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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Testen und Warten einer Hochvoltbatterie und Verwendungen dieser Vorrichtung.
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Stand der Technik
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DE 10 2010 035 553 offenbart eine Vorrichtung, z.B. ein Fahrzeug oder ein Flurförderzeug, die mit einer Hochvoltbatterie betrieben wird und einen Batterieaufnahmeraum zum Aufnahmen der Hochvoltbatterie aufweist. Die Hochvoltbatterie ist ein Energiemodul, das im Inneren seines Gehäuses eine Batterie mit mehreren Lithium-Ionen-Zellen und zwei Batteriekontakten, einem Batteriemanagementsystem zum Überwachen des Ladezustands der Batterie und zum Datenaustausch zwischen Batterie und einer Vorrichtungssteuerung bzw. einem Ladegerät, und einer mehrpoligen Steckdose zum Anschluss eines Diagnosegeräts an die Batterie bzw. deren Batteriemanagementsystem. Dabei ist vorgesehen, dass eine Ladestation für die Hochvoltbatterie einen Batterieaufnahmeraum aufweist, der dem Batterieaufnahmeraum der Hochvoltbatterie-betriebenen Vorrichtung gleicht.
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Es gibt derzeit am Markt zum Aufladen von Hochvoltbatterien nur Hochvoltbatterie-Ladegeräte, die ausschließlich für die Funktion des Ladens der Hochvoltbatterie ausgestaltet sind. Daneben gibt es gesonderte Vorrichtungen zum Auslesen eines Batteriemanagementsystems einer Hochvoltbatterie, d.h. sogenannte Hochvoltbatterie-Diagnosevorrichtungen.
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Hierin wird unter einer Hochvoltbatterie ein Verbund von Batterieeinzelzellen bzw. ein Verbund von Batteriemodulen verstanden, dessen Gesamtspannung größer als 60 V ist. Ferner werden hierin zur Vereinfachung der Ausdrucksweise unter dem Begriff Hochvoltbatterie eine gesamte Hochvoltbatterie oder einzelne bzw. vereinzelte Hochvoltbatteriemodule verstanden.
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Es gibt derzeit keine Geräte, die in der Lage sind, eine Hochvoltbatterie (d.h. eine gesamte Hochvoltbatterie oder einzelne Hochvoltbatteriemodule) in einen höheren Ladezustand zu bringen (d.h. zu Laden) und dabei zusätzlich eine Diagnose der Hochvoltbatterie durch Auswerten von Daten aus dem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie zu erstellen und/oder die Hochvoltbatterie in einen definierten niedrigeren Ladezustand zu bringen (d.h. zu Entladen).
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Testen und Warten einer Hochvoltbatterie mit den Merkmalen des beigefügten unabhängigen Anspruchs 1 und eine Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 15. Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
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Ein Kerngedanke der Erfindung ist die Vereinigung einer Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung zusammen mit einer Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung gemäß der nachfolgend offenbarten ersten Variante oder mit einer Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung gemäß der nachfolgend offenbarten zweiten Variante, jeweils in einem einzigen Gerät. Es können selbstverständlich auch eine Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung zusammen mit einer Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung und einer Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung in einem einzigen Gerät vereinigt werden.
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Wie beansprucht, wird eine Vorrichtung zum Warten und Pflegen einer an die Vorrichtung anschließbaren Hochvoltbatterie (vereinzelte Module eingeschlossen) bereitgestellt. Dabei ist eine an die Vorrichtung anschließbare Hochvoltbatterie als ein Verbund von Batterieeinzelzellen bzw. als ein Verbund von Batteriemodulen ausgebildet und umfasst einen Hochvolt-Pluspolanschluss und einen Hochvolt-Minuspolanschluss und ein Batteriemanagementsystem mit einem Datenübertragungsanschluss zur bidirektionalen Übertragung von Batteriemanagementsystem-Daten zwischen dem Batteriemanagementsystem und einer in Bezug auf die Hochvoltbatterie (vereinzelte Module eingeschlossen) externeninformationsverarbeitenden Einheit. Die beanspruchte Vorrichtung umfasst nun mindestens zwei oder drei Einrichtungen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die folgendes umfasst: eine Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung, eine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung und eine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung.
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Eine Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung istdazu ausgebildet, eine an die Vorrichtung angeschlossene Hochvoltbatterie in einen höheren Ladezustand zu bringen, und die folgendes umfasst: einen Hochvolt-Plusanschluss, der dazu ausgebildet ist, mit einem Hochvolt-Pluspolanschluss der Hochvoltbatterie verbunden zu werden, und einen Hochvolt- Minusanschluss, der dazu ausgebildet ist, mit einem Hochvolt-Minuspolanschluss der Hochvoltbatterie verbunden zu werden.
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Eine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung istdazu ausgebildet, eine an die Vorrichtung angeschlossene Hochvoltbatterie und die Vorrichtung auf ein Vorliegen von internen Fehlern zu überprüfen, erkannte interne Fehler anzuzeigen, vorzugsweise auch Diagnosedaten bezüglich des Zustands der Hochvoltbatterie zu erzeugen und Funktionen auszulösen, die darauf gerichtet sind, die Vorrichtung und die Hochvoltbatterie sicher in einen anderen Zustand zu bringen, zu betreiben und/oder zu testen, und die eine informationsverarbeitenden Einrichtung mit einem Datenübertragungsanschluss zur bidirektionalen Übertragung von Batteriemanagementsystem-Daten zwischen der informationsverarbeitenden Einrichtung und dem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie umfasst. Gemäß der ersten Variante ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass eine Hochvoltbatterie mit nur einem einzigen Gerät, eben dieser Vorrichtung, in einen beliebigen höheren Ladezustand gebracht werden und in Verbindung mit dem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie Diagnosefunktionen an derselben durchgeführt werden können.
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Eine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung istdazu ausgebildet, eine an die Vorrichtung angeschlossene Hochvoltbatterie in einen niedrigeren Ladezustand zu bringen, und die folgendes umfasst: einen Hochvolt-Plusanschluss, der dazu ausgebildet ist, mit dem Hochvolt-Pluspolanschluss der Hochvoltbatterie verbunden zu werden, und einen Hochvolt- Minusanschluss, der dazu ausgebildet ist, mit dem Hochvolt-Minuspolanschluss der Hochvoltbatterie verbunden zu werden. Gemäß der zweiten Variante ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass eine Hochvoltbatterie mit nur einem einzigen Gerät, eben dieser Vorrichtung, in einen beliebigen höheren oder auch niedrigeren Ladezustand gebracht werden kann. Gemäß der zweiten Variante ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass eine Hochvoltbatterie mit nur einem einzigen Gerät, eben dieser Vorrichtung, in einen beliebigen höheren oder auch niedrigeren Ladezustand gebracht werden kann.
