DE102013207529A1 - Method for determining a current intensity of a current flowing into or out of a rechargeable battery connected to a power supply via at least one switch - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Stromstärke eines in einen oder aus einem über wenigstens einen Schalter, insbesondere Schütz, mit einem Stromnetz verbundenen Akkumulator, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator, fließenden Stroms, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Betriebszustand des stromdurchflossenen Schalters die durch den Strom über dem Schalter abfallende Grundspannung erfasst und der Kontaktwiderstand des Schalters ermittelt wird, wobei zur Ermittlung des Kontaktwiderstands des Schalters die Grundspannung mit einer Testwechselspannung überlagert wird, deren Frequenz außerhalb des Frequenzspektrums der Grundspannung liegt, und wobei die Stromstärke des den Schalter durchfließenden Stroms aus dem Verhältnis der erfassten Grundspannung und des ermittelten Kontaktwiderstands (RK) des Schalters ermittelt wird.The invention relates to a method for determining a current of a current flowing into or out of an accumulator, in particular a lithium-ion accumulator, connected to a power supply via at least one switch, in particular a contactor, characterized in that in the closed operating state of the current-carrying switch, the detected by the current across the switch falling base voltage and the contact resistance of the switch is determined, whereby to determine the contact resistance of the switch, the base voltage is superimposed with a test AC voltage, the frequency of which lies outside the frequency spectrum of the base voltage, and wherein the current intensity of the current flowing through the switch is determined from the ratio of the detected basic voltage and the determined contact resistance (RK) of the switch.

Description

Stand der TechnikState of the art

In elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, insbesondere Elektrofahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen, werden Akkumulatoren eingesetzt, um mit ihnen über ein fahrzeugseitiges Stromnetz elektrische Antriebseinrichtungen des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Hierzu sind die Akkumulatoren meist über Schütze mit den Stromnetzen verbunden. Je nach dem Schaltzustand der Schütze lassen sich somit die Akkumulatoren mit dem Stromnetz verbinden oder von diesem trennen. Als Akkumulatoren werden in der Regel als Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet.In electrically powered motor vehicles, in particular electric vehicles and hybrid electric vehicles, accumulators are used to provide them with electrical energy via a vehicle-side power grid electrical drive means of the motor vehicle. For this purpose, the accumulators are usually connected via contactors with the power grids. Depending on the switching state of the contactors, the accumulators can thus be connected to or disconnect from the power grid. As accumulators are usually used as lithium-ion batteries.

Der in einen oder aus einem solchen Akkumulator fließende Strom muss zur Bestimmung des jeweiligen Ladezustands des Akkumulators und aus Sicherheitsbzw. Diagnosegründen überwacht werden. Hierzu werden Stromsensoren, wie beispielsweise Shuntsensoren oder Hall-Sensoren, eingesetzt, was wegen der typischerweise auftretenden Stromstärken von bis zu mehreren hundert Ampere relativ kostenintensiv ist. Um eine möglichst fehlerfreie Bestimmung der jeweiligen Stromstärke zu ermöglichen, ist es zudem bekannt, zwei Stromsensoren in Reihe zu schalten, die auf unterschiedlichen Messverfahren beruhen. Die von diesen Stromsensoren erzeugten Informationen können dann gegenseitig plausibilisiert werden.The current flowing into or out of such an accumulator must be used to determine the respective state of charge of the accumulator and from Sicherheitsbzw. Be monitored for diagnostic reasons. For this purpose, current sensors, such as shunt sensors or Hall sensors, used, which is relatively expensive because of the typically occurring currents of up to several hundred amps. In order to enable the most accurate possible determination of the respective current strength, it is also known to connect two current sensors in series, which are based on different measurement methods. The information generated by these current sensors can then be mutually plausible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Stromstärke eines in einen oder aus einem über wenigstens einen Schalter, insbesondere Schütz, mit einem Stromnetz verbundenen Akkumulator, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator, fließenden Stroms, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Betriebszustand des stromdurchflossenen Schalters die durch den Strom über dem Schalter abfallende Grundspannung erfasst und der Kontaktwiderstand des Schalters ermittelt wird, wobei zur Ermittlung des Kontaktwiderstands des Schalters die Grundspannung mit einer Testwechselspannung überlagert wird, deren Frequenz außerhalb des Frequenzspektrums der Grundspannung liegt, und wobei die Stromstärke des den Schalter durchfließenden Stroms aus dem Verhältnis der erfassten Grundspannung und des ermittelten Kontaktwiderstands des Schalters ermittelt wird.The invention relates to a method for determining a current strength of an in or out of at least one switch, in particular contactor, connected to a power supply accumulator, in particular lithium-ion accumulator, flowing stream, characterized in that in the closed operating state of the current-carrying switch detects the falling by the current across the switch base voltage and the contact resistance of the switch is determined, wherein the base voltage is superimposed with a test AC voltage whose frequency is outside the frequency spectrum of the fundamental voltage to determine the contact resistance of the switch, and wherein the current flowing through the switch Current is determined from the ratio of the detected base voltage and the determined contact resistance of the switch.

