ES2553856T3 - Sistema de células eléctricas con medios para detectar una discontinuidad - Google Patents

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Abstract

Un sistema de células eléctricas (1.1) con un dispositivo para la detección de una discontinuidad en las conexiones eléctricas a células eléctricas (2.1, 2.2, ...) en el sistema de células eléctricas (1.1), comprendiendo el sistema: una pluralidad de células eléctricas (2.1, 2.2,...) y una pluralidad de filtros electrónicos (4.1, 4.2,...), teniendo cada uno una conexión a un electrodo de una célula eléctrica, comprendiendo cada uno de la pluralidad de filtros electrónicos una primera resistencia (4.1.2, 4.2.4,...) y un condensador (4.1.1, 4.1.2.,...) conectado a la primera resistencia, estando el sistema adaptado para: descargar simultáneamente los condensadores manteniendo al mismo tiempo las conexiones a las células eléctricas, recargar simultáneamente los condensadores de las células eléctricas, comprendiendo además una unidad de control de tensión para controlar una tensión dinámica en los condensadores para determinar si hay una discontinuidad en las conexiones eléctricas a las células eléctricas.

Description

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DESCRIPCION
Sistema de celulas electricas con medios para detectar una discontinuidad Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de las celulas electricas tales como sistemas de celulas de combustible o de baterla, y a medios para la control de las celulas electricas y medios para detectar una discontinuidad en los medios de control, especialmente para la deteccion de un circuito abierto en un cable o alambre del medio de control.
Antecedentes de la invencion
Por lo general, las fuentes de alimentacion de CC, tales como celulas de combustible o baterlas tienen solo una diferencia de tension baja por celula. Esto significa que las baterlas o celulas se conectan, a menudo, en serie con el fin de obtener una tension de trabajo util. Es habitual proporcionar algun tipo de circuito de control para una cadena o escala de celulas de este tipo.
Una celula de combustible es un dispositivo que convierte la energla qulmica en energla electrica, donde su funcionalidad es la siguiente: Un combustible en el lado del anodo y un oxidante en el lado del catodo reaccionan en presencia de un electrolito generando una diferencia de carga entre el lado del anodo y el lado del catodo. Un aparato se puede conectar a continuacion a traves de cables o alambres al lado del anodo y al lado del catodo. Un sistema de celulas de combustible comprende diversas, al menos dos, celulas de combustible, en el que cada una de las celulas de combustible se conecta a la celula de combustible adyacente en una conexion en serie. En consideracion de la tension necesaria, un aparato se puede conectar a un numero de celulas de combustible conectadas en serie para proporcionar la tension apropiada. En caso de una discontinuidad en el suministro de electricidad, la tension aplicada al aparato se baja y, por lo tanto, la funcion del aparato se ve afectada. Incluso peor, el combustible se puede suministrar a una celula de combustible a pesar de que no esta funcionando correctamente. Como no se consume el combustible existe el peligro de que se pueda descargar al medio ambiente.
Una de las soluciones de este problema es un monitor de tension de celula (CVM), que esta disponible comercialmente. Cada una de las celulas de combustible se tiene que conectar al CVM por separado.
El CVM detecta una desviacion de la tension de una celula de combustible a partir de un tension media de un sistema de celulas de combustible y toma acciones como la notificacion de la tension real o el apagado del sistema de celulas de combustible. Durante la puesta en marcha y la parada, la tension de una celula de combustible puede caer por debajo del valor de 0 V, lo que significa que el CVM debe ser capaz de distinguir entre los estados transitorios de las celulas de combustible, un fallo del CVM o de una celula de combustible Por lo tanto, se requiere una comprobacion de la conectividad de los cables o alambres del CVM.
Las soluciones convencionales de la tecnica anterior se demuestran, por ejemplo, en el documento JP 2006/153758, que propone un sistema de celulas de combustible que comprende cuatro grupos de celulas de combustible con dos celulas de combustible en cada grupo de celulas de combustible, que se conecten en una conexion en serie que comprende un cable conectado a cada celula de combustible. Cada uno de los cables se dirige a un filtro de paso bajo, que se conecta a tierra y se suministra con electricidad mediante una fuente de tension separada. Puesto que cada uno de los filtros de paso bajo esta provisto de una fuente de tension independiente, se necesitan dos conmutadores para cargar y descargar la capacitancia de los filtros de paso bajo, lo que hace que una comprobacion de conectividad sea compleja y costosa.
El documento US 2007/0196707 A1 propone un sistema de celulas de combustible, que se divide en diversas porciones de celulas de combustible. Una comprobacion de conectividad se realiza mediante la medicion de la tension de cada porcion de celula de combustible en comparacion con una tierra, y la amplificacion de la tension medida a traves de dos filtros de paso de banda a una unidad de procesamiento de senales. La tension sobre la porcion de celula de combustible se compara despues con una tension media del sistema de celulas de combustible, donde una desviacion es una indicacion de una discontinuidad del suministro de electricidad. Una desventaja de esta realization es que solo la tension de una porcion de celulas de combustible en comparacion con la tierra se puede medir y no la tension de una sola celula de combustible, lo que hace diflcil localizar la discontinuidad en uno de los cables.
La patente de Estados Unidos N° 6 255 826 desvela un dispositivo de medicion de tension de baterla capaz de detectar una rotura en la llnea de medicion de tension en un dispositivo de medicion de tension de baterla que detecta la tension de la baterla. Los bloques se forman mediante la conexion de una pluralidad de baterlas secundarias en serie y se proporcionan sensores de tension que detectan la tension de cada bloque. Ademas, antes de estos sensores de tension se proporcionan filtros de ruido, y ademas, una resistencia de deteccion de rotura en la llnea de medicion para detectar una rotura en la llnea de medicion de tension se conecta en paralelo a cada bloque.
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La Solicitud de Patente Publicada de Estados Unidos N° 2008/143 298 desvela un dispositivo de diagnostico de anomallas, configurado para diagnosticar una anomalla en un paquete de baterlas que tiene una pluralidad de celulas conectadas en serie. Cada uno de una pluralidad de circuitos de deteccion de tension de diagnostico se configura para detectar la tension a traves de uno correspondiente de los circuitos de descarga. Una seccion de control de diagnostico de anomallas se configura para realizar una primera operacion de diagnostico en la que los conmutadores correspondientes a aquellos alternos de las celulas se activan y una segunda operacion de diagnostico en la que todos los conmutadores se activan.
