DE102013205102B4 - Erfassung des Zustands eines Akkumulatormoduls - Google Patents

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Abstract

System (1) zum Erfassen der Zustände von elektrischen Verbindungen (2) zwischen in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (Zn) eines Akkumulatormoduls und einer die von den einzelnen Akkumulatorzellen (Zn) jeweilig erzeugten elektrischen Spannungen (UZn) über mit den elektrischen Verbindungen (2) verbundene Messeingänge erfassenden elektronischen Einrichtung (3), wobei unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Akkumulatorzellen (Zn) jeweils über eine gemeinsame elektrische Verbindung (2) mit der elektronischen Einrichtung (3) verbunden sind, wobei die elektronische Einrichtung (3) zur elektrischen Ansteuerung von elektrisch betätigbaren Schaltelementen (Sn) eingerichtet ist, wobei jeder Akkumulatorzelle (Zn) eines der Schaltelemente (Sn) derart zugeordnet ist, dass die jeweilige Akkumulatorzelle (Zn) mittels des ihr zugeordneten Schaltelementes (Sn) in dessen geschlossenem Zustand um ein gewünschtes Maß entladen werden kann, wobei in jeder elektrischen Verbindung (2) wenigstens ein elektrischer Widerstand (Rn, Rf) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (3) eingerichtet ist, einzelne Schaltelemente (Sn) für ein Zeitintervall vorgebbarer Länge zu schließen, die vor dem Schließen des jeweiligen Schaltelementes (Sn) an dem einer unmittelbar benachbart zu der diesem Schaltelement (Sn) zugeordneten Akkumulatorzelle (Zn) angeordneten Akkumulatorzelle (Zn + 1) zugeordneten Messeingang anliegende elektrische Spannung mit der in dem Zeitintervall an diesem Messeingang anliegenden elektrischen Spannung zu vergleichen, und ein Fehlersignal zu erzeugen und auszugeben, wenn bei dem Spannungsvergleich keine ein vorgebbares maximales Ausmaß überschreitende Abweichung der elektrischen Spannungen voneinander vorliegt.

Description

  • In elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, werden Akkumulatorsysteme mit mehreren miteinander verschalteten Akkumulatormodulen eingesetzt, wobei die Akkumulatormodule mehrere in Reihe geschaltete Akkumulatorzellen aufweisen, um elektrische Antriebseinrichtungen der Kraftfahrzeuge mit den benötigten großen elektrischen Energiemengen versorgen zu können. Ein entsprechendes Akkumulatormodul kann beispielsweise sechs bis zwölf Akkumulatorzellen aufweisen.
  • Für die Steuerung des elektrischen Antriebs von solchen Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, den Zustand der Akkumulatormodule zu überwachen. Insbesondere muss die von den einzelnen Akkumulatorzellen erzeugte elektrische Spannung erfasst werden, um Informationen über den Zustand der Akkumulatorzellen und damit von entsprechend ausgestatteten Akkumulatormodulen zu erhalten.
  • Zur Überwachung der von einzelnen Akkumulatorzellen eines Akkumulatormoduls erzeugten elektrischen Spannungen weist ein Akkumulatormodul in der Regel eine spezielle integrierte Schaltung auf, die über elektrische Verbindungen, insbesondere in Form von elektrischen Verbindungsleitungen, die von den einzelnen Akkumulatorzellen erzeugten elektrischen Spannungen erfasst. Häufig weisen solche integrierte Schaltungen elektrisch ansteuerbare Schaltelemente auf, über die einzelne Akkumulatorzellen zum Ladungsausgleich zwischen den Akkumulatorzellen entladen werden können. Diese Schaltelemente sind hierzu üblicherweise parallel zu den Akkumulatorzellen geschaltet.
  • Die DE 10 2012 108 113 A1 zeigt ein Gerät und ein Verfahren zur Steuerung des Aufladens eines zusammengesetzten Akkumulators.