Die Stromstärke des den Schalter durchfließenden Stroms entspricht der Stromstärke des in den oder aus dem Akkumulator fließenden Stroms. Durch die erfindungsgemäße Ermittlung der Stromstärke des in den oder aus dem Akkumulator fließenden Stroms über den Schalter sind keine zusätzlichen und kostenintensiven Stromsensoren zur Erfassung der Stromstärke des in den oder aus dem Akkumulator fließenden Stroms erforderlich.The current intensity of the current flowing through the switch corresponds to the current intensity of the current flowing into or out of the rechargeable battery. The determination according to the invention of the current intensity of the current flowing into or out of the rechargeable battery via the switch requires no additional and costly current sensors for detecting the current intensity of the current flowing into or out of the rechargeable battery.

Da die Ermittlung des Kontaktwiderstands des Schalters und die Erfassung der über dem Schalter abfallenden Grundspannung in verschiedenen, sich nicht überschneidenden Spektralbereichen erfolgen, kann die Ermittlung des Kontaktwiderstands und somit die Ermittlung der Stromstärke des den Schalter durchfließenden Stroms während des geschlossenen Betriebszustandes des Schalters erfolgen, was eine zuverlässige und sichere Überwachung des Betriebszustandes des Akkumulators möglich macht.Since the determination of the contact resistance of the switch and the detection of the falling across the switch base voltage in different non-overlapping spectral regions, the determination of the contact resistance and thus the determination of the current flowing through the switch during the closed operating state of the switch can be done, which a reliable and safe monitoring of the operating condition of the accumulator makes possible.

