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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zellenmessung in einem Akkupack, der mehrere Zellengruppen mit mehreren in Serie geschalteten Zellen umfasst, bei dem für mehrere Zellgruppen eine an der jeweiligen Zellgruppe anliegende Gruppenspannung erfasst oder ermittelt wird.
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Aus der
DE 42 41 523 A1 ist eine Batterie-Überwachungsschaltung bekannt. Bei dieser Schaltung sind mehrere Zellen zu einer Zellengruppe zusammengefasst. Jeder Zellengruppe ist ein Analog-Digital-Wandler zum Erfassen einer an dieser Zellengruppe anliegenden Spannung zugeordnet.
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Nachteilig an der bekannten Überwachungsschaltung ist, dass nicht sichergestellt werden kann, dass eine an einer einzelnen Zelle anliegenden Zellspannung sich innerhalb eines zulässigen Bereichs befindet. Aus diesem Grund ist die Überwachungsschaltung nicht geeignet zur Verwendung in Verbindung mit Zellen, die auf unzulässig niedrige oder unzulässig hohe Zellspannungen empfindlich reagieren, wie beispielsweise Lithium-Inonen-Zellen oder Lithium-Polymer-Zellen. Bekannte, zur Verwendung mit solchen Zelltypen geeignete Überwachungsschaltungen, sind deshalb dazu eingerichtet, die Zellspannung jeder einzelnen Zelle eines Akkupacks gesondert zu erfassen und zu überprüfen, ob die einzelnen Zellspannungen innerhalb des zulässigen Bereichs liegen. Solche bekannte Schaltungen sind relativ aufwändig. Zudem besteht die Gefahr, dass infolge der Messungen die einzelnen Zellen des Akkupacks im Laufe der Lebensdauer des Akkupacks aufgrund eines Messstroms ungleichmäßig entladen werden können, so dass es zu einer Debalanzierung des Ladezustands der einzelnen Zellen untereinander kommt.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, ein Verfahren zur Zellenmessung anzugeben, das mit geringem Aufwand realisiert werden kann und bei dem die Zellen des Akkupacks relativ gleichmäßig entladen werden. Die Aufgabe besteht auch darin, eine entsprechende Anordnung zur Zellenmessung anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass als Gruppenspannung eine Spannung von vorzugsweise zwei in Serie geschalteten Zellen erfasst oder ermittelt wird und in Abhängigkeit von Gruppenspannungen verschiedener Zellgruppen überprüft wird, ob jede Zelle einer bestimmten Zellgruppe eine zulässige Zellspannung aufweist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zwar durch eine isolierte Betrachtung einer einzigen Gruppenspannung nicht hinreichend genau auf die Zellspannungen der einzelnen Zellen der Gruppe geschlossen werden kann. Allerdings kann durch einen Vergleich der Gruppenspannungen verschiedener Zellgruppen untereinander auf Abweichungen der Zellspannungen der einzelnen Zellen geschlossen werden. Die Zellen einer betrachteten Zellgruppe werden also in Abhängigkeit von der Gruppenspannung der betrachteten Zellgruppe und der Gruppenspannung mindestens einer anderen Zellgruppe des Akkupacks insbesondere daraufhin überprüft, ob jede Zelle einer betrachteten Zellgruppe eine zulässige Zellspannung aufweist.
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Aus diesem Grund ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet zur Anwendung mit einem Akkupack, der Zellen aufweist, die besonders empfindlich auf unzulässige, das heißt zu hohe und/oder zu niedrige Zellspannungen reagieren. Dies ist insbesondere bei Zellen auf Lithium-Basis (zum Beispiel Lithium-Ionen-Zellen oder Lithium-Polymer-Zellen) der Fall. Werden diese Zellen mit Zellspannungen außerhalb eines zulässigen Bereichs betrieben, dann weisen Sie einen erhöhten Verschleiß auf oder können sogar zerstört werden. Im Falle einer Überladung, das heißt einer zu hohen Zellenspannung, besteht zudem die Gefahr einer Überhitzung oder einer Explosion der Zellen.