  • Aus der DE 195 39 492 A1 sind ein Verfahren und eine Schaltung zur Bestimmung eines Schwellwertes der Klemmenspannung einer Batterie bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Überprüfung von Zuständen von elektrischen Verbindungen zwischen Akkumulatorzellen eines Akkumulatormoduls und einer die von den einzelnen Akkumulatorzellen jeweilig erzeugten elektrischen Spannungen über die elektrischen Verbindungen erfassenden elektronischen Einrichtung zu ermöglichen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Mit Patentanspruch 1 wird ein System zum Erfassen der Zustände von elektrischen Verbindungen zwischen in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen eines Akkumulatormoduls und einer die von den einzelnen Akkumulatorzellen jeweilig erzeugten elektrischen Spannungen über mit den elektrischen Verbindungen verbundene Messeingänge erfassenden elektronischen Einrichtung vorgeschlagen, wobei unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Akkumulatorzellen jeweils über eine gemeinsame elektrische Verbindung mit der elektronischen Einrichtung verbunden sind, wobei die elektronische Einrichtung zur elektrischen Ansteuerung von elektrisch betätigbaren Schaltelementen eingerichtet ist, wobei jeder Akkumulatorzelle eines der Schaltelemente derart zugeordnet ist, dass die jeweilige Akkumulatorzelle mittels des ihr zugeordneten Schaltelementes in dessen geschlossenem Zustand um ein gewünschtes Maß entladen werden kann, wobei in jeder elektrischen Verbindung wenigstens ein elektrischer Widerstand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung eingerichtet ist, einzelne Schaltelemente für ein Zeitintervall vorgebbarer Länge zu schließen, die vor dem Schließen des jeweiligen Schaltelementes an dem einer unmittelbar benachbart zu der diesem Schaltelement zugeordneten Akkumulatorzelle angeordneten Akkumulatorzelle zugeordneten Messeingang anliegende elektrische Spannung mit der in dem Zeitintervall an diesem Messeingang anliegenden elektrischen Spannung zu vergleichen, und ein Fehlersignal zu erzeugen und auszugeben, wenn bei dem Spannungsvergleich keine eine vorgebbare Mindestabweichung überschreitende Abweichung der miteinander verglichenen elektrischen Spannungen voneinander vorliegt.
  • Die elektrischen Verbindungen können beispielsweise als Kabelverbindungen ausgebildet sein. Als zu erfassende mögliche Zustände der elektrischen Verbindungen kommt eine intakte Verbindung oder eine unterbrochene Verbindung in Frage. Letzteres kann durch eine Unterbrechung innerhalb einer Verbindungsleitung oder durch Lösen einer Verbindung zwischen einer solchen Verbindungsleitung und einer Akkumulatorzelle und/oder der elektronischen Einrichtung gegeben sein. Dadurch, dass unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Akkumulatorzellen über eine gemeinsame elektrische Verbindung mit der elektronischen Einrichtung verbunden sind, lässt sich der gesamte Verkabelungsaufwand minimieren.
  • Die elektronische Einrichtung kann Bestandteil eines Akkumulatormoduls oder separat angeordnet sein. Insbesondere kann es sich bei der elektronischen Einrichtung um eine integrierte Schaltung handeln.
  • Die elektrisch betätigbaren Schaltelemente können elektronische Schalter, wie beispielsweise Transistoren, oder elektro-mechanische Schalter, wie beispielsweise Relais, sein.
  • Mittels des Systems nach Patentanspruch 1 ist ein Ladungsausgleich zwischen Akkumulatorzellen eines Akkumulatormoduls insbesondere dadurch möglich, da jeder Akkumulatorzelle eines der Schaltelemente derart zugeordnet ist, dass die jeweilige Akkumulatorzelle mittels des ihr zugeordneten Schaltelementes in dessen geschlossenem Zustand um ein gewünschtes Maß entladen werden kann.