Der den Schalter durchfließende Strom kann ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom sein.The current flowing through the switch may be a direct current or an alternating current.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt die Frequenz der Testwechselspannung oberhalb des Frequenzspektrums der Grundspannung. Durch die Überlagerung der Grundspannung mit einer solchen Testwechselspannung wird die Grundspannung moduliert. Beispielsweise kann der Strom eine Frequenz von bis zu 10 kHz und die Testwechselspannung eine Frequenz von 100 kHz aufweisen.According to an advantageous embodiment, the frequency of the test alternating voltage is above the frequency spectrum of the fundamental voltage. By superposing the basic voltage with such a test alternating voltage, the fundamental voltage is modulated. For example, the current may have a frequency of up to 10 kHz and the test alternating voltage may have a frequency of 100 kHz.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die über dem Schalter abfallende, durch die Überlagerung von Grundspannung und Testwechselspannung erzeugte Überlagerungsspannung mittels eines ersten Verstärkers erfasst. Hierzu ist der erste Verstärker parallel zu dem Schalter geschaltet.According to a further advantageous embodiment, the voltage drop across the switch, generated by the superposition of ground voltage and test AC voltage overlap voltage is detected by means of a first amplifier. For this purpose, the first amplifier is connected in parallel with the switch.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird zur Erfassung der Grundspannung die von dem ersten Verstärker erfasste Überlagerungsspannung mittels eines ersten Tiefpasses frequenzgefiltert wird, wobei der erste Tiefpass eine unterhalb der Frequenz der Testwechselspannung liegende Grenzfrequenz aufweist. Dies ist sinnvoll, wenn die Frequenz der Testwechselspannung oberhalb des Frequenzspektrums der Grundspannung liegt. Durch die Tiefpass-Filterung der Überlagerungsspannung wird der durch die Testwechselspannung in der Überlagerungsspannung enthaltene Signalanteil aus der Überlagerungsspannung herausgefiltert, so dass nach der Filterung der Überlagerungsspannung die Grundspannung am Ausgang des Tiefpasses vorliegt und erfassbar ist.According to a further advantageous embodiment, the overlay voltage detected by the first amplifier is frequency-filtered by means of a first low-pass filter for detecting the base voltage, the first low-pass filter having a cutoff frequency below the frequency of the test alternating voltage. This is useful if the frequency of the test alternating voltage is above the frequency spectrum of the fundamental voltage. Due to the low-pass filtering of the superposition voltage, the signal component contained in the superposition voltage by the test alternating voltage is filtered out of the superposition voltage, so that after filtering the superposition voltage, the base voltage is present at the output of the low-pass filter and can be detected.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die über dem Schalter abfallende, durch die Überlagerung von Grundspannung und Testwechselspannung erzeugte Überlagerungsspannung mittels eines zweiten Verstärkers erfasst wird. Hierzu ist auch der zweite Verstärker parallel zu dem Schalter zu schalten.A further advantageous embodiment provides that the overlapping voltage generated across the switch and generated by the superimposition of the base voltage and the test alternating voltage is detected by means of a second amplifier. For this purpose, the second amplifier is to be connected in parallel to the switch.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die von dem zweiten Verstärker erfasste Überlagerungsspannung zur Erzeugung einer Zwischenspannung mittels eines Multiplizierers mit der Testwechselspannung multipliziert. Die Zwischenspannung kann anschließend in einen frequenzabhängigen und einen frequenzunabhängigen Teil zerlegt werden. According to a further advantageous refinement, the overlay voltage detected by the second amplifier is multiplied by the test alternating voltage by means of a multiplier to generate an intermediate voltage. The intermediate voltage can then be decomposed into a frequency-dependent and a frequency-independent part.

Es wird weiter als vorteilhaft erachtet, wenn die Zwischenspannung zur Erzeugung eines gefilterten Spannungssignals mittels eines zweiten Tiefpasses frequenzgefiltert wird, der eine unterhalb der Frequenz der Testwechselspannung liegende Grenzfrequenz aufweist. Hierdurch kann der frequenzabhängige Teil der Zwischenspannung herausgefiltert werden, so dass von der Zwischenspannung allein der frequenzunabhängige Teil am Ausgang des Tiefpasses vorliegt.It is further considered advantageous if the intermediate voltage for the generation of a filtered voltage signal is frequency-filtered by means of a second low-pass filter having a lying below the frequency of the test alternating voltage cutoff frequency. As a result, the frequency-dependent part of the intermediate voltage can be filtered out so that the frequency-independent part alone is present at the output of the low-pass filter from the intermediate voltage.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die erfasste Grundspannung und das gefilterte Spannungssignal einem Analog-Digital-Wandler zugeführt und von diesem zur Erzeugung eines der Grundspannung zugeordneten ersten Spannungsendsignals und eines dem gefilterten Spannungssignal zugeordneten zweiten Spannungsendsignals umgesetzt. Hierdurch sind die Grundspannung und das gefilterte Spannungssignal in Form des ersten Spannungsendsignals bzw. des zweiten Spannungsendsignals von einer elektronischen Auswertungseinrichtung verarbeitbar.According to a further advantageous refinement, the detected basic voltage and the filtered voltage signal are fed to an analog-to-digital converter and converted by the latter into a first voltage end signal assigned to the basic voltage and a second voltage end signal assigned to the filtered voltage signal. As a result, the basic voltage and the filtered voltage signal in the form of the first voltage end signal or of the second voltage end signal can be processed by an electronic evaluation device.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die von dem Analog-Digital-Wandler erzeugten Spannungsendsignale einer elektronischen Auswertungseinrichtung zugeführt, die eingerichtet ist, aus dem zweiten Spannungssignal den Kontaktwiderstand des Schalters zu ermitteln und das erste Spannungsendsignal in Verhältnis zu dem ermittelten Kontaktwiderstand des Schalters zu setzen. Die elektronische Auswertungseinrichtung kann ein bereits vorhandener Teil einer Fahrzeugelektronik oder eine separat hierzu anordbare Einrichtung sein.According to a further advantageous embodiment, the voltage end signals generated by the analog-to-digital converter are supplied to an electronic evaluation device which is set up to determine the contact resistance of the switch from the second voltage signal and to set the first voltage end signal in relation to the determined contact resistance of the switch. The electronic evaluation device may be an already existing part of a vehicle electronics or a device that can be arranged separately therefor.

Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren ein Antriebssystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridelektrofahrzeug, aufweisend einen Akkumulator, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator, ein mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs verbindbares Stromnetz und eine elektronische Einrichtung zur Überwachung des Zustands des Antriebssystems, wobei der Akkumulator über wenigstens einen Schalter, insbesondere Schütz, mit dem Stromnetz verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einer der obigen Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben eingerichtet ist. Damit sind die oben genannten Vorteile verbunden. Die elektronische Einrichtung kann ein bereits vorhandener Teil einer Fahrzeugelektronik oder eine separat hierzu anordbare Einrichtung sein.The invention furthermore relates to a drive system for an electrically driven motor vehicle, in particular an electric vehicle or hybrid electric vehicle, comprising an accumulator, in particular a lithium-ion accumulator, a power network which can be connected to at least one electric drive device of the motor vehicle and an electronic device for monitoring the state of the drive system in which the accumulator is connected to the power supply via at least one switch, in particular a contactor, characterized in that the electronic device is designed to carry out the method according to one of the above embodiments or any combination thereof. This brings with it the advantages mentioned above. The electronic device may be an already existing part of a vehicle electronics or a device that can be arranged separately therefor.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die elektronische Einrichtung: eine in Reihe zu dem Schalter schaltbare Wechselspannungsquelle, mit der eine Testwechselspannung erzeugbar ist, deren Frequenz außerhalb des Frequenzspektrums der Grundspannung liegt; einen in Reihe zu der Wechselspannungsquelle geschalteten elektrischen Widerstand; zwei parallel zu dem Schalter schaltbare Verstärker; zwei Tiefpässe, von denen jeweils einer einem der Verstärker in Reihe nachgeschaltet ist und deren jeweilige Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz der Testwechselspannung liegt; einen einem der Verstärker in Reihe nachgeschalteten, mit der Wechselspannungsquelle verbundenen Multiplizierer; und eine mit den Ausgängen der Tiefpässe verbundene elektronische Auswertungseinrichtung. Eine solche Ausgestaltung der elektronischen Einrichtung ist zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet.According to an advantageous embodiment, the electronic device comprises: an alternating voltage source switchable in series with the switch, with which a test alternating voltage can be generated whose frequency lies outside the frequency spectrum of the fundamental voltage; a series connected to the AC voltage source electrical resistance; two amplifiers switchable in parallel with the switch; two low-pass filters, one of which is connected downstream of one of the amplifiers in series and whose respective cut-off frequency is below the frequency of the test alternating voltage; a multiplier connected in series with one of the amplifiers and connected to the AC source; and an electronic evaluation device connected to the outputs of the low passes. Such an embodiment of the electronic device is suitable for carrying out the method described above.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigenIn the following, the invention will be explained by way of example with reference to the attached figures with reference to preferred exemplary embodiments, wherein the features illustrated below may represent an aspect of the invention both individually and in various combinations with one another. Show it

1: einen beispielhaften Schaltplan einer mit einem Schalter verbundenen elektronischen Einrichtung des erfindungsgemäßen Antriebssystems und 1 : An exemplary circuit diagram of a switch connected to an electronic device of the drive system according to the invention and