Sumario de la invencion
Un objetivo de la invencion es proporcionar un sistema de celulas electricas tal como un sistema de celulas de combustible, celulas electrollticas o de baterla, que tiene medios sencillos y baratos para el control de las celulas y para la deteccion de una discontinuidad en las conexiones a las celulas. La presente invencion puede ser, en particular, sistemas de celulas electricas que utilizan celulas de combustible y Ultracaps. Los Ultracaps y las celulas de combustible tienen una caracterlstica comun que los distingue de muchas otras celulas electroqulmicas en que los cero voltios es una tension de operacion normal para estas ultimas. La deteccion de la conectividad a cero voltios a traves de la celula electroqulmica es un objetivo particular de la presente invencion.
En una realizacion, se proporciona un sistema de celulas electricas, por ejemplo un sistema de celulas de combustible, que comprende una pluralidad de celulas electricas, por ejemplo, celulas de combustible y pluralidad de primeras resistencias, estando la pluralidad de celulas electricas y los primeros resistores en la forma de un circuito de escalera, y filtros electronicos que tienen cada uno una primera conexion a un primer nodo entre dos de los primeros resistores, comprendiendo cada filtro electronico una segunda resistencia y un dispositivo de almacenamiento de carga conectado a la segunda resistencia. Las resistencias pueden ser resistores, un circuito de resistores u otros tipos de resistores, tales como transistores conectados a diodos. Las resistencias se pueden conectar en una red de resistores de derivacion, En una realizacion adicional de cada uno de los filtros electronicos se conecta tambien a traves de una segunda conexion a su filtro electronico adyacente. La conexion de cada filtro electronico al adyacente hace que los filtros electronicos del sistema de celulas de combustible trabajen sin ningun tipo de suministros de tension separadas, porque cada uno de los filtros electronicos se conecta a su propia celula electrica, por ejemplo, celulas de combustible. De esto se deduce de que, de acuerdo con cada filtro electronico, solo es necesario un conmutador, lo que hace que el sistema de celulas de combustible sea mas simple y mas barato.
Las celulas electricas pueden ser celulas de combustible, baterlas o celulas de baterla, por ejemplo. Las celulas de baterla pueden ser celulas electrollticas. El dispositivo de almacenamiento de carga puede ser un condensador, una red o circuito condensador o cualquier otro dispositivo de almacenamiento de carga.
Preferentemente, cada uno de los filtros electronicos es un filtro de paso bajo. Un filtro de paso bajo tiene la ventaja de que no muestra ninguna influencia sobre una corriente continua, que es el caso para una celula de combustible y filtra la porcion de alta frecuencia de los cambios de tension, que se puede utilizar para realizar comprobaciones de conectividad.
Cada filtro electronico se conecta a una primera o resistencia de entrada y puesto que cada una de las resistencias de entrada es un resistor de derivacion para su conexion a traves de la celula electrica correspondiente, por ejemplo, celula de combustible, y para limitar la tension de salida de cada celula electrica, por ejemplo, celulas de combustible, las celulas de combustible no estan nunca en circuito abierto. Una corriente electrica permanente que fluye a traves de cada celula de combustible durante el funcionamiento limita la corrosion de carbono en las celulas de combustible PEM. Otra ventaja es que una resistencia de entrada ayuda a detectar la discontinuidad en el suministro de potencia electrica.
De acuerdo con una realizacion preferida adicional, cada resistencia de entrada se conecta a su resistencia de entrada adyacente. Una conexion en serie de resistencias de entrada para su conexion en paralelo a las celulas de combustible en un circuito de escalera proporciona un divisor de tension, donde cada resistencia de entrada genera una tension de entrada para el filtro electronico correspondiente, en el que la tension generada desde cada una de las resistencias de entrada son todas iguales.
Por lo general, una segunda o resistencia activa de cada filtro electronico es mucho mas pequena en comparacion con la primera o resistencia de entrada correspondiente. En este caso el efecto del filtro electronico en la corriente continua de la celula de combustible es insignificante y una corriente electrica que fluye a traves de las resistencias de entrada tambien es insignificante. El filtro electronico solo afecta a la respuesta dinamica de hacer una comprobacion de conectividad posible. En consecuencia, cada resistencia de entrada tiene el mismo valor, para proporcionar la misma tension constante a cada filtro electronico. De acuerdo con una realizacion preferida de la invencion, una salida de cada filtro electronico se conecta a una unidad de medicion de tension, tal como un convertidor analogico/digital, para transmitir un valor, por ejemplo, un valor digital de tension al CVM.
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De acuerdo con una realization preferida adicional de la invention, un conmutador electrico se dispone para cada filtro electronico, en la que el conmutador cambia la tension a la salida del filtro electronico correspondiente. Al cambiar la tension, por ejemplo, elevation o descenso, o cortocircuitar la salida de un filtro electronico, un dispositivo de almacenamiento de carga tal como una capacitancia del filtro electronico se carga/descarga bruscamente. En caso de una apertura de un conmutador, el dispositivo de almacenamiento de carga del filtro electronico correspondiente se carga a traves de la celula electrica correspondiente, por ejemplo, celulas de combustible de nuevo. En caso de una discontinuidad en las conexiones a la celula electrica, por ejemplo, celula de combustible, el dispositivo de almacenamiento de carga del filtro electronico se carga a traves de los filtros electronicos adyacentes, en el que el proceso de carga muestra una vida media mas larga. El cambio en la respuesta dinamica del dispositivo de almacenamiento de carga se detecta a traves de una unidad de medicion de tension, por ejemplo un convertidor analogico-digital del CVM.
Por lo general, cada una de las celulas electricas, por ejemplo, celulas de combustible es para su conexion con un cable a una entrada del filtro electronico correspondiente, manteniendo el circuito simple y barato.
En general, cada una de las celulas electricas, por ejemplo, celulas de combustible es para su conexion a una celula electrica adyacente, por ejemplo, celula de combustible, para el establecimiento de una conexion en serie de las celulas electricas que componen el sistema de celulas electricas. En general, todas las impedancias de los filtros electronicos son iguales, para asegurarse de que en caso de discontinuidad en el suministro electrico, la salida de cada filtro electronico muestre la misma tension de salida.
