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DE102024001489A1 - Device for automatically reading and validating data from a cell module - Google Patents

Device for automatically reading and validating data from a cell module Download PDF

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DE102024001489A1
DE102024001489A1 DE102024001489.6A DE102024001489A DE102024001489A1 DE 102024001489 A1 DE102024001489 A1 DE 102024001489A1 DE 102024001489 A DE102024001489 A DE 102024001489A DE 102024001489 A1 DE102024001489 A1 DE 102024001489A1
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DE
Germany
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interface chip
cell module
microcontroller
connection element
separating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024001489.6A
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German (de)
Inventor
Paul Pörschke
Marek Pindel
Thomas Klar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Auslesen und Validieren von Daten eines Zellmoduls eines elektrischen Energiespeichers für ein Fahrzeug mit einem Anschlusselement (4) zur Stromversorgung. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung (1) gekennzeichnet durch eine Hauptplatine (P1) mit einem Mikrocontroller (5), welcher mit dem Anschlusselement (4) zumindest zur Stromversorgung gekoppelt ist, und einem ersten Schnittstellenchip (S1) für eine Kommunikation mit zumindest einer Messelektronik des Zellmoduls, wobei der Mikrocontroller (5) mit dem ersten Schnittstellenchip (S1) verbunden ist, eine auf der Hauptplatine (P1) angeordnete Aufsteckplatine (P2) mit einem zweiten Schnittstellenchip (S2) für eine Kommunikation mit einer Messelektronik des elektrischen Zellmoduls, wobei der Mikrocontroller (5) mit dem zweiten Schnittstellenchip (S2) verbunden ist und eine Trennplatine (P3) mit zwei Trennelementen (T1, T2) zur galvanischen Trennung bei einer erfassten Gefährdung bis zur einer elektrischen Gleichspannung bis 1500 Volt, wobei ein Trennelement (T1) zur galvanischen Trennung einer Verbindung des ersten Schnittstellenchips (S1) von einem Adapter-Anschlusselement (3) ausgebildet ist und ein weiteres Trennelement (T2) zur galvanischen Trennung einer Verbindung des zweiten Schnittstellenchips (S2) von dem oder einem weiteren Adapter-Anschlusselement (3) ausgebildet ist.The invention relates to a device (1) for reading and validating data of a cell module of an electrical energy storage device for a vehicle with a connection element (4) for power supply. According to the invention, the device (1) is characterized by a main board (P1) with a microcontroller (5), which is coupled to the connection element (4) at least for the power supply, and a first interface chip (S1) for communication with at least one measuring electronics of the cell module, wherein the microcontroller (5) is connected to the first interface chip (S1), a plug-in board (P2) arranged on the main board (P1) with a second interface chip (S2) for communication with a measuring electronics of the electrical cell module, wherein the microcontroller (5) is connected to the second interface chip (S2), and a separating board (P3) with two separating elements (T1, T2) for galvanic isolation in the event of a detected hazard up to an electrical direct voltage of up to 1500 volts, wherein a separating element (T1) is designed for galvanic isolation of a connection of the first interface chip (S1) from an adapter connection element (3) and a further separating element (T2) is designed for galvanic isolation of a connection of the second Interface chips (S2) are formed by the or a further adapter connection element (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Auslesen und Validieren von Daten eines Zellmoduls eines elektrischen Energiespeichers für ein Fahrzeug mit einem Anschlusselement zur Stromversorgung.The invention relates to a device for automatically reading and validating data from a cell module of an electrical energy storage device for a vehicle with a connection element for the power supply.

Aus der US 11,548,404 B2 ist eine Batteriewartungsvorrichtung zur Durchführung von Wartungsarbeiten an Batteriepaketen von Elektrofahrzeugen bekannt. Das Batteriewartungsgerät umfasst mehrere Lasten zur Verbindung mit einem Batteriepaket zum Entladen des Batteriepaketes. Zudem weist die Batteriewartungsvorrichtung Ladeschaltkreise zum Laden des Batteriepaktes auf. Für eine Kommunikation mit den Ladeschaltkreisen im Batteriepack und Schaltkreisen des Elektrofahrzeuges sind Eingangs-/Ausgangsschaltkreise vorgesehen.From the US11,548,404 B2 A battery maintenance device for carrying out maintenance work on battery packs of electric vehicles is known. The battery maintenance device comprises several loads for connection to a battery pack for discharging the battery pack. In addition, the battery maintenance device has charging circuits for charging the battery pack. Input/output circuits are provided for communication with the charging circuits in the battery pack and circuits of the electric vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum automatischen Auslesen und Validieren von Daten eines Zellmoduls eines elektrischen Energiespeichers für ein Fahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of specifying a device for automatically reading and validating data from a cell module of an electrical energy storage device for a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a device which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Eine Vorrichtung zum, insbesondere automatischen, Auslesen und Validieren von Daten eines Zellmoduls eines elektrischen Energiespeichers für ein Fahrzeug mit einem Anschlusselement zur Stromversorgung umfasst erfindungsgemäß:

