DE102014207481A1 - Device for monitoring battery cells - Google Patents

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Matthias Riedmann
Peter Kohn
Robert Hafenbrak
Daniel Bernd Greiner
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung von Batteriezellen (10) einer Traktionsbatterie eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs. Die Batteriezellen (10) sind von einem Batteriemanagementsystem überwacht. Zur Bestimmung des Zustandes der Batteriezellen (10) weist eine jede der Batteriezellen (10) eine Serviceleitung (20.1–20.7) auf.The invention relates to a device for monitoring battery cells (10) of a traction battery of a hybrid vehicle or an electric vehicle. The battery cells (10) are monitored by a battery management system. For determining the state of the battery cells (10), each of the battery cells (10) has a service line (20.1-20.7).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung von Batteriezellen einer Traktionsbatterie eines Hybridfahrzeuges oder eines Elektrofahrzeugs. Die Batteriezellen werden von einem Batteriemanagementsystem überwacht.The invention relates to a device for monitoring battery cells of a traction battery of a hybrid vehicle or an electric vehicle. The battery cells are monitored by a battery management system.

Stand der TechnikState of the art

US 2013/0063151 A1 bezieht sich auf eine Batterie. Die Batterie umfasst eine Anzahl von Batteriezellen, ein Gehäuse, interne Verbindungen, Anschlussterminals sowie einen Schalter, mit welchem die Batterie zur Durchführung von Servicemaßnahmen abgeschaltet werden kann. Des Weiteren umfasst die Batterie ein Schaltelement, welches über ein elektrisches Signal eines Steuerungssystems betätigt wird. Der Service-Unterbrechungsschalter ist mit der Batterie über einen Stecker/Steckdosenverbindung gekoppelt. Um die Messung des Batteriestroms von außen her zu ermöglichen, ist der Service-Unterbrechungsschalter mit einer externen Leitung verbunden. Diese externe Leitung erstreckt sich vom Service-Unterbrechungsschalter ausgehend nach außen. Der Service-Unterbrechungsschalter verfügt über eine relativ lange Leitung nach außen. Der Service-Unterbrechungsschalter umfasst darüber hinaus ein Anschlussterminal zur Spannungsmessung, der mit der Serviceleitung verbunden ist, sowie ein Messterminal, mit welchem eine negative Spannung gemessen werden kann, welches mit dem negativen Terminal der Batterie verbunden ist. Die Messterminals sind im Allgemeinen standardisiert ausgeführt. Durch das Platzieren von Ausgangsspannungsterminals auf dem Service-Unterbrechungsschalter ist ein einfacher Zugang der Batterie zur Durchführung von Spannungsmessungen möglich. Zur Durchführung von Spannungsmessungen wird die Spannungsmessvorrichtung mit einem geeigneten Verbindungselement mit den Spannungsmessterminals verbunden. US 2013/0063151 A1 refers to a battery. The battery includes a number of battery cells, a housing, internal connections, connection terminals, and a switch that can be used to turn off the battery for service. Furthermore, the battery comprises a switching element, which is actuated via an electrical signal of a control system. The service breaker is coupled to the battery via a male / female connector. In order to allow the measurement of the battery current from the outside, the service interruption switch is connected to an external line. This external line extends outward from the service interrupt switch. The service interruption switch has a relatively long line to the outside. The service interruption switch further comprises a voltage measurement connection terminal connected to the service line and a measurement terminal for measuring a negative voltage connected to the negative terminal of the battery. The measuring terminals are generally standardized. Placing output voltage terminals on the service breaker allows easy access to the battery for voltage measurements. To perform voltage measurements, the voltage measuring device is connected to the voltage measuring terminals with a suitable connecting element.

US 2007/0087237 A1 hat eine Vorrichtung zur Messung einer Batteriezellenspannung für Brennstoffzellen zum Gegenstand. Die Vorrichtung zur Zellspannungsmessung umfasst eine Anzahl von Terminals, die in Separatoren eingeführt bzw. an diesen befestigt sind, sowie eine Anzahl von Leitungen zu einem jeden der Terminals. Die Zellspannungsmesseinrichtung umfasst des Weiteren einen Sensor, der mit der Vielzahl von Leitungen verbunden ist, so dass eine oder mehrere Spannungen an einer oder mehrerer der Leitungen gemessen werden können. Der Sensor zur Messung der Zellspannungen enthält eine erste und eine zweite Schalteinheit zur Messung jeder Spannung der Anzahl von Zelleinheiten sowie einen Controller zur Steuerung der ersten und der zweiten Schalteinheit. Die Schalteinheiten umfassen eine Vielzahl von Schaltmechanismen, die einen Ein- bzw. Ausschaltvorgang abhängig von einem Steuerungssignal initiieren. Die Schaltmechanismen werden selektiv betätigt in Reaktion auf das Steuerungssignal, welches vom Controller stammt. US 2007/0087237 A1 has a device for measuring a battery cell voltage for fuel cells to the object. The cell voltage measuring device comprises a number of terminals inserted in separators and a number of leads to each of the terminals. The cell voltage measuring device further comprises a sensor connected to the plurality of leads so that one or more voltages on one or more of the leads can be measured. The cell voltage sensor includes first and second switching units for measuring each voltage of the number of cell units, and a controller for controlling the first and second switching units. The switching units include a plurality of switching mechanisms that initiate an on / off operation in response to a control signal. The switching mechanisms are selectively actuated in response to the control signal originating from the controller.