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Die Vorrichtung umfasst ferner für eine Hochvoltbatterie erforderliche Anschlüsse, Stimuligeneratoren und Stimulileitungen, die erforderlich sind, um für die Hochvoltbatterie eine Fahrzeugumgebung zu simulieren. Die dazu von den Stimuligeneratoren erzeugten und mittels der Stimulileitungen übertragenen Stimulidaten bzw. Stimulisignale, d.h. für den Betrieb einer Hochvoltbatterie erforderlichen Signale aus der Betriebsumgebung, gehören für eine Hochvoltbatterie als Fahrbatterie für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug die folgenden, dem Fachmann bekannten Signale: Zündung (Klemme 15), Dauerplus (Klemme 30), Masse (Klemme 31) und das Interlock-Signal.
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Die Vorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, die oben beschriebenen Funktionen der Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung, der Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung und/oder Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung an vereinzelten Hochvolt-Modulen oder an Zusammenschlüssen von Hochvoltbatterien durchzuführen.
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Hierin wird unter dem Begriff Ladezustand einer Hochvoltbatterie ein Parametersatz verstanden, der sich aus der aktuellen Spannung der Hochvoltbatterie und bestimmten Ausgabewerten des Batteriemanagementsystems (d.h. des Batteriesteuergeräts) ergibt.
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Hierin wird unter dem Begriff Wartung einer Hochvoltbatterie ein Eingriff in bzw. eine Veränderung an der Hochvoltbatterie verstanden, einschließlich beispielsweise einem Austausch von einem Batteriemodul und anschließender Zusammenbau der gesamten Hochvoltbatterie nach einem Fehlerfall oder beispielsweise das Wieder-in-einen-normalen- Ladezustand-bringen einer tiefentladenen Batterie, sofern dies der Batteriehersteller zulässt.
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Hierin wird unter dem Begriff Pflege einer Hochvoltbatterie eine Veränderung des Ladungszustands einer Batterieeinzelzelle oder eines Batteriemoduls verstanden, einschließlich beispielsweise eines Ladungsausgleichs zwischen Batterieeinzelzellen bzw. Batteriemodulen, so dass z.B. die Hochvoltspannung niemals unter einen vordefinierten Wert abfällt.
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Hierin wird unter dem Begriff Diagnose einer Hochvoltbatterie ein Satz von an einer Hochvoltbatterie ausgeführten Untersuchungsschritten verstanden, der zumindest eine der folgenden Untersuchungen umfasst: Sichtprüfung einer Hochvoltbatterie, Auslesen von Parametern, einschließlich insbesondere der Fehlerparameter, aus dem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie, eine Fehlerbeurteilung der Hochvoltbatterie nach dem Auslesen der Fehler und eine Plausibilitätsprüfung der vom Batteriemanagementsystem gelieferten Werte mit Messwerten, die ggf. von den Komponenten Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung und Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelt worden sind.
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Weitere Vorteile der Erfindung
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Wenn die Vorrichtung gemäß einer ersten Variante eine Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung und eine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung umfasst, kann die Vorrichtung ferner eine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung umfassen. Wenn die Vorrichtung gemäß einer zweiten Variante eine Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung und eine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung umfasst, kann die Vorrichtung ferner eine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung umfassen. Und wenn die Vorrichtung gemäß einer dritten Variante eine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung und eine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung umfasst, kann die Vorrichtung ferner eine Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung umfassen. Diese Ausgestaltungen ermöglichen, dass eine Hochvoltbatterie oder vereinzelte Hochvolt-Module mit nur einem einzigen Gerät, eben mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einen beliebigen höheren oder auch niedrigeren Ladezustand gebracht werden kann und in Verbindung mit dem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie Diagnosefunktionen an derselben, an vereinzelten Hochvolt-Modulen und/oder in der Vorrichtung durchgeführt werden können.
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Die Vorrichtung kann ferner eine innerhalb der informationsverarbeitenden Einheit vorgesehene Sicherheitseinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, von der Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung erzeugte Diagnosedaten auszuwerten und Reaktionsdaten zu erzeugen, die an eine an die Vorrichtung angeschlossene Hochvoltbatterie, z.B. über ein bezüglich der Vorrichtung im Wesentlichen externes Datenbussystem, wie etwa ein Controller Area Network (CAN), übertragen werden können und die Funktionen definieren, die darauf gerichtet sind, die Hochvoltbatterie und/oder die Vorrichtung in einen sicheren Zustand zu betreiben und/oder zu testen, und die dazu ausgebildet ist, z.B. über ein bezüglich der Vorrichtung im Wesentlichen internes Datenbussystem, Diagnosedaten und/oder Reaktionsdaten zwischen der Sicherheitseinrichtung und der Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung bidirektional zu übertragen. Die Sicherheitseinrichtung erkennt vordefinierte Sicherheitsrisiken, deren Eintreten auf der Grundlage der von der Diagnoseeinrichtung übertragenen Diagnosedaten und/oder Messdaten erkannt wird, und vordefinierte Reaktionen, die dazu ausgerichtet sind, die Hochvoltbatterie oder vereinzelte Hochvolt-Module bzw. die Vorrichtung aus einem erkannten Sicherheitsrisikofall in einen sicheren Zustand zu überführen. Somit ermöglicht die Sicherheitseinrichtung einen sicheren Betrieb einer zur Pflege oder Wartung an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie.