De acuerdo con una mejora alternativa de la invention, una fuente de tension externa se dispone para su conexion entre uno de los conmutadores y un primer polo, por ejemplo, un polo negativo del sistema de celulas electricas. Esta disposition hace posible la detection de una discontinuidad en un cable o alambre de conexion a tierra, que se conecta al primer polo, por ejemplo, el polo negativo del sistema de celulas electricas, ya que esto no es posible sin una fuente de tension externa.
De acuerdo con una mejora alternativa de la invention se dispone una fuente de tension externa para su conexion entre cada uno de los conmutadores y el primer polo, por ejemplo, el polo negativo del sistema de celulas electricas, para detectar una discontinuidad del suministro electrico en caso de que la celula electrica muestre una tension de salida de cero voltios.
De acuerdo con una mejora alternativa en la invention, el conmutador se dispone para su acoplamiento a la celula electrica que comprende el primer polo, por ejemplo, el polo negativo del sistema de celulas electricas se conecta al primer polo, por ejemplo, el polo negativo de la fuente de tension externa, para detectar una discontinuidad del suministro electrico en caso de las celulas electricas muestren una tension de salida de cero voltios y que un cable o alambre a tierra este desconectado.
Breve descripcion de los dibujos
Estos y otros aspectos de la invention seran evidentes a partir de y se aclararan con referencia a las realizaciones descritas a continuation.
En los dibujos:
La Figura 1 muestra un circuito de un sistema de celulas de combustible que comprende tres celulas de combustible y, correspondientemente, tres filtros de paso bajo, donde cada filtro de paso bajo se conecta al filtro de paso bajo adyacente;
La Figura 2 muestra un circuito de un sistema de celulas de combustible de acuerdo con la Figura 1 con una fuente de tension externa entre un polo negativo del sistema de celulas de combustible y un conmutador;
La Figura 3
muestra un circuito de un sistema de celulas de combustible de acuerdo con la Figura 2, en el que la fuente de tension externa se conecta a todos los tres conmutadores; y
La Figura 4 muestra un circuito de un sistema de celulas de combustible de acuerdo con la Figura 3, en el que el conmutador de acuerdo con la celula de combustible que comprende el polo negativo del sistema de celulas de combustible se conecta al polo negativo de la fuente de tension externa.
La Figura 5
muestra un circuito de un sistema de control de tension para una pila de celulas de combustible con el que se puede utilizar la presente invention.
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Descripcion detallada de realizaciones
La presente invencion se describira con respecto a las realizaciones particulares y con referenda a ciertos dibujos, pero la invencion no se limita a las mismas sino solamente a las reivindicaciones. Los dibujos descritos son solamente esquematicos y no limitativos. En los dibujos, el tamano de algunos de los elementos puede estar exagerado y no dibujado a escala para fines ilustrativos. Las dimensiones y las dimensiones relativas no corresponden a reducciones reales para la practica de la invencion.
En la presente solicitud, por ejemplo, en la descripcion, las reivindicaciones y los dibujos, la expresion celula electrica significa cualquier tipo de celula de almacenamiento o de generacion de energla tal como una baterla, una celula electroqulmica, una celula de combustible, una celula solar o un Ultracap (un condensador electroqulmico de doble capa). Por sistema de celulas electricas se entiende un sistema que comprende celulas electricas.
Adicionalmente, los terminos primer, segundo, tercer y similares en la descripcion y en las reivindicaciones, se utilizan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronologico. Se debe entender que los terminos as! usados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invencion descritas en la presente memoria son capaces de funcionar en otras secuencias que las descritas o ilustradas en la presente memoria.
Por otra parte, los terminos superior, inferior, sobre, debajo y similares en la descripcion y en las reivindicaciones se utilizan con fines descriptivos y no necesariamente para describir posiciones relativas. Se debe entender que los terminos as! usados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invencion descrita en la presente memoria son capaces de operar en otras orientaciones que las descritas o ilustradas en la presente memoria.
Cabe senalar que la expresion "que comprende", que se utiliza en las reivindicaciones, no debe interpretarse como restringida a los medios que figuran all!; no excluye otros elementos o etapas. Por lo tanto, se debe interpretar como que especifica la presencia de las caracterlsticas, numeros enteros, etapas o componentes indicados a los que hace referencia, pero no excluye la presencia o adicion de una o mas de otras caracterlsticas, numeros enteros, etapas o componentes, o grupos de los mismos. Por lo tanto, el alcance de la expresion "un dispositivo que comprende los medios A y B" no debe limitarse a dispositivos que consisten solamente en los componentes A y B. Significa que con respecto a la presente invencion, los unicos componentes relevantes del dispositivo son A y B.
Del mismo modo, cabe senalar que el termino "acoplado", que se utiliza tambien en las reivindicaciones, no debe interpretarse como restringido solo a conexiones directas. Por lo tanto, el alcance de la expresion "un dispositivo A acoplado a un dispositivo B" no debe limitarse a dispositivos o sistemas en los que una salida del dispositivo A se conecta directamente a una entrada del dispositivo B. Significa que existe una trayectoria entre una salida de A y una entrada de B que puede ser una trayectoria que incluye otros dispositivos o medios.
La Figura 5 muestra una disposicion esquematica de un Monitor de Tension de Celula (CVM) de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El CVM es para su uso con una pila de celulas electricas, tales como las celulas de combustible, celulas de baterlas, celulas electrollticas o similar. El CVM puede ser un dispositivo separado para su conexion a las celulas electricas y comprende conexiones a una o mas Unidades de Exploracion de Tension (VSU) y un controlador principal. En una realizacion de la presente invencion, la VSU incluye una unidad de control de tension y, opcionalmente, conmutadores como se describira con referencia a las Figuras 1 a 4. La VSU puede procesar previamente los datos medidos de manera que solo los datos relevantes se envlan en un bus de comunicacion a un controlador principal. El procesamiento previo se puede implementar en software o en otra forma de logica programable, por ejemplo, FPGA. Un fallo de desconexion del cable en una de las conexiones da como resultado que el CVM proporcione lecturas falsas. Un objetivo de la presente invencion es proporcionar un CVM en el que los fallos de conexion se pueden distinguir de los fallos de las celulas electricas.
