[go: up one dir, main page]

WO2005109022A1 - Messvorrichtung und messverfahren zur bestimmung von batteriezellenspannungen - Google Patents

Messvorrichtung und messverfahren zur bestimmung von batteriezellenspannungen Download PDF

Info

Publication number
WO2005109022A1
WO2005109022A1 PCT/DE2005/000545 DE2005000545W WO2005109022A1 WO 2005109022 A1 WO2005109022 A1 WO 2005109022A1 DE 2005000545 W DE2005000545 W DE 2005000545W WO 2005109022 A1 WO2005109022 A1 WO 2005109022A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
circuit
measuring device
comparator
battery cell
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.)
Ceased
Application number
PCT/DE2005/000545
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Ehrmann
Wolfgang Schmidt
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.)
Aumovio Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
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 Conti Temic Microelectronic GmbH filed Critical Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority to US11/568,528 priority Critical patent/US20080012571A1/en
Priority to DE112005000698T priority patent/DE112005000698B4/de
Publication of WO2005109022A1 publication Critical patent/WO2005109022A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery

Definitions

  • the invention relates to a measuring device for determining a voltage of at least one battery cell of a battery.
  • the invention further relates to a method for determining a voltage with a measuring device according to the invention.
  • Batteries often consist of a plurality of battery cells that are connected in series. For the operation of the batteries in vehicles, for example a hybrid vehicle or an electric vehicle, a precise voltage measurement of each battery cell is necessary in order to avoid undercharging or overcharging the battery cells.
  • the performance of a battery depends on the accuracy of the voltage measurement, since the tolerance of the measurement must be maintained at the overcharging and undercharging limits in order to avoid damage to the battery cells.
  • the cells of certain types of batteries for example the cells of batteries based on lithium-ion, are actively discharged to the voltage level (or in the vicinity of the voltage level) of the battery cell with the lowest voltage (compensation of the different self-discharge currents) , for these reasons, there is a requirement for a precise measurement of the voltages of the battery cells of a battery.
  • US 20020180447 discloses a measuring device in which each battery cell is provided with a differential amplifier for measuring the voltages.
  • a disadvantage of this known measuring device is that each differential amplifier places high demands on a precise measurement. with regard to the common-mode voltage suppression and consequently the measuring device is expensive.
  • the measuring device leads to a systematic measurement error, which is due to the fact that the constant calibration voltage and the variable cell voltages are generally not identical.
  • US Pat. No. 5,914,606 describes a measuring device in which the voltage of each battery cell is divided by means of a voltage divider.
  • the outputs of the voltage dividers are routed to multiplexers, via which two of the voltage divider outputs are selected.
  • the differential voltage at the two multiplexer outputs is amplified and thus the voltages of the battery cells are inferred.
  • a disadvantage of this measuring device is that the resistance relationships of the voltage dividers must be extremely precise. Due to the inevitable temperature and aging drift of the resistors, the measuring device is therefore not suitable for precise measurements in a vehicle.
  • a measuring device is known from JP 2003240806 in which a capacitor is connected in succession to a battery cell and a differential amplifier with an A / D converter by means of a switchable network.
  • a disadvantage of this measuring device is that high-precision and therefore expensive components, in particular a high-precision A / D converter, are required.
  • the object of the invention is to develop a measuring device of the type mentioned at the outset in such a way that the voltages of the individual battery cells of a battery can be determined very precisely and inexpensively.
  • This object is achieved according to the invention by a measuring device with the features of claim 1.
  • the essence of the invention lies in the fact that the determination of the voltage of a battery cell is based on the measurement of two time periods which are related to one another.
  • the integrator circuit is first initialized, that is to say it is brought to a value below the two comparator threshold values in the integration process described below. Then a voltage comprising the reference voltage is applied to the circuit inputs of the integrator circuit and the voltage is integrated until the circuit output of the integrator circuit has reached the first and second comparator threshold values.
  • the first and second comparator circuits output first and second switching values at the first and second comparator outputs.
  • the time between the output of the first switching value and the output of the second switching value is measured by the measuring and evaluation unit and defines the first time period.
  • a voltage comprising the voltage to be determined of a battery cell is applied to the circuit inputs of the integrator circuit and integrated until the circuit output of the integrator circuit has reached the first and the second comparator threshold value.
  • the time between the output of the first and second switching values is again measured by the measuring and evaluation unit and forms the second time span. The two measurements are related to each other, whereby the voltage of the battery cell to be determined can be calculated.
  • a further development according to claim 2 enables a highly precise and inexpensive implementation of the integrator circuit and the comparator circuits.
  • the use of high-resolution A / D converters and a high-resolution measuring and evaluation unit is not necessary.
  • An embodiment according to claim 3 or 4 allows an analog implementation of the integrator circuit with a capacitor and an operational amplifier in such a way that the integrator circuit can be used both for negative and for positive common mode voltages when integrating a voltage of a cell. Due to the fact that the circuit output of the integrator circuit is the voltage drop across the capacitor and at the same time the common mode control of the operational amplifier, the integrator circuit runs through the same output voltage range for each integration process and the operational amplifier thus also runs through the same common mode input voltage range, regardless of the common mode voltage that occurs during the integration process the voltage of the battery cell to be determined is present.
  • An embodiment according to claim 5 leads to a high accuracy of the measurement of the first and second time period. The further the comparator threshold values are apart, the longer the integration process takes until the second switching value is reached, as a result of which the resolution of the digital measuring and evaluation unit relative to the measured time periods causes a smaller measurement error.
  • a further development according to claim 6 leads to a defined reference potential of the measuring device relative to the battery.
  • An embodiment according to claim 7 permits a symmetrical arrangement of the ground potential relative to the battery cells, as a result of which the required common mode input voltage range of the integrator circuit can be reduced.
  • a development according to claim 8 allows the use of the measuring device to determine the voltages of a plurality of battery cells connected in series.
  • Another object of the invention is to provide a measuring method for determining a voltage of at least one battery cell of a battery with a measuring device according to the invention.
  • the embodiment according to claim 11 leads to the elimination of temperature and aging influences, since, due to the short time interval, unchanged temperature and aging conditions can be assumed.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit structure of a measuring device
  • FIG. 2 shows an analog integrator circuit according to FIG. 1.
  • a measuring device designated as a whole by 1 comprises an integrator circuit 2, a reference voltage source 3, a first comparator circuit 4, a second comparator circuit 5 and a measuring and evaluation unit 6.
  • the integrator circuit 2 is analog executed and has a first circuit input 7 and a second circuit input 8 for applying a voltage.
  • a circuit output 9 of the integrator circuit 2 is provided for outputting an integrated value.
  • the integrated value represents a voltage which characterizes the integral via the voltage applied to the circuit inputs 7, 8.
  • the circuit output 9 of the integrator circuit 2 is connected to a first comparator input 10 of the first comparator circuit 4.
  • the circuit output 9 is also connected to a second comparator input 11 of the second comparator circuit 5.
  • the comparator circuits 4, 5 are also analog.
  • the first comparator circuit 4 has a first comparator output 12, at which a first switching value is output when the first comparator threshold value is reached.
  • the second comparator circuit 5 has a second comparator output 13, at which a second switching value is output when the second comparator threshold value is reached.
  • the two comparator circuits 4, 5 have comparator threshold values that differ from one another, so that the output of the first and second switching values takes place at a distance from one another.
  • the measuring and evaluation unit 6 is provided for measuring the time period between the output of the first switching value and the output of the second switching value.
  • the first and second comparator outputs 12, 13 are connected to the measuring and evaluation unit 6.
  • the measuring and evaluation unit 6 is digital and contains a device that allows the time period between the switching of the comparator outputs 12 and 13 to be measured.
  • the measuring device 1 is provided for measuring the voltage of eight battery cells 14 of a battery 15.
  • the number of battery cells 14 per measuring device 1 can be chosen as desired. In practice, however, it has proven useful to provide the measuring device 1 for eight battery cells 14, since a modular structure of the measurement is inexpensive and the voltage of all battery cells 14 can be determined within 50 ms.
  • the battery cells 14 are designated individually with Z to Z 8 below. Each battery cell Zi to Z 8 has an associated and to be determined
  • the voltages Ui to U 8 can each be tapped at two nodes and applied to the circuit inputs 7, 8 of the integrator circuit 2.
  • the nodes lying between the battery cells Zi to Z 8 are designated in detail by K 0 to K 8 .
  • the voltage of a battery cell 14 is 5 V.
  • a measurement of the cell voltage with an accuracy of 0.2% is required, which corresponds to a measurement accuracy of +/- 10 mV at 5 V voltage of a battery cell 14.
  • Eight battery cell switches 16 are provided for applying the voltages of the battery cells 14 to the circuit inputs 7, 8 of the integrator circuit 2.
  • the battery cell switches 16 are designated in detail by S 1 to S 8 .
  • Means of the switch S is the node K0, connected by means of the switch S 3 of the node K 2, by means of the switch S 5, the node K 5 and by means of the switch S 7 of the node K 7 to the first circuit input 7 of the integrator circuit 2 ,
  • the switch S 2 the node K1
  • by means of the switch S the node K 3 by means of the switch S 6 the node K 6 and by means of the switch S 8 the node K 8 with the second circuit input 8 of the integrator circuit 2 connectable.
  • the battery cell switches S ⁇ to S 8 can assume the "open” and “closed” positions, in the “closed” position they establish the connection to the first or second circuit input 7, 8.
  • the measuring device 1 has a ground potential 17, which serves as a reference potential.
  • the ground potential 17 is connected to the node I, so that the potential of the node I is identical to the ground potential 17.
  • the reference voltage source 3 has a first voltage source connection 18 and a second voltage source connection 19.
  • the first voltage source connection 18 can be connected to either the node K 3 , the node K or the node K 5 via three voltage source switches 20.
  • the voltage source switches 20 are described in detail with S 9 to S ⁇ .
  • the first voltage source connection 18 can be connected to the node K 5 using the voltage source switch S 9 , the node K using the voltage source switch S 10 and the node K 3 using the voltage source switch S ⁇ .
  • the switches S 9 to S ⁇ can assume the "open" and "closed” positions.
  • the battery cell switches Si and S 2 are each connected in their "open” position to a selection switch 21.
  • the selection switches 21 are referred to in detail as S 12 and S 13.
  • the selection switch S 12 is connected to the battery cells Switch S 2 and the selection switch S 13 are connected to the battery cell switch Si.