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Die Vorrichtung kann ferner eine innerhalb der informationsverarbeitenden Einheit vorgesehene Mensch-Maschine-Schnittstelle mit folgendem umfassen: eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben bzw. Anzeigen von Batteriemanagementsystem-Daten, Diagnosedaten und Reaktionsdaten, eine Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Benutzersteuerungsdaten durch einen Benutzer, und eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle, an die die Ausgabeeinrichtung und die Eingabeeinrichtung angeschlossen sind und die dazu ausgebildet ist, von dem Benutzer eingegebene Benutzersteuerungsdaten auszugeben zur Übertragung zu dem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie, zu der Diagnoseeinrichtung bzw. zu der Sicherheitseinrichtung. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle eine Fernbedienung mit einer Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben bzw. Anzeigen von Batteriemanagementsystem-Daten, Diagnosedaten und Reaktionsdaten, und/oder einer Eingabeeinrichtung zum Eingeben von Benutzersteuerungsdaten durch einen Benutzer umfassen.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Mensch-Maschine-Schnittstelle kann die Vorrichtung einen innerhalb der informationsverarbeitenden Einheit vorgesehenen Netzwerkanschluss umfassen, der dazu ausgebildet ist, von einem Benutzer erzeugte Benutzersteuerungsdaten einzulesen zur Übertragung zu dem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie, zu der Diagnoseeinrichtung bzw. zu der Sicherheitseinrichtung. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle bzw. der Netzwerkanschluss ermöglicht das Ausgeben bzw. Anzeigen von Informationen für einen Bediener der Vorrichtung bezüglich des Zustands einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie, und das Eingeben durch den Bediener von Steuerungsdaten, etwa zum Initiieren vorbestimmter Pflege- oder Wartungsprozesse an der Hochvoltbatterie.
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Insbesondere kann die Ausgabeeinrichtung der Mensch-Maschine-Schnittstelle Ausgabemittel umfassen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die folgendes umfasst: einen Monitor, einen Beamer, einen Touchscreen, einen Drucker und/oder ein Display. Die Eingabeeinrichtung der Mensch-Maschine-Schnittstelle kann Eingabemittel umfassen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die folgendes umfasst: eine Tastatur, eine Maus, einen Trackball, ein Grafiktablett, einen Joystick, einen Trackpoint, einen Touchscreen, einen Light Pen und/oder ein Touchpad. Alternativ oder zusätzlich kann die Mensch-Maschine-Schnittstelle eine Fernbedienung mit einem derartigen Ausgabemittel und/oder einem derartigen Eingabemittel umfassen. Durch diese Ausgestaltungen ermöglicht die Mensch-Maschine-Schnittstelle eine umfassende und benutzerfreundliche Bedienung der Vorrichtung hinsichtlich aller ihrer Funktionen durch einen Benutzer, auch in einer Arbeitsumgebung wie etwa einer Werkstatt, einer Batterieladestation oder einer Batterielagerungsstätte.
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Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann dazu ausgebildet sein, zumindest ein Datum der folgenden Daten anzuzeigen: Ausgabewerte des Batteriemanagementsystems einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie, insbesondere wenigstens ein Datum, das ausgewählt ist aus eine Gruppe von Daten, die: einen Hersteller, eine Seriennummer, ein Herstellungsdatum, eine Spezifikation, eine Ladedauer, eine Entladedauer, einen maximalen Ladestrom, einen maximalen Entladestrom, eine maximale Ladeleistung bei einer bestimmten Zielspannung, eine maximale Entladeleistung bei einer bestimmten Zielspannung, einen Inhalt einer Log-Datei für einen Ladevorgang, einen Inhalt einer Log-Datei für einen Entladevorgang und einen Inhalt einer Log-Datei für einen Diagnosevorgang umfasst, und einen Ladezustand einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie, insbesondere eine Batteriespannung und Ausgabewerte des Batteriemanagementsystems der Hochvoltbatterie. Aufgrund der Darstellbarkeit der vorgenannten Daten ermöglicht die Mensch-Maschine-Schnittstelle die Darstellung und die Einsichtnahme durch einen Bediener für bzw. in alle erdenklich wesentlichen, den Zustand einer Hochvoltbatterie charakterisierenden Parameter, einschließlich aller in dem Batteriemanagementsystem gespeicherten Parameter.
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Das Batteriemanagementsystem einer an die Vorrichtung anschließbaren Hochvoltbatterie kann darin gespeicherte Information bezüglich der Hochvoltbatterie-Spezifikation einschließlich einem maximalen Ladestrom und einer maximalen Ladeleistung bei einer bestimmten Zielspannung enthalten. Entsprechend kann die Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung dazu ausgebildet sein, gepulste oder lineare Strom-Zeit-Verläufe gemäß einer Vorgabe der Hochvoltbatterie-Spezifikation zu erzeugen und in eine angeschlossene Hochvoltbatterie einzuspeisen. Durch diese Ausgestaltung ist die Vorrichtung geeignet, Hochvoltbatterien unterschiedlicher, insbesondere auch unterschiedlicher elektrochemischer Typen dem Typ angepasst korrekt zu laden.
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Die Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung kann folgendes umfassen: einen AC/DC Wandler und einen AC-Netzannschluss zum Anschließen des AC/DC-Wandlers an ein externes AC-Stromnetz und/oder einen DC/DC Wandler und einen DC-Versorgungsanschluss zum Anschließen des DC/DC Wandlers an ein externes DC-Netz, DC-Anschlüsse, die mit den ladeeinrichtungsseitigen Ausgängen des AC/DC Wandlers bzw. des DC/DC Wandlers verbunden sind, eine Strom- und Spannungsüberwachungseinrichtung zum Erfassen eines Ladestrom-Zeit-Verlaufs eines in eine an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie eingespeisten Ladestroms und eines Ladespannungs-Zeit-Verlaufs einer an die an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie angelegten Ladespannung, und eine Ladesteuerungseinrichtung zum Steuern eines Ladestrom-Zeit-Verlaufs eines in die an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie eingespeisten Ladestroms und eines Ladespannungs-Zeit-Verlaufs einer an die an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie angelegten Ladespannung. Vorzugsweise umfasst die Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung auch einen steuerbaren Ladestromregler. Durch diese Ausgestaltungen ist die Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung dazu geeignet, Hochvoltbatterien unterschiedlicher, insbesondere auch unterschiedlicher elektrochemischer Typen dem Typ angepasst effizient (rasch) und sicher zu laden.
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Das Batteriemanagementsystem einer an die Vorrichtung anschließbaren Hochvoltbatterie kann darin gespeicherte Information bezüglich der Hochvoltbatterie-Spezifikation einschließlich einem maximalen Entladestrom und einer maximalen Entladeleistung bei einer bestimmten Zielspannung enthalten. Entsprechend kann die Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung dazu ausgebildet sein, eine elektrische Lasteinrichtung, die an eine an die Vorrichtung angeschlossene Hochvoltbatterie als elektrischer Verbraucher angeschlossen werden kann, so zu steuern, dass sie gepulste oder lineare Strom-Zeit-Verläufe gemäß einer Vorgabe der Hochvoltbatterie-Spezifikation aus der Hochvoltbatterie entnehmen bzw. umsetzen kann. Durch diese Ausgestaltung ist die Vorrichtung geeignet, Hochvoltbatterien unterschiedlicher, insbesondere auch unterschiedlicher elektrochemischer Typen dem Typ angepasst korrekt zu entladen.