  • Die Länge des Zeitintervalls, in dem wenigstens eines der Schaltelemente mittels der elektronischen Einrichtung geschlossen gehalten wird, kann an die jeweiligen technischen Gegebenheiten und Anforderungen angepasst werden.
  • Entspricht die erfasste Abweichung zwischen den miteinander verglichenen elektrischen Spannungen der vorgebbaren Mindestabweichung oder unterschreitet diese Abweichung die vorgebbare Mindestabweichung erzeugt die elektronische Einrichtung ein Fehlersignal und gibt dieses aus. Die vorgebbare Mindestabweichung kann in ihrer Größenordnung an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Auch ist es möglich, dass die vorgebbare Mindestabweichung den Wert Null hat. Durch die jeweilige Wahl eines Wertes größer Null für die Mindestabweichung kann die Empfindlichkeit des Systems variiert werden.
  • Das von der elektronischen Einrichtung erzeugbare und ausgebbare Fehlersignal kann ein elektrisches Signal sein, welches vom Akkumulatorkontrollsystem weiterverarbeitet wird und beispielsweise an die elektronische Fahrzeugsteuerung weitergegeben wird. Von der Fahrzeugsteuerung kann das Vorliegen eines entsprechenden Fehlersignals beispielsweise optisch und/oder akustisch erfassbar gemacht werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaltelemente Bauteile der elektronischen Einrichtung und parallel zu den Akkumulatorzellen geschaltet. Hierdurch lässt sich das System nach Patentanspruch 1 unter Verwendung von ohnehin vorhandenen, herkömmlichen elektronischen Einrichtungen verwirklichen, was mit einer kostengünstigen Ausgestaltung des Systems einhergeht.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schaltelemente separat von der elektronischen Einrichtung ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch eine Nachrüstung eines bereits vorhandenen herkömmlichen Systems realisiert werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass bei separat von der elektronischen Einrichtung ausgebildeten Schaltelementen jedem Schaltelement der in der jeweiligen elektrischen Verbindung angeordnete elektrische Widerstand und ein nicht in dieser elektrischen Verbindung angeordneter elektrischer Widerstand in Reihe vorgeschaltet sind, wobei die beiden elektrischen Widerstände derart aufeinander abgestimmt sind, dass die an dem in der elektrischen Verbindung angeordneten elektrischen Widerstand abfallende elektrische Spannung auf eine vorgebbare maximale Grenzspannung beschränkt ist, welche derart gewählt ist, dass die sich die aus der Addition der von der zu der dem jeweiligen Schaltelement zugeordneten Akkumulatorzelle unmittelbar benachbart angeordneten Akkumulatorzelle erzeugte elektrische Spannung mit der an dem in der elektrischen Verbindung angeordneten elektrischen Widerstand abfallenden elektrischen Spannung ergebende Gesamtspannung nicht die maximal zulässige Eingangsspannung an dem dieser benachbarten Akkumulatorzelle zugeordneten Messeingang der elektronischen Einrichtung überschreitet.
