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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Bestimmung eines Defekts bzw. Stör-
oder Ausfallzustands für
einen Batteriesatz und betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Bestimmung eines Defekts bzw. Stör- oder Ausfallzustands bei
einem eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Zellen umfassenden
Batteriesatz.
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Bei
einer bekannten Defekt-Bestimmungsvorrichtung für einen Batteriesatz dieser
Art wird das Vorliegen eines Defektes bzw. Stör- oder Ausfallzustands auf
der Basis der Größe des für jede Zelle oder
für einen
aus einer Vielzahl von Zellen bestehenden jeweiligen Block berechneten
Innenwiderstands ermittelt. Da der Innenwiderstand einer Zelle von
deren Aufbau abhängt,
kann ein Zellendefekt durch Berechnung des Innenwiderstands und
Verwendung des erhaltenen Wertes als Bestimmungskriterium ermittelt
werden.
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Derartige
Vorrichtungen, bei denen das Vorliegen eines Defektes bzw. Stör- oder
Ausfallzustands durch Berechnung des Innenwiderstands und Verwendung
des erhaltenen Wertes als Kriterium ermittelt wird, weisen jedoch
den Nachteil auf, dass bestimmte Lade- und Entladeformen (Lade-
und Entladeverläufe
bzw. -Kennlinien) eine genaue Bestimmung erschweren. Die Quellenspannung
(EMK bzw. Ruhespannung) eines Batteriesatzes verändert sich nämlich in
Abhängigkeit
von den Lade- und Entladeverläufen.
Obwohl sich der Innenwiderstand genau berechnen lässt, wenn
sich die Quellenspannung (EMK) der Batterie nicht verändert, kann
der Innenwiderstand in Abhängigkeit
von dem Lade- und Entladeverlauf bzw. der Lade- und Entladekennlinie
einen normalen oder nicht normalen Wert annehmen. Der Umstand, dass
die Quellenspannung (EMK) der Batterie sich auch in Abhängigkeit
von der Batterietemperatur verändert,
vergrößert noch
das vorstehend beschriebene Problem. Darüber hinaus erfordert die Berechnung
des Innenwiderstands für
jede Zelle eines jeden Blocks eine derart hohe Rechenleistung, dass
für eine
solche Berechnung ein Hochleistungscomputer herangezogen werden
muss.
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Aus
der Druckschrift "Proceedings
of the International Telecommunications Conference", IEEE, 30. Oktober
1994, Seiten 256 bis 262, sind z.B. die Merkmale des Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 8 bekannt.
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Darüber hinaus
ist es aus der
FR 2
611 314 A in Bezug auf eine Defekt-Bestimmungsvorrichtung für eine Batterie
bekannt, die Spannung von jeweils zwei Zellengruppen zu messen,
die in Reihe geschaltet sind und die zu überwachende Batterie bilden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Bestimmung eines Defektes bzw. Stör- oder
Ausfallzustands bei einem Batteriesatz anzugeben, die die vorstehend
genannten Nachteile nicht aufweisen und unabhängig von Änderungen des Lade- und Entladeverlaufs
(der Lade- und Entladekennlinien) oder Temperaturschwankungen eine
genaue Bestimmung des Vorliegens eines Defektes oder Ausfallzustands
eines Batteriesatzes ermöglichen.
Darüber
hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Bestimmung eines Defektes oder Ausfallzustands
eines Batteriesatzes anzugeben, bei denen die Defektbestimmung in
Form eines einfachen Rechenvorgangs erfolgen kann.
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Diese
Aufgaben werden erfindungsgemäß durch
eine Defekt-Bestimmungsvorrichtung
und ein Defekt-Bestimmungsverfahren gemäß den Patentansprüchen gelöst.
