Batteriemanagementsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zum Betrieb einer wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung und zur Erfassung von Betriebsdaten, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Steuerungsvorrichtung. Die Erfindung wird in Bezug auf den Einsatz in einem Kraftfahrzeug und die Steuerung dessen wiederaufladbarer Energiespeichereinrichtung zur Versorgung des elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche wiederaufladbare Energiespeichereinrichtungen auch unabhängig von Kraftfahrzeugen bzw. im stationären Einsatz betreiben kann.
Aus dem Stand der Technik sind Steuerungsvorrichtungen für wiederaufladbare Energiespeichereinrichtungen aus galvanischen Zellen bekannt. Solche Vorrichtungen steuern beispielsweise die Ladung/Entladung angeschlossener galvanischer Zellen und greifen ggf. in diese Vorgänge ein, um unerwünschte
Zustände einzelner Zellen zu beseitigen. Dazu werden üblicherweise elektrische Spannungen, Temperaturen und/oder Ladungszustände angeschlossener galvanischer Zellen ermittelt und bewertet. Im Anschluss an eine Bewertung greifen diese bekannten Steuerungsvorrichtungen ggf. korrigierend in Vorgänge ein.
Derartige Steuerungsvorrichtungen sind dabei anforderungsgerecht nicht in der Lage, während des Betriebs eines wiederaufladbaren Energiespeichers
ausreichende Informationen über dessen Betriebszustände zu sammeln, welche der Unterstützung von Diagnosevorgängen sowie der Vorhersage einer Restlebensdauer der betriebenen Energiespeichereinrichtung dienen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, während des Betriebs eines wiederaufladbaren Energiespeichers ausreichende Daten zu sammeln sowie Auswertungen zur Unterstützung von Diagnosevorgängen und zur Vorhersage einer Restlebensdauer des Energiespeichers zu erstellen. Diese Aufgabe wird mit einer Steuerungsvorrichtung und einem Verfahren zu deren Betrieb gemäß den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zum Betrieb einer wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung. Diese wiederaufladbare Energiespeichereinrichtung weist wenigstens eine galvanische Zelle zur Speicherung elektrischer Energie auf. Diese wiederaufladbare Energiespeichereinrichtung ist insbesondere zur Versorgung eines elektrischen Antriebs eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Diese Steuerungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine erste Steuerungseinrichtung zum kontrollierten Betrieb einer angeschlossen galvanischen Zelle aufweist. Weiterhin verfügt diese Steuerungsvorrichtung über eine Messeinrichtung, welche in der Lage ist, wenigstens einen Funktionsparameter wenigstens einer angeschlossenen galvanischen Zelle zu ermitteln. Ferner verfügt diese Steuerungsvorrichtung über eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung wenigstens eines gemessenen Funktionsparameters dieser wenigstens einen angeschlossenen galvanischen Zelle. Zudem weist die Steuerungsvorrichtung eine erste Speichereinheit zur Ablage von Daten auf. Diese Daten umfassen zumindest diesen gemessenen Funktionsparameter oder eine davon abgeleitete Größe, wobei gemeinsam mit dieser ein Wert abgespeichert wird, der Aufschluss über den Zeitpunkt der Messung gibt.
Gemäß dem Hauptanspruch weist die wiederaufladbare Energiespeichereinrichtung wenigstens eine galvanische Zelle auf. Es ist jedoch durchaus möglich, dass mehrere galvanische Zellen in verschiedenen Schaltungsarten (Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung dieser Zellen) diese wiederaufladbare Energiespeichereinrichtung bilden. Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist auch zum Betrieb derart aufgebauter Energiespeicher in der Lage.
Eine sogenannte galvanische Zelle weist wenigstens eine erste und eine zweite Einrichtung zur Speicherung elektrisch unterschiedlicher Ladungen, sowie ein Mittel zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung dieser beiden genannten Einrichtungen auf, wobei Ladungsträger zwischen diesen beiden genannten Einrichtungen verschoben werden können. Unter dem Mittel zur Herstellung einer elektrischen Wirkverbindung ist beispielsweise ein sogenannter Elektrolyt zu verstehen, welcher als lonenleiter wirkt.
Unter der genannten Messeinrichtung ist eine Einrichtung zur Erfassung eines Funktionsparameters einer galvanischen Zelle zu verstehen. Im vorliegenden Fall sind dies beispielsweise Einrichtungen zum Messen elektrischer Größen, wie beispielsweise elektrischer Spannung, elektrischen Stroms, elektrischer Ladung, aber auch der Temperatur einer galvanischen Zelle.
Unter Funktionsparametern sind solche physikalischen Größen zu verstehen, welche zur Beschreibung einer galvanischen Zelle dienlich sein können. Diese sind z. B. die elektrische Kapazität einer solchen Zelle, die zwischen den beiden Polen dieser Zelle messbare elektrische Spannung im Leerlauf oder als lastabhängige Klemmenspannung, die Stärke eines zur Ladung oder Entladung führenden elektrischen Stroms, der Innenwiederstand einer galvanischen Zelle, mit welchem technische Spannungsquellen in aller Regel behaftet sind, die bereits geladene oder verfügbare elektrische Ladung der galvanischen Zelle, Leckströme zwischen den Polen innerhalb dieser galvanischen Zelle, oder auch
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die Temperatur der Zelle, welche aus praktischen Gründen möglicherweise nur von außen gemessen wird. Je nach den Anforderungen an den Betrieb dieser wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung können noch andere physikalische Größen von Interesse sein.
Die genannte Auswerteeinrichtung dient z. B. der Nutzbarmachung eines gemessenen Funktionsparameters zur weiteren Verarbeitung durch diese erste Steuerungseinrichtung. So liefern nicht alle Messeinrichtungen als Ergebnis eine elektrische Spannung. Beispielsweise muss ein Lade- oder Entladestrom in eine proportionale Spannung umgerechnet werden. Das gilt ggf. auch für eine gemessene Temperatur.
Die Steuerungsvorrichtung weist weiterhin eine erste Speichereinheit auf. Diese erste Speichereinheit dient dazu, gemessene Funktionsparameter oder daraus abgeleitete Größen abzuspeichern, wie z. B. zugehörige integrierte oder differenzierte Werte. Gemeinsam mit diesen Werten wird auch eine zeitliche Zuordnung abgespeichert, um die Vorgänge in den galvanischen Zellen später auch zeitlich nachvollziehen zu können.
