DE102014215290A1

DE102014215290A1 - Self-discharge characterizing device and method for characterizing a self-discharge of energy storage devices

Info

Publication number: DE102014215290A1
Application number: DE102014215290.9A
Authority: DE
Inventors: Marco Friedrich; Bernhard Springer; Stefan Butzmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2016-02-04
Also published as: WO2016020149A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Selbstentladungscharakterisiereinrichtung (1) für eine oder mehrere zusammengeschaltete Batteriezellen (10–15), wobei die Selbstentladungscharakterisiereinrichtung (1) einen elektrischen Referenzenergiespeicher (22) aufweist, der eine Referenzspannung bereitstellt und der mit Energie aus der oder den Batteriezellen (10–15) aufladbar ist, wobei nach dem Aufladen die Referenzspannung wenigstens näherungsweise gleich einer Batteriespannung der einen oder der mehreren Batteriezellen (10–15) ist, und die Selbstentladungscharakterisiereinrichtung dazu eingerichtet ist, zu einem Zeitpunkt nach dem Aufladen des Referenzenergiespeichers (22) Änderungen der Batteriespannung und der Referenzspannung zum Zwecke der Erfassung einer Selbstentladung der Batteriezelle(n) (10–15) und/oder eines Zustands der Batteriezelle(n) (10–15) zu nutzen, wobei die Selbstentladungscharakterisiereinrichtung einen Ausgleichsstrompfad (11) zwischen dem Referenzenergiespeicher (22) und der einen oder den mehreren Batteriezellen (10–15) zum Messen eines Spannungsausgleichsstroms (A) aufweist, wobei der Spannungsausgleichsstrom (A) die Batteriespannung und die Referenzspannung aneinander angleicht, und in dem Ausgleichsstrompfad eine Ausgleichsstrommesseinrichtung (21, 23, 25, 26) zu Messen des Spannungsausgleichsstroms (A) angeordnet ist, wobei die Selbstentladungscharakterisiereinrichtung dazu eingerichtet ist, aus einem gemessenen Spannungsausgleichsstrom (A) die Selbstentladung und/oder den Batteriezustand der einen oder der mehreren Batteriezellen (10–15) abzuleiten.The present invention relates to a self-discharge characterizing device (1) for one or more interconnected battery cells (10-15), the self-discharge characterizing device (1) comprising a reference electrical energy storage (22) providing a reference voltage and being supplied with energy from the one or more battery cells (10 -15), wherein after charging, the reference voltage is at least approximately equal to a battery voltage of the one or more battery cells (10-15), and the self-discharge characterizing means is adapted to, at a time after charging the reference energy store (22), change the Battery voltage and the reference voltage for the purpose of detecting a self-discharge of the battery cell (s) (10-15) and / or a state of the battery cell (s) (10-15), wherein the Selbstentladungscharakterisiereinrichtung a compensation current path (11) between the Referenzerg said accumulator (22) and said one or more battery cells (10-15) for measuring a voltage equalizing current (A), said voltage equalizing current (A) equalizing said battery voltage and said reference voltage, and in said equalizing current path an equalizing current measuring means (21, 23, 25, 26) is arranged to measure the voltage compensation current (A), the self-discharge characterizing means being arranged to derive from a measured voltage equalizing current (A) the self-discharge and / or the battery state of the one or more battery cells (10-15).

Description

Stand der TechnikState of the art

Diese Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Charakterisierung einer Selbstentladung einer oder mehrerer in Reihe geschalteter Batteriezellen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Charakterisierung einer Selbstentladung.This invention relates to a device for characterizing a self-discharge of one or more series-connected battery cells. Furthermore, the invention relates to a method for characterizing a self-discharge.