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Nachstehend
wird das Prinzip einer Defektbestimmung bei einem Batteriesatz durch
Verwendung einer Vielzahl von Wertepaaren, die den durch einen Batteriesatz
fließenden
Strom sowie eine Differenz zwischen maximalen und minimalen Spannungswerten
enthalten, näher
beschrieben. Die Spannung (V) einer Batterie kann durch Subtraktion des
Produktes des durch die Batterie fließenden Stroms (I) und des Innenwiderstands
(R) von der Quellenspannung (V0) in Form der nachstehenden Gleichung
(1) dargestellt werden: V
= V0 – R·I (1)
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Bei
einem Batteriesatz, bei dem normale und defekte bzw. fehlerbehaftete
Zellen in Reihe geschaltet sind, lassen sich die Spannungen sowohl
der normalen als auch der defekten Zellen durch die vorstehende
Gleichung (1) darstellen, wobei die nachstehenden Gleichungen (2)
und (3) erhalten werden können.
Bei diesen Gleichungen sind die durch die Zellen fließenden Ströme (I) gleich,
da der Batteriesatz von normalen und defekten Zellen gebildet wird, die
in Reihe geschaltet sind. V1 = V01 – R1 · I (2) V2 = V02 – R2 · I (3)
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Durch
Subtraktion der Gleichung (2) von der Gleichung (3) wird die nachstehende
Gleichung (4) erhalten, bei der die linke Seite der Gleichung die Spannungsdifferenz
(ΔV) wiedergibt: ΔV = V2 – V1 = (V02 – V01) – (R2 – R1) · I (4)
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Wenn
die Spannung einer jeden Zelle und der über den Batteriesatz fließende Strom
gemessen werden können,
können
die Spannungsdifferenz (ΔV)
und der Strom (I) als bekannte Werte angesehen werden, sodass nur
die Werte der Quellenspannungsdifferenz und der Innenwiderstandsdifferenz unbekannt
bleiben. Die Quellenspannungsdifferenz und die Innenwiderstandsdifferenz
können
jedoch aus zwei oder mehr Wertepaaren berechnet werden, die die
Spannungsdifferenz und den Strom enthalten. Da sich ein Batteriedefekt üblicherweise
in der Innenwiderstandsdifferenz widerspiegelt, kann das Vorliegen
eines Defektes auf der Basis der Innenwiderstandsdifferenz bestimmt
werden, d.h., wenn eine der Zellen sich im Normalzustand befindet,
kann der Normalzustand einer anderen Zelle auf der Basis einer Vielzahl
der Wertepaare bestimmt werden, indem ein der Innenwiderstandsdifferenz
entsprechender Wert aus der Vielzahl der Wertepaare ermittelt wird.
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Gemäß diesem
Prinzip wird somit ein Zellendefekt bestimmt, indem angenommen wird,
dass eine andere Zelle sich im Normalzustand befindet. Bei der erfindungsgemäßen Defekt-Bestimmungsvorrichtung
für einen
Batteriesatz wird das Vorliegen eines Defektes eines Batteriesatzes
bestimmt, indem zunächst
die Spannungsdifferenz zwischen den maximalen und minimalen Spannungswerten
einer jeden Zelle berechnet wird, wobei davon ausgegangen wird,
dass sich eine Zelle mit dem maximalen Spannungswert im Normalzustand
befindet, während
eine Zelle mit dem minimalen Spannungswert eine defekte Zelle darstellen
kann, und indem sodann das Vorliegen eines Defektes des Batteriesatzes
durch Überprüfung der
Zelle mit dem minimalen Spannungswert bestimmt wird.
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Die
erfindungsgemäße Defekt-Bestimmungsvorrichtung
für einen
Batteriesatz ermöglicht somit
die Bestimmung eines Batteriedefektes auf der Basis der Spannungsdifferenz
zwischen den maximalen und minimalen Spannungswerten einer jeden Zelle
in Verbindung mit dem über
den Batteriesatz fließenden
Strom. Da hierbei Schwankungen der Quellenspannung durch Berechnung
einer Differenz unterdrückt
werden, wird diese Defektbestimmung nicht durch Lade- und Entladeverläufe bzw.