Die Steuerungsvorrichtung ist in der Lage, die zeitliche Entwicklung eines Funktionsparameters zu überwachen. Einer gemessener und ausgewerteter Funktionsparameter wird mit einem Zielwert für diesen Funktionsparameter verglichen. Das geschieht rechnerisch durch Bildung einer Differenz zwischen dem ausgewerteten und dem vorgegebenen Wert (Zielwert). Den dazu erforderlichen Zielwert entnimmt diese erste Steuerungseinrichtung dieser ersten Speichereinheit. Ermittelte Differenzen aus vorliegenden und beabsichtigten Werten (Zielwert) dieser Funktionsparameter werden zur Beurteilung des Zustands der wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung verwendet.
Abhängig von diesen errechneten Differenzen kann diese erste Steuerungseinrichtung aufgrund eines ihr zur Beachtung vorgegebenen, und in dieser ersten zugeordneten Speichereinheit abgespeicherten, Regelwerks für erforderlich befinden, eine oder mehrere Maßnahmen aus einer Gruppe vorgegebener Maßnahmen zur Verringerung dieser errechneten Differenzen auszuwählen. Durch solch eine ergriffene Maßnahme soll ein Funktionsparameter einer galvanischen Zelle wieder in einen gewünschten Bereich überführt werden. Beispielsweise kann diese erste Steuerungseinheit eine Kühl- oder Löscheinrichtung zuschalten.
Unter Umständen kann es geschehen, dass eine oder mehrere von der ersten Steuerungseinrichtung eingeleitete Maßnahmen zur Rückführung eines Funktionsparameters in einen Zielbereich nicht zum gewünschten Ergebnis führen. In diesen Fällen, in denen diese errechneten Differenzen nicht wunschgemäß verringert werden können, kann diese erste Steuerungseinrichtung die sich in einem unerwünschten Zustand befindliche galvanische Zelle abschalten bzw. deren Zuleitungen unterbrechen. Dies ist quasi die letzte der der ersten Steuerungseinrichtung zur Verfügung stehende Maßnahme, welche dazu dienen soll, einen möglichen Schaden für diese wiederaufladbare Energiespeichereinrichtung oder die betreibende Steuerungsvorrichtung zu vermeiden.
Diese erste Steuerungsreinrichtung ist in der Lage, rechnerisch einen rückblickenden zeitlichen Verlauf eines beliebigen Funktionsparameter einer beliebigen galvanischen Zelle zu erstellen. Bei Bedarf wird die erste Steuerungsvorrichtung diesen zeitlichen Verlauf mit einem vorgegebenen Verlauf vergleichen, wobei dieser vorgegebene Verlauf eines
Funktionsparameters in der ersten Speichereinheit abgespeichert ist. Die Ergebnisse solch eines Vergleichs können wiederum in dieser ersten Speichereinheit abgespeichert werden. Diese Vergleiche und ihre Bewertungen können eine gegebenenfalls durchgeführte Diagnose eines Betriebsvorfalls
unterstützen. Aus solchen Verläufen kann ein Fachmann Erkenntnisse zu zeitlichen Abfolgen von Ereignissen und Entwicklungen von einzelnen Funktionsparametern gewinnen.
Für eine kundige Person kann insbesondere die Kenntnis der Temperatur oder des Ladezustands einer galvanischen Zelle von Bedeutung sein. Diese erste Steuerungseinrichtung kann daher insbesondere mit der Kontrolle der Temperatur einer Zelle oder ihres Ladezustands befasst sein. Unter dem Ladezustand sind physikalische Größen wie die konstruktive elektrische Kapazität einer Zelle, das tatsächlich erzielbare elektrische Fassungsvermögen einer Zelle, eine gegenwärtig messbare Spannung zwischen den Polen einer Zelle und andere zu verstehen. Um einer unerwünschten Temperatur einer galvanischen Zelle zu begegnen, kann diese erste Steuerungseinrichtung beispielsweise eine Kühleinrichtung zu- oder abschalten. Unerwünschten Ladezuständen kann durch die Verlagerung von Ladung zwischen beispielsweise benachbarten galvanischen Zellen begegnet werden.
Beispielsweise wird ein Ladevorgang einer galvanischen Zelle unterbrochen bzw. abgebrochen, oder eine galvanische Zelle wird über einen Widerstand wenigstens teilweise entladen.
In dieser ersten Speichereinheit ist eine Rechenvorschrift abgespeichert, welche es dieser ersten Steuerungseinrichtung gestattet, aus einem gemessenen Verlauf eines Funktionsparameters auf dessen künftige Entwicklung zu schließen. Bei dieser Rechenvorschrift kann es sich um eine einfache, und die Physik der Zelle nur unzureichend abbildende, Extrapolation oder eine dieser Physik besser angepasste Vorschrift handeln. Mit Hilfe einer Vorhersage für einen Funktionsparameter kann dessen unerwünschter Entwicklung durch rechtzeitige Einleitung korrigierender Maßnahmen vorgebeugt werden. So können beispielsweise kumulierende Schädigungen derart betriebener galvanischer Zellen verringert werden. Dadurch wird deren Lebensdauer erhöht.
Insbesondere kann die Vermeidung unerwünschter Temperaturen oder Ladezustände lebensdauerverlängernd wirken.
Beispielhaft ist nachfolgend eine Rechenvorschrift für die Ermittlung der Temperatur einer galvanischen Zelle genannt. Die Temperatur einer galvanischen Zelle ist abhängig von deren Bauart und den Einsatzbedingungen. Es wird angenommen, dass die Temperatur einer Zelle durch das Zusammenwirken eines Wärmestroms aus der Umgebung Qa (zumindest natürliche Konvektion) sowie einer elektrischen Heizleistung PE aus dem Lade- bzw.
Entladestrom beeinflusst wird. Das ergibt sich aus einer Wärmestrombilanz bezüglich der galvanischen Zelle. Dass es sich um eine idealisierten
Zusammenhang handelt, wird durch das Näherungszeichen « verdeutlicht.
Cpf * Q∞ + PE = -k* A * AT + P* R
Dabei steht Cp für die Wärmekapazität der Zelle, f für deren
Temperaturgradienten, k für den Wärmedurchgangskoeffizienten betreffend den Wärmestrom durch die Zellwand, A steht für deren Fläche, ΔI steht für die zeitliche veränderliche Differenz aus Außen- und Zelltemperatur, / steht für den zeitlich veränderlichen Lade- bzw. Entladestrom und R für den elektrischen Widerstand der Zelle. Diese Differenzialgleichung ist unter Verwendung der Rand- und Anfangsbedingungen des Betriebs der galvanischen Zelle zu lösen. Man erhält ein erstes mathematisches Modell der Zelltemperatur als Funktion der Zeit.