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Die Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, aus einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie entnommene bzw. umgesetzte elektrische Leistung thermisch zu verwerten, in ein externes Stromnetz zurückzuspeisen, oder zum Einspeisen in eine andere an die Vorrichtung angeschlossene Hochvoltbatterie abzugeben. Durch diese Ausgestaltungen wird die aus einer Hochvoltbatterie entnommene elektrische Leistung nicht vergeudet, sondern sinnvoll eingesetzt bzw. anderweitig gespeichert.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung folgendes umfassen: einen steuerbaren Lastschalter, die elektrische Lasteinrichtung, eine Strom- und Spannungsüberwachungseinrichtung zum Erfassen eines Entladestrom-Zeit-Verlaufs eines von einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie entnommenen Entladestroms und eines Entladespannungs-Zeit-Verlaufs einer von der an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie erzeugten Entladespannung, und eine Entladesteuerungseinrichtung zum Steuern eines Entladestrom-Zeit-Verlaufs eines aus einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie entnommenen Entladestroms und eines Entladespannungs-Zeit-Verlaufs einer von einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie erzeugten Entladespannung. Insbesondere kann die elektrische Lasteinrichtung einen steuerbaren ohmschen Widerstand zum thermischen Verwerten der aus der Hochvoltbatterie entnommenen elektrischen Leistung umfassen, oder sie kann die entnommene elektrische Leistung ins das externe Stromnetz (AC-Stromnetz oder DC-Netz) zurückspeisen. Durch diese Ausgestaltungen ist die Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung dazu geeignet, Hochvoltbatterien unterschiedlicher, insbesondere auch unterschiedlicher elektrochemischer Typen dem Typ angepasst effizient (rasch) und sicher zu entladen.
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Die Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine Log-Datei für einen Ladevorgang, eine Log-Datei für einen Entladevorgang und/oder eine Log-Datei für einen Diagnosevorgang über die informationsverarbeitende Einheit aus einem Batteriemanagementsystems einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie zuempfangen, auszuwerten und diese zu speichern. Dies ermöglicht, dass für die Vorgeschichte bzw. den Zustand einer Hochvoltbatterie wesentliche Vorgänge einschließlich Aufladungen, Entladungen und Diagnosen, zur Speicherung aus dem Batteriemanagementsystem übertragen werden können. Anhand der gespeicherten Daten und/oder gemessener Ist-Werte bezüglich des Zustands der Hochvoltbatterie kann eine detailliertere bzw. tiefergehende Diagnose der Hochvoltbatterie durchgeführt bzw. erstellt werden.
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Die Vorrichtung kann ferner ein Datenbussystem zum Übertragen von Echtzeitdaten, das insbesondere ein im Wesentlichen für bidirektionalen Datentransfer nach extern ausgebildetes Controller Area Network (CAN) und ein in Bezug auf die Vorrichtung internes Datenbussystem umfassen kann. Das Datenbussystem kann dazu ausgebildet sein, die folgenden Komponenten kommunikationstechnisch miteinander zu verbinden: die Ladeeinrichtung, vorzugsweise über deren Datenübertragungsanschluss, der Entladeeinrichtung vorzugsweise über deren Datenübertragungsanschluss, die Diagnoseeinrichtung, die informationsverarbeitenden Einheit, insbesondere eine darin vorgesehene Kommunikationseinrichtung mit dem Datenübertragungsanschluss und eine an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie vorzugsweise über deren Datenübertragungsanschluss. Das Datenbussystem ermöglicht, dass alle Komponenten der Vorrichtung und eine angeschlossene Hochvoltbatterie in Bezug auf die Zustellbarkeit und Abrufbarkeit von Informationen bzw. Daten gleichberechtigt sind und diese teilen können. Das ursprünglich vom Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung entwickelte Controller Area Network (CAN) ist hier nur beispielhaft für ein externes Datenbussystem erwähnt. Stattdessen kann auch ein anderes Datenbussystem mit anders ausgebildeten Datenübertragungsschnittstellen und Protokollen vorgesehen sein.
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Das Datenbussystem kann dazu ausgebildet sein, zumindest ein Datum zu übertragen, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die folgendes umfasst: Codes für interne Fehler, Codes für Funktionen und Werte von Parametern für die Funktionen, Diagnosedaten, Reaktionsdaten, Benutzersteuerungsdaten, und Batteriemanagementsystem-Daten, insbesondere von einem Batteriemanagementsystem einer an die Vorrichtung angeschlossenen Hochvoltbatterie, einschließlich zumindest eines Datums zu übertragen, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die folgendes umfasst: einen Hersteller, eine Seriennummer, ein Herstellungsdatum, eine Hochvoltbatterie-Spezifikation, eine Ladedauer, eine Entladedauer, einen maximalen Ladestrom, einen maximalen Entladestrom, eine maximale Ladeleistung bei einer bestimmten Zielspannung, eine maximale Entladeleistung bei einer bestimmten Zielspannung, einen Inhalt einer Log-Datei für einen Ladevorgang, einen Inhalt einer Log-Datei für einen Entladevorgang und einen Inhalt einer Log-Datei für einen Diagnosevorgang. Damit ist gewährleistet, dass allen Komponenten der Vorrichtung und einer angeschlossenen Hochvoltbatterie alle für eine Beurteilung des Zustands, inkl. des Ladezustands, der Hochvoltbatterie wesentlichen Informationen bzw. Daten gleichberechtigt zur Verfügung gestellt werden können.
