DE102019208572B3 - Method and device for monitoring a battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (3) zur Überwachung einer Batterie (1) mit mehreren Batteriezellen (2), umfassend eine Balancing-Vorrichtung sowie eine Auswerte- und Steuereinheit (6), wobei die Auswerte- und Steuereinheit (6) derart ausgebildet ist, den Balancing-Bedarf über die Zeit für alle Batteriezellen (2) zu erfassen und den Balancing-Bedarf der einzelnen Batteriezellen (2) mit einem vorgegebenen Kriterium auszuwerten, wobei eine Batteriezelle (2) als defekt bestimmt wird, wenn die Batteriezelle (2) das Kriterium erfüllt.The invention relates to a method and a device (3) for monitoring a battery (1) with a plurality of battery cells (2), comprising a balancing device and an evaluation and control unit (6), the evaluation and control unit (6) such is designed to record the balancing requirement over time for all battery cells (2) and to evaluate the balancing requirement of the individual battery cells (2) with a predetermined criterion, with a battery cell (2) being determined to be defective if the battery cell ( 2) meets the criterion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Batterie mit mehreren Batteriezellen.The invention relates to a method and a device for monitoring a battery with a plurality of battery cells.

Derartige Batterien kommen beispielsweise als Traktionsbatterien in Elektro- oder Hybridfahrzeugen zum Einsatz, wobei die Batteriezellen beispielsweise als Li-Ionen-Batteriezellen ausgebildet sind. Aber auch andere Anwendungsgebiete sind bekannt, beispielsweise als Energiespeicher für Windkraft- oder Solaranlagen. Dabei ist es bekannt ein sogenanntes Balancing der Zellen durchzuführen, sodass die Kapazität der Batterie möglichst gut genutzt werden kann. Dies dient insbesondere der Optimierung des Ladens, da die Batteriezelle mit dem höchsten Ladezustand die Ladungsmenge begrenzt, da eine Überladung einer Batteriezelle zu dessen Zerstörung führen kann. Dabei sind verschiedene Balancing-Verfahren bekannt.Such batteries are used, for example, as traction batteries in electric or hybrid vehicles, the battery cells being designed as Li-ion battery cells, for example. But other areas of application are also known, for example as energy storage for wind power or solar systems. It is known to carry out a so-called balancing of the cells so that the capacity of the battery can be used as effectively as possible. This is used in particular to optimize charging, since the battery cell with the highest state of charge limits the amount of charge, since overcharging a battery cell can lead to its destruction. Various balancing methods are known.

Ein Problem vieler Batteriezellen und insbesondere der auf Li-lonen-Basis ist das thermische Durchgehen einer Batterie, der sogenannte Thermal Runaway. Dabei kommt es zu einer sich selbst verstärkenden Überhitzung der Batteriezellen, die zur Zerstörung der Batteriezellen führt und eine Brandgefahrquelle darstellt.A problem with many battery cells, especially those based on lithium ions, is the thermal runaway of a battery, the so-called thermal runaway. This leads to self-reinforcing overheating of the battery cells, which leads to the destruction of the battery cells and represents a source of fire hazard.

Ursache für ein Thermal Runaway kann beispielsweise eine Überhitzung oder Überladung der Batteriezellen sein, aber auch ein interner Kurzschluss der Batteriezelle. Ein interner Kurzschluss kann beispielsweise durch Dendritenbildung an den Elektroden, Partikeleinschlüssen, mechanischen Stress oder Qualitätsproblemen hervorgerufen werden. Zur Vermeidung einer Überhitzung erfolgt eine Temperaturüberwachung der Batteriezellen. Des Weiteren wird der Ladezustand (SOC) der Batteriezellen überwacht und so eine Überladung vermieden. Das Problem eines internen Kurzschlusses ist hingegen noch nicht ausreichend gelöst.A cause of a thermal runaway can be, for example, overheating or overcharging of the battery cells, but also an internal short circuit of the battery cell. An internal short circuit can, for example, be caused by dendrite formation on the electrodes, particle inclusions, mechanical stress or quality problems. The temperature of the battery cells is monitored to avoid overheating. The state of charge (SOC) of the battery cells is also monitored and overcharging is avoided. The problem of an internal short circuit, however, has not yet been adequately solved.