  • Mit Patentanspruch 5 wird ein Verfahren zum Erfassen der Zustände von elektrischen Verbindungen zwischen in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen eines Akkumulatormoduls und einer die von den einzelnen Akkumulatorzellen jeweilig erzeugten elektrischen Spannungen über mit den elektrischen Verbindungen verbundene Messeingänge erfassenden elektronischen Einrichtung vorgeschlagen, wobei unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Akkumulatorzellen jeweils über eine gemeinsame elektrische Verbindung mit der elektronischen Einrichtung verbunden sind, wobei die elektronische Einrichtung zur elektrischen Ansteuerung von elektrisch betätigbaren Schaltelementen eingerichtet ist, wobei jeder Akkumulatorzelle eines der Schaltelemente derart zugeordnet ist, dass die jeweilige Akkumulatorzelle mittels des ihr zugeordneten Schaltelementes in dessen geschlossenem Zustand um ein gewünschtes Maß entladen werden kann, wobei in jeder elektrischen Verbindung wenigstens ein elektrischer Widerstand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der elektronischen Einrichtung einzelne Schaltelemente für ein Zeitintervall vorgebbarer Länge geschlossen werden, dass mittels der elektronischen Einrichtung die vor dem Schließen des jeweiligen Schaltelementes an dem einer unmittelbar benachbart zu der diesem Schaltelement zugeordneten Akkumulatorzelle angeordneten Akkumulatorzelle zugeordneten Messeingang anliegende elektrische Spannung mit der in dem Zeitintervall an diesem Messeingang anliegenden elektrischen Spannung verglichen wird, und dass die elektronische Einrichtung ein Fehlersignal erzeugt und ausgibt, wenn bei dem Spannungsvergleich keine eine vorgebbare Mindestabweichung überschreitende Abweichung der miteinander verglichenen elektrischen Spannungen voneinander vorliegt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen
  • 1: einen Ausschnitt eines Schaltbildes eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße System in einem Normalzustand,
  • 2: den in 1 gezeigten Ausschnitt des Schaltbildes in einem Fehlerzustand, und
  • 3: einen Ausschnitt eines Schaltbildes eines weiteren Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße System in einem Normalzustand.
  • 1 zeigt ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße System 1 zum Erfassen der Zustände von elektrischen Verbindungen 2 zwischen in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen Zn (n = 1, ..., N mit N = Anzahl der Akkumulatorzellen Zn des Akkumulatormoduls) eines nicht näher dargestellten Akkumulatormoduls und einer die von den einzelnen Akkumulatorzellen Zn jeweilig erzeugten elektrischen Spannungen UZn über mit den elektrischen Verbindungen 2 verbundene, nicht näher dargestellte Messeingänge erfassenden elektronischen Einrichtung 3. Unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Akkumulatorzellen Zn sind jeweils über eine gemeinsame elektrische Verbindung 2 mit der elektronischen Einrichtung 3 verbunden. Die elektronische Einrichtung 3 ist zur elektrischen Ansteuerung von elektrisch betätigbaren Schaltelementen Sn eingerichtet, die Bauteile der elektronischen Einrichtung 3 und parallel zu den Akkumulatorzellen Zn geschaltet sind. Jeder Akkumulatorzelle Zn ist eines der Schaltelemente Sn derart zugeordnet, dass die jeweilige Akkumulatorzelle Zn mittels des ihr zugeordneten Schaltelementes Sn in dessen geschlossenem Zustand um ein gewünschtes Maß entladen werden kann, wozu in jeder elektrischen Verbindung 2 ein elektrischer Widerstand Rn (n = 1, ..., N + 1) angeordnet ist. Der in 1 gezeigte Normalzustand des Systems 1 ist dadurch definiert, dass alle elektrischen Verbindungen 2 zwischen den Akkumulatorzellen Zn und der elektronischen Einrichtung 3 intakt sind, so dass die von jeder einzelnen Akkumulatorzelle Zn erzeugte elektrische Spannung UZn mittels der elektronischen Einrichtung 3 erfasst werden kann.
  • Die elektronische Einrichtung 3 ist eingerichtet, einzelne Schaltelemente Sn für ein Zeitintervall vorgebbarer Länge zu schließen, die vor dem Schließen des jeweiligen Schaltelementes Sn an dem einer unmittelbar benachbart zu der diesem Schaltelement Sn zugeordneten Akkumulatorzelle Zn angeordneten Akkumulatorzelle Zn ± 1 zugeordneten Messeingang anliegende elektrische Spannung mit der in dem Zeitintervall an diesem Messeingang anliegenden elektrischen Spannung zu vergleichen, und ein Fehlersignal zu erzeugen und auszugeben, wenn bei dem Spannungsvergleich keine Abweichung der miteinander verglichenen elektrischen Spannungen UZn±1 voneinander um eine vorgebbare Mindestabweichung vorliegt.