-Kennlinien und durch Temperaturschwankungen beeinträchtigt.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Defekt-Bestimmungsvorrichtung
für einen
Batteriesatz kann mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Defekt-Ermittlungseinrichtung
das Vorliegen eines Defektes bzw. Ausfallzustands festgestellt werden,
wenn eine vorgegebene Anzahl dieser Wertepaare gespeichert ist oder
wenn die gespeicherten Stromwerte, die in der Vielzahl der Wertepaare
enthalten sind, über
einen vorgegebenen Bereich hinaus verteilt sind. Durch Bestimmung
des Vorliegens eines Defektes unter Verwendung der vorgegebenen
Anzahl von Wertepaaren oder der über
den vorgegebenen Bereich hinaus vorliegenden Verteilung lässt sich
in der vorstehend beschriebenen Weise eine genauere Defektbestimmung
bei einem Batteriesatz erzielen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Defekt-Bestimmungsvorrichtung
für einen
Batteriesatz kann die Defekt-Ermittlungseinrichtung eine Defektbestimmung
auch durch Berechnung einer Steigung unter Verwendung einer Fehlerquadratmethode
bei der Vielzahl der Wertepaare vornehmen und dann diese Steigung
zur Defektermittlung verwenden. Die vorstehende Gleichung (4) beschreibt
eine gerade Kennlinie, deren Steigung von der Innenwiderstandsdifferenz
bestimmt wird. Durch Berechnung dieser Steigung mit der Fehlerquadratmethode
in Form einer linearen Approximation lässt sich dann das Vorliegen
eines Defektes bei einem Batteriesatz bestimmen. Bei einer solchen
Defekt-Bestimmungsvorrichtung für
einen Batteriesatz, bei der die Defektbestimmung in der vorstehend
beschriebenen Weise unter Verwendung einer Steigung erfolgt, kann
die Defekt-Ermittlungseinrichtung auch das Vorliegen eines Defektes feststellen,
wenn der Absolutwert der Steigung größer als ein vorgegebener Wert
ist.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung den Aufbau einer Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 für einen
Batteriesatz gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines der Defektbestimmungs-Unterprogramme, die
von einer elektronischen Verarbeitungseinrichtung 50 der
Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgeführt
werden.
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3 zeigt
eine grafische Darstellung, die die jeweilige Beziehung zwischen
Spannung und Strom bei einer normalen und einer nicht normalen Zelle
veranschaulicht.
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4 zeigt
eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen der Spannungsdifferenz ΔV und dem
Strom I bei Vorliegen eines Defektes veranschaulicht.
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Nachstehend
wird ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben,
bei denen 1 eine schematische Darstellung
des Aufbaus einer Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 für einen
Batteriesatz gemäß diesem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Die Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 für einen
Batteriesatz ist an einem Batteriesatz 20 angebracht, bei dem
n Zellen in der in der Figur veranschaulichten Weise in Reihe geschaltet
sind. Der Batteriesatz 20 ist mit einer Last bzw. einem
Verbraucher 30 verbunden, der durch Laden und Entladen
des Batteriesatzes 20 betrieben wird.
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Die
Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
umfasst eine Voltmetereinheit 42 mit einer Vielzahl von
Voltmetern zur Messung von Spannungen V1 bis Vn der jeweiligen Zellen
des Batteriesatzes 20, ein Amperemeter 44 zur
Messung des über
den Batteriesatz 20 fließenden Stroms I, eine elektronische
Verarbeitungseinrichtung 50, die die Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 generell
steuert und einen Defekt-Ermittlungsvorgang bei dem Batteriesatz 20 durchführt, eine
Taktgeberschaltung 60 zur Zuführung eines Taktsignals CL
zu der elektronischen Verarbeitungseinrichtung 50 in vorgegebenen
Intervallen (von z.B. jeweils 10 ms) sowie eine (nicht dargestellte)
Stromversorgungsschaltung zur Zuführung des erforderlichen Stroms
für die
jeweiligen Elemente der Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40.
