DE102021202406A1 - Method for checking the functionality of a short circuit detection of an electrochemical energy storage system - Google Patents

Method for checking the functionality of a short circuit detection of an electrochemical energy storage system Download PDF

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DE102021202406A1
DE102021202406A1 DE102021202406.8A DE102021202406A DE102021202406A1 DE 102021202406 A1 DE102021202406 A1 DE 102021202406A1 DE 102021202406 A DE102021202406 A DE 102021202406A DE 102021202406 A1 DE102021202406 A1 DE 102021202406A1
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Sven Landa
Joachim Oehl
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Abstract

Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung eines elektrochemischen Energiespeichersystems.Method for checking the functionality of a short circuit detection of an electrochemical energy storage system.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung eines elektrochemischen Energiespeichersystems, einer Vorrichtung zum Betrieb eines elektrochemischen Energiespeichersystems, einem Computerprogramm sowie einer Verwendung eines Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on a method for checking the functionality of a short-circuit detection of an electrochemical energy storage system, a device for operating an electrochemical energy storage system, a computer program and a use of a method for checking the functionality of a short-circuit detection according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren für eine Kurzschlusserkennung bekannt, die jedoch nur mit einem Nennstrom bzw. Abschaltstrom getestet werden können.Methods for short-circuit detection are known from the prior art, but these can only be tested with a rated current or cut-off current.

Das Dokument DE 10 2010 030 826 A1 offenbart ein Verfahren zur Diagnose eines Lastpfades in einem Fahrzeug, wobei der Lastpfad eine Gleichspannungsquelle, eine mit einem Minuspol dauerhaft verbundene schaltbare Last und einen dauerhaft mit einem Pluspol verbundenen Lastschalter umfasst, welcher über ein Laststeuersignal steuerbar ist, wobei im geschlossenen Zustand des Lastschalters ein Laststrom durch die schaltbare Last leitbar ist, und eine zugehörige Schaltungsanordnung zur Diagnose eines Lastpfades. Erfindungsgemäß wird während der Diagnose ein Teststrom mit einem definierten Pegel erzeugt und in Abhängigkeit von einem Teststeuersignal über einen Testschalter an einem Ausgangsanschluss an die schaltbare Last ausgegeben, wobei eine resultierende Spannung am Ausgangsanschluss erfasst, aufbereitet und ausgewertet wird, wobei der Lastschalter während der Diagnose geöffnet wird, und wobei über das Teststeuersignal und den resultierenden Schaltzustand des Testschalters mindestens zwei verschiedene Diagnosefälle erzeugt werden.The document DE 10 2010 030 826 A1 discloses a method for diagnosing a load path in a vehicle, the load path comprising a DC voltage source, a switchable load permanently connected to a negative pole and a load switch permanently connected to a positive pole, which can be controlled via a load control signal, with a load current in the closed state of the load switch can be routed through the switchable load, and an associated circuit arrangement for diagnosing a load path. According to the invention, a test current with a defined level is generated during the diagnosis and, depending on a test control signal, is output to the switchable load via a test switch at an output connection, with a resulting voltage at the output connection being recorded, processed and evaluated, with the load switch being opened during the diagnosis is, and at least two different diagnostic cases are generated via the test control signal and the resulting switching state of the test switch.

Das Dokument JP 2017 166 975 A stellt einen Kurzschlussprüfkreis und eine Lastantriebsvorrichtung bereit, mit denen es möglich ist, einen offenen Zustand und einen Kurzschlusszustand eines Widerstands durch eine einfache Konfiguration genau zu prüfen.The document JP 2017 166 975 A provides a short-circuit detection circuit and a load driving device with which it is possible to accurately check an open state and a short-circuit state of a resistor by a simple configuration.

