CN105372609A - 检查至少一个测量流经电流路径的电流的测量装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检查至少一个用于测量流经电流路径（16）的电流I、特别是电池组电流的测量装置（12、14）的方法，其中至少一个测量装置（12、14）具有用于控制和/或调节测量的计算装置（26）。规定，另外的计算装置（30）为了监视至少一个测量装置（12、14）的测量通过该测量装置的计算装置（26）的按规定的控制和/或调节与至少一个测量装置（12、14）的该计算装置（26）借助询问应答通信来进行通信。本发明此外涉及具有至少一个用于测量流经电流路径（16）的电流I的测量装置（12、14）的相应的系统（10）。

Description

检查至少一个测量流经电流路径的电流的测量装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于检查至少一个用于测量流经电流路径的电流I、特别是电池组电流的测量装置的方法，其中所述至少一个测量装置具有用于控制和/或调节测量的计算装置。本发明此外涉及具有至少一个用于测量流经电流路径的电流I、特别是电池组电流的测量装置的相应的系统，其中所述至少一个测量装置具有用于控制和/或调节测量的计算装置。

背景技术

呈现出，今后不仅在静止的应用中（例如在风力设施中）、在车辆中（例如在混合动力和电动车辆中）而且在消费领域（例如笔记本电脑和移动电话）中增多地使用新的电池组系统，关于可靠性、安全、效率和寿命对所述新的电池组系统提出很高的要求。特别是利用锂离子技术的电池组适合于这样的任务。此外，利用锂离子技术的电池组的特征在于高的能量密度和极其少的自放电。

然而，关于利用锂离子技术的这样的电池组的功能性安全产生高的安全性要求。电池组电池的不适当的运行能够导致放热的反应直至着火和/或脱气。为了避免所述不期望的系统反应，此外需要电池组电流的安全检查。在当前的系统中，电池组电流的该安全检查借助不同冗余的电流传感器来实现，即使用两个传感器，所述两个传感器通过不同的测量原理检测电池组电流。不同冗余的电流检测的可能性可以一方面通过其电磁效应、另一方面借助电流测量电阻上的电压降来检测电池组电流。

开头提及的检查方法和用于执行该方法的相应的系统例如由公开文献DE102010041275A1已知。该文献描述一种用于内部检查用于测量电池组的流经电流路径的电池组电流I的测量装置的方法。测量装置至少具有电流传感器和被构造为微控制器的用于控制和/或调节测量的计算装置。在电池组的预充电阶段期间，该预充电阶段在以下时刻开始，在该时刻至少一个电组件被连接到电池组上并且在该预充电阶段期间电组件通过预充电电流进行预充电，计算装置将至少一个由电流传感器提供的测量值与从预充电电流的预期的时间曲线所确定的预期电流值进行比较。

发明内容

根据本发明的方法和根据本发明的系统能够实现至少一个测量装置的安全并且价格适宜的检查。

在根据本发明的检查方法中设置有用于监视至少一个测量装置的测量通过该测量装置的计算装置的按规定的控制和/或调节的另外的计算装置，该另外的计算装置与所述至少一个测量装置的该计算装置借助询问应答通信来进行通信。至少一个测量装置的计算装置通过与另外的计算装置的该询问应答通信而被监控。在此，与在E气体3层监控方案（E-Gas3-Ebenen-Ueberwachungskonzept）中类似地，作为监控计算机的计算装置生成询问并且监控（至少一个）测量装置的计算装置的相应的应答。

在选择至少一个“智能的”测量装置的传感器类型时原则上没有限制。然而，根据本发明的一种有利的设计方案，测量装置具有作为电流传感器的测量电路装置，在该测量电路装置中连接有可插入到电流路径中的分流电阻。此外，测量装置在此具有在信号技术上中间地连接到测量电路装置和计算装置之间的模数转换器设备。

另外的计算装置特别是测量装置外部的计算装置。于是该方法因此是一种用于外部检查至少一个测量装置的方法。如果要测量的电流I例如是电池组的电池组电流，那么计算装置例如是该电池组的电池组管理系统（BMS）或控制设备（BCU）的组成部分。

