DE102020214562A1 - Batteriesystem, Verfahren zur Diagnose eines Batteriesystems und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem (10), umfassend mindestens ein Batteriepack (5, 51, 52), welches einen negativen Pol (21), einen positiven Pol (22) und mindestens eine Batteriezelle (2) aufweist, mindestens ein Koppelnetz, welches ein erstes negatives Terminal (11) und ein erstes positives Terminal (12) aufweist, einen Packspannungsteiler (25) und einen Koppelspannungsteiler (15), wobei das erste positive Terminal (12) mittels eines positiven Hauptschalters (SH+, SH1+, SH2+) mit dem positiven Pol (22) verbindbar ist und/oder das erste negative Terminal (11) mittels eines negativen Hauptschalters (SH-, SH1-, SH2-) mit dem negativen Pol (21) verbindbar ist, wobei der Packspannungsteiler (25) einen positiven Packmesswiderstand (RP+) und einen positiven Sub-Packmesswiderstand (RSP+), die seriell miteinander zwischen dem positiven Pol (22) und einem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind und mittels eines positiven Packmessschalters (SP+) von dem positiven Pol (22) oder dem ersten Referenzpunkt (50) trennbar sind, und einen negativen Packmesswiderstand (RP-) und einen negativen Sub-Packmesswiderstand (RSP-), die seriell miteinander zwischen dem negativen Pol (21) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind und mittels eines negativen Packmessschalters (SP-) von dem negativen Pol (21) oder dem ersten Referenzpunkt (50) trennbar sind, umfasst, und wobei der Koppelspannungsteiler (15) einen positiven Koppelmesswiderstand (RK+) und einen positiven Sub-Koppelmesswiderstand (RSK+), die seriell miteinander zwischen dem ersten positiven Terminal (12) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, und einen negativen Koppelmesswiderstand (RK-) und einen negativen Sub-Koppelmesswiderstand (RSK-), die seriell miteinander zwischen dem ersten negativen Terminal (11) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Diagnose eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems (10) sowie ein Kraftfahrzeug, das das erfindungsgemäße Batteriesystem (10) umfasst und/oder das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, umfassend mindestens ein Batteriepack, welches einen negativen Pol, einen positiven Pol und mindestens eine Batteriezelle aufweist, mindestens ein Koppelnetz, welches ein erstes negatives Terminal und ein erstes positives Terminal aufweist, einen Packspannungsteiler und einen Koppelspannungsteiler, wobei das erste positive Terminal mittels eines positiven Hauptschalters mit dem positiven Pol verbindbar ist und/oder das erste negative Terminal mittels eines negativen Hauptschalters mit dem negativen Pol verbindbar ist, wobei der Packspannungsteiler einen positiven Packmesswiderstand und einen positiven Sub-Packmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem positiven Pol und einem ersten Referenzpunkt geschaltet sind und mittels eines positiven Packmessschalters von dem positiven Pol oder dem ersten Referenzpunkt trennbar sind, und einen negativen Packmesswiderstand und einen negativen Sub-Packmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem negativen Pol und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind und mittels eines negativen Packmessschalters von dem negativen Pol oder dem ersten Referenzpunkt trennbar sind, umfasst, und wobei der Koppelspannungsteiler einen positiven Koppelmesswiderstand und einen positiven Sub-Koppelmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem ersten positiven Terminal und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind, und einen negativen Koppelmesswiderstand und einen negativen Sub-Koppelmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem ersten negativen Terminal und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind, umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Diagnose eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems sowie ein Kraftfahrzeug, das das erfindungsgemäße Batteriesystem umfasst und/oder das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
  • Stand der Technik
  • Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft vermehrt elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge zum Einsatz kommen werden. In solchen Elektrofahrzeugen werden aufladbare Batterien eingesetzt, vorwiegend um elektrische Antriebseinrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen. Für solche Anwendungen eignen sich insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen. Lithium-Ionen-Batteriezellen zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.
  • Ein Batteriepack umfasst eine Mehrzahl von derartigen Lithium-Ionen-Batteriezellen, die elektrisch sowohl seriell als auch parallel miteinander verschaltet sein können. Ein derartiges Batteriepack weist eine Ausgangsspannung im Bereich von beispielsweise 400 V bis 800 V auf, welche zwischen einem positiven Pol und einen negativen Pol anliegt. Ferner ist ein Managementsystem vorgesehen, welches den Betrieb des Batteriepacks überwacht und derart steuert, dass die Batteriezellen sicher und nachhaltig bezüglich ihrer Lebensdauer betrieben werden.
  • Insbesondere ist eine Spannungsmessung an dem Batteriepack erforderlich. Aufgrund der verhältnismäßig hohen Ausgangsspannung des Batteriepacks ist eine direkte Spannungsmessung zwischen den Polen des Batteriepacks schwierig. Eine Messung der verhältnismäßig hohen Ausgangsspannung kann beispielsweise mittels galvanischer Trennung erfolgen. Auch ist es bekannt, zwischen den Polen eines Batteriepacks Spannungsteiler vorzusehen, welche eine Mehrzahl von seriell verschalteten Widerständen umfassen. Durch Messung der an den einzelnen Widerständen abfallenden Teilspannungen kann dann die Ausgangsspannung des Batteriepacks berechnet werden.
  • Aus dem Dokument CN 102830351 A ist eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung und Fehlerdiagnose eines Hochspannungsschalters bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Überwachungseinheit und eine Steuereinheit, wobei zur Messung der Spannung ist ein negativer Anschluss einer mit dem Hochspannungsschalter verbundene Gleichspannungsquelle als Referenzpunkt ausgewählt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Batteriesystem vorgeschlagen. Dabei umfasst das Batteriesystem mindestens ein Batteriepack, welches einen negativen Pol, einen positiven Pol und mindestens eine Batteriezelle aufweist. Das Batteriesystem umfasst ferner mindestens ein Koppelnetz, welches ein erstes negatives Terminal und ein erstes positives Terminal aufweist. Das Batteriesystem umfasst ferner einen Packspannungsteiler und einen Koppelspannungsteiler. Dabei ist das erste positive Terminal mittels eines positiven Hauptschalters mit dem positiven Pol verbindbar und/oder das erste negative Terminal ist mittels eines negativen Hauptschalters mit dem negativen Pol verbindbar. Die Hauptschalter sind beispielsweise in Form von elektromechanischen Relais oder Schützen ausgebildet. Weist das Batteriesystem mehrere Batteriepacks auf, kann das Batteriesystem mehrere Packspannungsteiler aufweisen, die jeweils einem Batteriepack zugeordnet sind. Weist das Batteriesystem mehrere Koppelnetze auf, kann das Batteriesystem mehrere Koppelspannungsteiler aufweisen, die jeweils einem Koppelnetz zugeordnet sind.
  • Vorzugsweise weist das Batteriepack eine Mehrzahl von Batteriezellen auf, welche zwischen dem positiven Pol und dem negativen Pol seriell verschaltet sind. Die Batteriezellen liefern zusammen eine Packspannung von beispielsweise 400 V, welchen zwischen dem positiven Pol und dem negativen Pol des Batteriepacks anliegt.
  • Der Packspannungsteiler weist dabei einen positiven Packmesswiderstand und einen positiven Sub-Packmesswiderstand auf, die seriell miteinander zwischen dem positiven Pol und einem ersten Referenzpunkt geschaltet sind und mittels eines positiven Packmessschalters von dem positiven Pol oder dem ersten Referenzpunkt trennbar sind. Der Packspannungsteiler weist ferner einen negativen Packmesswiderstand und einen negativen Sub-Packmesswiderstand auf, die seriell miteinander zwischen dem negativen Pol und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind und mittels eines negativen Packmessschalters von dem negativen Pol oder dem ersten Referenzpunkt trennbar sind. Der erste Referenzpunkt stellt dabei für eine Spannungsmessung ein schwebendes Bezugspotential dar. Die Packmessschalter sind beispielsweise in Form von MOSFET oder Relais ausgebildet.
  • Durch Verwendung des positiven sowie des negativen Packmessschalters wird zum einen gewährleistet, dass es zu keiner Entladung der Batterie im ausgeschalteten Zustand kommen kann. Zum anderen wird durch die Verzerrung des Spannungsteilers die zu erwartende gemessene Spannung verändert.
  • Der positive Packmesswiderstand ist dabei verhältnismäßig größer als der positive Sub-Packmesswiderstand. Der negative Packmesswiderstand ist dabei verhältnismäßig größer als der negative Sub-Packmesswiderstand. Das Verhältnis zwischen dem positiven Packmesswiderstand und dem positiven Sub-Packmesswiderstand kann beispielsweise 1000 betragen. Das Verhältnis zwischen dem negativen Packmesswiderstand und dem negativen Sub-Packmesswiderstand kann beispielsweise ebenfalls 1000 betragen.
  • Eine an dem positiven Sub-Packmesswiderstand abfallende positive Packmessspannung kann von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden. Ebenso kann eine an dem negativen Sub-Packmesswiderstand abfallende negative Packmessspannung von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden. Da der positive Packmesswiderstand verhältnismäßig größer als der positive Sub-Packmesswiderstand und der negative Packmesswiderstand verhältnismäßig größer als der negative Sub-Packmesswiderstand ist, können die jeweiligen Packmessspannungen in einer angepassten Skalierung gemessen werden. Beispielsweise ist es möglich, Spannungen in einem Bereich von -1000 V bis +1000 V in einen Bereich von 0 bis 5 V zu skalieren und zu messen, wobei eine Messspannung von 2,5 V einer tatsächlichen Spannung von 0 V entspricht.
  • Das mindestens eine Koppelnetz dient beispielsweise zum Anschluss des Batteriesystems an ein Bordnetz eines Elektrofahrzeugs. Das mindestens eine Koppelnetz weist vorzugsweise auch einen Zwischenkreiskondensator auf, welcher zwischen dem ersten positiven Terminal und dem ersten negativen Terminal geschaltet ist.
  • Der Koppelspannungsteiler weist dabei einen positiven Koppelmesswiderstand und einen positiven Sub-Koppelmesswiderstand auf, die seriell miteinander zwischen dem ersten positiven Terminal und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind. Der Koppelspannungsteiler weist ferner einen negativen Koppelmesswiderstand und einen negativen Sub-Koppelmesswiderstand auf, die seriell miteinander zwischen dem ersten negativen Terminal und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind.
  • Der positive Koppelmesswiderstand ist dabei verhältnismäßig größer als der positive Sub-Koppelmesswiderstand. Der negative Koppelmesswiderstand ist dabei verhältnismäßig größer als der negative Sub-Koppelmesswiderstand. Das Verhältnis zwischen dem positiven Koppelmesswiderstand und dem positiven Sub-Koppelmesswiderstand kann beispielsweise 1000 betragen. Das Verhältnis zwischen dem negativen Koppelmesswiderstand und dem negativen Sub-Koppelmesswiderstand kann beispielsweise ebenfalls 1000 betragen.
  • Eine an dem positiven Sub-Koppelmesswiderstand abfallende positive Koppelmessspannung kann von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden. Ebenso kann eine an dem negativen Sub-Koppelmesswiderstand abfallende negative Koppelmessspannung von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Batteriesystem eine positive Hauptsicherung und einen ersten positiven Hilfsspannungsteiler zur Diagnose der positiven Hauptsicherung und/oder eine negative Hauptsicherung und einen ersten negativen Hilfsspannungsteiler zur Diagnose der negativen Hauptsicherung. Dabei ist die positive Hauptsicherung zwischen dem positiven Hauptschalter und dem ersten positiven Terminal geschaltet. Dabei umfasst der erste positive Hilfsspannungsteiler einen positiven Hauptsicherungsmesswiderstand und einen positiven Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen einem ersten Anschluss der positiven Hauptsicherung, der mit dem positiven Hauptschalter verbunden ist, und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind. Die negative Hauptsicherung ist dabei zwischen dem negativen Hauptschalter und dem ersten negativen Terminal geschaltet. Der erste negative Hilfsspannungsteiler umfasst dabei einen negativen Hauptsicherungsmesswiderstand und einen negativen Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen einem ersten Anschluss der negativen Hauptsicherung, der mit dem negativen Hauptschalter verbunden ist, und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind.