Das Dokument DE 10 2017 211 476 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit eines ersten Widerstands eines Batteriesystems mit einer Konstantstromquelle.The document DE 10 2017 211 476 A1 discloses a device for checking the functionality of a first resistance of a battery system with a constant current source.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stand der Technik weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.It is the object of the present invention to further improve the state of the art. This object is solved by the features of the independent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche weist demgegenüber den Vorteil auf, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

  1. a) Erzeugen eines Prüfstroms, dessen Stromstärke wesentlich niedriger als eine vorgegebene Stromstärke eines potentiellen Kurzschlussstroms ist;
  2. b) Ermitteln einer Prüfstromgröße mittels eines Stromerfassungsmittels, welche den erzeugten Prüfstrom repräsentiert;
  3. c) Schließen eines Schalters zum Parallelschalten eines Widerstands zu einem Spannungsteiler, um eine vorgegebene Soll-Prüfstromgröße abzusenken, wobei der Schalter während eines Normalbetriebs des elektrochemischen Energiespeichersystems geöffnet ist;
  4. d) Vergleichen der ermittelten Prüfstromgröße mit der abgesenkten Soll-Prüfstromgröße;
  5. e) Erzeugen eines Signals, das die Funktionsfähigkeit der Kurzschlusserkennung repräsentiert, in Abhängigkeit des Vergleichs;
The procedure according to the invention with the characterizing features of the independent claims has the advantage that the method comprises the following steps:
  1. a) generating a test current, the current intensity of which is significantly lower than a predetermined current intensity of a potential short-circuit current;
  2. b) determining a test current variable by means of a current detection means, which represents the test current generated;
  3. c) closing a switch for connecting a resistor in parallel to a voltage divider in order to lower a predetermined target test current magnitude, the switch being open during normal operation of the electrochemical energy storage system;
  4. d) comparing the determined test current size with the lowered setpoint test current size;
  5. e) generating a signal that represents the functionality of the short-circuit detection, depending on the comparison;

Erfindungsgemäß wird die Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung mit einem elektrischen Strom mit einer im Vergleich zu einer Stromstärke eines potentiellen Kurzschlussstroms wesentlich niedrigeren Stromstärke überprüft. Dadurch kann vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass die Kurzschlusserkennung ordnungsgemäß funktioniert.According to the invention, the functionality of short-circuit detection is checked using an electric current with a current intensity that is significantly lower than the current intensity of a potential short-circuit current. This can advantageously ensure that the short-circuit detection works properly.

In einer alternativen Ausführungsform wird der Prüfstrom mittels eines Vorwiderstands erzeugt, welcher in Abhängigkeit einer elektrischen Spannung des elektrochemischen Energiespeichersystems einen vorgegebenen Prüfstrom erzeugt.In an alternative embodiment, the test current is generated by means of a series resistor, which generates a predetermined test current as a function of an electrical voltage of the electrochemical energy storage system.

Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren folgenden weiteren Schritt:

  • f) Zuschalten des elektrochemischen Energiespeichersystems in einen Normalbetrieb in Abhängigkeit des Signals.
The method advantageously includes the following additional step:
  • f) switching the electrochemical energy storage system into normal operation as a function of the signal.

Dadurch wird das elektrochemische Energiespeichersystem nur dann in einen Normalbetrieb zugeschaltet, wenn eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit Kurzschlusserkennung eine ordnungsgemäße Funktionsweise ergeben hat.As a result, the electrochemical energy storage system is only switched to normal operation if a check on the functionality of short-circuit detection has shown that it is functioning properly.

Das Signal umfasst ein elektrisches, optisches, akustisches und/oder haptisches Signal.The signal includes an electrical, optical, acoustic and/or haptic signal.

Das Verfahren wird in einem Diagnosebetrieb des elektrochemischen Energiespeichersystems während eines Hochlaufs durchgeführt.The method is carried out in diagnostic operation of the electrochemical energy storage system during run-up.

