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Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein die Überwachung von Betriebsparametern einer aus mehreren Batteriezellen zusammengesetzten elektrischen Batterie, wie beispielsweise einer Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische Batterie mit mehreren in Reihe geschalteten Zellen und einer Spannungsmesseinrichtung zur Messung der Zellspannungen, wobei für jede Zelle ein erster Leitungspfad zwischen einem ersten Zellanschluss dieser Zelle und einem ersten Messanschluss der Spannungsmesseinrichtung verläuft, und wobei und ein zweiter Leitungspfad zwischen einem zweiten Zellanschluss dieser Zelle und einem zweiten Messanschluss der Spannungsmesseinrichtung verläuft (Über diese Leitungspfade kann die betreffende Zellspannung gemessen werden). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung der Zellspannungen in einer derartigen elektrischen Batterie unter Verwendung der genannten Spannungsmesseinrichtung.
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Elektrische Batterien und Verfahren zur Zellspannungsmessung der vorstehend genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Mittels der für jede Zelle vorgesehenen zwei Leitungspfaden lassen sich vorteilhaft in einfacher Weise sämtliche Zellspannungen ”direkt” messen, indem ein erstes Zellpotential (z. B. positives Zellpotential) über den ersten Leitungspfad und ein zweites Zellpotential (z. B. negatives Zellpotential) über den zweiten Leitungspfad zu den zugehörigen Messanschlüssen der Spannungsmesseinrichtung geführt werden. Unter der oftmals ohne weiteres erfüllbaren Voraussetzung eines praktisch vernachlässigbaren Messstromes steht dieser direkten Spannungsmessung auch nicht entgegen, dass die Leitungspfade widerstandsbehaftet sind bzw. gewollt mit entsprechenden Leitungswiderständen versehen sind (um die betreffende Zelle in Falle eines eingangsseitigen Kurzschlusses des betreffenden Spannungsmesskanals zu schützen). Im Übrigen können die Werte derartiger Leitungswiderstände bei dieser Messung auch (zusammen mit den Werten der ”Innenwiderstände” der Zellen) mitberücksichtigt werden.
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Aus dem Stand der Technik ist es des weiteren bekannt, bei einer elektrischen Batterie der oben genannten Art eine Zellvergleichmäßigung (”Balancing”) durchzuführen, um etwaige Ungleichmäßigkeiten hinsichtlich der Ladezustände der einzelnen Zellen von Zeit zu Zeit zu beseitigen. Gemäß des Konzeptes des so genannten ”passiven Balancing” werden hierfür eine oder mehrere der Zellen (mit relativ hohem Ladezustand) auf Basis einer Zellspannungsüberwachung ausgewählt und individuell etwas entladen. Die hierfür verwendete Entladepassage kann z. B. als eine widerstandsbehaftete und angesteuert zuschaltbare Verbindungspassage (Entladungspassage) zwischen erstem Leitungspfad und zweitem Leitungspfad vorgesehen sein.
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Bei Batterien und Messverfahren der hier interessierenden Art besteht ein prinzipielles Problem darin, dass es auf Grund eines nie ganz auszuschließenden Versagens einzelner elektrischer Komponenten zu falschen Ergebnissen bei der Messung von Zellspannungen kommen kann. Abgesehen von einer Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Messbetriebes wäre es daher wünschenswert, bei möglichst vielen in der Praxis denkbaren Fehlerfällen diese Fehlerfälle bzw. die zugrundeliegenden (Bauteil-)Fehler zumindest zu erkennen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer elektrischen Batterie bzw. bei einem Messverfahren der vorstehend erläuterten Art die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der Ergebnisse von Zellspannungsmessungen zu erhöhen, und hierbei insbesondere etwaige Fehler, beispielsweise durch Bauteilversagen, besser erkennen zu können.