  • - eine Hauptplatine mit einem Mikrocontroller, welcher mit dem Anschlusselement zur Stromversorgung gekoppelt ist, und einem ersten Schnittstellenchip für eine Kommunikation mit zumindest einer Messelektronik des Zellmoduls, wobei der Mikrocontroller mit dem ersten Schnittstellenchip verbunden ist,
  • - eine auf der Hauptplatine angeordnete Aufsteckplatine mit einem zweiten Schnittstellenchip für eine Kommunikation mit einer Messelektronik des Zellmoduls, wobei der Mikrocontroller mit dem zweiten Schnittstellenchip verbunden ist und
  • - eine Trennplatine mit zwei Trennelementen zur galvanischen Trennung bis zur einer elektrischen Gleichspannung bis 1500 Volt, wobei ein Trennelement zur galvanischen Trennung einer Verbindung des ersten Schnittstellchips von einem Adapter-Anschlusselement ausgebildet ist und ein weiteres Trennelement zur galvanischen Trennung bei einer erfassten Gefährdung einer Verbindung des zweiten Schnittstellenchips von dem Adapter-Anschlusselement ausgebildet ist.
A device for, in particular automatically, reading and validating data of a cell module of an electrical energy storage device for a vehicle with a connection element for power supply comprises according to the invention:
  • - a main board with a microcontroller, which is coupled to the connection element for the power supply, and a first interface chip for communication with at least one measuring electronics of the cell module, wherein the microcontroller is connected to the first interface chip,
  • - a plug-in board arranged on the main board with a second interface chip for communication with a measuring electronics of the cell module, wherein the microcontroller is connected to the second interface chip and
  • - a separation board with two separation elements for galvanic isolation up to an electrical direct voltage of up to 1500 volts, wherein one separation element is designed for galvanic isolation of a connection of the first interface chip from an adapter connection element and a further separation element is designed for galvanic isolation in the event of a detected risk to a connection of the second interface chip from the adapter connection element.

Mittels einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist es vergleichsweise einfach möglich, Daten von elektrochemischen Einzelzellen des Zellmoduls, wie beispielsweise eine Zellspannung und/oder eine Temperatur über die Messelektronik des Zellmoduls zu erfassen.By means of a device designed in this way, it is comparatively easy to record data from individual electrochemical cells of the cell module, such as a cell voltage and/or a temperature, via the measuring electronics of the cell module.

Die Vorrichtung ermöglicht eine Diagnose der elektrochemischen Einzelzellen in einer Produktion, zur Befundung, zur Nacharbeit und/oder bei einer Wiederaufbereitung eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere in Form einer sogenannten Hochvoltbatterie. Eine solche Diagnose ist unerlässlich für eine frühzeitige Fehlerkennung in Bezug auf eine Einzelzelle, zur Erkennung von Ausschuss und zur Kostensenkung.The device enables a diagnosis of the electrochemical individual cells in production, for diagnosis, for rework and/or during reprocessing of an electrical energy storage device, in particular in the form of a so-called high-voltage battery. Such a diagnosis is essential for early detection of errors in relation to an individual cell, for identifying rejects and for reducing costs.

Insbesondere ist mittels der Vorrichtung eine Schnelldiagnose hinsichtlich der Einzelzellen bei unbekanntem Zustand des Zellmoduls möglich, wobei mittels der Vorrichtung Wareneingangstests von Zellmodulen in einer Serienproduktion, insbesondere durch Kontrolle von Spannungsdifferenzen, durch Kontrolle einer Sensorik zur Zellüberwachung sowie durch Kontrolle von sogenannten Prozessfenstern der Einzelzellen, zur Fehlerfrüherkennung durchgeführt werden können.In particular, the device enables rapid diagnosis of the individual cells when the condition of the cell module is unknown, whereby the device can be used to carry out incoming goods tests of cell modules in series production, in particular by checking voltage differences, by checking sensors for cell monitoring and by checking so-called process windows of the individual cells, for early fault detection.