Dadurch wird vorteilhafterweise bereits vor einem Normalbetrieb des elektrochemischen Energiespeichersystems die Funktionsfähigkeit der Kurzschlusserkennung in einem Diagnosebetrieb überprüft. Das elektrochemische Energiespeichersystem wird dann nur in einen Normalbetrieb zugeschaltet, wenn die Überprüfung in dem Diagnosebetrieb eine ordnungsgemäße Funktionsweise der Kurzschlusserkennung ergeben hat.As a result, the functional capability of the short-circuit detection is advantageously checked in a diagnostic mode even before normal operation of the electrochemical energy storage system. The electrochemical energy storage system is then only switched to normal operation if the check in diagnostic operation has shown that the short-circuit detection is functioning properly.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betrieb eines elektrochemischen Energiespeichersystems umfasst mindestens ein Stromerfassungsmittel, insbesondere einen Shunt-Widerstand oder Hall-Sensor, mindestens einen Schalter, einen Widerstand, einen Komparator, eine Treiberschaltung, insbesondere einen Relais-Treiber oder einen Gate-Treiber, ein erstes Mittel, insbesondere ein analoges Frontend, mindestens ein zweites Mittel, insbesondere ein elektronisches Steuergerät, mindestens ein viertes Mittel, insbesondere eine Konstantstromquelle oder einen Vorwiderstand, sowie einen Spannungsteiler, welche eingerichtet sind, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.A device according to the invention for operating an electrochemical energy storage system comprises at least one current detection means, in particular a shunt resistor or Hall sensor, at least one switch, a resistor, a comparator, a driver circuit, in particular a relay driver or a gate driver, a first means , in particular an analog front end, at least a second means, in particular an electronic control unit, at least a fourth means, in particular a constant current source or a series resistor, and a voltage divider, which are set up to carry out the steps of the method according to the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Computerprogramm vorgesehen, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Vorrichtung zum Betrieb eines elektrochemischen Energiespeichersystems die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführt.According to an advantageous embodiment of the invention, a computer program is provided, comprising commands that cause the device for operating an electrochemical energy storage system to carry out the method steps according to the invention.

Ferner ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.Furthermore, a machine-readable storage medium is provided, on which the computer program is stored.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung findet vorteilhafterweise Verwendung in elektrochemischen Energiespeichersystemen für Elektrofahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Plug-In-Hybridfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Pedelecs oder E-Bikes, für portable Einrichtungen zur Telekommunikation oder Datenverarbeitung, für elektrische Handwerkzeuge oder Küchenmaschinen, sowie in stationären Speichern zur Speicherung insbesondere regenerativ gewonnener elektrischer Energie.A method according to the invention for checking the functionality of a short circuit detection is advantageously used in electrochemical energy storage systems for electric vehicles, fuel cell vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, aircraft, pedelecs or e-bikes, for portable devices for telecommunications or data processing, for electric hand tools or kitchen appliances, as well as in stationary storage devices for storing electrical energy, in particular generated from renewable sources.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Show it:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention; and
  • 2 a schematic representation of a flowchart of an embodiment of a method according to the invention.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten.The same reference symbols designate the same device components in all figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Betrieb eines elektrochemischen Energiespeichersystems 101, umfassend einen ersten Shunt-Widerstand 102, eine schaltbare Konstantstromquelle 105, einen ersten Schalter 104, einen zweiten Schalter 113, einen zweiten Shunt-Widerstand 103, ein erstes Mittel 106 sowie ein zweites Mittel 107. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a device 100 according to the invention for operating an electrochemical energy storage system 101, comprising a first shunt resistor 102, a switchable constant current source 105, a first switch 104, a second switch 113, a second shunt resistor 103, a first means 106 and a second means 107.