Aktuelle Traktionsbatterien, die in Hybridfahrzeugen oder in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, weisen keinen externen Zugang zu den in Batteriepacks modulweise verbauten Batteriezellen auf. Im Falle eines Ausfalls eines Batteriemanagementsystems (BMS), mit welchem die Batteriezellen von Traktionsbatterien in Fahrzeugen gemeinhin überwacht werden, ist somit die Überwachung der Batteriezelle nicht mehr möglich.Current traction batteries, which are used in hybrid vehicles or in electric vehicles, have no external access to the module in battery packs installed battery cells. In the event of a failure of a battery management system (BMS), with which the battery cells of traction batteries are commonly monitored in vehicles, thus the monitoring of the battery cell is no longer possible.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Überwachung von Batteriezellen einer Traktionsbatterie eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs vorgeschlagen, wobei die Batteriezellen von einem Batteriemanagementsystem überwacht werden und zur Bestimmung des Zustandes der Batteriezellen eine jede der Batteriezellen eine Serviceleitung aufweist.According to the invention, a device for monitoring battery cells of a traction battery of a hybrid vehicle or of an electric vehicle is proposed, wherein the battery cells are monitored by a battery management system and for determining the state of the battery cells, each of the battery cells has a service line.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird gewährleistet, dass potentiell gefährliche Batteriepacks von ungefährlichen Batteriepacks unterschieden werden können und der Zustand der einzelnen Batteriezellen innerhalb des Batteriepacks auch beim Ausfall eines Batteriemanagementsystems bestimmt werden kann und nicht abhängig von der Funktion des Batteriemanagementsystems ist.The proposed solution according to the invention ensures that potentially dangerous battery packs can be distinguished from harmless battery packs and the state of the individual battery cells within the battery pack can also be determined in the event of a battery management system failure and is not dependent on the function of the battery management system.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist eine jede der Serviceleitungen mit einem die Berührsicherheit der Serviceleitungen gewährleistenden hochohmigen Widerstand versehen. Bei den eingesetzten hochohmigen Widerständen in den Serviceleitungen handelt es sich um Widerstände, deren Höhe so gewählt wird, dass eine Gefährdung des Menschen durch kritischen Körperdurchfluss ausgeschlossen ist.In a further advantageous embodiment of the solution proposed according to the invention, each of the service lines is provided with a contact resistance of the service lines ensuring high-resistance. The high-resistance resistors used in the service lines are resistors, the height of which is selected so as to preclude a hazard to the person due to critical body flow.