Mittels der Vorrichtung ist eine im Vergleich schnelle Befundung von Feldausfällen einschließlich einer Visualisierung von Fehlerstellen möglich und mittels der Vorrichtung kann eine Vorbereitung von Zellmodulen für einen Wiederverwendungsprozess durchgeführt werden, beispielsweise in Bezug auf einen Ladungsausgleich, Spannungsdifferenzen, Kontrolle der Sensorik, Kontrolle der Prozessfenster etc.The device enables a relatively quick diagnosis of field failures, including visualization of fault locations, and the device can be used to prepare cell modules for a reuse process, for example with regard to charge equalization, voltage differences, control of sensors, control of process windows, etc.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Ansicht einer Vorrichtung zum Auslesen und Validieren von Daten eines Zellmoduls eines elektrischen Energiespeichers für ein Fahrzeug,
  • 2 schematisch eine weitere Ansicht der Vorrichtung,
  • 3 schematisch eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung,
  • 4 schematisch ein Schaltbild der Vorrichtung und
  • 5 schematisch ein Ablaufdiagramm zum automatischen Auslesen und Validieren der Daten mittels der Vorrichtung.
Showing:
  • 1 schematically a view of a device for reading and validating data of a cell module of an electrical energy storage device for a vehicle,
  • 2 schematically another view of the device,
  • 3 schematically a perspective view of the device,
  • 4 schematically a circuit diagram of the device and
  • 5 schematically shows a flow chart for the automatic reading and validation of data using the device.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.

Die 1 bis 3 zeigen jeweils eine Ansicht einer Vorrichtung 1 zum, insbesondere automatischen, Auslesen und Validieren von Daten eines Zellmoduls eines elektrischen Energiespeichers für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, wobei es sich bei dem elektrischen Energiespeicher um eine Traktionsbatterie des jeweiligen Fahrzeuges handelt.The 1 to 3 each show a view of a device 1 for, in particular automatically, reading out and validating data of a cell module of an electrical energy storage device for a vehicle, in particular an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle operated with fuel cells, wherein the electrical energy storage device is a traction battery of the respective vehicle.

1 zeigt eine Ansicht, 2 eine weitere Ansicht und in 3 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung 1 dargestellt. 1 shows a view, 2 another view and in 3 a perspective view of the device 1 is shown.

Ein Zellmodul eines solchen elektrischen Energiespeichers, welcher als Hochvoltbatterie bezeichnet wird, umfasst eine Mehrzahl elektrisch miteinander verschaltete Einzelzellen, insbesondere elektrochemische Einzelzellen. Das Zellmodul oder einzelne Einzelzellen werden üblicherweise mittels einer Sensorik, insbesondere einer Zellüberwachungseinheit, überwacht, wobei insbesondere eine jeweilige Zellspannung und Temperatur der Einzelzellen erfasst wird. A cell module of such an electrical energy storage device, which is referred to as a high-voltage battery, comprises a plurality of electrically interconnected individual cells, in particular electrochemical individual cells. The cell module or individual cells are usually monitored by means of a sensor system, in particular a cell monitoring unit, whereby in particular a respective cell voltage and temperature of the individual cells are recorded.

Solche Zellmodule stellen vergleichsweise komplexe Systeme dar, wobei ohne einen Zugriff auf eine moduleigene Messelektronik, insbesondere die Sensorik der jeweiligen Zellüberwachungseinheit, keine Aussage über einen jeweiligen Zustand der Einzelzellen und der Sensorik getroffen werden kann. Insbesondere weist jedes Zellmodul eine spezifische Messelektronik auf, welche sich in einer Anzahl von Messschnittstellen pro Zellmodul, einer Anzahl von Einzelzellen, einer Anzahl von Temperatursensoren, hinsichtlich Abmessungen, Form und Belegung von Steckern unterscheiden.Such cell modules represent comparatively complex systems, whereby without access to the module's own measuring electronics, in particular the sensors of the respective cell monitoring unit, no statement can be made about the respective status of the individual cells and the sensors. In particular, each cell module has specific measuring electronics, which differ in terms of the number of measuring interfaces per cell module, the number of individual cells, the number of temperature sensors, and in terms of dimensions, shape and assignment of plugs.