Das erste Mittel 106 weist eine erste Spannungsversorgung und das zweite Mittel 107 eine zweite Spannungsversorgung auf. Somit weisen das erste Mittel 106 und das zweite Mittel 107 unabhängige Spannungsversorgungen bzw. Referenzspannungen auf. Das bedeutet, dass Fehler einer elektrischen Spannung der ersten Spannungsversorgung nicht auf das zweite Mittel 107 übertragen werden. Das erste Mittel 106 und das zweite Mittel 107 sind mit einer spannungsunabhängigen Verbindung 108, beispielsweise einer Datenleitung, verbunden.The first means 106 has a first voltage supply and the second means 107 has a second voltage supply. Thus, the first means 106 and the second means 107 have independent voltage supplies or reference voltages. This means that errors in an electrical voltage of the first voltage supply are not transmitted to the second means 107 . The first means 106 and the second means 107 are connected to a voltage-independent connection 108, for example a data line.

Das erste Mittel 106 und/oder das zweite Mittel 107 sind dazu eingerichtet die Konstantstromquelle 105 in einem Diagnosebetrieb, also beispielsweise vor einem Normalbetrieb des elektrochemischen Energiespeichersystems 101, einzuschalten und einen Prüfstrom zu erzeugen, dessen Stromstärke, beispielsweise 1A, wesentlich niedriger als eine vorgegebene Stromstärke eines potentiellen Kurzschlussstroms ist.First means 106 and/or second means 107 are set up to switch on constant current source 105 in a diagnostic mode, i.e. for example before normal operation of electrochemical energy storage system 101, and to generate a test current whose current intensity, for example 1A, is significantly lower than a specified current intensity of a potential short-circuit current.

Das erste Mittel 106 ist dazu eingerichtet, eine erste Spannungsgröße zu erfassen, welche einen elektrischen Spannungsabfall über dem ersten Shunt-Widerstand 102, auch als Systemwiderstand des elektrochemischen Energiespeichersystems 101 bezeichnet, repräsentiert. Das erste Mittel 106 ist beispielsweise ein analoges Frontend des elektrochemischen Energiespeichersystems 101.The first means 106 is set up to detect a first voltage variable, which represents an electrical voltage drop across the first shunt resistor 102, also referred to as the system resistance of the electrochemical energy storage system 101. The first means 106 is, for example, an analog front end of the electrochemical energy storage system 101.

Das zweite Mittel 107 ist dazu eingerichtet, eine zweite Spannungsgröße zu erfassen, welche einen elektrischen Spannungsabfall über dem zweiten Shunt-Widerstand 103 repräsentiert. Das zweite Mittel 107 ist beispielsweise ein elektronisches Steuergerät des elektrochemischen Energiespeichersystems 101, insbesondere ein ZentralrechnerThe second means 107 is set up to detect a second voltage variable, which represents an electrical voltage drop across the second shunt resistor 103 . The second means 107 is, for example, an electronic control unit of the electrochemical energy storage system 101, in particular a central computer

Somit wird der erzeugte Prüfstrom redundant über den ersten Shunt-Widerstand 102 und das erste Mittel 106 und über den zweiten Shunt-Widerstand 103 und das zweite Mittel 107 erfasst, als mittels zwei unabhängiger Shunt-Widerstände 102, 103 und zwei unabhängigen Mittel 106, 107.Thus, the test current generated becomes redundant across the first shunt resistor 102 and the first Means 106 and detected via the second shunt resistor 103 and the second means 107 than by means of two independent shunt resistors 102, 103 and two independent means 106, 107.

Ein Widerstandswert des zweiten Shunt-Widerstands 103 ist vorzugsweise wesentlich größer als ein Widerstandswert des ersten Shunt-Widerstands 102, beispielsweise um den Faktor Hundert.A resistance value of the second shunt resistor 103 is preferably significantly greater than a resistance value of the first shunt resistor 102, for example by a factor of one hundred.