La presente invencion proporciona un dispositivo para la deteccion de errores de conectividad en los cables para la conexion a un sistema de celulas electricas. La presente invencion proporciona tambien un sistema de celulas electricas que tiene un medio para detectar tal conectividad en el cableado a las celulas. La Figura 1 muestra un circuito de una celula electrica, por ejemplo, un sistema de celulas de combustible, celulas electrollticas o de baterla
1.1 de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion que se puede utilizar con un dispositivo para detectar la conectividad en el CVM. Las celulas electricas de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion se pueden utilizar en una amplia variedad de aplicaciones, por ejemplo, para alimentar vehlculos automoviles tales como autobuses, coches, motocicletas, scooters, bicicletas; o barcos, trenes, maquinas expendedoras, aspiradoras, senales de trafico en autopistas, dispositivos electronicos, equipamiento hospitalario, plantas de tratamiento de aguas residuales, etc.
A continuacion, se hara referencia a las celulas de combustible, pero la presente invencion no se limita a las mismas. Para cada referencia a una "celula de combustible", se puede utilizar el termino "celula" con lo que el termino "celula" incluye celulas de combustible, celulas de baterla, celula electrolltica o cualquier otra forma de celula de alimentacion de CC. Una primera celula de combustible 2.1, una segunda celula de combustible 2.2 y una tercera
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celula de combustible 2.3 se disponen en el orden mencionado en una conexion en serie. Un cable o alambre a tierra 3.0 se conecta opcionalmente a un primer polo, por ejemplo, el polo negativo de la primera celula de combustible 2.1, con lo que el polo negativo de la primera celula de combustible es el primer polo, por ejemplo, el polo negativo del sistema de celulas de combustible. Un primer cable 3.1 se conecta en un lado al segundo polo, por ejemplo, el polo positivo de la primera celula de combustible 2.1 y el primer polo, por ejemplo, el polo negativo de una segunda celula de combustible 2,2, respectivamente, y en el otro lado a la entrada de un primer filtro de paso bajo 4.1, que comprende un primer dispositivo de almacenamiento de carga, por ejemplo el condensador 4.1.1 y una primera resistencia activa 4.1.2. Una primera resistencia de entrada 5.1 se conecta al primer cable 3.1 y al cable o alambre a tierra 3.0 y opera como un resistor de derivacion. Una resistencia a tierra 6 conecta el cable o alambre a tierra 3.0 y la resistencia a tierra 6, respectivamente, a la capacitancia 4.1.1 del primer filtro de paso bajo 4.1.
Un segundo cable 3.2 esta en un lado conectado al segundo polo, por ejemplo, polo positivo de la segunda celula de combustible 2.2 y al primer polo, por ejemplo, polo negativo de una tercera celula de combustible 2.3, respectivamente, y en el otro lado a un segundo filtro de paso bajo 4.2 que comprende un segundo dispositivo de almacenamiento de carga, por ejemplo, una segunda capacitancia 4.2.1 y una segunda resistencia activa 4.2.2. La segunda capacitancia 4.2.1 del segundo filtro de paso bajo 4.2 se conecta a la salida del primer filtro de paso bajo
4.1 y una segunda resistencia de entrada 5.2 se conecta a la entrada del segundo filtro de paso bajo 4.2 y el segundo cable 3.2, respectivamente, a la entrada del primer filtro de paso bajo 4.1 y actua como un resistor de derivacion.
Un tercer cable 3.3 esta en un lado conectado al segundo polo, por ejemplo, polo positivo de la tercera celula de combustible 2.3, que es el segundo polo, por ejemplo, polo positivo del sistema de celulas de combustible y en el otro lado a un tercer filtro de paso bajo 4,3, que comprende un tercer dispositivo de almacenamiento de carga, por ejemplo, una tercera capacitancia 4.3.1 y tercera resistencia activa 4.3.2. Una tercera resistencia de entrada 5.3 se conecta a la entrada del tercer filtro de paso bajo 4.3 y al tercer cable 3.3, respectivamente, a la entrada del segundo filtro de paso bajo 4.2 y actua como un resistor de derivacion.
Es evidente que la disposicion de circuito de acuerdo con el sistema de celulas de combustible 1.1 es capaz de continuarse con otras celulas de combustible y un filtro de paso bajo asociado con cada celula de combustible de manera que un enesimo cable 3.n este en un lado conectado al segundo polo, por ejemplo, polo positivo de la enesima celula de combustible 2.n, que es el segundo polo, por ejemplo, polo positivo del sistema de celulas de combustible y en el otro lado a un enesimo filtro de paso bajo 4.n, que comprende un enesimo dispositivo de almacenamiento de carga, por ejemplo, una enesima capacitancia 4.n.1 y una enesima resistencia activa 4.n.2. Una enesima resistencia de entrada 5.n conecta la entrada del enesimo filtro de paso bajo 4.n y el enesimo cable 3.n, respectivamente, a la entrada del enesimo-1 filtro de paso bajo 4.n- 1 y actua como un resistor de derivacion.
Una primera salida diferencial 7.1 del primer filtro de paso bajo 4.1 se conecta a una primera unidad de control de tension 10.1 que es opcionalmente un primer convertidor de analogico a digital (A/D) y se puede derivar por un primer conmutador 8.1. Una segunda salida diferencial 7.2 del segundo filtro de paso bajo 4.2 se conecta tambien a una segunda unidad de control de tension 10.2 que es, opcionalmente, un segundo convertidor analogico a digital y se puede derivar tambien por un segundo conmutador 8.2. Y una salida de tercera diferencial 7.3 del tercer filtro de paso bajo 4.3 se conecta a una tercera unidad de control de tension 10.3 que es opcionalmente un tercer convertidor analogico a digital y se puede derivar tambien con un tercer conmutador 8.3. Las tres unidades de control de tension (es decir, opcionalmente, los tres convertidores analogico a digital) asociados a las salidas 7.1, 7.2 y 7.3 son parte de un CVM. Por otra parte, todas las resistencias de entradas 5.1, 5.2 y 5.3 tienen igual valor, todas las capacitancias de los tres dispositivos de almacenamiento de carga 4.1.1, 4.2.1 y 4.3.1 tienen igual valor, y las tres resistencias activas 4.1. 2. 4.2.2 y 4.3.2 tienen igual valor. Ademas, las resistencias de entrada 5.1, 5.2 y 5.3 tienen un valor mucho mayor que las resistencias activas correspondientes 4.1.2. 4.2.2 y 4.3.2, por ejemplo, 5 veces, 10 veces, 20 veces mayor. Los conmutadores 8.1, 8.2 y 8.3 no necesitan tener el potencial de tierra en su polo normalmente abierto. Una tension intermedia entre la tension de una celula electrica y la tierra o una tension mayor que la tension de una celula electrica tambien se podrla utilizar.