In der Praxis ist die Verwendung des oben genannten mathematischen Modells durch Unzulänglichkeiten der Messung der gegenwärtigen Zelltemperatur sowie das Vorliegen instationärer und mehrdimensionaler Wärmeleitung erschwert. Aus dem Betrieb im Labor können Erfahrungswerte zur Anpassung der oben genannten Rechenvorschrifi an die reaie Zeiie gewonnen werden. Ein derart
verbessertes mathematisches Temperaturmodell gestattet eine Vorhersage der Zelltemperatur mit deutlich geringeren Fehlern.
Zur Erzielung noch höherer Genauigkeit kann das verwendete Temperaturmodell von Zeit zu Zeit angepasst werden. Dazu können Ergebnisse und Erkenntnisse aus weiteren Messungen im Labor dienen, wobei das
Temperaturmodell etwa im Rahmen von Wartungsvorgängen ersetzt würde. Das Temperaturmodell kann aber auch aufgrund der Beobachtung von Betriebszuständen mittels eines installierten Regelkreises als selbstlernendes Modell ausgebildet sein.
Mit fortschreitendem Alter einer galvanischen Zelle ändert sich deren Verhalten, sodass beispielsweise ein unveränderter Ladevorgang zu verringerter Ladung oder verfügbarer Spannung der Zelle führt. Bei hohem Anspruch an die Genauigkeit der Vorhersage ist eine Anpassung des Modells erforderlich.
Die vorgenannten Verfahren zur Entwicklung eines Temperaturmodells können auch auf andere Funktionsparameter angewendet werden, beispielsweise auf die gespeicherte elektrische Ladung einer galvanischen Zelle oder deren elektrische Spannung. Als Ausgangspunkt zur Modellentwicklung dient beispielsweise eine Bilanz zum elektrischen Strom. Auch besteht mittels der elektrischen Heizleistung ein Zusammenhang zwischen dem thermischen und elektrischen Verhalten einer galvanischen Zelle.
Es ist von Vorteil, eine mathematische Modellierung des elektrischen bzw. thermischen Verhaltens einer galvanischen Zelle auf Grundlage einer gegebenen Ausführungsform zu erarbeiten. Beispielsweise kann das mathematische Modell des thermischen Verhaltens um Terme und Justierfaktoren ergänzt werden, welche dem mehrdimensionalen und instationären Wärmedurchgang durch eine Wand einer oder mehrerer galvanischer Zellen Rechnung tragen. Ähnliches gut für ein mathematisches
Modell zum elektrischen Verhalten einer oder mehrerer Zelle. Justierfaktoren solcher Modelle bedürfen der Anpassung aus dem Vergleich mit dem tatsächlichen thermischen Verhalten.
Die gegebene Ausführungsform ist im Labor verschiedensten Betriebszuständen entsprechend den wahrscheinlichen Rand- und Einsatzbedingungen der wiederaufladbaren Energiespeichervorrichtungen auszusetzen. Betriebspläne zur Abdeckung möglicher Werte von Parametern zu beispielsweise Temperatur, Ladezustand und Alterungszustand der Zelle sind zu verfassen. Die Anwendung von Parameterschätzalgorithmen kann dabei zur Bestimmung der Schwankungsbrette eines beliebigen Parameters und somit zur Bestätigung oder ggf. zur Ausweitung der Betriebs- und Messpläne dienen.
Der Laborbetrieb einer gegebenen wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung mit dem erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystem kann, ebenso wie die Messdatenerfassung, automatisiert (rechnergestützt) erfolgen, was der Erhöhung der
Wiederholgenauigkeit der Untersuchungen dient. Im Laborbetrieb kann die Instrumentierung bzw. Sensorik umfangreicher gewählt werden, als für den späteren wirtschaftlichen Serieneinsatz vorgesehen ist. Die wiederaufladbare Energiespeichereinrichtung kann im Laborbetrieb mit beherrschbarem Risiko auch jenseits und außerhalb anforderungsgemäßer Betriebsbedingungen belastet werden. Gerade diese Betriebart führt zum Erkenntnisgewinn und kann als Grundlage für die Erarbeitung von Abstellmaßnahmen dienen.
Gegebenenfalls können im Laborbetrieb die Betriebsbedingungen oder die Instrumentierung (Sensorik) kurzfristig an gewonnene Erkenntnisse angepasst werden. Gewonnene Messdaten können auch kurzfristig zur Überarbeitung eines mathematischen Modells dienen. Im Labor ist eine schrittweise und zügige Verfeinerung der mathematischen Modelle möglich.
Wenn Zustandsgrößen bzw. Funktionsparameter einer galvanischen Zelle nicht oder nur schwierig messbar sind, oder beispielsweise aus Kostengründen auf einzelne Messaufnehmer verzichten werden soll, so kann die Entwicklung eines Zustandsbeobachters dienlich sein. Ein entwickelter Zustandsbeobachter kann die gänzlich mathematische Beschreibung des Regelkreises aus den verschiedenen Regeleinrichtungen des Batteriemanagementsystems, den Sensoren und der betriebenen wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung leisten.
Ein hinsichtlich des elektrischen und thermischen Verhaltens einer galvanischen Zelle, oder einer Anordnung solcher Zellen, mit Justierfaktoren entworfenes mathematisches Modell des Regelkreises wird mit der Vorhersage von Betriebszuständen beauftragt. Diese Simulation erfolgt rechnergestützt unter Verwendung bereits erfasster Messdaten. Zunächst wird der Zustandsbeobachter das Verhalten der Ausführungsform nur unzureichend vorhersagen und die Justierfaktoren des zugrundeliegende Modell anhand der festgestellten Differenz aus berechneter Modellvorhersage und tatsächlich gemessenem Parameter überarbeiten. Mit fortschreitender Anzahl der Vergleiche von Vorhersagen mit eingetretenen Zuständen wird sich das mathematische Modell immer näher an das Verhalten des realen Regelkreises annähern. Man kann schließlich ein eingeschwungenes und ausreichend genaues mathematischen Abbild der Vorgänge und ein Modell zur Vorhersage von Zuständen erhalten.
Ausgehend von einer zunächst nahezu vollständigen Instrumentierung der galvanischen Zelle kann die Zahl der verwendeten Sensoren nach und nach reduziert werden. Solange das gemeinsame mathematische Modell des Regelkreises einschwingt, kann für einen nächsten Durchlauf ein weiterer Sensor entfernt werden. Es liegt im Ermessen des Fachmanns, wie weit er ein stabiles und redundantes Regelverhalten gegen Kosteneinsparung einhandeln möchte.