  • In dem in 1 gezeigten Normalzustand des Systems 1 kann, wie gezeigt, mittels der elektronischen Einrichtung 3 beispielsweise das Schaltelement Sn+1 für ein Zeitintervall vorgebbarer Länge geschlossen werden. Die unmittelbar benachbarten Schaltelemente Sn und Sn+2 sind hingegen geöffnet. Durch das Schließen des Schaltelementes Sn+1 fällt über die beiden elektrischen Widerstände Rn+1 und Rn+2 (hier: Rn+1 = Rn+2) jeweils die halbe von der Akkumulatorzelle Zn+1 erzeugte elektrische Spannung UZn+1/2 ab. Diese addiert sich zu den von den unmittelbar benachbart angeordneten Akkumulatorzellen Zn bzw. Zn + 2 erzeugten elektrischen Spannungen UZn bzw. UZn+2 zu UZn + UZn+1/2 bzw. UZn+2 + UZn+1/2. Diese elektrischen Spannungen liegen bei geschlossenem Schaltelement Sn+1 an den den unmittelbar benachbart angeordneten Akkumulatorzellen Zn + 2 und Zn zugeordneten Messeingängen an und werden von der elektronischen Einrichtung 3 erfasst. Vor Schließen des Schaltelementes Sn+1 lagen an diesen Messeingängen lediglich die von den unmittelbar benachbart angeordneten Akkumulatorzellen Zn bzw. Zn + 2 erzeugten elektrischen Spannungen UZn bzw. UZn+2 an. Die elektronische Einrichtung 3 vergleicht die an den den unmittelbar benachbart angeordneten Akkumulatorzellen Zn + 2 und Zn zugeordneten Messeingängen anliegenden elektrischen Spannungen vor und nach dem Schließen des Schaltelementes Sn+1 miteinander und erfasst hierbei eine eine vorgebbare Mindestabweichung überschreitende Abweichung der miteinander verglichenen elektrischen Spannungen voneinander, nämlich eine Abweichung um UZn+1/2. Daher erzeugt die elektronische Einrichtung 3 kein Fehlersignal, welches das Vorliegen einer unterbrochenen elektrischen Verbindung 2 anzeigen würde. Es wird somit erfasst, dass die elektrischen Verbindungen 2 zwischen der Akkumulatorzelle Zn + 1 und der elektronischen Einrichtung 3 intakt sind. Durch ein entsprechendes Schließen der übrigen Schaltelemente Sn können die elektrischen Verbindungen 2 zwischen den übrigen Akkumulatorzellen Zn und der elektronischen Einrichtung 3 analog geprüft werden.
  • 2 zeigt den in 1 gezeigten Ausschnitt des Schaltbildes des Systems 1 in einem Fehlerzustand, in dem die die Akkumulatorzellen Zn + 1 und Zn + 2 mit der elektronischen Einrichtung 3 elektrisch leitend verbindende gemeinsame elektrische Verbindung 2 unterbrochen ist. Das Schaltelement Sn+1 ist mittels der elektronischen Einrichtung 3 für ein Zeitintervall vorgebbarer Länge geschlossen worden. Die unmittelbar benachbarten Schaltelemente Sn und Sn+2 sind geöffnet. Wegen der Unterbrechung der gemeinsamen Verbindung 2 kann durch das Schließen des Schaltelementes Sn+1 über die beiden elektrischen Widerstände Rn+1 und Rn+2 keine elektrische Spannung abfallen. Daher erfasst die elektronische Einrichtung 3 vor und nach dem Schließen des Schaltelementes Sn+1 an dem der Akkumulatorzelle Zn zugeordneten Messeingang dieselbe elektrische Spannung UZn. Hingegen ist die an dem der Akkumulatorzelle Zn + 2 zugeordneten Messeingang abfallende elektrische Spannung undefiniert. Die elektronische Einrichtung 3 vergleicht die an dem der Akkumulatorzelle Zn zugeordneten Messeingang anliegenden elektrischen Spannungen vor und nach dem Schließen des