Die Serviceleitungen von den einzelnen Batteriezellen werden bevorzugt an einer Seite des Batteriepacks aus diesem herausgeführt und zu einem Servicestecker geführt. Am Servicestecker sind mithin sämtliche Serviceleitungen zu den Batteriezellen des Batteriepacks angeschlossen. Die Anzahl der Serviceleitungen des Batteriepacks richtet sich somit nach der Anzahl der innerhalb des Batteriepacks verbauten einzelnen Batteriezellen.The service lines from the individual battery cells are preferably led out of one side of the battery pack and out to a service connector. All service lines to the battery cells of the battery pack are connected to the service connector. The number of service lines of the battery pack thus depends on the number of installed within the battery pack individual battery cells.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens umfasst entweder der Servicestecker selbst eine Entladungsvorrichtung zum kontrollierten Entladen des Batteriepacks oder ist an eine solche angeschlossen. Beispielsweise können zwei Serviceleitungen, in denen jeweils der hochohmige Widerstand vorgesehen ist, mit Schützen versehen werden, die es erlauben, die hochohmigen Widerstände, die in diesen Serviceleitungen verbaut sind, kurzzuschließen, und somit eine kontrollierte Entladung des Batteriepacks zu ermöglichen. Um dies zu erreichen, sind in zwei der Serviceleitungen besagte eine kontrollierte Entladung ermöglichende Schütze vorgesehen. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens können über eine Serviceleitung die Hauptschütze eines Batteriepacks angesteuert werden. Die positives Potential aufweisende und die negatives Potential aufweisende Leitung des Batteriepacks sind über den jeweiligen Hauptschütz mit einem bereits existierenden Hochvolt-Stecker (HV-Stecker) verbunden und nicht mit einem Servicestecker verbunden. Dadurch ist stets die Berührsicherheit des Servicesteckers gegeben, auch für den Fall, dass das Relais „klebt“, d.h. seinen Schaltzustand nicht ändert. Zum Entladen wird der mindestens eine Entladewiderstand extern am Hochvolt-Stecker angeschlossen. Somit besteht die Möglichkeit, über diesen das Batteriepack zu entladen. Hier ist erforderlich, dass die Höhe des Entladewiderstand vor dem Anschließen an das Batteriepack klar erkennbar sein muss. In an advantageous embodiment of the idea underlying the invention, either the service plug itself comprises a discharge device for the controlled unloading of the Battery pack or is connected to such. For example, two service lines, in each of which the high-resistance resistor is provided to be provided with contactors that allow short-circuit the high-resistance resistors installed in these service lines, and thus to allow a controlled discharge of the battery pack. To achieve this, provided in one of the service lines said controlled discharge enabling contactors. In another advantageous embodiment of the idea underlying the invention, the main contactors of a battery pack can be controlled via a service line. The positive potential having and the negative potential having line of the battery pack are connected via the main contactor with an existing high-voltage connector (HV connector) and not connected to a service connector. As a result, the touch safety of the service plug is always given, even in the event that the relay "sticks", ie does not change its switching state. For discharging the at least one discharge resistor is connected externally to the high-voltage connector. Thus it is possible to discharge the battery pack via this. Here it is necessary that the height of the discharge resistor before connecting to the battery pack must be clearly visible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsmöglichkeit der Erfindung kann die Batterie mit Hilfe einer in einem Batteriepack verbauten Entladevorrichtung entladen werden. Diese Entladevorrichtung enthält mindestens einen Entladewiderstand sowie mindestens einen Schütz, der über Ansteuerleitungen im Servicestecker angesteuert werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the battery can be discharged by means of a built-in battery pack unloading device. This discharge device contains at least one discharge resistor and at least one contactor, which can be controlled via control lines in the service connector.

Die über die vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Lösung mögliche kontrollierte Entladung eines Batteriepacks ermöglicht insbesondere eine Erhöhung der Transportsicherheit der Batteriepacks.The possible via the above-described embodiments of the inventive solution controlled discharge of a battery pack allows in particular an increase in the transport safety of the battery packs.

Die einzelnen Batteriezellen des Batteriepacks sind durch Überwachungsleitungen mit einem Modulcontroller (CSC) und/oder einer Batteriesteuereinheit (BCU) verbunden.The individual battery cells of the battery pack are connected by monitoring lines to a module controller (CSC) and / or a battery control unit (BCU).

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der der Erfindung zugrunde liegenden Lösung kann der Servicestecker standardisiert genormt ausgeführt werden, damit im Falle einer Havarie Feuerwehr bzw. Pannendienste die Servicestecker zweifelsfrei als solche identifizieren können und auch Feuerwehrleute bzw. Mitarbeiter von Pannendiensten eine kontrollierte Entladung eines Batteriepacks herbeiführen können. In vorteilhafter Weise befindet der Servicestecker unmittelbar am Batteriepack, insbesondere an einer nach Einbau des Batteriepacks im Fahrzeug von außen her leicht zugänglichen Stelle, so zum Beispiel benachbart zum Ladestecker.In a further advantageous embodiment of the invention of the underlying solution, the service connector standardized standardized running, so in the event of an accident fire or breakdown services can unambiguously identify the service plugs as such and firefighters or employees of breakdown services can bring about a controlled discharge of a battery pack. Advantageously, the service connector is located directly on the battery pack, in particular on a readily accessible from the outside after installation of the battery pack in the vehicle, such as adjacent to the charging connector.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegen vor allem darin, dass nunmehr bei einem nicht mehr funktionsfähigen Batteriemanagementsystem oder einem nicht mehr funktionsfähigen Batteriesteuergerät (BCU = Battery Control Unit) über die Serviceleitungen prinzipiell die Möglichkeit besteht, den Zustand einer jeden der im Batteriepack verbauten Batteriezelle über eine Messung der Batteriezellenspannung zu überprüfen. Insbesondere lässt sich durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ein Isolationswiderstand messen. Für den Fall, dass kein Isolationsfehler vorliegt, können mittels der Serviceleitungen die vorstehend erwähnten, in mindestens zwei dieser Serviceleitungen enthaltenen Schütze geschlossen werden, so dass eine kontrollierte Entladung des Batteriepacks erfolgen kann. Dann können Servicearbeiten am Batteriepack durchgeführt werden.The advantages of the proposed solution according to the invention are, in particular, that now with a no longer functioning battery management system or a battery control unit (BCU = Battery Control Unit) on the service lines in principle, the possibility exists, the state of each of the battery cell installed in the battery pack to check a measurement of the battery cell voltage. In particular, an insulation resistance can be measured by the solution proposed according to the invention. In the event that there is no insulation fault, the above-mentioned contactors contained in at least two of these service lines can be closed by means of the service lines, so that a controlled discharge of the battery pack can take place. Then service work can be performed on the battery pack.