  • Eine an dem positiven Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand abfallende erste positive Hilfsmessspannung kann von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden. Ebenso kann eine an dem negativen Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand abfallende erste negative Hilfsmessspannung von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weicht ein Widerstandsverhältnis des Packspannungsteilers von einem Widerstandsverhältnis des Koppelspannungsteilers ab. Das Widerstandsverhältnis des Packspannungsteilers entspricht dabei einem Verhältnis einer Summe von dem positiven Packmesswiderstand und dem positiven Sub-Packmesswiderstand zu einer Summe vom dem negativen Packmesswiderstand und dem negativen Sub-Packmesswiderstand. Das Widerstandsverhältnis des Koppelspannungsteilers entspricht dabei einem Verhältnis einer Summe von dem positiven Koppelmesswiderstand und dem positiven Sub-Koppelmesswiderstand zu einer Summe von dem negativen Koppelmesswiderstand und dem negativen Sub-Koppelmesswiderstand.
  • Da der positive Packmesswiderstand verhältnismäßig größer als der positive Sub-Packmesswiderstand und der negative Packmesswiderstand verhältnismäßig größer als der negative Sub-Packmesswiderstand ist, entspricht das Widerstandsverhältnis des Packspannungsteilers dabei annähernd einem Verhältnis des positiven Packmesswiderstandes zu dem negativen Packmesswiderstand.
  • Da der positive Koppelmesswiderstand verhältnismäßig größer als der positive Sub-Koppelmesswiderstand und der negative Koppelmesswiderstand verhältnismäßig größer als der negative Sub-Koppelmesswiderstand ist, entspricht das Widerstandsverhältnis des Koppelspannungsteilers dabei annähernd einem Verhältnis des positiven Koppelmesswiderstandes zu dem negativen Koppelmesswiderstand.
  • Vorzugsweise weist mindestens ein Koppelnetz ein zweites positives Terminal und/oder ein zweites negatives Terminal zum Verbinden des Batteriesystems mit einem Ladegerät, wie beispielsweise einem Fahrzeug-Ladegerät, auf. Dabei kann das Batteriesystem eine positive Ladesicherung und einen zweiten positiven Hilfsspannungsteiler zur Diagnose der positiven Ladesicherung und/oder eine negative Ladesicherung und einen zweiten negativen Hilfsspannungsteiler zur Diagnose der negativen Ladesicherung umfassen. Dabei ist die positive Ladesicherung zwischen dem zweiten positiven Terminal und dem ersten positiven Terminal geschaltet und die negative Ladesicherung ist dabei zwischen dem zweiten negativen Terminal und dem ersten negativen Terminal geschaltet. Der zweite positive Hilfsspannungsteiler umfasst dabei einen positiven Ladesicherungsmesswiderstand und einen positiven Sub-Ladesicherungsmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem zweiten positiven Terminal und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind. Der zweite negative Hilfsspannungsteiler umfasst dabei einen negativen Ladesicherungsmesswiderstand und einen negativen Sub-Ladesicherungsmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem zweiten negativen Terminal und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind.
  • Eine an dem positiven Sub-Ladesicherungsmesswiderstand abfallende zweite positive Hilfsmessspannung kann von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden. Ebenso kann eine an dem negativen Sub-Ladesicherungsmesswiderstand abfallende zweite negative Hilfsmessspannung von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden.
  • Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem ferner ein Schnellladenetz, das einen negativen Ladeanschluss und einen positiven Ladeanschluss aufweist, sowie einen Ladespannungsteiler. Der positive Ladeanschluss ist dabei mittels eines positiven Ladeschalters mit dem ersten positiven Terminal verbindbar und/oder der negative Ladeanschluss ist mittels eines negativen Ladeschalters mit dem ersten negativen Terminal verbindbar. Der Ladespannungsteiler umfasst dabei einen positiven Lademesswiderstand sowie einen positiven Sub-Lademesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem positiven Schnellladeanschluss und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind, und einen negativen Lademesswiderstand sowie einen negativen Sub-Lademesswiderstand, die seriell zwischen dem negativen Ladeanschluss und dem ersten Referenzpunkt geschaltet sind. Die Ladeschalter sind beispielsweise in Form von elektromechanischen Relais oder Schützen ausgebildet.
  • Der positive Lademesswiderstand ist dabei verhältnismäßig größer als der positive Sub-Lademesswiderstand. Der negative Lademesswiderstand ist dabei verhältnismäßig größer als der negative Sub-Lademesswiderstand. Das Verhältnis zwischen dem positiven Lademesswiderstand und dem positiven Sub-Lademesswiderstand kann beispielsweise 1000 betragen. Das Verhältnis zwischen dem negativen Lademesswiderstand und dem negativen Sub-Lademesswiderstand kann beispielsweise ebenfalls 1000 betragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weicht ein Widerstandsverhältnis des Ladespannungsteilers von einem Widerstandsverhältnis des Packspannungsteilers ab. Das Widerstandsverhältnis des Ladespannungsteilers entspricht dabei einem Verhältnis einer Summe von dem positiven Lademesswiderstand und dem positiven Sub-Lademesswiderstand zu einer Summe von dem negativen Lademesswiderstand und dem negativen Sub-Lademesswiderstand.
  • Da der positive Lademesswiderstand verhältnismäßig größer als der positive Sub-Lademesswiderstand und der negative Ladewiderstand verhältnismäßig größer als der negative Sub-Ladewiderstand ist, entspricht das Widerstandsverhältnis des Ladespannungsteilers dabei annähernd einem Verhältnis des positiven Lademesswiderstandes zu dem negativen Lademesswiderstand.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weicht auch ein Widerstandsverhältnis des Ladespannungsteilers von einem Widerstandsverhältnis des Koppelspannungsteilers ab.
  • Eine an dem positiven Sub-Lademesswiderstand abfallende positive Lademessspannung kann von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden. Ebenso kann eine an dem negativen Sub-Lademesswiderstand abfallende negative Lademessspannung von einem Hochspannungsmesskanal gemessen werden.
  • Vorzugsweise weist das Batteriesystem ferner einen Isolationsspannungsteiler auf. Der Isolationsspannungsteiler umfasst dabei einen positiven Isolationsmesswiderstand sowie einen positiven Sub-Isolationsmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem positiven Pol und einem zweiten Referenzpunkt geschaltet sind und mittels eines positiven Isolationsmessschalters von dem positiven Pol oder dem zweiten Referenzpunkt trennbar sind. Der Isolationsspannungsteiler umfasst auch einen negativen Isolationsmesswiderstand sowie einen negativen Sub-Isolationsmesswiderstand, die seriell miteinander zwischen dem negativen Pol und dem zweiten Referenzpunkt geschaltet sind und mittels eines negativen Isolationsmessschalters von dem negativen Pol oder dem zweiten Referenzpunkt trennbar sind. Der zweite Referenzpunkt stellt dabei für eine Spannungsmessung ein Massepotential dar. Die Isolationsmessschalter sind beispielsweise in Form von MOSFET ausgebildet.
  • Der positive Isolationsmesswiderstand ist dabei verhältnismäßig größer als der positive Sub-Isolationsmesswiderstand. Der negative Isolationsmesswiderstand ist dabei verhältnismäßig größer als der negative Sub-Isolationsmesswiderstand. Das Verhältnis zwischen dem positiven Isolationsmesswiderstand und dem positiven Sub-Isolationsmesswiderstand kann beispielsweise 100 betragen. Das Verhältnis zwischen dem negativen Isolationsmesswiderstand und dem negativen Sub-Isolationsmesswiderstand kann beispielsweise ebenfalls 100 betragen.
  • Eine an dem positiven Sub-Isolationsmesswiderstand abfallende positive Isolationsmessspannung kann von einem Niederspannungsmesskanal gemessen werden. Ebenso kann eine an dem negativen Sub-Isolationsmesswiderstand abfallende negative Isolationsmessspannung von einem Niederspannungsmesskanal gemessen werden.
  • Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem ferner ein Steuergerät, das einen Mikrokontroller mit einem Niederspannungs-A/D-Wandler (Analog-Digital-Wandler) zum Umwandeln analoger Messdaten der Niederspannungsmesskanäle in digitalen Daten und einen Hochspannungs-A/D-Wandler zum Umwandeln analoger Messdaten der Hochspannungsmesskanäle in digitalen Daten aufweist. Dabei ist der Hochspannungs-A/D-Wandler via einen galvanisch getrennten Kommunikationsbus mit dem Mikrokontroller verbunden. Der Kommunikationsbus kann dabei als ein SPI-Bus (Serial Peripheral Interface) ausgebildet sein. Alle Spannungsteiler können im Steuergerät des Batteriesystems installiert werden.
  • Vorteilhaft umfasst das erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriesystem mehrere Batteriepacks. Dabei sind je zwei Batteriepacks mittels eines Packschalters seriell miteinander verschaltet.
  • Vorteilhaft ist für den positiven Hauptschalter und/oder den positiven Ladeschalter jeweils eine Vorladeschaltung vorgesehen, die parallel zu dem jeweiligen Schalter geschaltet ist und einen Vorladewiderstand sowie einen seriell zu dem Vorladewiderstand geschalteten Vorladeschalter aufweist.
  • Es wird auch ein Verfahren zur Diagnose eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems vorgeschlagen. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren umfasst nachfolgende Verfahrensschritte:
    1. a) Messen nachfolgender Spannungen:
      • - eine an dem positiven Sub-Packmesswiderstand abfallende positive Packmessspannung,
      • - eine an dem negativen Sub-Packmesswiderstand abfallende negative Packmessspannung,
      • - eine an dem positiven Sub-Koppelmesswiderstand abfallende positive Koppelmessspannung,
      • - eine an dem negativen Sub-Koppelwiderstand abfallende negative Koppelmessspannung,
      • - eine an dem positiven Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand abfallende erste positive Hilfsmessspannung und, sofern vorhanden, eine an dem negativen Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand abfallende erste negative Hilfsmessspannung,
      • - sofern vorhanden, eine an dem positiven Sub-Ladesicherungsmesswiderstand abfallende zweite positive Hilfsmessspannung und/oder eine an dem negativen Sub-Ladesicherungsmesswiderstand abfallende zweite negative Hilfsmessspannung, und
      • - sofern vorhanden, eine an dem positiven Sub-Lademesswiderstand abfallende positive Lademessspannung und eine an dem negativen Sub-Lademesswiderstand abfallende negative Lademessspannung;
    2. b) Berechnen nachfolgender Spannungen aus den im Verfahrensschritt a) gemessenen Spannungen:
      • - eine an dem positiven Hauptschalter abfallende positive Hauptschalterspannung,
      • - eine an dem negativen Hauptschalter abfallende negative Hauptschalterspannung,
      • - eine Packspannung,
      • - eine Koppelspannung,
      • - eine an der positiven Hauptsicherung abfallende positive Hauptsicherungsspannung,
      • - sofern vorhanden, eine an der negativen Hauptsicherung abfallende negative Hauptsicherungsspannung,
      • - sofern vorhanden, eine an der positiven Ladesicherung abfallende positive Ladesicherungsspannung und/oder eine an der negativen Ladesicherung abfallende negative Ladesicherungsspannung,
      • - sofern vorhanden, eine an dem positiven Ladeschalter abfallende positive Ladeschalterspannung, eine an dem negativen Ladeschalter abfallende negative Ladeschalterspannung sowie eine Ladespannung und
      • - sofern vorhanden, eine an dem jeweiligen Packschalter abfallende Packschalterspannung;
    3. c) Auswertung der berechneten Spannungen.
  • Beide einem Spannungsteiler zugeordneten Messkanäle messen jeweils die durch den Spanungsteiler reduzierten Spannungen gegen das schwebende Bezugspotential des Referenzpunkts. Dabei misst jeweils ein Messkanal ein positives Potential, und der andere Messkanal misst ein negatives Potential. Dieses Messverfahren wird für jede zu messende Spannung an den Spannungsteilern verwendet.
