-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung nach der Gattung des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren nach der Gattung des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
-
Stand der Technik
-
Aus dem Stand der Technik sind Schutzvorrichtungen für Batteriezellen bekannt, welche die Batteriezelle in einen sicheren Zustand bringen (bspw. in einen gezielten Entladezustand). Eine solche Schutzvorrichtung muss bei Detektion eines kritischen Zustands durch eine Kontroll-, insbesondere Steuervorrichtung, angesteuert werden, um die Überführung in den sicheren Zustand durchzuführen. Oft ist dabei nach der erstmaligen Aktivierung der Schutzvorrichtung keine weitere Aktivierung möglich, d. h. die Überführung erfolgt einmalig, wodurch eine einfache Überprüfung unmöglich ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
-
Insbesondere unter Schutz gestellt ist eine Überwachungsvorrichtung zur (elektrischen) Verbindung mit einer, insbesondere irreversiblen, Schutzvorrichtung für wenigstens eine Batteriezelle, um eine Schutzfunktion zur einmaligen, insbesondere irreversiblen, Überführung der wenigstens einen Batteriezelle in einen sicheren Zustand zu überwachen, vorzugsweise zu testen.
-
Mit anderen Worten kann die Schutzfunktion eine Funktion, z. B. eines Batterie- und/oder Batteriemanagementsystems, sein, welche zumindest tlw. durch die Schutzvorrichtung bereitgestellt wird. Insbesondere kann es möglich sein, dass hierbei die Schutzvorrichtung der zumindest einen Batteriezelle zugeordnet und/oder damit elektrisch verbunden ist, um diese in den sicheren Zustand zu überführen, bspw. in einen (gezielten) Entladezustand. Der gezielte Entladezustand kann z. B. durch einen Kurzschluss an der Batteriezelle bewirkt werden, und bspw. nur im Notfall (d. h. bei einem sicherheitskritischen Zustand) aktiviert werden. Insbesondere kann diese Überführung nur einmalig erfolgen, sodass für eine erneute Aktivierung der Schutzfunktion bzw. für eine erneute Überführung die (irreversible) Schutzvorrichtung ausgetauscht oder repariert werden muss.
-
Weiter kann es möglich sein, dass eine elektronische Kontrollanordnung in einen Kontrollpfad integriert ist, welche zur Aktivierung der Schutzfunktion zumindest tlw. über den Kontrollpfad mit der Schutzvorrichtung (insbesondere mit einem Triggeranschluss der Schutzvorrichtung) elektrisch verbindbar ist. Bspw. kann die Kontrollanordnung, vorzugsweise eine Steuerungsanordnung, ein Kontrollsignal über den Kontrollpfad initiieren, um die Schutzvorrichtung und damit die Schutzfunktion zu aktivieren. Hierzu kann die Kontrollanordnung bspw. den Kontrollpfad schließen, sodass ein Stromfluss durch den Kontrollpfad initiiert wird. Vorzugsweise kann der Kontrollpfad als ein Strompfad eines Stromkreises ausgeführt sein, wobei bevorzugt auch die Schutzvorrichtung Teil dieses Stromkreises ist und/oder in den Kontrollpfad integriert ist.
-
Des Weiteren kann eine Überwachungsanordnung bei der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung vorgesehen sein, welche elektrisch mit der Kontrollanordnung verbunden ist. Bspw. kann die Überwachungsanordnung wenigstens ein elektronisches Bauelement umfassen, um die Kontrollanordnung und/oder die Schutzfunktion zu überwachen, insbesondere zu testen.
-
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass wenigstens zwei Kontrollelemente der Kontrollanordnung vorgesehen sind, um einen Stromfluss im Kontrollpfad zur Aktivierung der Schutzfunktion zu steuern (bevorzugt zu schalten), wobei vorzugsweise die Überwachungsanordnung über wenigstens einen jeweiligen elektrischen Testpfad mit den Kontrollelementen elektrisch verbunden ist, sodass die Kontrollelemente zur Überprüfung der Kontrollanordnung und/oder der Schutzfunktion alternierend über die Testpfade durch die Überwachungsanordnung aktivierbar sind. In anderen Worten kann für jedes Kontrollelement jeweils (zumindest oder genau) ein Testpfad vorgesehen sein, welcher bspw. jeweils als Strompfad ausgeführt ist. Insbesondere kann dabei durch die Überwachungsanordnung jeder der Testpfade einzeln aktiviert werden, bspw. durch Initiierung eines Stromflusses durch den jeweiligen Testpfad, um so das zugehörige Kontrollelement zu testen.