A continuation, las unidades de control de tension 10.1, 10.2 y 10.3 se han omitido de los dibujos para mayor claridad. Ademas, aunque las unidades de control de tension se han mostrado por separado de los conmutadores, estos componentes pueden estar todos integrados en un microcontrolador, por ejemplo.
Por lo general (esta variation no se muestra en los dibujos), una enesima salida diferencial n.7 del enesimo filtro de paso bajo 4.n se conecta a una enesima unidad de control de tension que es, opcionalmente, un convertidor de analogico a digital (A/D) y se puede derivar por un enesimo conmutador 8.n. La enesima unidad de control de tension asociada a la salida 7.n es tambien parte del CVM. Ademas, el valor de resistencia de la enesima resistencia de entrada 5.n es el mismo para todas las resistencias de entradas 5.1, 5.2. La capacitancia del enesimo dispositivo de almacenamiento de carga es la misma que todas las capacitancias 4.1.1, 4.2.1 y 4.3.1, y la enesima resistencia activa es la misma que todas las resistencias activas 4.1.2, 4.2.2 y 4.3.2.
En el caso de una operation normal, todas las tres salidas 7.1, 7.2 y 7.3 muestran la misma tension de salida. En caso de una discontinuidad del suministro electrico, una desconexion o transection del segundo cable 3.2 por
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ejemplo, la tension de salida de la salida 7.2 sera la tension de la segunda celula de combustible 2.2 mas la tension de la tercera celula de combustible 2.3 dividida entre 2: (U2.2 + U2.3)/?. La medicion de las tensiones de salida de las dos salidas, en este caso la segunda salida 7.2 y la tercera salida 7.3, puede ser una indicacion de una discontinuidad. Sin embargo existe el peligro de que si U2.2 y U2.3 son casi iguales, entonces no hay diferencia significativa entre (U2.2 + U2.3)/? y, o bien U2.2 o C2.3. Esto hace una comprobacion de conectividad alternativa necesaria.
Suponiendo que el uno de los polos de los conmutadores esta al potencial de tierra por causa del argumento, para la comprobacion de conectividad los tres conmutadores de 8.1, 8.2 y 8.3 se cierran de forma simultanea, lo que conduce a una descarga brusca de las tres capacitancias 4.1.1, 4.2.1 y 4.3.1. Los conmutadores 8.1, 8.2 y 8.3 se abren simultaneamente y se produce la recarga de las tres capacitancias 4.1.1, 4.2.1. Si uno de los cables, en este caso por ejemplo, el segundo cable 3.2 se desconecta, la segunda capacitancia 4.2.1 se carga a traves de la resistencia de entrada adyacente y el filtro de paso bajo de la celula vecina, en este caso la tercera resistencia de entrada 5.3 y el tercer filtro de paso bajo 4.3, lo que conduce a una respuesta dinamica diferente de la tension en el condensador relevante, por ejemplo, una tension inferior a vida media de la respuesta dinamica en la capacitancia
4.2.1 que para los demas. La segunda unidad de control de tension, por ejemplo, convertidor de analogico a digital, mide la respuesta dinamica, por ejemplo, mide despues de un retraso de tiempo predefinido despues de abrir el segundo conmutador 8.2, la tension de salida a la salida 7.2. La segunda tension de salida 7.2 indica una mala conexion, en este caso para el segundo cable de 3.2, si la respuesta dinamica difiere de la operation normal, por ejemplo, si la segunda tension de salida 7.2 esta en el tiempo de medicion mas bajo que las otras tensiones de salida.
Una description alternativa de los circuitos de la primera realization es la siguiente que es funcionalmente equivalente a la descripcion anterior. Las celulas electricas 2.1 a 2.3 se conectan en un primer circuito de escalera que comprende las celulas electricas 2.1 a 2.3 y los primeros resistores de 5.1 a 5.3. Los "peldanos" de la escalera se forman por las conexiones 3.0 a 3.3 que forman primeros nodos entre las celulas electricas 2.1 a 2.3. Los resistores 5.1 a 5.3 se conectan tambien en un segundo circuito de escalera con los condensadores 4.1.1 a 4.3.1. Los segundos nodos entre los resistores 5.1 a 5.3 se conectan a terceros nodos entre los dispositivos de almacenamiento de carga, por ejemplo, condensadores 4.1.1 a 4.3.1 a traves de segundas resistencias 4.1.2 a 4.3.2. Los terceros nodos se conectan a las unidades de tension de control, por ejemplo, convertidores de analogico a digital como se ha descrito anteriormente, as! como a conmutadores de cortocircuito 8.1 a 8.3. La operacion es como se ha descrito anteriormente. Se hace uso del cambio dinamico de las tensiones en los terceros nodos a medida que se miden por las unidades de control de tension, por ejemplo convertidores de analogico a digital, para determinar si existe una discontinuidad en el cableado.
Con la comprobacion de conectividad de acuerdo con la primera realizacion, una mala conexion en el cable a tierra 3.0 conduce a una salida de tension diferencial de 0 V en la salida 7.1, lo que es suficiente para indicar una discontinuidad. Sin embargo, para hacer uso de un sistema uniforme de control y para realizar una comprobacion de conectividad en el cable o alambre a tierra 3.0 un circuito de acuerdo con una segunda realizacion como se muestra en la Figura 2 es el preferido. El circuito de acuerdo con la Figura 2 es equivalente al circuito de acuerdo con la Figura 1, con la diferencia, de que una fuente de tension externa 9 se conecta con un polo, por ejemplo, su polo positivo en el primer conmutador 8.1 y con su otro polo, por ejemplo, su polo negativo a la resistencia a tierra 6, por lo que la tension de la fuente de tension externa 9 puede ser cualquier tension arbitraria adecuada, por ejemplo, el suministro de tension del circuito de control de tension o una tension de referencia que difiere de la tension nominal de una celula electrica.