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Die
elektronische Verarbeitungseinrichtung 50, die im wesentlichen
aus einem Ein-Chip-Mikrocomputer mit einer Zentraleinheit CPU 52 besteht, umfasst
einen internen Festspeicher ROM 54, in dem Verarbeitungsprogramme
vorgespeichert sind, einen internen Direktzugriffsspeicher RAM 56 zur
zeitweiligen Speicherung von Daten sowie verschiedene interne Eingänge und
Ausgänge
bzw. Schnittstellen. Den Eingängen
werden eine von der Voltmetereinheit 42 gemessene jeweilige
Spannung der Spannungen V1 bis Vn für jede der Zellen des Batteriesatzes 20,
der von dem Amperemeter 44 gemessene Strom I und das von
der Taktgeberschaltung 60 abgegebene Taktsignal CL zugeführt. Über die
Ausgänge
werden Defekt-Bestimmungssignale
J und K abgegeben, durch die das Ergebnis der Defektermittlung bei
dem Batteriesatz 20 von der Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 einer
Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung
LCD 70 und anderen (nicht dargestellten) Einrichtungen
(z.B. einem Computer zur Steuerung des Betriebs des Batteriesatzes 20 oder
einem Computer zur Steuerung des Betriebs des Verbrauchers 30)
zugeführt
wird.
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Die
Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 ist derart ausgestaltet,
dass das in dem internen Festspeicher ROM 54 vorgespeicherte
Defekt-Bestimmungsprogramm in vorgegebenen Intervallen (von z.B.
jeweils 10 ms) wiederholt abgearbeitet wird, um das Vorliegen oder
Nichtvorliegen eines Defektes des Batteriesatzes 20 zu überprüfen. Ein
Beispiel für dieses
Defekt-Bestimmungsprogramm ist in 2 veranschaulicht.
Die zeitliche Steuerung der Ausführung
des Defekt-Bestimmungsprogramms gemäß 2 erfolgt
in Abhängigkeit
von einer Zählung
der von der Taktgeberschaltung 60 abgegebenen Taktsignale
CL. Nachstehend wird der unter Verwendung der Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 erfolgende Defekt-Bestimmungsablauf
für den
Batteriesatz 20 unter Bezugnahme auf dieses Defekt-Bestimmungsprogramm
näher beschrieben.
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Zu
Beginn des Defekt-Bestimmungsprogramms führt die Zentraleinheit CPU 52 zunächst einen
Vorgang durch, bei dem der von dem Amperemeter 44 gemessene
Strom I und ein von der Voltmetereinheit 42 gemessener
jeweiliger Wert der Spannungen V1 bis Vn für jede der Zellen des Batteriesatzes 20 gleichzeitig
eingelesen werden (Schritt S100). Sodann bestimmt die Zentraleinheit
CPU 52, ob der eingelesene Wert des Stroms I größer als
der Wert 0 ist (Schritt S110). Die Zentraleinheit CPU 52 berechnet
sodann die Spannungsdifferenz ΔV
durch Subtraktion des Maximalwertes von dem Minimalwert der eingelesenen
Werte der Spannungen V1 bis Vn, wenn der eingelesene Wert des Stroms
I größer als der
Wert Null ist (Schritt S120), oder durch Subtraktion des Minimalwertes
von dem Maximalwert der eingelesenen Werte der Spannungen V1 bis
Vn, wenn der eingelesene Wert des Stroms I gleich dem oder kleiner
als der Wert Null ist (Schritt S130). Für den Strom I sind somit zwei
Bedingungen vorgegeben, nämlich
die Bedingung, dass der Strom I einen über dem Wert Null liegenden
Wert aufweist (was einem Entladezustand des Batteriesatzes 20 entspricht,
bei dem Strom bzw. Leistung von dem Verbraucher 30 aufgenommen
wird), und die Bedingung, dass der Strom einen unter dem Wert Null
liegenden Wert aufweist (was einem Ladezustand des Batteriesatzes 20 entspricht).