Die einzelnen Serviceleitungen sind mit einem hochohmigen Widerstand versehen, so dass in jedem Falle eine Berührsicherheit der Serviceleitungen gewährleistet ist. Die Höhe des Widerstands ist so gewählt, dass eine Gefährdung des Menschen durch kritischen Körperdurchfluss ausgeschlossen wird.The individual service lines are provided with a high-impedance resistor, so that in each case a touch safety of the service lines is guaranteed. The height of the resistance is chosen so that a hazard to humans is excluded by critical body flow.

Darüber hinaus bleiben die einzelnen Batteriezellen des Batteriepacks über Überwachungsleitungen mit dem Batteriemanagementsystem, bzw. einem Modulcontroller, der Teil eines Batteriesteuergerätes (BCU) ist, verbunden. Für den Fall von deren nicht-Funktionieren, etwa bei Ausfall der Stromversorgung, kann über die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine Überwachung der Batteriezellen auch ohne Einsatz der dieser zugeordneten Elektroniken, wie beispielsweise Batteriemanagementsystem und Batteriesteuergerät, vorgenommen werden. In addition, the individual battery cells of the battery pack remain connected via monitoring lines to the battery management system, or a module controller, which is part of a battery control unit (BCU). In the event of their non-functioning, such as failure of the power supply, can be made on the inventively proposed solution monitoring the battery cells without the use of these associated electronics, such as battery management system and battery control unit.

Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist durch den Servicestecker eine herstellerübergreifende, schnelle Überprüfungsmöglichkeit für gelagerte Batteriepacks gegeben. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn Elektrofahrzeuge, zum Beispiel als Alternative zu einem langwierigen Aufladevorgang, den oder die komplette Batteriepacks an den Servicestationen austauschen können und die Batteriepacks an dieser Servicestation gelagert werden. As a further advantage of the proposed solution according to the invention is given by the service connector manufacturer-independent, rapid verification option for stored battery packs. This is particularly of interest when electric vehicles, for example, as an alternative to a lengthy charging process, can replace the or the complete battery packs at the service stations and the battery packs are stored at this service station.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawings, the invention will be described in more detail below.

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Reihenschaltung mehrerer Batteriezellen mit einem externen Servicezugang, 1 a schematic representation of a series connection of several battery cells with an external service access,

2 eine schematische Darstellung eines Batteriepacks mit einem Servicezugang über Serviceleitungen zu den Batteriezellen sowie einer schematisch angedeuteten Entladungsvorrichtung, 2 a schematic representation of a battery pack with a service access via service lines to the battery cells and a schematically indicated discharge device,

3 eine Verbindung des Batteriepacks mit einem Hochvolt-Stecker (HV-Stecker). 3 a connection of the battery pack to a high-voltage plug (HV plug).

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Der Darstellung gemäß 1 sind Batteriezellen 10 zu entnehmen, die in Form einer Reihenschaltung 12 innerhalb eines Batteriepacks 14 elektrisch miteinander verschaltet sind. Aus der Darstellung gemäß 1 ist zu entnehmen, dass auf einer ersten Seite 16 des Batteriepacks 14 einzelne Überwachungsleitungen 40 von einer jeden der innerhalb des Batteriepacks 14 verbauten Batteriezellen 10 zu schematisch angedeuteten Komponenten, wie beispielweise einem Modulcontroller 32 verlaufen. Der Modulcontroller 32 seinerseits steht mit einer ebenfalls nur schematisch angedeuteten Batteriesteuereinheit 34 (BCU = Battery Control Unit) in Verbindung. Auf einer zweiten Seite 18 des Batteriepacks 14 erstrecken sich einzelne Serviceleitungen 20.1 bis 20.7 zu einem Servicestecker 28. Gemäß der Darstellung in 1 ist eine jede der in 1 dargestellten Batteriezellen 10 mit einer eigenen externen Serviceleitung 20.1 bis 20.7 versehen. Sämtliche Serviceleitungen 20.1 bis 20.7, deren Anzahl sich nach der Anzahl im Batteriepack 14 verbauter Batteriezellen 10 richtet, verlaufen zum Servicestecker 28.The representation according to 1 are battery cells 10 to be taken in the form of a series connection 12 inside a battery pack 14 electrically interconnected. From the illustration according to 1 can be seen on a first page 16 of the battery pack 14 individual monitoring lines 40 from each one inside the battery pack 14 built-in battery cells 10 to schematically indicated components, such as a module controller 32 run. The module controller 32 in turn, stands with a likewise only schematically indicated battery control unit 34 (BCU = battery control unit) in conjunction. On a second page 18 of the battery pack 14 extend individual service lines 20.1 to 20.7 to a service plug 28 , As shown in 1 is one of each in 1 illustrated battery cells 10 with its own external service line 20.1 to 20.7 Mistake. All service lines 20.1 to 20.7 whose number depends on the number in the battery pack 14 built-in battery cells 10 directed, run to the service connector 28 ,