  • the selection switches 21 can each take three positions. The first position is “open”, the second position is “earth” and the third position “reference voltage”. In the second position “ground”, the selection switches 21 are connected to the ground potential 17. In contrast, the selection switches 21 in the third position “reference voltage” are connected to the second voltage source connection 19 of the reference voltage source 3 connected.
  • the reference voltage source 3 has a reference voltage between the first and second voltage source connections 18, 19, which in the Hereinafter referred to as U ef .
  • the reference voltage U Ref is known with an accuracy of 0.1%.
  • a voltage U z which represents the voltage to be determined, is defined between the first circuit input 7 and the second circuit input 8 of the integrator circuit 2. If the position of the battery cell switches 16 is selected appropriately, the voltage U z can be selected to be the same as the individual voltages of the battery cells 14.
  • a common mode voltage U GL is also defined, which characterizes the potential difference between the second circuit input 8 and the ground potential 17.
  • the comparator circuits 4, 5 are of analog design and each have a comparator operational amplifier 22 with a P input and an N input.
  • the P inputs of the comparator operational amplifiers 22 represent the first comparator input 10 and the second comparator input 11.
  • the N inputs of the comparator operational amplifiers 22 are each connected to the ground potential 17, whereby between the N inputs and the ground potential 17, the first comparator threshold and the second comparator threshold drop in the form of a voltage.
  • the first comparator threshold is referred to below as Wi and the second comparator threshold as W 2 .
  • the voltages to be determined for the battery cells 14 are approximately 5 V. For measuring the time period between reaching the first one
  • Comparator threshold value Wi and the second comparator threshold value W 2 are output by the first comparator circuit 4 and a first switching value by the second comparator circuit 5.
  • the time span is determined by the digital measuring and evaluation unit 6 measured, which produces a quantization error.
  • the measurement error of the measuring and evaluation unit 6 is considered to be lower in percentage terms, the greater the time period between the output of the first and second switching values. For this reason, it is advantageous to select the comparator threshold values Wi and W 2 as far apart as possible.
  • the first comparator threshold value Wi is therefore equal to 0.5 V and the second comparator threshold value W 2 is equal to 4.5 V.
  • a time period can thus be measured which is greater than 1 ms, which means that the relative measurement error of the time period is a maximum of 0.05%.
  • the measurement error depends on the digital resolution of the measurement and evaluation unit 6 and can be set to a maximum value by appropriately designing the circuits 2, 4, 5 over the size of the time period to be measured.
  • the integrator circuit 2 has an integrator operational amplifier 23, the N input of which is connected to the first circuit input 7 via an ohmic resistor Ri and the P input of which is connected to the second circuit input 8 via an ohmic resistor R 4 .
  • the output of the integrator operational amplifier 23 is fed back to the N input via an ohmic resistor R 2 .
  • the output of the integrator operational amplifier 23 is also connected via an ohmic resistor R 3 and the capacitor 24 with the capacitance C to the ground potential 17.
  • the voltage U c drops across the capacitor 24 and is tapped as the circuit output 9.
  • the integrator circuit 2 has the following differential equation: dU> r c _ -R>. dt R t -RyC U Z ⁇ C ⁇ R V R 3 RC ⁇ C ⁇ R 4 R V R 3 J U GL
  • the change in the capacitor voltage U c over time is thus dependent on the voltage U z applied and to be determined, on the instantaneous capacitor voltage U c , on the common mode voltage U GL and on the values of the ohmic resistances Ri to R 4 and the capacitance C des Capacitor 24.
  • the values of the resistors Ri to R 4 and the capacitance C of the capacitor 24 are temperature and aging dependent.
  • the applied voltage U z and the common mode voltage U GL can be assumed to be constant for the time ⁇ t of the integration.
  • the constants, C 2 and C 3 contain the values of the ohmic resistances Ri to R 4 , the capacitance C of the capacitor 24 and the initial voltage U C o of the capacitor 24 at the beginning of the integration.
  • ⁇ t denotes the time period between the output of the first switching value and the second switching value.
  • ⁇ U denotes the voltage difference between the second comparator threshold value and the first comparator threshold value W 2 - Wi.
  • the values of the ohmic resistors R 2 and R 3 are 1 kOhm and the capacitance C of the capacitor 24 is 22 nF.
  • the principle for determining the voltages of the battery cells 14 and the mode of operation of the measuring device 1 are explained below.
  • the comparator threshold values Wi and W 2 of the comparator circuits 4, 5 are only known with an accuracy of a few percent. Due to the fact that the measuring accuracy of the measuring device 1 must be at least 0.2%, it is imperative that the voltage difference ⁇ U C is eliminated. For this reason, two integration processes are carried out in which ⁇ U C is assumed to be unknown but constant.
  • the measured time periods of the first and second integration process are referred to as ⁇ ti and ⁇ t 2 . No temperature and aging influences of the measuring device 1 are included in the measurement of the first and second time period if the two integration processes are carried out in succession in a sufficiently short time.
  • the integrator circuit 2 is reset before each integration process, that is to say in the case of an integration to one Voltage that is smaller than the two comparator threshold values Wi and W 2 and, when disintegrated to a voltage, is greater than the two comparator threshold values Wi and W 2 . If the two measurements are related to each other, the following equation results:
  • U Z2 U Z1 ⁇ At v - C 21 • (1 - ⁇ t y ) - C 31 • (U GL2 - At v ⁇ U GL1 )
  • the basic equation serves to determine the voltage U Z2 , which represents the voltage of the battery cells 14 to be determined.
  • the ratio of the time periods ⁇ t v is known from the measurements.
  • the common mode voltage U GLI of the first measurement and the common mode voltage U GL2 of the second measurement are also known, as will be shown.
  • the constants C 21 and C 31 can be determined in advance by measurements and are therefore also known. However, the constants C 21 and C 31 are dependent on the direction of integration, so that the direction of integration of the first and second integration processes must be identical in order to achieve high accuracy.
  • the voltage U Z1 of the first measurement is known since it either represents the reference voltage U Re or a voltage which contains the reference voltage U Ref and already determined voltages of battery cells 14.
  • the constants C 2ID and C 31D and the voltage U 4 must be determined. For each unknown parameter, two integration processes must be carried out and the associated time periods measured. Since C 2 D and C 31D are initially unknown, two reference integration pairs , each with a first and a second integration process, must first be measured.
  • the integration processes of the first integration pair are referred to below as la and lb.
  • a second integration pair is then measured with a first and a second integration process.
  • the two integration processes are designated 2a and 2b.
  • the first integration process 2a corresponds to the integration process la.
  • the two measured time periods can in turn be related to one another and form the time ratio ⁇ t V2 -
  • a third integration pair is then measured with a first and a second integration process.
  • the two integration processes are referred to below as 3a and 3b. With known constants C 21D and C 31D, these two integration processes would correspond to the actual measurements for determining the voltage U.
  • the integration process 3a in turn corresponds to the integration process la.
  • a time ratio which is referred to as ⁇ t V3 , can in turn be formed from the measured time periods.
  • the voltage U 5 of the battery cell Z 5 is determined by integration.
  • the constants C 21D and C 31D are already known.
  • To determine a fourth integration pair is measured with a first and second integration process.
  • the integration processes are referred to as 4a and 4b.
  • the integration process 4a corresponds to the integration process la.
  • a time ratio ⁇ t V can be formed from the measured time spans of the integration processes 4a and 4b. Formally inserting it into the basic equation creates an equation with the unknown U 5 . This equation can be clearly solved with the quantities that have already been determined and measured.
  • the voltage U 5 of the battery cell Z 5 is thus determined.
  • the constants C 2 ⁇ u and C 31U are determined for an integration.
  • two reference integration pairs must be measured, each with a first and a second integration process.
  • the first and second integration process of the first reference integration pair is referred to as 5 a and 5b.
  • the following switches are used for the second integration process 5b.
  • the second reference integration pair also comprises a first and a second integration process.
  • the first and second integration processes are referred to as 6a and 6b.
  • the first integration process 6a corresponds to the integration process 5a.
  • the voltage U 3 of the battery cell Z 3 is determined by integration.
  • a first and a second integration process are carried out, which are referred to below as 7a and 7b.
  • the integration process 7a corresponds to the integration process 5a.
  • the time ratio formed from the measured time periods is referred to as ⁇ t V. Male insertion of the voltages and the time ratio in the basic equation results in an equation with U 3 as an unknown voltage. The voltage U 3 can thus be clearly determined.
  • the voltage U 2 is determined by means of integration.
  • a first and a second integration process are carried out, which are referred to below as 8a and 8b.
  • the first integration process 8a corresponds to the integration process la.
  • U Z2 U 2
  • U GL2 - U 2 - U 3 - U 4.
  • a time ratio can be formed from the two measured time periods, which is referred to as ⁇ t V8 By inserting the voltages and the time ratio in the basic equation, the voltage U 2 can be clearly determined.
  • the voltage Ui is determined by integration.
  • a first and a second integration process are again required, which are referred to below as 9a and 9b.
  • the first integration process 9a corresponds to the integration process 5a.
  • the time ratio ⁇ t V can be obtained from the measured time periods. By using the voltages and Ui can be uniquely calculated from the time ratio in the basic equation.
  • the voltage U 6 is determined by integration.
  • a first and second integration process are again required, which are referred to below as 10a and 10b.
  • the integration process 10a corresponds to the integration process 5a.
  • the time ratio ⁇ t vl o can be formed from the measured time periods U 6 can be calculated uniquely.
  • the voltage U 7 is determined by down-integration.
  • the first and second integration process required for this is referred to as 1 la and 1 lb.
  • the integration process 11a corresponds to the integration process la.
  • the time ratio ⁇ t vll can be formed from the measured time periods. By inserting the voltages and the time ratio into the Basic equation, the voltage U 7 can be clearly calculated.
  • the voltage U 8 is determined by integration.
  • the integration processes required for this are referred to below as 12a and 12b.
  • the first integration process 12a corresponds to the integration process 5a.
  • S 7 "closed”
  • S 8 "closed”. All other switches are "open”.
  • U z2 -U 8
  • U GL2 U 5 + U 6 + U 7 + U 8 .
  • the time ratio ⁇ t V ⁇ 2 can be formed from the measured time periods. By inserting the voltages and the time ratio in the basic equation, the voltage U 8 can be clearly calculated from already determined, known or measured variables.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Bei einer Messvorrichtung (1) zur Bestimmung einer Spannung von min­ destens einer Batteriezelle (14) einer Batterie (15) ist zur Erzielung einer präzisen und hochgenauen Messung vorgesehen, dass eine an eine Integra­ tor-Schaltung (2) ange~egte Spannung aufintegriert und in einer ersten und zweiten Komparator-S haltung (4, 5) mit einem ersten und zweiten Kom­parator-Schwellwert v rglichen wird. Die Zeitspanne zwischen der Ausga­be eines ersten und zweiten Schaltwertes wird mittels einer Mess- und Auswerteeinheit (6) gemessen. Zusätzlich ist eine Referenz-Spannungs­quelle (3) zur Vorgabe einer Referenz-Spannung vorgesehen. Dadurch, dass in zwei aufeinanderfolgenden Integrationsvorgängen eine die Refe­renz-Spannung umfas nde Spannung und eine die zu bestimmende Span­nung einer Batteriezelle (14) umfassende Spannung aufintegriert wird, kann die unbekannte Spannung der Batteriezelle (14) durch einen Ver­gleich der beiden Integrationsvorgänge präzise bestimmt werden. Zusätz­lich wird ein Verfahre zur Bestimmung der Spannung einer Batteriezelle (14) mit einer erfindungsgemässen Messvorrichtung (1) angegeben.