Ein Zustandsbeobachter kann in einem erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystem betrieben oder zunächst verfeinert und bei Wartungstätigkeiten abgefragt werden.
Mit je einer weiteren Rechenvorschrift bestimmt die erste Steuerungseinrichtung aus ermittelten künftigen zeitlichen Verläufen von Funktionsparametern galvanischer Zellen deren künftig aufnehmbare elektrische Ladung und/oder entnehmbare elektrische Ladung und/oder die erreichbare höchste elektrische Spannung und mindeste elektrische Spannung. Somit wird eine Aussage über den weiteren Betrieb der wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung möglich. Mit der Kenntnis der sich künftig einstellenden Funktionsparameter kann auch die fortschreitende Alterung der Energiespeichereinrichtung erkannt und eine wirtschaftliche Restlebensdauer vorhergesagt werden. Somit kann beispielsweise eine erforderliche Wartung signalisiert werden.
Eine genannte erste Steuerungseinrichtung ist für den Betrieb beispielsweise einer Reihenschaltung einiger galvanischer Zellen bestimmt. Zu ihrer Ergänzung kann die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung eine zweite Steuerungseinrichtung mit einer zugeordneten zweiten Speichereinheit aufweisen. Eine Aufgabe dieser zweiten Steuerungseinrichtung ist die Überwachung einer Energieversorgung zum Betrieb der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung. Beispielsweise kann eine zu hohe
Versorgungsspannung durch eine elektrische Schaltung der zweiten Speichereinheit begrenzt oder eine zu geringe Versorgungsspannung durch eine der zweiten Steuerungseinrichtung innewohnende Spannungspumpe oder dergleichen ausgeglichen werden.
Diese erste und diese zweite Steuerungseinrichtung sind miteinander signalverbunden, d. h. sie sind in der Lage, Signale und Daten auszutauschen. Dazu können elektrische Leitungen, optische Kabel oder auch eine drahtlose Verbindung dienen. Der Signalaustausch erfolgt in beiden Richtungen und dient
verschiedenen Zwecken. Ein erster regelmäßiger Austausch zwischen diesen beiden Steuerungseinrichtungen dient der Vergewisserung, dass die jeweils andere Steuerungseinrichtung einwandfrei arbeitet („erstes Lebenszeichen"). Dazu können regelmäßig oder unregelmäßig nach einem vorbestimmten Zeitplan vorgegebene Signale versendet und empfangen werden. Es ist aber auch möglich, der jeweils anderen Steuerungseinrichtung eine statische Größe zur Abfrage anzubieten. Auch können andere auf diesem Gebiet übliche Einrichtungen oder Verfahren diesen Zweck erfüllen. Durch diese gegenseitige Versicherung der ersten und der zweiten Steuerungseinrichtung wird signalisiert, dass eine Steuerungseinrichtung ein erwünschtes Verhalten des Partners mit hoher Wahrscheinlichkeit erwarten kann. Insbesondere der Einsatz einer wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung in Kraftfahrzeugen erfordert diese gegenseitige Versicherung. Es ist durchaus möglich, andere Arten der gegenseitigen Versicherung zu verwenden, beispielsweise durch vorgeschriebene Verfahren der Automobilindustrie.
Um den sicheren Betrieb einer wiederaufladbaren Energiespeichereinheit bzw. den ordnungsgemäßen Antrieb eines Kraftfahrzeugs sicherzustellen, ist die einwandfreie Funktion der beiden genannten Steuerungseinrichtungen erforderlich. Sollte dieses erste Lebenszeichen bei dem dafür bestimmten Empfänger nicht ordnungsgemäß eingehen, so ist von einer Fehlfunktion auszugehen. Die Steuerungseinrichtungen sind eingerichtet, bei Ausbleiben des ersten Lebenszeichens eine elektrische Schalteinrichtung zu betätigen. Durch Betätigung dieser elektrischen Schalteinrichtung wird eine unkontrollierte Entladung der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit verhindert. So kann durch Betätigen dieser elektrischen Schalteinrichtung beispielsweise die
Zuleitung zu dieser elektrischen Energiespeichereinheit unterbrochen werden.
Regelmäßig oder bei Bedarf sendet die erste Steuerungseinrichtung abhängig von gemessenen und ausgewerteten Funktionsparametern einer galvanischen Zelle dieser zweiten Steuerungseinrichtung vorgegebene Signale. Diese Signale
geben Aufschluss über erwünschte oder unerwünschte Werte zu physikalischen Größen, zu erwünschten oder unerwünschten zeitlichen Verläufen von Funktionsparametern oder auch über das Vorliegen bestimmter Betriebszustände oder Meldungen zu begonnenen oder beendeten Korrekturmaßnahmen oder Meldungen einer aktiven Software zur Bestätigung der einwandfreien Funktion. Diese zweite Steuerungseinrichtung nimmt diese Meldungen entgegen und speichert diese gemeinsam mit einer Zeitinformation in der zweiten Speichereinheit ab. Durch diese Einträge wird in der zweiten Speichereinheit ein Protokoll zu Ereignissen oder Feststellungen erzeugt.
Die zweite Steuerungseinrichtung ist so eingerichtet, dass sie Inhalte einer ersten Speichereinheit lesen bzw. überschreiben kann. So ist die zweite Steuerungseinrichtung bei Bedarf in der Lage, Werte oder Verläufe zu Funktionsparametern oder ermittelter Abweichungen festzustellen oder abzufragen. Das dient etwa zur Unterstützung eines Diagnosevorgangs. Bei Bedarf ist die zweite Steuerungseinrichtung auch in der Lage, einer ersten Steuerungseinrichtung Zielwerte oder vorgegebene Verläufe von Funktionsparametern vorzugeben bzw. Vorgaben zu ändern. Das gilt auch für die Vorgabe von Grenzwerten, die vom jeweiligen Betriebszustand der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit abhängen können. Beispielsweise ist es sinnvoll, Lade- oder Entladeströme galvanischer Zellen abhängig von der Temperatur einer galvanischen Zelle zu begrenzen. Das kann der Vermeidung kumulierter Schäden und somit zur Lebensdauerverlängerung der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit dienen. Es kann auch nützlich sein, Mindest- oder Höchstspannungen von galvanischen Zellen vorzugeben. Beispielsweise hat im Winter ein Ladungswechsel galvanischer Zellen innerhalb engerer Grenzen zu erfolgen.