Batteriezellen unterliegen einer gewissen Selbstentladung, was sich im Auftreten eines Selbstentladungsstromes innerhalb der Batteriezelle äußert. Ein Selbstentladungsstrom fließt unmittelbar über den Elektrolyten und/oder durch eine Trennschicht zwischen einer Anode und einer Kathode der Batterie, wobei Alterung, Dendriten, Verunreinigungen, Produktionsfehler oder mechanische Einwirkungen von außen den Selbstentladungsstrom beeinflussen, insbesondere vergrößern können. Durch Fehler in der Zelle und Prozesse, die durch Alterung hervorgerufen werden, erhöht sich dieser Selbstentladungsstrom. Daher kann die Selbstentladung über den Selbstentladungsstrom charakterisiert werden. Durch die Selbstentladung sinkt außerdem die Spannung der Batteriezelle oder der Batterie. Von einer Batteriezelle geht aufgrund der in ihr gespeicherten Energie grundsätzlich eine Gefährdung aus. Die vorstehend genannten Zustände von Zellen, die zu erhöhtem Selbstentladungsstrom führen, können unter Umständen zu Überhitzung und Selbstzerstörung einer Batterie führen, insbesondere wenn der Selbstentladungsstrom stark ansteigt. Dies kann schwerwiegende Konsequenzen haben. Durch die Charakterisierung der Selbstentladung kann ein erhöhter Selbstentladungsstrom rechtzeitig vor dem Auftreten eines kritischen Zustandes erkannt werden und die Batterie in einen sicheren Zustand gebracht werden. Beispielsweise kann das Laden der Batterie unterbunden werden oder Energie aus der Batterie entladen werden. Eine direkte Messung des Selbstentladungsstroms wäre mit einem Eingriff in die Zelle selbst verbunden, was zusätzliche Anschlüsse an der Zelle oder zusätzliche Sensorik in der Zelle erfordern würde.Battery cells are subject to a certain self-discharge, which manifests itself in the occurrence of a self-discharge current within the battery cell. A self-discharge current flows directly across the electrolyte and / or through a separating layer between an anode and a cathode of the battery, whereby aging, dendrites, contamination, production faults or external mechanical effects can influence, in particular increase, the self-discharge current. Cell delays and processes caused by aging increase this self-discharge current. Therefore, the self-discharge can be characterized via the self-discharge current. Self-discharge also lowers the voltage of the battery cell or battery. From a battery cell is due to the stored energy in principle a threat. The above states of cells resulting in increased self-discharge current may possibly lead to overheating and self-destruction of a battery, especially if the self-discharge current rises sharply. This can have serious consequences. By characterizing the self-discharge, an increased self-discharge current can be detected in good time before the occurrence of a critical condition and the battery can be brought to a safe state. For example, the charging of the battery can be prevented or energy can be discharged from the battery. Direct measurement of the self-discharge current would be associated with an intervention in the cell itself, which would require additional connections to the cell or additional sensors in the cell.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Selbstentladungscharakterisiereinrichtung vorgeschlagen, mit der die Selbstentladung und/oder der Batteriezustand von einer oder mehreren zusammengeschalteten Batteriezellen charakterisiert werden kann. Dazu weist die Selbstentladungscharakterisiereinrichtung einen Referenzenergiespeicher auf, der mit Energie aus der oder den Batteriezellen oder einer anderen Energiequelle aufladbar ist. Der Referenzenergiespeicher und die Batteriezelle sind parallel geschaltet, wobei jeweils die Pluspole und die Minuspole der Referenzenergiespeicher und der Batteriezelle zusammenschaltbar oder zusammengeschaltet sind. Der Referenzenergiespeicher kann etwa eine Batterie oder bevorzugt ein Kondensator sein, wie etwa ein Superkondensator oder dergleichen. In einer besonderen Ausführungsform weist der Referenzenergiespeicher eine geringere Selbstentladung als die die Batteriezelle auf, d.h., dass dessen Referenzspannung ohne weiteres Zutun weniger stark sinkt, als die Batteriespannung.According to the invention a Selbstentladungscharakterisiereinrichtung is proposed, with which the self-discharge and / or the battery state of one or more interconnected battery cells can be characterized. For this purpose, the Selbstentladungscharakterisiereinrichtung on a reference energy storage, which is charged with energy from the or the battery cells or other energy source. The reference energy storage and the battery cell are connected in parallel, wherein in each case the positive poles and the negative poles of the reference energy storage and the battery cell are interconnected or interconnected. The reference energy storage may be, for example, a battery or, preferably, a capacitor, such as a supercapacitor or the like. In a particular embodiment, the reference energy storage has a lower self-discharge than that of the battery cell, that is, its reference voltage less readily drops than the battery voltage without any further action.