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Demgemäß ist bevorzugt, dass als Gruppenspannung eine Spannung von zwei in Serie geschalteten Zellen auf Lithium-Basis, vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen oder Lithium-Polymer-Zellen, erfasst oder ermittelt wird. Insbesondere in diesem Fall kann bei einem Defekt einer einzelnen Zelle besonders genau und zuverlässig die entsprechende Zellgruppe erkannt werden.
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Es ist bevorzugt, dass für mindestens eine Zellgruppe eine Differenz zwischen der Gruppenspannung dieser Zellgruppe und der mittleren Gruppenspannung der ermittelten oder erfassten Gruppenspannung anderer Zellgruppen berechnet wird und erkannt wird, dass alle Zellen die zulässige Zellspannung aufweisen, wenn die Differenz betragsmäßig geringer ist als ein vorgegebener maximal zulässiger erster Höchstwert. Hierbei ist bevorzugt, dass für alle Zellgruppen die Differenz berechnet wird und zum Erkennen, ob die Zellen die zulässige Zellspannung aufweisen, die Differenz mit dem maximal zulässigen ersten Höchstwert verglichen wird.
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Wird beispielsweise ein Akkupack mit mehreren Zellgruppen betrachtet, von denen eine betrachtete Zellgruppe eine defekte Zelle aufweist, die kurzgeschlossen ist, dann ergibt sich für diese Zellgruppe mit der defekten Zelle eine geringe Gruppenspannung, wohingegen die Gruppenspannung der anderen Zellgruppen vergleichsweise hoch sind. Dementsprechend ergibt sich für die betrachtete Zellgruppe ein relativ hoher Wert der Differenz, der mindestens so groß ist wie der maximal zulässige erste Höchstwert. Folglich wird erkannt, dass eine der beiden Zellen der betrachteten eine unzulässige Zellspannung aufweisen muss. Dies kann mittels einer isolierten Betrachtung einer einzelnen Gruppenspannung nicht erkannt werden. Trotz der defekten, kurzgeschlossenen Zelle, liegt die Gruppenspannung in der Regel innerhalb eines für die gesamte Zellgruppe zulässigen Bereichs. Allerdings legt diese Gruppenspannung fast überwiegend an der intakten Zelle an, so dass die Gefahr einer unbemerkten Überladung der intakten Zelle besteht.
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Alternativ hierzu kann vorgesehen werden, dass für jedes Paar von erfassten oder ermittelten Gruppenspannungen ein Betrag einer Spannungsdifferenz zwischen den Gruppenspannungen dieses Paars ermittelt wird und erkannt wird, dass alle Zellen die zulässige Zellspannung aufweisen, wenn ein Maximum aller dieser Spannungsdifferenzen geringer ist als ein vorgegebener maximal zulässiger zweiter Höchstwert. Die Gruppenspannungen der einzelnen Zellgruppen werden also paarweise miteinander verglichen und überprüft, ob ein Maximum der Abweichung der Gruppenspannungen voneinander geringer ist als der vorgegebene maximal zulässige zweite Höchstwert.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass überprüft wird, ob mindestens eine erfasste oder ermittelte Gruppenspannung innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Spannungsbereichs liegt. Zusätzlich zum oben beschriebenen Vergleichen der Gruppenspannungen miteinander werden also die einzelnen Gruppenspannungen gesondert und für sich überprüft. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Überprüfen, ob die erfasste oder ermittelte Gruppenspannung innerhalb des zulässigen Spannungsbereichs liegt, vor dem oben beschriebenen Vergleichen der Gruppenspannung untereinander durchgeführt wird.