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Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen einem ersten Schaltungsknoten des ersten Leitungspfades und einem zweiten Schaltungsknoten des zweiten Leitungspfades eine Reihenschaltung aus einem Verbindungswiderstand und einem ansteuerbaren Schaltelement verläuft, und dass im zweiten Leitungspfad zwischen dem zweiten Zellanschluss und dem zweiten Schaltungsknoten ein Hilfswiderstand angeordnet ist, um bei geschlossenem Schaltelement eine redundante Messung derselben Zellspannung durchführen zu können. Bei geschlossenem Schaltelement bilden die beiden Schaltungsknoten bzw. die beiden Leitungspfade einen ”Abgriff an einem Spannungsteiler, der den Verbindungswiderstand und den Hilfswiderstand enthält bzw. aus diesen beiden Widerständen gebildet ist, so dass die in diesem Zustand durchgeführte (redundante) ”zweite Teilmessung” als Ergebnis eine Spannung ergibt, die einem Bruchteil der betreffenden Zellspannung entspricht, wobei dieser Bruchteil durch die elektrischen Eigenschaften der beteiligten Komponenten vorgegeben und somit bekannt ist.
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Hierzu ein einfaches Beispiel: Falls der erwähnte Spannungsteiler lediglich aus Verbindungswiderstand, Hilfswiderstand und dem dazwischen liegenden Schaltelement (mit z. B. vernachlässigbarem Durchgangswiderstand im geschlossenen Zustand) gebildet ist, und Verbindungswiderstand und Hilfswiderstand z. B. den gleichen Wert besitzen, so liefert die bei geschlossenem Schaltelement redundant durchgeführte Messung eine Spannung, die halb so groß wie die bei geöffnetem Schaltelement gemessene Spannung (Zellspannung) ist. Wenn eine Auswertung der Ergebnisse dieser beiden redundanten Teilmessungen ergibt, dass die beiden gemessenen Spannungen nicht im zu erwartenden Verhältnis zueinander stehen, so liegt ein Fehlerfall vor, der unter Umständen sogar durch eine genauere Auswertung vorteilhaft noch näher eingegrenzt werden kann. Hierfür können insbesondere auch Ergebnisse von gegebenenfalls durchgeführten weiteren Teilmessungen herangezogen werden (wie weiter unten noch beschrieben).
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Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Zellspannungsmessung an einer elektrischen Batterie mit darin integrierter Batterieüberwachung. In diesem Fall bildet die erfindungsgemäß vorgesehene Spannungsmesseinrichtung einen Teil bzw. funktionalen Teil der Batterieüberwachung. Daneben kann eine solche Batterieüberwachung, die z. B. in Form einer elektronischen Überwachungsschaltung zusammen mit einem Zellenstapel in einem Batteriegehäuse integriert sein kann, auch noch andere Überwachungsaufgaben erfüllen. Eine solche Überwachungsaufgabe kann beispielsweise in der Messung einer oder mehrerer Zelltemperaturen bestehen. Auch kann die Batterieüberwachung Steuerungsaufgaben erfüllen, wie etwa die Ansteuerung einer Kühlung bzw. Temperierung der Batterie bzw. einzelner Batteriezellen (auf Basis einer vorangegangenen Zelltemperaturmessung) oder die Ansteuerung einer Zellspannungsvergleichmäßigung (z. B. auf Basis einer vorangegangenen Zellspannungsmessung).
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In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der elektrischen Batterie um die Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, beispielsweise enthaltend wenigstens einen ”Zellenblock” umfassend wenigstens 10, insbesondere wenigstens 20 Batteriezellen.
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Die Erfindung ist nicht auf irgendeine spezielle Art von Batteriezellen eingeschränkt. In einer Ausführungsform handelt es sich z. B. um Lithium-basierte Zellen (z. B. Lithium-Ionen-Zellen).
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Die Spannungsmesseinrichtung kann vorteilhaft einen oder mehrere AD(Analog/Digital)-Wandler umfassen, mittels welchen die zwischen dem ersten Messanschluss und dem zweiten Messanschluss herrschende Spannung in eine digitale Repräsentation gewandelt wird, so dass vorteilhaft eine digitale Weiterverarbeitung, insbesondere zum Zwecke einer genaueren Auswertung der Ergebnisse der Zellspannungsmessung, ermöglicht ist.