Der Referenzenergiespeicher kann eine Referenzspannung aufweisen, die wenigstens näherungsweise gleich einer Batteriespannung der einen oder der mehreren Batteriezellen ist. Durch die Selbstentladung der Batteriezellen sinkt nach dem Aufladen die Batteriespannung. Daraus kann insbesondere im Vergleich mit der Referenzspannung die Selbstentladung und, daraus abgeleitet, der Batteriezustand charakterisiert werden. Unter Umständen sinkt auch die Referenzspannung, beispielsweise wenn der Referenzenergiespeicher ebenfalls eine Selbstentladung aufweist, oder wenn diesem Energie zur Versorgung der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung entnommen wird. Wenn Energie zur Versorgung der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung der Batterie entnommen wird, sinkt die Batteriespannung in verstärktem Maße. Mit einer Batteriezelle ist in dieser Patentanmeldung insbesondere auch eine wiederaufladbare Batteriezelle gemeint. Die Batteriezelle(n) sind kein Teil der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung, sondern deren Messobjekt. In dieser Patentanmeldung wird im Folgenden aus Gründen der knappen Darstellung der Erfindung von einer Batteriezelle gesprochen, jedoch ist immer auch die Anwendung der Erfindung auf mehrere Batteriezellen gemeint und umfasst. The reference energy storage may have a reference voltage that is at least approximately equal to a battery voltage of the one or more battery cells. Due to the self-discharge of the battery cells, the battery voltage drops after charging. From this, in particular in comparison with the reference voltage, the self-discharge and, derived therefrom, the battery condition can be characterized. Under certain circumstances, the reference voltage also decreases, for example if the reference energy store also has a self-discharge, or if it is taken from this energy for supplying the Selbstentladungscharakterisiereinrichtung. When power is taken to supply the self-discharge characteristic of the battery, the battery voltage decreases to an increased degree. By a battery cell is meant in this patent application, in particular a rechargeable battery cell. The battery cell (s) are not part of the Selbstentladungscharakterisiereinrichtung, but their object of measurement. In this patent application, for reasons of concise presentation of the invention, a battery cell is referred to below, but the application of the invention to several battery cells is always meant and comprises.

In der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung ist zwischen dem Referenzenergiespeicher und der einen oder den mehreren Batteriezellen ein Ausgleichsstrompfad angeordnet. Ein Spannungsunterschied zwischen der Batteriespannung und der Referenzspannung führt dazu, dass über den Ausgleichsstrompfad ein Ausgleichsstrom fließt, welcher wiederum dazu führt, dass sich die Batteriespannung und die Referenzspannung aneinander angleichen. Die Richtung des Ausgleichsstroms hängt davon ab, welche von der Batteriespannung und der Referenzspannung höher ist. Dies wiederum hängt von den Selbstentladungs- bzw. Fremdentladungsverhältnissen der beiden Energiespeicher ab. Der Ausgleichsstrom in dem Ausgleichsstrompfad kann mittels einer Ausgleichsstrommesseinrichtung, welche in dem Ausgleichsstrompfad angeordnet ist, gemessen werden. Beispielsweise weist die Ausgleichsstrommesseinrichtung einen Shunt-Widerstand auf, an dem eine dem Ausgleichsstrom proportionale Spannung abgegriffen und gemessen werden kann; andere bekannte Verfahren zur Strommessung können ebenfalls eingesetzt werden. Der Selbstentladungsstrom der Batterie fließt jederzeit in deren Inneren. Dadurch ändert sich ständig die elektrische Ladung der Batteriezelle(n) und damit auch deren Batteriespannung. Die Referenzspannung kann sich durch Selbstentladung ebenfalls ändern; somit ändert sich die Differenzspannung zwischen der Batteriespannung und der Referenzspannung jederzeit. Die Differenzspannung treibt den Ausgleichsstrom durch den Ausgleichsstrompfad über den Shunt-Widerstand. Es ergibt sich somit ein zeitlicher Verlauf des Ausgleichsstroms, während dem sich der Ausgleichsstrom asymptotisch an einen End-Ausgleichsstrom annähert, sofern keine weiteren Einflüsse wirken. Solche Einflüsse können die Größe des End-Ausgleichsstroms beeinflussen oder, wenn es singuläre Ereignisse sind, Sprünge in der asymptotischem Annäherung an einen Endzustand bewirken. Durch das Messen des Ausgleichsstromes zu einem oder mehreren Zeitpunkten während oder zu Ende des beschriebenen Ausgleichsprozesses kann ein erhöhte Selbstentladung der Batteriezelle(n) erkannt werden, indem die gemessenen Werte und/oder der zeitliche Verlauf des Ausgleichsstromes mit bekannten Werten für fehlerhafte und nicht fehlerbehaftete Zellen verglichen werden. In the self-discharge characterizing means, a balance current path is arranged between the reference energy storage and the one or more battery cells. A voltage difference between the battery voltage and the reference voltage causes a compensating current to flow across the equalizing current path, which in turn causes the battery voltage and the reference voltage to equalize. The direction of the compensation current depends on which of the battery voltage and the reference voltage is higher. This in turn depends on the self-discharge or external discharge ratios of the two energy stores. The equalizing current in the equalizing current path can be measured by means of a compensating current measuring device arranged in the equalizing current path. For example, the compensating current measuring device has a shunt resistor, at which a voltage proportional to the compensating current can be tapped and measured; Other known methods of current measurement can also be used. The self-discharge current of Battery flows at any time in its interior. This constantly changes the electrical charge of the battery cell (s) and thus also their battery voltage. The reference voltage may also change due to self-discharge; Thus, the difference voltage between the battery voltage and the reference voltage changes at any time. The differential voltage drives the equalizing current through the equalizing current path across the shunt resistor. This results in a time course of the compensation current, during which the compensating current approaches asymptotically to an end equalizing current, provided that there are no further influences. Such influences may affect the magnitude of the final equilibrium current or, if singular events, cause jumps in the asymptotic approach to a final state. By measuring the equalizing current at one or more times during or at the end of the described balancing process, increased self-discharge of the battery cell (s) can be detected by measuring the measured values and / or the timing of the compensating current with known values for defective and non-defective cells be compared.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