  • Vorzugsweise wird eine Verbindungsprüfung der Hochspannungsmesskanäle vor Schießen des positiven und des negativen Hauptschalters und, sofern vorhanden, des positiven und des negativen Isolationsmessschalters durchgeführt. Dabei werden mehrere Messungen, bevorzugt vier Messungen, nacheinander durchgeführt. In jeder der Messungen wird ein Satz der in Verfahrensschritt a) genannten Spannungen gemessen. Dabei werden zumindest nachfolgende Verfahrensschritte bei offenstehenden Hauptschaltern und, sofern vorhanden, bei offenstehenden Isolationsmessschaltern durchlaufen:
    • - Erste Messung der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen vor Schließen des positiven und des negativen Packmessschalters;
    • - Schließen des positiven Packmessschalters und zweite Messung der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen;
    • - Öffnen des positiven Packmessschalters, Schließen des negativen Packmessschalters und dritte Messung der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen;
    • - Schießen des positiven Packmessschalters und vierte Messung der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen;
    • - Auswerten der in den jeweiligen Messungen gemessenen Spannungen.
  • Bei diesen Messschritten sollen die Packschalter und die Ladeschalter geöffnet bleiben. Durch Schließen bzw. Öffnen der Packmessschalter wird das Bezugspotential des ersten Referenzpunktes der Messung verschoben und bei gleichbleibendem Potential der Pole werden unterschiedliche Werte gemessen.
  • Dabei kann durch Auswerten der in den jeweiligen Messungen gemessenen Spannungen geprüft werden, ob die Hochspannungsmesskanäle mit den entsprechenden Messstellen verbunden sind. In jeder Messung können für jede Spannung mehrere Messwerte durch Abtastung erfasst werden. Die Messwerte der jeweiligen Spannungen werden für jede Messung vorläufig gespeichert. Dabei kann jede Spannung in einer jeden der Messungen nur einmal abgetastet werden, d. h. nur ein Messwert der entsprechenden Spannung wird erfasst. Bevorzugt wird jede Spannung in einer jeden der Messungen mehrmals, bevorzug 3- bis 5-mal abgetastet und ein Mittelwert der erfassten Werte gebildet. Dieser Mittelwert der entsprechenden Spannung wird gespeichert und nachfolgend auch als Messwert der Spannung bezeichnet.
  • Zum Bestätigen, ob ein Hochspannungsmesskanal mit der ihm zugeordneten Messstelle verbunden ist, sollte die durch diesen Hochspannungsmesskanal gemessene Spannung in mindestens einer der Messungen einen Messwert aufweisen, der ungleich null ist. Ein Fehler, dass ein Hochspannungsmesskanal nicht mit der ihm zugeordneten Messstelle verbunden ist, wird erkannt, wenn die von diesem Hochspannungsmesskanal gemessene Spannung in allen Messungen, bei welchen die Messwerte als gültig gelten, jeweils einen Messwert aufweisen, der auf null bleibt oder dessen Betrag kleiner als ein erster Verbindungs-Schwellenwert ist. Der erste Verbindungs-Schwellenwert kann sowohl als fester Wert, als auch als relativer Wert bezüglich Packspannung bzw. gesamte Packspannung, beispielsweise einen Wert von 5% der Packspannung angegeben werden. Beispielsweise beträgt der erste Verbindungs-Schwellenwert 10 V. Ungültig wird eine Messung, wenn beispielsweise der positive und/oder der negative Packmessschalter offen sind.
  • Um die Robustheit der Auswertung der gemessenen Spannungen bzw. der berechneten Spannungen zu erhöhen, werden bevorzugt gespeicherte Messwerte einer Spannung in verschiedenen Messungen miteinander verglichen. Dabei werden Messwerte von den Messungen verglichen, bei welchen die Messwerte dieser Spannung als gültig gelten. Ein Fehler, dass ein Hochspannungsmesskanal nicht mit der ihm zugeordneten Messstelle verbunden ist, wird erkannt, wenn der Beträge aller Differenzen zwischen den Messwerten der durch diesen Hochspannungsmesskanal gemessenen Spannung von verschiedenen Messungen kleiner als ein zweiter Verbindungs-Schwellenwert sind. Der zweite Verbindungs-Schwellenwert kann beispielsweise einen Wert von 5% der Packspannung betragen. Beispielsweise beträgt der zweite Verbindungs-Schwellenwert 10 V. Wenn der Betrag mindestens einer Differenz zwischen den Messwerten der durch diesen Hochspannungsmesskanal gemessenen Spannung von verschiedenen Messungen größer als der zweite Verbindungs-Schwellenwert ist, wird der Hochspannungsmesskanal mit der ihm zugeordneten Messstelle als verbunden erkannt.
  • Vorteilhaft kann eine Offset-Drift-Prüfung für den Hochspannungs-A/D-Wandler durchgeführt werden, wenn der positive und/oder negative Packmessschalter offen sind. Dabei kann die Offset-Drift des Hochspannungs-A/D-Wandlers durch Messen der an dem positiven Sub-Packmesswiderstand abfallenden positiven Packmessspannung und/oder der an dem negativen Sub-Packmesswiderstand abfallenden negativen Packmessspannung erkannt werden. Vorzugsweise wird die Offset-Drift-Prüfung pro Fahrzyklus mindestens einmal durchgeführt.
  • Vorteilhaft werden nach den mehreren, bevorzugt vier, Messungen die an den jeweiligen Hauptschaltern und, sofern vorhanden, den jeweiligen Ladeschaltern abfallenden Spannungen berechnet, um zu prüfen, ob die besagten Schalter offen sind. Dabei werden Beträge der jeweiligen berechneten Spannungen jeweils mit einem Offen-Schwellenwert verglichen. Wenn der Betrag einer berechneten Spannung größer als der Offen-Schwellenwert ist, ist der entsprechende Schalter offen. Die Offen-Schwellenwert kann als Bruchteil der Packspannung bzw. der gesamten Packspannung angeben werden. Dieser Offen-Schwellenwert liegt beispielsweise in einem Bereich von 0 bis 1000 V. Beispielsweise beträgt dieser Offen-Schwellenwert 10 V.
  • Vorzugsweise werden die zweite, die dritte und die vierte Messung jeweils nach einer Wartezeit für Einschwingverhalten der Potentiale nach Schließen des positiven oder negativen Packmessschalters durchgeführt. Die Wartezeit ist dabei von der Messschaltung, insbesondere von den Kapazitäten der Messschaltung abhängig. Beispielsweise liegt die Wartezeit in einem Bereich von 0 bis 100 ms. Beispielsweise beträgt die Wartezeit 15 ms.
  • Vorzugsweise werden einzelne Zellenspannungen der Batteriezellen gemessen. Dabei kann dem mindestens einen Batteriepack des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems eine Batteriezellenüberwachungseinheit (Cell Supervising Circuit, CSC) zugeordnet sein, die mehrere Spannungssensoren zum Messen von einzelnen Zellenspannungen umfasst. Die Summe der einzelnen Zellenspannungen wird dabei mit der berechneten Packspannung verglichen und ein Fehler des entsprechenden Hochspannungsmesskanals wird erkannt und gespeichert, wenn der Betrag der Differenz zwischen der Summe der einzelnen Zellenspannungen und der berechneten Packspannung größer als ein Packspannungs-Schwellenwert ist. Vorzugsweise wird die Summe der einzelnen Zellenspannungen mit der berechneten Packspannung nach der vierten Messung, also nach Schließen beider Packmessschalter, verglichen.
  • Vorzugsweise werden Differenzen zwischen der Summe der einzelnen Zellenspannungen und der berechneten Packspannung, deren Beträge kleiner als der Packspannungs-Schwellenwert sind, zum Anlernen des Steuergerätes verwendet. Dadurch wird eine höhere Genauigkeit der Hochspannungsmessung erreicht.
  • Vorteilhaft kann das Verhältnis zwischen der positiven und der negativen Packmessspannung durch das Widerstandsverhältnis des Packspannungsteilers auf Plausibilität geprüft werden.
  • Vorzugsweise wird eine Rationalitätsprüfung nach Schließen der Hauptschalter durchgeführt werden. Bei geschlossenen Hauptschaltern messen verschiedene Messkanäle annähend die gleiche Spannung. Beispielsweise ist der positive Pol des Batteriepacks leitend über den positiven Hauptschalter mit dem positiven Terminal des mindestens einen Koppelnetzes verbunden. Wird erkannt, dass der positive Hauptschalter geschlossen wird, können die Messwerte der verglichen werden, um unzulässige Drift in der Messschaltung zu erkennen. Dabei wird eine Beschränkung des durch den Hauptschalter und, sofern vorhanden, den Ladeschalter fließenden Laststrom durchgeführt, wobei diese Rationalitätsprüfung nicht durchgeführt wird, wenn der Betrag der Laststrom größer als ein Laststrom-Schwellenwert ist. Beispielsweise beträgt der Laststrom-Schwellenwert 100 A.
  • Vorteilhaft wird eine Isolationsprüfung durchgeführt. Dabei werden zumindest nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen:
    • - Schließen des positiven sowie des negativen Isolationsmessschalters;
    • - Messen einer an dem positiven Sub-Isolationsmesswiderstand abfallenden positiven Isolationsmessspannung und einer an dem negativen Sub-Isolationsmesswiderstand abfallenden negativen Isolationsmessspannung;
    • - Berechnen einer Isolationsspannung aus der gemessenen positiven und der gemessenen negativen Isolationsmessspannung und Vergleichen eine Isolationsspannung mit der Packspannung;
    • - Öffnen des negativen Isolationsmessschalters und Messen der an dem positiven Sub-Isolationsmesswiderstand abfallenden positiven Isolationsmessspannung;
    • - Öffnen des positiven Isolationsmessschalters, Schließen des negativen Isolationsmessschalters und Messen der an dem negativen Sub-Isolationsmesswiderstand abfallenden negativen Isolationsmessspannung;
    • - Berechnen eines Isolationswiderstands des mindestens einen Batteriepacks.
  • Vorzugsweise wird eine Schützoffen-Diagnose durchgeführt. Dabei werden zumindest nachfolgende Verfahrensschritte nach Schließen der jeweiligen Hauptschalter und, sofern vorhanden, der jeweiligen Ladeschalter sowie der jeweiligen Packschalter durchlaufen:
    • - Vergleichen der an den jeweiligen Schaltern abfallenden Spannung mit einem Schützoffen-Schwellenwert in einer ersten Entprellzeit;
    • - Bestätigung des Schließens eines Schalters, wenn nach der ersten Entprellzeit der Betrag der an diesem Schalter abfallenden Spannung kleiner als der Schützoffen-Schwellenwert ist;
    • - Meldung eines Fehlers, wenn nach einer ersten verlängerten Entprellzeit der Betrag der an einem Schalter abfallenden Spannung größer als der Schützoffen-Schwellenwert ist.
  • Nach einer mechanischen Schließzeit eines Schalters, nämlich eines Hauptschalters oder eines Ladeschalters sollte die an diesem Schalter abfallenden Spannung ohne Last gleich null sein und diese Spannung sollte sich mit Last auch nicht stark ändern.
  • Eine Schützoffen-Diagnose kann daher frühestens mit Schließen des Schalters unter der Voraussetzung, dass kein Fehler des Schalters erkannt wird, gestartet werden.
  • Die erste Entprellzeit liegt in einem Bereich von 0 bis 2000 ms. Bevorzugt beträgt die erste Entprellzeit 15 ms. In der ersten Entprellzeit bzw. während eines ersten Entprellens werden beispielsweise mindestens drei Messungen der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen durchgeführt. Wenn der Betrag der an einem Schalter abfallenden Spannung kleiner als der Schützoffen-Schwellenwert ist, wird der Schalter als geschlossen erkannt. Dabei liegt der Schützoffen-Schwellenwert in einem Bereich von 0 bis 1000 V. Bevorzugt beträgt der Schützoffen-Schwellenwert 10 V.
  • Die erste verlängerte Entprellzeit liegt in einem Bereich von 0 bis 5000 ms. Bevorzugt beträgt die erste verlängerte Entprellzeit 500 ms.
  • Für Schalter mit einer Vorladeschaltung kann eine zuverlässige Schützoffen-Diagnose nur nach Öffnen des Vorladeschalters durchgeführt werden. Somit wird hierbei eine zusätzliche Schützoffen-Diagnose durchgeführt.