得出以下的优点：

－具有计算装置的测量装置（智能电流传感器）的改进的诊断可能性，

－在没有不同的冗余设备的情况下能够实现安全的电流检测（例如按照ASILC），

－能够实现使用仅一种传感器类型并且因此相关联的较少的集成花费，

－共因错误在冗余测量系统中被诊断，

－成本节省，因为能够放弃昂贵的不同冗余的传感器（例如霍尔传感器），和

－满足HW安全度量并且避免关于电流传感器硬件的未知的单独错误。

根据本发明的一种有利的改进方案，设置有至少两个用于冗余地测量流经电流路径的电流I的测量装置。在两个测量装置的情况下可以进行测量结果的调整并且因此识别和消除可能的测量误差。

在此有利地规定，询问应答通信此外被用于测量装置的测量结果的调整。

根据本发明的一种有利的实施方式规定，另外的计算装置在识别到至少一个测量装置的测量的控制和/或调节中的错误时引入错误反应。此外反应特别是包括：

－输出相应的错误通知和/或

－重置相应的测量装置的计算装置和/或

－操纵产生电流I的电流源、特别是产生电池组电流的电池组装置。

基本上，计算装置自然可以被构造为每个具有处理器和基础外围设备的计算装置。然而，根据本发明的另一种有利的改进方案，计算装置中的至少一个被构造为微控制器（μC）。

根据本发明的系统具有另外的计算装置。该另外的计算装置为了监视至少一个测量装置的测量通过该测量装置的计算装置的控制和/或调节在通信技术上与至少一个测量装置的计算装置连接，使得通信能够作为询问应答通信来实施。系统在此特别是被构造为用于执行上述方法的系统。

根据本发明的一种有利的设计方案，测量装置或测量装置中的至少一个此外具有：

－（作为电流传感器的）测量电路装置，在该测量电路装置中连接有可插入到电流路径中的分流电阻，和

－在信号技术上中间地连接到测量电路装置和所述计算装置之间的模数转换器设备。

根据本发明的另一种有利的设计方案，测量电路装置具有放大器设备。该放大器设备优选地被构造为PGA（ProgrammableGainAmplifier（可编程增益放大器））。

根据本发明的另一种有利的改进方案，用于询问应答通信的通信路径由现场总线系统来提供。如果系统用在车辆中，那么现场总线系统优选地是汽车总线系统、诸如CAN（ControllerAreaNetwork（控制器区域网络））总线或LIN（LocalInterconnectNetwork（本地互联网络））总线。

附图说明

在下文中借助附图详细解释本发明。其中：

附图示出根据本发明的一种优选的实施方式的具有两个冗余的用于相应地测量流经电流路径的电流的测量装置和中央计算装置的系统。

具体实施方式

附图示出具有两个冗余的用于相应地测量流经电流路径16的电流I的测量装置12、14的系统10。该电流I例如是可重复充电的电池组（未示出）的电池组电流。在此，相同地构造两个测量装置12、14。测量装置12、14中的每个被设立用于独立地测量流经电流路径16的电流I并且对此分别具有测量电路装置18形式的传感器，在该测量电路装置中布置有被插入/可被插入到电流路径16中的分流电阻20、后置于分流电阻20的输入电路22以及后置于该输入电路22的放大器设备24。两个测量装置12、14中的每个此外具有计算装置26以及在信号技术上中间地连接在测量电路装置18和计算装置26之间的模数转换器设备28。系统10此外包括另外的计算装置30，该计算装置通过通信路径（双箭头32）与测量装置12、14的计算装置26在数据传输技术上连接。测量装置12、14的计算装置26以及测量装置外部的另外的计算装置30被构造为微控制器（μC）34。

在所示的实施例的具体的实现中，两个测量装置12、14的传感器因此基于相应的分流电阻20，该分流电阻连接在相应的输入电路22中。具有分流电阻20和电路22的电路装置18因此也可以被称为分流传感器。后置的放大器电路24被实施为PGA。测量装置12、14的计算装置26分别被构造为微控制器（μC）34。测量装置外部的另外的计算装置30是可重复充电的电池组的电池组控制设备（BCU：BatteryControlUnit（电池组控制单元））的微控制器34。系统此外具有WDA组件36，该WDA组件通过通信路径（双箭头32）与另外的计算装置30在数据通信技术上连接。通信路径优选地由总线系统来提供。

