DE102016124093A1

DE102016124093A1 - Verfahren und System zur Diagnose von Zellspannungssammeldrahtsträngen von Leistungsbatterien und damit ausgestattetes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016124093A1
Application number: DE102016124093.1A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Borgward Trademark Holdings GmbH
Current assignee: Borgward Trademark Holdings GmbH
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-14
Also published as: AU2017203574A1

Abstract

In der vorliegenden Offenbarung sind ein Verfahren und ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie und ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Leistungsbatterie umfasst eine Mehrzahl von Zellen, und das Verfahren umfasst: Erhalten einer durchschnittlichen Spannung, einer maximalen Spannung und einer minimalen Spannung der erfassten Spannungen der Mehrzahl von Zellen; Bestimmen, ob eine Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als eine vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die einer Leerlaufverbindung entspricht; wenn ja, Bestimmen, ob eine erste Zelle, die der maximalen Spannung entspricht, an eine zweite Zelle angrenzend ist, die der minimalen Spannung entspricht; wenn ja, Bestimmen, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen; und wenn ja, Bestimmen, dass ein Verbindungspunkt eines Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist. Mit der vorliegenden Offenbarung kann ein Leerlaufverbindungszustand zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und es kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeugtechnologie und insbesondere auf ein Verfahren und auf ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie sowie auf ein Fahrzeug, das Selbiges aufweist.
HINTERGRUND
Eine Leistungsbatteriepackung umfasst Dutzende wenn nicht Hunderte von Batteriezellen in einer seriell-parallelen Verbindung. Um eine Änderung einer Zellspannung zu überwachen, sind eine positive Elektrode und eine negative Elektrode jeder Zelle zu einer Erfassungseinheit in einem Batteriemanagementsystem über einen Spannungssignalerfassungskabelbaum verbunden, und die Änderung der Zellspannung wird in Echtzeit durch einen Batterieüberwachungs-Schaltkreis (IC, integrated circuit) in der Erfassungseinheit überwacht. Ein Spannungssignalerfassungskabelbaum ist mit einer Elektrode einer Zelle über einen Bolzen verbunden, und somit sind Dutzende wenn nicht sogar Hunderte Bolzenverbindungen in einem Fahrzeug gegeben, wobei einige dieser nach langem Fahren locker oder sogar offen sein können.
In der verwandten Technik, wenn es zwischen einem Spannungssignalerfassungskabelbaum und einer Zellelektrode zu einer Leerlaufverbindung kommt, so kann diese von einem Batteriemanagementsystem, das einen Batterieüberwachungs-Schaltkreis mit einer Diagnosefunktion für den Leerlauf aufweist, detektiert werden. Das Batteriemanagementsystem muss aus diesem Grund einen speziellen Leerlaufdetektionsprozess starten, und um zu verhindern, dass der Detektionsprozess die normale Spannungserfassung der Leistungsbatterie beeinträchtigt, muss die Detektion jedes Mal zu Beginn, wenn das Batteriemanagementsystem hochfährt, durchgeführt werden. Kommt es zwischen dem Spannungssignalerfassungskabelbaum und der Zellelektrode, wenn das Fahrzeug im Betrieb ist, zu einer Leerlaufverbindung, so kann dieses Problem aber nicht zeitgerecht detektiert werden, und somit wird die Genauigkeit der Spannungsdetektion der Leistungsbatterie reduziert.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, mindestens eines der Probleme, die in der verwandten Technik gegeben sind, bis zu einem gewissen Grad zu lösen.
Demgemäß ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie bereitzustellen. Mit dem Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie kann eine Leerlaufverbindung zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum der Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und somit kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie bereitzustellen.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Fahrzeug bereitzustellen.