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In einer Ausführungsform ist im ersten Leitungspfad zwischen dem ersten Schaltungsknoten und dem ersten Messanschluss ein erster Leitungswiderstand angeordnet und/oder im zweiten Leitungspfad zwischen dem zweiten Schaltungsknoten und dem zweiten Messanschluss ein zweiter Leitungswiderstand angeordnet. Damit ist vorteilhaft ein Kurzschlussschutz realisiert, für den Fall, dass die Spannungsmesseinrichtung (z. B. AD-Wandlereinrichtung) einen Kurzschluss verursacht.
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Bevorzugt sind zumindest die zwischen dem ersten Schaltungsknoten und dem ersten Messanschluss bzw. zwischen dem zweiten Schaltungsknoten und dem zweiten Messanschluss verlaufenden Passagen des ersten Leitungspfades bzw. zweiten Leitungspfades jeweils mit einem Leitungswiderstand versehen. Diese Leitungswiderstände können z. B. mit identischem Widerstandswert bemessen sein.
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In einer Ausführungsform sind der erste Messanschluss und der zweite Messanschluss über einen Pufferkondensator miteinander verbunden.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wert des Hilfswiderstandes größer als das 0,1-fache des Wertes des Verbindungswiderstandes ist und/oder der Wert des Hilfswiderstandes kleiner als das 10-fache des Wertes des Verbindungswiderstandes ist. Damit kann vorteilhaft erreicht werden, dass die bei der ersten Teilmessung und zweiten Teilmessung sich ergebenden Spannungen nicht allzu sehr voneinander abweichen und somit insbesondere keine ”Messbereichsumschaltung” an der Spannungsmesseinrichtung erforderlich ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung der Zellspannungen in einer elektrischen Batterie der vorstehend beschriebenen Art ist vorgesehen, dass eine Messung wenigstens einer der Zellspannungen sowohl bei geöffnetem Schaltelement als auch bei geschlossenem Schaltelement der betreffenden Reihenschaltung durchgeführt wird. Diese beiden Messungen wurden oben bereits als ”erste Teilmessung” und ”zweite Teilmessung” bezeichnet.
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Bevorzugt wird bei diesem Messverfahren auch eine Diagnose der Zellspannungsmessung anhand eines Vergleiches der Ergebnisse der beiden Teilmessungen durchgeführt.
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Ein durch die Diagnose feststellbarer Fehlerfall liegt insbesondere dann vor, wenn die Ergebnisse der beiden Teilmessungen nicht ”zueinander passen”.
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Bei der Diagnose kann neben dem Ergebnis der ersten Teilmessung und/oder dem Ergebnis der zweiten Teilmessung noch das Ergebnis wenigstens einer weiteren Teilmessung herangezogen werden. In dieser Hinsicht ist insbesondere folgendes von Bedeutung:
Die erfindungsgemäße Batterie enthält eine Reihenschaltung von mehreren (z. B. 10 oder mehr) elektrischen Zellen, wobei für jede Zelle ein ”erster Leitungspfad” und ein ”zweiter Leitungspfad” (und die oben beschriebenen weiteren Schaltungskomponenten) vorgesehen sind, wobei im Falle von unmittelbar benachbarten Zellen in der Zellenreihenschaltung auch klar ist, dass der ”zweite Leitungspfad” einer Zelle gleichzeitig den ”ersten Leitungspfad” einer benachbarten Zelle (oder umgekehrt) darstellt.
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Bei der bisherigen Beschreibung der Messung einer bestimmten Zellspannung wurde stets davon ausgegangen, dass die hierbei gemessene Spannung diejenige Spannung ist, welche sich zwischen dem ersten Messanschluss und dem zweiten Messanschluss der ”zugehörigen” beiden Leitungspfade ergibt, wobei die ”erste Teilmessung” und die ”zweite Teilmessung” danach zu unterscheiden sind, ob das ”zugehörige” Schaltelement geöffnet oder geschlossen ist.