  • Vorzugsweise wird auch ein unbeabsichtigtes Öffnen der jeweiligen Schalter überwacht. Dabei wird die an einem als geschlossen erkannten Schalter abfallende Spannung kontinuierlich überwacht. Ein Fehler wird erkannt, wenn der Betrag der an diesem Schalter abfallenden Spannung einen zusätzlichen Schützoffen-Schwellenwert in einer ersten Überwachungszeit überschreitet, aber in einer zweiten Überwachungszweit den zusätzlichen Schützoffen-Schwellenwert unterschreitet. Wenn der Betrag der an diesem Schalter abfallenden Spannung bis Ende der zweiten Überwachungszeit noch größer als der zusätzliche Schützoffen-Schwellenwert ist, wird ein irreversibler Fehler erkannt und gespeichert. Unter einem irreversiblen Fehler wird verstanden, dass der Fehler in aktuellem Fahrzyklus nicht behoben werden soll. Die erste Überwachungszeit liegt in einem Bereich von 0 bis 5000 ms. Bevorzugt beträgt die erste Überwachungszeit 15 ms. Die zweite Überwachungszeit liegt in einem Bereich von 0 bis 5000 ms. Bevorzugt beträgt die zweite Überwachungszeit 150 ms. Der zusätzliche Schützoffen-Schwellenwert liegt in einem Bereich von 0 bis 1000 V. Bevorzugt beträgt der zusätzliche Schützoffen-Schwellenwert 15 V.
  • Vorzugsweise wird eine Schützklebe-Diagnose durchgeführt. Dabei werden zumindest nachfolgende Verfahrensschritte nach Öffnen der jeweiligen Hauptschalter und, sofern vorhanden, der jeweiligen Ladeschalter durchlaufen:
    • - Vergleichen der an den jeweiligen Schaltern abfallenden Spannung mit einem Schützklebe-Schwellenwert in einer zweiten Entprellzeit;
    • - Bestätigung des Öffnens eines Schalters, wenn nach der zweiten Entprellzeit der Betrag der an diesem Schalter abfallenden Spannung größer als der Schützklebe-Schwellenwert ist;
    • - Meldung eines Fehlers, wenn nach einer zweiten verlängerten Entprellzeit der an einem Schalter abfallenden Spannung kleiner als der Schützklebe-Schwellenwert ist.
  • Eine Schützklebe-Diagnose soll mit Öffnen des Schalters gestartet werden.
  • Die zweite Entprellzeit liegt in einem Bereich von 0 bis 2000 ms. Bevorzugt beträgt die zweite Entprellzeit 15 ms. In der zweiten Entprellzeit bzw. während eines zweiten Entprellens werden beispielsweise mindestens drei Messungen der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen durchgeführt. Wenn der Betrag der an einem Schalter abfallenden Spannung größer als der Schützklebe-Schwellenwert ist, wird der Schalter als offen erkannt. Dabei liegt der Schützklebe-Schwellenwert in einem Bereich von 0 bis 1000 V. Bevorzugt beträgt der Schützklebe-Schwellenwert 10 V.
  • Die zweite verlängerte Entprellzeit liegt in einem Bereich von 0 bis 5000 ms. Bevorzugt beträgt die zweite verlängerte Entprellzeit 500 ms.
  • Für Batteriesysteme mit Schaltergruppen, wie beispielsweise einer Hauptschaltergruppe, die einen positiven und einen negativen Hauptschalter umfasst, und/oder einer Ladeschaltergruppe, die einen positiven und einen negativen Ladeschalter umfasst, wird mindestens eine Schützklebe-Diagnose für alle Schalter der entsprechenden Schaltergruppe nach Öffnen aller Schalter dieser Schaltergruppe durchgeführt.
  • Für Batteriesysteme, bei denen ein Schalter für mehrere Schaltergruppen verwendet wird, könnte ein Schützklebe-Diagnose für diesen Schalter ausstehend sein, bis alle Schaltergruppe offen sind.
  • Es wird auch ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das ein erfindungsgemäß vorgeschlagenes Batteriesystem umfasst und/oder das eingerichtet ist, ein erfindungsgemäß vorgeschlagenes Verfahren durzuführen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Wenn das erfindungsgemäße Batteriesystem in einem Elektrofahrzeug installiert ist, so weist es eine galvanische Trennung gegenüber einem weiteren Niederspannungsnetz in dem Elektrofahrzeug auf. Somit sind Spannungsmessungen an dem Batteriesystem bei galvanischer Trennung von dem Niederspannungsnetz durchführbar. Der Referenzpunkt, an welchen die Spannungsteiler angeschlossen sind, stellt dabei für eine Spannungsmessung ein schwebendes Bezugspotential dar. Über einen Spannungsabgleich zwischen den Netzen und dem Batteriepack sowie eine Verzerrung eines Bezugspotentials des Referenzpunkts ist eine Plausibilisierung der Schaltzustands-Überwachung möglich. Ebenso ist eine Diagnose der Schalter unabhängig von einer an dem jeweils zuzuschaltenden Netz anliegenden Spannung möglich. Insbesondere für doppelte Isolationsfehler ist eine Diagnoseabdeckung deutlich erhöht. Es sind eine besonders robuste Schützoffen-Diagnose und eine besonders robuste Schützklebe-Diagnose möglich. Für eine solche Schützoffen-Diagnose und eine solche Schützklebe-Diagnose sind dabei keine zusätzlichen Hilfsspannungsquellen oder Hilfsstromquellen notwendig. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Diagnose der Schaltzustände möglich und es lassen sich potentiell defekte Komponenten ermitteln.
  • Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird das volle Potential der Schaltung zur eindeutigen Diagnose der Hochspannungsmessschaltung unabhängig von Schaltzustand und Fehlerzustand der Batterie-Abschalteinrichtung und des Spanungsniveaus der angeschlossenen Teilnetze ausgeschöpft. Darüber hinaus wird die Diagnose der Batterie-Abschalteinrichtung und andere Komponenten, wie beispielsweise Sicherungen, weitgehend unabhängig von anliegender Spannung des zuzuschaltenden Netzes ermöglicht.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems,
    • 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems
    • 3 eine schematische Darstellung von zeitlichen Verläufen der gemessenen Spannungen und
    • 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems 10.
  • Dabei umfasst das Batteriesystem 10 ein Batteriepack 5, welches einen negativen Pol 21, einen positiven Pol 22 und mehrere seriell miteinander verschaltete Batteriezelle 2 aufweist, die jeweils eine Zellenspannung UZ aufweisen, und einen Packspannungsteiler 25.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst ferner ein Koppelnetz, welches ein erstes negatives Terminal 11 sowie ein erstes positives Terminal 12 aufweist, und einen Koppelspannungsteiler 15. Dabei ist das erste positive Terminal 12 mittels eines positiven Hauptschalters SH+ mit dem positiven Pol 22 verbindbar und das erste negative Terminal 11 ist mittels eines negativen Hauptschalters SH- mit dem negativen Pol 21 verbindbar. Die Hauptschalter SH+, SH- sind beispielsweise in Form von elektromechanischen Relais oder Schützen ausgebildet.
  • Der Packspannungsteiler 25 weist dabei einen positiven Packmesswiderstand RP+ und einen positiven Sub-Packmesswiderstand RSP+ auf, die seriell miteinander zwischen dem positiven Pol 22 und einem ersten Referenzpunkt 50 geschaltet sind und mittels eines positiven Packmessschalters SP+ von dem positiven Pol 22 oder dem ersten Referenzpunkt 50 trennbar sind. Der Packspannungsteiler 25 weist ferner einen negativen Packmesswiderstand RP- und einen negativen Sub-Packmesswiderstand RSP- auf, die seriell miteinander zwischen dem negativen Pol 21 und dem ersten Referenzpunkt 50 geschaltet sind und mittels eines negativen Packmessschalters SP- von dem negativen Pol 21 oder dem ersten Referenzpunkt 50 trennbar sind. Der erste Referenzpunkt 50 stellt dabei für eine Spannungsmessung ein schwebendes Bezugspotential dar.
  • Das Batteriesystem 10 weist ferner einen Isolationsspannungsteiler 27 auf. Der Isolationsspannungsteiler 27 umfasst dabei einen positiven Isolationsmesswiderstand Rlso+ sowie einen positiven Sub-Isolationsmesswiderstand RSIso+, die seriell miteinander zwischen dem positiven Pol 22 und einem zweiten Referenzpunkt 60 geschaltet sind und mittels eines positiven Isolationsmessschalters Slso+ von dem positiven Pol 22 oder dem zweiten Referenzpunkt 60 trennbar sind. Der Isolationsspannungsteiler 27 umfasst auch einen negativen Isolationsmesswiderstand Rlso- sowie einen negativen Sub-Isolationsmesswiderstand RSIso-, die seriell miteinander zwischen dem negativen Pol 21 und dem zweiten Referenzpunkt 60 geschaltet sind und mittels eines negativen Isolationsmessschalters Slso- von dem negativen Pol 21 oder dem zweiten Referenzpunkt 60 trennbar sind. Der zweite Referenzpunkt 60 stellt dabei für eine Spannungsmessung ein Massepotential dar.
  • Die jeweiligen Messschalter SP+, SP-, Slso+, Slso- sind beispielsweise in Form von MOSFET oder Relais ausgebildet.
  • Eine an dem positiven Sub-Packmesswiderstand RSP+ abfallende positive Packmessspannung UP+ wird von einem Hochspannungsmesskanal gemessen. Ebenso wird eine an dem negativen Sub-Packmesswiderstand RSP- abfallende negative Packmessspannung UP- von einem Hochspannungsmesskanal gemessen. Aus der positiven und der negativen Packmessspannung UP+, UPwird eine Packspannung UP berechnet.
  • Eine an dem positiven Sub-Isolationsmesswiderstand RSIso+ abfallende positive Isolationsmessspannung Ulso+ wird von einem Niederspannungsmesskanal gemessen. Ebenso wird eine an dem negativen Sub-Isolationsmesswiderstand RSIso- abfallende negative Isolationsmessspannung Ulso- von einem Niederspannungsmesskanal gemessen. Aus der positiven und der negativen Isolationsmessspannung USio+, Ulso- wird eine Isolationsspannung Ulso berechnet.
  • Das Koppelnetz weist auch einen Zwischenkreiskondensator CL auf, welcher zwischen dem ersten positiven Terminal 12 und dem ersten negativen Terminal 11 geschaltet ist.
  • Der Koppelspannungsteiler 15 weist dabei einen positiven Koppelmesswiderstand RK+ und einen positiven Sub-Koppelmesswiderstand RSK+ auf, die seriell miteinander zwischen dem ersten positiven Terminal 12 und dem ersten Referenzpunkt 50 geschaltet sind. Der Koppelspannungsteiler 15 weist ferner einen negativen Koppelmesswiderstand RK- und einen negativen Sub-Koppelmesswiderstand RSK- auf, die seriell miteinander zwischen dem ersten negativen Terminal 11 und dem ersten Referenzpunkt 50 geschaltet sind.
  • Eine an dem positiven Sub-Koppelmesswiderstand RSK+ abfallende positive Koppelmessspannung UK+ wird von einem Hochspannungsmesskanal gemessen. Ebenso wird eine an dem negativen Sub-Koppelmesswiderstand RSK- abfallende negative Koppelmessspannung UK- von einem Hochspannungsmesskanal gemessen. Aus der positiven und der negativen Koppelmessspannung UK+, UK- wird eine Koppelspannung UK berechnet.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst auch eine positive Hauptsicherung 42 und für die Diagnose derselben einen ersten positiven Hilfsspannungsteiler 44. Dabei ist die positive Hauptsicherung 42 zwischen dem positiven Hauptschalter SH+ und dem ersten positiven Terminal 12 geschaltet. Dabei umfasst der erste positive Hilfsspannungsteiler 44 einen positiven Hauptsicherungsmesswiderstand RHS+ und einen positiven Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand RSHS+, die seriell miteinander zwischen einem ersten Anschluss der positiven Hauptsicherung 42, der mit dem positiven Hauptschalter SH+ verbunden ist, und dem ersten Referenzpunkt 50 geschaltet sind.
  • Eine an dem positiven Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand RSHS+ abfallende erste positive Hilfsmessspannung US1+ wird von einem Hochspannungsmesskanal gemessen.