Gemäß der in 1 dargestellten Messanordnung befindet sich in einer jeden der externen Serviceleitungen 20.1 bis 20.7 ein hochohmiger Widerstand 22. Der hochohmige Widerstand 22 wird beispielsweise so gewählt, dass der Widerstand Werte von ≥ 100 kΩ und mehr aufweisen kann, so dass eine jede der Serviceleitungen 20.1 bis 20.7, die einen derartigen hochohmigen Widerstand 22 aufweist, berührsicher ausgeführt ist. According to the in 1 shown measuring arrangement is located in each of the external service lines 20.1 to 20.7 a high impedance resistor 22 , The high-impedance resistor 22 is chosen, for example, so that the resistance can have values of ≥ 100 kΩ and more, so that each of the service lines 20.1 to 20.7 that have such a high resistance 22 has executed, safe to touch.

Mit Bezugszeichen 30 sind schematisch Spannungszugänge zu den einzelnen Batteriezellen 10 angedeutet, die über den Servicestecker 28 verlaufen.With reference number 30 are schematic voltage inputs to the individual battery cells 10 indicated by the service plug 28 run.

2 zeigt die schematische Darstellung eines Batteriepacks, die extern verlaufenden Serviceleitungen sowie eine dem Servicestecker zugeordnete Entladungseinrichtung. 2 shows the schematic representation of a battery pack, the externally extending service lines and the service connector associated discharge device.

Aus 2 geht hervor, dass in dem Batteriepack 14 – ebenfalls in Reihenschaltung – eine Anzahl von Batteriezellen 10 aufgenommen sind. Auf der ersten Seite 16 des Batteriepacks 14 verlaufen die Überwachungsleitungen 40 von einer jeden der Batteriezellen 10 zu dem Modulcontroller 32, der seinerseits mit einer Batteriesteuereinheit 34 (BCU = Battery Control Unit) verbunden ist. Auf der zweiten Seite 18 des Batteriepacks 14 erstrecken sich die Serviceleitungen 20.1 bis 20.7 zum Servicestecker 28. Analog zur Darstellung gemäß 1 ist in einer jeden der Serviceleitungen 20.1 bis 20.7 ein hochohmiger Widerstand 22 eingebaut. Der Wert des hochohmigen Widerstandes 22 liegt beispielsweise bei ≥ 100 kΩ. Sämtliche Serviceleitungen 20.1 bis 20.7 sind mit dem Servicestecker 28 verbunden. Des Weiteren geht aus der Darstellung gemäß 2 hervor, dass durch eine weitere Serviceleitung im Servicestecker 28 ein erstes Schütz 24 und ein zweites Schütz 26 angesteuert werden, welche zusätzlich in einer Entladungseinrichtung 44 aufgenommen sind. Bei den zusätzlichen Schützen 24 bzw. 26 handelt es sich nicht um die Hauptschütze des Batteriepacks 14. Es besteht weiterhin auch die Möglichkeit, auf eines der beiden Schütze 24, 26 in der Entladungseinrichtung 44 zu verzichten. Out 2 it turns out that in the battery pack 14 - Also in series - a number of battery cells 10 are included. On the first page 16 of the battery pack 14 the monitoring lines are running 40 from each of the battery cells 10 to the module controller 32 , in turn, with a battery control unit 34 (BCU = Battery Control Unit) is connected. On the second page 18 of the battery pack 14 extend the service lines 20.1 to 20.7 to the service plug 28 , Analogous to the representation according to 1 is in each of the service lines 20.1 to 20.7 a high impedance resistor 22 built-in. The value of the high-impedance resistor 22 is for example ≥ 100 kΩ. All service lines 20.1 to 20.7 are with the service plug 28 connected. Furthermore, from the illustration according to 2 apparent that through another service line in the service connector 28 a first contactor 24 and a second contactor 26 to be controlled, which additionally in a discharge device 44 are included. For the additional shooters 24 respectively. 26 they are not the main contactors of the battery pack 14 , There is also the possibility of one of the two shooters 24 . 26 in the discharge device 44 to renounce.