Für den Fall, dass die von einer ersten Steuerungseinrichtung eingeleiteten Maßnahmen zur Wiederherstellung der Einhaltung eines Zielwerts eines Funktionsparameters erfolglos bleiben, ist diese zweite Steuerungseinrichtung
zur Betätigung einer elektrischen Schalteinrichtung eingerichtet. Das dient der Erhöhung der Betriebssicherheit einer wiederaufladbaren Energiespeichereinheit, wenn beispielsweise eine erste Steuerungseinrichtung versagt. Insbesondere ein unmäßig hoher Entladestrom einer galvanischen Zelle oder ein plötzlicher Spannungsabfall einer galvanischen Zelle kann auf einen Defekt hinweisen. Vor solchen Defekten sind sowohl die wiederaufladbare Energiespeichereinheit als auch das versorgte Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs zu schützen. Beispielsweise kann diese zweite Steuerungseinheit eine Kühl- oder Löscheinrichtung zuschalten.
Aufgrund von Herstellungs- oder betriebsbedingten Zwängen sind bestimmte Reihen- und/oder Parallelschaltungen von galvanischen Zellen wünschenswert. Dabei kann es nützlich sein, zunächst Pakete von galvanischen Zellen in Reihenschaltungen zur Erreichung einer gewünschten elektrischen Spannung zu bilden. Soll eine größere Ladung mitgeführt werden, so ist eine Parallelschaltung solcher Pakete sinnvoll. Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist in der Lage, auch solche Anordnungen zu betreiben. Je nach Ausbildung der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit ist es vorteilhaft, dass eine zweite Steuerungseinrichtung mit mehreren ersten Steuerungseinrichtungen verbunden ist. Das ist insbesondere bei parallel geschalteten Gruppen von galvanischen Zellen zur Erhöhung der Kapazität bzw. der aufnehmbaren Ladung von Vorteil. Bei solch einer Anordnung der Steuerungseinrichtungen kann diese zweite Steuerungseinrichtung etwaig auftretende unterschiedliche Ladezustände zwischen den einzelnen Gruppen galvanischer Zellen, die von je einer ersten Steuerungseinrichtung überwacht werden, vornehmen. Diese Maßnahme kann dazu dienen, die Entnahme oder Speicherung von elektrischen Ladungen gleichmäßiger auf diese verschiedenen Gruppen galvanischer Zellen zu verteilen. Dieses Vorgehen kann die Lebensdauer der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit erhöhen.
Durch ihre herausgehobene Stellung ist eine zweite Steuerungseinrichtung in der Lage, zeitliche Verläufe mehrerer Funktionsparameter verschiedener galvanischer Zellen, die auch verschiedenen ersten Steuerungseinrichtungen zugeordnet sein können, zu vergleichen. Auch können diese ermittelten Verläufe mit global vorgegebenen Verläufen von Funktionsparametern, abgespeichert in dieser zweiten Speichereinheit, verglichen werden. Mit einer ebenfalls in dieser zweiten Speichereinheit abgespeicherten Rechenvorschrift ist die zweite Steuerungseinrichtung in der Lage, eine Änderung verfügbarer Kapazitäten galvanischer Zellen mit deren fortschreitender Lebensdauer festzustellen. Ein solcher globaler Funktionsparameter kann auch die über die gesamte wiederaufladbare Energiespeichereinheit messbare elektrische Spannung sein. Aus solchen globalen Funktionsparametern kann mit einer hinterlegten Rechenvorschrift eine sinnvolle Restlebensdauer der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit ermittelt werden.
Zur Durchführung einer geplanten oder ungeplanten Wartungstätigkeit kann diese zweite Steuerungseinrichtung mit einer externen Steuerung signalverbunden werden. Diese Signalverbindung kann, wie zuvor beschrieben, drahtgebunden oder drahtlos ausgebildet sein. Diese zweite Steuerungseinrichtung und die externe Steuerung sind so eingerichtet, dass sie über die Signalverbindung vorgegebene Signale austauschen können. Weiterhin ist die zweite Steuerungseinrichtung so eingerichtet, dass sie der externen Steuerung Zugriff auf die zweite Speichereinheit etwa zur Einsicht angelegter Protokolle gewähren kann. Auch kann die zweite Steuerungseinrichtung die Inhalte der ihr zugeordneten zweiten Speichereinheit nach Maßgabe der externen Steuerung überschreiben. So können Rechenvorschriften, neue
Vorgaben für Funktionsparameter oder deren Verläufe sowie andere hinterlegte Speicherinhalte überschrieben werden. Zur Absicherung dieser Speicherinhalte ist es erforderlich, dass diese externe Steuerung sich gegenüber der zweiten Steuerungseinrichtung als befugt zu erkennen gibt. Hier ist die Übermittlung
bzw. Abfrage von Sicherheitscodes üblich. Aus Gründen der Sicherheit ist eine drahtgebundene Signalverbindung zu bevorzugen.
Eine zweite Steuerungseinrichtung ist in der Lage, die Gruppen galvanischer Zellen, die jeweils einer ersten Steuerungseinrichtung zugeordnet sind, nach Bedarf und Zustand dieser Gruppen neu anzuordnen. So können bestehende Reihen- und/oder Parallelschaltungen solcher Gruppen galvanischer Zellen mit Hilfe einer geeigneten Schalteinrichtung geändert werden. Das kann während des Betriebs dieser wiederaufladbaren Energiespeichereinheit erforderlich werden, wenn beispielsweise einzelne erste Steuerungseinrichtungen abgeschaltet wurden. Durch eine geeignete Verschaltung dieser Gruppen galvanischer Zellen kann bei verringerter Kapazität dennoch die gewünschte Globalspannung sichergestellt werden. Dazu steuert diese zweite Steuerungseinrichtung eine elektrische Schalteinrichtung an. Somit kann der Antrieb eines Kraftfahrzeugs zwar über einen kürzeren Zeitraum, aber dennoch mit der erforderlichen elektrischen Spannung versorgt werden.
Diese zweite Steuerungseinrichtung ist beispielsweise bei Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit einer weiteren Steuerung signalverbunden, wobei diese weitere Steuerung dem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Die zweite Steuerungseinrichtung und die weitere Steuerung können über die Signalverbindung der jeweils anderen Steuerungseinrichtung bzw. Steuerung Signale übermitteln und auch von dieser empfangen. Abhängig von einem gemessenen oder einem ausgewerteten Funktionsparameter einer oder mehrerer galvanischen Zellen kann diese zweite Steuerungseinrichtung dieser weiteren Steuerung vorgegebene Signale senden. Diese vorgegebenen Signale informieren die weitere Steuerung über den Betriebszustand der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit.