Das Vorzeichen der Spannungsdifferenz ΔV muss daher bei diesem Vorgang
in Abhängigkeit von
dem Wert des Stroms I verändert
werden, um die gleiche Verarbeitung der Spannungsdifferenz ΔV in beiden
Richtungen zu gewährleisten.
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Nach
diesen Schritten speichert die Zentraleinheit CPU 52 zeitweilig
die berechnete Spannungsdifferenz ΔV und den Strom I als Wertepaar
in dem internen Direktzugriffsspeicher RAM 56 (Schritt S140),
erhöht
einen Zähler
N (Schritt S150) und bestimmt sodann, ob der Wert des Zählers N über einem
Schwellenwert Nref liegt (Schritt 5160). Der Zähler N zählt die
Anzahl der die Spannungsdifferenz ΔV und den Strom I enthaltenden
und in dem internen Direktzugriffsspeicher RAM 56 abgespeicherten
Wertepaare und wird beim Einschalten der Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 durch
ein (nicht dargestelltes) Initialisierungsprogramm auf den Wert
Null zurückgestellt.
Der Wert Nref wird auf eine Anzahl von Wertepaaren der den Batteriesatz 20 bildenden
Anzahl von Zellen eingestellt, die zur Bestimmung des Vorliegens
eines Defektes des Batteriesatzes 20 entsprechend dem geforderten
Stabilitätsgrad
des Batteriesatzes 20 ausreicht. Wenn der Zählwert des
Zählers N
gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert Nref ist, wird daraus
geschlossen, dass die gespeicherte Anzahl von Wertepaaren für die Bestimmung
eines Defektes des Batteriesatzes 20 nicht ausreicht, woraufhin
das Programm beendet wird.
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Wenn
dagegen der Zählwert
des Zählers
N den Schwellenwert Nref übersteigt,
wird die Steigung ΔR
unter Verwendung der N gespeicherten Wertepaare mit Hilfe der Fehlerquadratmethode
berechnet (Schritt 5170), wobei eine Varianz σI aus den
N Werten des Stromes I berechnet wird (Schritt 5180). Da die
Berechnung von ΔR
mit Hilfe der Fehlerquadratmethode und der Varianz σI des Stroms
I unter Verwendung üblicher
Rechenalgorithmen erfolgt, erübrigt
sich eine nähere
Beschreibung.
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Anschließend wird
ermittelt, ob die Varianz σI des
Stromes I größer als
ein Schwellenwert σref
ist (Schritt S190). Hierbei wird die Varianz σI des Stromes I in Betracht
gezogen, da die Genauigkeit der Berechnung der Steigung ΔR mit der
Fehlerquadratmethode auch dann von der Varianz σI des Stroms I abhängt, wenn
auf Grund des Vergleichs des Zählwertes
des Zählers
N mit dem Schwellenwert Nref davon ausgegangen wird, dass die gespeicherte
Anzahl der Wertepaare zur Bestimmung des Vorliegens eines Defektes
des Batteriesatzes 20 ausreicht. Wenn die Varianz σI des Stromes
I gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert σref ist, wird daraus geschlossen,
dass die Steigung ΔR
zur Durchführung einer
Defektbestimmung bei dem Batteriesatz 20 mit einem ausreichenden
Genauigkeitsgrad unzureichend ist, woraufhin das Programm beendet
wird.
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Wenn
jedoch die Varianz σI
des Stromes I größer als
der Schwellenwert σref
ist, wird die Steigung ΔR
mit einem Schwellenwert Rref verglichen (Schritt 5200).