Das erste Schütz 24 und das zweite Schütz 26 sind Teile der Entladungseinrichtung 44, über die ein kontrolliertes Entladen des Batteriepacks 14, eine Anzahl von Batteriezellen 10 in Reihenschaltung 12 umfassend, erfolgen kann, was insbesondere bei Ausfall des Batteriemanagementsystems bzw. des Batteriesteuergerätes (BCU) von Bedeutung ist. Der Servicestecker 28 seinerseits umfasst Spannungszugänge 30 für die einzelnen Batteriezellen 10 sowie eine Versorgungsleitung 42 zur Schützansteuerung, durch welchen das erste Schütz 24 sowie das zweite Schütz 26 der Entladungseinrichtung 44 angesteuert werden können. Darüber hinaus umfasst die Entladungseinrichtung 44 einen Entladewiderstand 50. Analog zur Darstellung gemäß 1 sind die einzelnen Serviceleitungen 20.1 bis 20.7 aufgrund der in diesen angeordneten hochohmigen Widerstände 22 berührungssicher ausgelegt. Über den Servicestecker 28, kann – wie in 2 dargestellt – das Batteriepack 14 durch eine in den Servicestecker 28 integrierte Entladungseinrichtung 44 oder eine mit dem Servicestecker 28 elektrisch verbundene Entladungseinrichtung 44, die Teil des Batteriepacks 14 ist, kontrolliert entladen werden. Es besteht die Möglichkeit, im Batteriepack 14 eine größere Anzahl von in Reihenschaltung 12 angeordneten Batteriezellen 10 vorzusehen. Der Servicestecker 28 kann so ausgelegt sein, dass damit ein in 1 und 2 dargestelltes Batteriepack 14 hinsichtlich der Batteriezellspannungen der in diesem verbauten Batteriezellen 10 überwacht werden kann; es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass durch einen Servicestecker 28 mehrere Batteriepacks 14 überwacht werden können. Aus Sicherheits- und Redundanzgründen wird jedoch angestrebt, mit ein und demselben Servicestecker 28 lediglich ein Batteriepack 14 abzusichern und gegen ein Versagen der Funktion des Batteriesteuergerätes bzw. des Batteriemanagementsystems abzusichern. In der Darstellung gemäß 2 sind die Hauptschütze des Batteriepacks 14 nicht dargestellt. Die Entladungseinrichtung 44 gemäß der gestrichelten Umrandung in 2 ist Teil des in 2 ebenfalls gestrichelt umrandeten Batteriepacks 14, ferner kann der Entladewiderstand 50, der in 2 dargestellt ist, ebenfalls Teil des Batteriepacks 14 sein.The first contactor 24 and the second contactor 26 are parts of the discharge device 44 , about which a controlled discharge of the battery pack 14 , a number of battery cells 10 in series 12 comprehensive, which is particularly important in case of failure of the battery management system or the battery control unit (BCU) is important. The service plug 28 In turn, includes voltage inputs 30 for the individual battery cells 10 as well as a supply line 42 for contactor control, through which the first contactor 24 as well as the second contactor 26 the discharge device 44 can be controlled. In addition, the discharge device comprises 44 a discharge resistor 50 , Analogous to the representation according to 1 are the individual service lines 20.1 to 20.7 due to the arranged in these high-resistance resistors 22 designed to be safe to touch. About the service connector 28 , can - as in 2 shown - the battery pack 14 through one in the service connector 28 integrated discharge device 44 or one with the service plug 28 electrically connected discharge device 44 which are part of the battery pack 14 is discharged in a controlled manner. There is a possibility in the battery pack 14 a greater number of series connected 12 arranged battery cells 10 provided. The service plug 28 can be designed so that a in 1 and 2 illustrated battery pack 14 with respect to the battery cell voltages of the battery cells installed in this 10 can be monitored; However, there is also the possibility that through a service plug 28 several battery packs 14 can be monitored. Out For safety and redundancy reasons, however, it is desirable to have one and the same service plug 28 just a battery pack 14 to protect against failure of the function of the battery control unit or the battery management system. In the illustration according to 2 are the main contactors of the battery pack 14 not shown. The discharge device 44 according to the dashed border in 2 is part of the in 2 also dashed rimmed battery pack 14 , furthermore, the discharge resistance 50 who in 2 is also part of the battery pack 14 be.