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Um die Gruppenspannung mit geringem Aufwand ermitteln zu können ist bevorzugt, dass die Gruppenspannung ermittelt wird, indem ein Potenzial an einem Pluspol der Zellgruppe und ein Potenzial an einem Minuspol der Zellgruppe erfasst oder ermittelt wird und die Differenz dieser Potenziale gebildet wird. Das Messen einzelner Potenziale lässt sich schaltungstechnisch einfacher realisieren als die direkte Messung der Spannung zwischen den beiden Polen der Zellgruppe.
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Als weitere Lösung der oben genannten Aufgabe wird eine Anordnung zur Zellenmessung in einem Akkupack, der mehrere Zellgruppen mit mehreren in Serie geschaltete Zellen umfasst, vorgeschlagen, wobei die Anordnung eine von eine Steuereinrichtung der Anordnung gesteuerte Messeinrichtung zum Erfassen oder Ermitteln einer an mindestens einer Zellgruppe anliegenden Gruppenspannung aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass jede Zellgruppe aus vorzugsweise zwei in Serie geschalteten Zellen gebildet ist und die Steuereinrichtung zum Überprüfen in Abhängigkeit von Gruppenspannungen unterschiedlicher Zellgruppen, ob jede Zelle eine zulässige Zellspannung aufweist, eingerichtet ist. Mit einer solchen Anordnung können die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden.
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Hierbei ist bevorzugt, dass die Messeinrichtung ein Messelement und eine Schalteinrichtung aufweist, die mit einem Messeingang des Messelements verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung zum wahlweisen Verbinden des Messeingangs mit einem Pol einer bestimmten Zellgruppe eingerichtet ist. Mit einer solchen Anordnung können nacheinander die Pole der einzelnen Zellgruppe mit dem Messeingang verbunden werden und die an diesen Polen anliegenden Potenziale erfasst werden. Aus diesen Potenzialen können dann die Gruppenspannungen ermittelt werden. Es kann vorgesehen werden, dass der Pol der bestimmten Zellgruppe mittels der Schalteinrichtung direkt mit dem Messeingang verbunden werden kann. Bevorzugt ist jedoch, dass der jeweilige Pol mittels der Schalteinrichtung über elektrische Bauteile, vorzugsweise über einen Widerstand oder einen Spannungsteiler, mit dem Messeingang verbunden werden kann.
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Hierbei ist weiter bevorzugt, dass die Anordnung, insbesondere die Steuereinrichtung, zum Ausführen des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet, vorzugsweise programmiert ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher exemplarische Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine Anordnung zur Zellenmessung in einem Akkupack;
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2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Zellenmessung in einem Akkupack; und
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3 einen Ausschnitt aus einem Flussdiagramm ähnlich 2, jedoch für eine weitere Ausführungsform des Verfahrens.
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Eine in 1 gezeigte Schaltungsanordnung 11 zur Zellenmessung ist in einem Akkupack 13, der eine Serienschaltung von mehreren Zellen 15 umfasst, integriert. Die Anordnung 11 kann zusammen mit den Zellen 15 in einem Gehäuse (nicht gezeigt) angeordnet sein. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist die Anordnung 11 als eine vom Akkupack 13 getrennte Schaltung, die nicht im Gehäuse des Akkupacks 13 angeordnet ist, ausgebildet.
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Jeweils zwei in Serie geschaltete Zellen 15 bilden eine Zellgruppe 17 des Akkupacks 13. Insgesamt weist der Akkupack 13 zehn Zellen 15, die zu fünf Zellgruppen 17 zusammengefasst sind, auf. Die Zellen 15 sind als Lithium-Ionen-Zellen mit einer Nennspannung von 3,6 V ausgebildet. Abweichend hiervon können jedoch auch Zellen 15 anderer Bauart und/oder Zellen 15 mit einer anderen Nennspannung vorgesehen werden. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass es sich bei den Zellen 15 um Akkuzellen auf Lithium-Basis handelt. Beispielsweise kann es sich bei den Zellen 15 auch um Lithium-Polymer-Zellen handeln. Liegt an allen Zellen 15 die Nennspannung von 3,6 V an, dann ergeben sich an einzelnen Plus-Polen der Zellen 15 die in 1 angegebenen Potenziale bezogen auf ein mit GND bezeichnetes Massepotenzial an einer Masseleitung 19. Der Akkupack 13 weist somit eine Nennspannung von 36 V auf. Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 lediglich sechs Zellen 15 in drei Zellengruppen 17 eingezeichnet.