In einer Ausführungsform kann die Messung des Ausgleichsstroms digital und vorzugsweise mittels eines Mikrocontrollers stattfinden. Alternativ ist es in einer weiteren Ausführungsform denkbar, die Charakterisierung der Selbstentladung mittels analoger Schaltungstechnik durchzuführen. In one embodiment, the measurement of the compensation current may be digital and preferably by means of a microcontroller. Alternatively, it is conceivable in a further embodiment to carry out the characterization of the self-discharge by means of analog circuit technology.

In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Charakterisierung der Selbstentladung wenigstens näherungsweise permanent durchgeführt. Dies kann beispielsweise bei singulären Ereignissen in der Batterie sinnvoll sein. In an exemplary embodiment, the characterization of the self-discharge is performed at least approximately permanently. This can be useful, for example, for singular events in the battery.

In einer alternativen beispielhaften Ausführungsform der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung wiederholt diese die Messung des Ausgleichsstroms mehrfach jeweils nach einem Zeitintervall. Dies kann mittels eines Schalters erfolgen der in dem Strompfad von dem Referenzenergiespeicher zu der Batterie angeordnet ist und mit dem durch Schließen bewirkbar ist, dass der Strom in dem Strompfad fließt und somit die Selbstentladung charakterisierbar ist. Der Schalter ist beispielsweise von einem Microcontroller aus steuerbar. Dieser Mikrocontroller kann auch die Charakterisierung der Selbstentladung durchführen. Ein intermittierender Betrieb der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung kann sinnvoll sein, wenn eine sich langsam entwickelnde Erhöhung der Selbstentladung stattfindet oder zu erwarten ist. In an alternative exemplary embodiment of the self-discharge characterizing device, it repeats the measurement of the equalizing current several times after each time interval. This can be done by means of a switch which is arranged in the current path from the reference energy store to the battery and with which by closing it can be effected that the current flows in the current path and thus the self-discharge can be characterized. The switch can be controlled, for example, by a microcontroller. This microcontroller can also perform the self-discharge characterization. An intermittent operation of the self-discharge characterizing device may be useful if a slowly developing increase in self-discharge occurs or is expected.

Es ist in einer weiteren Ausführungsform auch denkbar, aus dem asymptotischen Verlauf des Ausgleichsstroms Informationen über die Selbstentladung der Batterie zu gewinnen. Insbesondere kann der Stromverlauf mit einem gespeicherten Standard-Stromverlauf verglichen werden. In a further embodiment, it is also conceivable to obtain information about the self-discharge of the battery from the asymptotic course of the compensation current. In particular, the current profile can be compared with a stored standard current profile.