Um die obigen Ziele zu erreichen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie bereitgestellt. Die Leistungsbatterie umfasst eine Mehrzahl von Zellen, und das Verfahren umfasst: Erhalten einer durchschnittlichen Spannung, einer maximalen Spannung und einer minimalen Spannung der erfassten Spannungen der Mehrzahl von Zellen; Bestimmen, ob eine Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als eine vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die einer Leerlaufverbindung entspricht; wenn die Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, ferner Bestimmen, ob eine erste Zelle, die der maximalen Spannung entspricht, an eine zweite Zelle angrenzend ist, die der minimalen Spannung entspricht; wenn die erste Zelle an die zweite Zelle angrenzend ist, ferner Bestimmen, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen; wenn die vorbestimmte Beziehung erfüllt wird, Bestimmen, dass ein Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist.
Mit dem Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Leerlaufverbindung zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum der Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und es kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.
Darüber hinaus kann das Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß obigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die folgenden zusätzlichen technischen Merkmale aufweisen.
In einer Ausführungsform liegt die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze, die der Leerlaufverbindung entspricht, im Bereich von 1,5V bis 2,5V.
In einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen, wie folgt: Berechnen, ob eine Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist; und Bestimmen, dass die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen, wenn die Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Alarm geben, wenn bestimmt wird, dass der Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie bereitgestellt, die Leistungsbatterie umfasst eine Mehrzahl von Zellen, und das System umfasst: ein Erhaltungsmodul, das dazu ausgelegt ist, eine durchschnittliche Spannung, eine maximale Spannung und eine minimale Spannung der erfassten Spannungen der Mehrzahl von Zellen zu erhalten; ein Diagnosemodul, das dazu ausgelegt ist zu bestimmen, ob eine Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als eine vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die einer Leerlaufverbindung entspricht; ferner zu bestimmen, ob eine erste Zelle, die der maximalen Spannung entspricht, an eine zweite Zelle, die der minimalen Spannung entspricht, angrenzend ist, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die der Leerlaufverbindung entspricht; ferner zu bestimmen, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen, wenn die erste Zelle an die zweite Zelle angrenzend ist; und zu bestimmen, dass ein Verbindungspunkt des Spanungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist, wenn die vorbestimmte Beziehung erfüllt ist.
Mit dem System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Leerlaufverbindung zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und es kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.
Darüber hinaus kann das System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß obigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die folgenden zusätzlichen technischen Eigenschaften aufweisen.
In einer Ausführungsform liegt die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze, die der Leerlaufverbindung entspricht, im Bereich von 1,5V bis 2,5V.
In einer Ausführungsform ist das Diagnosemodul dazu ausgelegt zu berechnen, ob eine Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist; und zu bestimmen, dass die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung die vorbestimmte Beziehung erfüllen, wenn die Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist.
In einer Ausführungsform umfasst das System ferner ein Alarmmodul, das dazu ausgelegt ist, Alarm zu geben, wenn das Diagnosemodul bestimmt, dass der Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Fahrzeug das System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer der obigen Ausführungsformen umfasst. Im Fahrzeug kann eine Leerlaufverbindung zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und es kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.
Zusätzliche Aspekte und Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind teilweise in den folgenden Beschreibungen gegeben, werden teilweise aus den folgenden Beschreibungen offensichtlich oder sind der praktischen Umsetzung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu entnehmen.
Figurenliste
Die obigen und/oder anderen Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus den folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen mit Verweis auf die Zeichnungen offensichtlich oder sind daraus besser zu verstehen, wobei:

1 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 eine schematische Darstellung ist, die eine äquivalente Schaltung von Verbindungen von Batteriemodulen und einer Batteriesystemerfassungsplatte zeigt.
3 eine schematische Darstellung ist, die eine Wellenform eines Spannungs-/Stromsignals einer Zelle zeigt, wenn ein Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie in einer normalen Verbindung ist.
4 eine schematische Darstellung ist, die eine Wellenform eines Spannungs-/Stromsignals einer Zelle zeigt, wenn ein Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie in einer Leerlaufverbindung ist.