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Die Zellgruppen 17 sind in Serie geschaltet, wobei ein Minuspol 21 einer ersten Zellgruppe 17 (in 1 unten eingezeichnet) mit der Masseleitung 19 verbunden ist, ein Pluspol 23 aller Zellgruppen 17 mit Ausnahme einer letzten Zellgruppe 17 (in 1 oben eingezeichnet) mit dem Minuspol 21 einer jeweils nachfolgenden Zellgruppe 17 verbunden ist und der Pluspol 23 der letzten Zellgruppe 17 mit einer Versorgungsspannungsleitung 25 der Anordnung 11 verbunden ist.
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Die Anordnung 11 weist eine Messeinrichtung 26 mit einer Schalteinrichtung 27 auf, mit der die einzelnen Pluspole 23 der einzelnen Zellgruppen 17 mit einem beispielsweise als Analog-Digital-Wandler 29 ausgebildeten Messelement der Messeinrichtung 26 verbunden werden können. Eine Steuereinrichtung 31 der Anordnung 11 kann die Schalteinrichtung 27 so ansteuern, dass genau ein Pluspol 23 gleichzeitig mit dem Messelement, beispielsweise dem Analog-Digital-Wandler 29, verbunden ist.
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Die Schalteinrichtung 27 weist mehrere Schaltelemente 33 auf, die beispielsweise als Halbleiterschalter ausgebildet sein können. Die Steuereinrichtung 31 kann die einzelnen Schaltelemente 33 unabhängig voneinander so ansteuern, dass sie entweder offen oder durchgeschaltet sind. Jedes Schaltelement 33 ist mit einem gesonderten, diesem Schaltelement 33 zugeordneten ersten Widerstand 35 der Schalteinrichtung 27 in Serie geschaltet. Jede Serienschaltung umfassend ein Schaltelement 33 und den zugeordneten ersten Widerstand 35 ist zwischen dem Pluspol 23 einer Zellgruppe 17 und einer Messleitung 37 der Messeinrichtung 26 angeordnet. Die Messleitung 37 ist mit einem Messeingang 39 des Messelements, beispielsweise des Analog-Digital-Wandlers 29, verbunden. Ein zweiter Widerstand 41 der Messeinrichtung 26 ist zwischen der Messleitung 37 und der Masseleitung 19 angeordnet.
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Der Akkupack 13 kann in ein Elektrogerät 43, beispielsweise ein Elektrohandwerkzeuggerät, eingebaut sein. Das Elektrogerät kann einen Verbraucher, beispielsweise einen Motor 45, aufweisen, der mit einem ersten Anschluss an die Versorgungsspannungsleitung 25 und mit einem zweiten Anschluss über einen Leistungsschalter 47, vorzugsweise über einen Halbleiterschalter, mit der Masseleitung 19 verbunden ist. Ein Steuereingang des Leistungsschalters 47 kann mit der Steuereinrichtung 31 verbunden sein. Abweichend hiervon kann das Elektrogerät 43 eine weitere Steuereinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen, an die der Eingang des Leistungsschalters 47 angeschlossen ist. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung 31 ausschließlich dem Akkupack 13 zugeordnet und kann mitsamt der Anordnung 11 in den Akkupack 13 integriert sein. Die Steuereinrichtung 31 und die anderen Teile des Akkupacks 13 können in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein. Das Messelement, beispielsweise der Analog-Digital-Wandler 29, und die Steuereinrichtung 31 können Bestandteile eines Mikrocontrollers 49 der Anordnung 11 sein.