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Eine zuvor beschriebene Hochvoltbatterie-Pflege- und Wartungsvorrichtung kann für folgende Anwendung eingesetzt bzw. verwendet werden: zur Wartung einer Hochvoltbatterie oder eines vereinzelten Hochvolt-Moduls, zur Pflege einer Hochvoltbatterie oder eines vereinzelten Hochvolt-Moduls, zur Diagnose einer Hochvoltbatterie oder eines vereinzelten Hochvolt-Moduls, zum Versetzen einer Hochvoltbatterie oder eines vereinzelten Hochvolt-Moduls in einen beliebigen vorgegebenen, insbesondere höheren oder niedrigeren Ladezustand, zum Vorkonditionieren der Hochvoltbatterie oder des vereinzelten Hochvolt-Moduls nach Herstellerangaben, beispielsweise vor dem Einbau der Hochvoltbatterie oder des vereinzelten Hochvolt-Moduls in ein neues Elektro- oder Hybridfahrzeug oder nach einer Reparatur an einem Elektro- oder Hybridfahrzeug vor der Abholung des Elektro- oder Hybridfahrzeugs, zur Wartung, Pflege und/oder Diagnose einer Hochvoltbatterie oder eines vereinzelten Hochvolt-Moduls in einer Werkstatt, oder zur Wartung, Pflege und/oder Diagnose einer Hochvoltbatterie oder eines vereinzelten Hochvolt-Moduls in einer Hochvoltbatterie-Lagerstätte.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand von in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung in weiteren Einzelheiten beschrieben. In den Figuren zeigen:
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1 ein schematisiertes Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Pflegen und Warten einer Hochvoltbatterie; und
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2 ein vollständigeres Schaltbild der Vorrichtung der 1 einschließlich eines Stromlaufplanes und einer schematischen Darstellung einzelner Komponenten der Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung, der Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung und der Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung der Vorrichtung der 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die in 1 gezeigte Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zur Pflege und Wartung einer Hochvoltbatterie umfasst eine Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung 40, eine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung 60 und eine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung 80. Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung hierzu drei Varianten (i), (ii) und (iii) umfassen kann. Gemäß Variante (i) weist die Vorrichtung 10 zusätzlich zu einer Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung 40 eine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung 60 jedoch keine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung 80 auf. Gemäß Variante (ii) weist die Vorrichtung 10 zusätzlich zu einer Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung 40 noch eine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung 80, jedoch keine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung 60 auf. Gemäß Variante (iii) weist die Vorrichtung 10 zusätzlich zu einer Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung 40 noch eine Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung 60, jedoch keine Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung 80 auf.
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Die Ladeinrichtung 40 ist dazu ausgebildet, eine an die Vorrichtung 10 angeschlossene Hochvoltbatterie in einen höheren Ladezustand zu versetzen durch gepulste oder lineare Stromverläufe gemäß einer Vorgabe aus der Batteriespezifikation. Die Entladeeinrichtung 60 ist dazu ausgebildet, eine an die Vorrichtung 10 angeschlossene Hochvoltbatterie 20 in einen tieferen Ladezustand zu versetzen durch gepulste oder lineare Stromverläufe gemäß einer Vorgabe aus der Batteriespezifikation. Die Entladeeinrichtung 60 kann die aus der Hochvoltbatterie 20 entnommene Energie thermisch über den steuerbaren ohmschen Widerstand 71 verwerten, in das externe Stromnetz 30 zurückspeisen oder einer anderen an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie zum Laden derselben zuzuführen.
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Die in 1 gezeigte Vorrichtung 10 umfasst ferner eine informationsverarbeitende Einheit 75 mit u.a. einer Sicherheitseinrichtung 90 und einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 100. Die Vorrichtung 10 ist im Betrieb an ein externes AC-Stromnetz 30 und/oder an ein externes DC-Netz 31 angeschlossen. Die Ladeeinrichtung 40, die Entladeeinrichtung 60, die Diagnoseeinrichtung 80, die informationsverarbeitende Einheit 75 einschließlich deren Komponenten (siehe weiter unten und 2), insbesondere der Sicherheitseinrichtung 90, und die Mensch-Maschine-Schnittstelle 100 sind durch ein im Wesentlichen in Bezug auf die Vorrichtung 10 internes Datenbussystem 111 kommunikationstechnisch miteinander verbunden. Die Hochvolt-Batterie 20 oder ein vereinzeltes Modul (nicht gezeigt) sind über ein externes Datenbussystem 108 mit der informationsverarbeitenden Einheit 75 der Vorrichtung 10 verbunden. Dabei kann das Datenbussystem 108 das vom Anmelder der vorliegenden Schutzrechtsanmeldung entwickelte, sogenannte Controller Area Network (CAN) sein. Das Controller Area Network ist ein hoch-integres, d.h. gut gegen externe Störimpulse abgesichertes, serielles Datenkommunikationsbussystem für Echtzeitanwendungen, das mit Datenraten von bis zu 1 Megabit pro Sekunde betrieben werden kann, und das eine ausgezeichnete Fehlererkennung und Fehlerkorrekturmöglichkeiten aufweist. Das Controller Area Network 109 wurde ursprünglich zur Verwendung in Kraftfahrzeugen entwickelt. Inzwischen wird es in vielen anderen industriellen Automatisierungs- und Steuerungsanwendungen eingesetzt und ist ein internationaler Standard geworden, nämlich ISO 11898. Über das interne Datenbussystem 111 tauschen die Einrichtungen 40, 60, 80, 90 und 100 Messparameter, Nachrichten, Statusmitteilungen, Fehlermeldungen und/oder Ausführungsbefehle untereinander und über das externe Datenbussystem 108 auch mit einer an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie 20 aus.
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Einzelheiten des internen Aufbaus und ein Stromlaufplan der in der 1 gezeigten Einrichtungen 40, 60, 75, und 80 der Vorrichtung 10 sowie einer an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie 20 sind in der 2 gezeigt.
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Die in 2 gezeigte Hochvoltbatterie 20 umfasst ein Hochvolt-Batteriemodul 21 mit zwei Spannungspolen „Plus“ und „Minus“, einen Hochvolt-Pluspolanschluss 22 bzw. HV+, der über einen steuerbaren Hochvoltbatterie-Plusschalter 23 mit der Anodenseite des Batteriemoduls 21 verbunden ist, einen Hochvolt-Minuspolanschluss 24 bzw. HV–, der über einen steuerbaren Hochvoltbatterie-Minusschalter 25 mit der Kathodenseite des Batteriemoduls 21 verbunden ist, und ein Batteriemanagementsystem bzw. Batteriesteuergerät 28, das über einen Datenübertragungsanschluss 26 mit dem Datenbussystem 108 der Vorrichtung 10 verbunden ist. Des Weiteren werden durch einen Stimuligenerator 120, Stimulidaten bzw. Stimulisignale erzeugt, die die Hochvoltbatterie oder ein vereinzeltes Hochvoltmodul zum Betrieb bzw. zur Simulation einer Fahrzeugumgebung benötigt. Die von dem Stimuligenerator 120 erzeugten und mittels der Stimulileitungen 112 übertragenen Stimulidaten bzw. Stimulisignale, d.h. für den Betrieb einer Hochvoltbatterie erforderlichen Signale aus der Betriebsumgebung, gehören für die Hochvoltbatterie 20 als Fahrbatterie für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (nicht gezeigt) die folgenden, dem Fachmann bekannten Signale: Zündung (Klemme 15), Dauerplus (Klemme 30), Masse (Klemme 31) und das Interlock-Signal.