Diese zweite Steuerungseinrichtung und die weitere Steuerung können innerhalb des Kraftfahrzeugs über einen beliebigen Kommunikationsbus verbunden sein.
Somit wird den unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen Kraftfahrzeughersteller Rechnung getragen. Beispielsweise kann dieser Kommunikationsbus als CAN-bus ausgebildet sein.
Über diese Signalverbindung tauschen die zweite Steuerungseinrichtung und diese signalverbundene weitere Steuerung wenigstens zeitweise regelmäßig oder unregelmäßig ein vorgegebenes Signal aus. Dieses dient zur Vergewisserung des Empfängers, dass der Sender einwandfrei arbeitet. Dieses Signal wird zweites Lebenszeichen genannt.
Bei Ausbleiben dieses zweiten Lebenszeichens können diese zweite Steuerungseinrichtung oder diese weitere Steuerung eine elektrische Schalteinrichtung betätigen, wobei diese Betätigung abhängig vom Betriebszustand dieses Kraftfahrzeugs ist. Diese Merkmale dienen der Erhöhung der Betriebssicherheit der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit und versetzten die ordnungsgemäß arbeitende zweite Steuerungseinrichtung oder diese weitere Steuerung in die Lage, eine gegebenenfalls unkontrollierte Entladung der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit zu unterbinden. Dazu stehen wie zuvor verschiedene abgestufte Maßnahmen zur Verfügung, wobei auch eine Unterbrechung der Zuleitungen zur wiederaufladbaren Energiespeichereinheit herbeigeführt werden kann. Als weitere Einflussgröße für die Ergreifung dieser Maßnahmen dient der Betriebszustand des Kraftfahrzeugs. Im Ruhezustand des Kraftfahrzeugs kann auf die Ergreifung dieser Maßnahmen durch die zweite Steuerungseinrichtung unter Umständen verzichtet werden. Das ist dann der Fall, wenn ein der wiederaufladbaren Energiespeichereinheit entnommener Strom einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Im Betriebszustand des Kraftfahrzeugs und bei funktionsfähiger weiterer Steuerung, kann eine Betätigung einer Schalteinrichtung ggf. unterbleiben. Dieses Verhalten kann nicht allgemeingültig vorgegeben werden und wird auch durch den Anwender oder Hersteller des Kraftfahrzeugs mitbestimmt.
In besonderen Fällen, beispielsweise während eines Autounfalls oder unmittelbar anschließend, kann diese weitere Steuerung dieser zweiten Steuerungseinrichtung ein vorgegebenes Signal senden, welches diese zweite Steuerungseinrichtung über einen eingetretenen Notfall informiert. Nach Empfang dieses Notfallsignals betätigt diese zweite Steuerungseinrichtung eine elektrische Schalteinrichtung zur Unterbrechung der Zuleitungen zur wiederaufladbaren Energiespeichereinheit oder mit wenigstens einer anderen Folge nach Maßgabe des Anwenders oder des Herstellers des Kraftfahrzeugs.
Diese erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung kann für den Betrieb von wiederaufladbaren Energiespeichereinheit nach verschiedenen Bauarten verwendet werden. Vorteilhaft wird diese Steuerungseinrichtung für wiederaufladbare Energiespeichereinheiten verwendet, die über eine hohe Leistungsdichte verfügen und deren Lebensdauer durch die Sicherstellung des Betriebs innerhalb vorgegebener Grenzen merklich erhöht wird. Das ist insbesondere bei wiederaufladbaren Energiespeichereinheiten der Fall, bei denen der Elektrolyt der die wiederaufladbare elektrische Energiespeichereinheit bildenden galvanischen Zellen geeignete elektrische Ladungsträger aufweist. Diese elektrischen Ladungsträger dienen dazu, die Zellspannung gegenüber wiederaufladbaren Energiespeichereinheiten mit geringer Leistungsdichte zu erhöhen. Das trifft beispielsweise auf wiederaufladbare Energiespeichereinheiten zu, welche Lithium-Ionen als elektrische Ladungsträger verwenden.
Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung wird so betrieben, dass deren erste Steuerungseinrichtung die vorhandenen Messeinrichtungen zur Erfassung von Werten zu Funktionsparametern steuert. In der Praxis werden nahezu zeitgleich eine Vielzahl von Funktionsparametern einer galvanischen Zelle mit einem Erfassungstakt von einigen kHz erfasst und in einem Zwischenspeicher abgespeichert. Diese erste Steuerungseinrichtung steuert ebenfalls die vorhandenen Auswerteeinrichtungen. Unter Verwendung von Rechenvorschriften werden die Daten des Zwischenspeichers von den
vorhandenen Auswerteeinrichtungen gefiltert, in zum Vergleich geeignete Größen umgerechnet oder anderweitig aufbereitet. Sich nur langsam ändernde Funktionsparameter werden beispielsweise zeitlich verdichtet. Diese erste Steuerungseinrichtung steuert auch das Abspeichern der aufbereiteten Daten in dieser ersten Speichereinheit und fügt jeweils Zeitinformationen hinzu. Auf diese Weise entsteht in dieser ersten Speichereinheit ein Verlaufsprotokoll zu den verschiedenen Funktionsparametern der angeschlossenen galvanischen Zellen.
Aus den in dieser ersten Speichereinheit abgespeicherten Werten zu einem Funktionsparameter bestimmt diese erste Steuerungseinrichtung unter
Verwendung einer Rechenvorschrift die künftige zeitliche Veränderungen der Werte dieses Funktionsparameters. Im Vergleich mit einem vorgegebenen Verlauf zu diesem Funktionsparameter ermittelt diese erste Steuerungseinheit ggf. Abweichungen, die sich mit fortschreitendem Alter der zugehörigen galvanischen Zelle zunehmend vergrößern. Das betrifft beispielsweise den Zusammenhang zwischen einerseits aufgebrachter Ladung als Produkt aus Ladestrom und Ladedauer und andererseits der erreichten elektrischen Spannung der Zelle. Mit zunehmendem Alter der Zelle wird bei unverändertem Ladevorgang eine geringere elektrische Spannung erreicht. Bei Unterschreiten einer zu erreichenden mindesten elektrischen Spannung oder Ladung kann ein elektrischer Antrieb nicht mehr ordentlich versorgt werden und die betreffende Zelle ist zu wechseln. Mit Einführung verschiedener Grenzwerte bzgl. der zu erreichenden mindesten elektrischen Spannung erkennt diese erste Steuerungseinheit bereits den nahenden Ausfall der betroffenen Zelle und kann diesen dieser zweiten Steuerungseinrichtung mitteilen.