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Im Folgenden wird anhand der 2 ein Verfahren 61 zur Zellenmessung im Akkupack 13 beschrieben, das zugleich ein Verfahren 61 zum Betreiben der Anordnung 11 darstellt. Der Mikrocontroller 49 kann zum Ausführen des Verfahrens 61 programmiert sein und insbesondere einen entsprechend programmierten Halbleiterspeicher aufweisen oder mit einem solchen verbunden sein.
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Nach einem Start 63 des Verfahrens 61 erfasst die Steuereinrichtung 31 die an den Pluspolen 23 der fünf Zellgruppen 17 anliegenden Potenziale φ1, φ2 ... φ5 (Schritt 65). Hierzu steuert die Steuereinrichtung 31 die Schaltelemente 33 so an, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Schaltelement 33 durchgeschaltet ist und nur ein Pluspol 23 der jeweiligen Zellgruppe 17 über den ersten Widerstand 35 mit der Messleitung 37 verbunden ist. Die Pluspole 23 werden also reihum über die jeweiligen ersten Widerstände 35 mit der Messleitung 37 und somit mit dem Messeingang 39 verbunden. Derjenige erste Widerstand 35, der mit einem durchgeschalteten Schaltelement 33 verbunden ist und der zweite Widerstand 41 bilden einen Spannungsteiler, dessen Mittelabgriff der mit dem Messeingang 39 verbundenen Messleitung 37 entspricht. Ist eines der Schaltelemente 33 durchgeschaltet und alle anderen Schaltelemente 33 nicht durchgeschaltet, dann ergibt sich in Abhängigkeit von einem Spannungsteilerverhältnis des Spannungsteilers 35, 41 an der Messleitung 37 ein Potenzial φM, das vom Potenzial φ1, φ2, ..., φ5 an dem jeweiligen Pluspol 23 abhängt. Die Steuereinrichtung 31 erfasst dieses Potenzial φM mittels des Analog-Digital-Wandlers 29 und ermittelt daraus das an dem Pluspol 23 der entsprechenden Zellgruppe 17 vorhandene Potenzial φ1, φ2, ... φ5.
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Anschließend ermittelt die Steuereinrichtung 31 in einem Schritt 67 für jede Zellgruppe 17 die zwischen den Polen 21, 23 einer jeden Zellgruppe 17 anliegenden Gruppenspannung U1, U2, ... U5, indem sie die Differenzen zwischen den Potenzialen φ1, φ2, ... φ5 an den Polen 21, 23 bildet.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform sind die einzelnen Spannungsteiler 35, 41 so bemessen, dass ein Zusammenhang zwischen dem Potential φM an der Messleitung 37 und der jeweiligen Gruppenspannung für jede Gruppe gleich ist. Beispielsweise kann vorgesehen werden, dass bei den Zellen 15 einer Zellgruppe 17 das Potential φM an der Messleitung 37 einen bestimmten Wert, beispielsweise den Wert einer Ladeendspannung, aufweist, wenn das entsprechende Schaltelement 33 durchgeschaltet ist. Bei dieser Ausführungsform kann die Berechnung von Differenzen zwischen den einzelnen Potentialen entfallen.
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Die Ladeendspannung (maximal zulässige Zellspannung UZ) kann insbesondere bei Lithium-Zellen beispielsweise 4,1 V betragen, das heißt die Hälfte einer Ladeendspannung einer Zellgruppe 17, die 8,2 V beträgt. Das Potential φM an der Messleitung 37 entspricht also der Hälfte der jeweiligen Gruppenspannung U1, U2, ..., U5. Dementsprechend kann ein Teilerverhältnis des der ersten Zellgruppe 17 zugeordneten Spannungsteilers 35, 41 1/2 und des der zweiten Zellgruppe 17 zugeordneten Spannungsteilers 1/4 betragen. Die Teilerverhältnisse der den jeweils nachfolgenden Zellgruppen 17 zugeordneten Spannungsteiler 35, 41 können folglich jeweils 1/6 (dritte Zellgruppe), 1/8 (vierte Zellgruppe) und 1/10 (fünfte und letzte Zellgruppe) betragen.