-
Unter „Kontrolle“ wird dabei insbesondere eine Steuerung und/oder Regelung verstanden.
-
Unter einem „Schließen“ eines Stromkreises und/oder Strompfads, insbesondere durch die jeweiligen Kontrollelemente, wird dabei ein physikalisches Schließen (z. B. im Sinne eines Relais) und/oder ein Schließen im Sinne eines elektronischen Halbleiterschalters verstanden, sodass bei letzterem Verständnis bspw. ein Widerstand (z. B. eines Schalters oder des Kontrollelements) verringert wird und/oder ein zuvor im offenen Zustand (des Schalters bzw. Kontrollelements) überwiegend und/oder im Wesentlichen unterbundener elektrischer Stromfluss im geschlossenen Zustand (des Schalters bzw. Kontrollelements) ermöglicht wird. Vorzugsweise kann unter einem Aktivieren, insbesondere Schließen, der jeweiligen Kontrollelemente verstanden werden, dass die Kontrollelemente von einem offenen in einen geschlossenen Zustand überführt werden. Vorzugsweise können die einzelnen Kontrollelemente im offenen Zustand einen Stromfluss (weitestgehend) unterbinden, also hochohmig sein, und im geschlossenen Zustand den Stromfluss (weitestgehend) zulassen, also niederohmig sein.
-
Es kann insbesondere möglich sein, dass die Schutzvorrichtung dazu ausgeführt ist, nur einmalig aktiviert zu werden und/oder nur einmalig aktivierbar zu sein, z. B. nur bei Detektion eines sicherheitskritischen Zustands. Entsprechend kann es zu einem hohen technischen Aufwand führen, eine solche Schutzvorrichtung „probeweise“ zum Testen zu aktivieren, da dies die Schutzvorrichtung ggf. zerstören und/oder irreversibel aktivieren wird. Insbesondere kann dagegen die Überprüfung durch die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung ohne irreversible Aktivierung und/oder Zerstörung der Schutzvorrichtung erfolgen.
-
Vorzugsweise kann es sich bei einem Energiesystem, insbesondere Batteriesystem, mit der wenigstens einen Batteriezelle um ein sicherheitsrelevantes System handeln, sodass eine Funktionsprüfung der Schutzfunktion regelmäßig durchgeführt werden muss. Hierbei ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung, dass eine Funktionsprüfung der Kontrollelemente und/oder des Kontrollpfads und damit der Schutzfunktion in technisch einfacher Weise möglich ist, vorzugsweise ohne dass eine anschließende Reparatur und/oder ein Austausch der Schutzvorrichtung notwendig ist.
-
Bspw. können zur (irreversiblen) Aktivierung, insbesondere Zündung, der Schutzvorrichtung die Kontrollelemente gleichzeitig aktiviert werden. Hierdurch kann ein Kurzschluss (d. h. ein sehr hoher Stromfluss) durch den Kontrollpfad dadurch bewirkt werden, dass die Kontrollelemente schließen, also niedrigohmig werden. Entsprechend kann es sich bei dem Kontrollpfad auch um einen Kontroll- und Zündpfad für die Schutzvorrichtung handeln.
-
Gemäß einem weiteren Vorteil kann die Überwachung, d. h. insbesondere eine Überprüfung, der Kontrollanordnung dadurch erfolgen, dass ein Messstrom durch die Kontrollelemente geleitet wird, wobei vorzugsweise die Kontrollelemente nur alternierend geschlossen werden, um ein Aktivieren der Schutzvorrichtung zu vermeiden. Mit anderen Worten wird bei der Überwachung der Stromkreis mit der Schutzvorrichtung nicht vollständig geschlossen und/oder ein elektrischer Strom nicht vollständig durch den Kontrollpfad (und damit auch nicht durch die Schutzvorrichtung sondern nur durch ein jeweiliges Kontrollelement) geleitet, um so das einzelne Kontrollelement und den von diesem Stromfluss genutzten Teil des Kontrollpfades testen zu können. Auch kann es möglich sein, dass durch diese alternierende Prüfung der Kontrollelemente abschnittsweise der gesamte Kontrollpfad getestet wird.