Diese zweite Steuerungseinrichtung und die damit verbundenen ersten Steuerungseinrichtungen sind erfindungsgemäß zum gegenseitigen Austausch von Signalen eingerichtet. Regelmäßig oder bei Bedarf sendet einer erste Sieuerungseinheit dieser zweiten Steuerungseinheit vorgegebene Signale. Das
sind beispielsweise Meldungen über aufgetretene Abweichungen von Funktionsparametern, dazu eingeleitete Maßnahmen und deren Erfolg, Fortschrittsmeldungen einer Software und/oder deren Fehlermeldungen. Auf diese Weise wird dieser zweite Steuerungseinheit ein Überblick über den Zustand sämtlicher galvanischer Zellen der betriebenen wiederaufladbaren
Energiespeichereinrichtung ermöglicht. Diese zweite Steuerungseinheit fertigt somit ein Sammelprotokoll mit Zeitbezügen an, welches bei Bedarf anderen Empfängern mitgeteilt wird. Dadurch wird eine gewisse Datenredundanz geschaffen. Weiterhin gestattet der Überblick auch weitergehende Auswertungen, welche für Diagnosevorgänge auch nach Ausfällen einzelner Gruppen, bestehend aus je einer ersten Steuerungseinrichtung und deren galvanischen Zellen, von Belang sein können.
In umgekehrter Richtung hat eine zweite Steuerungseinrichtung Zugriff auf die vorhandenen ersten Speichereinheiten. Dieser Zugriff dient etwa der Abfrage darin gespeicherter Zielwerte, vorgegebener Verläufe von Funktionsparametern oder deren Änderung durch Überschreiben der Speicherinhalte. Dieser Zugriff wird auch zur Anpassung der Betriebsprofile, beispielsweise von Ladestromverläufen, an geänderte Randbedingungen wie beispielsweise Außentemperaturen oder fortschreitende Alterung der wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung verwendet. Auf diese Weise kann eine zweite Steuerungseinrichtung auch Rechenvorschriften in vorhandenen ersten Speichereinrichtungen ersetzen, beispielsweise im Zuge von Wartungsarbeiten oder Aktualisierungen der Software. Dieses Vorgehen ist an Stelle dieser zweiten Steuerungseinrichtung auch einer zeitweise signalverbunden externen Steuerung, beispielsweise einer Diagnosevorrichtung oder einem Ladegerät, möglich.
Eine Gruppe, bestehend aus einer ersten Steuerungseinrichtung und deren galvanischen Zellen, kann ausfallen, weil beispielsweise die ablaufende Software dieser ersten Steuerungseinrichtung nicht mehr ordentlich arbeitet oder
sich wenigstens eine der angeschlossenen galvanischen Zellen unerwünscht verhält und die Gruppe deswegen abgeschaltet wurde. In diesem Fall kann die bestehende Kombination aus Parallel- und Reihenschaltung der Gruppen der wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung bzgl. der elektrischen Spannung in Ungleichgewicht geraten, etwa weil eine Reihenschaltung von Gruppen wegen einer ausgefallenen Gruppe nicht mehr die erforderliche elektrische Spannung liefern kann. Mit Hilfe einer Schalteinrichtung und unter Verwendung einer Rechenvorschrift stellt diese zweite Steuerungseinrichtung, ggf. auch während des Gebrauchs des betriebenen Kraftfahrzeugs, eine andere Reihen- und/oder Parallelschaltung der Gruppen zur Lieferung der erforderlichen elektrischen Spannung her. Dabei werden ggf. weitere Gruppen abgeschaltet oder durch Unterbrechen der Zuleitungen elektrisch isoliert. Somit ist bei insgesamt verringerter Kapazität der wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung ein Betrieb eines elektrischen Antriebs mit ebenfalls verringerter Reichweite eines angetriebenen Kraftfahrzeugs möglich.
Eine unkontrollierte Entladung der wiederaufladbaren
Energiespeichereinrichtung ist auch je nach Betriebszustand des angetriebenen Kraftfahrzeugs unerwünscht. Beispielsweise unmittelbar im Anschluss an eine übermäßige Beschleunigung der wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung ist deren weitere und/oder unkontrollierte Entladung zu vermeiden. In solch einer Situation sendet diese weitere Steuerung ein vorgegebenes Signal, welches diese zweite Steuerungseinrichtung als Hinweis auf einen Notfall empfängt und versteht. Diese zweite Steuerungseinrichtung trennt danach die Zuleitungen zu dieser Energiespeichereinrichtung oder betätigt eine Schalteinrichtung zur Verhinderung einer unkontrollierten Entladung.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Funktionen der ersten und zweiten Speichereinheiten in einer einzelnen Speichereinheit vereint. Dieser einzelnen Speichereinheit ist bei Bedarf eine weitere Speichereinheit zugeordnet, welche
wenigstens zeitweise einen Teil des Speicherinhalts dieser einzelnen Speichereinheit liest und abspeichert.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Funktionen dieser zweiten Steuerungseinrichtung von einer ersten Steuerungseinrichtung erfüllt. Es liegt dann keine separate zweite Steuerungseinrichtung vor.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Funktionen dieser zweite Steuerungseinrichtung zusätzlich von einer ersten Steuerungseinrichtung erfüllbar, wobei diese erste Steuerungseinrichtung diese Funktionen erst nach Ausfall dieser zweiten Steuerungseinrichtung versieht.
A u s f ü h r u n g s b e i s p i e l
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:
Fig. 1 Ein Blockschaltbild einer ersten Steuerungseinrichtung der Steuerungsvorrichtung mit weiteren Einrichtungen;
Fig. 2 Ein Blockschaltbild einer zweiten Steuerungseinrichtung der Steuerungsvorrichtung mit weiteren Einrichtungen;
Fig. 3 Eine Steuerungsvorrichtung für eine wiederaufladbare
Energiespeichereinrichtung mit erhöhter Kapazität, hier bestehend aus zwei parallelgeschalteten Gruppen galvanischer Zellen.