Ferner umfasst die Vorrichtung 100 einen Komparator 110, ein drittes Mittel 111, insbesondere eine Baugruppe zum Erfassen einer elektrischen Spannung, einen Relaistreiber 112, sowie einen Widerstand 109, welcher mittels eines Schalters 116 mit einem Spannungsteiler 117 elektrisch verbindbar ist.Furthermore, the device 100 comprises a comparator 110, a third means 111, in particular an assembly for detecting an electrical voltage, a relay driver 112, and a resistor 109, which can be electrically connected to a voltage divider 117 by means of a switch 116.

Mittels dem dritten Mittel 111, beispielsweise ein Current Sense Amplifier, welcher auch einen Verstärkungsfaktor aufweisen kann, wird eine Spannungsgröße erfasst, welche einen elektrischen Spannungsabfall über dem ersten Shunt-Widerstand 102 repräsentiert und eine Prüfstromgröße in Abhängigkeit der erfassten Spannungsgröße und von einem vorgegebenen Nennwert des ersten Shunt-Widerstands 102 ermittelt, welche den erzeugten Prüfstrom repräsentiert.The third means 111, for example a Current Sense Amplifier, which can also have an amplification factor, is used to detect a voltage magnitude that represents an electrical voltage drop across the first shunt resistor 102 and a test current magnitude as a function of the detected voltage magnitude and a specified nominal value of the first shunt resistor 102 is determined, which represents the test current generated.

Ein Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung eines elektrochemischen Energiespeichersystems 101 mit einem Prüfstrom mit einer Stromstärke von beispielsweise 1A entspricht dadurch einem Kurzschlussstrom mit einer Stromstärke von 100A. Wird nun eine Soll-Prüfstromgröße, welche am Komparator 110 vorgebbar ist, überschritten schaltet der Relaistreiber 112 ab bzw. das elektrochemische Energiespeichersystem 101 nicht in einen Normalbetrieb zu. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Funktionsfähigkeit der Kurzschlusserkennung mit einem Prüfstrom mit einer Stromstärke von beispielsweise 1A getestet.Checking the functionality of a short-circuit detection of an electrochemical energy storage system 101 with a test current with a current intensity of 1A, for example, corresponds to a short-circuit current with a current intensity of 100A. If a setpoint test current variable, which can be predetermined at comparator 110, is now exceeded, relay driver 112 switches off and electrochemical energy storage system 101 does not switch on to normal operation. As a result, the functionality of the short-circuit detection is advantageously tested using a test current with a current strength of 1A, for example.

Im Diagnosebetrieb ist der Relais-Treiber 112 ausgeschaltet und es wird nur ein Signal am Ausgang des Komparators 110 über ein elektronisches Steuergerät 107 ausgewertet, um eine Funktionsfähigkeit im Diagnosebetrieb zu verifizieren.In the diagnostic mode, the relay driver 112 is switched off and only one signal at the output of the comparator 110 is evaluated via an electronic control unit 107 in order to verify functionality in the diagnostic mode.

In einem Normalbetrieb ist der Schalter 116 geöffnet. Somit wird die Kurzschlusserkennung erst bei einem elektrischen Strom mit einer Stromstärke von 100A aktiviert. Wird ein Kurzschluss im Normalbetrieb erkannt, wird der Relais-Treiber 112 abgeschaltet.In normal operation, switch 116 is open. This means that short-circuit detection is only activated when there is an electrical current of 100A. If a short circuit is detected during normal operation, the relay driver 112 is switched off.

Sollte in einem Fehlerfall der Schalter dauerhaft geöffnet sein, so wird ein Diagnosebetrieb nicht erfolgreich abgeschlossen und das elektrochemische Energiespeichersystem 101 wird nicht in einen Normalbetrieb zugeschaltet, wodurch das elektrochemische Energiespeichersystem 101 abgesichert ist.If the switch is permanently open in the event of a fault, a diagnostic operation will not be completed successfully and the electrochemical energy storage system 101 will not be switched to normal operation, as a result of which the electrochemical energy storage system 101 is protected.