Aus der DE 10 2014 210 916 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen der Selbstentladung eines Akkumulators zum Versorgen einer elektrischen Maschine für den Antrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei eine erste Akkumulatorspannung zu einem ersten Zeitpunkt erfasst wird. Von dieser ersten Akkumulatorspannung wird eine erste Subtraktionsspannung subtrahiert, um eine Differenzspannung zu erzeugen. Anschließend wird die Differenzspannung zu einer ersten Differenzspannung verstärkt.From the DE 10 2014 210 916 A1 a method for monitoring the self-discharge of a battery for supplying an electrical machine for driving a motor vehicle is known, a first battery voltage being detected at a first point in time. A first subtraction voltage is subtracted from this first battery voltage in order to generate a differential voltage. The differential voltage is then amplified to form a first differential voltage.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung einer Batterie mit mehreren Batteriezellen zur Verfügung zu stellen, mittels dessen ein interner Kurzschluss erfassbar ist. Ein weiteres technisches Problem ist die Schaffung einer geeigneten Vorrichtung.The invention is based on the technical problem of providing a method for monitoring a battery with a plurality of battery cells, by means of which an internal short circuit can be detected. Another technical problem is the creation of a suitable device.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the technical problem results from a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 5. Further advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Das Verfahren zur Überwachung einer Batterie mit mehreren Batteriezellen erfolgt dabei mittels einer Vorrichtung zur Durchführung eines Zellen-Balancing, wobei der Balancing-Bedarf über die Zeit für alle Batteriezellen erfasst wird. Es wird also erfasst, wie oft für jede einzelne Batteriezelle ein Balancing durchgeführt wurde. Der Balancing-Bedarf der einzelnen Batteriezellen wird dann durch Vergleich mit einem vorgegebenen Kriterium verglichen, wobei eine Batteriezelle als defekt bestimmt wird, wenn die Batteriezelle bzw. deren Balancing-Bedarf das Kriterium erfüllt. Der Grundgedanke ist, dass ein interner Kurzschluss zu einer steigenden Selbstentladungsrate der betroffenen Batteriezelle führt, d.h. die Häufigkeit, dass aufgrund einer defekten Batteriezelle ein Balancing der Zellen durchgeführt werden muss, steigt. Und, je geringer der Balancing-Bedarf einer einzelnen Batteriezelle im Vergleich zu anderen Batteriezellen ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Batteriezelle defekt ist. Somit kann bereits sehr frühzeitig ein beginnender interner Kurzschluss erfasst werden und geeignete Maßnahmen ergriffen werden, indem beispielsweise entsprechende Warnmeldungen generiert werden.The method for monitoring a battery with a plurality of battery cells is carried out by means of a device for carrying out cell balancing, the balancing requirement being recorded over time for all battery cells. It is therefore recorded how often a balancing was carried out for each individual battery cell. The balancing requirement of the individual battery cells is then compared by comparison with a predetermined criterion, a battery cell being determined as defective if the battery cell or its balancing requirement meets the criterion. The basic idea is that an internal short circuit leads to an increasing self-discharge rate of the affected battery cell, i.e. the frequency that the cells have to be balanced due to a defective battery cell is increasing. And, the lower the balancing requirement of an individual battery cell is compared to other battery cells, the greater the probability that the battery cell is defective. In this way, an internal short circuit that is beginning can be detected at a very early stage and suitable measures can be taken, for example by generating appropriate warning messages.