In einer weiteren Ausführungsform der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung wird diese aus dem Referenzenergiespeicher oder aus der Batteriezelle oder aus einem von dem Referenzenergiespeicher separaten Versorgungsenergiespeicher mit elektrischer Energie versorgt. Um das für die Selbstentladungscharakterisiereinrichtung erforderliche Spannungsniveau zu erreichen, kann diese mit einem DC/DC-Wandler verbunden sein, welcher das Spannungsniveau des Referenzenergiespeichers bzw. oder den Batteriezellen oder des Versorgungsenergiespeichers daran anpasst.In a further embodiment of the self-discharge characterizing device, it is supplied with electrical energy from the reference energy store or from the battery cell or from a supply energy store which is separate from the reference energy store. In order to achieve the voltage level required for the self-discharge characterizer, it may be connected to a DC / DC converter which adjusts the voltage level of the reference energy store or battery cells or the utility energy store thereto.

In einer weiteren Ausführungsform der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung weist der Referenzenergiespeicher weniger Kapazität als die eine oder die mehreren Batteriezellen auf. Dadurch wird der Batteriezelle durch den Betrieb der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung nur wenig Ladung entzogen.In a further embodiment of the self-discharge characterizing means, the reference energy storage has less capacity than the one or more battery cells. As a result, only a small amount of charge is removed from the battery cell by the operation of the self-discharge characterizing device.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Batteriezelle vorgeschlagen, die eine erfindungsgemäße Selbstentladungscharakterisiereinrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist. In a further aspect of the invention, a battery cell is proposed, which has a self-discharge characterizing device according to the invention according to one of the embodiments described above.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem eine Selbstentladung der Batterie und/oder ein Batteriezustand mittels einer der vorstehend beschriebenen Selbstentladungscharakterisiereinrichtungen erfasst wird. Dazu wird ein elektrischer Referenzenergiespeicher vor einer Erfassung wenigstens näherungsweise auf dasselbe Potential wie die eine oder die mehreren Batteriezellen gebracht. Anschließend kann durch Ausnutzung von Änderungen der Batteriespannung und der Referenzspannung die Selbstentladung und/oder der Batteriezustand erfasst werden. Dabei muss die Selbstentladung nicht explizit als Strom erfasst werden, sondern kann auch in Form geeigneter Daten charakterisiert werden. In a further aspect of the invention, a method is proposed, with which a self-discharge of the battery and / or a battery state is detected by means of one of the self-discharge characterizing devices described above. For this purpose, an electrical reference energy storage before detection is at least approximately brought to the same potential as the one or more battery cells. Subsequently, by utilizing changes in the battery voltage and the reference voltage, the self-discharge and / or the battery condition can be detected. The self-discharge does not have to be explicitly recorded as current, but can also be characterized in the form of suitable data.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

1 ein schematischer Schaltplan einer ersten Ausführungsform einer Selbstentladungscharakterisiereinrichtung, 1 a schematic circuit diagram of a first embodiment of a Selbstentladungscharakterisiereinrichtung,

2 ein schematischer Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung. 2 a schematic diagram of a second embodiment of the Selbstentladungscharakterisiereinrichtung.