Description

Messvorrichtung und Messverfahren zur Bestimmung von Batteriezellenspannungen
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Bestimmung einer Span- nung von mindestens einer Batteriezelle einer Batterie. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung einer Spannung mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
Batterien bestehen oft aus einer Mehrzahl von Batteriezellen, die in Reihe geschalten sind. Für den Betrieb der Batterien in Fahrzeugen, beispielsweise einem Hybrid-Fahrzeug oder einem Elektro-Fahrzeug, ist eine präzise Spannungsmessung jeder Batteriezelle notwendig, um eine Unterladung oder Überladung der Batteriezellen zu vermeiden.
Die Leistungsfähigkeit einer Batterie ist abhängig von der Genauigkeit der Spannungsmessung, da die Toleranz der Messung an der Über- und Unterladungsgrenze vorgehalten werden muss, um eine Schädigung der Batteriezellen zu vermeiden. Darüber hinaus werden die Zellen von bestimmten Arten von Batterien, beispielsweise die Zellen von Batterien auf Lithium- Ionen-Basis, aktiv auf das Spannungsniveau (oder in die Nähe des Spannungsniveaus) der Batteriezelle mit der niedrigsten Spannung entladen (Ausgleich der unterschiedlichen Selbstentladungs-Ströme). Aus diesen Gründen ergibt sich die Forderung einer präzisen Messung der Spannungen der Batteriezellen einer Batterie.
In der US 20020180447 ist eine Mess Vorrichtung offenbart, bei der zur Messung der Spannungen jede Batteriezelle mit einem Differenzverstärker versehen ist. Nachteilig bei dieser bekannten Messvorrichtung ist, dass jeder Differenzverstärker für eine präzise Messung hohe Anforderungen be- züglich der Gleichtaktspannungsunterdrückung erfüllen muss und demzufolge die Messvorrichtung teuer ist. Außerdem führt die Messvorrichtung zu einem systematischen Messfehler, der dadurch bedingt ist, dass die konstante Kalibrierspannung und die variablen Zellspannungen im Allgemei- nen nicht identisch sind.
In der US 5,914,606 ist eine Mess Vorrichtung beschrieben, bei der die Spannung jeder Batteriezelle mittels eines Spannungsteilers geteilt wird. Die Ausgänge der Spannungsteiler werden auf Multiplexer geführt, über die zwei der Spannungsteilerausgänge selektiert werden. Die Differenzspannung an den beiden Multiplexerausgängen wird verstärkt und damit auf die Spannungen der Batteriezellen geschlossen. Nachteilig bei dieser Messvorrichtung ist, dass die Widerstandsverhältnisse der Spannungsteiler extrem präzise sein müssen. Aufgrund der unvermeidlichen Temperatur- und Alterungsdrift der Widerstände ist die Messvoπichtung somit für präzise Messungen in einem Fahrzeug nicht geeignet.
Aus der JP 2003240806 ist eine Messvorrichtung bekannt, bei der mittels eines schaltbaren Netzwerkes ein Kondensator nacheinander an eine Batte- riezelle und einen Differenzverstärker mit einem A/D- Wandler geschalten wird. Nachteilig bei dieser Messvorrichtung ist, dass hochgenaue und demzufolge teure Bauelemente, insbesondere ein hochgenauer A/D- Wandler, erforderlich sind.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Spannungen der einzelnen Batteriezellen einer Batterie sehr präzise und kostengünstig bestimmbar sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die Bestimmung der Spannung einer Batteriezelle auf der Messung zweier Zeitspannen beruht, die zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Hierzu wird zunächst die Integrator- Schaltung initialisiert, das heißt sie wird bei dem im Folgenden beschriebenen Aufintegrationsvorgang auf einen Wert unterhalb der beiden Kom- parator-Schwellwerte gebracht. Dann wird eine die Referenzspannung um- fassende Spannung an die Schaltungseingänge der Integrator-Schaltung angelegt, und die Spannung solange aufintegriert, bis der Schaltungsausgang der Integrator-Schaltung den ersten und zweiten Komparator- Schwellwert erreicht hat. Die erste und zweite Komparator-Schaltung geben beim Erreichen ihrer Komparator-Schwellwerte einen ersten und zwei- ten Schaltwert an dem ersten und zweiten Komparator-Ausgang aus. Die Zeit zwischen der Ausgabe des ersten Schaltwertes und der Ausgabe des zweiten Schaltwertes wird durch die Mess- und Auswerteeinheit gemessen und definiert die erste Zeitspanne. Weiterhin wird eine die zu bestimmende Spannung einer Batteriezelle umfassende Spannung an die Schaltungsein- gänge der Integrator-Schaltung angelegt und solange aufintegriert, bis der Schaltungsausgang der Integrator-Schaltung den ersten und den zweiten Komparator-Schwellwert erreicht hat. Die Zeit zwischen der Ausgabe des ersten und zweiten Schaltwertes wird wiederum durch die Mess- und Auswerteeinheit gemessen und bildet die zweite Zeitspanne. Die beiden Mes- sungen werden zueinander in das Verhältnis gesetzt, wodurch die zu bestimmende Spannung der Batteriezelle berechnet werden kann.
Dadurch, dass die beiden Messungen in einem kurzen Zeitabstand erfolgen und zueinander in das Verhältnis gesetzt werden, werden Temperatur- und Alterungseinflüsse in der Messvorrichtung nahezu vollständig eliminiert. Es ist keine externe Rekalibrierung der Messvorrichtung aufgrund von Temperatur- und Alterungseinflüssen notwendig. Außerdem können systematische Messfehler, wie beispielsweise Messfehler aufgrund des Ein- flusses der Gleichtaktspannung, mathematisch eliminiert werden, wodurch eine hochpräzise Messung ermöglicht wird. Zusätzlich sind mit Ausnahme der Referenz-Spannungsquelle keine Präzisionsbauteile, wie beispielsweise ein Präzisions- A/D-Wandler, nötig, was eine kostengünstige Realisierung der Messvorrichtung erlaubt. Weiterhin ist die Integrator-Schaltung robust gegenüber elektromagnetischen Störungen.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht eine hochpräzise und kostengünstige Realisierung der Integrator-Schaltung und der Komparator- Schalt ngen. Insbesondere ist der Einsatz von hochauflösenden A/D- Wandlern und einer hochauflösenden Mess- und Aus Werteeinheit nicht erforderlich.
Eine Ausgestaltung nach Anspruch 3 bzw. 4 erlaubt eine analoge Realisierung der Integrator-Schaltung mit einem Kondensator und einem Operati- onsverstärker derart, dass die Integrator-Schaltung sowohl für negative als auch für positive Gleichtaktspannungen bei Integration einer Spannung einer Zelle einsetzbar ist. Dadurch, dass der Schaltungsausgang der Integrator-Schaltung die über dem Kondensator abfallende Spannung und gleichzeitig die Gleichtaktaussteuerung des Operationsverstärkers ist, durchläuft die Integrator-Schaltung bei jedem Integrationsvorgang denselben Ausgangsspannungsbereich und der Operationsverstärker somit auch denselben Gleichtakteingangsspannungsbereich, unabhängig von der Gleichtaktspannung, die bei dem Integrationsvorgang der zu bestimmenden Spannung der Batteriezelle gerade vorliegt. Eine Ausführungsform nach Anspruch 5 führt zu einer hohen Genauigkeit der Messung der ersten und zweiten Zeitspanne. Je weiter die Komparator- Schwellwerte auseinander liegen, desto länger dauert der Integrationsvor- gang bis zum Erreichen des zweiten Schaltwertes, wodurch die Auflösung der digitalen Mess- und Auswerteeinheit relativ zu den gemessenen Zeitspannen einen geringeren Messfehler verursacht.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 6 führt zu einem definierten Bezugspo- tential der Messvorrichtung relativ zu der Batterie.
Eine Ausgestaltung nach Anspruch 7 erlaubt eine symmetrische Anordnung des Masse-Potentials relativ zu den Batteriezellen, wodurch der erforderliche Gleichtakteingangsspannungsbereich der Integrator-Schaltung reduziert werden kann.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 8 erlaubt den Einsatz der Messvorrichtung zur Bestimmung der Spannungen mehrerer in Reihe geschalteter Batteriezellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mess verfahren zur Bestimmung einer Spannung von mindestens einer Batteriezelle einer Batterie mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Messverfahren mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Messverfahrens entsprechen denen, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ausgeführt wurden. Eine Weiterbildung nach Anspruch 10 erlaubt eine präzise Messung der ersten und zweiten Zeitspanne, da integrationsrichtungsabhängige Messfehler nicht in die Bestimmung der Spannung der Batteriezelle eingehen.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 11 führt zu der Elimination von Temperatur- und Alterungseinflüssen, da aufgrund des kurzen zeitlichen Abstan- des von unveränderten Temperatur- und Alterungsbedingungen ausgegangen werden kann.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Diese zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schaltungsaufbau einer Messvorrichtung, und