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Wie es unten bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert wird, sind jedoch auch weitere ”Teilmessungen” möglich, bei welchen keine solche 1:1-Zuordnung zwischen der zu messenden Zellspannung und dem hierfür verwendeten Paar von Leitungspfaden vorliegt, also z. B. zur Messung der Zellspannung einer bestimmten Zelle nicht (nur) eine Messung über das ”zugehörige” Leitungspfadpaar sondern (zusätzlich) über das ”benachbarte” Leitungspfadpaar erfolgt.
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Nochmals anders ausgedrückt ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Batterie vorteilhaft die Durchführung von noch weiteren ”Teilmessungen” (neben den erwähnten ersten und zweiten Teilmessungen) im Rahmen einer erweiterten Zellspannungsmessstrategie, womit vorteilhaft die Redundanz und die Fehlererkennungsmöglichkeiten noch weiter erhöht sind.
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Die mit der Erfindung ermöglichte Vergrößerung der Redundanz bei einer Zellspannungsmessung bzw. Zellspannungsüberwachung mit Hilfe der Durchführung der erwähnten Teilmessungen schließt keineswegs aus, dass noch weitere redundanzerhöhende Maßnahmen getroffen werden. Hierzu zählt z. B. die mehrmalige Durchführung einer Teilmessung, oder z. B. die mehrfache Durchführung einer Teilmessung mittels unterschiedlicher Eingänge (z. B. unterschiedlicher AD-Wandler(eingänge) eines ”Mehrkanal-ADC”) der Spannungsmesseinrichtung (z. B. nach geeigneter Umschaltung von einem Messeingang auf einen anderen Messeingang).
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Ein im Rahmen der Erfindung liegendes vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Batterie sieht vor, dass außer einer Messung der Zellspannungen mittels eines Verfahrens der oben beschriebenen Art ferner eine Vergleichmäßigung (”Balancing”) der Zellenladezustände (z. B. Zellenspannungen) durch gezieltes zeitweiliges Schließen der Schaltelemente an denjenigen Zellen durchgeführt wird, welche einen relativ hohen Ladezustand bzw. eine relativ hohe Zellspannung besitzen.
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Sehr vorteilhaft kann ein solches, so genanntes ”passives Balancing” bereits mit denjenigen Komponenten durchgeführt werden, die bei der erfindungsgemäßen elektrischen Batterie ohnehin vorhanden sind (Bei geschlossenem Schaltelement fließt über den zugehörigen Verbindungswiderstand und den zugehörigen Hilfswiderstand ein hierfür geeigneter Entladestrom).
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
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1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Batterie mit einer integrierten Überwachungselektronik, und
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2 ein Blockschaltbild eines Details aus 1.
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1 zeigt eine elektrische Batterie 10, z. B. eine Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, mit mehreren in Reihe geschalteten elektrochemischen Batteriezellen 12 (hier: Lithium-Ionen-Zellen) und einer Überwachungselektronik 14.
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Bei den Zellen 12 kann es sich beispielsweise um so genannte Flachzellen handeln, die gestapelt einen oder mehrere Zellstapel bzw. Zellblöcke innerhalb eines Batteriegehäuses 16 bilden, wobei die Überwachungselektronik 14 baulich zusammengefasst mit dem oder den Zellenstapeln ebenfalls in diesem Gehäuse 16 untergebracht ist.
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Die Überwachungselektronik 14 umfasst im dargestellten Beispiel eine zentrale Überwachungseinheit 18, die wie durch Doppelpfeile in 1 symbolisiert in Kommunikationsverbindung mit weiteren Einrichtungen der Überwachungselektronik 14 sowie mit einer externen Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung steht. Im vorliegenden Anwendungsfall kann es sich bei der externen Einrichtung beispielsweise um eine zentrale Steuerungskomponente eines Elektroantriebssystems des betreffenden Fahrzeuges handeln. Insbesondere die Kommunikation der Überwachungselektronik 14 mit derartigen externen Einheiten kann z. B. über ein standardisiertes Bussystem (z. B. CAN-Bus) erfolgen.