In einer Ausführungsform wird ein mittlerer Balancing-Bedarf über alle Batteriezellen ermittelt, wobei eine Batteriezelle als defekt erkannt wird, wenn der Balancing-Bedarf der betroffenen Batteriezelle um eine vorgegebene Anzahl oder eine vorgegebene prozentuale Abweichung unter dem mittleren Balancing-Bedarf liegt und der mittlere Balancing-Bedarf über dem typischen mittleren Balancing-Bedarf aller Zellen liegt. Dies stellt ein sehr einfach zu ermittelndes Kriterium dar. Der mittlere Balancing-Bedarf ist beispielsweise der arithmetische Mittelwert.In one embodiment, an average balancing requirement is determined across all battery cells, with a battery cell being recognized as defective if the balancing requirement of the battery cell concerned is a specified number or a specified percentage deviation below the average balancing requirement and the average balancing -The requirement is above the typical mean balancing requirement of all cells. This represents a criterion that is very easy to determine. The mean balancing requirement is, for example, the arithmetic mean.

In einer weiteren Ausführungsform wird der SOC-Wert aller Batteriezellen in einem ersten Ruhezustand der Batterie ermittelt, wobei eine Batteriezelle als defekt erkannt wird, wenn der ermittelte SOC-Wert einer Batteriezelle in einem zweiten Ruhezustand unter einer vorgegebenen Schwelle gegenüber dem zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten SOC-Wert im ersten Ruhezustand liegt. Der frühere Zeitpunkt mit dem ersten Ruhezustand ist beispielsweise nach einem Zellen-Balancing. Dieses Verfahren stellt unabhängig von den vorangegangenen Verfahrensschritten eine eigenständige Erfindung dar. Dabei wird ausgenutzt, dass auf einen Defekt erkannt wird, wenn die Selbstentladungsrate der betroffenen Zelle gegenüber den anderen Zellen im System einen Schwellwert übersteigt, da dies dann als Indiz für einen vorhandene internen Kurzschluss angesehen werden kann. Die vorgegebene Zeit zwischen zwei Zeitpunkten der Messung kann dabei vom Minutenbereich (z.B. 15 Minuten) bis in den Stundenbereich (z.B. 2 - 4 h) gehen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass der Defekt sehr schnell erkannt wird, allerdings ist dies umso sensibler, desto größer bereits die Schädigung ist, da der Schwellwert nicht zu niedrig angesetzt werden sollte.In a further embodiment, the SOC value of all battery cells is determined in a first idle state of the battery, with a battery cell being recognized as defective if the determined SOC value of a battery cell in a second idle state is below a predetermined threshold compared to that determined at an earlier point in time SOC value is in the first idle state. The earlier point in time with the first idle state is, for example, after cell balancing. This method represents an independent invention independent of the previous method steps. It takes advantage of the fact that a defect is detected when the self-discharge rate of the affected cell exceeds a threshold value compared to the other cells in the system, as this can then be viewed as an indication of an existing internal short circuit. The specified time between two points in time of the measurement can range from minutes (eg 15 minutes) to hours (eg 2-4 hours). The advantage of this method is that the defect is recognized very quickly, but the more sensitive it is, the greater the damage, since the threshold value should not be set too low.

In einer weiteren Ausführungsform ist die vorgegebene Schwelle eine absolute oder relative Abweichung vom SOC-Wert.In a further embodiment, the predefined threshold is an absolute or relative deviation from the SOC value.

Hinsichtlich der vorrichtungsmäßigen Ausbildung kann vollinhaltlich auf die verfahrensmäßigen Ausführungen Bezug genommen werden.With regard to the device-related training, reference can be made in full to the procedural explanations.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. zeigen:

  • 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Überwachen einer Batterie,
  • 2 eine beispielhafte Darstellung des typischen Balancing-Bedarfs von n Zellen,
  • 3 eine beispielhafte Darstellung des Balancing-Bedarfs von n Zellen mit einer defekten Batteriezelle,
  • 4 eine Darstellung eines ausbalancierten Systems mit n Batteriezelle,
  • 5 eine Darstellung des ausbalancierten Systems nach einer vorgegebenen Zeit ohne defekte Batteriezelle und
  • 6 eine Darstellung des ausbalancierten Systems nach einer vorgegebenen Zeit mit einer defekten Batteriezelle.
The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments. The figures show:
  • 1 a schematic block diagram of a device for monitoring a battery,
  • 2 an exemplary representation of the typical balancing requirement of n cells,
  • 3 an exemplary representation of the balancing requirement of n cells with a defective battery cell,
  • 4th a representation of a balanced system with n battery cells,
  • 5 a representation of the balanced system after a predetermined time without a defective battery cell and
  • 6 a representation of the balanced system after a predetermined time with a defective battery cell.