Fig. 2 eine analoge Integrator-Schaltung nach Fig. 1.
Eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Messvorrichtung umfasst eine Integra- tor-Schaltung 2, eine Referenz-Spannungsquelle 3, eine erste Komparator- Schaltung 4, eine zweite Komparator-Schaltung 5 und eine Mess- und Auswerteeinheit 6. Die Integrator-Schaltung 2 ist analog ausgeführt und weist einen ersten Schaltungseingang 7 und einen zweiten Schaltungseingang 8 zum Anlegen einer Spannung auf. Zum Ausgeben eines integrierten Wertes ist ein Schaltungsausgang 9 der Integrator-Schaltung 2 vorgesehen. Der integrierte Wert stellt eine Spannung dar, die das Intergral über die an den Schaltungseingängen 7, 8 angelegten Spannung charakterisiert. Der Schaltungsausgang 9 der Integrator-Schaltung 2 ist mit einem ersten Komparator-Eingang 10 der ersten Komparator-Schaltung 4 verbunden. Der Schaltungsausgang 9 ist weiterhin mit einem zweiten Komparator- Eingang 11 der zweiten Komparator-Schaltung 5 verbunden. Die Kompa- rator-Schaltungen 4, 5 sind ebenfalls analog ausgebildet. Zum Vergleich des integrierten Wertes an dem Schaltungsausgang 9 mit dem ersten Kom- parator-Schwellwert weist die erste Komparator-Schaltung 4 einen ersten Komparator-Ausgang 12 auf, an dem beim Erreichen des ersten Kompara- tor-Schwellwertes ein erster Schaltwert ausgegeben wird. Entsprechend der ersten Komparator-Schaltung 4 weist die zweite Komparator-Schaltung 5 einen zweiten Komparator-Ausgang 13 auf, an dem beim Erreichen des zweiten Komparator-Schwellwertes ein zweiter Schaltwert ausgegeben wird. Die beiden Komparator-Schaltungen 4, 5 weisen voneinander abweichende Komparator-Schwellwerte auf, sodass die Ausgabe des ersten und zweiten Schaltwertes zeitlich beabstandet voneinander erfolgt.
Zur Messung der Zeitspanne zwischen der Ausgabe des ersten Schaltwertes und der Ausgabe des zweiten Schaltwertes ist die Mess- und Auswerteeinheit 6 vorgesehen. Der erste und zweite Komparator-Ausgang 12, 13 ist mit der Mess- und Auswerteeinheit 6 verbunden. Die Mess- und Auswerteeinheit 6 ist digital ausgebildet und enthält eine Einrichtung, die es erlaubt, die Zeitspanne zwischen dem Schalten der Komparator- Ausgänge 12 und 13 zu messen.
Die Messvorrichtung 1 ist zur Messung der Spannung von acht Batteriezellen 14 einer Batterie 15 vorgesehen. Prinzipiell kann die Anzahl der Batteriezellen 14 je Messvorrichtung 1 beliebig gewählt werden. In der Praxis hat sich jedoch bewährt, die Messvorrichtung 1 für acht Batteriezellen 14 vorzusehen, da ein modularer Aufbau der Messung kostengünstig ist und eine Ermittlung der Spannung aller Batteriezellen 14 innerhalb von 50 ms ermöglicht.
Die Batteriezellen 14 werden nachfolgend einzeln mit Z bis Z8 bezeichnet. Jede Batteriezelle Zi bis Z8 weist eine zugehörige und zu bestimmende
Spannung U2 bis U8 auf. Die Spannungen Ui bis U8 können jeweils an zwei Knoten abgegriffen werden und an die Schaltungseingänge 7, 8 der Integrator-Schaltung 2 angelegt werden. Die zwischen den Batteriezellen Zi bis Z8 liegenden Knoten werden im Einzelnen mit K0 bis K8 bezeichnet. Die Spannung einer Batteriezelle 14 beträgt 5 V. Zum Erreichen eines guten Wirkungsgrades der Batterie 15 ist eine Messung der Zellspannung mit einer Genauigkeit von 0,2 % erforderlich, was bei 5 V Spannung einer Batteriezelle 14 einer Messgenauigkeit von +/- 10 mV entspricht.
Zum Anlegen der Spannungen der Batteriezellen 14 an die Schaltungseingänge 7, 8 der Integrator-Schaltung 2 sind acht Batteriezellen-Schalter 16 vorgesehen. Die Batteriezellen-Schalter 16 werden im Einzelnen mit S1 bis S8 bezeichnet. Mittels des Schalters S ist der Knoten K0, mittels des Schalters S3 der Knoten K2, mittels des Schalters S5 der Knoten K5 und mittels des Schalters S7 der Knoten K7 mit dem ersten Schaltungseingang 7 der Integrator-Schaltung 2 verbindbar. Im Gegensatz dazu ist mittels des Schalters S2 der Knoten Kl, mittels des Schalters S der Knoten K3, mittels des Schalters S6 der Knoten K6 und mittels des Schalters S8 der Knoten K8 mit dem zweiten Schaltungseingang 8 der Integrator-Schaltung 2 verbind- bar. Die Batteriezellen-Schalter S\ bis S8 können die Stellungen „offen" und „geschlossen" einnehmen, wobei sie in der Position „geschlossen" die Verbindung zu dem ersten oder zweiten Schaltungseingang 7, 8 herstellen. Die Messvorrichtung 1 weist ein Masse-Potential 17 auf, das als Bezugspotential dient. Das Masse-Potential 17 ist mit dem Knoten I verbunden, sodass das Potential des Knotens I mit dem Masse-Potential 17 identisch ist.
Die Referenz-Spannungsquelle 3 weist einen ersten Spannungsquellenan- schluss 18 und einen zweiten Spannungsquellenanschluss 19 auf. Der erste Spannungsquellenanschluss 18 ist über drei Spannungsquellen-Schalter 20 entweder mit dem Knoten K3, dem Knoten K oder dem Knoten K5 ver- bindbar. Die Spannungsquellen-Schalter 20 werden im Einzelnen mit S9 bis Sπ beschrieben. Mittels des Spannungsquellen-Schalters S9 ist der erste Spannungsquellenanschluss 18 mit dem Knoten K5, mittels des Spannungsquellen-Schalters S10 mit dem Knoten K und mittels des Spannungsquellen-Schalters Sπ mit dem Knoten K3 verbindbar. Die Schalter S9 bis Sπ können die Position „offen" und „geschlossen" einnehmen.
Die Batteriezellen-Schalter Si und S2 sind in ihrer Position „offen" jeweils mit einem Auswahl-Schalter 21 verbunden. Die Auswahl-Schalter 21 werden im Einzelnen als S12 und S13 bezeichnet. Der Auswahl-Schalter S12 ist mit dem Batteriezellen-Schalter S2 und der Auswahl-Schalter S13 mit dem Batteriezellen-Schalter Si verbunden. Die Auswahl-Schalter 21 können jeweils drei Positionen einnehmen. Die erste Position ist „offen", die zweite Position ist „Masse" und die dritte Position ist „Referenz-Spannung". In der zweiten Position „Masse" sind die Auswahl-Schalter 21 mit dem Mas- se-Potential 17 verbunden. Im Gegensatz dazu sind die Auswahl-Schalter 21 in der dritten Position „Referenz-Spannung" mit dem zweiten Spannungsquellenanschluss 19 der Referenz-Spannungsquelle 3 verbunden. Die Referenz-Spannungsquelle 3 weist zwischen dem ersten und zweiten Spannungsquellenanschluss 18, 19 eine Referenz-Spannung auf, die im Folgenden als U ef bezeichnet wird. Die Referenz-Spannung URef ist mit einer Genauigkeit von 0,1 % bekannt.
Zwischen dem ersten Schaltungseingang 7 und dem zweiten Schaltungs- eingang 8 der Integrator-Schaltung 2 ist eine Spannung Uz definiert, die die zu bestimmende Spannung darstellt. Die Spannung Uz kann bei entsprechender Wahl der Position der Batteriezellen-Schalter 16 gleich den einzelnen Spannungen der Batteriezellen 14 gewählt werden. Weiterhin ist eine Gleichtaktspannung UGL definiert, die die Potentialdifferenz zwischen dem zweiten Schaltungseingang 8 und dem Masse-Potential 17 charakterisiert.
Die Komparator-Schaltungen 4, 5 sind analog ausgebildet und weisen jeweils einen Komparator-Operationsverstärker 22 mit einem P-Eingang und einem N-Eingang auf. Die P-Eingänge der Komparator-Operations- verstärker 22 stellen den ersten Komparator-Eingang 10 bzw. den zweiten Komparator-Eingang 11 dar. Die N-Eingänge der Komparator-Operations- verstärker 22 sind jeweils mit dem Masse-Potential 17 verbunden, wobei zwischen den N-Eingängen und dem Masse-Potential 17 der erste Kompa- rator-Schwellwert und der zweite Komparator-Schwellwert in Form einer Spannung abfällt. Der erste Komparator-Schwellwert wird im Folgenden als Wi und der zweite Komparator-Schwellwert als W2 bezeichnet.
Die zu bestimmenden Spannungen der Batteriezellen 14 betragen ungefähr 5 V. Zur Messung der Zeitspanne zwischen dem Erreichen des ersten
Komparator-Schwellwertes Wi und des zweiten Komparator-Schwellwer- tes W2 wird von der ersten Komparator-Schaltung 4 ein erster Schaltwert und von der zweiten Komparator-Schaltung 5 ein zweiter Schaltwert ausgegeben. Die Zeitspanne wird von der digitalen Mess- und Auswerteeinheit 6 gemessen, welche einen Quantisierungsfehler erzeugt. Der Messfehler der Mess- und Auswerteeinheit 6 ist prozentual betrachtet umso geringer, je größer die Zeitspanne zwischen der Ausgabe des ersten und zweiten Schaltwertes ist. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Komparator- Schwellwerte Wi und W2 möglichst weit voneinander beabstandet zu wählen. Der erste Komparator-Schwellwert Wi ist deswegen gleich 0,5 V und der zweite Komparator-Schwellwert W2 gleich 4,5 V. Bei entsprechender Auslegung der Integrator-Schaltung 2 kann somit eine Zeitspanne gemessen werden, die größer als 1 ms ist, wodurch der relative Messfehler der Zeitspanne maximal 0,05 % beträgt. Der Messfehler ist von der digitalen Auflösung der Mess- und Auswerteinheit 6 abhängig und kann durch eine entsprechende Auslegung der Schaltungen 2, 4, 5 über die Größe der zu messenden Zeitspanne auf einen Maximalwert eingestellt werden.