In einer Produktion, einer Befundung und Nacharbeit oder Wiederaufbereitung eines elektrischen Energiespeichers mit zumindest einem Zellmodul ist eine Diagnose der Einzelzellen unerlässlich, insbesondere für eine frühzeitige Fehlererkennung, eine Ausschussreduzierung und Kostensenkung.In the production, assessment and rework or reconditioning of an electrical energy storage device with at least one cell module, a diagnosis of the individual cells is essential, especially for early fault detection, waste reduction and cost reduction.

Die im Folgenden beschriebene Vorrichtung 1 ist insbesondere zur Durchführung einer solchen Diagnose vorgesehen.The device 1 described below is intended in particular for carrying out such a diagnosis.

Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, wobei an einer ersten Gehäuseseite 2.1 ein Adapter-Anschlusselement 3, insbesondere in Form einer M12-Buchse, angeordnet ist, wobei eine Anzahl der Adapter-Anschlusselemente 3 variieren kann. Dabei kann das Adapter-Anschlusselement 3 auch anders ausgebildet sein, wobei eine Ausbildungsform in Abhängigkeit von einer Bemessungsspannung einer Messanwendung gewählt werden kann.The device 1 has a housing 2, wherein an adapter connection element 3, in particular in the form of an M12 socket, is arranged on a first housing side 2.1, wherein a number of adapter connection elements 3 can vary. The adapter connection element 3 can also be designed differently, wherein a design can be selected depending on a rated voltage of a measuring application.

Mittels des jeweiligen Adapter-Anschlusselementes 3 ist es möglich, jede Messelektronik zu kontaktieren und eine Verwendung zumindest eines Federkontaktes kann weitestgehend sicherstellen, dass Kontaktpins der Messelektronik vor Beschädigung und/oder Abnutzung weitestgehend geschützt sind.By means of the respective adapter connection element 3, it is possible to contact each measuring electronics and the use of at least one spring contact can largely ensure that contact pins of the measuring electronics are largely protected against damage and/or wear.

An einer in 2 gezeigten zweiten Gehäuseseite 2.2 der Vorrichtung 1 sind zwei Trennelemente T1, T2 angeordnet, welche zur galvanischen Trennung einer Verbindung zwischen einem in 4 beispielhaft und stark vereinfacht dargestellten ersten Schnittstellenchip 51 von dem Adapter-Anschlusselement 2 beziehungsweise zwischen einem in 4 beispielhaft und stark vereinfacht dargestellten zweiten Schnittstellenchip S2 vorgesehen sind.At one in 2 Two separating elements T1, T2 are arranged on the second housing side 2.2 of the device 1, which are used for the galvanic isolation of a connection between a 4 exemplary and greatly simplified first interface chip 51 from the adapter connection element 2 or between a 4 The second interface chip S2 is shown as an example and in a highly simplified manner.

In der in 3 gezeigten perspektivischen Ansicht der Vorrichtung 1 ist eine dritte Gehäuseseite 2.3 des Gehäuses 2 der Vorrichtung 1 dargestellt, wobei an der dritten Gehäuseseite 2.3 ein Anschlusselement 4 zur Stromversorgung der Vorrichtung 1 angeordnet ist. Zudem ist das Anschlusselement 4 für einen Datenaustausch zwischen der Vorrichtung 1 und einer übergeordneten, nicht näher dargestellten Instanz, insbesondere einer Auswerteeinheit, ausgebildet.In the 3 In the perspective view of the device 1 shown, a third housing side 2.3 of the housing 2 of the device 1 is shown, wherein a connection element 4 for supplying power to the device 1 is arranged on the third housing side 2.3. In addition, the connection element 4 is designed for data exchange between the device 1 and a higher-level instance, not shown in detail, in particular an evaluation unit.

In 4 ist ein Schaltbild der Vorrichtung 1 gezeigt.In 4 a circuit diagram of the device 1 is shown.

Die Vorrichtung 1 weist eine Hauptplatine P1, eine Aufsteckplatine P2 und eine Trennplatine P3 auf, die in dem Gehäuse 2 angeordnet sind.The device 1 has a main board P1, a daughter board P2 and a separation board P3, which are arranged in the housing 2.