  • Das Koppelnetz weist ferner ein zweites positives Terminal 14 zum Verbinden des Batteriesystems 10 mit einem Ladegerät, wie beispielsweise einem Fahrzeug-Ladegerät auf. Dabei ist eine positive Ladesicherung 46 mit einem zweiten positiven Hilfsspannungsteiler 48 zwischen dem zweiten positiven Terminal 14 und dem ersten positiven Terminal 12 geschaltet. Der zweite positive Hilfsspannungsteiler 48 umfasst dabei einen positiven Ladesicherungsmesswiderstand RLS+ und einen positiven Sub-Ladesicherungsmesswiderstand RSLS+, die seriell miteinander zwischen dem zweiten positiven Terminal 14 und dem ersten Referenzpunkt 50 geschaltet sind.
  • Eine an dem positiven Sub-Ladesicherungsmesswiderstand RSLS+ abfallende zweite positive Hilfsmessspannung US2+ wird von einem Hochspannungsmesskanal gemessen.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst ferner ein Schnellladenetz. Das Schnellladenetz weist dabei einen negativen Schnellladeanschluss 31 und einen positiven Schnellladeanschluss 32 auf. Der positive Schnellladeanschluss 32 ist dabei mittels eines positiven Ladeschalters SL+ mit dem ersten positiven Terminal 12 verbindbar und der negative Schnellladeanschluss 31 ist mittels eines negativen Ladeschalters SL- mit dem ersten negativen Terminal 11 verbindbar. Das Batteriesystem 10 umfasst ferner einen Ladespannungsteiler 35. Der Ladespannungsteiler 35 umfasst dabei einen positiven Lademesswiderstand RL+ sowie einen positiven Sub-Lademesswiderstand RSL+, die seriell miteinander zwischen dem positiven Schnellladeanschluss 32 und dem ersten Referenzpunkt 50 geschaltet sind, und einen negativen Lademesswiderstand RL- sowie einen negativen Sub-Lademesswiderstand RSL-, die seriell zwischen dem negativen Schnellladeanschluss 31 und dem ersten Referenzpunkt 50 geschaltet sind. Die Ladeschalter SL+, SL- sind beispielsweise in Form von elektromechanischen Relais oder Schützen ausgebildet.
  • Eine an dem positiven Sub-Lademesswiderstand RSL+ abfallende positive Lademessspannung UL+ wird von einem Hochspannungsmesskanal gemessen. Ebenso wird eine an dem negativen Sub-Lademesswiderstand RSL- abfallende negative Lademessspannung von einem Hochspannungsmesskanal gemessen. Aus der positiven und der negativen Lademessspannung UL+, UL- wird eine Ladespannung UL berechnet.
  • Der positive Packmesswiderstand RP+ weist vorliegend einen Wert von 5 MΩ auf. Der positive Sub-Packmesswiderstand RSP+ weist vorliegend einen Wert von 50 kΩ auf. Der negative Packmesswiderstand RP- weist vorliegend einen Wert von 5 MΩ auf. Der negative Sub-Packmesswiderstand RSP- weist vorliegend einen Wert von 50 kΩ auf. Ein Widerstandsverhältnis des Packspannungsteilers 25 entspricht annähernd einem Verhältnis des positiven Packmesswiderstandes RP+ zu dem negativen Packmesswiderstand RP-. Vorliegend beträgt das Widerstandsverhältnis des Packspannungsteilers 25 also: RP + / RP − = 5/5 = 1
    Figure DE102020214562A1_0001
  • Der positive Isolationsmesswiderstand Rlso+ weist vorliegend einen Wert von 1 MΩ auf. Der positive Sub-Isolationsmesswiderstand RSIso+ weist vorliegend einen Wert von 10 kΩ auf. Der negative Isolationsmesswiderstand RSlso- weist vorliegend einen Wert von 1 MΩ auf. Der negative Sub-Isolationsmesswiderstand RSlso- weist vorliegend einen Wert von 10 kΩ auf. Ein Widerstandsverhältnis des Isolationsspannungsteilers 27 entspricht annähernd einem Verhältnis des positiven Isolationsmesswiderstandes Rlso+ zu dem negativen Isolationsmesswiderstand Rlso-. Vorliegend beträgt das Widerstandsverhältnis des Isolationsspannungsteilers 27 also: RIso + / RIso − = 1/1 = 1
    Figure DE102020214562A1_0002
  • Der positive Koppelmesswiderstand RK+ weist vorliegend einen Wert von 3 MΩ auf. Der positive Sub-Koppelmesswiderstand RSK+ weist vorliegend einen Wert von 30 kΩ auf. Der negative Koppelmesswiderstand RK- weist vorliegend einen Wert von 7 MΩ auf. Der negative Sub-Koppelmesswiderstand RSK- weist vorliegend einen Wert von 70 kΩ auf. Ein Widerstandsverhältnis des Koppelspannungsteilers 15 entspricht annähernd einem Verhältnis des positiven Koppelmesswiderstandes RK+ zu dem negativen Koppelmesswiderstand RK-.
  • Vorliegend beträgt das Widerstandsverhältnis des Koppelspannungsteilers 15 also: R + / RK - = 3/7 ≈ 0 ,429
    Figure DE102020214562A1_0003
  • Der positive Lademesswiderstand RL+ weist vorliegend einen Wert von7 MΩ auf. Der positive Sub-Lademesswiderstand RSL+ weist vorliegend einen Wert von 70 kΩ auf. Der negative Lademesswiderstand RL- weist vorliegend einen Wert von 3 MΩ auf. Der negative Sub-Lademesswiderstand RSL- weist vorliegend einen Wert von 30 kΩ auf. Ein Widerstandsverhältnis des Ladespannungsteilers 35 entspricht annähernd einem Verhältnis des positiven Lademesswiderstandes RL+ zu dem negativen Lademesswiderstand RL-. Vorliegend beträgt das Widerstandsverhältnis des Ladespannungsteilers 35 also: RL + / RL - = 7/3 ≈ 2 ,333
    Figure DE102020214562A1_0004
  • Das Batteriesystem 10 umfasst ferner ein Steuergerät 70, welches einen Mikrokontroller 72 mit einem Niederspannungs-A/D-Wandler 73 zum Umwandeln analoger Messdaten der Niederspannungsmesskanäle in digitalen Daten aufweist. Die Messstellen der Isolationsspannungsteiler 27 sind dabei mit dem Niederspannungs-A/D-Wandler 73 bzw. den Niederspannungsmesskanälen des Niederspannungs-A/D-Wandlers 73 elektrisch verbunden.
  • Das Steuergerät 70 umfasst ferner einen Hochspannungs-A/D-Wandler 74 zum Umwandeln analoger Messdaten der Hochspannungsmesskanäle in digitalen Daten. Die Messstellen des Packspannungsteilers 25, des Koppelspannungsteilers 15, des Ladespannungsteilers 35, des ersten positiven Hilfsspannungsteilers 44 und des zweiten positiven Hilfsspannungsteilers 48 sind dabei mit dem Hochspannungs-A/D-Wandler 74 bzw. den Hochspannungsmesskanälen des Hochspannungs-A/D-Wandlers 74 elektrisch verbunden. Der erste Referenzpunkt 50 ist auch mit dem Hochspannungs-A/D-Wandler 74 elektrisch verbunden. Dabei ist der Hochspannungs-A/D-Wandler 74 via einen galvanisch getrennten Kommunikationsbus 76 mit dem Mikrokontroller72 verbunden.
  • Der Packspannungsteiler 25, der Isolationsspannungsteiler 27, der Koppelspannungsteiler 15, der Ladespannungsteiler 35, der erste positive Hilfsspannungsteiler 44 und der zweite positive Hilfsspannungsteiler 48 können dabei auch im Steuergerät 70 installiert werden.
  • Weiterhin ist für den positiven Hauptschalter SH+ eine Vorladeschaltung 40 vorgesehen, die parallel zu dem positiven Hauptschalter SH+ geschaltet ist und einen Vorladewiderstand RVL sowie einen seriell zu dem Vorladewiderstand RVL geschalteten Vorladeschalter SVL aufweist.
  • Die nachfolgende Tabelle veranschaulicht das Berechnen der Packspannung UP des Batteriepacks 5, der an den jeweiligen Schalter SH+, SH-, SL+, SLabfallenden Spannungen USH+, USH1-, USL+, USL-, der an der jeweiligen positiven Sicherungen 42, 46 abfallenden Spannungen UHS+, ULS+, der Koppelspannung UK und der Ladespannung UL aus den oben genannten Messspannungen UP+, UP-, UK+, UK-, UL+, UL-, US1+, US2+. Beispielsweise wird die Packspannung UP durch Subtraktion der negativen Packmessspannung UP- (Subtrahend) von der positiven Packmessspannung UP+ (Minuend) berechnet, d. h. die Packspannung UP wird durch die Formel UP = UP+ - UPgegeben.
    Figure DE102020214562A1_0005
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems 10. Dabei wird die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems 10 stark vereinfacht dargestellt.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst dabei zwei Batteriepacks 5, nämlich ein erstes Batteriepack 51 und ein zweites Batteriepack 52. Die beiden Batteriepacks 51, 52 sind jeweils gleich wie das Batteriepack 5 in 1 ausgebildet und umfasst jeweils einen negativen Pol 21 einen positiven Pol 22 sowie mehrere seriell miteinander verschaltete Batteriezellen 2. Das Batteriesystem 10 umfasst dabei zwei Packspannungsteiler 25 (vgl. 1), die jeweils einem Batteriepack 51, 52 zugeordnet sind. Die beiden Batteriepacks 51, 52 sind dabei mittels eines Packschalters SPP zwischen dem positiven Pol 22 des ersten Batteriepacks 51 und dem negativen Pol 21 des zweiten Batteriepacks 52 seriell miteinander verschaltet. Für das erste Batteriepack 51 sind ein erster positiver Hauptschalter SH1+ und ein erster negativer Hauptschalter SH1- vorgesehen. Für das zweite Batteriepack 52 sind ein zweiter positiver Hauptschalter SH2+ und ein zweiter negativer Hauptschalter SH2- vorgesehen. Für die beiden positiven Hauptschalter SH1+, SH2 ist jeweils eine Vorladeschaltung 40 vorgesehen. Die Vorladeschaltung 40 für den ersten positiven Hauptschalter SH1+ ist parallel zu dem ersten positiven Hauptschalter SH1+ geschaltet und umfasst dabei einen ersten Vorladewiderstand RVL1 und einen seriell mit dem ersten Vorladewiderstand RVL1 geschalteten ersten Vorladeschalter SVL1. Die Vorladeschaltung 40 für den zweiten positiven Hauptschalter SH2+ ist parallel zu dem zweiten positiven Hauptschalter SH2+ geschaltet und umfasst dabei einen zweiten Vorladewiderstand RVL2 und einen seriell mit dem zweiten Vorladewiderstand RVL2 geschalteten zweiten Vorladeschalter SVL2.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst ein Koppelnetz, das ein erstes negatives Terminal 11 und ein erstes positives Terminal 12 aufweist, und einen Koppelspannungsteiler 15 (vgl. 1). Das erste negative Terminal 11 ist dabei mittels des ersten negativen Hauptschalters SH1- mit dem negativen Pol 21 des ersten Batteriepacks 51 und mittels des zweiten negativen Hauptschalters SH2-mit dem negativen Pol 21 des zweiten Batteriepacks 52 verbindbar. Das erste positive Terminal 12 ist dabei mittels des ersten positiven Hauptschalters SH1+ mit dem positiven Pol 22 des ersten Batteriepacks 51 und mittels des zweiten positiven Hauptschalters SH2+ mit dem positiven Pol 22 des zweiten Batteriepacks 52 verbindbar. Das Koppelnetz umfasst ferner ein zweites positives Terminal 14 zum Verbinden des Batteriesystems 10 mit einem Ladegerät, wie beispielsweise einem Fahrzeug-Ladegerät. Das zweite positive Terminal 14 ist dabei über eine positive Ladesicherung 46 mit dem ersten positiven Terminal 12 verbunden.