Ein Batteriedefekt spiegelt sich in der Innenwiderstandsdifferenz
wieder, wie dies in Verbindung mit der Beschreibung des der Erfindung
zu Grunde liegenden Funktionsprinzips dargelegt worden ist. Ein
Defekt des Batteriesatzes 20 kann bei diesem Ausführungsbeispiel
daher mit Hilfe der Innenwiderstandsdifferenz, d.h., mit Hilfe der
Steigung ΔR
bestimmt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird die Innenwiderstandsdifferenz als Steigung ΔR erhalten, wobei vorausgesetzt
wird, dass die Beziehung zwischen der Spannungsdifferenz ΔV und dem
Strom I durch eine gerade Kennlinie gegeben ist, da die Beziehung
zwischen Spannung und Strom sowohl bei einer im Normalzustand befindlichen
Zelle als auch bei einer in einem Defektzustand befindlichen Zelle
durch gradlinige Kennlinien dargestellt werden kann. 3 zeigt
zwei Beziehungen zwischen Spannung und Strom, und zwar für eine im Normalzustand
befindliche Zelle und für
eine in einem Defektzustand befindliche Zelle. Hierbei ist die Beziehung
zwischen Spannung und Strom für
eine im Normalzustand befindliche Zelle durch die gradlinige Kennlinie
A wiedergegeben, während
die Beziehung zwischen Spannung und Strom für eine in einem Defektzustand
befindliche Zelle durch die gradlinige Kennlinie B wiedergegeben
ist. Diese Beziehungen sind in der Figur unter Verwendung von gradlinigen
Kennlinien dargestellt, wie sie mit Hilfe der vorstehend angegebenen
Gleichungen (2) und (3) erhalten werden. Somit ist auch die Beziehung
zwischen der Spannungsdifferenz ΔV
und dem Strom I durch eine gradlinige Kennlinie gegeben, wie dies
in 4 veranschaulicht ist. Wenn sich sämtliche
Zellen des Batteriesatzes 20 im Normalzustand befinden,
entspricht deren Kennlinie der Kennlinie A gemäß 3. Der Wert
der Steigung ΔR
liegt daher im Bereich des Wertes Null. Wenn sich jedoch eine der Zellen
des Batteriesatzes 20 in einem Defektzustand befindet,
besitzt diese defekte Zelle eine Kennlinie, deren Steigung sich
von der Kennlinie A in ähnlicher Weise
unterscheidet, wie dies bei der Kennlinie B gemäß 3 der Fall
ist, wobei jedoch die Quellenspannung V02 unterschiedlich ist. Die
Steigung ΔR ist
daher beträchtlich
größer als
der Wert Null. Ein Vergleich der Steigung ΔR mit dem Schwellenwert Rref
ermöglicht
somit eine Defektbestimmung bei dem Batteriesatz 20. Hierbei
wird der Schwellenwert Rref in Abhängigkeit von den Eigenschaften
bzw. der Charakteristik der den Batteriesatz 20 bildenden
Zellen und den unterschiedlichen Zellenprodukten usw. eingestellt.
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Wenn
nach einem Vergleich der Steigung ΔR mit dem Schwellenwert Rref
festgestellt wird, dass die Steigung ΔR größer als der Schwellenwert Rref ist,
liegt zumindest bei einigen der den Batteriesatz 20 bildenden
Zellen ein Defektzustand vor. Hierbei wird ein Defekt-Feststellungszeichen
F auf den Wert 1 gesetzt (Schritt S210), da das Vorliegen eines
Defektes des Batteriesatzes 20 ermittelt worden ist, während der
Zähler
N auf den Wert Null zurückgestellt
wird (Schritt S5230), womit das Programm endet. Wenn dagegen die
Steigung ΔR
gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert Rref ist, wird festgestellt,
dass sich sämtliche
Zellen des Batteriesatzes 20 im Normalzustand befinden.
In diesem Falle wird das Defekt-Feststellungszeichen
F auf den Wert Null gesetzt (Schritt S220), woraufhin der Zähler N auf den
Wert Null zurückgestellt
wird (Schritt S230), womit das Programm endet. Der in der vorstehend
beschriebenen Weise eingestellte Wert des Defekt-Feststellungszeichens
F wird bei diesem Ausführungsbeispiel
der Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 der
Flüssigkristall- Anzeigeeinrichtung
LCD 70 und anderen Einrichtungen in Form der Defekt-Bestimmungssignale
J und K zugeführt.
