(57)【要約】  本発明はエネルギ蓄積器のセルスタック（ＺＳ）のセルの個別セル電圧の測定のための装置及び方法に関する。この目的のために、各セルに並列に２つのダイオード（Ｄ１ａ-Ｄ１ｂ〜Ｄｎａ−Ｄｎｂ）の直列回路が設けられており、これらのダイオードの結節点は個々のコンデンサを介して切換スイッチに接続され、さらにこの切換スイッチを介して差動増幅器（Ｄｉｆｆ１）に接続されており、セル電圧に相応する交流電圧を発生する間に固有の周波数及び振幅の交流電流がこれらのコンデンサに給電される。この交流電圧は、整流の後に、セル電圧に対するアースを基準にした直流電圧値になる。
2007507699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ蓄積器、とりわけ自動車用搭載電源におけるエネルギ蓄積器のセルスタック（ＺＳ）のセル（Ｚ１〜Ｚｎ）の個別セル電圧（Ｕｚ）の測定のための装置において、
各セル（Ｚ１〜Ｚｎ）に並列に２つのダイオード（Ｄ１ａ-Ｄ１ｂ〜Ｄｎａ−Ｄｎｂ）の直列回路が設けられており、前記２つのダイオード（Ｄ１ａ-Ｄ１ｂ〜Ｄｎａ−Ｄｎｂ）はセル（Ｚ１〜Ｚｎ）の負極から正極の方向に通電し、
切換スイッチが設けられており、該切換スイッチはセルスタック（ＺＳ）のセル（Ｚ）の個数に相応する個数の個別スイッチング位置を割り当てられた端子を有し、該端子はそれぞれコンデンサ（Ｃ１〜Ｃｎ）を介してセルに割り当てられたダイオード（Ｄ１ａ-Ｄ１ｂ〜Ｄｎａ−Ｄｎｂ）の結節点に接続されており、
基準回路（ＲＥＦ）が設けられており、該基準回路（ＲＥＦ）は直列に接続された２つのダイオード（Ｄ３、Ｄ４）を有し、一方のダイオード（Ｄ４）のアノードは基準電位（ＧＮＤ）及びもう一方のダイオード（Ｄ３）のカソードに接続されており、
差動増幅器（Ｄｉｆｆ１）が設けられており、該差動増幅器（Ｄｉｆｆ１）の非反転入力側は切換スイッチ（ＵＭ）の出力側に接続されており、さらに前記差動増幅器（Ｄｉｆｆ１）の反転入力側はコンデンサ（Ｃ３）を介して２つのダイオード（Ｄ３、Ｄ４）の結節点に接続されており、
制御される整流器（ＧＬＲ）が設けられており、該制御される整流器（ＧＬＲ）の入力側は差動増幅器（Ｄｉｆｆ１）の出力側に接続されており、前記制御される整流器（ＧＬＲ）の出力側ではそれぞれ切換スイッチ（ＵＭ）を介して選択されるセルのセル電圧（Ｕｚ）に比例する、基準電位（ＧＮＤ）を基準にした直流電圧（Ｖ＝）が取り出され、
第１の制御される交流電流源（Ｉ１）が設けられており、該第１の制御される交流電流源（Ｉ１）は差動増幅器（Ｄｉｆｆ１）の非反転入力側と基準電位（ＧＮＤ）との間に設けられており、
第２の制御される交流電流源（Ｉ２）が設けられており、該第２の制御される交流電流源（Ｉ２）は差動増幅器（Ｄｉｆｆ１）の反転入力側と基準電位（ＧＮＤ）との間に設けられており、
クロック制御部（ＳＴ）が設けられており、該クロック制御部（ＳＴ）は発振器（ＯＳＺ）を有し、該発振器（ＯＳＺ）は発振器クロック信号（Ｔ１）を送出し、さらに分周器（ＤＩＶ）を有し、該分周器（ＤＩＶ）は分周器信号（Ｔ２）を送出し、
２つの交流電流源（Ｉ１、Ｉ２）及び整流器（ＧＬＲ）は発振器クロック（Ｔ１）によって制御され、切換スイッチ（ＵＭ）は分周器信号（Ｔ２）によって制御されることを特徴とする、エネルギ蓄積器、とりわけ自動車用搭載電源におけるエネルギ蓄積器のセルスタック（ＺＳ）のセル（Ｚ１〜Ｚｎ）の個別セル電圧（Ｕｚ）の測定のための装置。
