DE4241523A1

DE4241523A1 - Batterie-Überwachungsschaltung

Info

Publication number: DE4241523A1
Application number: DE4241523A
Authority: DE
Inventors: Juergen Thiesen
Original assignee: Edag Engineering and Design AG
Current assignee: Edag Engineering and Design AG
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1994-06-16

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schal tungsanordnung zur laufenden Überwachung einer mehrzelli gen Batterie nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise aus der DE-PS 37 02 591 bekannt. Dort wird mit einer Meß schaltung, z. B. in Form eines Monoflops, die Spannung einer Batteriezelle bzw. einer Zellengruppe in die Länge eines Impulses umgesetzt. Die Meßschaltungen sind in Reihe geschaltet und der den Meßimpuls auslösende Trig gerimpuls wird von einer Meßschaltung zur nächsten wei tergegeben. Ein zentraler Rechner wertet das entstehende Impulsdiagramm aus.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung an zugeben, die eine Vielzahl von Parametern in einfacher Weise zu überwachen gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patent anspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß sie mit der Intelligenz von Prozessoren ausgestattet ist, die ihre Spannungsversorgung aus den zu überwachenden Batteriezellen beziehen, so daß sie in räumlicher Nähe zu den Zellen angeordnet werden können und beispielsweise über einen temperaturabhängigen Wider stand, der mit der zu überwachenden Zelle thermisch ge koppelt ist, die Zellentemperatur überwachen können.

Anhand der einzigen Figur der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä ßen Schaltungsanordnung näher beschrieben.

Gemäß dieser einzigen Figur sind beispielsweise 250 Ein zel-Nickel/Kadmium-Batteriezellen Z1 bis Zn mit einer Zellenspannung von jeweils 1,2 Volt in Reihe geschaltet, so daß der Akkumulator eine Gesamt-Betriebsspannung von 300 Volt aufweist. Zur Überwachung der so gebildeten Bat terie und zur Steuerung der Entladung und Aufladung dient die nachfolgend beschriebene Schaltungsanordnung.

Mehrere Batteriezellen, z. B. die Zellen Z1 bis Z3 sind zu einer Zellengruppe zusammengefaßt, die für die Energie versorgung eines Mikroprozessors µup1 verwendet wird. Zu diesem Zweck wird der eine Pol der Zellengruppe über einen bekannten Längs-Spannungsregler LR dem positiven Betriebsspannungseingang V_DD des Mikroprozessors µp1 zu geführt. Der andere Pol der Zellengruppe ist direkt an den negativen Betriebsspannungseingang V_SS des Mikropro zessors µp1 angeschlossen. Über der Zellengruppe ist ein aus der Reihenschaltung zweier Widerstände R1 und R2 be stehender Spannungsteiler angeordnet, und die an dem Ab griff anstehende, ungeregelte Spannung wird einem ersten Eingang eines Analog/Digital-Wandlereinganges des Mikro prozessors µp1 zugeführt. Ein zweiter A/D-Wandlereingang ist an den Abgriff eines Spannungsteilers angeschlossen, der zwischen die geregelte Spannung V_DD und die Bezugs spannung V_SS geschaltet ist und aus einem Festwiderstand R3 und einem temperaturabhängigen Widerstand Ru besteht. Der temperaturabhängige Widerstand Ru kann einer oder mehreren Zellen einer Zellengruppe zugeordnet sein. Vor zugsweise ist jeder Zelle ein solcher temperaturabhängi ger Widerstand Ru zugeordnet, wobei diese Widerstände in mehreren Spannungsteilern angeordnet sind und auf mehrere A/D-Wandlereingänge gegeben werden. Der Mikroprozessor µp1 gibt die von ihm erfaßten Meßdaten an einem Ausgang D_out in Form eines oder mehrerer Datenwörter aus, denen jeweils eine Stationsnummer bzw. Adresse zugeordnet ist.

Ein zentraler Bordcomputer COMP erfaßt die von dem Mikro prozessor µp1 und allen nachgeschalteten Mikroprozessoren µp2 bis µpn ausgegebenen Daten und Adressen und kann auf einem nicht dargestellten Display den jeweiligen Batte riestatus anzeigen, bzw. den Lade- und Entladevorgang entsprechend dem Batteriestatus steuern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Mikroprozessoren µp1 bis µpn alle parallel an den zentralen Bordcomputer angeschlos sen.

Es ist aber auch möglich, wie dies gestrichelt darge stellt ist, den jeweiligen Datenausgang D_out eines Mikro prozessor dem jeweiligen Dateneingang D_in des nächstfol genden Mikroprozessors usw. zuzuführen. Über potential freie Koppelstufen, wie z. B. Optokoppler, können die Ein zeldaten zu einem seriellen Datenstrang zusammengesetzt werden.

Bevorzugt ist jeder Mikroprozessor und seine zugehörige Schaltung in räumlicher Nähe zu der Batterie-Zellengruppe angeordnet bzw. mit dieser baulich vereinigt.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur laufenden Überwachung einer mehrzelligen Batterie, bei der jeweils an eine Zelle oder an eine Gruppe von Zellen eine Meßschaltung zur Messung von kontinuierlich veränderlichen Parametern angeschlos sen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung aus wenigstens einem Mikroprozessor (µp1 bis µpn) besteht, daß die Versorgungsspannung (V_DD) eines jeden Mikropro zessor µp1 bis µpn) durch eine oder mehrere Zellen (Z1 bis Zn) der zu überwachenden Batterien und Regelung der so gebildeten Spannung gewonnen wird, und daß die ungere gelte Spannung als wenigstens ein Meßparameter einem A/D- Wandlereingang des zugeordneten Mikroprozessors zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß einer oder mehreren Zellen (Z1 bis Zn) in nerhalb einer Zellengruppe jeweils ein temperaturabhängi ger Widerstand (Ru) zugeordnet ist und eine an diesem Wi derstand abfallende temperaturabhängige Spannung einem oder mehreren weiteren A/D-Wandlereingängen des Mikropro zessors (µp1 bis µpn) zugeführt wird.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, kenn zeichnet durch eine bauliche Vereinigung der den Mikro prozessor (µp1 bis µpn) enthaltenden Meßschaltung mit der zugeordneten Zelle bzw. Zellengruppe (Z1 bis Zn).

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Bordcomputer (COMP) angeordnet ist, der die von jedem Mikroprozessor (µp1 bis µpn) ermittelten Meßparameter in Form eines mit einer Stationsnummer (Adresse) versehenen Datenwortes zu geführt erhält.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mikroprozessoren (µp1 bis µpn) parallel an den Bordcomputer (COMP) angeschlossen sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mikroprozessoren (µp1 bis µpn) in einer Kette angeordnet sind und die Stationsnummern (Adressen) und Datenwörter seriell dem Bordcomputer (COMP) zugeführt werden.