1 zeigt schematisch einen Schaltplan einer Selbstentladungscharakterisiereinrichtung 1 zur Messung eines Selbstentladungsstroms einer Batteriezelle 10. Ein Anschluss der Batteriezelle 10 ist mit Massepotential 20 verbunden. Der andere Anschluss der Batteriezelle 10 ist über einen Shunt-Widerstand 21 mit einem ersten Anschluss des Referenzenergiespeichers 22 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Referenzenergiespeichers 22 ist mit Massepotenzial 20 verbunden, so dass eine Parallelschaltung der Batteriezelle 10 mit dem Referenzenergiespeicher 22 vorliegt. Der Referenzenergiespeicher 22 ist mit der Batteriezelle 10 über einen Strompfad 11 verbunden, in dem ein Shunt-Widerstand 21 angeordnet ist. Um eine Spannung über dem Shunt-Widerstand 21 messen zu können, sind dessen beide Anschlüsse jeweils über Verbindungsleitungen 25 und 26 mit einer Spannungsmesseinrichtung 23 verbunden, die eine Differenzspannung zwischen den Verbindungsleitungen 25 und 26 messen kann. Vor einer Erfassung des Selbstentladungsstroms wird der Referenzenergiespeicher 22 auf die Spannung der Batteriezelle 10 gebracht. Nach dem Angleichen der Spannungen der Batteriezelle 10 und der Ausgleichsspannungsquelle 22 entlädt sich die Batteriezelle 10 weiter durch den Selbstentladungsstrom. Dies führt dazu, dass zwischen dem in anderem Maße, insbesondere erheblich weniger, entladenden Referenzenergiespeicher 22 und der Batteriezelle 10 eine Spannungsdifferenz entsteht, durch die ein Ausgleichsstrom A zwischen dem Referenzenergiespeicher 22 und der Batteriezelle 10 sowie über den Shunt-Widerstand 21 fließt. Wenn die Selbstentladung des Referenzenergiespeichers 22 geringer als die der Batteriezelle 10 ist, fließt der Ausgleichsstrom A wie durch den Pfeil in 1 angedeutet über den Strompfad 11 zu der Batteriezelle 10. Zwischen den Verbindungsleitungen 25 und 26 zwischen dem Shunt-Widerstand 21 und der Spannungsmesseinrichtung 23 ergibt sich eine Differenzspannung, die dem Ausgleichsstrom entspricht und die von der Differenzspannungserfassungseinrichtung 23 erfasst wird. Die Differenzspannungserfassungseinrichtung 23 ist über eine Signalleitung 27 mit einem Mikrocontroller 24 verbunden, der die Signale von der Differenzspannungserfassungseinrichtung 23 auswertet und aus dem Ausgleichsstrom A den Selbstentladungsstrom oder einen Zustand der Batteriezelle ableitet. Die Differenzspannungserfassungseinrichtung 23 kann beispielsweise ein Differenzspannungsverstärker sein, wobei auf der Signalleitung 27 die verstärkte Spannungsdifferenz als Spannung anliegen kann. In dem Mikrocontroller 24 kann ein Analog-Digital-Wandler angeordnet sein, mit dem die verstärkte Differenzspannung in digitale Daten gewandelt wird. Alternativ zu einem Differenzspannungsverstärker kann die Differenzspannung an dem Shunt auch direkt in dem Mikrocontroller messbar sein. Die digitalen Daten können verarbeitet und in den Selbstentladungsstrom oder einen Zustand der Batteriezelle umgerechnet werden. In dem Strompfad 11 kann in einer Variante, die in 1 dargestellt ist, eine Schalteinrichtung 35 angeordnet sein, mittels der der Stromfluss über den Strompfad 11 unterbrechbar ist. Mittels der Schalteinrichtung kann eine intermittierende Charakterisierung der Selbstentladung bewirkt werden, indem die Schalteinrichtung 35 den Stromfluss jeweils nur für eine einzelne, zeitlich begrenzte Charakterisierung zulässt. In einer anderen, nicht dargestellten Variante fehlt die Schalteinrichtung 35 in dem Strompfad 11. Insbesondere wenn eine kontinuierliche Charakterisierung der Selbstentladung erwünscht ist, kann die Schalteinrichtung 35 weggelassen werden. 1 schematically shows a circuit diagram of a Selbstentladungscharakterisiereinrichtung 1 for measuring a self-discharge current of a battery cell 10 , One connection of the battery cell 10 is at ground potential 20 connected. The other connection of the battery cell 10 is over a shunt resistor 21 with a first connection of the reference energy storage 22 connected. A second connection of the reference energy storage 22 is at ground potential 20 connected, so that a parallel connection of the battery cell 10 with the reference energy store 22 is present. The reference energy storage 22 is with the battery cell 10 over a current path 11 connected in which a shunt resistor 21 is arranged. To apply a voltage across the shunt resistor 21 to be able to measure their two connections are each via connecting lines 25 and 26 with a voltage measuring device 23 connected, which is a differential voltage between the connecting lines 25 and 26 can measure. Before detection of the self-discharge current, the reference energy storage becomes 22 on the voltage of the battery cell 10 brought. After adjusting the voltages of the battery cell 10 and the compensation voltage source 22 the battery cell discharges 10 continue through the self-discharge current. This leads to the fact that between the alternative, in particular considerably less, discharging reference energy storage 22 and the battery cell 10 a voltage difference arises through which a compensating current A between the reference energy storage 22 and the battery cell 10 as well as the shunt resistor 21 flows. If the self-discharge of the reference energy storage 22 lower than that of the battery cell 10 is, the compensating current A flows as indicated by the arrow in 1 indicated over the current path 11 to the battery cell 10 , Between the connecting lines 25 and 26 between the shunt resistor 21 and the tension measuring device 23 this results in a differential voltage which corresponds to the equalizing current and that of the differential voltage detection device 23 is detected. The differential voltage detection device 23 is via a signal line 27 with a microcontroller 24 connected to the signals from the differential voltage detection means 23 evaluates and derived from the compensating current A, the self-discharge current or a state of the battery cell. The differential voltage detection device 23 may for example be a differential voltage amplifier, wherein on the signal line 27 the amplified voltage difference can be applied as a voltage. In the microcontroller 24 An analog-to-digital converter can be arranged, with which the amplified differential voltage is converted into digital data. As an alternative to a differential voltage amplifier, the differential voltage at the shunt can also be measured directly in the microcontroller. The digital data can be processed and converted into the self-discharge current or a state of the battery cell. In the current path 11 can in a variant that in 1 is shown, a switching device 35 be arranged, by means of the current flow over the current path 11 is interruptible. By means of the switching device, an intermittent characterization of the self-discharge can be effected by the switching device 35 the current flow only for a single, time-limited characterization allows. In another variant, not shown, the switching device is missing 35 in the current path 11 , In particular, if a continuous characterization of the self-discharge is desired, the switching device 35 be omitted.