In der 1 ist schematisch eine Batterie 1 mit n Batteriezellen 2 dargestellt, wobei nur drei Batteriezellen 2 dargestellt sind. Die Batteriezellen 2 können dabei auch teilweise parallel verschaltet und in Gruppen von Batteriemodulen zusammengefasst sein. Der Batterie ist eine Vorrichtung 3 zur Überwachung zugeordnet, wobei die Vorrichtung 3 Mittel für ein Batteriezellen-Balancing aufweist. Die Mittel sind dabei jeweils ein Widerstand R mit einem Schalter S, die jeweils parallel zu einer Batteriezelle 2 angeordnet sind. Weiter ist parallel zu den jeweiligen Batteriezellen 2 ein Spannungssensor 4 und ein Temperatursensor 5 angeordnet, wobei der Temperatursensor 5 auch in Reihe zur Batteriezelle 2 sein kann oder aber gar nicht elektrisch mit der Batteriezelle 2 verbunden ist. Weiter weist die Vorrichtung 3 eine Auswerte- und Steuereinheit 6 auf, die die Werte der Spannungssensoren 4 und der Temperatursensoren 5 erhält und unter anderem die Schaltelemente S zur Durchführung eines Zellen-Balancings mit Steuersignalen B ansteuert. Die Schaltung für das Zellen-Balancing ist nur beispielhaft und kann auch anders ausgebildet sein.In the 1 is schematically a battery 1 with n battery cells 2 shown, with only three battery cells 2 are shown. The battery cells 2 can also be partially connected in parallel and combined in groups of battery modules. The battery is a device 3 assigned for monitoring, the device 3 Has means for battery cell balancing. The means are each a resistor R with a switch S, each parallel to a battery cell 2 are arranged. Next is parallel to the respective battery cells 2 a voltage sensor 4th and a temperature sensor 5 arranged, the temperature sensor 5 also in series with the battery cell 2 may or may not be electric with the battery cell 2 connected is. The device also has 3 an evaluation and control unit 6 on the values of the voltage sensors 4th and the temperature sensors 5 receives and, among other things, controls the switching elements S to carry out cell balancing with control signals B. The circuit for cell balancing is only an example and can also be designed differently.

Wird nun beim Laden der Batterie 1 festgestellt, dass einzelne Batteriezellen 2 die maximale Spannung erreicht haben, so kann dann der Schalter S geschlossen werden, sodass diese nicht weiter geladen werden. Die anderen Batteriezellen 2 werden hingegen weiter geladen, bis alle Batteriezellen den gewünschten SOC aufweisen.Will now when charging the battery 1 found that single battery cells 2 have reached the maximum voltage, the switch S can then be closed so that they are no longer charged. The other battery cells 2 however, they continue to be charged until all battery cells have the desired SOC.

In der 2 ist eine typische beispielhafte Verteilung des Balancing-Bedarfs für die n Batteriezellen dargestellt. Dabei existiert typischerweise eine gewisse Streuung. Dabei ist auf der Y-Achse die Anzahl der Balancing-Bedarfe je Batteriezelle 2 aufgetragen. Dabei ist ein typischer mittlerer Balancing-Bedarf Ø eingezeichnet, sowie eine Abweichung Δ vom mittleren Balancing-Bedarf Ø. Wie zu sehen ist, ist die Anzahl der Balancing-Bedarfe aller n Batteriezellen n über der Abweichung Δ, was dafür spricht, dass alle Batteriezellen 2 fehlerfrei sind.In the 2 a typical exemplary distribution of the balancing requirement for the n battery cells is shown. There is typically a certain spread. The number of balancing requirements per battery cell is on the Y-axis 2 applied. A typical mean balancing requirement Ø is shown, as well as a deviation Δ from the mean balancing requirement Ø. As can be seen, the number of balancing requirements of all n battery cells n is above the deviation Δ, which indicates that all battery cells 2 are error-free.