Si el cable o alambre a tierra 3.0 se desconecta y el primer conmutador 8.1 se cierra, una corriente electrica del suministro de tension externo 9 se hace fluir a traves del primer filtro de paso bajo 4.1, la primera resistencia de entrada 5.1 y la resistencia a tierra 6. En caso de abrir el primer conmutador 8.1, la primera capacitancia 4.1.1 se descarga o carga, por lo que la respuesta dinamica de carga/descarga es mucho mas lenta, por ejemplo, la tension a vida media es mucho menor que en el caso de un cable o alambre a tierra intacto 3.0, lo que se puede detectar por la unidad de control de tension relevante, por ejemplo, convertidor de analogico a digital.
Dado que la tension de una celula de combustible puede bajar hasta el valor de 0 V, una comprobacion de conectividad de acuerdo con la Figura 1 y/o Figura 2 podrla dar resultados falsos. En este caso, un circuito de una celula de alimentation, por ejemplo, sistema de celulas de combustible 1.3 de acuerdo con la tercera realizacion de la presente invention como se muestra en la Figura 3 se puede utilizar, donde el segundo polo, por ejemplo, el polo positivo de una fuente de tension externa 9 se conecta a cada uno de los conmutadores 8.1, 8.2 y 8.3 y el primer polo, por ejemplo, polo negativo de la fuente de tension externa 9 se conecta a la resistencia a tierra 6. De nuevo la tension de salida de la fuente de tension externa 9 puede ser cualquier tension arbitraria. El primer a tercer dispositivos de almacenamiento de carga, por ejemplo, primera capacitancia 4.1.1, segunda capacitancia 4.2.1 y tercera capacitancia 4.3.1 se conectan todos entre la resistencia correspondiente 4.1.2. 4.2.2 y 4.2.3 y la tierra, en lugar de conectarse a la salida del filtro de paso bajo adyacente, que es el caso para los circuitos 1.1 y 1.2 correspondientes a la Figura 1 y a la Figura 2. El primer a tercer dispositivos de almacenamiento de carga, por ejemplo, la primera capacitancia 4.1.1, la segunda capacitancia 4.2.1 y la tercera capacitancia 4.3.1 y las resistencias correspondientes 4.1.2.4.2.2 y 4.2.3 forman los filtros de paso bajo.
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Una descripcion alternativa del circuito de la tercera realizacion es como sigue, lo que es funcionalmente equivalente a la descripcion anterior. Las celulas electricas 2.1 a 2.3 se conectan en un primer circuito de escalera que comprende las celulas electricas 2.1 a 2.3 y los primeros resistores 5.1 a 5.3. Los "peldanos" de la escalera se forman por las conexiones 3.0 a 3.3 que forman primeros nodos entre las celulas electricas 2.1 a 2.3. Los segundos nodos entre los resistores 5.1 a 5.3 se conectan individualmente a tierra a traves de conexiones en serie de dispositivos de almacenamiento de carga, por ejemplo, los condensadores 4.1.1 a 4.3.1 y los segundos resistores
4.1.2 a 4.3.2. en pares respectivos. Los resistores 4.1.2 a 4.3.2 se conectan con los polos normalmente abiertos de los conmutadores 8.1 a 8.3 a traves de terceros nodos. Los terceros nodos se conectan a las unidades de control de tension, por ejemplo, convertidores analogico a digital como se ha descrito anteriormente, as! como a los conmutadores 8.1 a 8.3. El segundo polo, por ejemplo, el polo positivo de una fuente de tension externa 9 se conecta a cada uno de los conmutadores 8.1, 8.2 y 8.3 y el primer polo, por ejemplo, polo negativo de la fuente de tension externa 9 se conecta a la resistencia a tierra 6. De nuevo la tension de salida de la fuente de tension externa 9 puede ser de cualquier tension arbitraria.
Dado que las tres celulas electricas, por ejemplo, celulas de combustible muestran una tension de cero voltios las tres resistencias de entrada 5.1, 5.2 y 5.3 se pueden considerar como en corto circuito, durante la operacion normal. En caso de una discontinuidad en el suministro electrico, una transeccion del segundo cable 3.2, por ejemplo, un segundo conmutador cerrado 8.2 hace que la corriente electrica de la fuente de tension externa 9 fluya a traves de la segunda resistencia de entrada 5.2 y la tercera resistencia de entrada 5.3, lo que hace que vida media de descarga de la segunda capacitancia 4.2.1 sea mayor que durante una operacion normal. Este hecho es detectable por el CVM a la segunda salida 7,2.
Nuevamente el circuito 1.3 no es capaz de medir una mala conexion del cable o alambre a tierra 3.0; esta discrepancia se evita en un circuito 1.4, de acuerdo con la Figura 4. En el circuito 1.4, el suministro de tension externo 9 se conecta con su segundo polo, por ejemplo, polo positivo solo al segundo conmutador 8.2 y al tercer conmutador 8.3, pero no a el primer conmutador 8.1, y el primer polo, por ejemplo, el polo negativo de la fuente de tension externa 9 se conecta a el primer conmutador 8.1 y a la resistencia 6.
Si el primer conmutador 8.1 se cierra, la primera capacitancia 4.1.1 esta en cero voltios, ya que ambos electrodos de la primera capacitancia 4.1.1 se conectan al mismo potencial electrico. Si el primer conmutador 8.1 se abre de nuevo, la primera capacitancia 4.1.1 se carga a traves de la primera resistencia activa 4.1.2 y la resistencia de tierra 6, ya que la primera resistencia de entrada 5.1 esta cortocircuitada por la primera celula de combustible 2.1. Si el cable o alambre a tierra 3.0 se desconecta, la primera resistencia de entrada 5.1 ya no esta cortocircuitada y la primera capacitancia 4.1.1 se carga a traves de la primera resistencia activa 4.1.2, la resistencia a tierra 6 y la primera resistencia de entrada 5.1, lo que hace que vida media de carga de la primera capacitancia 4.1.1 mucho mas larga. Este hecho es detectable por el CVM a traves de la primera salida 7.1.