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Das Batteriemanagementsystem 28 ist dazu ausgebildet, die aktuelle Betriebsspannung des Batteriemoduls 21 und die Teilspannungen aller in dem Batteriemodul 21 verbauten Batterieeinzelzellen zu messen, den Hochvoltbatterie-Plusschalter 23 zu schließen und zu öffnen, und auch den Hochvoltbatterie-Minusschalter 25 zu schließen und zu öffnen. Das Batteriemanagementsystem 28 ist ferner dazu ausgebildet, eine Hochvoltbatterie-Logdatei für einen Ladevorgang, eine Hochvoltbatterie-Logdatei für einen Entladevorgang bzw. eine Hochvoltbatterie-Logdatei für eine Diagnosefunktion, die von der Vorrichtung 10 über das Datenbussystem 108 bzw. 109 und den Datenübertragungsanschluss 26 übermittelt wird, zu speichern und wieder auslesbar bereitzuhalten. Ferner sind in dem Batteriemanagementsystem 28 Parameter, die die Hochvoltbatterie 20 bzw. die einzelnen Batteriemodule 21 beschreiben, auslesbar gespeichert, einschließlich beispielsweise Informationen über den Hersteller, Seriennummern und Herstellungsdaten der Batteriemodule bzw. Batterieeinzelzellen, eine Ladespannung, eine Ladedauer, eine maximale Ladeleistung bzw. eine maximale Ladeleistung für eine bestimmte Zielspannung, einen Ladezustand der Hochvoltbatterie 20, eine maximale Entladedauer, eine minimale Betriebsspannung, eine maximale Entladetiefe (z.B. ausgedrückt in Volt), eine maximale Entladeleistung für eine bestimmte Zielspannung, Fehlercodes und Fehlerinformationen sowie Informationen über Ladungsbilanzierungen auslesbar zu speichern. Zusätzlich werden der Hochvoltbatterie 20 über Batteriestimulieleitungen 112 die von dem Stimuligenerator 120 erzeugten Informationen bzw. Stimulies zugeführt, die für den Betrieb der Hochvoltbatterie 20 außerhalb eines Fahrzeuges benötigt werden.
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Die in 2 gezeigte Hochvolt-Ladeeinrichtung 40 umfasst einen Hochvolt-Plusanschluss 42 bzw. HV+, einen Hochvolt-Minusanschluss 44 bzw. HV–, einen Datenübertragungsanschluss 46 zur kommunikationstechnischen Verbindung mit dem internen Datenbussystem 111, einen steuerbaren Hochvolt-Plusschalter 52, einen steuerbaren Hochvolt-Minusschalter 54, eine Strom- und Spannungsüberwachungseinrichtung 56 zum Überwachen und Aufzeichnen von Ladespannungen, Ladeströmen und deren zeitlichen Verläufe, eine Ladesteuerungseinrichtung 58 und einen AC-DC-Wandler 48 mit einem AC-Anschluss 50 (Netzanschluss) zum Anschluss an ein externes AC-Stromnetz 30 und/oder einen DC-DC-Wandler 49 mit einem DC-Versorgungsanschluss 50 zum Anschluss an ein externes DC Netz 31, und mit DC-Anschlüssen 51+ und 51–, die mit den ladeeinrichtungsseitigen Ausgängen des AC/DC Wandlers 48 bzw. des DC/DC Wandlers 49 elektrisch leitfähig verbunden sind. Der DC-Anschluss 51+ ist ferner elektrisch leitend über den steuerbaren Hochvolt-Plusschalter 52 mit dem Hochvolt-Plusanschluss 42 verbunden. Der DC-Anschluss 51– ist ferner elektrisch leitfähig über den steuerbaren Hochvolt-Minusschalter 54 mit dem Hochvolt-Minusanschluss 44 verbunden. Die Strom- und Spannungsüberwachungseinrichtung 56 sowie die Ladesteuerungseinrichtung 58 sind kommunikationstechnisch über den Datenübertragungsanschluss 46 an die Kommunikationseinrichtung 88 innerhalb der informationsverarbeitenden Einheit 75 angeschlossen (in 2 nicht gezeigt).
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Die Ladesteuerungseinrichtung 58 ist dazu ausgebildet, einen Ladevorgang für eine angeschlossene Hochvoltbatterie 20 auf der Grundlage von entsprechenden, aus dem Batteriemanagementsystem 28 der Hochvoltbatterie 20 ausgelesenen Batterieparametern zu steuern. Dazu kann die Ladesteuerungseinrichtung 58 den steuerbaren Hochvolt-Plusschalter 52 bzw. den steuerbaren Hochvolt-Minusschalter 54 öffnen und schließen und im geschlossenen Zustand der Schalter 52, 54 einen Ladestrom, der in die angeschlossene Hochvoltbatterie 20 eingespeist wird, vermittels des steuerbaren Ladestromreglers 55 regeln.
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Die Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung 60 umfasst einen Hochvolt-Plusanschluss 62, einen Hochvolt-Minusanschluss 64, einen Datenübertragungsanschluss 66 zum kommunikationstechnischen Anschluss der Entladeeinrichtung 60 an das interne Datenbussystem 111, einen schließbaren Entladestromkreis, der den Hochvolt-Plusanschluss 62 intern mit dem Hochvolt-Minusanschluss 64 verbindet und in dem seriell die folgenden elektrischen Elemente eingebaut bzw. eingebunden sind: ein steuerbarer Hochvolt-Plusschalter 72, ein steuerbarer Lastschalter 68, eine steuerbare elektrische Lasteinrichtung 70 mit einem steuerbaren ohmschen Widerstand 71, und ein steuerbarer Hochvolt-Minusschalter 74. Die Entladeeinrichtung 60 umfasst ferner eine Strom- und Spannungsüberwachungseinrichtung 76 zum Messen und Aufzeichnen einer Entladespannung und eines Entladestroms sowie deren zeitlichen Verläufe und eine Entladesteuerungseinrichtung 78 zum Steuern eines Entladevorgangs einer an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie 20 gemäß Batterieparametern, die aus dem Batteriemanagementsystem 28 der Hochvoltbatterie 20 über das Datenbussystem 108 und den Datenübertragungsanschluss 66 ausgelesen worden sind. Die Strom- und Spannungsüberwachungseinrichtung 76 und die Entladesteuerungseinrichtung 78 sind kommunikationstechnisch mit dem Datenübertragungsanschluss 66 verbunden (in 2 nicht gezeigt).