Steigt hingegen die Selbstentladungsrate aufgrund eines internen Kurzschlusses einer Batteriezelle 2, so erreicht diese nie oder fast nie die maximale Ladespannung vor den anderen Batteriezellen 2, sodass sich eine Verteilung wie in 3 einstellt. Aus dieser kann dann entnommen werden, dass die Batteriezelle Nr. 4 defekt ist. Dabei weicht der mittlere Balancing-Bedarf Ø vom dem typischen Balancing-Bedarf Ø gemäß 2 deutlich ab.On the other hand, if the self-discharge rate increases due to an internal short circuit in a battery cell 2 , this never or almost never reaches the maximum charging voltage before the other battery cells 2 so that a distribution like in 3 adjusts. From this it can then be seen that battery cell no. 4 is defective. The mean balancing requirement Ø differs from the typical balancing requirement Ø accordingly 2 clearly.

Die Abweichung Δ kann dabei eine prozentuale Abweichung vom mittleren Balancing-Bedarf sein. Die Auswertung erfolgt dabei in der Auswerte- und Steuereinheit 6.The deviation Δ can be a percentage deviation from the mean balancing requirement. The evaluation takes place in the evaluation and control unit 6 .

Anhand der 4 - 6 soll nun ein weiteres Verfahren erläutert werden, was alternativ oder ergänzend zur Anwendung kommen kann. Dabei wird in einem ersten Schritt ein Zellen-Balancing durchgeführt, sodass anschließend alle Batteriezellen 2 auf einen Ziel-SOC aufgeladen sind (in der 4 ist der Ziel-SOC gleich 100 %).Based on 4th - 6 Another method will now be explained, which can be used as an alternative or in addition. In a first step, cell balancing is carried out so that all battery cells are then used 2 are charged to a target SOC (in the 4th the target SOC is 100%).

Nach einer vorgegebenen Zeit wird überprüft, wie sich der SOC der einzelnen Batteriezellen 2 verändert hat. Dabei kann ein Δ SOC als Schwelle definiert werden, wobei Δ SOC beispielsweise eine absolute oder prozentuale Abweichung vom Ziel-SOC ist. Sind alle Batteriezellen 2 fehlerfrei, so ist deren Selbstentladung so gering, dass der SOC-Wert aller Batteriezellen 2 über Δ SOC liegt, was in 5 dargestellt ist. Ist hingegen aufgrund eines internen Kurzschlusses einer Batteriezelle 2 die Selbstentladungsrate groß, so wird der SOC-Wert unter Δ SOC sinken, was in 6 für die vierte Batteriezelle 2 dargestellt ist.After a specified period of time, the SOC of the individual battery cells is checked 2 has changed. A SOC can be defined as a threshold, with SOC being, for example, an absolute or percentage deviation from the target SOC. Are all battery cells 2 error-free, their self-discharge is so low that the SOC value of all battery cells 2 above Δ SOC, which is in 5 is shown. However, it is due to an internal short circuit in a battery cell 2 If the self-discharge rate is high, the SOC value will drop below Δ SOC, which in 6 for the fourth battery cell 2 is shown.