2: eine beispielhafte Darstellung weiterer Details der in 1 gezeigten elektronischen Einrichtung. 2 : an exemplary presentation of further details of in 1 shown electronic device.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die elektronische Einrichtung 1 des erfindungsgemäßen Antriebssystems 2 für ein nicht gezeigtes, elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug. Das Antriebssystem 2 umfasst einen nicht gezeigten Akkumulator in Form eines Lithium-Ionen-Akkumulators und ein mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs verbindbares, nicht dargestelltes Stromnetz. Der Akkumulator ist über einen als Schütz ausgebildeten Schalter mit dem Stromnetz verbunden, wobei der Schalter in Form seines Kontaktwiderstands RK dargestellt ist. Im gezeigten geschlossenen Betriebszustand des Schalters wird dieser von einem in den oder aus dem Akkumulator fließenden Strom durchflossen, wodurch an dem Schalter eine Grundspannung abfällt. 1 shows an embodiment of the electronic device 1 the drive system according to the invention 2 for a not shown, electrically powered motor vehicle. The drive system 2 comprises a rechargeable battery, not shown, in the form of a lithium-ion battery and a connectable to at least one electric drive device of the motor vehicle, not shown power network. The accumulator is connected via a designed as a contactor switch to the mains, wherein the switch is shown in the form of its contact resistance R K. In the illustrated closed operating state of the switch, this is traversed by a current flowing in or out of the accumulator current, whereby a base voltage drops at the switch.

Die elektronische Einrichtung 1 umfasst eine in Reihe zu dem Schalter geschaltete Wechselspannungsquelle 3, mit der eine Testwechselspannung u(t) = U0·sin(ω·t) erzeugbar ist, deren Frequenz oberhalb des Frequenzspektrums der an dem Schalter abfallenden Grundspannung liegt. Ein Anschluss der Wechselspannungsquelle 3 ist mit einem Anschluss des Schalters und der andere Anschluss der Wechselspannungsquelle 3 ist über einen in Reihe zu der Wechselspannungsquelle 3 geschalteten elektrischen Vorwiderstand RP mit dem anderen Anschluss des Schalters verbunden. Wenn der Kontaktwiderstand RK des Schalters wesentlich kleiner als der Vorwiderstand RP gewählt wird (RK«RP), so gilt für die durch die Testwechselspannung u(t) erzeugte Stromstärke des durch den Schalter fließenden Stroms

Figure DE102013207529A1_0002
The electronic device 1 includes an AC voltage source connected in series with the switch 3 , with a test alternating voltage u (t) = U 0 · sin (ω · t) can be generated, the frequency is above the frequency spectrum of the falling voltage at the switch base voltage. One connection of the AC voltage source 3 is with one terminal of the switch and the other terminal of the AC source 3 is one in series with the AC source 3 connected electrical resistor R P connected to the other terminal of the switch. If the contact resistance R K of the switch is chosen to be much smaller than the series resistor R P (R K << R P ), then the current strength of the current flowing through the switch is generated by the test alternating voltage u (t)
Figure DE102013207529A1_0002

Die elektronische Einrichtung 1 umfasst weiter zwei parallel zu dem Schalter geschaltete Verstärker 4 und 5 auf, mittels denen jeweils die über dem Schalter abfallende, durch die Überlagerung von Grundspannung und Testwechselspannung u(t) erzeugte Überlagerungsspannung erfasst wird. Von den Verstärkern 4 und 5 wird jeweils die durch die Testwechselspannung u(t) an dem Schalter abfallende Wechselspannung

Figure DE102013207529A1_0003
gemessen.The electronic device 1 further comprises two amplifiers connected in parallel with the switch 4 and 5 on, by means of which in each case the falling over the switch, generated by the superposition of base voltage and test alternating voltage u (t) overlapping voltage is detected. From the amplifiers 4 and 5 in each case the AC voltage dropping across the switch by the test alternating voltage u (t)
Figure DE102013207529A1_0003
measured.

Zur Erfassung der an dem Schalter abfallenden Grundspannung wird die von dem ersten Verstärker 4 erfasste Überlagerungsspannung mittels eines ersten Tiefpasses 6 frequenzgefiltert, wobei der erste Tiefpass 6 eine unterhalb der Frequenz der Testwechselspannung u(t) liegende Grenzfrequenz aufweist. Die Grundspannung kann an der Anschlussstelle 7 abgegriffen und einem in 2 gezeigten Analog-Digital-Wandler 10 zugeführt und von diesem zu einem ersten Spannungsendsignal umgesetzt werden, welches einer elektronischen Auswertungseinrichtung 11 in Form eines Mikrocontrollers zugeführt werden kann.To detect the falling of the switch base voltage is that of the first amplifier 4 detected overlay voltage by means of a first low-pass filter 6 frequency filtered, with the first low pass 6 has a below the frequency of the test alternating voltage u (t) lying limit frequency. The basic voltage can be at the connection point 7 tapped and one in 2 shown analog-to-digital converter 10 supplied and converted by this to a first voltage end signal, which an electronic evaluation device 11 can be supplied in the form of a microcontroller.