得到以下功能：

智能测量装置12、14的相应的微控制器（μC）34通过与BCU（BatteryControlUnit）的微控制器μC34的询问应答通信而被检查/监控。在此，与在E气体3层监控方案中类似地，BCU的作为监控计算机30的μC34生成询问并且监控智能测量装置12、14的μC34的相应的应答。如果智能测量装置12、14的μC34错误地应答询问或不应答，那么BCU的μC引入相应的错误反应。所述反应可以从硬件的重置直至到安全的电池组状态中的过渡（例如通过打开闸门）。为了促使（未示出的）闸门的打开，相应的信号被发送到电池组的相应的组件36。

在一个简单的实施例中，计算装置30例如在智能测量装置12、14的被构造为μC的计算装置26中查询测量程序的计数器的计数器状态并且将所述计数器状态与输出的测量值的数量进行比较，以便检查测量程序循环的按规定的运转完。

通过智能测量装置12、14的被构造为μC的计算装置26和被构造为BCU的μC的另外的计算装置30之间的询问应答通信，能够监控智能测量装置12、14的被构造为μC的计算装置26的RAM/ROM区域的有错误的功能以及计算机核的有错误的功能。

附加地，通过该询问应答通信，智能电流传感器的μC和BCU的μC之间的通信路径（例如CAN、LIN总线）也自动地共同被监控并且因此有助于系统10中的进一步的安全性提高。

用于成本减少并且用于提高功能性安全的另一点是冗余系统的共因错误（CommonCauseFehler）通过询问应答通信的诊断。在冗余设计的系统10中能够出现系统性的共因错误，而所述共因错误通过纯可信度测试不能最大可能地探测。通过询问应答通信，智能测量装置12、14中的每个单独的测量装置的功能性与传感器的可信度测试结果无关地被检查。因为在系统10中设置有两个用于冗余地测量流经电流路径16的电流I的测量装置12、14，所以可以进行测量结果的调整（双箭头38）并且因此识别和消除可能的测量误差。相应的补偿同样通过另外的计算装置30和作为双箭头32来表示的通信路径实现。

Claims (10)

1.用于检查至少一个用于测量流经电流路径（16）的电流I、特别是电池组电流的测量装置（12、14）的方法，其中所述至少一个测量装置（12、14）具有用于控制和/或调节所述测量的计算装置（26），其特征在于，设置有用于监视所述至少一个测量装置（12、14）的测量通过所述测量装置的计算装置（26）的按规定的控制和/或调节的另外的计算装置（30），所述另外的计算装置与所述至少一个测量装置（12、14）的所述计算装置（26）借助询问应答通信来进行通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置有至少两个用于冗余地测量流经所述电流路径（16）的电流I的测量装置（12、14）。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述询问应答通信此外被用于调整所述测量装置（12、14）的测量结果。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述另外的计算装置（30）在识别到所述至少一个测量装置（12、14）的测量的控制和/或调节中的错误时引入错误反应。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述错误反应包括：

－输出相应的错误通知和/或

－重置相应的测量装置（12、14）的计算装置（26）和/或

－操纵产生所述电流I的电流源、特别是产生所述电池组电流的电池组装置。

6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述计算装置（26、30）中的至少一个被构造为微控制器（32）。

7.系统（10），特别是用于执行根据上述权利要求之一所述的方法的系统，具有至少一个用于测量流经电流路径（16）的电流I、特别是电池组电流的测量装置（12、14），其中所述至少一个测量装置（12、14）具有用于控制和/或调节所述测量的计算装置（26）、特别是微控制器（32），其特征在于另外的计算装置（30），所述另外的计算装置为了监视所述至少一个测量装置（12、14）的测量通过所述测量装置的计算装置（26）的控制和/或调节在通信技术上与所述至少一个测量装置（12、14）的所述计算装置（26）连接，使得通信能够被实施为询问应答通信。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述测量装置（12、14）或所述测量装置（12、14）中的至少一个此外具有：

－测量电路装置（18），在所述测量电路装置中连接有可插入到所述电流路径（16）中的分流电阻（20），和

－在信号技术上中间地连接到所述测量电路装置（18）和所述计算装置（26）之间的模数转换器设备（32）。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述测量电路装置（18）具有放大器设备（24）。

10.根据上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，用于所述询问应答通信的通信路径由现场总线系统、特别是汽车现场总线系统来提供。