2 zeigt schematisch einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Selbstentladungscharakterisiereinrichtung, die in wesentlichen Teilen der ersten Ausführungsform gleicht. Gleiche Merkmale und Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht noch einmal gesondert beschrieben. Es sei auf die Ausführungen zu 1 verwiesen. In 2 ist statt nur einer Batteriezelle 10 eine Reihenschaltung von Batteriezellen 10–15 gezeigt, deren Selbstentladung bzw. Zustand erfasst werden soll. Beide Varianten sind für alle Ausführungsformen denkbar. Die zweite Ausführungsform umfasst die erste Ausführungsform und erweitert sie um die nachfolgend beschriebenen Merkmale und Funktionen. Zur Stromversorgung des Mikrocontrollers 24 ist eine zusätzliche dritte Energiequelle 30 vorgesehen. Diese ist mit einem Anschluss an das Massepotenzial 20 angeschlossen und mit einem zweiten Anschluss an eine Ladeverbindung 32 zu dem nicht an das Massepotenzial 20 angeschlossenen Anschluss der Batteriezellen 10–15 verbunden. In der Ladeverbindung 32 ist ein Ladeschalter 31 angeordnet, der vorzugsweise als Halbleiterschalter ausgeführt ist. Der Steueranschluss des als Ladeschalter 31 dienenden Halbleiterschalters ist über eine Steuerleitung 34 mit dem Mikrocontroller 24 verbunden. Der Mikrocontroller 24 kann somit das Laden der dritten Energiequelle 30 auslösen, indem er über die Steuerleitung 34 den Ladeschalter 31 durchschaltet. Dann werden die Potenziale der Batteriezellen 10–15 und der dritten Energiequelle 30 an den Anschlüssen, die mit der Verbindungsleitung 32 verbunden sind, angeglichen. Dabei fließt ein Ladestrom L von den Batteriezellen 10–15 zu der dritten Energiequelle 30. An die Ladeleitung 32 kann außerdem ein DC/DC-Wandler 29 angeschlossen sein, der die Spannung der dritten Energiequelle 30 an die von dem Mikrocontroller 24 benötigte Spannung anpasst. Der Mikrocontroller kann somit in geeigneten Zeitintervallen den Ladeschalter 31 durchschalten, womit jeweils die dritte Energiequelle 30 aufgeladen wird. Die Batteriezellen 10–15 werden somit nur zeitweise durch das Aufladen der dritten Energiequelle 30 belastet. Während dieser Zeit kann beispielsweise das Messen des Ausgleichsstroms A ausgesetzt werden. Der DC/DC-Wandler 29 ist über eine Stromversorgungsleitung 28 mit dem Mikrocontroller 24 verbunden. 2 schematically shows a circuit diagram of a second embodiment of the Selbstentladungscharakterisiereinrichtung, which is similar in essential parts of the first embodiment. Like features and elements are designated by like reference numerals and will not be described again separately. It is to the comments too 1 directed. In 2 is instead of just a battery cell 10 a series connection of battery cells 10 - 15 shown whose self-discharge or state is to be detected. Both variants are conceivable for all embodiments. The second embodiment includes the first embodiment and extends it to the features and functions described below. To power the microcontroller 24 is an additional third energy source 30 intended. This is with a connection to the ground potential 20 connected and with a second connection to a charging connection 32 not to the ground potential 20 connected connection of the battery cells 10 - 15 connected. In the charging connection 32 is a charging switch 31 arranged, which is preferably designed as a semiconductor switch. The control terminal of the charging switch 31 Serving semiconductor switch is via a control line 34 with the microcontroller 24 connected. The microcontroller 24 can thus charge the third energy source 30 trigger by going over the control line 34 the charging switch 31 turns on. Then the potential of the battery cells 10 - 15 and the third energy source 30 at the connections, with the connecting line 32 connected, aligned. In this case, a charging current L flows from the battery cells 10 - 15 to the third energy source 30 , To the charging line 32 can also have a DC / DC converter 29 be connected, the voltage of the third power source 30 to the one from the microcontroller 24 required voltage adapts. The microcontroller can thus at appropriate time intervals the charging switch 31 switch through, which in each case the third energy source 30 is charged. The battery cells 10 - 15 are thus only temporarily by charging the third energy source 30 loaded. During this time, for example, the measurement of the compensation current A can be suspended. The DC / DC converter 29 is via a power supply line 28 with the microcontroller 24 connected.