  • Das Batteriesystem 10 umfasst ferner ein Schnellladenetz, das einen negativen Schnellladeanschluss 31 und einen positiven Schnellladeanschluss 32 aufweist, und einen Ladespannungsteiler 35 (vgl. 1). Der negative Schnellladeanschluss 31 ist mittels eines negativen Ladeschalters SL- mit dem negativen Pol 21 des ersten Batteriepacks 51 verbindbar. Der positive Schnellladeanschluss 32 ist mittels eines positiven Ladeschalters SH+ mit dem positiven Pol 22 des zweiten Batteriepacks 52 verbindbar.
  • Zur Vereinfachung die Darstellung in 2 werden die beiden Packspannungsteiler 25, der Koppelspannungsteiler 15 und der Ladespannungsteiler 35 nicht dargestellt. Für die positive Ladesicherung 46 ist einen zweiten positiven Hilfsspannungsteiler 48 (vgl. 1) vorgesehen, welcher in 2 ebenfalls nicht dargestellt wird.
  • Für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriesystems 10 in 2 kann das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erweitert bzw. angepasst werden.
  • In 2 wird schematisch gezeigt, dass eine erste positive Packmessspannung UP1+, eine erste negative Packmessspannung UP1-, eine zweite positive Packmessspannung UP2+, eine zweite negative Packmessspannung UP2-, ein positive Koppelmessspannung UK+, eine negative Koppelmessspannung UK-, eine positive Lademessspannung UL+, eine negative Lademessspannung UL- und eine zweite positive Hilfsmessspannung US2+gemessen werden.
  • Die nachfolgende Tabelle veranschaulicht das Berechnen der Packspannungen UP1, UP2 der jeweiligen Batteriepacks 51, 52, der gesamten Packspannung UPS, der an den jeweiligen Schaltern SH1+, SH2+, SH1-, SH2-, SL+, SL-, SPP abfallenden Spannungen USH1+, USH2+, USH1-, USH2-, USL+, USL-, USPP der an der positiven Ladesicherung 46 abfallenden Spannung ULS+, der Koppelspannung UK und der Ladespannung UL aus den oben genannten Messspannungen UP1+, UP1-, UP2+, UP2-, UK+, UK-, UL+, UL-, US2+. Beispielsweise wird die erste Packspannung UP1 durch Subtraktion der ersten negativen Packmessspannung UP1- (Subtrahend) von der ersten positiven Packmessspannung UP1+ (Minuend) berechnet, d. h. die erste Packspannung UP1 wird durch die Formel UP1 = UP1+ - UP1- gegeben.
    Figure DE102020214562A1_0006
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung von zeitlichen Verläufen der gemessenen Spannungen des in 1 dargestellten Batteriesystems 10 sowie zeitlichen Verläufen von Steuersignalen zum Steuern der Parkmessschalter SP+, SP-, der Hauptschalter SH+, SH- und des Vorladeschalters SVL.
  • In 3 wird ein zweidimensionales Koordinatensystem 100 dargestellt. Das zweidimensionale Koordinatensystem 100 umfasst dabei eine erste Achse 140, auf der die Zeit aufgetragen ist, und eine senkrecht zu der ersten Achse 140 stehende zweite Achse 150, auf der die Spannung aufgetragen ist.
  • Es werden ein zeitlicher Verlauf 102 des schwebenden Bezugspotentials des ersten Referenzpunkts 50, ein zeitlicher Verlauf 104 der positiven Packmessspannung UP+, ein zeitlicher Verlauf 106 der negativen Packmessspannung UP-, ein zeitlicher Verlauf 108 der positiven Koppelmessspannung UK+, ein zeitlicher Verlauf 110 der negativen Koppelmessspannung UK- und ein zeitlicher Verlauf 112 der ersten positiven Hilfsmessspannung US1+ in 3 gezeigt.
  • Es werden ebenfalls ein zeitlicher Verlauf 130 eines Steuersignals zum Steuern des positiven Packmessschalters SP+, ein zeitlicher Verlauf 132 eines Steuersignals zum Steuern des negativen Packmessschalters SP-, ein zeitlicher Verlauf 134 eines Steuersignals zum Steuern des negativen Hauptschalters SH-, ein zeitlicher Verlauf 136 eines Steuersignals zum Steuern des Vorladeschalters SVL und ein zeitlicher Verlauf 138 eines Steuersignals zum Steuern des positiven Hauptschalters SH+.
  • Nach einer Initialisierungsphase 114 des Hochspannungs-A/D-Wandlers 74 wird eine Verbindungsprüfung der Hochspannungsmesskanäle bei offenstehenden Hauptschaltern SH+, SH- und Isolationsmessschaltern Slso+, Slsodurchgeführt. Dabei werden eine erste Messung 120, eine zweite Messung 122, eine dritte Messung 124 und eine vierte Messung 126 durchgeführt. In jeder der Messungen 120, 122, 124, 126 wird ein Satz von Spannungen, nämlich einer positiven Packmessspannung UP+, einer negativen Packmessspannung UP-, einer positiven Koppelmessspannung UK+, einer negativen Koppelmessspannung UK-, einer positiven Lademessspannung UL+, einer negativen Lademessspannung UL-, einer ersten positiven Hilfsmessspannung US1+ und einer zweiten positiven Hilfsmessspannung US2+, gemessen. Dabei kann durch Auswerten der in den jeweiligen Messungen 120, 122, 124, 126 gemessenen Spannungen UP+, UP-, UK+, UK-, UL+, UL-, US1+, US2+ geprüft werden, ob die Hochspannungsmesskanäle mit den entsprechenden Messstellen verbunden sind. Dabei wird jede Messspannung UP+, UP-, UK+, UK-, UL+, UL-, US1+, US2+ in einer jeden der Messungen 120, 122, 124, 126 mehrmals, bevorzug 3- bis 5-mal abgetastet und ein Mittelwert der erfassten Werte gebildet. Dieser Mittelwert der entsprechenden Messspannung UP+, UP-, UK+, UK-, UL+, UL-, US1+, US2+ wird gespeichert und als Messwert der jeweiligen Spannungen UP+, UP-, UK+, UK-, UL+, UL-, US1+, US2+ bezeichnet.
  • Zunächst wird die erste Messung 120 vor Schließen des positiven und des negativen Packmessschalters SP+, SP- durchgeführt. Anfangs ist der Pegel des schwebenden Bezugspotentials des ersten Referenzpunkts 50 undefiniert. Dies kann beispielsweise durch eine gleichmäßige Verteilung der Isolationswiderstände der Batteriezellen 2 verursacht werden. Gleiches gilt auch für die Koppelmessspannungen UK+, UK-, deren Größe von der Verteilung der Isolationswiderstände des Batteriepacks 5 und der an das Koppelnetz angeschlossenen externen Komponenten abhängt. Die Restspannung des Zwischenkreiskondensators CL führt zu einer Differenz zwischen der positiven Koppelmessspannung UK+ und der negativen Koppelmessspannung UK-. Die Koppelspannung UK kann auch berechnet werden, wenn die Messung der positiven und negativen Packmessspannung UP+, UP- noch nicht abgeschlossen wird, nämlich SP+ und/oder SP- offen sind.
  • Nach der ersten Messung 120 kann eine Offset-Drift-Prüfung für den Hochspannungs-A/D-Wandler 74 durchgeführt werden.
  • Anschließend wird der positive Packmessschalter SP+ geschlossen. Aufgrund des Packspannungsteilers 25 wird das schwebende Bezugspotential des ersten Referenzpunkts 50 auf ein positives Packpotential, vorliegend UP/2, gezogen Nach einer Wartezeit Δt für Einschwingverhalten der Potentiale nach Schließen des positiven Packmessschalters SP+ wird die zweite Messung 122 durchgeführt. Da das schwebende Bezugspotential auf das positives Packpotential gezogen wird, wird ein niedrigerer Messwert der positiven Packmessspannung UP+ erfasst. Aufgrund der offenstehenden Hauptschaltern SH+, SH- sind die Koppelspannung UK und die Ladespannung UL bei der ersten und der zweiten Messung 120, 122 entkoppelt. Es wird jeweils eine Änderung für die Koppelmessspannungen UK+, UK-, die Lademessspannungen UL+, UL- und die erste sowie die zweite positive Hilfsmessspannung US1+, US2+ erfasst. Dabei entspricht diese Änderung annähernd einer negativen Änderung des schwebenden Bezugspotentials.
  • Danach wird der positive Packmessschalter SP+ geöffnet und der negative Packmessschalter SP- geschlossen. Nach einer Wartezeit Δt für
  • Einschwingverhalten der Potentiale nach dem Schließen des negativen Packmessschalters SP- wird die dritte Messung 124 durchgeführt. Beim Schließen des negativen Packmessschalters SP- wird das schwebende Bezugspotential auf dem negativen Packpotential, hier -UP/2, gezogen. Es wird jeweils eine wahrnehmbare Änderung für die Koppelmessspannungen UK+, UK-, die Lademessspannungen UL+, UL- und die erste sowie die zweite positive Hilfsmessspannung US1+, US2+ zwischen der zweiten Messung 122 und der dritten Messung 124 erfasst. Dabei entspricht diese Änderung ebenfalls annähernd einer negativen Änderung des schwebenden Bezugspotentials.
  • Anschließend wird der positive Packmessschalter SP+ geschlossen und nach einer Wartezeit Δt für Einschwingverhalten der Potentiale nach Schließen des positiven Packmessschalters SP+ wird die vierte Messung 126 durchgeführt.
  • Mittels der in den jeweiligen Messungen 120, 122, 124, 126 erfassten Messwerte der jeweiligen Messspannungen UP+, UP-, UK+, UK-, UL+, UL-, US1+, US2+ können die Packspannung UP, die Hauptschalterspannungen USH+, USH- und die Ladeschalterspannungen USL+, USL- berechnet werden.
  • Für ein Batteriesystem 10 gemäß 2 können die beiden positiven Packmessschalter SP+ (vgl. 1) bzw. die beiden negativen Packmessschalter SP- (vgl. 1) zusammen geschaltet werden, um eine starke Potentialverschiebung des schwebenden Bezugspotential für die Verbindungsprüfung zu erzielen.
  • Wenn die positive Hauptsicherung 42 durchgebrannt oder defekt ist, wird erwartet, dass die erste positive Hilfsmessspannung US1+ Nullwerte aufweist, bis der Vorladeschalter SVL oder der positive Hauptschalter SH+ geschlossen wird. Daher muss eine Prüfung für die erste positive Hilfsmessspannung US1+ bei offener Last verzögert werden, bis die Vorladung angefordert wird und ein Spannungsanstieg an dem Koppelnetz entweder mit einer positiven Koppelmessspannung UK+ oder mit einer Koppelspannung UK erkannt wird, die aus der positiven und der negativen Koppelmessspannung UK+, UK- berechnet ist.
  • In diesem Fall, d. h. wenn alle vier Messungen 120, 122, 124, 126 für die erste positive Hilfsmessspannung US1+ Nullwerte anzeigen, sollte die positive Hauptschalterspannung USH+ aus der positiven Packmessspannung UP+ und der positiven Koppelmessspannung UK+ berechnet werden, noch bevor die Vorladung angefordert wird, um eine Hauptschalter- und/oder Vorladeschalter-Diagnose zu ermöglichen, selbst wenn die elektrische Verbindung zur Messung der ersten positiven Hilfsmessspannung US1+ unterbrochen ist.
  • Wenn nach Aktivierung der Vorladung ein Spannungsanstieg über einem Schwellenwert an der ersten positiven Hilfsmessspannung US1+ festgestellt wird, sollte die positive Hauptschalterspannung USH+ erneut aus der positiven Packmessspannung UP+ und der ersten positiven Hilfsmessspannung US1+ berechnet werden.
  • Aufgrund der Verschiebung des schwebenden Bezugspotentials ändert sich auch die positive und die negative Hauptschalterspannung USH+, USH-, solange der entsprechende Hauptschalter SH+, SH- offensteht.
