einem weiteren Schritt 30 werden nun die Schaltelemente S3 und S1 kurzfristig geschlossen, so dass die Ladung, welche sich auf den Kondensatoren C3 und C1 befindet entladen wird, d. h. die Spannung über den Kondensatoren C3 und C1 wird in etwa zu V3 = V1 = 0 Volt. Dabei fließt durch die Spannungsmessleitungen L0, L1 ein Strom Ibal (durchgezogener Pfeil) während in den Spannungsmessleitungen L2, L3 wegen der fehlerhaften Spannungsmessleitungen L3 kein Strom fließen kann, d. h. I = 0 (gepunkteter Pfeil).In a further step 30 Now the switching elements S 3 and S 1 are short-circuited, so that the charge, which is located on the capacitors C 3 and C 1 is discharged, ie the voltage across the capacitors C 3 and C 1 is approximately to V 3 = V 1 = 0 volts. In this case, flows through the voltage measurement lines L 0 , L 1, a current I bal (solid arrow) while in the voltage measurement lines L 2 , L 3 because of the faulty voltage measurement lines L 3 no current can flow, ie I = 0 (dotted arrow).

D. h. eine zweite Untermenge der Schaltelemente wird vor einer ersten Messung in den ersten Schaltzustand gebracht werden. Dabei sind die erste und die zweite Untermenge disjunkt.Ie. a second subset of the switching elements will be brought into the first switching state before a first measurement. The first and the second subset are disjoint.

Die Spannung der anderen Kondensatoren C4 und C2 wird durch das Schaltverhalten unter Umständen auch beeinflusst. Beispielsweise steigt die Spannung an Kondensator C4 auf die Spannung der Zellen Cell 4, Cell 3 an. Die Spannung an Kondensator C2 verbleibt auf der Spannung der Zelle Cell 2.The voltage of the other capacitors C 4 and C 2 may also be affected by the switching behavior. For example, the voltage across capacitor C 4 increases to the voltage of cells Cell 4, Cell 3. The voltage across capacitor C 2 remains at the voltage of the cell Cell 2.

Nun werden die Schaltelemente S3 und S1 wieder geöffnet und die Spannungsmessleitungen L0, L1, L2, L3, L4 werden nun in konventioneller Weise in einem Schritt 40 abgetastet. Dabei kann nun wegen der fehlerhaften Spannungsmessleitung L3 der Kondensator C3 nicht mehr aufgeladen werden und der Kondensator C4 nicht mehr entladen werden. Der Kondensator C1 wird wiederum auf die Spannung der Zelle Cell 1 aufgeladen.Now, the switching elements S 3 and S 1 are opened again and the voltage measuring lines L 0 , L 1 , L 2 , L 3 , L 4 are now in a conventional manner in one step 40 sampled. In this case, because of the faulty voltage measuring line L 3, the capacitor C 3 can no longer be charged and the capacitor C 4 can no longer be discharged. The capacitor C 1 is in turn charged to the voltage of the cell Cell 1.

Folglich lässt sich an Zelle Cell 4 eine Überspannung festgestellt werden, die z. B. in einem Speicher MEM1 abgelegt wird. An Zelle Cell 3 hingegen wird nun eine Unterspannung festgestellt werden, die z. B. in einem Speicher MEM2 abgelegt wird.Consequently, an overvoltage can be detected on cell cell 4, the z. B. is stored in a memory MEM1. On cell Cell 3, however, an undervoltage will now be detected, the z. B. is stored in a memory MEM2.

Der Speicher MEM1 und MEM2 kann dabei identisch mit dem zuvor genannten Speicher sein, wobei die Ergebnisse einfach hinzuaddiert werden, oder aber der Speicher kann zweimal vorhanden sein, so dass auch der zeitliche Verlauf der Messung mit dem Schaltzuständen korreliert werden kann.In this case, the memory MEM1 and MEM2 can be identical to the previously mentioned memory, with the results simply being added, or else the memory can be present twice, so that the chronological course of the measurement can also be correlated with the switching states.

Nun kann in einem weiteren Schritt 50 ausgewertet werden, ob eine fehlerhafte Spannungsleitung vorliegt. Im gezeigten Beispiel sind die Zellen Cell 3 und Cell 4 über beide Messungen sowohl mit Überspannung als auch mit Unterspannung gezeigt. Somit kann als fehlerhafte Spannungsmessleitung die den beiden Zellen Cell 3 und Cell gemeinsame Spannungsmessleitung L3 identifiziert werden.Now, in another step 50 be evaluated whether a faulty voltage line is present. In the example shown cells Cell 3 and Cell 4 are shown over both measurements with both overvoltage and undervoltage. Thus, as the faulty voltage measuring line, the voltage measuring line L 3 common to the two cells Cell 3 and Cell can be identified.