Die elektronische Einrichtung 1 weist des Weiteren einen dem zweiten Verstärker 5 in Reihe nachgeschalteten, mit der Wechselspannungsquelle 3 verbundenen Multiplizierer 8 auf. Mit dem Multiplizierer 8 wird die über dem Schalter durch die Testwechselspannung u(t) abfallende Wechselspannung uK(t) mit der von der Wechselspannungsquelle 3 erzeugten Testwechselspannung u(t) multipliziert. Für die aus dieser Multiplikation folgende Zwischenspannung uM(t) folgt

Figure DE102013207529A1_0004
wobei a die Verstärkung des Verstärkers 5 bezeichnet. Diese Gleichung lässt sich umformen zu
Figure DE102013207529A1_0005
The electronic device 1 further includes a second amplifier 5 connected in series, with the AC voltage source 3 connected multipliers 8th on. With the multiplier 8th is the across the switch through the test alternating voltage u (t) falling AC voltage u K (t) with that of the AC voltage source 3 generated test alternating voltage u (t) multiplied. For the following from this multiplication intermediate voltage u M (t) follows
Figure DE102013207529A1_0004
where a is the gain of the amplifier 5 designated. This equation can be transformed into
Figure DE102013207529A1_0005

Dem Verstärker 5 ist ein zweiter Tiefpass 9 in Reihe nachgeschaltet, dessen Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz der Testwechselspannung u(t) liegt. Nach Filterung der Zwischenspannung uM(t) mittels des Tiefpasses 9 liegt am Ausgang des Tiefpasses 9 ein frequenzgefiltertes und zeitunabhängiges Spannungssignal

Figure DE102013207529A1_0006
vor. Da die Werte für RP, a und U0 konstant und bekannt sind, entsteht der Zusammenhang Uout~RK. Das gefilterte Spannungssignal Uout kann an der Anschlussstelle 12 abgegriffen und entsprechend 2 einem Analog-Digital-Wandler 10 zugeführt und von diesem zu einem zweiten Spannungsendsignal umgesetzt werden, welches einer elektronischen Auswertungseinrichtung 11 in Form eines Mikrocontrollers zugeführt werden kann. Zur Ermittlung des Kontaktwiderstands RK des Schalters sind die Werte für RP, a und U0 in der elektronischen Auswertungseinrichtung 11 hinterlegt oder von dieser von einem nicht gezeigten weiteren Speichermedium abrufbar. Hierdurch ist die elektronische Auswertungseinrichtung 11 eingerichtet, aus dem zweiten Spannungsendsignal den Kontaktwiderstand RK des Schalters zu ermitteln und das erste Spannungsendsignal in Verhältnis zu dem ermittelten Kontaktwiderstand RK des Schalters zu setzen.The amplifier 5 is a second low pass 9 connected in series whose cutoff frequency is below the frequency of the test alternating voltage u (t). After filtering the intermediate voltage u M (t) by means of the low-pass filter 9 lies at the exit of the low pass 9 a frequency-filtered and time-independent voltage signal
Figure DE102013207529A1_0006
in front. Since the values for R P , a and U 0 are constant and known, the relation U out ~ R K arises. The filtered voltage signal U out can be at the connection point 12 tapped and accordingly 2 an analog-to-digital converter 10 supplied and converted by this to a second voltage end signal, which an electronic evaluation device 11 can be supplied in the form of a microcontroller. To determine the contact resistance R K of the switch, the values for R P , a and U 0 in the electronic evaluation device 11 deposited or retrievable from this by another storage medium, not shown. This is the electronic evaluation device 11 arranged to determine from the second voltage end signal, the contact resistance R K of the switch and to set the first voltage end signal in relation to the determined contact resistance R K of the switch.