Schaltelementes Sn+1 miteinander und erfasst hierbei eine eine vorgebbare Mindestabweichung unterschreitende Abweichung der miteinander verglichenen elektrischen Spannungen voneinander. Daher erzeugt die elektronische Einrichtung 3 ein Fehlersignal, welches das Vorliegen einer unterbrochenen elektrischen Verbindung 2 anzeigt. Es wird somit erfasst, dass eine elektrische Verbindungen 2 zwischen einer unmittelbar benachbart zu der Akkumulatorzelle Zn angeordneten Akkumulatorzelle Zn – 1 oder Zn + 1 unterbrochen ist. Über eine Erfassung der an dem der nicht gezeigten Akkumulatorzelle Zn + 3 zugeordneten Messeingang anliegenden elektrischen Spannung und einer entsprechenden Ansteuerung des Schaltelementes Sn + 2 lässt sich entsprechend ermitteln, dass die unterbrochene elektrische Verbindung 2 die die Akkumulatorzellen Zn + 1 und Zn + 2 gemeinsam mit der elektronischen Einrichtung 3 elektrische leitend verbindende elektrische Verbindung 2 sein muss, wodurch der Verbindungsfehler lokalisierbar ist, was ebenfalls als Information in dem Fehlersignal enthalten sein kann.
  • 3 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße System 1 in einem Normalzustand entsprechend dem in 1 dargestellten Normalzustand. Im Gegensatz zu dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind bei der in 3 gezeigten Ausführungsform des Systems 1 die Schaltelemente Sn separat von der elektronischen Einrichtung 3 und als Transistoren ausgebildet. Diese externen Schaltelemente Sn werden über Steuerleitungen 5 mittels der elektronischen Einrichtung 3 gesteuert, das heißt geöffnet oder geschlossen. Jedem Schaltelement Sn sind der in der jeweiligen elektrischen Verbindung 2 angeordnete elektrische Widerstand Rn und ein nicht in dieser elektrischen Verbindung angeordneter elektrischer Widerstand Rp in Reihe vorgeschaltet. Die beiden elektrischen Widerstände Rn und Rp sind derart aufeinander abgestimmt, dass die an dem in der elektrischen Verbindung 2 angeordneten elektrischen Widerstand Rn abfallende elektrische Spannung auf eine vorgebbare maximale Grenzspannung beschränkt ist, welche derart gewählt ist, dass die sich aus der Addition der von der zu der dem jeweiligen Schaltelement Si zugeordneten Akkumulatorzelle Zn unmittelbar benachbart angeordneten Akkumulatorzelle Zn ± 1 erzeugte elektrische Spannung UZn±1 mit der an dem in der elektrischen Verbindung 2 angeordneten elektrischen Widerstand Rn abfallenden elektrischen Spannung ergebende Gesamtspannung nicht die maximal zulässige Eingangsspannung an dem dieser benachbarten Akkumulatorzelle Zn ± 1 zugeordneten Messeingang der elektronischen Einrichtung 3 überschreitet. Zum Ladungsausgleich kann beispielsweise der elektrische Widerstand Rn + Rp für eine Entladung der Akkumulatorzelle Zn eingesetzt werden. Folglich ist der in der elektrischen Verbindung 2 angeordnete elektrischen Widerstand Rn derart zu wählen, dass die an ihm bei geschlossenem Schaltelement Sn abfallende elektrische Spannung zusammen mit der von der unmittelbar benachbart angeordneten Akkumulatorzelle Zn + 1 erzeugten elektrischen Spannung nicht die maximal zulässige Eingangsspannung an dem der Akkumulatorzelle Zn + 1 zugeordneten Messeingang der elektronischen Einrichtung 3 überschreitet.