-
Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Batteriezelle ausschließlich eine einzige Batteriezelle oder wenigstens eine Parallelschaltung aus mehreren Batteriezellen, insbesondere eines Batteriepacks, oder ein Batteriemodul. Es kann möglich sein, dass jede Batteriezelle oder Parallelschaltung aus mehreren Batteriezellen einer Batterie jeweils eine Schutzvorrichtung aufweist, um die jeweilige Batteriezelle bzw. Parallelschaltung in den sicheren Zustand zu überführen. Die wenigstens eine Batteriezelle ist dabei bspw. als Lithium-Ionen-Zelle ausgeführt.
-
Es kann ferner möglich sein, dass die Kontrollelemente seriell im Kontrollpfad verschaltet sind, sodass nur durch ein gleichzeitiges Aktivieren der Kontrollelemente eine Aktivierung der Schutzfunktion bewirkbar ist, insbesondere ein Schalten und/oder Zünden der Schutzvorrichtung. Dies hat den Vorteil, dass eine redundante Verhinderung einer Fehlauslösung bereitgestellt werden kann. Mit anderen Worten führt ein Einzelfehler nicht zu einem unerwünschten Auslösen der Schutzvorrichtung. Bspw. können dabei die Kontrollelemente einen Treiber zum Zünden der Schutzvorrichtung bilden.
-
Vorzugsweise sind die Kontrollelemente jeweils als Halbleiterschalter oder Leistungshalbleiterschalter, d. h. bspw. als MOSFET (Metal Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder als N-Kanal MOSFET ausgeführt.
-
Bevorzugt ist die Schutzvorrichtung als ein (insbesondere irreversibler) elektrochemischer oder als ein elektromechanischer Schalter oder als Halbleiterschalter ausgeführt. „Irreversibel“ bezieht sich dabei darauf, dass der Schalter nur irreversibel geschaltet werden kann.
-
Des Weiteren ist es denkbar, dass die Überwachungsanordnung für jedes Kontrollelement ein jeweils zugeordnetes Treiberelement umfasst, um das jeweilige Kontrollelement über wenigstens einen der Testpfade zu aktivieren, und dass bevorzugt eine Steuerungsvorrichtung mit den Treiberelementen verbunden ist, um die Treiberelemente anzusteuern, sodass insbesondere für eine Diagnose der Schutzfunktion die Treiberelemente die Kontrollelemente alternierend aktivieren, und vorzugsweise für eine Aktivierung der Schutzfunktion die Treiberelemente die Kontrollelemente gleichzeitig aktivieren. Hierdurch kann der Vorteil erzielt werden, dass sämtliche Verbindungen zur Schutzvorrichtung einer Diagnose unterzogen werden können und/oder die Schaltfähigkeit der Treiberelemente (als Treiberstufe) überprüft werden kann. Ein weiterer Vorteil kann dabei die Möglichkeit zur Eigendiagnose der Treiberelemente (Treiberstufen) sein. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung vor einem Aktivieren (z. B. Schließen) eines der Treiberelemente überprüft, dass das jeweils andere Treiberelement nicht aktiviert ist, um ein gleichzeitiges Aktivieren der Treiberelemente zu vermeiden. Somit kann redundant gewährleistet sein, dass es nicht zur Fehlzündung der Schutzvorrichtung kommt.
-
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Kontrollelemente jeweils als Halbleiterschaltelemente, vorzugsweise als NMOS FET, ausgeführt sind, um bei Aktivierung einen Zündstrom zur Zündung der Schutzvorrichtung zu leiten. Bspw. kann die Schutzvorrichtung auch zumindest tlw. mechanisch ausgeführt sein, z. B. als ein Schließer und/oder Relais, oder auch als reaktive Folie (elektrochemischer Schalter) oder dergleichen ausgeführt sein. Bspw. ist die Schutzvorrichtung dazu ausgeführt, nur einmalig aktiviert zu werden, sodass nur ein irreversibles Aktivieren zum Schließen des Stromkreises (Kontrollpfads) möglich ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Ladungspumpe vorgesehen ist, welche mit wenigstens zwei Treiberelementen der Überwachungsanordnung verbunden ist, um eine Ansteuerungsspannung für die Kontrollelemente zu erzeugen. Dies ermöglicht eine zuverlässige Überprüfung der Kontrollelemente.