5 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
6 ein Blockdiagramm ist, das ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
7 ein Blockdiagramm ist, das ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nunmehr sei im Detail auf beispielhafte Ausführungsformen verwiesen, deren Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind, wobei dieselben oder ähnliche Elemente und Elemente mit denselben oder ähnlichen Funktionen durch die gleichen Referenzzahlen in den Beschreibungen bezeichnet sind. Die hierin mit Verweis auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen sind nur erklärend und werden zum allgemeinen Verständnis der vorliegenden Offenbarung verwendet und sollen nicht als die vorliegende Offenbarung einschränkend ausgelegt werden.
Hierin nachfolgend sind mit Verweis auf die Zeichnungen ein Verfahren und ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie und ein Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Bevor ein Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist, wird zuerst die Leistungsbatterie veranschaulicht. Die Leistungsbatterie umfasst für gewöhnlich eine Mehrzahl von Batteriemodulen, und jedes Batteriemodul umfasst eine Mehrzahl von Zellen.
1 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die folgenden Vorgänge.
Im Block S101 werden eine durchschnittliche Spannung, eine maximale Spannung und eine minimale Spannung von erfassten Spannungen der Mehrzahl von Zellen erhalten. D.h. durch Erfassen der Spannungen der Mehrzahl von Zellen der Leistungsbatterie werden die maximale Spannung und minimale Spannung davon gefunden, und die durchschnittliche Spannung der erfassten Spannungen der Mehrzahl von Zellen wird berechnet.
Als ein bestimmtes Beispiel ist mit Verweis auf 2 ein Batteriemodul, das 5 in Serie verbundene Zellen umfasst, veranschaulicht. Das Batteriemodul ist mit einer Erfassungsplatte eines Batteriemanagementsystems zum Erfassen von Spannungen der Mehrzahl von Zellen verbunden. Wie in 2 gezeigt ist, ist die positive Elektrode einer Batteriezelle N (kurz: Zelle N) mit der negativen Elektrode einer Zelle N+1 (N ist 1, 2, 3 oder 4) verbunden, die negative Elektrode der Zelle 1 ist der negative Pol des gesamten Batteriemoduls, die positive Elektrode der Zelle 5 ist der positive Pol des gesamten Batteriemoduls. Es gibt insgesamt 6 Spannungsabtastpunkte, d.h. A0, A1, A2, A3, A4, A5, die Spannungen an den 6 Spannungsabtastpunkte werden mit V_A0, V_A1, V_A2. V_A3, V_A4, V_A5 bezeichnet, und die Spannung V_N der Zelle N ist gleich V_AN-V_AN-1. Maximum und Minimum von V₁, V₂, V₃, V₄, V₅ werden als die maximale Spannung und die minimale Spannung gewählt, und der durchschnittliche Wert von V₁, V₂, V₃, V₄, V₅ wird als die durchschnittliche Spannung berechnet.
Im Block S102 wird bestimmt, ob eine Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als eine vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die einer Leerlaufverbindung entspricht.
Insbesondere wenn ein Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie in einer normalen Verbindung ist, ist die Wellenform des erfassten Zellspannungs-/-stromsignals einer der Zellen wie in 3 gezeigt, worin IPTd_i_ShuntCur\CCP:1 eine Wellenkurve des erfassten Stromsignals einer Zelle ist und IPTd_v_CellVolt_[0]\CCP:1 eine Wellenkurve des erfassten Spannungssignals einer Zelle ist. In 3 stellt die seitliche Achse die Zeit (in Sekunden) dar, und die vertikale Achse stellt den Spannungswert für das Spannungssignal (in V) dar und stellt den Stromwert für das Stromsignal (in A) dar. Im Detail veranschaulicht die Wellenform 301 ein Stromsignal einer Zelle, wobei das Stromsignal während 0~750s 0 ist, was bedeutet, dass sich die Batterie in einem Ruhezustand befindet; der Stromwert ist größer als 0 während 750~1050s, was bedeutet, dass sich die Batterie in einem Entladezustand befindet, und der Stromwert ist kleiner als 0 während 1050~1350s, was bedeutet, dass sich die Batterie in einem Ladezustand befindet. Die Wellenform 302 veranschaulicht ein Spannungssignal einer Zelle.