3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung. 3 shows a further embodiment of the proposed solution according to the invention.

Die in 3 dargestellte Entladungseinrichtung 44 zum kontrollierten Entladen des Batteriepacks 14 umfasst ein erstes Hauptschütz 58 und ein zweites Hauptschütz 60 des Batteriepacks 14. Deren Ansteuerleitungen 52 bzw. 54 sind am Servicestecker 28 angeschlossen. In der in 3 dargestellten Ausführungsvariante wird am Hochvolt-Stecker 56 der mindestens eine Entladewiderstand 50 angeschlossen. In der in 3 dargestellten Ausführungsvariante ist der mindestens eine Entladewiderstand 50 an den Hochvolt-Stecker 56 angeschlossen, so dass das Batteriepack 14 kontrolliert entladen werden kann. Es ist erforderlich, dass die Höhe, d.h. der Betrag des mindestens einen Entladewiderstands 50 vor dem Anschließen an das Batteriepack 14 klar erkenntlich ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, den mindestens einen Entladewiderstand 50 intern im Batteriepack 14 zu verbauen. Über die Hauptschütze 58, 60 kann das Batteriepack 14 über diesen mindestens einen Entladewiderstand 50 kontrolliert entladen werden. In diesem Falle ist vor dem Entladen der interne Entladewiderstand 50 zu kontaktieren. Bei dem Hochvolt-Stecker 56 handelt es sich beispielsweise um eine bereits bestehende Fahrzeugschnittstelle oder eine DC-Ladeschnittstelle. In the 3 illustrated discharge device 44 for controlled unloading of the battery pack 14 includes a first main contactor 58 and a second main contactor 60 of the battery pack 14 , Their control lines 52 respectively. 54 are on the service plug 28 connected. In the in 3 illustrated embodiment is the high-voltage connector 56 the at least one discharge resistor 50 connected. In the in 3 illustrated embodiment, the at least one discharge resistor 50 to the high-voltage connector 56 connected, leaving the battery pack 14 can be unloaded in a controlled manner. It is necessary that the height, ie the amount of the at least one discharge resistor 50 before connecting to the battery pack 14 is clearly recognizable. Alternatively, there is the possibility of the at least one discharge resistor 50 internally in the battery pack 14 to obstruct. About the main shooter 58 . 60 can the battery pack 14 over this at least one discharge resistor 50 be unloaded in a controlled manner. In this case, before discharge, the internal discharge resistance 50 to contact. At the high-voltage connector 56 it is, for example, an existing vehicle interface or a DC charging interface.

In der Ausführungsvariante gemäß 3 sind eine positives Potential führende Batteriepackleitung und eine negatives Potential führende Batteriepackleitung nicht mit dem Servicestecker 28 verbunden, sondern unmittelbar mit dem Hochvolt-Stecker 56 verbunden. Dadurch ist stets eine Berührsicherheit am Servicestecker 28 gegeben, auch bei einem seinen Schaltzustand nicht ändernden Hauptschütz 58, 60 des Batteriepacks 14. In 2 ist eine positives Potential führende Leitung mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet, wohingegen in der Darstellung gemäß 2 eine negatives Potential führende Leitung mit dem Bezugszeichen 38 gekennzeichnet ist. In the embodiment according to 3 For example, a positive potential leading battery pack lead and a negative potential leading battery pack lead are not connected to the service plug 28 connected directly to the high-voltage plug 56 connected. This is always safe to touch the service connector 28 given, even at a non-changing main contactor his switching state 58 . 60 of the battery pack 14 , In 2 is a positive potential leading line by the reference numeral 36 whereas in the diagram according to FIG 2 a negative potential leading line by the reference numeral 38 is marked.

Bei der in 3 dargestellten Ausführungsvariante umfasst der Servicezugang 15 die Serviceleitungen 20.1 bis 20.7 zu einer jeden Batteriezelle 10 des Batteriepacks 14. Der Servicezugang 15 befindet sich auf der zweiten Seite des Batteriepacks 14, während auf der ersten Seite des Batteriepacks 16 einzelne Überwachungsleitungen 40 zu dem Modulcontroller 32 verlaufen, der seinerseits über eine Batteriesteuereinheit (BCU) 34 gesteuert wird.At the in 3 illustrated embodiment includes the service access 15 the service lines 20.1 to 20.7 to every battery cell 10 of the battery pack 14 , The service access 15 located on the second side of the battery pack 14 while on the first page of the battery pack 16 individual monitoring lines 40 to the module controller 32 which in turn has a battery control unit (BCU) 34 is controlled.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (12)