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Mit
Hilfe dieses Ausführungsbeispiels
der Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 kann
somit ein Defekt des Batteriesatzes 20 auf der Basis von
Wertepaaren festgestellt werden, die jeweils den durch den Batteriesatz 20 fließenden Strom
I und die Spannungsdifferenz ΔV
zwischen den Maximalwerten und Minimalwerten von Spannungen V1 bis
Vn bei den den Batteriesatz 20 bildenden jeweiligen Zellen
enthalten. Da außerdem
die verschiedenen Arten von Lade- und Entladeverläufen bzw.
Lade- und Entladekennlinien durch Einbeziehung der Varianz σI des Stroms
I bereits berücksichtigt
sind, kann eine genaue Defektbestimmung bei dem Batteriesatz 20 unabhängig von
Lade- und Entladeverläufen
bzw. Lade- und Entladekennlinien erfolgen. Obwohl sich die Zellencharakteristik
sowohl bei im Normalzustand als auch bei in einem Defektzustand
befindlichen Zellen auch in Abhängigkeit
von Temperaturschwankungen bei dem Batteriesatz 20 verändert, werden
derartige Veränderungen
der Eigenschaften durch Einbeziehung der Spannungsdifferenz ΔV zwischen
den Spannungswerten kompensiert. Dies ermöglicht eine genaue Defektbestimmung
bei dem Batteriesatz 20 unabhängig vom Auftreten einer Temperaturveränderung
bei dem Batteriesatz 20. Darüber hinaus wird das Vorliegen
eines Defekter des Batteriesatzes 20 nur durch Berechnung
der Steigung ΔR
mit Hilfe der Fehlerquadratmethode bestimmt, was erheblich einfacher
als eine Berechnung sämtlicher
Innenwiderstandswerte der den Batteriesatz 20 bildenden
jeweiligen Zellen oder von jeweils eine Vielzahl von Zellen umfassenden
jeweiligen Batteriesätzen
ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
der Defekt-Ermittlungsvorrichtung 40 für einen
Batteriesatz wird das Vorliegen eines Defektes des Batteriesatzes 20 festgestellt,
wenn die Anzahl der die Spannungsdifferenz ΔV und den Strom I enthaltenden
Wertepaare größer als
der Schwellenwert Nref und die Varianz σI des Stromes I größer als σref sind.
Es kann jedoch auch in Betracht gezogen werden, die Defektbestimmung
des Batteriesatzes 20 vorzunehmen, wenn nur die Anzahl
der die Spannungsdifferenz ΔV und
den Strom I enthaltenden Wertepaare größer als der Schwellenwert Nref
ist, ohne die Varianz σI
des Stromes I zu berücksichtigen.
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Ferner
wird bei diesem Ausführungsbeispiel der
Defekt-Bestimmungsvorrichtung 40 für einen Batteriesatz
davon ausgegangen, dass unabhängig vom
Vorliegen eines Normalzustands einer Zelle die Beziehung zwischen
Spannung und Strom durch eine gradlinige Kennlinie gegeben ist,
wobei das Vorliegen eines Defektes des Batteriesatzes auf der Basis
der durch ein lineares Approximationsverfahren unter Verwendung
einer Fehlerquadratmethode bestimmten Steigung ΔR der Innenwiderstandsdifferenz
ermittelt wird. Das Vorliegen eines Defektes kann jedoch auch bestimmt
werden, indem eine nichtlineare Beziehung zwischen Spannung und Strom
wie eine kubische Funktion oder eine Besier-Kurve in Betracht gezogen
wird, bei der die Beziehung zwischen der Spannungsdifferenz ΔV und dem
Strom I nicht durch eine gradlinige Kennlinie gegeben ist, wobei
das Vorliegen eines Defektes dann unter Berücksichtigung einer von dem
Innenwiderstand einer Zelle abhängigen
Größe ermittelt
wird.