-
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung als eine integrierte Schaltung ausgeführt ist, vorzugsweise als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), bevorzugt als Schaltkreis für eine Einzelzellüberwachung. Somit kann das Diagnosekonzept für eine integrierte Lösung optimiert werden, insbesondere für eine einfache Integration in einen ASIC.
-
Bevorzugt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass für jedes Kontrollelement wenigstens ein Messpfad vorgesehen ist, vorzugsweise welcher jeweils parallel zum jeweiligen Kontrollelement geschaltet ist, und mit einer Messvorrichtung zur Spannungsmessung verbunden ist, sodass eine durch die Messvorrichtung gemessene elektrisch Spannung spezifisch ist für jeweilige Schaltzustände der Kontrollelemente und der Funktionsfähigkeit des Kontrollpfads. Somit kann in einfacher Weise eine Funktionsprüfung durchgeführt werden.
-
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass die Messvorrichtung elektrisch sowohl mit den Messpfaden als auch mit dem Kontrollpfad an einer Messposition zwischen den Kontrollelementen verbunden ist, um in Abhängigkeit von den Schaltzuständen unterschiedliche Messwerte bereitzustellen. Somit kann der Aufwand zur Bereitstellung einer Diagnoseschaltung deutlich verringert werden.
-
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn eine erste Messvorrichtung zur Messung einer ersten Ansteuerungsspannung eines ersten Kontrollelements vorgesehen ist, und eine zweite Messvorrichtung zur Messung einer zweiten Ansteuerungsspannung eines zweiten Kontrollelements vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die erste Messvorrichtung hierzu mit einem ersten Treiberelement verbunden ist, und die zweite Messvorrichtung mit einem zweiten Treiberelement verbunden ist. Hierdurch kann eine zusätzliche Diagnosemaßnahme bereitgestellt werden, um ein sicheres Ausschalten der Kontrollelemente zu prüfen.
-
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung einer Schutzfunktion bei einer Schutzvorrichtung. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass durch die Schutzfunktion eine einmalige Überführung wenigstens einer Batteriezelle in einen sicheren Zustand durchgeführt wird, wobei zumindest die nachfolgenden Schritte vorgesehen sind, welche vorzugsweise nacheinander oder in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können, wobei einzelne Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können:
- a) Initiieren einer Überprüfung einer Kontrollanordnung, welche zur Aktivierung der Schutzfunktion über einen Kontrollpfad mit der Schutzvorrichtung elektrisch verbunden ist,
- b) Aktivieren eines ersten Kontrollelements der Kontrollanordnung durch ein erstes Treiberelement, wobei gleichzeitig ein zweites Kontrollelement der Kontrollanordnung deaktiviert ist,
- c) Durchführen einer ersten Messung einer Spannung an der Kontrollanordnung durch wenigstens eine Messvorrichtung,
- d) Aktivieren eines zweiten Kontrollelements der Kontrollanordnung durch ein zweites Treiberelement, wobei gleichzeitig das erste Kontrollelement der Kontrollanordnung deaktiviert ist,
- e) Durchführen einer zweiten Messung der Spannung an der Kontrollanordnung durch die Messvorrichtung,
- f) Auswerten der ersten und zweiten Messung zur Diagnose der Schutzfunktion, bspw. durch eine Verarbeitungsvorrichtung, welche die Messwerte mit einer Vorgabe vergleicht, sodass ggf. bei einem Überschreiten von Grenzwerten eine Fehlfunktion diagnostiziert wird.
-
Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung beschrieben worden sind. Zudem kann das Verfahren geeignet sein, eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zu betreiben.