Claims (11)

Verfahren zum Ermitteln einer Stromstärke eines in einen oder aus einem über wenigstens einen Schalter, insbesondere Schütz, mit einem Stromnetz verbundenen Akkumulator, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator, fließenden Stroms, dadurch gekennzeichnet, dass im geschlossenen Betriebszustand des stromdurchflossenen Schalters die durch den Strom über dem Schalter abfallende Grundspannung erfasst und der Kontaktwiderstand (RK) des Schalters ermittelt wird, wobei zur Ermittlung des Kontaktwiderstands (RK) des Schalters die Grundspannung mit einer Testwechselspannung (u(t)) überlagert wird, deren Frequenz außerhalb des Frequenzspektrums der Grundspannung liegt, und wobei die Stromstärke des den Schalter durchfließenden Stroms aus dem Verhältnis der erfassten Grundspannung und des ermittelten Kontaktwiderstands (RK) des Schalters ermittelt wird.A method for determining a current strength of an in or from at least one switch, in particular contactor, connected to a power supply accumulator, in particular lithium-ion accumulator, flowing stream, characterized in that in the closed operating state of the current-carrying switch through the current through detects the base voltage dropping the switch and the contact resistance (R K ) of the switch is determined, wherein for determining the contact resistance (R K ) of the switch, the base voltage with a test alternating voltage ( u (t)) is superimposed whose frequency is outside the frequency spectrum of the fundamental voltage, and wherein the current intensity of the current flowing through the switch of the ratio of the detected fundamental voltage and the determined contact resistance (R K ) of the switch is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Testwechselspannung (u(t)) oberhalb des Frequenzspektrums der Grundspannung liegt. A method according to claim 1, characterized in that the frequency of the test alternating voltage (u (t)) is above the frequency spectrum of the fundamental voltage. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die über dem Schalter abfallende, durch die Überlagerung von Grundspannung und Testwechselspannung (u(t)) erzeugte Überlagerungsspannung mittels eines ersten Verstärkers (4) erfasst wird.Method according to Claim 2, characterized in that the superposition voltage generated across the switch and generated by the superimposition of fundamental voltage and test alternating voltage (u (t)) is determined by means of a first amplifier ( 4 ) is detected. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Grundspannung die von dem ersten Verstärker (4) erfasste Überlagerungsspannung mittels eines ersten Tiefpasses (6) frequenzgefiltert wird, wobei der erste Tiefpass (6) eine unterhalb der Frequenz der Testwechselspannung (u(t)) liegende Grenzfrequenz aufweist.A method according to claim 3, characterized in that for detecting the ground voltage from the first amplifier ( 4 ) detected overlay voltage by means of a first low pass ( 6 ) is frequency filtered, the first low pass ( 6 ) has a cutoff frequency below the frequency of the test alternating voltage (u (t)). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die über dem Schalter abfallende, durch die Überlagerung von Grundspannung und Testwechselspannung (u(t)) erzeugte Überlagerungsspannung mittels eines zweiten Verstärkers (5) erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the superimposed voltage which is dropped across the switch and generated by the superimposition of fundamental voltage and test alternating voltage (u (t)) by means of a second amplifier ( 5 ) is detected. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem zweiten Verstärker (5) erfasste Überlagerungsspannung zur Erzeugung einer Zwischenspannung (uM(t)) mittels eines Multiplizierers (8) mit der Testwechselspannung (u(t)) multipliziert wird.Method according to claim 5, characterized in that that of the second amplifier ( 5 ) detected superposition voltage for generating an intermediate voltage (u M (t)) by means of a multiplier ( 8th ) is multiplied by the test alternating voltage (u (t)). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenspannung (uM(t)) zur Erzeugung eines gefilterten Spannungssignals (Uout) mittels eines zweiten Tiefpasses (9) frequenzgefiltert wird, der eine unterhalb der Frequenz der Testwechselspannung (u(t)) liegende Grenzfrequenz aufweist.A method according to claim 6, characterized in that the intermediate voltage (u M (t)) for generating a filtered voltage signal (U out ) by means of a second low pass ( 9 ) is frequency-filtered, having a below the frequency of the test alternating voltage (u (t)) lying limit frequency. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Grundspannung und das gefilterte Spannungssignal (Uout) einem Analog-Digital-Wandler (10) zugeführt und von diesem zur Erzeugung eines der Grundspannung zugeordneten ersten Spannungsendsignals und eines dem gefilterten Spannungssignal (Uout) zugeordneten zweiten Spannungsendsignals umgesetzt werden.A method according to claim 7, characterized in that the detected fundamental voltage and the filtered voltage signal (U out ) an analog-to-digital converter ( 10 ) are supplied and converted by the latter for generating a first voltage end signal assigned to the base voltage and a second voltage end signal assigned to the filtered voltage signal (U out ). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Analog-Digital-Wandler (10) erzeugten Spannungsendsignale einer elektronischen Auswertungseinrichtung (11) zugeführt werden, die eingerichtet ist, aus dem zweiten Spannungssignal (Uout) den Kontaktwiderstand (RK) des Schalters zu ermitteln und das erste Spannungsendsignal in Verhältnis zu dem ermittelten Kontaktwiderstand (RK) des Schalters zu setzen.A method according to claim 8, characterized in that the from the analog-to-digital converter ( 10 ) generated voltage end signals of an electronic evaluation device ( 11 ), which is configured to determine from the second voltage signal (U out ) the contact resistance (R K ) of the switch and to set the first voltage end signal in relation to the determined contact resistance (R K ) of the switch. Antriebssystem (2) für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridelektrofahrzeug, aufweisend einen Akkumulator, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulator, ein mit wenigstens einer elektrischen Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs verbindbares Stromnetz und eine elektronische Einrichtung (1) zur Überwachung des Zustands des Antriebssystems (2), wobei der Akkumulator über wenigstens einen Schalter, insbesondere Schütz, mit dem Stromnetz verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist. Drive system ( 2 ) for an electrically driven motor vehicle, in particular an electric vehicle or hybrid electric vehicle, comprising an accumulator, in particular a lithium-ion accumulator, a power network connectable to at least one electric drive device of the motor vehicle and an electronic device ( 1 ) for monitoring the state of the drive system ( 2 ), wherein the accumulator is connected via at least one switch, in particular contactor, to the power network, characterized in that the electronic device ( 1 ) is arranged to carry out the method according to one of the preceding claims. Antriebssystem (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (1) aufweist: eine in Reihe zu dem Schalter schaltbare Wechselspannungsquelle (3), mit der eine Testwechselspannung (u(t)) erzeugbar ist, deren Frequenz außerhalb des Frequenzspektrums der Grundspannung liegt; einen in Reihe zu der Wechselspannungsquelle (3) geschalteten elektrischen Widerstand (RP); zwei parallel zu dem Schalter schaltbare Verstärker (4, 5); zwei Tiefpässe (6, 9), von denen jeweils einer einem der Verstärker (4, 5) in Reihe nachgeschaltet ist und deren jeweilige Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz der Testwechselspannung (u(t)) liegt; einen einem der Verstärker (5) in Reihe nachgeschalteten, mit der Wechselspannungsquelle (3) verbundenen Multiplizierer (8); und eine mit den Ausgängen der Tiefpässe (6, 9) verbundene elektronische Auswertungseinrichtung (11).Drive system ( 2 ) according to claim 11, characterized in that the electronic device ( 1 ) comprises: an alternating voltage source switchable in series with the switch ( 3 ), with which a test alternating voltage (u (t)) can be generated whose frequency lies outside the frequency spectrum of the fundamental voltage; one in series with the AC source ( 3 ) switched electrical resistance (R P ); two amplifiers switchable in parallel with the switch ( 4 . 5 ); two low passes ( 6 . 9 ), one of each of which is an amplifier ( 4 . 5 ) is connected in series and whose respective cutoff frequency is below the frequency of the test alternating voltage (u (t)); one of the amplifiers ( 5 ) connected in series, with the AC voltage source ( 3 ) connected multipliers ( 8th ); and one with the outputs of the low passes ( 6 . 9 ) connected electronic evaluation device ( 11 ).
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