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Innerhalb der Überwachungselektronik 14 kommuniziert die zentrale Überwachungseinheit 18 insbesondere mit einer Reihe von 12-Kanal-ADC(”analog-digital-converter”)-Einheiten, nachfolgend auch kurz als ”Wandler” bezeichnet. In 1 ist einer dieser Wandler mit 20 bezeichnet und fungiert als eine Spannungsmesseinrichtung zur direkten Messung der Zellspannungen von zwölf Zellen 12, die in der Reihenschaltung der Zellen 12 einander benachbart angeordnet sind. Die zwölf Zellen 12, die von dem mit 20 bezeichneten Wandler hinsichtlich ihrer Zellspannungen überwacht werden, sind in 1 von einer gestrichelten Linie umrandet. Die in 1 zwischen diesen zwölf Zellen 12 und dem Wandler 20 angedeutete elektrische Verbindungsanordnung dient der technischen Umsetzung der Zellspannungsmessung sowie einer so genannten Zell-Vergleichmäßigung (”balancing”). Beides wird nachfolgend mit Bezug auf die 2 detaillierter beschrieben.
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2 veranschaulicht die Anbindung der genannten zwölf Zellen 12 an den diese Zellen 12 überwachenden Wandler 20. Von diesen Zellen 12 sind in 2 nur die letzten sechs dargestellt. Deren Zellspannungen sind mit Vc7 bis Vc12 bezeichnet.
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Wie aus 2 ersichtlich ist für jede Zelle 12 eine diese Zelle 12 mit Anschlüssen des Wandlers 20 verbindende Schaltungsanordnung vorgesehen, die sich wie dargestellt von Zelle zu Zelle wiederholt. Nachfolgend wird daher beispielhaft lediglich eine solche Schaltungsanordnung detaillierter beschrieben, nämlich die zu der Zelle 12 mit der Zellspannung Vc12 gehörige Beschaltung.
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Für diese Zelle 12 verläuft ein ”erster Leitungspfad” zwischen einem ersten (positiven) Zellanschluss c1 und einem ersten Messanschluss m1 des Wandlers 20 und ein ”zweiter Leitungspfad” zwischen einem zweiten (negativen) Zellanschluss c2 und einem zweiten Messanschluss m2 des Wandlers 20.
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Der erste Leitungspfad verläuft von c1 über einen ersten Schaltungsknoten K und einen Leitungswiderstand Rf1 zu dem Anschluss m1. Der zweite Leitungspfad verläuft von c2 über einen Hilfswiderstand Rh, einen zweiten Schaltungsknoten L und einen zweiten Leitungswiderstand Rf2 zum Anschluss m2.
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Die Messanschlüsse m1 und m2 bilden den Eingang eines der insgesamt zwölf Messkanäle des (12-Kanal-)Wandlers 20. Eine zwischen den Messanschlüssen m1, m2 herrschende Spannung VIN12 wird von dem Wandler 20 in ein Digitalsignal umgesetzt (und als ein Messergebnis in digitaler Form an die zentrale Überwachungseinheit 18 der Überwachungselektronik kommuniziert).
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Es ist klar, dass über die beiden Leitungspfade in einfacher Weise die betreffende Zellspannung Vc12 gemessen werden kann, da die Zellspannung Vc12 über diese Leitungspfade direkt an den betreffenden Wandlereingang m1, m2 geführt werden kann, sodass die dort gemessene Spannung VIN12 der Zellspannung Vc12 entspricht. Diese Art der Messung der Spannung VIN12 wird nachfolgend auch als ”direkte Messung” oder ”erste Teilmessung” bezeichnet.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel, wie in 2 leicht nachvollziehbar, einzelne der ”Leitungspfade”, ”Schaltungsknoten”, ”Messanschlüsse” gemeinsam für einander benachbarte der Zellen 12 bzw. Zellenspannungen Vc ausgebildet und genutzt werden. So ist z. B. der ”zweite Leitungspfad” für die Zelle mit der Zellspannung Vc12 gleichzeitig der ”erste Leitungspfad” für die Zelle mit der Zellspannung Vc11. Der ”zweite Schaltungsknoten” für die Zelle mit der Zellspannung Vc12 ist gleichzeitig der ”erste Schaltungsknoten” für die Zelle mit der Zellspannung Vc11 usw.