Como se ha indicado anteriormente, las unidades de control de tension incluyen convertidores de analogico a digital. Estos pueden ser parte de un microcontrolador, que puede incluir tambien los tres conmutadores del mismo modo. La fuente de tension externa 9 tambien puede ser parte del microcontrolador, lo que simplifica la conmutacion de la fuente de tension externa 9 entre los tres conmutadores 8.1, 8.2 y 8.3. Por lo tanto, la conmutacion de los tres conmutadores 8.1, 8.2 y 8.3 se puede controlar tambien por el microcontrolador. Por ejemplo, el microcontrolador puede tener pines de entrada analogicos que se pueden utilizar para controlar las tensiones de 7.1 a 7.3, por ejemplo, el microcontrolador tiene un convertidor de analogico a digital para la conversion de los valores de entrada analogicos en valores digitales. Tambien de acuerdo con una realizacion adicional, las entradas analogicas se pueden programar para funcionar temporalmente como pines de salida digitales con una senal de nivel logico bajo y, opcionalmente, una senal de nivel logico alto. Por tanto, los pines de entrada analogos pueden controlar las tensiones 7.1... 7.3 de cualquiera de las realizaciones anteriores (en cuyo caso los conmutadores 8.1-3 estan en un circuito abierto) o pueden cambiar a un nivel logico bajo que implementa de manera efectiva un conmutador de cortocircuito. Esto implementa de manera efectiva los conmutadores 8.1,... 8,3 como en la Figura 1 sin necesidad de hardware adicional, proporcionando de este modo la descarga de los condensadores 4.1.1, 4.2.1 y 4.3.1. Esto es posible porque los puntos de medicion de las tensiones 7.1 a 7.3 en todas las realizaciones son identicos a los nodos de contacto de los conmutadores 8.1 a 8,3.
De acuerdo con una realizacion adicional, se proporciona una salida digital de alto nivel sobre un pin aplicando de este modo la conmutacion a una fuente de tension externa como, por ejemplo, al conmutador 8.1 de la Figura 2, cargando el condensador 4.1.1 en la fuente de potencia del microcontrolador. De acuerdo con una realizacion adicional, el microcontrolador no solo mide las tensiones de celula, por ejemplo a traves de entradas analogicas, y tambien para proporcionar las funciones de conmutacion de los conmutadores 8.1-3, sino que tambien esta programado para adaptar la configuracion de la VSU con una cualquiera de las realizaciones mostradas en las Figuras 1 a 4. Opcionalmente, el microcontrolador puede incluir software de decision para decidir cual es la configuracion mas apropiada (por ejemplo, cual de las configuraciones de las Figuras 1, 2. 3 o 4 es mejor para su aplicacion). El control de la respuesta de tension dinamica del tiempo de carga de los condensadores despues de abrir 8.1...8.3, por ejemplo, hasta el momento de la adquisicion de las tensiones 7.1 a 7.3 se puede realizar facilmente por el microcontrolador. Tambien pueden comparar los valores adquiridos durante la comprobacion de la conectividad con el valor esperado e informar solo el estado de la conexion, por ejemplo, a un controlador principal
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(no mostrado) del CVM.
El microcontrolador se puede implementar como hardware, software informatico, o combinaciones de ambos. El microcontrolador puede incluir un procesador de finalidad general, un procesador incrustado, un circuito integrado de aplicacion especlfica (ASIC), una matriz de puertas programable en campo (FPGA) u otro dispositivo logico programable, puerta discreta o transistor logica, componentes de hardware discretos, o cualquier combinacion disenada para realizar las funciones descritas en la presente memoria. Un procesador se puede implementar tambien como una combinacion de dispositivos informaticos, por ejemplo, una combinacion de una FPGA y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o mas microprocesadores junto con una FPGA, o cualquier otra configuracion.
Todas las comprobaciones de conectividad para todas las celulas en una pila se pueden realizar por todas las unidades de control de tension al mismo tiempo. El resultado de la comprobacion de conectividad es solo un bit por canal de adquisicion por lo que la sobrecarga de comunicacion para informar de los resultados de vuelta al controlador principal es muy limitada.
Si bien la invencion se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y en la descripcion anterior, tal ilustracion y descripcion han de considerarse ilustrativas o ejemplares y no restrictivas; la invencion no se limita a las realizaciones divulgadas estando solamente limitada por las reivindicaciones adjuntas. Otras variaciones a las realizaciones divulgadas se pueden comprender y efectuar por aquellos expertos en la materia durante la implementacion de la invencion reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la descripcion y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, el artlculo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. El mero hecho de que ciertas medidas se reciten en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinacion de estas medidas no se puede utilizar ventajosamente. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debe interpretarse como limitantes del alcance.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de celulas electricas (1.1) con un dispositivo para la detection de una discontinuidad en las conexiones electricas a celulas electricas (2.1, 2.2, ...) en el sistema de celulas electricas (1.1), comprendiendo el sistema:
    una pluralidad de celulas electricas (2.1, 2.2,...) y una pluralidad de filtros electronicos (4.1, 4.2,...), teniendo cada uno una conexion a un electrodo de una celula electrica, comprendiendo cada uno de la pluralidad de filtros electronicos una primera resistencia (4.1.2, 4.2.4,...) y un condensador (4.1.1, 4.1.2.,...) conectado a la primera resistencia, estando el sistema adaptado para:
    descargar simultaneamente los condensadores manteniendo al mismo tiempo las conexiones a las celulas electricas,
    recargar simultaneamente los condensadores de las celulas electricas, comprendiendo ademas una unidad de control de tension para controlar una tension dinamica en los condensadores para determinar si hay una discontinuidad en las conexiones electricas a las celulas electricas.
  2. 2. El sistema de celulas electricas de la reivindicacion 1, en el que el dispositivo para la deteccion comprende:
    una pluralidad de n segundas resistencias (5.1, 5.2,...), estando cada una de la pluralidad de las n segundas resistencias conectada como un resistor de derivation de una celula electrica asociada de modo que las n celulas electricas y las n segundas resistencias forman un circuito de escalera,
    n filtros electronicos (4.1, 4,2,...), teniendo cada filtro electronico una primera conexion a un primer nodo del circuito de escalera entre dos de las segundas resistencias (5.1, 5.2.,...), en donde el dispositivo comprende ademas n conmutadores (8.1, 8.2,...), estando cada uno de los n conmutadores conectado a una salida de un filtro electronico.
  3. 3. El sistema de celulas electricas de la reivindicacion 2, en el que los filtros electronicos se proporcionan como filtros de paso bajo.
  4. 4. El sistema de celulas electricas de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, en el que cada una de las primeras resistencias se conecta a una primera resistencia adyacente, respectivamente.