Fig. 1 zeigt eine erste Steuerungseinrichtung (2) der erfindungsgemäßen Steusruπgssiπrächtung (1). Diese ist über eine Verhindungseinrichtung (7) und
jeweilige Schalteinrichtungen (25) mit den einzelnen galvanischen Zellen (6) der wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung (27) verbunden. An eine erste Anzahl von Verbindungsleitungen (30) ist neben dieser ersten Steuerungseinrichtung (2) auch wenigstens eine Messeinrichtung (3) verbunden. Die beiden dargestellten Messeinrichtungen (3) dienen der Erfassung der elektrischen Spannung einer galvanischen Zelle (6) sowie deren Temperatur. Ebenfalls an diese erste Anzahl von Verbindungsleitungen (30) ist die Auswerteeinrichtung (4) angeschlossen, welche die erfassten Werte zu den verschiedenen Funktionsparametern, wie zuvor beschrieben, zur Weiterverarbeitung umwandelt und aufbereitet. Diese erste
Steuerungseinrichtung (2) speichert die aufbereiteten Werte gemeinsam mit einer Zeitinformation in einer ersten Speichereinheit (5) ab. Ebenfalls an die erste Anzahl von Verbindungsleitungen (30) angeschlossen ist eine Ladezustandsausgleicheinrichtung (8) zum Ausgleich verschiedener Ladezustände der angeschlossenen galvanischen Zellen (6). Nicht dargestellt ist ein elektrischer Widerstand, über den bei Bedarf eine galvanische Zelle (6) entladen werden kann. Das ist insbesondere erforderlich, wenn eine einzelne galvanische Zelle (6) aus beispielsweise einer Reihenschaltung galvanischer Zellen (6) eine höhere elektrische Spannung als die übrigen Zellen aufweist. Dieser nicht dargestellte elektrische Widerstand wird über die
Verbindungseinrichtung (7) der jeweiligen galvanischen Zelle (6) von der Ladezustandsausgleicheinrichtung (8) zugeschaltet. Ein erste Schnittstelle^) verbindet die erste Anzahl von Verbindungsleitungen (30) mit einer zweiten Steuerungseinrichtung (11). Über einen Regelbaustein (10) werden die genannten elektronischen Baugruppen mit Energie versorgt. Ebenfalls dargestellt ist der elektrische Antrieb (23) des Kraftfahrzeugs, der über einen Regler (28) und eine elektrische Schalteinrichtung (22) mit der Verbindungseinrichtung (7) verbunden ist. Bei geschlossener Schalteinrichtung (22) und entsprechender Anweisung von dieser ersten Steuerungseinrichtung (2) wird der elektrische Antrieb (23) mit elektrischer Energie aus der wiederaufladbaren Energiespeichereinrichtung (27) versorgt. Ebenfalls dargesteiit ist eine erste Steuerieiiung (24), über weiche die erste
Steuerungseinrichtung (2) eine Schalteinrichtung (22) öffnen und somit die Versorgung des elektrischen Antriebs (23) unterbrechen kann. Das Öffnen des Schalters (22) stellt gewissermaßen die letzte der der ersten Steuerungseinrichtung (2) zur Verfügung stehenden Maßnahmen zur Vermeidung von Schäden durch beispielsweise unkontrollierte Entladung einer galvanischen Zelle (6) dar. Zuvor würde über eine Steuerleitung (26) eine Schalteinrichtung (25) geöffnet, welche eine einzelne galvanische Zelle (6) von der Verbindungseinrichtung (7) trennen würde.
Fig. 2 zeigt eine zweite Steuerungseinrichtung (11) der Steuerungsvorrichtung (1). Diese ist über eine zweite Anzahl von Verbindungsleitungen (31) mit den nachfolgenden Einrichtungen verbunden. Wie zuvor genannt ist diese zweite Steuerungseinrichtung (11) über die erste Schnittstelle (9) an diese erste Anzahl von Verbindungsleitungen (30) angeschlossen, welche wiederum mit den drei dargestellten ersten Steuerungseinrichtungen (2) verbunden ist. Über eine Regeleinrichtung (21) werden die jeweiligen Gruppen, repräsentiert durch die jeweils erste Steuerungseinrichtung (2), mit elektrischer Energie aus der Spannungsquelle (19) versorgt. Exemplarisch dargestellt ist eine Steuerleitung (12) zu verschiedenen Schalteinrichtungen. Der Erfassungsbaustein (13) dient der Messung verschiedener Ströme, wobei diese Messeinrichtung je nach Bedarf über eine Schalteinrichtung (nicht dargestellt) in verschiedene
Stromkreise geschaltet werden kann. An den Anzahl von Verbindungsleitungen (31) ist auch eine Echtzeituhr (14) angeschlossen. Diese dient zur Lieferung einer Zeitinformation, wenn beispielsweise ein Wert oder eine Meldung zu einem Ereignis in einer Speichereinheit abgespeichert werden soll. An die zweite Anzahl von Verbindungsleitungen (31) ist ein zweiter Speicherbaustein (15) angeschlossen, in der diese zweite Steuerungseinrichtung (11) ein Sammelverlaufsprotokoll anlegt. Ein weiterer Speicherbaustein (16) dient in dieser Ausführungsform zur Abspeicherung von Software, die für den Betrieb dieser zweiten Steuerungseinrichtung (11) erforderlich ist. Ebenso können Inhalte der Speicherbausteine (15, 16) auch in einem einzelnen
Speicherbaustein abgespeichert sein. Ebenfalls dargestellt sind zwei weitere Schnittstellen (17, 20), welche dieser zweiten Steuerungseinrichtung (11) den Signalaustausch mit einer vorgenannten weiteren Steuerung, die dem Kfz zugeordnet ist, sowie zeitweise einer externen Steuerung, beispielsweise der eines Diagnosegeräts, gestatten.
Fig. 3 zeigt eine Steuerungsvorrichtung (1) für eine wiederaufladbare Energiespeichereinrichtung, welche aus als Beispiel zwei Gruppen besteht. Eine solche Gruppe besteht aus je einer ersten Steuerungseinrichtung (2) sowie die je einer angeschlossenen Reihenschaltung von vier galvanischen Zellen (6) sowie einigen weiteren Bausteinen, die hier nicht dargestellt sind. Zwei solche wiederaufladbare Energiespeichereinrichtung (27) sind mit Hilfe der zweier Zuleitungen (32, 33) parallel geschaltet. Es ist jedoch durchaus möglich, eine weit größere Anzahl von Energiespeichereinrichtungen (27) parallel oder auch in Reihe zu schalten. Teil der ersten Anzahl von Verbindungsleitungen (30) ist eine Steuerleitung (34), über welche der Regler (28) gesteuert wird. Ebenfalls dargestellt ist die zweite Anzahl von Verbindungsleitungen (31), welche über eine Schnittstelle (17) den Signalaustausch mit einer weiteren Steuerung, hier des Kraftfahrzeugs, gestattet.