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Von dem Schaltungsknoten K des ersten Leitungspfades verläuft eine Verbindungspassage bestehend aus einem Verbindungswiderstand Rb und einem Transistor T zum Schaltungsknoten L des zweiten Leitungspfades. Die ”erste Teilmessung” wird in einem hochohmigen Zustand der Verbindungspassage durchgeführt, d. h. bei geöffnetem Transistor T.
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Zum Schalten des Transistors T ist dessen Steueranschluss mit einem entsprechenden Ausgangsanschluss des Wandlers 20 verbunden.
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Indem der Transistor T durch ein entsprechendes Ansteuersignal in den leitenden Zustand gebracht wird, kann die zugehörige Zelle 12 über die Verbindungspassage Rb, T zwischen den Knoten K und L entladen werden.
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Eine solche Entladung einzelner der Zellen 12 wird im dargestellten Beispiel im Rahmen einer so genannten Zellvergleichmäßigung (”balancing”) durchgeführt, um auf Basis einer vorausgegangenen Zellspannungsmessung die Ladezustände der einzelnen Zellen 12 von Zeit zu Zeit aneinander anzupassen.
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Die hier verwendete Methode, relativ stark aufgeladene Zellen 12 über eine (widerstandbehaftete) Entladepassage zu entladen, wird üblicherweise als ”passives balancing” bezeichnet. Dies schließt nicht aus, dass bei der hier beschriebenen elektrischen Batterie alternativ oder zusätzlich ein so genanntes ”aktives balancing” durchgeführt wird, bei welchem einzelne Zellen mit relativ geringer Ladung identifiziert und sodann aktiv aufgeladen werden, um für alle Zellen einen mehr oder weniger gleichen Ladezustand zu bewirken.
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Im dargestellten Beispiel wird die Herstellung einer elektrischen Leitungsverbindung zwischen den Knoten K und L, über den Verbindungswiderstand Rb und den Transistor T, jedoch zusätzlich zur Durchführung eines weiteren Messvorganges für die Zellspannung Vc12 mittels des zugehörigen Messkanales bzw. -einganges m1, m2 genutzt. Bei geschlossenem Transistor T ergibt sich die zwischen den Messanschlüssen m1, m2 messbare Spannung VIN12 als Spannungsabfall an der Reihenschaltung aus dem Widerstand Rb und dem Transistor T, wobei der Spannungsabfallanteil am Transistor T in der Praxis zumeist vernachlässigbar ist (bzw. bei der Messauswertung mitberücksichtigt wird). Dieser Spannungsabfall ist ein bestimmter Bruchteil der Zellspannung Vc12, sodass die Messung von VIN12 bei leitendem Transistor T ebenfalls eine Messung von Vc12 darstellt. Diese redundante Messung einer Zellspannung Vc durch Messung der am zugehörigen Wandlereingang m1, m2 herrschenden Spannung VIN wird nachfolgend auch als ”indirekte Messung” oder ”zweite Teilmessung” bezeichnet.