D. h. mittels der Erfindung ist es möglich fehlerhafte Spannungsmessleitungen aufzufinden und somit die Sicherheit drastisch zu erhöhen.Ie. By means of the invention it is possible to find faulty voltage measuring lines and thus to increase safety drastically.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schaltelemente S1, S2, S3, S4 gesteuerte Halbleiterschaltelemente sind und somit eine Integration in integrierte Schaltkreise erlaubt.It is particularly preferred if the switching elements S 1 , S 2 , S 3 , S 4 are controlled semiconductor switching elements and thus allows integration into integrated circuits.

Die jeweilige Kombination von Elementen und Merkmalen in der vorangehenden Beschreibung von Ausführungsformen ist lediglich beispielhaft. Weiterhin sind natürlich auch Kombinationen und Austausch und Ersatz der jeweiligen Elemente und Ausführungsformen möglich. Ohne weiteres sind auch weitere Variationen, Modifikationen und andere Implementierungen durch einen Fachmann nicht ausgeschlossen sondern ebenso dem Geist und Wesen der Erfindung zugeordnet.The particular combination of elements and features in the foregoing description of embodiments is merely exemplary. Furthermore, of course, combinations and replacement and replacement of the respective elements and embodiments are possible. Clearly, other variations, modifications and other implementations by a person skilled in the art are not excluded but are also associated with the spirit and spirit of the invention.

Claims (6)