Auf der Hauptplatine P1 ist ein Mikrocontroller 5 angeordnet, welcher mit dem Anschlusselement 4, insbesondere signaltechnisch verbunden ist. Zudem ist der Mikrocontroller 5 mit dem ersten Schnittstellenchip S1 und dem zweiten Schnittstellenchip S2 signaltechnisch verbunden.A microcontroller 5 is arranged on the main board P1 and is connected to the connection element 4, in particular in terms of signaling. In addition, the microcontroller 5 is connected to the first interface chip S1 and the second interface chip S2 in terms of signaling.

Der auf der Hauptplatine P1 angeordnete erste Schnittstellenchip S1 ist zur Kommunikation des Mikrocontrollers 5 mit Messelektroniken, also einer Sensorik, insbesondere zur Erfassung einer Zellspannung einer Einzelzelle des Zellmoduls, vorgesehen.The first interface chip S1 arranged on the main board P1 is intended for communication of the microcontroller 5 with measuring electronics, i.e. a sensor system, in particular for detecting a cell voltage of an individual cell of the cell module.

Darüber hinaus ist der Mikrocontroller 5 mittels einer ersten Komponente 6 „Eingänge/Ausgänge“, eines CAN-Transceivers 7 und eines Schaltelementes 8 einer elektronischen Schaltung für serielle Schnittstellen mit einer zweiten Komponente 9 „Eingänge/Ausgänge CAN-Bus“, insbesondere in Form eines weiteren Anschlusselementes 4, signaltechnisch verbunden.In addition, the microcontroller 5 is signal-connected to a second component 9 “inputs/outputs CAN bus”, in particular in the form of a further connection element 4, by means of a first component 6 “inputs/outputs”, a CAN transceiver 7 and a switching element 8 of an electronic circuit for serial interfaces.

Weiterhin ist eine Anschlusskomponente 10 zur alternativen Stromversorgung für einen stationären Betrieb der Vorrichtung 1, insbesondere des Mikrocontrollers 5 vorgesehen. Die Anschlusskomponente 10 ist mit einer Spannungsregelungseinheit 11 elektrisch verbunden, die wiederum mit dem Mikrocontroller 5, insbesondere elektrisch, verbunden ist.Furthermore, a connection component 10 is provided for alternative power supply for stationary operation of the device 1, in particular of the microcontroller 5. The connection component 10 is electrically connected to a voltage regulation unit 11, which in turn is connected to the microcontroller 5, in particular electrically.

Die Aufsteckplatine P2 umfasst den zweiten Schnittstellenchip S2, welcher ebenfalls zur Kommunikation des Mikrocontrollers 5 mit den Messelektroniken, also der Sensorik der Zellüberwachungseinheit, vorgesehen ist. Die Aufsteckplatine P2 wird auf die Hauptplatine P1 aufgesteckt.The plug-in board P2 includes the second interface chip S2, which is also intended for communication between the microcontroller 5 and the measuring electronics, i.e. the sensors of the cell monitoring unit. The plug-in board P2 is plugged onto the main board P1.

Die Trennelemente T1, T2 sind auf der Trennplatine P3 angeordnet, wobei ein Trennelement T1 dem ersten Schnittstellenchip S1 zugeordnet und ein weiteres Trennelement T2 dem zweiten Schnittstellenchip S2 zugeordnet ist. Mittels der Trennelemente T1, T2 kann eine Verbindung zwischen dem entsprechenden Schnittstellenchip S1, S2 und dem Adapter-Anschlusselement 3 getrennt werden, wobei mittels der Trennelemente T1, T2 eine galvanische Trennung bis zu einer Gleichspannung von 1500 Volt möglich ist. Das heißt, dass mittels der Trennelemente T1, T2 bei einer gegebenenfalls vorliegenden Gefährdung bis zu 1500 Volt die Schnittstellenchips S1, S2 von einer sogenannten Schutzkleinspannung getrennt werden.The separating elements T1, T2 are arranged on the separating board P3, with one separating element T1 being assigned to the first interface chip S1 and another separating element T2 being assigned to the second interface chip S2. The separating elements T1, T2 can be used to break a connection between the corresponding interface chip S1, S2 and the adapter connection element 3, with the separating elements T1, T2 enabling galvanic isolation up to a direct voltage of 1500 volts. This means that the separating elements T1, T2 can be used to separate the interface chips S1, S2 from a so-called protective extra-low voltage in the event of a hazard of up to 1500 volts.