Claims (4)

Verfahren zur Überwachung einer Batterie (1) mit mehreren Batteriezellen (2), mittels Mitteln zur Durchführung eines Zellen-Balancing, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Erfassen des Balancing-Bedarfs über der Zeit für alle Batteriezellen (2), b) Auswerten des Balancing-Bedarfs der einzelnen Batteriezellen (2) durch Vergleich mit einem vorgegebenen Kriterium und c) Bestimmen einer Batteriezelle (2) als defekt, wenn die Batteriezelle (2) das Kriterium erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Balancing-Bedarf (Ø) über alle Batteriezellen (2) ermittelt wird, wobei eine Batteriezelle (2) als defekt erkannt wird, wenn der Balancing-Bedarf der Batteriezelle (2) um eine vorgegebene Anzahl oder eine vorgegebene prozentuale Abweichung (Δ) unter dem mittleren Balancing-Bedarf (Ø) liegt und der mittlere Balancing-Bedarf (Ø) über einem typischen mittleren Balancing-Bedarf (Ø) liegt und/oder die SOC-Werte aller Batteriezellen (2) in einem ersten Ruhezustand erfasst werden, wobei nach einer vorgegebenen Zeit der SOC-Wert aller Batteriezellen (2) in einem zweiten Ruhezustand ermittelt wird, wobei eine Batteriezelle (2) als defekt erkannt wird, wenn der ermittelte SOC-Wert einer Batteriezelle (2) in einem zweiten Ruhezustand unter einer vorgegebenen Schwelle (Δ SOC) für den SOC-Wert im ersten Ruhezustand liegt.A method for monitoring a battery (1) with a plurality of battery cells (2) by means of means for carrying out cell balancing, comprising the following method steps: a) recording the balancing requirement over time for all battery cells (2), b) evaluating the Balancing requirement of the individual battery cells (2) by comparison with a predetermined criterion and c) determining a battery cell (2) as defective if the battery cell (2) meets the criterion, characterized in that a mean balancing requirement (Ø) over all battery cells (2) is determined, with one battery cell (2) being recognized as defective if the balancing requirement of the battery cell (2) is a specified number or a specified percentage deviation (Δ) below the mean balancing requirement (Ø) and the mean balancing requirement (Ø) is above a typical mean balancing requirement (Ø) and / or the SOC values of all battery cells (2) are recorded in a first idle state, w obei after a predetermined time the SOC value of all battery cells (2) is determined in a second idle state, wherein a battery cell (2) is recognized as defective if the determined SOC value of a battery cell (2) in a second idle state is below a specified Threshold (Δ SOC) for the SOC value in the first idle state. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Schwelle (Δ SOC) eine absolute oder relative prozentuale Abweichung vom ausbalancierten SOC-Wert ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the predetermined threshold (Δ SOC) is an absolute or relative percentage deviation from the balanced SOC value. Vorrichtung zur Überwachung einer Batterie (1) mit mehreren Batteriezellen (2), umfassend eine Balancing-Vorrichtung sowie eine Auswerte- und Steuereinheit (6), wobei die Auswerte- und Steuereinheit (6) derart ausgebildet ist, den Balancing-Bedarf über die Zeit für alle Batteriezellen (2) zu erfassen und den Balancing-Bedarf der einzelnen Batteriezellen (2) mit einem vorgegebenen Kriterium auszuwerten, wobei eine Batteriezelle (2) als defekt bestimmt wird, wenn die Batteriezelle (2) das Kriterium erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (6) derart ausgebildet ist, einen mittleren Balancing-Bedarf (Ø) über alle Batteriezellen (2) zu ermitteln, wobei eine Batteriezelle (2) als defekt erkannt wird, wenn der Balancing-Bedarf der Batteriezelle (2) um eine vorgegebene Anzahl oder eine vorgegebene prozentuale Abweichung (Δ) unter dem mittleren Balancing-Bedarf (Ø) liegt und der mittlere Balancing-Bedarf (Ø) über einem typischen mittleren Balancing-Bedarf (Ø) liegt und/oder die Auswerte und Steuereinheit (6) derart ausgebildet ist, dass die SOC-Werte aller Batteriezellen (2) in einem ersten Ruhezustand erkannt werden, wobei nach einer vorgegebenen Zeit der SOC-Wert aller Batteriezellen (2) in einem zweiten Ruhezustand ermittelt wird, wobei eine Batteriezelle (2) als defekt erkannt wird, wenn der ermittelte SOC-Wert einer Batteriezelle (2) unter einer vorgegebenen Schwelle (Δ SOC) für den SOC-Wert im ersten Ruhezustand liegt.Device for monitoring a battery (1) with several battery cells (2), comprising a balancing device and an evaluation and control unit (6), wherein the evaluation and control unit (6) is designed in such a way that the balancing requirement over