Vorrichtung zur Überwachung von Batteriezellen (10) einer Traktionsbatterie eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, wobei die Batteriezellen (10) von einem Batteriemanagementsystem überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Zustandes der Batteriezellen (10) eine jede der Batteriezellen (10) mindestens eine Serviceleitung (20.1–20.7) aufweist. Device for monitoring battery cells ( 10 ) a traction battery of a hybrid vehicle or an electric vehicle, wherein the battery cells ( 10 ) are monitored by a battery management system, characterized in that for determining the state of the battery cells ( 10 ) one of each of the battery cells ( 10 ) at least one service line ( 20.1 - 20.7 ) having. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede der Serviceleitungen (20.1–20.7) mit einem die Berührsicherheit der Serviceleitungen (20.1–20.7) gewährleistenden hochohmigen Widerstand (22) versehen ist. Device according to claim 1, characterized in that each of the service lines ( 20.1 - 20.7 ) with the contact reliability of the service lines ( 20.1 - 20.7 ) high-resistance resistor ( 22 ) is provided. Vorrichtung gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Serviceleitungen (20.1–20.7) aus einem Batteriepack (14) zu einem Servicestecker (28) geführt sind. Device according to the preceding claim, characterized in that the service lines ( 20.1 - 20.7 ) from a battery pack ( 14 ) to a service plug ( 28 ) are guided. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Servicestecker (28) eine Entladungseinrichtung (44) umfasst oder an eine solche angeschlossen ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the service plug ( 28 ) a discharge device ( 44 ) or connected to such. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Servicestecker (28) eine Versorgungsleitung (42) zur Ansteuerung mindestens eines Schützes (24, 26) aufweist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the service plug ( 28 ) a supply line ( 42 ) for controlling at least one contactor ( 24 . 26 ) having. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ausgewählte der Serviceleitungen (20.1–20.7) mit Schützen (24, 26) versehen sind, die die Ausgewählten der Serviceleitungen (20.1–20.7) zur kontrollierten Entladung des Batteriepacks (14) kurzschließen. Device according to one of the preceding claims, characterized in that selected ones of the service lines ( 20.1 - 20.7 ) with shooters ( 24 . 26 ), which are the selected ones of the service lines ( 20.1 - 20.7 ) for the controlled discharge of the battery pack ( 14 ) short circuit. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (10) des Batteriepacks (14) durch Überwachungsleitungen (40) mit einem Modulcontroller (32) und/oder einer Batteriesteuereinheit (34) (BCU) verbunden sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cells ( 10 ) of the battery pack ( 14 ) through monitoring lines ( 40 ) with a module controller ( 32 ) and / or a battery control unit ( 34 ) (BCU). Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungseinrichtung (44) den ersten Schütz (24) und den zweiten Schütz (26) umfasst, die über eine erste Ansteuerleitung (52) sowie eine zweite Ansteuerleitung (54) mit dem Servicestecker (28) verbunden sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge device ( 44 ) the first contactor ( 24 ) and the second contactor ( 26 ), which via a first control line ( 52 ) and a second control line ( 54 ) with the service connector ( 28 ) are connected. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungseinrichtung (44) einen Hochvolt-Stecker (56) umfasst, welcher mit mindestens einem externen Entladewiderstand (50) verbunden ist oder der mindestens eine Entladewiderstand (50) in das Batteriepack (14) integriert ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge device ( 44 ) a high-voltage plug ( 56 ), which is provided with at least one external discharge resistor ( 50 ) or the at least one discharge resistor ( 50 ) into the battery pack ( 14 ) is integrated. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine positives Potential führende Leitung (36) des Batteriepacks (14) und eine negatives Potential führende Leitung (38) des Batteriepacks (14) mit dem Hochvolt-Stecker (56) verbunden sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a positive potential leading line ( 36 ) of the battery pack ( 14 ) and a negative potential leading line ( 38 ) of the battery pack ( 14 ) with the high-voltage plug ( 56 ) are connected. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Serviceleitungen (20.1–20.7) angeordnete hochohmige Widerstände einen Widerstandsbetrag aufweisen, sodass eine Gefährdung des Menschen durch kritischen Körperdurchfluss ausgeschlossen ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the service lines ( 20.1 - 20.7 ) arranged high-resistance resistors have a resistance amount, so that a risk to humans is excluded by critical body flow. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Überwachung von Batteriezellen einer Traktionsbatterie eines Hybridfahrzeuges (HEV), eines Plug-In Hybridfahrzeuges (PHEV) oder eines Elektrofahrzeuges (EV).Use of the device according to one of the preceding claims for monitoring battery cells of a traction battery of a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV) or an electric vehicle (EV).
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