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Vorteilhaft wird bei Durchführung sowohl der ersten als auch der zweiten Teilmessung (z. B. unmittelbar aufeinanderfolgend) nicht nur die Redundanz und somit Zuverlässigkeit bzw. Aussagekraft der Zellspannungsmessung erhöht, sondern auch eine Detektion etwaiger Fehler z. B. derjenigen Komponenten ermöglicht bzw. vereinfacht, welche maßgeblichen Einfluss auf den Wert der gemessenen Spannung (z. B. VIN12) besitzen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die beiden Leitungswiderstände Rf1 und Rf2 identische Widerstandswerte. Die Widerstandswerte der Widerstände Rb und Rh liegen bevorzugt in der gleichen Größenordnung und können z. B. ebenfalls mit zueinander identischem Widerstandswert vorgesehen sein. Außerdem ist im dargestellten Beispiel noch ein Pufferkondensator Cf vorgesehen, welcher die Messanschlüsse m1 und m2 miteinander verbindet.
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Bei der elektrischen Batterie 10 wird im Rahmen einer Zellspannungsüberwachung für jede der Zellen 12 jeweils eine Messung der betreffenden Zellspannung in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt, d. h. sowohl bei geöffnetem zugehörigem Transistor T als auch bei geschlossenem zugehörigem Transistor T. Anhand eines Vergleiches der beiden Teilmessungen wird von der Überwachungselektronik 14 ferner eine Diagnose der Zellspannungsmessung durchgeführt, sodass vorteilhaft Fehlerfälle identifiziert und ggf. bestimmte Fehlerarten identifiziert bzw. lokalisiert werden können.
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Interessanterweise ermöglicht die in 2 dargestellte Beschaltung zwischen den Zellen 12 und dem dargestellten Wandler 20 (und den weiteren Wandlern 20) die Durchführung von noch weiteren Einzelmessvorgängen bzw. Teilmessungen, um damit die Redundanz sowie die Fehlerdiagnosemöglichkeiten noch weiter zu erhöhen.
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Nachfolgend sei beispielhaft ein derartiges Messprozedere zur Ermittlung der Zellspannung Vc12, Vc11, Vc10, ... erläutert, welches hierfür zusätzlich zu den ersten und zweiten Teilmessungen dieser Zellspannungen Vc12, Vc11, Vc10, ... noch weitere Messvorgänge nutzt.
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Bei dem Prozedere kann z. B. zunächst die Zellspannung Vc12 mittels einer ”ersten Teilmessung” und einer ”zweiten Teilmessung” ermittelt werden. Hierbei gilt: VIN12 = Vc12 (erste Teilmessung) VIN12 = Vc12 – Vc12 × Rh/Rb (zweite Teilmessung)
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Aus jeder dieser Teilmessungen lässt sich somit Vc12 ermitteln.
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Sodann (oder gleichzeitig mit der zweiten Teilmessung von Vc12) wird eine Messung mit dem ”Nachbarkanal” durchgeführt, welcher zu der Zelle 12 mit der Zellspannung Vc11 gehört, wobei hierbei der Transistor T dieses Nachbarkanals ebenfalls geschlossen ist. Es gilt dann: VIN11 = Vc11 + Vc12 × Rh/Rb (weitere Einzelmessung)
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Die an den Messanschlüssen des Nachbarkanals anliegende und somit gemessene Spannung VIN11 ist somit eine Linearkombination der Zellspannungen Vc11 und Vc12. Aus der in dieser Weise gemessenen Spannung VIN11 lässt sich somit die Zellspannung Vc11 ermitteln, indem die aus den ersten und zweiten Teilmessungen bekannte Zellspannung Vc12 in die vorstehende Beziehung eingesetzt wird.
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Diese Ermittlung von Vc11 stellt vorteilhaft eine dritte redundante Messung der Zellspannung Vc11 dar (neben den ersten und zweiten Teilmessungen der Zellspannung Vc11 mittels des zu Vc11 zugehörigen Messkanals).
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Das vorstehend geschilderte Messprozedere kann in entsprechender Weise zur mehrfach redundanten Ermittlung weiterer Zellspannungen (z. B. Vc10, Vc9, ...) fortgesetzt werden, und wird bevorzugt mittels eines Software-Algorithmus durchgeführt, welcher auch die zur Ergebnisauswertung erforderlichen Berechnungsschritte beinhalten kann.