Aus 3 ist ersichtlich, dass, wenn ein Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie in einer normalen Verbindung ist, die Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung kleiner als die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die der Leerlaufverbindung entspricht.
Ist ein Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie in einer Leerlaufverbindung, so wird das erfasste Zellspannungssignal verzerrt. Nimmt man einen Verbindungspunkt B3 des Spannungserfassungskabelbaums als Beispiel, so ist die Wellenform des Zellspannungssignals, das vom Zellspannungserfassungskabelbaum der Leistungsbatterie erfasst wird, wie in 4 gezeigt. Im Detail ist die Spannung der Zelle 3 V_A3 - V_A2, die Spannung der Zelle 4 ist V_A4- V_A3. Wird die Verbindung am Punkt B3 vollständig gelöst oder immer wieder gelöst, so ist die Spannung am Punkt A3 aufgrund der RC-Filterschaltung nicht Null sondern ein unbestimmter Spannungswert, und in diesem Fall werden die Zellspannung V₃ der Zelle 3 (welche V_A3 - V_A2 ist) und die Zellspannung V₄ der Zelle 4 (welche V_A4 - V_A3 ist) verzerrt. Wie in 4 gezeigt ist, stellt die Wellenform 401 eine Wellenform eines Stromsignals dar, die Wellenform 402 stellt eine Signalwellenform der Spannung V₃ der Zelle 3 dar, die Wellenform 403 stellt eine Signalwellenform der Spannung V₄ der Zelle 4 dar, und die Wellenform 404 stellt eine Spannungssignalwellenform der Zellen 1, 2 und 5 dar.
Aus 4 ist ersichtlich, dass, wenn die erfasste Zellspannung eine Abnormität aufweist, die Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die der Leerlaufverbindung entspricht, worin die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze, die der Leerlaufverbindung entspricht, in einem Bereich von 1,5V bis 2,5V liegen kann.
Im Block S103, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die der Leerlaufverbindung entspricht, wird ferner bestimmt, ob eine erste Zelle, die der maximalen Spannung entspricht, an eine zweite Zelle, die der minimalen Spannung entspricht, angrenzend ist.
Im Detail, wie in 4 gezeigt, ist bekannt, dass der Verbindungspunkt B3 zwischen Zelle 3 und Zelle 4 ein Leerlaufverbindungszustand ist, die Verbindungspunkte B4 und B2 normal sind, und sowohl die Spannung V₃ als auch die Spannung V₄ zu diesem Zeitpunkt abnormal werden. Wenn bestimmt wird, dass ein Verbindungspunkt in einer Leerlaufverbindung ist, müssen somit die erste Zelle, die der maximalen Spannung entspricht, und die zweite Spannung, die der minimalen Spannung entspricht, als Zelle 3 und Zelle 4 aneinander angrenzend sein.
Im Block S104, wenn die erste Zelle an die zweite Zelle angrenzend ist, wird ferner bestimmt, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen.
Gemäß 4, wenn die Verbindung zwischen Zelle 3 und Zelle 4 offen ist, steigt V₃ an, während V₄ abnimmt, oder V₃ nimmt ab, während V₄ ansteigt, wodurch eine symmetrische Spiegelbildbeziehung gebildet wird, während aber V_A4 -V_A2 unverändert bleibt, d.h. die Summe der Spannung der Zelle 3 und der Spannung der Zelle 4 ändert sich nicht und ist gleich zweimal die durchschnittliche aktuelle Spannung Vavq, was eine vorbestimmte Beziehung anzeigt. Die Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung wird berechnet und danach mit zweimal der durchschnittlichen Spannung verglichen, und wenn die Summe gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist, kann bestimmt werden, dass die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung die vorbestimmte Beziehung erfüllen.