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Die Widerstände 35, 41 können so ausgelegt sein, dass das Potenzial φM an der Messleitung 37 einen für den Betrieb des Mikrocontrollers 49 beziehungsweise des Analog-Digital-Wandlers 29 zulässigen Wert nicht überschreitet. Dieser zulässige Wert kann beispielsweise einer Betriebsspannung, beispielsweise etwa 5 V des Mikrocontrollers 49 beziehungsweise des Analog-Digital-Wandlers 29 entsprechen.
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Die Schritte 65 und 67 bilden einen Abschnitt 69 des Verfahrens 61, in dem die Gruppenspannungen U1, U2 ..., U5 ermittelt werden.
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Anschließend überprüft die Steuereinrichtung 31 in einer Verzweigung 71, ob die einzelnen Gruppenspannungen U1, U2 ..., U5 innerhalb eines zulässigen Bereichs B liegen. Dieser zulässige Bereich B kann beispielsweise zwischen 5 V und 8,2 V liegen, has heißt B = [5 V; 8,2 V]. Dieser Bereich B entspricht dem Doppelten des Spannungsbereichs einer zulässigen Zellspannung UZ. Liegen alle Gruppenspannungen U1, U2, ..., U5 innerhalb des zulässigen Bereichs B (Y), dann wird mit einem Schritt 73 fortgefahren. Andernfalls (N) wird zu einem Fehlerbehandlungsschritt 75 verzweigt.
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Im Schritt
73 berechnet die Steuereinrichtung
31 für jede Zellgruppe
17 eine Differenz Udiff zwischen der Gruppenspannung dieser Zellgruppe und einer mittleren Gruppenspannung aller anderen Zellgruppen. Beispielsweise wird die Differenz Udiff
1 der ersten Zellgruppe
17 (in
1 unten eingezeichnet) folgendermaßen berechnet
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Allgemein ergibt sich für die Zellgruppe i = 1, ..., n, wobei n der Anzahl der Zellgruppen entspricht.
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Im gezeigten Beispiel ist n = 5. Anschließend wird in einer Verzweigung 77 überprüft, ob jeder Differenzwert Udiffi betragsmäßig kleiner ist als ein vorgegebener maximal zulässiger erster Höchstwert M1. Ist dies der Fall (Y), dann wird zu einem Schritt 79 verzweigt, andernfalls (N) wird zum Fehlerbehandlungsschritt 75 verzweigt.
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Wird der Schritt 79 ausgeführt, dann haben die oben beschriebenen Schritte zur Überprüfung der Gruppenspannung ergeben, dass die Zellspannung UZ der einzelnen Zellen 15 innerhalb eines zulässigen Bereichs liegen. Dies kann im Schritt 79 bei Bedarf protokolliert werden. Im Schritt 79 kann bei Bedarf auch eine gewisse Zeit gewartet werden, um eine Häufigkeit der Ausführung der oben beschriebenen Schritte zu begrenzen. Nach Ende des Schritts 79 kann zum Schritt 65 beziehungsweise zum Abschnitt 69 zurückgesprungen werden, so dass die Gruppenspannungen U1, U2 ... U5 erneut überprüft werden können.
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Im Schritt 75 kann ein Fehler im Akkupack 13 protokolliert werden. Gleichzeitig kann der Akkupack 13 beziehungsweise das Elektrogerät 43 zur Sicherheit abgeschaltet werden oder in eine Notbetriebsart umgeschaltet werden. In der gezeigten Ausführungsform wird das Verfahren nach dem Schritt 75 beendet. Abweichend hiervon kann jedoch auch vorgesehen werden, dass nach dem Ausführen des Schritts 75 wieder zum Schritt 65 beziehungsweise zum Abschnitt 69 zurückgesprungen wird.