  • Betragen beispielsweise die von den einzelnen Akkumulatorzellen Zn erzeugten elektrischen Spannungen 4 V, die maximal zulässigen Eingangsspannungen an den Messeingängen der elektronischen Einrichtung 3 7 V und der Strom zum Ladungsausgleich 100 mA, müsste der Gesamtwiderstand aus der Summe der elektrischen Widerstände Rn und Rp 40 Ohm betragen. Würde nun Rn = 40 Ohm und Rp = 0 Ohm gewählt, würde die Spannung am der Akkumulatorzelle Zn + 1 zugeordneten Messeingang beim Schließen des Schalters Sn und bei geöffneten Schaltern Sn+1 und Sn+2 auf die Summe aus der mit der Akkumulatorzelle Zn + 1 erzeugten elektrischen Spannung 4 V und dem Spannungsabfall 4 V an Rn auf 8 V ansteigen und damit die elektronische Einrichtung 3 beschädigen. Würde hingegen Rn = 0 Ohm und Rp = 40 Ohm gewählt, so würde zwar die elektronische Einrichtung 3 intakt bleiben, die an dem der Akkumulatorzelle Zn + 1 zugeordneten Messeingang anliegende elektrische Spannung beim Schließen des Schalters Sn und bei geöffneten Schaltern Sn+1 und Sn+2 überhaupt keine Änderung erfahren, wodurch keine Unterbrechung einer elektrischen Verbindung 2 erfassbar wäre. Also müssen die Widerstandswerte für die elektrischen Widerstände Rn und Rp zwischen diesen beiden Extremen aufgeteilt werden. Zum Beispiel könnte man Rn = 10 Ohm und Rp = 30 Ohm wählen. Dadurch ergibt sich bei intakten elektrischen Verbindungen 2 eine Spannungserhöhung von 1 V am der Akkumulatorzelle Zn + 1 zugeordneten Messeingang, also 4 V + 1 V = 5 V. Diese Abweichung der miteinander verglichenen elektrischen Spannungen ist deutlich erkennbar, führt aber zu keiner Beschädigung der elektronischen Einrichtung 3.

Claims (5)

  1. System (1) zum Erfassen der Zustände von elektrischen Verbindungen (2) zwischen in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (Zn) eines Akkumulatormoduls und einer die von den einzelnen Akkumulatorzellen (Zn) jeweilig erzeugten elektrischen Spannungen (UZn) über mit den elektrischen Verbindungen (2) verbundene Messeingänge erfassenden elektronischen Einrichtung (3), wobei unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Akkumulatorzellen (Zn) jeweils über eine gemeinsame elektrische Verbindung (2) mit der elektronischen Einrichtung (3) verbunden sind, wobei die elektronische Einrichtung (3) zur elektrischen Ansteuerung von elektrisch betätigbaren Schaltelementen (Sn) eingerichtet ist, wobei jeder Akkumulatorzelle (Zn) eines der Schaltelemente (Sn) derart zugeordnet ist, dass die jeweilige Akkumulatorzelle (Zn) mittels des ihr zugeordneten Schaltelementes (Sn) in dessen geschlossenem Zustand um ein gewünschtes Maß entladen werden kann, wobei in jeder elektrischen Verbindung (2) wenigstens ein elektrischer Widerstand (Rn, Rf) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (3) eingerichtet ist, einzelne Schaltelemente (Sn) für ein Zeitintervall vorgebbarer Länge zu schließen, die vor dem Schließen des jeweiligen Schaltelementes (Sn) an dem einer unmittelbar benachbart zu der diesem Schaltelement (Sn) zugeordneten Akkumulatorzelle (Zn) angeordneten Akkumulatorzelle (Zn + 1) zugeordneten Messeingang anliegende elektrische Spannung mit der in dem Zeitintervall an diesem Messeingang anliegenden elektrischen Spannung zu vergleichen, und ein Fehlersignal zu erzeugen und auszugeben, wenn bei dem Spannungsvergleich keine ein vorgebbares maximales Ausmaß überschreitende Abweichung der elektrischen Spannungen voneinander vorliegt.