In Figur 2 ist der genaue Aufbau der Integrator-Schaltung 2 gezeigt. Die Integrator-Schaltung 2 weist einen Integrator-Operationsverstärker 23 auf, dessen N-Eingang über einen ohmschen Widerstand Ri mit dem ersten Schaltungseingang 7 und dessen P-Eingang über einen ohmschen Widerstand R4 mit dem zweiten Schaltungseingang 8 verbunden ist. Der Ausgang des Integrator-Operationsverstärkers 23 ist über einen ohmschen Widerstand R2 auf den N-Eingang zurückgekoppelt. Der Ausgang des Integrator- Operationsverstärkers 23 ist weiterhin über einen ohmschen Widerstand R3 und den Kondensator 24 mit der Kapazität C mit dem Masse-Potential 17 verbunden. Über dem Kondensator 24 fällt die Spannung Uc ab, die als Schaltungsausgang 9 abgegriffen wird. Die Integrator-Schaltung 2 weist bei Annahme eines idealen Integrator-Operationsverstärkers 23 die folgende Differenzialgleichung auf: dU >rc _ -R>. dt Rt -RyC UZ ^ C \RVR3 R C ^ C \R4 RVR3 J U GL
Die zeitliche Änderung der Kondensatorspannung Uc ist somit abhängig von der angelegten und zu bestimmenden Spannung Uz, von der momenta- nen Kondensatorspannung Uc, von der Gleichtaktspannung UGL sowie von den Werten der ohmschen Widerstände Ri bis R4 und der Kapazität C des Kondensators 24. Die Werte der Widerstände Ri bis R4 und die Kapazität C des Kondensators 24 sind temperatur- und alterungsabhängig. Für eine Integration mit der Zeitdauer Δt kann jedoch angenommen werden, dass die Werte der ohmschen Widerstände Ri bis R4 und die Kapazität C des Kondensators 24 konstant sind. Ebenso kann die angelegte Spannung Uz und die Gleichtaktspannung UGL für die Zeit Δt der Integration als konstant angenommen werden Die Integration der obigen Gleichung ergibt somit:
AUc = C1 - Uz - At + C2 - At + C3 - UGL - At
Die Konstanten , C2 und C3 enthalten die Werte der ohmschen Widerstände Ri bis R4, die Kapazität C des Kondensators 24 und die Anfangsspannung UCo des Kondensators 24 zu Beginn der Integration. Im Folgen- den bezeichnet Δt die Zeitspanne zwischen der Ausgabe des ersten Schaltwertes und des zweiten Schaltwertes. ΔU bezeichnet in diesem Fall die Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Komparator-Schwellwert und dem ersten Komparator-Schwellwert W2 - Wi.
Die Werte der ohmschen Widerstände Ri bis R4 werden derart gewählt, dass der Einfluss der Gleichtaktspannung UQL idealerweise zu Null wird. Das bedeutet, dass Ri = R4 und R2 = R3 gewählt wird. Der absolute Wert der Widerstände Ri und R4 wird weiterhin derart gewählt, dass der Einfluss des Spannungsabfalls über den Batteriezellen-Schaltern 16 vernachlässigt werden kann. Ri und R4 weisen einen Wert von 56,2 kOhm auf. Die Werte der Widerstände R2 und R3 sowie die Kapazität C des Kondensators 24 werden derart gewählt, dass die Spannung der Batteriezellen 14 von 5 V in mehr als 1 ms auf eine Differenzspannung von W2 - Wi = 4 V integriert wird und die Aussteuergrenzen der Integrator-Schaltung 2 sowie die maximale Strombelastung nicht überschritten werden. Die Werte der ohmschen Widerstände R2 und R3 betragen 1 kOhm und die Kapazität C des Kondensators 24 ist gleich 22 nF.
Im Folgenden wird das Prinzip zur Bestimmung der Spannungen der Batteriezellen 14 und die Funktionsweise der Messvorrichtung 1 erläutert. Die Komparator-Schwellwerte Wi und W2 der Komparator-Schaltungen 4, 5 sind nur mit einer Genauigkeit von einigen Prozent bekannt. Aufgrund der Tatsache, dass die Messgenauigkeit der Messvorrichtung 1 minimal 0,2 % betragen muss, ist es zwingend erforderlich, dass die Spannungsdifferenz ΔUC eliminiert wird. Aus diesem Grund werden zwei Integrationsvorgänge durchgeführt, bei denen ΔUC als unbekannt, aber konstant angenommen wird. Die gemessenen Zeitspannen des ersten und zweiten Integrationsvor- gangs werden als Δti und Δt2 bezeichnet. In die Messung der ersten und zweiten Zeitspanne gehen keine Temperatur- und Alterungseinflüsse der Messvoπichtung 1 ein, wenn die beiden Integrationsvorgänge in ausreichend kurzer Zeit nacheinander durchgeführt werden. Idealerweise liegt zwischen dem Ende des ersten Integrationsvorgangs und dem Beginn des zweiten Integrations Vorgangs ein zeitlicher Abstand von maximal 2 ms. In der Praxis hat sich ein zeitlicher Abstand von 1,25 ms als realisierbar und vorteilhaft bewährt. Die Integrator-Schaltung 2 wird vor jedem Integrationsvorgang zurückgesetzt, das heißt bei einer Aufintegration auf eine Spannung, die kleiner als die beiden Komparator-Schwellwerte Wi und W2 und bei einer Abintegration auf eine Spannung, die größer als die beiden Komparator-Schwellwerte Wi und W2 ist. Werden die beiden Messungen zueinander in das Verhältnis gesetzt, ergibt sich die folgende Gleichung:
Figure imgf000016_0001
Cλ -UZ 2 -At2 +C2 -At2 +C3 -υGL2 -At2
Wird die obige Gleichung durch geteilt und Δtv = Δti/Δt2 eingeführt, ergibt sich:
UZ2 = UZ1 ■ Atv - C21 • (1 - Δty ) - C31 • (UGL2 - Atv ■ UGL1 )
wobei für C21 = C2/Cι und C31 = C3/Ci gilt. Diese Gleichung wird im Folgenden als Grundgleichung bezeichnet. Die Grundgleichung dient zur Be- Stimmung der Spannung UZ2, die die zu bestimmende Spannung der Batteriezellen 14 darstellt. Das Verhältnis der Zeitspannen Δtv ist aus den Messungen bekannt. Ebenso ist die Gleichtaktspannung UGLI der ersten Messung und die Gleichtaktspannung UGL2 der zweiten Messung bekannt, wie sich noch zeigen wird. Die Konstanten C21 und C31 sind vorab durch Mes- sungen bestimmbar und somit ebenfalls bekannt. Die Konstanten C21 und C31 sind jedoch von der Integrationsrichtung abhängig, sodass zur Erzielung einer hohen Genauigkeit die Integrationsrichtung des ersten und zweiten Integrations Vorgangs identisch sein muss. Die Spannung UZ1 der ersten Messung ist bekannt, da sie entweder die Referenzspannung URe oder eine Spannung darstellt, die die Referenzspannung URef und bereits bestimmte Spannungen von Batteriezellen 14 enthält. Durch die Bildung des Quotienten der Gleichungen zweier Integrationsvorgänge gehen Temperatur- und Alterungseinflüsse der Messvorrichtung 1 sowie sonstige Ungenauigkeiten der Messvorrichtung 1 nicht in die Bestimmung der Spannungen der Batteriezellen 14 ein. Somit ist eine Genauigkeit von minimal 0,2 % bei der Bestimmung der Spannungen der Batteriezellen 14 erreichbar.
Im Folgenden wird die Bestimmung der Spannungen Ui bis U8 der Batteriezellen 14 beschrieben. Hierzu werden alle Spannungen in Pfeilrichtung positiv gezählt. Zur Unterscheidung werden die Konstanten C2i und C31 bei einer Abintegration (UZ > 0) mit C21D und C3ιD und bei einer Aufintegrati- on (Uz < 0) mit C2ιu und C31U bezeichnet.
Zunächst müssen die Konstanten C2ID und C31D sowie die Spannung U4 bestimmt werden. Für jeden unbekannten Parameter müssen zwei Integrationsvorgänge durchgeführt werden und die zugehörigen Zeitspannen ge- messen werden. Da C2ιD und C31D zunächst unbekannt sind, müssen somit zunächst zwei Referenz-Integrationspaare mit jeweils einem ersten und zweiten Integrationsvorgang gemessen werden.
Die Integrationsvorgänge des ersten Integrationspaares werden nachfol- gend als la und lb bezeichnet. Für den Integrations Vorgang la werden folgende Schalterstellungen eingestellt: Si = „offen", S2 = „offen", Sι0 = „geschlossen", S12 = „Masse", Sι3 = „URef". Somit gilt für den Integrationsvorgang la: UZ1 = URef und UG ι = 0V. Alle anderen Schalter sind „offen". Für den zweiten Integrationsvorgang bl werden folgende Schalterstellun- gen eingestellt: Sx = „offen", S4 = „geschlossen", S10 = „geschlossen", SJ3 = „URef". Alle anderen Schalter sind „offen". Für den zweiten Integrationsvorgang lb gilt somit: UZ2 = U4 + URef und UGL2 = -U4. Bei der Durchfüh- rung der beiden Integrationsvorgänge werden zwei Zeitspannen gemessen, die ein erstes Zeitverhältnis ΔtVι bilden.
Anschließend wird ein zweites Integrationspaar mit einem ersten und zwei- ten Integrationsvorgang gemessen. Die beiden Integrationsvorgänge werden mit 2a und 2b bezeichnet. Der erste Integrationsvorgang 2a entspricht dem Integrationsvorgang la. Für den zweiten Integrations Vorgang 2b werden folgende Schalterstellungen eingestellt: Si = „offen", S = „geschlossen", Sπ = „geschlossen" und S13 = „URef". Alle anderen Schalter sind „offen". Es gilt somit: UZ2 = URef und UGL2 = -U4. Die beiden gemessenen Zeitspannen können wiederum zueinander in das Verhältnis gesetzt werden und bilden das Zeitverhältnis ΔtV2-