Die Vorrichtung 1 ist mittels des Anschlusselementes 4 mit der übergeordneten Instanz, insbesondere der Auswerteeinheit, beispielsweise in Form eines PC, datentechnisch und energieversorgungstechnisch verbunden.The device 1 is connected by means of the connection element 4 to the higher-level instance, in particular the evaluation unit, for example in the form of a PC, in terms of data technology and energy supply technology.

Zur Diagnose der Einzelzellen eines Zellmoduls ist dieses, insbesondere über das Adapter-Anschlusselement 3, signaltechnisch mit der Vorrichtung 1 verbunden, wobei auch mehrere Zellmodule signaltechnisch mit der Vorrichtung 1 verbunden sein können. Eine Verbindung zwischen den HV-Polen der Zellmodule ist nicht erforderlich. insbesondere weist jedes Zellmodul eine eigene Messelektronik auf. Diese Messelektronik ist mittels einer Signalverbindung mit einer weiteren Messelektronik eines weiteren Zellmoduls verbunden. Beispielsweise ist eine erste Messelektronik mit der übergeordneten Instanz verbunden, wobei diese, insbesondere automatisch, erkennt, wie viele Messelektroniken angeschlossen sind.To diagnose the individual cells of a cell module, this is connected to the device 1 in terms of signals, in particular via the adapter connection element 3, whereby several cell modules can also be connected to the device 1 in terms of signals. A connection between the HV poles of the cell modules is not required. In particular, each cell module has its own measuring electronics. This measuring electronics is connected to another measuring electronics of another cell module by means of a signal connection. For example, a first measuring electronics is connected to the higher-level instance, whereby this recognizes, in particular automatically, how many measuring electronics are connected.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines mittels der Vorrichtung 1 durchgeführten Verfahrens zum Auslesen und Validieren von Daten eines mit der Vorrichtung 1 verbundenen Zellmoduls. Dabei ist bei zu treffenden Entscheidungen ein Ja mit einem J und ein Nein mit einem N gekennzeichnet. 5 shows a flow chart of a method carried out by means of the device 1 for reading and validating data of a cell module connected to the device 1. In the decisions to be made, a yes is marked with a J and a no with an N.

In einem Ausgangszustand befindet sich die Vorrichtung 1 in einem Bereitschaftsbetrieb B und empfängt in einem ersten Verfahrensschritt V1, insbesondere über eine seiner Schnittstellen eine binäre Messanfrage MA. Die Vorrichtung 1 kann mehrere Schnittstellen zur Verbindung mit einer Mehrzahl von übergeordneten Instanzen aufweisen, wobei es möglich ist, einen Start einer Messung binär, also mittels einer binären Messanfrage, auszulösen.In an initial state, the device 1 is in a standby mode B and receives a binary measurement request MA in a first method step V1, in particular via one of its interfaces. The device 1 can have several interfaces for connection to a plurality of higher-level instances, it being possible to trigger a start of a measurement in a binary manner, i.e. by means of a binary measurement request.

In einem zweiten Verfahrensschritt V2 wird durch eine Anfrage an die Schnittstellenchips S1, S2 festgestellt, an welchem Pfad ein Zellmodul erkannt wird.In a second method step V2, a query to the interface chips S1, S2 determines on which path a cell module is detected.

In dem zweiten Verfahrensschritt V2 wird durch Senden einer sogenannten Broadcast-Anfrage festgestellt, an welchem Schnittstellenchip S1, S2 eine Messelektronik des mit der Vorrichtung 1 gekoppelten Zellmoduls gefunden werden kann. Wird bei der Überprüfung ermittelt, dass keine Messelektronik, insbesondere keine erfassten Signale, der Messelektronik ermittelt werden kann, wird in einem jeweiligen vierten Verfahrensschritt V4 eine Fehlermeldung F ausgegeben, insbesondere mittels der Auswerteeinheit, also der übergeordneten Instanz.In the second method step V2, by sending a so-called broadcast request, it is determined on which interface chip S1, S2 a measuring electronics of the cell module coupled to the device 1 can be found. If it is determined during the check that no measuring electronics, in particular no detected signals, of the measuring electronics can be determined, an error message F is issued in a respective fourth method step V4, in particular by means of the evaluation unit, i.e. the higher-level instance.