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Die Entladesteuerungseinrichtung 78 ist dazu ausgebildet, den steuerbaren Hochvolt-Plusschalter 72 bzw. den steuerbaren Hochvolt-Minusschalter 74 zu öffnen und schließen. Ferner ist die Entladesteuerungseinrichtung 78 dazu ausgebildet, den Lastschalter 68 zu öffnen und zu schließen und eine Entladeleistung bzw. einen Entladestrom aus der angeschlossenen Hochvoltbatterie 20 vermittels der elektrischen Lasteinrichtung 70, insbesondere des ohmschen Widerstands 71, zu steuern.
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Die Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung 80 umfasst einen Hochvoltplusanschluss HV+ und einen Hochvoltminusanschluss HV- sowie einen Datenübertragungsanschluss 86 zum Anschluss an das interne Datenbussystem 111 zur kommunikationstechnischen Verbindung mit den übrigen Komponenten der Vorrichtung 10, insbesondere mit der Kommunikationseinrichtung 88 in der informationsverarbeitenden Einheit 75, und über die Kommunikationseinrichtung 88 bzw. deren Datenkommunikationsanschluss 96 eine kommunikationstechnische Verbindung mit dem externen Datenbussystem 108 und dem Batteriemanagementsystem 28 einer an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie 20 zum Auswerten eines Batteriestatus, wie beispielsweise aus dem Batteriemanagementsystem 28 ausgelesen, und zum Auswerten von Hochvoltbatterie-Logdateien für einen von der Ladeeinrichtung 40 bzw. deren Ladesteuerungseinrichtung 58 gesteuerten Ladevorgang der an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie 20 und zum Auswerten einer Hochvoltbatterie-Logdatei für einen von der Entladeeinrichtung 60 bzw. deren Entladesteuerungseinrichtung 78 gesteuerten Entladevorgang der an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie 20.
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Die informationsverarbeitende Einheit 75 umfasst ferner eine Auswerte- und Steuereinrichtung 87 zum Steuern der Ladeeinrichtung 40 bzw. deren Ladesteuerungseinrichtung 58 bzw. eines Ladevorgangs der an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie 20 und/oder der Entladeeinrichtung 60 bzw. deren Entladesteuerungseinrichtung 78 bzw. eines Entladevorgang der an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie 20, jeweils über das Datenbussystem 111. Die informationsverarbeitende Einheit 75 umfasst ferner die bereits erwähnte Kommunikationseinrichtung 88 zum Steuern der Kommunikation über das externe Datenbussystem 108 (z.B. CAN) mit dem Batteriemanagementsystem 28 der Hochvoltbatterie 20 und über das interne Datenbussystem 111 mit der Ladeeinrichtung 40, der Entladeeinrichtung 60, der Sicherheitseinrichtung 90, der Mensch-Maschine-Schnittstelle 100 der Vorrichtung 10 bzw. einer Fernbedienung (nicht gezeigt) für die Vorrichtung 10. Die Kommunikationseinrichtung 88 steuert also insbesondere die Datenübertragung von und zu der Mensch-Maschine-Schnittstelle 100 bzw. von und zu der Fernbedienung. Zusätzlich umfasst die informationsverarbeitende Einheit 75 ein Netzwerk 110, beispielsweise mit einem USB-Anschluss, zum Anschließen externer Geräte, sowie die Sicherheitseinrichtung 90 und den Batteriestimuli-Generator 120.
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Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 100 umfasst eine Ausgabeeinrichtung 102, wie etwa einen Monitor, zum Ausgeben von Informationen an einen Bediener der Vorrichtung 10, eine Eingabeeinrichtung 104 zum Eingeben von Benutzersteuerungsdaten durch den Bediener, wie etwa eine externe Tastatur 106a und eine externe Maus 106b, und eine Eingabe-Ausgabeschnittstelle 107, an die die Ausgabeeinrichtung 102 und die Eingabeeinrichtung 104 angeschlossen sind und die dazu ausgebildet ist, von dem Bediener eingegebene Benutzersteuerungsdaten über das interne Datenbussystem 111 zu dem Datenübertragungsanschluss 86 der Diagnoseeinrichtung 80 und/oder dem Datenübertragungsanschluss 46 der Ladeeinrichtung 40 und/oder dem Datenübertragungsanschluss 66 der Entladeeinrichtung 60 und/oder der Kommunikationseinrichtung 88 und über deren Datenübertragungsanschluss 96 und das externe Datenbussystem 108 zu dem Datenübertragungsanschluss 26 der angeschlossenen Hochvoltbatterie 20 zu übertragen. Zusätzlich oder alternativ zu der vorgenannten Mensch-Maschine-Schnittstelle 100 kann die Vorrichtung 10 auch einen Netzwerkanschluß 109 und/oder eine Fernbedienung zum Anzeigen von Batteriemanagementsystem-Daten, Diagnosedaten und/oder Reaktionsdaten bzw. zum Eingeben von Benutzersteuerungsdaten umfassen.