Vorrichtung zur Erkennung fehlerhafter Spannungsmessleitungen für mehrzellige, seriell verschaltete wieder-aufladbare Batterien für ein Batteriemanagementsystem, wobei das Batteriemanagementsystem eine Vielzahl von Spannungsmessleitungen zur Kontaktierung von Zellen einer mehrzelligen, seriell verschaltete wieder-aufladbaren Batterie aufweist, wobei die Spannungsmessleitungen weiterhin jeweils ein Tiefpasselement mit einem zugeordneten kapazitiven Element aufweisen, aufweisend • eine Vielzahl von Schaltelementen, wobei ein Schaltelement so angeordnet ist, dass das Schaltelement ein zugeordnetes kapazitives Element eines der Tiefpasselemente in einem ersten Schaltzustand entladen kann während das zugeordnete kapazitive Element des Tiefpasselementes in einem zweiten Schaltzustand über das Schaltelement nicht entladen werden kann, • eine Messanordnung, welche erlaubt eine Spannung auf jeder der Spannungsmessleitungen in dem zweiten Schaltzustand feststellen zu können, • eine Auswerteschaltung, welche erlaubt aus den ermittelten Spannungen einer Spannungsmessleitung feststellen zu können, ob die Spannungsmessleitung fehlerhaft ist oder nicht.A device for detecting faulty voltage measurement lines for multicellular, series-connected rechargeable batteries for a battery management system, the battery management system having a plurality of voltage measurement lines for contacting cells of a multicell, serially connected rechargeable battery, the voltage measurement lines each further having a low pass element with an associated one having capacitive element, comprising A plurality of switching elements, wherein a switching element is arranged so that the switching element can discharge an associated capacitive element of one of the low-pass elements in a first switching state while the associated capacitive element of the low-pass element can not be discharged in a second switching state via the switching element, a Measuring arrangement, which allows to detect a voltage on each of the voltage measuring lines in the second switching state, • an evaluation circuit, which allows to determine from the determined voltages of a voltage measuring line, whether the voltage measuring line is faulty or not. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Spannungsmessleitungen ein gemeinsames zugeordnetes kapazitives Element im jeweiligen Tiefpasselement aufweisen.Apparatus according to claim 1, characterized in that adjacent voltage measuring lines have a common associated capacitive element in the respective low-pass element. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente gesteuerte Halbleiterschaltelemente sind.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the switching elements are controlled semiconductor switching elements. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Untermenge der Vielzahl von Schaltelemente vor einer ersten Messung in den ersten Schaltzustand gebracht werden, und dass eine zweite Untermenge der Vielzahl von Schaltelemente vor einer zweiten Messung in den ersten Schaltzustand gebracht werden, wobei die Vielzahl der Schaltelemente eine serielle Anordnung aufweisen und die erste Untermenge aus geradzahligen Schaltelementen in der seriellen Anordnung und die zweite Untermenge aus ungeradzahligen Schaltelementen in der seriellen Anordnung gebildet werden.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a first subset of the plurality of switching elements are brought into the first switching state before a first measurement, and that a second subset of the plurality of switching elements are brought into the first switching state before a second measurement, wherein the plurality of switching elements have a serial arrangement and the first subset of even-numbered switching elements in the serial arrangement and the second subset of odd-numbered switching elements in the serial arrangement are formed. Verfahren zur Erkennung fehlerhafter Spannungsmessleitungen für mehrzellige wieder-aufladbare Batterien für ein Batteriemanagementsystem, wobei das Batteriemanagementsystem eine Vielzahl von Spannungsmessleitungen zur Kontaktierung von Zellen einer mehrzelligen wieder-aufladbaren Batterie aufweist, wobei die Spannungsmessleitungen weiterhin jeweils ein Tiefpasselement mit einem zugeordneten kapazitiven Element aufweisen, aufweisend • eine Vielzahl von Schaltelementen, wobei ein Schaltelement so angeordnet ist, dass das Schaltelement ein zugeordnetes kapazitives Element eines der Tiefpasselemente in einem ersten Schaltzustand entladen kann während das zugeordnete kapazitive Element des Tiefpasselementes in einem zweiten Schaltzustand über das Schaltelement nicht entladen werden kann, • eine Messanordnung, welche erlaubt eine Spannung auf jeder der Spannungsmessleitungen in dem zweiten Schaltzustand feststellen zu können, • eine Auswerteschaltung, welche erlaubt aus den ermittelten Spannungen einer Spannungsmessleitung feststellen zu können, ob die Spannungsmessleitung fehlerhaft ist oder nicht, aufweisend die Schritte • ansteuern einer ersten Untermenge von Schaltelemente in den ersten Schaltzustand und nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ansteuern der ersten Untermenge von Schaltelemente in den zweiten Schaltzustand, wobei die Vielzahl der Schaltelemente eine serielle Anordnung aufweisen und die erste Untermenge aus geradzahligen Schaltelementen in der seriellen Anordnung gebildet werden, anschließend • messen der Spannungsmessleitungen zur Erlangung erster Spannungsmesswerte, • ansteuern einer zweiten Untermenge von Schaltelemente in den ersten Schaltzustand und nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit ansteuern der zweiten Untermenge von Schaltelemente in den zweiten Schaltzustand, wobei die zweite Untermenge aus ungeradezahligen Schaltelementen in der seriellen Anordnung gebildet werden, anschließend • messen der Spannungsmessleitungen zur Erlangung zweiter Spannungsmesswerte, • auswerten an Hand der gemessenen ersten und zweiten Spannungsmesswerte ob eine Spannungsmessleitung fehlerhaft ist.A method of detecting faulty voltage sense lines for multicellular rechargeable batteries for a battery management system, the battery management system comprising a plurality of voltage sense lines for contacting cells of a multicellular rechargeable battery, the voltage sense lines each further comprising a low pass element with an associated capacitive element A plurality of switching elements, wherein a switching element is arranged so that the switching element can discharge an associated capacitive element of one of the low-pass elements in a first switching state while the associated capacitive element of the low-pass element can not be discharged via the switching element in a second switching state, A measuring arrangement which makes it possible to determine a voltage on each of the voltage measuring lines in the second switching state, • An evaluation circuit which allows to determine from the determined voltages of a voltage measuring line whether the voltage measuring line is faulty or not, comprising the steps Driving a first subset of switching elements into the first switching state and after a predetermined time has elapsed, driving the first subset of switching elements into the second switching state, the plurality of switching elements having a serial arrangement and forming the first subset of even numbered switching elements in the serial arrangement , subsequently Measuring the voltage measurement lines to obtain first voltage measurements, Driving a second subset of switching elements into the first switching state and after a predetermined time has elapsed, driving the second subset of switching elements into the second switching state, wherein the second subset of odd-numbered switching elements are formed in the serial arrangement, subsequently Measuring the voltage measurement lines to obtain second voltage measurements, • evaluate on the basis of the measured first and second voltage measurement values whether a voltage measurement line is faulty. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung einer fehlerhaften Spannungsmessleitung an Hand von gemessenen Über- und Unterspannungen benachbarter Zellen der fehlerhaften Spannungsmessleitung erfolgt.A method according to claim 5, characterized in that the evaluation of a faulty voltage measuring line on the basis of measured over- and under-voltages of adjacent cells of the faulty voltage measuring line takes place.
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