time for all battery cells (2) and to evaluate the balancing requirement of the individual battery cells (2) with a predetermined criterion, a battery cell (2) being determined as defective if the battery cell (2) meets the criterion, characterized in that the evaluation and control unit (6) is designed to determine an average balancing requirement (Ø) across all battery cells (2), one battery cell (2) being recognized as defective when the balancing requirement of the battery cell (2) is a specified number or a specified percentage deviation (Δ) below the mean balancing requirement (Ø) and the mean balancing requirement (Ø) is above a typical mean balancing requirement (Ø) t and / or the evaluation and control unit (6) is designed such that the SOC values of all battery cells (2) are recognized in a first idle state, the SOC value of all battery cells (2) in a second idle state after a predetermined time is determined, wherein a battery cell (2) is recognized as defective when the determined SOC value of a battery cell (2) is below a predetermined threshold (Δ SOC) for the SOC value in the first idle state. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Schwelle (Δ SOC) eine absolute oder relative prozentuale Abweichung vom ausbalancierten SOC-Wert ist.Device according to Claim 3 , characterized in that the predetermined threshold (Δ SOC) is an absolute or relative percentage deviation from the balanced SOC value.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020213024A1 (en) 2020-10-15 2022-04-21 Siemens Mobility GmbH Monitoring of an electrical storage device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023141835A1 (en) * 2022-01-26 2023-08-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 Battery monitoring method and battery monitoring device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010002326A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi A method for balancing states of charge of a battery with a plurality of battery cells and a corresponding battery management system and a battery
DE102010039913A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Sb Limotive Company Ltd. A method for balancing states of charge of a battery with a plurality of battery cells and a corresponding battery management system and a battery
DE102013106265A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for operating an energy storage device and corresponding energy storage device
DE102018201031A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-25 Robert Bosch Gmbh Method for operating a battery system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6642693B2 (en) * 2000-11-21 2003-11-04 Nagano Japan Radio Co., Ltd. Voltage equalizing apparatus for battery devices
JP5453184B2 (en) * 2010-06-28 2014-03-26 日立ビークルエナジー株式会社 Battery control circuit
CN102565611B (en) * 2011-12-27 2014-08-06 惠州市亿能电子有限公司 Internal short-circuit detection method of power battery
JP2013207906A (en) * 2012-03-28 2013-10-07 Toyota Industries Corp Device and method of equalizing battery
CN103515993A (en) * 2012-06-15 2014-01-15 凹凸电子(武汉)有限公司 Equalizing charge detector and method, and battery management system
CN102810895B (en) * 2012-08-28 2014-09-10 哈尔滨工业大学 Circuit and method for balancing electric quantity of storage battery pack
CN105846483B (en) * 2015-01-14 2018-07-17 北京普莱德新能源电池科技有限公司 A kind of unbalanced fault verification of battery pack and equalization methods
CN106100022B (en) * 2016-06-20 2019-09-13 江苏瀚海芯云网络科技有限公司 Active equalization battery management system
CN106443490B (en) * 2016-11-21 2019-03-26 上海理工大学 A kind of fault diagnosis system of battery short circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010002326A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 SB LiMotive Company Ltd., Kyonggi A method for balancing states of charge of a battery with a plurality of battery cells and a corresponding battery management system and a battery
DE102010039913A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Sb Limotive Company Ltd. A method for balancing states of charge of a battery with a plurality of battery cells and a corresponding battery management system and a battery
DE102013106265A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for operating an energy storage device and corresponding energy storage device
DE102018201031A1 (en) * 2018-01-24 2019-07-25 Robert Bosch Gmbh Method for operating a battery system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020213024A1 (en) 2020-10-15 2022-04-21 Siemens Mobility GmbH Monitoring of an electrical storage device

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