Anschließend wird ein drittes Integrationspaar mit einem ersten und zwei- ten Integrationsvorgang gemessen. Die beiden Integrations Vorgänge werden nachfolgend als 3a und 3b bezeichnet. Diese beiden Integrationsvorgänge würden bei bekannten Konstanten C21D und C31D den eigentlichen Messungen für die Bestimmung der Spannung U entsprechen. Der Integrationsvorgang 3a entspricht wiederum dem Integrations Vorgang la. Für den Integrationsvorgang 3b werden folgende Schalterstellungen eingestellt: Si = „offen", S = „geschlossen" und S13 = „Masse". Alle anderen Schalter sind „offen". Es gilt somit: UZ2 = U4 und UGL2 = -U4. Aus den gemessenen Zeitspannen kann wiederum ein Zeitverhältnis gebildet werden, das als ΔtV3 bezeichnet wird. Werden für jedes Integrationspaar die Werte von UGLι, UGL2, UZ1 und UZ2 sowie das gemessene Zeitverhältnis Δtv formal in die Grundgleichung eingesetzt, so ergibt sich ein Gleichungssystem, bestehend aus drei Gleichungen mit drei Unbekannten. Aufgrund der Tatsache, dass UGLι = 0V, UGL2 = -U4 und UZι = URef sind, enthält das Gleichungssys- tem als Unbekannte nur die Konstanten C2ID und C31D sowie die zu bestimmende Spannung U4 der Batteriezelle Z4. Das Gleichungssystem kann mathematisch eindeutig gelöst werden und die Unbekannten, insbesondere U4, somit bestimmt werden.
Im nächsten Schritt wird die Spannung U5 der Batteriezelle Z5 durch Abin- tegration bestimmt. Die Konstanten C21D und C31D sind bereits bekannt. Zur Bestimmung wird ein viertes Integrationspaar mit einem ersten und zweiten Integrationsvorgang gemessen. Die Integrationsvorgänge werden als 4a und 4b bezeichnet. Der Integrations Vorgang 4a entspricht dem Integrationsvorgang la. Für den zweiten Integrationsvorgang 4b werden folgende Schalterstellungen eingestellt: S4 = „geschlossen" und S5 = „geschlossen". Es gilt somit: Uz2 = U4 + U5 und UGL2 = -U4. Aus den gemessenen Zeitspannen der Integrationsvorgänge 4a und 4b kann ein Zeitverhältnis ΔtV gebildet werden. Durch formales Einsetzen in die Grundgleichung entsteht eine Gleichung mit der Unbekannten U5. Diese Gleichung ist mit den bereits bestimmten und gemessenen Größen eindeutig lösbar. Die Spannung U5 der Batteriezelle Z5 ist somit bestimmt.
Als nächster Schritt werden die Konstanten C2ιu und C31U für eine Aufintegration bestimmt. Zu diesem Zweck müssen zwei Referenz-Integrationspaare mit jeweils einem ersten und zweiten Integrationsvorgang gemessen werden. Der erste und zweite Integrationsvorgang des ersten Referenz- Integrationspaares wird als 5 a und 5b bezeichnet. Für den ersten Integrati- onsvorgang 5a werden folgende Schalterstellungen eingestellt: Si = „offen", S2 = „offen", S10 = „geschlossen", S12 = „URef" und Sι3 = „Masse". Alle anderen Schalter sind „offen". Es gilt somit: UZ1 = -URef und UGLι = URef. Für den zweiten Integrationsvorgang 5b werden folgende Schalter- Stellungen eingestellt: S2 = „offen", S5 = „geschlossen", S9 = „geschlossen" und S12 = „URe ". Alle anderen Schalter sind „offen". Somit ergibt sich: UZ2 = -URef und UGL2 = U5+URef. Aus den gemessenen Zeitspannen der beiden Integrationsvorgänge kann wiederum ein Zeitverhältnis gebildet werden, das mit ΔtV5 bezeichnet wird. Das zweite Referenz-Integrationspaar umfasst ebenfalls einen ersten und zweiten Integrationsvorgang. Der erste und zweite Integrationsvorgang wird als 6a und 6b bezeichnet. Der erste Integrationsvorgang 6a entspricht dem Integrationsvorgang 5a. Für den zweiten Integrationsvorgang 6b werden folgende Schalterstellungen eingestellt: Si = „offen", S2 = „offen", S9 = „geschlossen", S12 = „URef" und Sι3 = „Masse". Alle anderen Schalter sind „offen". Somit ergibt sich: UZ2 = -URef - U5 und UGL2 = URef + U5. Aus den beiden gemessenen Zeitspannen kann das Zeitverhältnis ΔtV6 gebildet werden. Durch formales Einsetzen der Spannungen und des gemessenen Zeitverhältnisses in die Grundglei- chung entsteht aufgrund der zwei Referenz-Integrationspaare ein Gleichungssystem, bestehend aus zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten. Das Gleichungssystem zweiter Ordnung enthält als einzige unbekannte Größen die Konstanten C21U und C31U. Diese können aus dem Gleichungssystem eindeutig bestimmt werden.
Im folgenden Schritt wird die Spannung U3 der Batteriezelle Z3 durch Aufintegration bestimmt. Hierzu wird ein erster und zweiter Integrationsvorgang durchgeführt, die nachfolgend als 7a und 7b bezeichnet werden. Der Integrationsvorgang 7a entspricht dem Integrationsvorgang 5a. Für den Integrationsvorgang 7b werden folgende Schalterstellungen eingestellt: S3 = „geschlossen" und S4 = „geschlossen". Alle anderen Schalter sind „offen". Somit gilt für UZ2 = -U3 und UGL2 = -U . Das aus den gemessenen Zeitspannen gebildete Zeitverhältnis wird als ΔtV bezeichnet. Durch for- males Einsetzen der Spannungen und des Zeitverhältnisses in die Grundgleichung ergibt sich eine Gleichung mit U3 als unbekannter Spannung. Die Spannung U3 kann somit eindeutig bestimmt werden.
Im nächsten Schritt wird die Spannung U2 durch Abintregration bestimmt. Hierzu wird ein erster und zweiter Integrationsvorgang durchgeführt, die nachfolgend als 8a und 8b bezeichnet werden. Der erste Integrationsvorgang 8a entspricht dem Integrationsvorgang la. Für den zweiten Integrationsvorgang 8b werden folgende Schalterstellungen eingestellt: S2 = „ge- schlössen" und S3 = „geschlossen". Alle anderen Schalterstellungen sind „offen". Es ergibt sich somit für UZ2 = U2 und UGL2 = - U2 - U3 - U4. Aus den beiden gemessenen Zeitspannen kann wiederum ein Zeitverhältnis gebildet werden, das als ΔtV8 bezeichnet wird. Durch Einsetzen der Spannungen und des Zeitverhältnisses in die Grundgleichung kann die Spannung U2 eindeutig bestimmt werden.
Als nächstes wird die Spannung Ui durch Aufintegration bestimmt. Hierzu ist wiederum ein erster und zweiter Integrationsvorgang erforderlich, die nachfolgend als 9a und 9b bezeichnet werden. Der erste Integrationsvor- gang 9a entspricht dem Integrations Vorgang 5 a. Für den zweiten Integrationsvorgang werden folgende Schalterstellungen eingestellt: Si = „geschlossen" und S2 = „geschlossen". Alle anderen Schalter sind „offen". Somit gilt für Uz2 = -Ui und UG 2 = - U2 - U3 - U4. Aus den gemessenen Zeitspannen kann das Zeitverhältnis ΔtV gewonnen werden. Durch Einset- zen der Spannungen und des Zeitverhältnisses in die Grundgleichung kann Ui eindeutig berechnet werden. Im nächsten Schritt wird die Spannung U6 durch Aufintegration bestimmt. Hierzu sind wiederum ein erster und zweiter Integrationsvorgang erforderlich, die nachfolgend als 10a und 10b bezeichnet werden. Der Integrationsvorgang 10a entspricht dem Integrationsvorgang 5a. Für den zweiten Integ- rationsvorgang 10b werden folgende Schalterstellungen eingestellt: S5 = „geschlossen" und S6 = „geschlossen". Alle anderen Schalter sind „offen". Somit gilt für UZ2 = - U6 und UGL2 = U5 + U6. Aus den gemessenen Zeitspannen kann das Zeitverhältnis Δtvlo gebildet werden. Durch Einsetzen der Spannungen und des Zeitverhältnisses in die Grundgleichung kann U6 eindeutig berechnet werden.
Als nächster Schritt wird die Spannung U7 durch Abintegration bestimmt. Der hierzu erforderliche erste und zweite Integrations Vorgang wird als 1 la und 1 lb bezeichnet. Der Integrationsvorgang 11a entspricht dem Integrati- onsvorgang la. Für den zweiten Integrationsvorgang 1 lb werden folgende Schalterstellungen eingestellt: S6 = „geschlossen" und S7 = „geschlossen." Alle anderen Schalter sind „offen". Somit ergibt sich für UZ2 = U7 und UGL2 = U5 + U6. Aus den gemessenen Zeitspannen kann das Zeitverhältnis Δtvll gebildet werden. Durch Einsetzen der Spannungen und des Zeitverhältnis- ses in die Grundgleichung kann die Spannung U7 eindeutig berechnet werden.
Zum Schluss wird die Spannung U8 durch Aufintergration bestimmt. Die hierzu erforderlichen Integrations Vorgänge werden nachfolgend als 12a und 12b bezeichnet. Der erste Integrationsvorgang 12a entspricht dem Integrationsvorgang 5a. Für den zweiten Integrationsvorgang werden folgende Schalterstellungen eingestellt: S7 = „geschlossen" und S8 = „geschlossen". Alle anderen Schalter sind „offen". Es ergibt sich somit für Uz2 = -U8 und UGL2 = U5 + U6 + U7 + U8. Aus den gemessenen Zeitspannen kann das Zeitverhältnis ΔtVι2 gebildet werden. Durch Einsetzen der Spannungen und des Zeitverhältnisses in die Grundgleichung kann die Spannung U8 eindeutig aus bereits bestimmten, bekannten oder gemessenen Größen berechnet werden.
Somit sind alle Spannungen Ui bis U8 der Batteriezeilen 14 bestimmt. Die gesamte Messung dauert maximal 50 ms. Dadurch, dass das Masse- Potential 17 gleich dem Potential des Knoten K gewählt wurde, beträgt die maximale Gleichtaktspannung bei dem Integrations Vorgang 12b UGLmax = U5 + U6 + U7 + U8. Der Gleichtakteingangsspannungsbereich der Integration-Schaltung 2 kann somit auf diese maximale Gleichtaktspannung begrenzt werden.
Bei geringeren Genauigkeitsanforderungen kann auf eine Unterscheidung zwischen Ab- und Aufintegration verzichtet werden. In diesem Fall gilt
C2ιu = C2ID = C2ι und C31U + C31D = C31.