Sollte in einem anderen Fehlerfall der Schalter dauerhaft geschlossen sein, dann wird in einem Normalbetrieb des elektrochemischen Energiespeichersystems 101 bei Erreichen des Prüfstroms, welcher einem durch den Shunt-Widerstand 102 fließenden elektrischen Strom entspricht, das elektrochemische Energiespeichersystem 101 sofort abgeschaltet und ein Fehler erkannt, wodurch das elektrochemische Energiespeichersystem 101 abgesichert ist.Should the switch be permanently closed in another error case, then in normal operation of the electrochemical energy storage system 101, when the test current is reached, which corresponds to an electric current flowing through the shunt resistor 102, the electrochemical energy storage system 101 is immediately switched off and an error is detected, whereby the electrochemical energy storage system 101 is secured.

Im Diagnosebetrieb fließt der elektrische Prüfstrom durch den ersten Shunt-Widerstand 102 und das elektrochemische Energiespeichersystem 101. Im Normalbetrieb würde ein potentieller Kurzschlussstrom in dieselbe Richtung fließen.In the diagnostic mode, the electrical test current flows through the first shunt resistor 102 and the electrochemical energy storage system 101. In normal operation, a potential short-circuit current would flow in the same direction.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das dritte Mittel 111 elektrische Ströme in beide Richtungen erkennen und somit auch Ladeströme außerhalb der Spezifikation des das elektrochemischen Energiespeichersystems 101 abschalten.In a further advantageous embodiment, the third means 111 can detect electrical currents in both directions and thus also switch off charging currents outside the specification of the electrochemical energy storage system 101 .

Das elektrochemische Energiespeichersystem 101 umfasst einen zweiten Schalter 113, mittels dem das elektrochemische Energiespeichersystem 101 elektrisch mit Anschlusspolen 114, 115 verbindbar ist, beispielsweise um einen Traktionsantrieb eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs anzutreiben.The electrochemical energy storage system 101 includes a second switch 113, by means of which the electrochemical energy storage system 101 can be electrically connected to connection poles 114, 115, for example in order to drive a traction drive of an electrically drivable vehicle.

Die Vorrichtung 100 ist beispielsweise auf einer Leiterplatte oder Platine angeordnet, wohingegen der erste Shunt-Widerstand 102 als Teil des elektrochemischen Energiespeichersystems 101 auf einem von der Leiterplatte bzw. Platine unabhängigen Träger angeordnet ist.The device 100 is arranged, for example, on a circuit board or circuit board, whereas the first shunt resistor 102 is arranged as part of the electrochemical energy storage system 101 on a carrier that is independent of the circuit board or circuit board.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows a schematic representation of a flow chart of an embodiment of a method according to the invention.

Das Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung eines elektrochemischen Energiespeichersystems 101 wird in einem Schritt 200 gestartet, beispielsweise in einem Diagnosebetrieb des elektrochemischen Energiespeichersystems 101. In dem Schritt 200 wird ein Prüfstroms mittels der Konstantstromquelle 105 erzeugt, dessen Stromstärke wesentlich niedriger als eine vorgegebene Stromstärke eines potentiellen Kurzschlussstroms ist.The method for checking the functionality of a short-circuit detection of an electrochemical energy storage system 101 is started in a step 200, for example in a diagnostic operation of the electrochemical energy storage system 101. In step 200, a test current is generated by means of the constant current source 105, the current intensity of which is significantly lower than a predetermined current intensity potential short-circuit current.

In einem Schritt 210 wird eine Spannungsgröße erfasst, welche einen elektrischen Spannungsabfall über einem ersten Shunt-Widerstand 102 repräsentiert.In a step 210, a voltage magnitude is detected, which is an electrical chip voltage drop across a first shunt resistor 102 represents.