Wird hingegen in dem dritten Verfahrensschritt V3 ermittelt, dass eine Messelektronik mit der Vorrichtung 1 signaltechnisch verbunden ist, wird in einem jeweiligen fünften Verfahrensschritt V5 eine Anzahl signaltechnisch verbundener Messschnittstellen der jeweiligen Messelektronik ermittelt. Diese Ermittlung erfolgt mittels des Mikrocontrollers 5.If, however, it is determined in the third method step V3 that a measuring electronics is connected to the device 1 by means of signals, a number of signal-related measuring interfaces of the respective measuring electronics are determined in a respective fifth method step V5. This determination is made by means of the microcontroller 5.

Nach der Ermittlung der Anzahl der signaltechnisch mit der Vorrichtung 1 verbundenen Messschnittstellen werden in einem jeweiligen sechsten Verfahrensschritt V6 mittels des Mikrocontrollers 5 automatisch alle verfügbaren Daten der signaltechnisch verbundenen Messschnittstellen des jeweiligen Zellmoduls, insbesondere als Rohdaten, erfasst. Insbesondere werden als Rohdaten die Zellspannungen und Temperaturen der Einzelzellen der Zellmodule von dem Mikrocontroller 5 erfasst.After determining the number of measuring interfaces connected to the device 1 by signal technology, all available data from the measuring interfaces connected to the signal technology of the respective cell module are automatically recorded, in particular as raw data, by means of the microcontroller 5 in a respective sixth method step V6. In particular, the cell voltages and temperatures of the individual cells of the cell modules are recorded as raw data by the microcontroller 5.

Diese Rohdaten werden anschließend in einem siebenten Verfahrensschritt V7 umgerechnet und in einem achten Verfahrensschritt V8 an die Auswerteeinheit übermittelt, welche die Daten auswertet. Beispielsweise werden die Daten mittels einer Software ausgewertet. Dabei erfolgt die Auswertung und eine Bewertung der erfassten Daten in Bezug auf einstellbare Grenzwerte, insbesondere für die Zellspannung und die Temperatur, wobei die Grenzwerte durch einen Nutzer vorgegebenen und eingestellt werden können. Beispielsweise wird eine Rot-Grünbewertung durchgeführt, so dass alle Daten die in einem mittels der Grenzwerte vorgegebenen Akzeptanzbereich liegen, grün angezeigt werden, und die Daten, die außerhalb des jeweiligen Akzeptanzbereiches liegen rot gekennzeichnet werden. Die bereitgestellten Daten können auch zu Überwachungszwecken verwendet und/oder in Echtzeit angezeigt werden.This raw data is then converted in a seventh process step V7 and transmitted in an eighth process step V8 to the evaluation unit, which evaluates the data. For example, the data is evaluated using software. The evaluation and assessment of the recorded data is carried out in relation to adjustable limit values, in particular for the cell voltage and the temperature, whereby the limit values can be specified and set by a user. For example, a red-green assessment is carried out so that all data that is within an acceptance range specified by the limit values is displayed in green, and data that is outside the respective acceptance range is marked in red. The data provided can also be used for monitoring purposes and/or displayed in real time.

In einer möglichen Ausführung können die Daten in der Vorrichtung 1 und/oder mittels der Software in Bezug auf die vorgegebenen Grenzwerte, insbesondere in Bezug auf eine minimale und eine maximale Zellspannung und/oder in Bezug auf eine minimale oder maximale Temperatur, überprüft werden. Diese Überprüfung ist insbesondere erforderlich, um Zellmodule aus einer Nacharbeit oder aus einem Rückbau zu klassifizieren und um feststellen zu können, ob die Einzelzellen der Zellmodule vorgegebene Anforderungen für eine Wiederverwendung in einer Produktionslinie erfüllen, oder um eine vergleichsweise große Anzahl von Zellmodulen auf ihren Zustand hin zu überprüfen.In one possible embodiment, the data in the device 1 and/or by means of the software can be checked with respect to the specified limit values, in particular with respect to a minimum and a maximum cell voltage and/or with respect to a minimum or maximum temperature. This check is particularly necessary in order to classify cell modules from rework or dismantling and to be able to determine whether the individual cells of the cell modules meet specified requirements for reuse in a production line, or to check the condition of a comparatively large number of cell modules.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Vorrichtungcontraption
22
GehäuseHousing
2.12.1
erste Gehäuseseitefirst housing side
2.22.2
zweite Gehäuseseitesecond housing side
2.32.3
dritte Gehäuseseitethird housing side
33
Adapter-AnschlusselementAdapter connection element
44
AnschlusselementConnection element
55
MikrocontrollerMicrocontroller
66
erste Komponentefirst component
77
CAN-TransceiverCAN transceiver
88th
SchaltelementSwitching element
99
zweite Komponentesecond component
1010
AnschlusskomponenteConnection component
1111
Spannungsregelungseinheit Voltage control unit
BB
BereitschaftsbetriebStandby mode
P1P1
HauptplatineMotherboard
P2P2
AufsteckplatineDaughter board
P3P3
TrennplatineSeparation board
S1S1
erster Schnittstellenchipfirst interface chip
S2S2
zweiter Schnittstellenchipsecond interface chip
T1T1
TrennelementSeparating element
T2T2
weiteres Trennelementadditional separating element
V1 bis V8V1 to V8
VerfahrensschrittProcess step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 11548404 B2 [0002]US 11548404 B2 [0002]