Claims

Self-discharge characterizing device ( 1 ) for one or more interconnected battery cell (s) ( 10 - 15 ), characterized in that the self-discharge characterizing device ( 1 ) an electrical reference energy storage ( 22 ) which provides a reference voltage and which is supplied with energy from the battery cell (s) ( 10 - 15 ) is chargeable, wherein after charging the reference voltage at least approximately equal to a battery voltage of the one or more battery cell (s) ( 10 - 15 ), and the self-discharge characterizing means is arranged to, at a time after charging the reference energy storage ( 22 ) Changes the battery voltage and the reference voltage for the purpose of detecting a self-discharge of the battery cell (s) ( 10 - 15 ) and / or a state of the battery cell (s) ( 10 - 15 ), wherein the self-discharge characterizing means comprises a compensating current path ( 11 ) between the reference energy storage ( 22 ) and the one or more battery cells ( 10 - 15 ) for measuring a voltage compensation current (A), wherein the voltage compensation current (A) equalizes the battery voltage and the reference voltage to each other, and in the compensation current path a compensation current measuring device (A) 21 . 23 . 25 . 26 ) is arranged at measurements of the voltage compensation current (A), wherein the self-discharge characterizing device is adapted to determine from a measured voltage compensation current (A) the self-discharge and / or the battery state of the one or more battery cell (s) ( 10 - 15 ).

Self-discharge characterizing device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the self-discharge characterizing device ( 1 ) is set up to repeat the measurement of the equalizing current (A) several times after time intervals, and to measure a temporal current profile of the compensating current (A) for determining a self-discharge of the battery cell (s) ( 10 - 15 ) and / or a battery condition.

Self-discharge characterizing device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply of the self-discharge characterizing device ( 1 ) from the reference energy storage 22 or from the battery cell (s) ( 10 - 15 ) or from one of the battery cell (s) ( 10 - 15 ) rechargeable supply energy storage takes place, in particular via a DC / DC converter ( 46 ).

Self-discharge characterizing device ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the reference energy store ( 22 ) less capacity than the battery cell (s) ( 10 - 15 ) having.

Battery cell ( 10 - 15 ) with a self-discharge characterizing device ( 1 ) according to one of the preceding claims, by means of which the self-discharge and / or the state of the battery cell (s) ( 10 - 15 ) is detectable.

Method for characterizing a self-discharge and / or a battery state of one or more battery cells ( 10 - 15 ) by means of a self-discharge characterizing device ( 1 ) according to one of Claims 1 to 6, in which the reference energy store ( 22 ) at least approximately to the same potential as the battery cell (s) ( 10 to 15 ) and for characterizing the self-discharge and / or the battery state of the one or more battery cells (s) ( 10 - 15 ) Changes in the battery voltage and the reference voltage are used by measuring a compensation current (A) and from this the self-discharge and / or the battery state of the one or more battery cell (s) ( 10 - 15 ) is derived.