  2. System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (Sn) Bauteile der elektronischen Einrichtung (3) und parallel zu den Akkumulatorzellen (Zn) geschaltet sind.
  3. System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (Sn) separat von der elektronischen Einrichtung (3) ausgebildet sind.
  4. System (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schaltelement (Sn) der in der jeweiligen elektrischen Verbindung (2) angeordnete elektrische Widerstand (Rn, Rf) und ein nicht in dieser elektrischen Verbindung (2) angeordneter elektrischer Widerstand (Rp) in Reihe vorgeschaltet sind, wobei die beiden elektrischen Widerstände (Rf, Rp) derart aufeinander abgestimmt sind, dass die an dem in der elektrischen Verbindung (2) angeordneten elektrischen Widerstand (Rn) abfallende elektrische Spannung auf eine vorgebbare maximale Grenzspannung beschränkt ist, welche derart gewählt ist, dass die sich aus der Addition der von der wenigstens einen zu der dem jeweiligen Schaltelement (Sn) zugeordneten Akkumulatorzelle (Zn) unmittelbar benachbart angeordneten Akkumulatorzelle (Zn + 1) erzeugte elektrische Spannung (UZn) mit der an dem in der elektrischen Verbindung (2) angeordneten elektrischen Widerstand (Rn) abfallenden elektrischen Spannung ergebende Gesamtspannung nicht die maximal zulässige Eingangsspannung an dem dieser benachbarten Akkumulatorzelle (Zn + 1) zugeordneten Messeingang der elektronischen Einrichtung (3) überschreitet.
  5. Verfahren zum Erfassen der Zustände von elektrischen Verbindungen (2) zwischen in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (Zn) eines Akkumulatormoduls und einer die von den einzelnen Akkumulatorzellen (Zn) jeweilig erzeugten elektrischen Spannungen (UZn) über mit den elektrischen Verbindungen (2) verbundene Messeingänge erfassenden elektronischen Einrichtung (3), wobei unmittelbar benachbart zueinander angeordnete Akkumulatorzellen (Zn) jeweils über eine gemeinsame elektrische Verbindung (2) mit der elektronischen Einrichtung (3) verbunden sind, wobei die elektronische Einrichtung (3) zur elektrischen Ansteuerung von elektrisch betätigbaren Schaltelementen (Sn) eingerichtet ist, wobei jeder Akkumulatorzelle (Zn) eines der Schaltelemente (Sn) derart zugeordnet ist, dass die jeweilige Akkumulatorzelle (Zn) mittels des ihr zugeordneten Schaltelementes (Sn) in dessen geschlossenem Zustand um ein gewünschtes Maß entladen werden kann, wobei in jeder elektrischen Verbindung (2) wenigstens ein elektrischer Widerstand (Rn, Rf) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der elektronischen Einrichtung (3) einzelne Schaltelemente (Sn) für ein Zeitintervall vorgebbarer Länge geschlossen werden, dass mittels der elektronischen Einrichtung (3) die vor dem Schließen des jeweiligen Schaltelementes (Sn) an dem einer unmittelbar benachbart zu der diesem Schaltelement (Sn) zugeordneten Akkumulatorzelle (Zn) angeordneten Akkumulatorzelle (Zn + 1) zugeordneten Messeingang anliegende elektrische Spannung mit der in dem Zeitintervall an diesem Messeingang anliegenden elektrischen Spannung verglichen wird, und dass die elektronische Einrichtung (3) ein Fehlersignal erzeugt und ausgibt, wenn bei dem Spannungsvergleich keine eine vorgebbare Mindestabweichung überschreitende Abweichung der elektrischen Spannungen voneinander vorliegt.
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