-
Bspw. kann hier das Initiieren der Überprüfung dadurch erfolgen, dass ein Initiierungssignal durch einen Zeitgeber in regelmäßigen Abständen ausgegeben wird. Dieses Initiierungssignal steuert aber bspw. die Überwachungsanordnung an. Insbesondere kann dabei das Auswerten der ersten und zweiten Messung zur Diagnose der Schutzfunktion durch eine Verarbeitungsvorrichtung, bspw. einem Mikroprozessor, bevorzugt eines Batteriemanagementsystems, erfolgen. Hierzu sind die Messvorrichtungen z. B. mit der Verarbeitungsvorrichtung elektrisch verbunden, sodass Messwerte an die Verarbeitungsvorrichtung von der jeweiligen Messvorrichtung übertragen werden können.
-
Ebenfalls unter Schutz gestellt ist ein Energiesystem mit der wenigstens einen Batteriezelle und einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung und vorzugsweise einem Batteriemanagementsystem.
-
Des Weiteren unter Schutz gestellt ist ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung und/oder dem Energiesystem.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung, insbesondere gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung, insbesondere gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
-
In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 100, insbesondere Überwachungs- und/oder Diagnosevorrichtung, sowie ein erfindungsgemäßes System 200 gezeigt. Insbesondere umfasst dabei die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 100 den Bereich A der Zellüberwachungselektronik. Des Weiteren ist auch ein Bereich B gezeigt, welcher bspw. den durch ein ASIC bereitgestellten Teil der Überwachungsvorrichtung 100 zeigt und/oder ein einzelnes elektronisches Bauelement eines Batteriemanagementsystems bildet.
-
Die Überwachungsvorrichtung 100 ist beispielhaft mit mind. einer Batteriezelle 1 verbunden, d. h. in einen Stromkreis der wenigstens einen Batteriezelle 1 integriert. Vorzugsweise kann die Überwachungsvorrichtung 100 in einem nicht dargestellten Batteriemanagementsystem integriert sein. Bspw. umfasst das Batteriemanagementsystem auch eine Steuerungsvorrichtung 140, insbesondere eine Verarbeitungsvorrichtung, wie z. B. einen Mikroprozessor oder dergleichen. Die Steuerungsvorrichtung 140 kann dabei zur Initiierung der Überprüfung durch die Überwachungsvorrichtung 100 ausgeführt sein, und/oder zur Detektion eines sicherheitskritischen Zustands und/oder zur Aktivierung einer Schutzvorrichtung 2 zur Überführung der wenigstens einen Batteriezelle 1 in einen sicheren Zustand ausgeführt sein. Sowohl eine Überwachung als auch ein Zünden der Schutzvorrichtung 2 kann dabei ggf. durch die Überwachungsvorrichtung 100 bewirkt werden. Zur Aktivierung umfasst die Schutzvorrichtung 2 einen Zünd- und/oder Triggeranschluss 18, welcher elektrisch in einen Kontrollpfad 110 integriert ist. Des Weiteren sind in dem Kontrollpfad 110 ein erstes und zweites Kontrollelement 3a, 3b integriert, welche einen Stromfluss I durch den Kontrollpfad 110 steuern können. Die Kontrollelemente 3a, 3b bilden dabei eine Kontrollanordnung 3 (bspw. eine Reihenschaltung), und sind so ausgelegt, dass sie bei einer gleichzeitigen Aktivierung der Kontrollelemente 3a, 3b einmalig einen hohen Zündstrom für die Schutzvorrichtung 2 für wenige Millisekunden leiten können. Die Kontrollelemente 3a, 3b können dabei bspw. als (Leistungs-) Halbleiter und/oder elektromechanische Schalter und/oder Feldeffekttransistoren ausgeführt sein.
-
Es kann vorgesehen sein, dass ein erster Widerstand 4a für das erste Kontrollelement 3a und ein zweiter Widerstand 4b für das zweite Kontrollelement 3b vorgesehen sind. Diese Widerstände sind insbesondere bedingt durch die eingesetzte Halbleitertechnologie der Kontrollelemente 3a, 3b und können ggf. bei alternativen Ausführungsformen der Kontrollelemente 3a, 3b entfallen. Des Weiteren kann ein Diagnosenetzwerk vorgesehen sein, welches insbesondere einen dritten Widerstand 5 und einen vierten Widerstand 6 umfasst. Optional kann das Diagnosenetzwerk auch einen weiteren Widerstand, insbesondere Pull up-Widerstand 15, umfassen. Ebenfalls optional können ein erster Schutzwiderstand 7a und ein zweiter Schutzwiderstand 7b, jeweils ggf. als Serienschutzwiderstand, vorgesehen sein. Vorzugsweise kann auch ein dritter Schutzwiderstand 8 als Serienschutzwiderstand genutzt werden, welcher zum Schutz der Schaltung im Falle eines Defekts der Kontrollelemente 3a, 3b dient.