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Die Auswerte- und Steuereinrichtung 87 ist dazu ausgebildet, die folgenden Funktionen zu steuern: Informationen über eine an die Vorrichtung 10 angeschlossene Hochvoltbatterie 20 auszuwerten, einen ordnungsgemäßen Betrieb der Ladeeinrichtung 40 und/oder der Entladeeinrichtung 60 zu überwachen, eine an die Vorrichtung 10 angeschlossene Hochvoltbatterie 20, die Ladeeinrichtung 40 und die Entladeeinrichtung 60 auf das Auftreten von Fehlern hin zu überprüfen, beim Erkennen von Fehlern Anzeigebefehle zum Anzeigen der Fehler zu erzeugen und zum Anzeigen an die Mensch-Maschine-Schnittstelle 100 zu übertragen und Funktionen im Zusammenhang mit einer Diagnose der an die Vorrichtung 10 angeschlossenen Hochvoltbatterie, die von der Diagnoseeinrichtung 80 gestartet werden, auszuführen, einschließlich des Auslesens des Datenspeichers des Batteriemanagementsystems 28. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 87 ist ferner dazu ausgebildet, Diagnosedaten bezüglich des Zustands der Hochvoltbatterie 20 zu erzeugen und diese zum Anzeigen an die Mensch-Maschine-Schnittstelle 100 und zum Verarbeiten an die Sicherheitseinrichtung 90 zu übertragen.
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Die Sicherheitseinrichtung 90 ist dazu ausgebildet, von der Auswerte- und Steuereinrichtung 87 der Diagnoseeinrichtung 80 erzeugte Diagnosedaten auszuwerten und Reaktionsdaten zu erzeugen, die Funktionen definieren, die darauf gerichtet sind, die Hochvoltbatterie 20 und/oder die Vorrichtung 10 in einen sicheren Zustand, beispielsweise in einen niedrigeren Ladezustand zu bringen. Die Sicherheitseinrichtung 90 ist ferner dazu ausgebildet, die erzeugten Reaktionsdaten über das Datenbussystem 108 an die Diagnoseeinrichtung 80, an die Ladeeinrichtung 40 und/oder an die Entladeeinrichtung 60 sowie ggf. an das Batteriemanagementsystem 28 der Hochvoltbatterie 20 zu übertragen.
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Die Diagnoseeinrichtung 80 prüft also die Hochvoltbatterie 20 und die Komponenten der Vorrichtung 10 einschließlich der Ladeeinrichtung 40 und der Entladeeinrichtung 60 intern auf Fehler, sorgt für das Anzeigen der Fehler über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 100 und/oder führt Funktionen aus, die durch die Diagnoseeinrichtung 80 selbst oder durch die Sicherheitseinrichtung 90 gestartet werden. Die Sicherheitseinrichtung 90 erzeugt in Abhängigkeit von in der Diagnoseeinrichtung 80 erzeugten Diagnosedaten Reaktionsdaten, die an die Diagnoseeinrichtung 80, die Ladeeinrichtung 40 und/oder die Entladeeinrichtung 60 sowie ggf. an die Hochvoltbatterie 20 übertragen werden und die darauf gerichtet sind, im Fehlerfall die Hochvoltbatterie 20 und/oder die Vorrichtung 10 in einen sicheren Zustand zu bringen. Fehlerfälle können beispielsweise die folgenden umfassen: einen Kommunikationsabbruch zu der Hochvoltbatterie 20, eine Unterbrechung bzw. ein Abstecken der Verkabelung (d.h. der batteriestromführenden Kabel zwischen dem Hochvolt-Pluspolanschluss 22 der Hochvoltbatterie 20 und dem Hochvolt-Plusanschluss 42 bzw. 62 bzw. dem Hochvolt-Minuspolanschluss 24 und dem Hochvolt-Minusanschluss 44 bzw. 64 oder das Auftreten von Isolationsfehlern usw.
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Die Diagnoseeinrichtung 80 ist ferner dazu ausgebildet, zu erkennen, ob verschiedene Batteriemodule der Hochvoltbatterie 20 gleiche oder unterschiedliche Ladungsniveaus aufweisen und ggf. eine Ladungsbilanzierung zwischen den verschiedenen Batteriemodulen, beispielsweise unter Einschaltung des Batteriemanagementsystems 28 zu bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung (zur Pflege und Wartung einer Hochvoltbatterie)
- 12
- Hochvolt-Plusanschluss
- 14
- Hochvolt-Minusanschluss
- 16
- Netzanschluss
- 20
- Hochvoltbatterie oder vereinzeltes Hochvoltbatterie-Modul
- 21
- Batteriemodul
- 22
- Hochvolt-Pluspolanschluss
- 23
- Hochvoltbatterie-Plusschalter
- 24
- Hochvolt-Minuspolanschluss
- 25
- steuerbarer Hochvoltbatterie-Minusschalter
- 26
- BMS-Datenübertragungsanschluss
- 28
- Batteriemanagementsystem (BMS)
- 30
- externes AC Stromnetz
- 31
- externes DC Netz
- 40
- Hochvoltbatterie-Ladeeinrichtung
- 42
- Hochvolt-Plusanschluss
- 44
- Hochvolt-Minusanschluss
- 46
- Datenübertragungsanschluss der Ladeeinrichtung
- 48
- AC/DC Wandler
- 49
- DC/DC Wandler
- 50
- DC-Versorgungsanschluss
- 51+, 51–
- DC-Ausgangsanschlüsse
- 52
- Hochvolt-Plusschalter
- 54
- Hochvolt-Minusschalter
- 55
- Ladestromregler
- 56
- Strom- und Spannungsüberwachungseinrichtung
- 58
- Ladesteuerungseinrichtung
- 60
- Hochvoltbatterie-Entladeeinrichtung
- 62
- Hochvolt-Plusanschluss
- 64
- Hochvolt-Minusanschluss
- 66
- Datenübertragungsanschluss der Entladeeinrichtung
- 68
- steuerbarer Lastschalter
- 70
- elektrische Lasteinrichtung
- 71
- ohmscher Widerstand
- 75
- informationsverarbeitende Einheit
- 76
- Strom- und Spannungsüberwachungseinrichtung
- 78
- Entladesteuerungseinrichtung
- 80
- Hochvoltbatterie-Diagnoseeinrichtung
- 86
- Datenübertragungsanschluss
- 87
- Auswerte- und Steuereinrichtung
- 88
- Kommunikationseinrichtung
- 90
- Sicherheitseinrichtung
- 96
- Datenübertragungsanschluss zur Hochvoltbatterie 100 Mensch-Maschine-Schnittstelle
- 102
- Ausgabeeinrichtung
- 104
- Eingabeeinrichtung
- 106a
- Tastatur
- 106b
- Maus
- 107
- Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle
- 108
- Datenbussystem, z.B. Controller Area Network (CAN)
- 109
- Netzwerkanschluss, z.B. USB-Anschluss
- 110
- Netzwerk
- 111
- internes Datenbussystem
- 112
- Stimulileitungen
- 120
- Stimuligenerator
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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