Im Block S105, wenn die vorbestimmte Beziehung erfüllt wird, wird bestimmt, dass ein Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist. Wenn bestimmt wird, dass der Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist, wird ferner ein Alarm gegeben.
Mit dem Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Leerlaufverbindungszustand zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und es kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Eine Implementierung der vorliegenden Offenbarung ist in 5 gezeigt. Nimmt man eine prismatische ternäre Lithiumzelle von 94AH als ein Beispiel an, so beträgt die bemessene Betriebsspannung der Zelle 3,68V, die maximale normale Betriebsspannung Vmax beträgt 4,15V, die minimale normale Betriebsspannung Vmin beträgt 2,7V, ein Anfangswert der Ausgleichsspannungsdifferentialgrenze Vbal (kann kalibriert werden) wird mit 50mV festgelegt, und ein Anfangswert der Spannungsdifferenzgrenze, die der Leerlaufverbindung Vopen (kann kalibriert werden) entspricht, wird mit 2000mV festgelegt.
Mit Verweis auf die 1 und die 5 ist als ein bestimmtes Beispiel das Betriebsprinzip wie folgt. Nachdem das Batteriemanagementsystem gestartet wird, um die Spannungen zu überwachen, werden die durchschnittliche Spannung Vavq, die maximale Spannung Vmax und die minimale Spannung Vmin der mehreren erfassten Zellspannungen erhalten. Danach wird bestimmt, ob die Spannungsdifferenz zwischen Vmax und Vmin größer als 50mV ist, und es wird ferner bestimmt, ob die Spannungsdifferenz zwischen Vmax und Vmin größer als 2000mV ist. Ist die Spannungsdifferenz zwischen Vmax und Vmin größer als 2000mV, so wird ferner bestimmt, ob eine erste Zelle Cellno_max, die der maximalen Spannung entspricht, an eine zweite Zelle Cellno_min, die der minimalen Spannung entspricht, angrenzend ist. Ist die erste Zelle Cellno_max an die zweite Zelle Cellno_min angrenzend, so wird ferner bestimmt, ob die Summe von Vmax und Vmin gleich zweimal Vavq ist. Ist die Summe von Vmax und Vmin gleich zweimal Vavq, so wird bestimmt, dass ein Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle Cellno_max und der zweiten Zelle Cellno_min abnormal ist.
Im Detail kann die abnormale Zellspannung auch durch eine Leistungsdifferenz hervorgerufen und dementsprechend durch das Batteriemanagementsystem gehandhabt werden. Da diese Verfahren Fachpersonen auf dem Gebiet bereits bekannt sind, werden diese hierin nicht weiter ausgeführt.
Mit dem System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Leerlaufverbindungszustand zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum der Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und es kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Ein System 100 zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie ist in 6 gezeigt, wobei die Leistungsbatterie eine Mehrzahl von Zellen umfasst und das System 100 ein Erhaltungsmodul 110 und ein Diagnosemodul 120 umfasst.
Das Erhaltungsmodul 110 ist dazu ausgelegt, eine durchschnittliche Spannung, eine maximale Spannung und eine minimale Spannung von erfassten Spannungen der Mehrzahl von Zellen zu erhalten. Das Diagnosemodul 120 ist dazu ausgelegt zu bestimmen, ob eine Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als eine vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die einer Leerlaufverbindung entspricht; ferner zu bestimmen, ob eine erste Zelle, die der maximalen Spannung entspricht, an eine zweite Zelle, die der minimalen Spannung entsprecht, angrenzend ist, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die der Leerlaufverbindung entspricht, ferner zu bestimmen, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen, wenn die erste Zelle an die zweite Zelle angrenzend ist; und zu bestimmen, dass ein Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist, wenn die vorbestimmte Beziehung erfüllt wird.