Claims (3)

Vorrichtung (1) zum Auslesen und Validieren von Daten eines Zellmoduls eines elektrischen Energiespeichers für ein Fahrzeug mit einem Anschlusselement (4) zur Stromversorgung, gekennzeichnet durch - eine Hauptplatine (P1) mit einem Mikrocontroller (5), welcher mit dem Anschlusselement (4) zumindest zur Stromversorgung gekoppelt ist, und einem ersten Schnittstellenchip (S1) für eine Kommunikation mit zumindest einer Messelektronik des Zellmoduls, wobei der Mikrocontroller (5) mit dem ersten Schnittstellenchip (S1) verbunden ist, - eine auf der Hauptplatine (P1) angeordnete Aufsteckplatine (P2) mit einem zweiten Schnittstellenchip (S2) für eine Kommunikation mit einer Messelektronik des elektrischen Zellmoduls, wobei der Mikrocontroller (5) mit dem zweiten Schnittstellenchip (S2) verbunden ist, und - eine Trennplatine (P3) mit zwei Trennelementen (T1, T2) zur galvanischen Trennung bei einer erfasster Gefährdung bis zur einer elektrischen Gleichspannung bis 1500 Volt, wobei ein Trennelement (T1) zur galvanischen Trennung einer Verbindung des ersten Schnittstellenchips (S1) von einem Adapter-Anschlusselement (3) ausgebildet ist und ein weiteres Trennelement (T2) zur galvanischen Trennung einer Verbindung des zweiten Schnittstellenchips (S2) von dem oder einem weiteren Adapter-Anschlusselement (3) ausgebildet ist.Device (1) for reading and validating data from a cell module of an electrical energy storage device for a vehicle with a connection element (4) for power supply, characterized by - a main board (P1) with a microcontroller (5), which is coupled to the connection element (4) at least for power supply, and a first interface chip (S1) for communication with at least one measuring electronics of the cell module, wherein the microcontroller (5) is connected to the first interface chip (S1), - a plug-in board (P2) arranged on the main board (P1) with a second interface chip (S2) for communication with a measuring electronics of the electrical cell module, wherein the microcontroller (5) is connected to the second interface chip (S2), and - a separating board (P3) with two separating elements (T1, T2) for galvanic isolation in the event of a detected hazard up to an electrical direct voltage of up to 1500 volts, wherein a separating element (T1) for galvanic isolation of a connection of the first interface chip (S1) is formed by an adapter connection element (3) and a further separating element (T2) is formed for the galvanic separation of a connection of the second interface chip (S2) from the or a further adapter connection element (3). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (5) ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer empfangenen binären Messanfrage den ersten Schnittstellenchip (S1) oder den zweiten Schnittstellenchip (S2) zu aktivieren und alle verfügbare Daten von Messschnittstellen einer angeschlossenen Messelektronik zu erfassen und zur Auswertung an eine übergeordnete Auswerteeinheit zu übermitteln.Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the microcontroller (5) is designed to activate the first interface chip (S1) or the second interface chip (S2) depending on a received binary measurement request and to record all available data from measurement interfaces of a connected measurement electronics and to transmit them to a higher-level evaluation unit for evaluation. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die übergeordnete Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Daten in Bezug auf einstellbare Grenzwerte auszuwerten und zu bewerten.Device (1) according to Claim 2 , characterized in that the higher-level evaluation unit is designed to evaluate and assess the data in relation to adjustable limit values.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11548404B2 (en) 2012-06-28 2023-01-10 Midtronics, Inc. Hybrid and electric vehicle battery pack maintenance device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11548404B2 (en) 2012-06-28 2023-01-10 Midtronics, Inc. Hybrid and electric vehicle battery pack maintenance device

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