  • Wenn festgestellt wird, dass der Hochspannungsmesskanal zur Messung der positiven Koppelmessspannung UK+ nicht mit der entsprechenden Messstelle verbunden ist und sowohl für die erste positive Hilfsmessspannung US1+ als auch für die zweite positive Hilfsmessspannung US2+ ein gleicher Messwert ungleich null erfasst werden, was bedeutet, dass keine der positiven Sicherungen 42, 46 defekt ist, sollte die Koppelspannung UK aus der ersten positiven Hilfsmessspannung US1+ und der negativen Koppelmessspannung UL- berechnet werden.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs 200 eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur Diagnose des in 1 dargestellten Batteriesystems 10.
  • In einem Verfahrensschritt 201 wird der Mikrokontroller 72 hochgefahren. Dabei wird der Hochspannungs-A/D-Wandler 74 zum Auslesen von Messwerten gestartet. Nach der Initialisierungsphase 114 (vgl. 3) des Hochspannungs-A/D-Wandlers 74 wird in einem Verfahrensschritt 202 eine Verbindungsprüfung der Hochspannungsmesskanäle bei offenstehenden Hauptschaltern SH+, SH- und Isolationsmessschaltern Slso+, Slso- durchgeführt. Dabei werden vier Messungen 120, 122, 124, 126 nacheinander durchgeführt. Durch Auswerten die in den jeweiligen Messungen gemessenen Spannungen UP+, UP-, US1+, UK+, UK-, UL+, UL-, US2+ wird geprüft, ob ein Hochspannungsmesskanal mit der ihm zugeordneten Messstelle verbunden ist. Ebenfalls wird eine Schaltzustandsdiagnose für die Hauptschalter SH+, SH- durchgeführt. Dabei werden die an den jeweiligen Hauptschaltern SH+, SH- abfallenden Hauptschalterspannungen USH+, USH- berechnet und auswertet.
  • In einem Verfahrensschritt 203 wird eine Isolationsprüfung durchgeführt. Dabei wird eine Isolationsspannung Ulso berechnet. Ebenso wird ein Isolationswiderstand des Batteriepacks 5 berechnet. Nach der Berechnung des Isolationswiderstands des Batteriepacks 5 wird die Isolationsprüfung beendet. Diese Isolationsprüfung wird auch als Schnell-Isolationsprüfung bezeichnet.
  • In einem Verfahrensschritt 204 wird geprüft, ob ein Anschaltsignal für das Batteriesystem 10 vorliegt, durch welches das Batteriesystem 10 angeschaltet wird. Der Verfahrensschritt 204 wird wiederholt, bis das Anschaltsignal für das Batteriesystem 10 vorliegt.
  • Liegt das Anschaltsignal für das Batteriesystem 10 vor, wird in einem Verfahrensschritt 205 zunächst der negative Hauptschalter SH- geschlossen.
  • Danach wird eine Schützoffen-Diagnose für den negativen Hauptschalter SHdurchgeführt. Dabei wird geprüft, ob der negative Hauptschalter SH- tatsächlich geschlossen ist.
  • Nachdem die Schützoffen-Diagnose für den negativen Hauptschalter SHerfolgreich abgeschlossen ist und der negative Hauptschalter SH- als geschlossen erkannt wurde, wird in einem Verfahrensschritt 206 der Vorladeschalter SVL geschlossen. Hierbei kann eine Vorladeschalter-Diagnose durchgeführt, um die Vorladequalifikation zu prüfen. Dadurch wird bestimmt, ob der positive Hauptschalter SH+ geschlossen werden kann.
  • Wenn die Vorladequalifikation positiv bestätigt wird, wird in einem Verfahrensschritt 207 der positive Hauptschalter SH+ geschlossen. Gleichzeitig oder danach wird der Vorladeschalter SVL geöffnet. Nach Schließen des positiven Hauptschalters SH+ wird eine Schützoffen-Diagnose für den positiven Hauptschalter SH+ durchgeführt, um zu prüfen, ob der positive Hauptschalter SH+ tatsächlich geschlossen ist.
  • Nachdem die Schützoffen-Diagnose für den positiven Hauptschalter SH+ erfolgreich abgeschlossen ist und der positive Hauptschalter SH+ als geschlossen erkannt wurde, werden in einem Verfahrensschritt 208 die an den beiden Hauptschaltern SH+, SH- abfallenden Spannungen USH+, USHkontinuierlich überwacht, um zu prüfen, ob ein unbeabsichtigtes Öffnen der jeweiligen Hauptschalter SH+, SH- vorliegt. Dabei werden die an dem positiven sowie dem negativen Ladeschalter SL+, SL- abfallenden Spannungen USL+, USL- ebenfalls überwacht. Ebenfalls wird eine kontinuierliche Isolationsprüfung durchgeführt.
  • In einem Verfahrensschritt 209 wird geprüft, ob ein Anschaltsignal für das Schnellladenetz vorliegt, durch welches das Schnelladenetz mit dem Batteriepack 5 verbunden wird, oder ob ein Abschaltsignal für das Batteriesystem 10 vorliegt, durch welches das Batteriesystem 10 abgeschaltet wird. Der Verfahrensschritt 209 wird wiederholt, bis das Anschaltsignal für das Schnellladenetz vorliegt oder bis das Abschaltsignal für das Batteriesystem 10 vorliegt.
  • Liegt das Anschaltsignal für das Schnellladenetz vor, wird in einem Verfahrensschritt 210 zunächst die kontinuierliche Isolationsprüfung beendet. Danach wird der negative Ladeschalter SL- geschlossen. Anschließend wird eine Schützoffen-Diagnose für den negativen Ladeschalter SL- durchgeführt. Dabei wird geprüft, ob der negative Ladeschalter SL- tatsächlich geschlossen ist.
  • Nachdem die Schützoffen-Diagnose für den negativen Ladeschalter SLerfolgreich abgeschlossen ist und der negative Ladeschalter SL- als geschlossen erkannt wurde, wird in einem Verfahrensschritt 211 der positive Ladeschalter SL+ geschlossen. Anschließend wird eine Schützoffen-Diagnose für den positiven Ladeschalter SL+ durchgeführt, um zu prüfen, ob der positive Ladeschalter SL+ tatsächlich geschlossen ist. Nachdem die Schützoffen-Diagnose für den positiven Ladeschalter SL+ erfolgreich abgeschlossen ist und der positive Ladeschalter SL+ als geschlossen erkannt wurde, werden die an den jeweiligen Hauptschaltern SH+, SH- und an den jeweiligen Ladeschaltern SL+, SLabfallenden Spannungen USH+, USH-, USL+, USL- kontinuierlich überwacht, um zu prüfen, ob ein unbeabsichtigtes Öffnen der jeweiligen Schalter SH+, SH-, SL+, SL- vorliegt. Ist für den positiven Ladeschalter SL+ eine Vorladeschaltung 40 vorgesehen, wird vor Schließen des positiven Ladeschalters SH+ der Vorladeschalter SVL geschlossen und eine Vorladeschalter-Diagnose durchgeführt.
  • In einem Verfahrensschritt 212 wird geprüft, ob ein Abschaltsignal für das Schnellladenetz vorliegt, durch welches das Schnelladenetz von dem Batteriepack 5 getrennt wird. Der Verfahrensschritt 212 wird wiederholt, bis das Abschaltsignal für das Schnellladenetz vorliegt.
  • Liegt das Abschaltsignal für das Schnellladenetz vor, wird in einem Verfahrensschritt 213 zunächst der positiven Ladeschalter SL+ geöffnet. Anschließend wird eine Schützklebe-Diagnose für den positiven Ladeschalter SL+ durchgeführt, um zu prüfen, ob der positive Ladeschalter SL+ tatsächlich geöffnet ist.
  • Anschließend wird in einem Verfahrensschritt 214 zunächst der negative Ladeschalter SL- geöffnet. Anschließend wird eine Schützklebe-Diagnose für die beiden Ladeschalter SL+, SL- durchgeführt, um sicherzustellen, dass die beide Ladeschalter SL+, SL- geöffnet sind. Danach wird die kontinuierliche Isolationsprüfung wieder gestartet.
  • In einem Verfahrensschritt 215 wird geprüft, ob ein Abschaltsignal für das Batteriesystem 10 vorliegt. Der Verfahrensschritt 215 wird wiederholt, bis das Abschaltsignal für das Batteriesystem 10 vorliegt.
  • Liegt ein Abschaltsignal für das Batteriesystem 10 vor, wird in einem Verfahrensschritt 216 zunächst die kontinuierliche Isolationsprüfung beendet. Anschließend wird der positive Hauptschalter SH+ geöffnet. Danach wird eine Schützklebe-Diagnose für den positiven Hauptschalter SH+ durchgeführt, um zu prüfen, ob der positive Ladeschalter SH+ tatsächlich geöffnet ist.
  • Anschließend wird in einem Verfahrensschritt 217 zunächst der negative Hauptschalter SH- geöffnet. Anschließend wird eine Schützklebe-Diagnose für die beiden Hauptschalter SH+, SH- durchgeführt, um sicherzustellen, dass die beide Hauptschalter SH+, SH- geöffnet sind.
  • Liegt im Verfahrensschritt 209 das Abschaltsignal für das Batteriesystem 10 vor, werden die Verfahrensschritte 216, 217 nacheinander durchgeführt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 102830351 A [0005]

Claims (13)

  1. Batteriesystem (10), umfassend mindestens ein Batteriepack (5, 51, 52), welches einen negativen Pol (21), einen positiven Pol (22), mindestens eine Batteriezelle (2), mindestens ein Koppelnetz, welches ein erstes negatives Terminal (11) sowie ein erstes positives Terminal (12) aufweist, Packspannungsteiler (25) und einen Koppelspannungsteiler (15) aufweist, wobei das erste positive Terminal (12) mittels eines positiven Hauptschalters (SH+, SH1+, SH2+) mit dem positiven Pol (22) verbindbar ist und/oder das erste negative Terminal (11) mittels eines negativen Hauptschalters (SH-, SH1-, SH2-) mit dem negativen Pol (21) verbindbar ist, wobei der Packspannungsteiler (25) einen positiven Packmesswiderstand (RP+) und einen positiven Sub-Packmesswiderstand (RSP+), die seriell miteinander zwischen dem positiven Pol (22) und einem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind und mittels eines positiven Packmessschalters (SP+) von dem positiven Pol (22) oder dem ersten Referenzpunkt (50) trennbar sind, und einen negativen Packmesswiderstand (RP-) und einen negativen Sub-Packmesswiderstand (RSP-), die seriell miteinander zwischen dem negativen Pol (21) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind und mittels eines negativen Packmessschalters (SP-) von dem negativen Pol (21) oder dem ersten Referenzpunkt (50) trennbar sind, umfasst, und wobei der Koppelspannungsteiler (15) einen positiven Koppelmesswiderstand (RK+) und einen positiven Sub-Koppelmesswiderstand (RSK+), die seriell miteinander zwischen dem ersten positiven Terminal (12) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, und einen negativen Koppelmesswiderstand (RK-) und einen negativen Sub-Koppelmesswiderstand (RSK-), die seriell miteinander zwischen dem ersten negativen Terminal (11) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (10) eine positive Hauptsicherung (42) und einen ersten positiven Hilfsspannungsteiler (44) umfasst, wobei die positive Hauptsicherung (42) zwischen dem positiven Hauptschalter (SH+, SH1+, SH2+) und dem ersten positiven Terminal (12) geschaltet ist, wobei der erste positive Hilfsspannungsteiler (44) einen positiven Hauptsicherungsmesswiderstand (RHS+) und einen positiven Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand (RSHS+), die seriell miteinander zwischen einem ersten Anschluss der positiven Hauptsicherung (42), der mit dem positiven Hauptschalter (SH+, SH1+, SH2+) verbunden ist, und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, umfasst, und/oder dass das Batteriesystem (10) eine negative Hauptsicherung (43) und einen ersten negativen Hilfsspannungsteiler (45) umfasst, wobei die negative Hauptsicherung (43) zwischen dem negativen Hauptschalter (SH-, SH1-, SH2-) und dem ersten negativen Terminal (11) geschaltet ist, wobei der erste negative Hilfsspannungsteiler (45) einen negativen Hauptsicherungsmesswiderstand (RHS-) und einen negativen Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand (RSHS-), die seriell miteinander zwischen einem ersten Anschluss der negativen Hauptsicherung (43), der mit dem negativen Hauptschalter (SH-, SH1-, SH2-) verbunden ist, und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, umfasst.