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Der Schritt 73 und die Verzweigung 77 bilden einen Abschnitt 81 des Verfahrens 61, indem in Abhängigkeit von den Gruppenspannungen U1, ..., U5 verschiedener Zellengruppen 17 überprüft wird, ob jede Zelle 15 eine zulässige Zellspannung UZ aufweist.
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In der in
3 gezeigten Variante des Abschnitts
81 gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens
61 berechnet die Steuereinrichtung
31 in einem Schritt
83 zunächst die Beträge der Differenzen von Gruppenspannungen eines jeden Paars von Gruppenspannungen und bildet anschließend hiervon das Maximum. Dieses Maximum berechnet sich folgendermaßen:
wobei n der Anzahl der Zellgruppen
17 entspricht.
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Anschließend wird in einer zweiten Verzweigung 85 überprüft, ob dieses Maximum Udm kleiner ist als ein vorgegebener maximal zulässiger zweiter Höchstwert M2. Ist dies der Fall (Y), dann wird zum Schritt 79 verzweigt, andernfalls (N) wird zum Schritt 75 verzweigt.
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Der Schritt
83 kann in zwei Teilschritte zerlegt werden. In einem ersten Teilschritt wird für jedes Zellpaar
17 eine maximale Spannungsdifferenz
berechnet. Anschließend wird das Maximum dieser Werte gebildet, das heißt
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Geeignete Werte für den ersten Höchstwert M1 beziehungsweise den zweiten Höchstwert M2 hängen insbesondere von konkreten technischen Eigenschaften der Zellen 15 ab. Beispielsweise können die beiden Höchstwerte 0,3 V betragen.
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Dadurch, dass gemäß der Anordnung 11 und nach dem Verfahren 61 nicht jede Zeile 15 einzeln gemessen wird, sondern die Gruppenspannungen U1, ..., U5 der Zellgruppen 17 erfasst oder ermittelt werden, lässt sich die Anordnung 11 einfach, das heißt mit wenigen Bauteilen, realisieren.
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Darüber hinaus ist eine Gefahr der Debalanzierung des Ladezustands der einzelnen Zellen 15 infolge der Messungen der Potenziale φ1, φ2, ..., φ5 geringer als dies der Fall wäre, wenn das Potenzial am Pluspol einer jeden Zelle 15 erfasst würde. Durch die Messungen fließt aus jedem Pluspol 23 der einzelnen Zellgruppen 17 ein Messstrom I1, I2, ..., I5 (siehe 1). Nimmt man an, dass die Messströme gleich sind, das heißt I1 = I2 = ... = I5 und dass jedes Schaltelement 33 jeweils während eines gleichlangen Zeitintervalls durchgeschaltet ist, dann wird durch die Messungen der in 1 unten eingezeichneten ersten Zellgruppe 17 die fünffache Ladung entnommen wie der in 1 oben eingezeichneten fünften Zellgruppe 17. Werden die Messungen periodisch durchgeführt, dann ergibt sich für das Verhältnis eines mittleren Messstroms durch die erste Zellgruppe 17 und eines mittleren Messstroms durch die fünfte Zellgruppe 17 ein Wert von Fünf. Würde man das Potenzial an jeder Zelle 15 einzeln erfassen, so ergäbe sich ein Verhältnis eines mittleren Messstroms durch eine erste Zelle 15 (in 1 unten eingezeichnet) zu einem Messstrom durch die zehnte Zelle 15 (in 1 oben eingezeichnet) ein Wert von Zehn. Somit ist eine Gefahr der Debalancierung der Ladezustände der einzelnen Zellen 15 bei der erfindungsgemäßen Anordnung 11 beziehungsweise bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens 61 geringer als bei bekannten Anordnungen, die die Zellspannungen UZ der einzelnen Zellen 15 gesondert messen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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