Claims

Patentansprüche
1. Messvorrichtung (1) zur Bestimmung einer Spannung von mindestens einer Batteriezelle (14) einer Batterie (15), umfassend a. eine Integrator-Schaltung (2) mit i. einem ersten Schaltungseingang (7) und einem zweiten Schaltungseingang (8) zum Anlegen einer Spannung, und ii. einem Schaltungsausgang (9) zum Ausgeben eines integrierten Wertes, b. eine Referenz-Spannungsquelle (3) zur Vorgabe einer Referenz- Spannung an den Schaltungseingängen (7, 8) der Integrator- Schaltung (2), c. eine erste Komparator-Schaltung (4) mit i. einem ersten mit dem Schaltungsausgang (9) verbundenen Komparator-Eingang (10) zum Vergleich des integrierten Wertes mit einem ersten Komparator-Schwellwert, und ii. einem ersten Komparator-Ausgang (12) zum Ausgeben eines ersten Schaltwertes beim Erreichen des ersten Komparator-Schwellwertes, d. eine zweite Komparator-Schaltung (5) mit, i. einem zweiten mit dem Schaltungsausgang (9) verbundenen Komparator-Eingang (11) zum Vergleich des integrierten Wertes mit einem zweiten Komparator- Schwellwert, und ii. einem zweiten Komparator-Ausgang (13) zum Ausgeben eines zweiten Schaltwertes beim Erreichen des zweiten Komparator-Schwellwertes, und e. eine Mess- und Auswerteeinheit (6) zur Messung einer Zeitspanne zwischen der Ausgabe des ersten Schaltwertes und der Ausgabe des zweiten Schaltwertes und zur Berechnung der Spannung der mindestens einen Batteriezelle (14) aus der gemessenen Zeitspanne.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrator-Schaltung (2) und/oder die Komparator-Schaltungen (4, 5) analoge Schaltungen sind.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Integrator-Schaltung (2) einen Kondensator (24) aufweist, der mit einem Masse-Potential (17) der Messvorrichtung (1) verbunden ist.
4. Messvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsausgang (9) der Integrator-Schaltung (2) die über dem Kon- densator (24) abfallende Spannung ist.
5. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komparator-Schwellwerte um mindestens 80 % der zu bestimmenden Spannung voneinander abweichen.
6. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Masse-Potential (17) mit einem Potential der mindestens einen Batteriezelle (14) identisch ist.
7. Mess Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Masse-Potential (17) mit einem symmetrisch zu den Batteriezellen (14) liegenden Potential identisch ist.
8. Mess Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anlegen der Spannungen mehrerer in Reihe geschalteter Batteriezellen (14) an die Integrator-Schaltung (2) je Batteriezelle (14) mindestens ein Batteriezellen-Schalter (20) vorgesehen ist.
9. Verfahren zur Bestimmung einer Spannung von mindestens einer Batteriezelle (14) einer Batterie (15) mit einer Messvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen der an die Batterie (15) angeschlossenen Messvorrichtung (1), b. Anlegen einer die Referenz-Spannung umfassenden Spannung an die Schaltungseingänge (7, 8) der Integrator-Schaltung (2), c. Durchführen eines ersten Integrationsvorgangs bis der Schal- tungsausgang (9) den ersten und den zweiten Komparator- Schwellwert erreicht, d. Messen einer ersten Zeitspanne zwischen der Ausgabe des ersten und zweiten Schaltwertes, e. Anlegen einer die zu bestimmende Spannung einer Batteriezelle (14) umfassenden Spannung an die Schaltungseingänge (7, 8) der Integrator-Schaltung (2), f. Durchführen eines zweiten Integrationsvorgangs bis der Schaltungsausgang (9) den ersten und den zweiten Komparator- Schwellwert erreicht, g. Messen einer zweiten Zeitspanne zwischen der Ausgabe des ersten und zweiten Schaltwertes, und h. Bestimmen der Spannung der Batteriezelle (14) zumindest mittels der gemessenen ersten und zweiten Zeitspanne und der Referenz-Spannung.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Integrationsvorgang eine identische Integrationsrichtung aufweisen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des ersten Integrationsvorgangs und der Beginn des zweiten Integrationsvorgangs einen zeitlichen Abstand von maximal 2 ms aufweisen.
PCT/DE2005/000545 2004-05-04 2005-03-26 Messvorrichtung und messverfahren zur bestimmung von batteriezellenspannungen Ceased WO2005109022A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/568,528 US20080012571A1 (en) 2004-05-04 2005-03-26 Measuring Device And Measuring Procedure For Determining Battery Cell Voltages
DE112005000698T DE112005000698B4 (de) 2004-05-04 2005-03-26 Messvorrichtung und Messverfahren zur Bestimmung von Batteriezellenspannungen