Mit dem System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Leerlaufverbindungszustand zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum einer Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und es kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.
Die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze, die der Leerlaufverbindung entspricht, kann im Bereich von 1,5V bis 2,5V liegen, und das Diagnosemodul 120 kann dazu ausgelegt sein zu berechnen, ob eine Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal die durchschnittliche Spannung ist, und zu bestimmen, dass die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung die vorbestimmte Beziehung erfüllen, wenn die Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal die durchschnittliche Spannung ist.
In einer Ausführungsform, wie sie in 7 gezeigt ist, umfasst das System 100 zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie auch ein Alarmmodul 130. Das Alarmmodul 130 ist dazu ausgelegt, Alarm zu geben, wenn das Diagnosemodul bestimmt, dass der Spannungserfassungskabelbaum zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist.
Es ist anzumerken, dass, da das System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in ähnlicher Weise wie das Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umgesetzt werden kann, die Details mit Verweis auf die Verfahrensteile zu finden sind und somit hierin nicht ausgeführt sind, um eine Redundanz zu verringern.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen ferner ein Fahrzeug bereit, wobei das Fahrzeug ein System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einer der obigen Ausführungsformen umfasst. Im Fahrzeug kann ein Leerlaufverbindungszustand zwischen einem Zellspannungserfassungskabelbaum der Leistungsbatterie und einer Zelle genau und zeitgerecht detektiert werden, und es kann bestimmt werden, ob eine erfasste Spannung einer Leistungsbatterie genau und zuverlässig ist.
Zusätzlich dazu sind, weil andere Elemente des Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Fachpersonen auf dem Gebiet bereits bekannt sind, diese hierin nicht erläutert, um eine Redundanz zu verringern.
Darüber hinaus werden hierin Begriffe wie z.B. „erster/erste/erstes“ und „zweiter/zweite/zweites“ nur zu Zwecken der Beschreibung verwendet und sollen die relative Wichtigkeit oder Bedeutung weder anzeigen noch implizieren und auch nicht die Anzahl an angezeigten technischen Merkmalen implizieren. Somit kann das mittels „erstes“ und „zweites“ definierte Merkmal eines oder mehrere dieses Merkmals umfassen, entweder um dieses zu implizieren oder anzuzeigen. In der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung bezeichnet „eine Mehrzahl von“ zwei oder mehr als zwei, z.B. zwei, drei etc., sofern dies nicht an anderer Stelle spezifisch und bestimmt anders vorgeschrieben ist.
In der vorliegenden Erfindung werden, sofern dies nicht anders beschrieben oder eingeschränkt ist, die Begriffe „montiert“, „verbunden“, „gekoppelt“ , „befestigt“ und dergleichen im breiten Sinne verwendet, und es kann sich dabei z.B. um feststehende Verbindungen, lösbare Verbindungen oder einstückige Verbindungen handeln; es können auch mechanische oder elektrische Verbindungen sein; es können auch direkte und indirekte Verbindungen über dazwischen liegende Strukturen sein; es können auch innere Kommunikationen von zwei Elementen, oder Interaktionen von zwei Elementen sein, sofern dies nicht anders beschrieben ist. Die bestimmte Bedeutung der obigen Begriffe ist von Fachpersonen der Technik gemäß spezifischen Situationen zu verstehen.
In der Beschreibung bedeutet der Verweis auf „eine Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“, „ein Beispiel“, „ein spezielles Beispiel“ oder „einige Beispiele“, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur, ein bestimmtes Material oder eine bestimmte Charakteristik, die in Verbindung mit der Ausführungsform oder dem Beispiel beschrieben ist, in zumindest einer Ausführungsform oder zumindest einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst ist. In dieser Beschreibung verweisen die beispielhaften Beschreibungen der oben erwähnten Begriffe nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform oder dasselbe Beispiel. Darüber hinaus können die bestimmten Merkmale, Strukturen, Materialien oder Charakteristiken in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen oder Beispielen kombiniert werden. Zusätzlich dazu könnten Fachpersonen der Technik verschiedene Ausführungsformen, Beispiele oder Eigenschaften verschiedener Ausführungsformen oder Beispiele kombinieren oder verbinden, so lange es keine Widersprüchlichkeiten gibt.
Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung obig gezeigt und beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass die obigen Ausführungsformen nur erklärend sind und nicht als die vorliegende Offenbarung einschränkend ausgelegt werden können; und es können Änderungen, Alternativen und Modifikationen an den Ausführungsformen von Fachpersonen der Technik vorgenommen werden, ohne vom Geist, den Prinzipien und vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie, wobei die Leistungsbatterie eine Mehrzahl von Zellen umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten einer durchschnittlichen Spannung, einer maximalen Spannung und einer minimalen Spannung der erfassten Spannungen der Mehrzahl von Zellen; Bestimmen, ob eine Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als eine vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die einer Leerlaufverbindung entspricht; wenn die Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die der Leerlaufverbindung entspricht, ferner Bestimmen, ob eine erste Zelle, die der maximalen Spannung entspricht, an eine zweite Zelle, die der minimalen Spannung entspricht, angrenzend ist; wenn die erste Zelle an die zweite Zelle angrenzend ist, ferner Bestimmen, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen; wenn die vorbestimmte Beziehung erfüllt ist, Bestimmen, dass ein Verbindungspunkt des Zellspannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze, die der Leerlaufverbindung entspricht, in einem Bereich von 1,5V bis 2,5V liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen, umfasst: Berechnen, ob eine Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist; wenn die Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist, Bestimmen, dass die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung die vorbestimmte Beziehung erfüllen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner umfasst: Alarm geben, wenn bestimmt wird, dass der Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist.
System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie, wobei die Leistungsbatterie eine Mehrzahl von Zellen umfasst und das System umfasst: ein Erhaltungsmodul, das dazu ausgelegt ist, eine durchschnittliche Spannung, eine maximale Spannung und eine minimale Spannung der erfassten Spannungen der Mehrzahl von Zellen zu erhalten; ein Diagnosemodul, das dazu ausgelegt ist zu bestimmen, ob eine Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als eine vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die einer Leerlaufverbindung entspricht; ferner zu bestimmen, ob eine erste Zelle, die der maximalen Spannung entspricht, an eine zweite Zelle, die der minimalen Spannung entspricht, angrenzend ist, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung größer als die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze ist, die der Leerlaufverbindung entspricht; ferner zu bestimmen, ob die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung eine vorbestimmte Beziehung erfüllen, wenn die erste Zelle an die zweite Zelle angrenzend ist; und zu bestimmen, dass ein Verbindungspunkt des Spanungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist, wenn die vorbestimmte Beziehung erfüllt ist.
System gemäß Anspruch 5, wobei die vorab festgelegte Spannungsdifferenzgrenze, die der Leerlaufverbindung entspricht, im Bereich von 1,5V bis 2,5V liegt.
System gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das Diagnosemodul dazu ausgelegt ist zu berechnen, ob eine Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist; und zu bestimmen, dass die maximale Spannung, die minimale Spannung und die durchschnittliche Spannung die vorbestimmte Beziehung erfüllen, wenn die Summe der maximalen Spannung und der minimalen Spannung gleich zweimal der durchschnittlichen Spannung ist.
System gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, das ferner umfasst: ein Alarmmodul, das dazu ausgelegt ist, Alarm zu geben, wenn das Diagnosemodul bestimmt, dass der Verbindungspunkt des Spannungserfassungskabelbaums zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle abnormal ist.
Fahrzeug, das das System zur Diagnose eines Zellspannungserfassungskabelbaums einer Leistungsbatterie gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8 umfasst.