In einem Schritt 220 wird eine Prüfstromgröße mittels eines dritten Mittels 111 in Abhängigkeit der erfassten Spannungsgröße und von einem vorgegebenen Nennwert des ersten Shunt-Widerstands 102 ermittelt, welche den durch die Konstantstromquelle 105 erzeugten Prüfstrom repräsentiert.In a step 220, a test current magnitude is determined by a third means 111 as a function of the detected voltage magnitude and a specified nominal value of the first shunt resistor 102, which represents the test current generated by the constant current source 105.

In einem Schritt 230 wird ein Schalter 116, insbesondere ein Transistor und/oder MOSFET, zum Parallelschalten eines Widerstands 109 zu einem Spannungsteiler 117 geschlossen. Durch das Parallelschalten des Widerstands 109 zu dem Spannungsteiler 117 sinkt eine vorgegebene Soll-Prüfstromgröße am Komparator 110 ab.In a step 230, a switch 116, in particular a transistor and/or MOSFET, for connecting a resistor 109 in parallel to form a voltage divider 117 is closed. As a result of the resistor 109 being connected in parallel with the voltage divider 117, a predetermined setpoint test current magnitude at the comparator 110 drops.

Der Schalter 116 ist während eines Normalbetriebs des elektrochemischen Energiespeichersystems 101 geöffnet und die vorgegebene, nicht abgesenkte Soll-Prüfstromgröße wird für eine Kurzschlusserfassung eingestellt.The switch 116 is open during normal operation of the electrochemical energy storage system 101 and the specified, non-reduced setpoint test current value is set for short-circuit detection.

In einem Schritt 240 wird die ermittelte Prüfstromgröße mit der abgesenkten Soll-Prüfstromgröße verglichen.In a step 240, the determined test current size is compared with the lowered setpoint test current size.

In einem Schritt 250 wird ein Signal, das die Funktionsfähigkeit der Kurzschlusserkennung repräsentiert, in Abhängigkeit des Vergleichs in Schritt 240 erzeugt.In a step 250, a signal that represents the functionality of the short-circuit detection is generated as a function of the comparison in step 240.

In Schritt 260 wird das elektrochemische Energiespeichersystem 101 in einen Normalbetrieb in Abhängigkeit des in Schritt 250 erzeugten Signals und/oder in Abhängigkeit des Vergleichs in Schritt 240 zugeschaltet.In step 260 the electrochemical energy storage system 101 is switched to normal operation depending on the signal generated in step 250 and/or depending on the comparison in step 240 .

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102010030826 A1 [0003]DE 102010030826 A1 [0003]
  • JP 2017166975 A [0004]JP2017166975A [0004]
  • DE 102017211476 A1 [0005]DE 102017211476 A1 [0005]

Claims (8)

Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung eines elektrochemischen Energiespeichersystems (101), umfassend folgende Schritte: a) (200) Erzeugen eines Prüfstroms, dessen Stromstärke wesentlich niedriger als eine vorgegebene Stromstärke eines potentiellen Kurzschlussstroms ist; b) (220) Ermitteln einer Prüfstromgröße mittels eines Stromerfassungsmittels (102), welche den erzeugten Prüfstrom repräsentiert; c) (230) Schließen eines Schalters (116) zum Parallelschalten eines Widerstands (109) zu einem Spannungsteiler (117), um eine vorgegebene Soll-Prüfstromgröße abzusenken, wobei der Schalter (116) während eines Normalbetriebs des elektrochemischen Energiespeichersystems (101) geöffnet ist; d) (240) Vergleichen der ermittelten Prüfstromgröße mit der abgesenkten Soll-Prüfstromgröße; e) (250) Erzeugen eines Signals, das die Funktionsfähigkeit der Kurzschlusserkennung repräsentiert, in Abhängigkeit des Vergleichs;Method for checking the functionality of a short circuit detection of an electrochemical energy storage system (101), comprising the following steps: a) (200) generating a test current, the current of which is substantially lower than a predetermined current of a potential short-circuit current; b) (220) determining a test current magnitude by means of a current detection means (102) which represents the test current generated; c) (230) Closing a switch (116) for connecting a resistor (109) in parallel to a voltage divider (117) in order to reduce a predetermined target test current magnitude, the switch (116) being open during normal operation of the electrochemical energy storage system (101). ; d) (240) comparing the determined test current size with the lowered setpoint test current size; e) (250) generating a signal that represents the functionality of the short-circuit detection, depending on the comparison; Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung eines elektrochemischen Energiespeichersystems (101) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend folgenden Schritt: f) (260) Zuschalten des elektrochemischen Energiespeichersystems (101) in einen Normalbetrieb in Abhängigkeit des Signals.Method for checking the functionality of a short-circuit detection of an electrochemical energy storage system (101) according to claim 1 , further comprising the following step: f) (260) switching the electrochemical energy storage system (101) into normal operation as a function of the signal. Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung eines elektrochemischen Energiespeichersystems (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Signal ein elektrisches, optisches, akustisches und/oder haptisches Signal umfasst.Method for checking the functionality of a short-circuit detection of an electrochemical energy storage system (101) according to one of the preceding claims, wherein the signal comprises an electrical, optical, acoustic and/or haptic signal. Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung eines elektrochemischen Energiespeichersystems (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren in einem Diagnosebetrieb des elektrochemischen Energiespeichersystems (101) während eines Hochlaufs durchgeführt wird.Method for checking the functionality of a short-circuit detection of an electrochemical energy storage system (101) according to one of the preceding claims, wherein the method is carried out in a diagnostic mode of the electrochemical energy storage system (101) during a run-up. Vorrichtung (100) zum Betrieb eines elektrochemischen Energiespeichersystems (101), umfassend, mindestens ein Stromerfassungsmittel (102, 103), insbesondere einen Shunt-Widerstand oder Hall-Sensor, mindestens einen Schalter (104, 113, 116), einen Widerstand (109), einen Komparator (110), eine Treiberschaltung (112), insbesondere einen Relais-Treiber oder einen Gate-Treiber, ein erstes Mittel, insbesondere ein analoges Frontend (106), mindestens ein zweites Mittel (105), insbesondere ein elektronisches Steuergerät (107), mindestens ein viertes Mittel (105), insbesondere eine Konstantstromquelle oder einen Vorwiderstand, sowie einen Spannungsteiler (117), welche eingerichtet sind, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durchzuführen.Device (100) for operating an electrochemical energy storage system (101), comprising at least one current detection means (102, 103), in particular a shunt resistor or Hall sensor, at least one switch (104, 113, 116), a resistor (109) , a comparator (110), a driver circuit (112), in particular a relay driver or a gate driver, a first means, in particular an analog front end (106), at least one second means (105), in particular an electronic control unit (107 ), at least one fourth means (105), in particular a constant current source or a series resistor, and a voltage divider (117), which are set up, the steps of the method according to one of Claims 1 until 4 to perform. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Vorrichtung nach Anspruch 5 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt.Computer program comprising instructions that cause the device according to claim 5 the process steps according to one of Claims 1 until 4 executes Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 6 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program claim 6 is saved. Verwendung eines Verfahren zum Überprüfen einer Funktionsfähigkeit einer Kurzschlusserkennung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 in elektrochemischen Energiespeichersystemen (101) für Elektrofahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Plug-In-Hybridfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Pedelecs oder E-Bikes, für portable Einrichtungen zur Telekommunikation oder Datenverarbeitung, für elektrische Handwerkzeuge oder Küchenmaschinen, sowie in stationären Speichern zur Speicherung insbesondere regenerativ gewonnener elektrischer Energie.Use of a method for checking the functionality of a short-circuit detection according to one of Claims 1 until 4 in electrochemical energy storage systems (101) for electric vehicles, fuel cell vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, aircraft, pedelecs or e-bikes, for portable devices for telecommunications or data processing, for electric hand tools or kitchen appliances, and in stationary storage devices for storing, in particular, regenerative energy electrical energy.
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