  5. 5. El sistema de celula electrica de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, en el que todas las primeras resistencias tienen igual valor.
  6. 6. El sistema de celulas electricas de cualquier reivindicacion anterior, en el que una salida de cada filtro electronico esta conectado a la unidad de control de tension.
  7. 7. El sistema de celulas electricas de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que cada una de las celulas electricas es para su conexion a una conexion en una entrada de un filtro electronico correspondiente.
  8. 8. El sistema de celulas electricas de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que cada una de las celulas electricas es para su conexion a una celula electrica adyacente en una conexion en serie.
  9. 9. El sistema de celulas electricas de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que las impedancias de los filtros electronicos son iguales entre si.
  10. 10. El sistema de celula electrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que hay dispuesta una fuente de tension externa para su conexion entre uno de los conmutadores y un polo negativo del sistema de celulas electricas.
  11. 11. El sistema de celula electrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que hay dispuesta una fuente de tension externa para su conexion entre cada uno de los conmutadores y un primer polo del sistema de celulas electricas.
  12. 12. El sistema de celulas electricas de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que el conmutador para su acoplamiento con la celula electrica que comprende el primer polo del sistema de celulas electricas esta conectado al primer polo de la fuente de tension externa.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011004288A1 (de) * 2011-02-17 2012-08-23 Robert Bosch Gmbh Anordnung und Verfahren zur Verbindungsabrisserkennung an einem Schaltungsteil mit kapazitivem Verhalten
US9065096B2 (en) * 2011-02-24 2015-06-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Fuel cell stack
WO2012164761A1 (ja) * 2011-05-31 2012-12-06 日立ビークルエナジー株式会社 電池システム監視装置
JP5666712B2 (ja) * 2011-09-14 2015-02-12 本田技研工業株式会社 電圧測定装置
CN103891093B (zh) * 2011-10-20 2016-12-14 日立汽车系统株式会社 电池系统的监视装置及具备其的蓄电装置
WO2013068010A1 (en) * 2011-11-09 2013-05-16 Danfoss A/S Earthed connection detection
KR101816978B1 (ko) * 2012-11-19 2018-01-09 비와이디 컴퍼니 리미티드 배터리 어셈블리에 대한 보호 디바이스 및 보호 시스템
CN103837831A (zh) * 2012-11-30 2014-06-04 凯迈(洛阳)电子有限公司 一种电池有效性分析模型
EP2988144B1 (en) * 2013-04-19 2018-03-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery system monitoring device
US20140358346A1 (en) * 2013-06-04 2014-12-04 Trw Automotive U.S. Llc Optimized Power Supply Architecture
EP2866354B1 (en) * 2013-10-25 2019-06-26 VITO NV (Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek NV) Method and system for providing pulsed power and data on a bus
FR3013460B1 (fr) * 2013-11-21 2018-01-05 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de detection d'un dysfonctionnement d'un systeme de controle de batterie
WO2016047010A1 (ja) * 2014-09-25 2016-03-31 三洋電機株式会社 シャント抵抗器を備えた電流検出装置および電源装置
CN104316818B (zh) * 2014-10-29 2017-06-16 青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司 电缆断线在线检测方法
JP6268607B2 (ja) 2014-11-27 2018-01-31 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の検査方法
JP2017032349A (ja) * 2015-07-30 2017-02-09 矢崎総業株式会社 二次電池状態検出装置
JP6902545B2 (ja) * 2015-12-22 2021-07-14 ヴィート エヌブイ １つのスイッチを用いる、セルと制御配線電子機器との間の接続性チェック
US10897145B2 (en) * 2015-12-29 2021-01-19 Vito Nv Device and method for the reconfiguration of a rechargeable energy storage device into separate battery connection strings
US10305271B2 (en) 2016-06-30 2019-05-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Multi-pack and component connectivity detection
KR20200133093A (ko) * 2019-05-16 2020-11-26 현대자동차주식회사 연료전지의 운전 제어시스템 및 제어방법

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4187504A (en) * 1978-02-03 1980-02-05 Midland-Ross Corporation Fault monitoring and indicator system
US4228394A (en) * 1978-11-16 1980-10-14 Beckman Instruments, Inc. Digital ohmmeter with electrical continuity tester
US4433294A (en) * 1981-06-05 1984-02-21 Firing Circuits, Inc. Method and apparatus for testing a battery
US6130530A (en) * 1997-12-22 2000-10-10 Hd Electric Company Tester for power transformers and capacitors
TW472426B (en) * 1998-10-06 2002-01-11 Hitachi Ltd Battery apparatus and control system therefor
US6211513B1 (en) * 1998-10-30 2001-04-03 Avaya Technology Corp. Automated test system and method for device having circuit and ground connections
US6420877B1 (en) * 1999-04-14 2002-07-16 Group Dekko Services, Llc Continuity totalizer/analyzer
JP3300309B2 (ja) * 1999-10-19 2002-07-08 本田技研工業株式会社 電池電圧測定装置
JP3696124B2 (ja) * 2001-05-17 2005-09-14 三洋電機株式会社 組電池の電圧検出回路
US6998819B2 (en) * 2002-05-28 2006-02-14 Ford Global Technologies, Llc Current leakage detection in high voltage battery pack
JP4842530B2 (ja) 2004-10-06 2011-12-21 株式会社日立製作所 燃料電池システム及びその異常診断方法
JP4186916B2 (ja) * 2004-11-18 2008-11-26 株式会社デンソー 組電池管理装置
JP4291769B2 (ja) 2004-11-30 2009-07-08 本田技研工業株式会社 接触検知方法
US7976790B2 (en) 2005-01-12 2011-07-12 Vasco Cheung Method and apparatus for the extraction of plant constituents
JP4583219B2 (ja) * 2005-03-30 2010-11-17 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
WO2007119682A1 (ja) * 2006-04-13 2007-10-25 Panasonic Corporation 電池パックおよびその断線検知方法
US7612530B2 (en) * 2006-11-21 2009-11-03 Industrial Technology Research Institute Bridge battery voltage equalizer
EP1936777B1 (en) * 2006-12-18 2017-11-01 Nissan Motor Ltd. Abnormality Diagnostic Device
US7626359B2 (en) * 2007-10-23 2009-12-01 IKS Co., Ltd Apparatus and method for charging and discharging serially-connected batteries

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