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004022220.7 2004-05-04
DE102004022220 2004-05-04
DE102004046956A DE102004046956A1 (de) 2004-05-04 2004-09-28 Messvorrichtung und Messverfahren zur Bestimmung von Batteriezellenspannungen
DE102004046956.3 2004-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005109022A1 true WO2005109022A1 (de) 2005-11-17

Family

ID=34965872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2005/000545 Ceased WO2005109022A1 (de) 2004-05-04 2005-03-26 Messvorrichtung und messverfahren zur bestimmung von batteriezellenspannungen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20080012571A1 (de)
DE (2) DE102004046956A1 (de)
WO (1) WO2005109022A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103323645A (zh) * 2013-05-27 2013-09-25 无锡中星微电子有限公司 多个电芯单元串联的电压检测电路及电池保护系统
CN105717445A (zh) * 2014-11-30 2016-06-29 上海航空电器有限公司 一种带出错检测功能的开关量采集电路及采集方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8618805B2 (en) * 2004-03-25 2013-12-31 02Micro, Inc. Battery pack with a battery protection circuit
DE102009000722B4 (de) * 2009-02-09 2020-08-06 Robert Bosch Gmbh Speichermodul eines elektrischen Speichers und Verfahren zur Bestimmung der Zellspannungen von Speicherzellen eines Speichermoduls
US8207706B2 (en) * 2009-08-04 2012-06-26 Honda Motor Co., Ltd. Method of estimating battery state of charge
TW201136082A (en) * 2010-02-22 2011-10-16 O2Micro Inc Battery protection circuit, method and battery pack thereof
DE102015219818A1 (de) * 2015-10-13 2017-04-13 Robert Bosch Gmbh Elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel, Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Spannung einer Zelle eines Strangs mehrerer in Reihe geschalteter Zellen eines elektrochemischen Energiespeichers

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099209A (en) * 1989-10-17 1992-03-24 Seikosha Co., Ltd. Battery voltage detecting device
US5998971A (en) * 1997-12-10 1999-12-07 Nec Corporation Apparatus and method for coulometric metering of battery state of charge
US6191590B1 (en) * 1997-06-14 2001-02-20 Delphi Automotive Systems Deutschland Gmbh Device and a process for monitoring the state of charge of a battery
JP2003240806A (ja) * 2002-02-15 2003-08-27 Yazaki Corp 組電池のセル電圧測定装置及びその方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3322483A1 (de) * 1983-06-22 1985-01-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Messanordnung zur erfassung von strom- oder spannungswerten
DE4104172A1 (de) * 1991-02-12 1992-08-13 Lauda Dr R Wobser Gmbh & Co Kg Verfahren zur digitalen messung eines widerstandswerts eines sensorwiderstands
US5206578A (en) * 1991-10-15 1993-04-27 Norvik Technologies Inc. Monitoring system for batteries during charge and discharge
DE19605481C1 (de) * 1996-02-14 1997-06-12 Siemens Ag Batteriemeßmodul für eine USV-Batterie
JP3795195B2 (ja) * 1997-08-22 2006-07-12 三菱電機株式会社 ヒステリシス特性を有する電圧監視回路
US6104164A (en) * 1998-10-20 2000-08-15 Denso Corporation Cell voltage detecting device for combination battery
JP2001086656A (ja) * 1999-07-09 2001-03-30 Fujitsu Ltd バッテリ監視装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5099209A (en) * 1989-10-17 1992-03-24 Seikosha Co., Ltd. Battery voltage detecting device
US6191590B1 (en) * 1997-06-14 2001-02-20 Delphi Automotive Systems Deutschland Gmbh Device and a process for monitoring the state of charge of a battery
US5998971A (en) * 1997-12-10 1999-12-07 Nec Corporation Apparatus and method for coulometric metering of battery state of charge
JP2003240806A (ja) * 2002-02-15 2003-08-27 Yazaki Corp 組電池のセル電圧測定装置及びその方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12 5 December 2003 (2003-12-05) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103323645A (zh) * 2013-05-27 2013-09-25 无锡中星微电子有限公司 多个电芯单元串联的电压检测电路及电池保护系统
CN105717445A (zh) * 2014-11-30 2016-06-29 上海航空电器有限公司 一种带出错检测功能的开关量采集电路及采集方法
CN105717445B (zh) * 2014-11-30 2023-08-08 上海航空电器有限公司 一种带出错检测功能的开关量采集电路及采集方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004046956A1 (de) 2005-12-29
US20080012571A1 (en) 2008-01-17
DE112005000698B4 (de) 2013-06-27
DE112005000698A5 (de) 2007-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3701274B1 (de) Verfahren zum betrieb eines batteriesensors und batteriesensor
DE10300539B4 (de) Schaltung und Verfahren zur Erfassung von Isolationsfehlern
DE10119080B4 (de) Verfahren und Schaltanordnung zur Widerstandsmessung
DE3324578A1 (de) Vorrichtung zur kapazitiven messung einer verschiebung
DE102015101074B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Isolationsgröße sowie Kraftfahrzeug mit dieser Vorrichtung
WO2017167876A1 (de) Mems-mikrofon und verfahren zur selbstkalibrierung des mems-mikrofons
DE102016204941B4 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Laststroms und Batteriesensor
DE3201297A1 (de) Pruefverfahren fuer analog/digital-umsetzer und aufbau eines fuer die pruefung geeigneten analog/digital-umsetzers
DE3634051A1 (de) Verfahren zur ermittlung der stellung des abgriffes eines widerstandsferngebers
DE102020104825A1 (de) System zum messen von spannungsunterschieden zwischen batteriezellen und zum erlangen von batteriezellenspannungen unter verwendung der spannungsunterschiede
DE102019218027B4 (de) Verfahren zur Prüfung eines Batteriesensors und Batteriesensor
DE3619558A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kapazitaetsmessung
DE102004056133B4 (de) Verfahren zur Erfassung einer Offsetdrift bei einer Wheatstone-Meßbrücke
DE112005000698B4 (de) Messvorrichtung und Messverfahren zur Bestimmung von Batteriezellenspannungen
WO2008052495A1 (de) Verfahren und anordnung zum messen der spannung an einem leiter
EP2318853A1 (de) Verfahren zur berechnung des ladezustandes einer batterie
DE102016202501B4 (de) Verfahren zum Bestimmen eines Kalibrierstrompulses
EP3640652B1 (de) Verfahren zum betrieb eines batteriesensors und batteriesensor
DE3031452A1 (de) Schaltungsanordnung zum messen von spitzenwerten eines nicht periodischen vorganges mit geringer wiederholungsfolge
DE2460079B2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Stellung des Schleifen eines Potentiometers und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE3404192A1 (de) Verfahren und anordnung zur identifizierung der elektrischen charakteristik einer komponente als nicht-linear
DE102012223245A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Bewerten der Integrität eines Analog-Digital-Wandlers
DE102023118664B3 (de) Verfahren zum Ermitteln wenigstens eines Parameters für das Zellbalancing eines Energiespeichers und Balancingvorrichtung
DE2305204A1 (de) System zum umwandeln eines eingangssignals in einen logarithmischen wert
DE102021110879B3 (de) Verfahren, Vorrichtung und Computerprogrammprodukt zum Korrigieren einer gemessenen Isolationsspannung

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120050006980

Country of ref document: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11568528

Country of ref document: US

REF Corresponds to

Ref document number: 112005000698

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20070524

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11568528

Country of ref document: US