-
Darüber hinaus können ein erstes Schnittstellenelement 9, insbesondere ein Treiberausgang, ein zweites Schnittstellenelement 10, insbesondere als weiterer Treiberausgang, und/oder ein drittes Schnittstellenelement 11, vorzugsweise als Diagnoseeingang, vorgesehen sein.
-
Weiter ist in 1 eine Messvorrichtung 14, insbesondere eine integrierte Messvorrichtung, z. B. ein Analog-Digital-Wandler, zur Erfassung einer Diagnosespannung über das Schnittstellenelement 11 gezeigt. Ferner kann eine Zellspannungsmessvorrichtung 16 vorgesehen sein, um eine Batteriezellspannung der wenigstens einen Batteriezelle 1 zu erfassen. Dabei kann die Zellspannungsmessvorrichtung 16 ggf. auch außerhalb des gekennzeichneten Bereichs B bspw. durch einen weiteren Baustein eines Batteriemanagementsystems bereitgestellt werden, sodass dann eine Übermittlung der Zellspannung über eine separate Schnittstelle (z. B. einem digitalen Bus) erfolgt.
-
Insbesondere kann zum Aktivieren der Schutzvorrichtung 2 ein Stromfluss durch den Kontrollpfad 110 von einem Triggeranschluss 18 zu einem Batteriezellanschluss 19 initiiert werden, wobei hierzu eine Aktivierung der Kontrollelemente 3a, 3b notwendig ist. Die Aktivierung kann bspw. durch eine Überwachungsanordnung 120 erfolgen, welche hierbei als Steuerungsanordnung 120 fungieren kann. Diese umfasst insbesondere eine (z. B. interne) Ladungspumpe 13, welche mit einem ersten Treiberelement 12a und einem zweiten Treiberelement 12b verbunden ist, um die für die Kontrollelemente 3a, 3b notwendige Ansteuerungsspannung zu erzeugen. Wenn die Treiberelemente 12a, 12b gleichzeitig geschlossen werden, kann dies eine niederohmige Verbindung zwischen dem Triggeranschluss 18 und dem Batteriezellanschluss 19 über die Kontrollelemente 3a, 3b bewirken, sodass durch einen hohen Kurzschlussstrom die Schutzvorrichtung 2 aktiviert wird. Für eine Überprüfung der Schutzfunktion werden die Kontrollelemente 3a, 3b hingegen alternierend geprüft, insbesondere durch eine Ansteuerung über die Testpfade 130, vorzugsweise einen ersten Testpfad 130a und einen zweiten Testpfad 130b. Weiter wird zur Überprüfung ein Messpfad 135 genutzt, wobei ein erster Messpfad 135a und ein zweiter Messpfad 135b vorgesehen sein kann (s. hierzu auch 2). Dabei kann durch eine Parallelschaltung des dritten Widerstands 5 sowie des ersten Kontrollelements 3a, und durch den vierten Widerstand 6 sowie des zweiten Kontrollelements 3b, sowie durch die Nutzung eines gemeinsamen Abgriffs für die Diagnose über das dritte Schnittstellenelement 11 sowohl die elektrische Anbindung der Schutzvorrichtung 2 als auch der Schaltzustand der beiden Kontrollelemente 3a, 3b diagnostiziert werden. Des Weiteren kann die Kontaktierung der Schutzvorrichtung 2 sowie die Kurz- und Nebenschlüsse über die Messvorrichtung 14 erkannt werden. Zur Diagnose der elektrischen Funktion der Kontrollelemente 3a, 3b, insbesondere Leistungselemente 3a, 3b, werden diese alternierend geschaltet und ebenfalls über die Messvorrichtung 14 diagnostiziert.
-
In 2 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei welcher eine Messung einer Ansteuerungsspannung der Kontrollelemente 3a, 3b durch eine erste Messvorrichtung 17a und eine zweite Messvorrichtung 17b erfolgen kann.
-
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