  2. Batteriesystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Koppelnetz ein zweites positives Terminal (14) aufweist, wobei eine positive Ladesicherung (46) und einen zweiten positiven Hilfsspannungsteiler (48) zwischen dem zweiten positiven Terminal (14) und dem ersten positiven Terminal (12) geschaltet ist, und wobei der zweite positive Hilfsspannungsteiler (48) einen positiven Ladesicherungsmesswiderstand (RLS+) und einen positiven Sub-Ladesicherungsmesswiderstand (RSLS+), die seriell miteinander zwischen dem zweiten positiven Terminal (14) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, umfasst, und/oder dass das mindestens eine Koppelnetz ferner ein zweites negatives Terminal (13) aufweist, wobei eine negative Ladesicherung (47) und einen zweiten negativen Hilfsspannungsteiler (49) zwischen dem zweiten negativen Terminal (13) und dem ersten negativen Terminal (11) geschaltet ist, und wobei der zweite negative Hilfsspannungsteiler (49) einen negativen Ladesicherungsmesswiderstand (RLS-) und einen negativen Sub-Ladesicherungsmesswiderstand (RSLS-), die seriell miteinander zwischen dem zweiten negativen Terminal (13) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, umfasst.
  3. Batteriesystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Schnellladenetz, welches einen negativen Schnellladeanschluss (31) und einen positiven Schnellladeanschluss (32) aufweist, und einen Ladespannungsteiler (35), wobei der positiven Schnellladeanschluss (32) mittels eines positiven Ladeschalters (SL+) mit dem ersten positiven Terminal (12) verbindbar ist und/oder der negativen Schnellladeanschluss (31) mittels eines negativen Ladeschalters (SL-) mit dem ersten negativen Terminals (11) verbindbar ist, und wobei der Ladespannungsteiler (35) einen positiven Lademesswiderstand (RL+) und einen positiven Sub-Lademesswiderstand (RSL+), die seriell miteinander zwischen dem positiven Schnellladeanschluss (32) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, und einen negativen Lademesswiderstand (RL-) und einen negativen Sub-Lademesswiderstand (RSL-), die seriell zwischen dem negativen Schnellladeanschluss (31) und dem ersten Referenzpunkt (50) geschaltet sind, umfasst.
  4. Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend einen Isolationsspannungsteiler (27) aufweist, der einen positiven Isolationsmesswiderstand (Rlso+) und einen positiven Sub-Isolationsmesswiderstand (RSIso+), die seriell miteinander zwischen dem positiven Pol (22) und einem zweiten Referenzpunkt (60) geschaltet sind und mittels eines positiven Isolationsmessschalters (Slso+) von dem positiven Pol (22) oder dem zweiten Referenzpunkt (60) trennbar sind, und einen negativen Isolationsmesswiderstand (Rlso-) und einen negativen Sub-Isolationsmesswiderstand (RSIso-), die seriell miteinander zwischen dem negativen Pol (21) und dem zweiten Referenzpunkt (60) geschaltet sind und mittels eines negativen Isolationsmessschalters (Slso-) von dem negativen Pol (21) oder dem zweiten Referenzpunkt (60) trennbar sind.
  5. Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend ein Steuergerät (70), welches einen Mikrokontroller (72) mit einem Niederspannungs-A/D-Wandler (73) zum Umwandeln analoger Messdaten von Niederspannungsmesskanälen in digitalen Daten und einen Hochspannungs-A/D-Wandler (74) zum Umwandeln analoger Messdaten von Hochspannungsmesskanälen in digitalen Daten aufweist, wobei der Hochspannungs-A/D-Wandler (74) via einen galvanisch getrennten Kommunikationsbus (76) mit dem Mikrokontroller (72) verbunden ist.
  6. Verfahren zur Diagnose eines Batteriesystems (10) umfassend nachfolgende Verfahrensschritte: a) Messen nachfolgender Spannungen: - eine an dem positiven Sub-Packmesswiderstand (RSP+) abfallende positive Packmessspannung (UP+, UP1+, UP2+), - eine an dem negativen Sub-Packmesswiderstand (RSP-) abfallende negative Packmessspannung (UP-, UP1-, UP2-), - eine an dem positiven Sub-Koppelmesswiderstand (RSK+) abfallende positive Koppelmessspannung (UK+), - eine an dem negativen Sub-Koppelwiderstand (RSK-) abfallende negative Koppelmessspannung (UK-), - eine an dem positiven Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand (RSHS+) abfallende erste positive Hilfsmessspannung (US1+) und, sofern vorhanden, eine an dem negativen Sub-Hauptsicherungsmesswiderstand (RSHS-) abfallende erste negative Hilfsmessspannung (US1-), - sofern vorhanden, eine an dem positiven Sub-Ladesicherungsmesswiderstand (RSLS+) abfallende zweite positive Hilfsmessspannung (US2+) und/oder eine an dem negativen Sub-Ladesicherungsmesswiderstand (RSLS-) abfallende zweite negative Hilfsmessspannung (US2-), und - sofern vorhanden, eine an dem positiven Sub-Lademesswiderstand (RSL+) abfallende positive Lademessspannung (UL+) und eine an dem negativen Sub-Lademesswiderstand (RSL-) abfallende negative Lademessspannung (UL-); b) Berechnen nachfolgender Spannungen aus den im Verfahrensschritt a) gemessenen Spannungen (UP+, UP1+, UP2+, UP-, UP1-, UP2-, UK+, UK-, US1+, US1-, US2+, US2-, UL+, UL-): - eine an dem positiven Hauptschalter (SH+, SH1+, SH1-) abfallende positive Hauptschalterspannung (USH+, USH1+, USH2+), - eine an dem negativen Hauptschalter (SH-, SH1-, SH2-) abfallende negative Hauptschalterspannung (USH-, USH1-, USH2-), - eine Packspannung (UP, UP1, UP2), - eine Koppelspannung (UK), - eine an der positiven Hauptsicherung (42) abfallende positive Hauptsicherungsspannung (UHS+), - sofern vorhanden, eine an der negativen Hauptsicherung (43) abfallende negative Hauptsicherungsspannung (UHS-), - sofern vorhanden, eine an der positiven Ladesicherung (46) abfallende positive Ladesicherungsspannung (ULS+) und/oder eine an dem negativen Ladesicherung (47) abfallende negative Ladesicherungsspannung (ULS-), - sofern vorhanden, eine an dem positiven Ladeschalter (SL+) abfallende positive Ladeschalterspannung (USL+), eine an dem negativen Ladeschalter (SL-) abfallende negative Ladeschalterspannung (USL-) sowie eine Ladespannung (UL) und - sofern vorhanden, eine an Packschalter (SPP) abfallende Packschalterspannung (USPP); c) Auswertung der berechneten Spannungen (USH+, USH1+, USH2+, USH-, USH1-, USH2-, UP, UP1, UP2, UK, UHS+, UHS-, ULS+, ULS-, USL+, USL-, UL, USPP).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest nachfolgende Verfahrensschritte bei offenstehenden Hauptschaltern (SH+, SH1+, SH2+, SH-, SH1-, SH2-) und, sofern vorhanden, bei offenstehenden Isolationsmessschaltern (Slso+, Slso-) sowie des Packschalters (SPP) durchlaufen werden: - Erste Messung (120) der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen (UP+, UP-, UK+, UK-, US1+, US1-, US2+, US2-, UL+, UL-) vor Schließen des positiven und des negativen Packmessschalters (SP+, SP-); - Schließe des positiven Packmessschalters (SP+) und zweite Messung (122) der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen (UP+, UP-, UK+, UK-, US1+, US1-, US2+, US2-, UL+, UL-); - Öffnen des positiven Packmessschalters (SP+), Schließen des negativen Packmessschalters (SP-) und dritte Messung (124) der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen (UP+, UP-, UK+, UK-, US1+, US1-, US2+, US2-, UL+, UL-); - Schießen des positiven Packmessschalters (SP+) und vierte Messung (126) der im Verfahrensschritt a) genannten Spannungen (UP+, UP-, UK+, UK-, US1+, US1-, US2+, US2-, UL+, UL-); - Auswerten der in den jeweiligen Messungen (120, 122, 124, 126) gemessenen Spannungen (UP+, UP-, UK+, UK-, US1+, US1-, US2+, US2-, UL+, UL-).
  8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, die dritte und die vierte Messung (122, 124, 126) jeweils nach einer Wartezeit (Δt) nach Schließen des positiven oder negativen Packmessschalters (SP+, SP-) durchgeführt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Zellenspannungen (UZ) der Batteriezellen (2) gemessen werden, wobei die Summe der einzelnen Zellenspannungen (UZ) mit der berechneten Packspannung (UP, UP1, UP2) verglichen wird, wobei ein Fehler des entsprechenden Hochspannungsmesskanals gespeichert wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen der Summe der einzelnen Zellenspannungen (UZ) und der berechneten Packspannung (UP, UP1, UP2) größer als ein Packspannungs-Schwellenwert ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Differenzen zwischen der Summe der einzelnen Zellenspannungen (UZ) und der berechneten Packspannung (UP, UP1, UP2), deren Beträge kleiner als der Packspannungs-Schwellenwert sind, zum Anlernen des Steuergerätes (70) verwendet werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest nachfolgende Verfahrensschritte nach Schließen des jeweiligen Hauptschalters (SH+, SH1+, SH2+, SH-, SH1-, SH2-) und, sofern vorhanden, des jeweiligen Ladeschalters (SL+, SL-) durchlaufen werden: - Vergleichen der an den jeweiligen Schaltern (SH+.SH1+, SH2+ SH-, SH1-, SH2-, SL+, SL-) abfallenden Spannung (USH+, USH1+, USH2+, USH-, USH1-, USH2-, USL+, USL-) mit einem Schützoffen-Schwellenwert in einer ersten Entprellzeit (Δt1); - Bestätigung des Schließens eines Schalters (SH+,SH1+, SH2+ SH-, SH1-, SH2-, SL+, SL-), wenn nach der ersten Entprellzeit (Δt1) der Betrag der an diesem Schalter abfallenden Spannung (USH+, USH1+, USH2+, USH- USH1-, USH2-, USL+, USL-) kleiner als der Schützoffen-Schwellenwert ist; - Meldung eines Fehlers, wenn nach einer ersten verlängerten Entprellzeit (Δt11) der Betrag der an einem Schalter (SH+, SH1+, SH2+, SH-, SH1-, SH2- SL+, SL-) abfallenden Spannung (USH+, USH1+, USH2+, USH-, USH1-, USH2-, USL+, USL-) größer als der Schützoffen-Schwellenwert ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest nachfolgende Verfahrensschritte nach Öffnen des jeweiligen Hauptschalters (SH+, SH1+, SH2+, SH-, SH1-, SH2-) und, sofern vorhanden, des jeweiligen Ladeschalters (SL+, SL-) durchlaufen werden: - Vergleichen der an den jeweiligen Schaltern (SH+, SH1+, SH2+, SH-, SH1-, SH2-, SL+, SL-) abfallenden Spannung (USH+, USH1+, USH2+ USH-, USH1-, USH2-, USL+, USL-) mit einem Schützklebe-Schwellenwert in einer zweiten Entprellzeit (Δt2); - Bestätigung des Öffnens eines Schalters (SH+, SH1+, SH2+, SH-, SH1-, SH2-, SL+, SL-), wenn nach der zweiten Entprellzeit (Δt2) der Betrag der an diesem Schalter (SH+, SH1+, SH2+, SH-, SH1-, SH2-, SL+, SL-) abfallenden Spannung (USH+, USH1+, USH2+, USH-, USH1-, USH2-, USL+, USL-) größer als der Schützklebe-Schwellenwert ist; - Meldung eines Fehlers, wenn nach einer zweiten verlängerten Entprellzeit (Δt21) der Betrag der an einem Schalter (SH+, SH1+, SH2+, SH-, SH1-, SH2-, SL+, SL-) abfallenden Spannung (USH+, USH1+, USH2+, USH-, USH1-, USH2-, USL+, USL-) kleiner als der Schützklebe-Schwellenwert ist.
  13. Kraftfahrzeug, das ein Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst und/oder das eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12 durzuführen.
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