【請求項２】
整流器（ＧＬＲ）は発振器クロック（Ｔ１）により制御される同期復調器（Ａｍｐ１、Ｄｉｆｆ２）として構成されていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
セルスタック（ＺＳ）の所定のセル（Ｚ１〜Ｚｎ）のセル電圧（Ｕｚ）の測定のために、所定の周波数（Ｔ１）及び振幅の第１の矩形状交流電流がセルに割り当てられたコンデンサ（Ｃ１〜Ｃｎ）に給電され、これによって交流電圧（Ｖ１）が発生し、該交流電圧（Ｖ１）はセル（Ｕｚ）に並列に存在する２つのダイオード（Ｄ１ａ-Ｄ１ｂ〜Ｄｎａ−Ｄｎｂ）の順方向電圧（Ｕｄ）の分だけ増大されたセル電圧（Ｕｚ）に相応し、
第１の矩形状交流電流に周波数及び振幅において同一の交流電流が基準回路（ＲＥＦ）に割り当てられたコンデンサ（Ｃ３）に給電され、これによってアース（基準電位ＧＮＤ）を基準とした交流電圧（Ｖ２）が発生し、該交流電圧（Ｖ２）は基準回路（ＲＥＦ）に割り当てられた２つのダイオード（Ｄ３、Ｄ４）の順方向電圧（２＊Ｄｕ）に相応し、
２つの交流電圧（Ｖ１−Ｖ２）の差が形成され、これによってセル電圧（Ｕｚ）に相応する交流電圧が発生し、
セル電圧（Ｕｚ）に相応する交流電圧は整流され、これによってセル電圧（Ｕｚ）に相応する、アース（基準電位ＧＮＤ）を基準とした直流電圧（Ｖ＝）が発生することを特徴とする、請求項１記載の装置を動作するための方法。
【請求項４】
この方法が相次いでセルスタック（ＺＳ）の全てのセル（Ｚ１〜Ｚｎ）に対して適用されることを特徴とする、請求項３記載の方法。
【請求項５】
コンデンサ（Ｃ１〜Ｃｎ及びＣ３）に給電される交流電流の周波数（クロック周波数Ｔ１）は、これらのコンデンサが周期の間に実質的に充電又は放電されないように高く選択されることを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
コンデンサ（Ｃ１〜Ｃｎ及びＣ３）に給電される交流電流の振幅はμＡ領域にあることを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項７】
各セル（Ｚ１〜Ｚｎ）のセル電圧（Ｕｚ）に相応する、アース（基準電位ＧＮＤ）を基準とする直流電圧（Ｖ＝）に対して上限値及び下限値による制限値比較が行われ、上限値を越えることはセルの過電圧を指示し、下限値を下回ることはセルの短絡を指示することを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項８】
各セル（Ｚ１〜Ｚｎ）のセル電圧（Ｕｚ）に相応する、アース（基準電位ＧＮＤ）を基準とする直流電圧値（Ｖ＝）が蓄積され、これによってチャージ・バランシングの際には個別セル電圧（Ｕｚ）のゆっくりとしたバランシングが識別され、充電又は充放電過程の終了が検出され、ならびにキャパシタンスの降下又は自己放電の又は内部抵抗の上昇に対する各々個別のセル（Ｚ１〜Ｚｎ）の長時間監視が行われうることを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ蓄積器、とりわけ自動車用搭載電源におけるエネルギ蓄積器のセルスタックのセルの個別セル電圧の測定のための装置に関する。
【０００２】
本発明はまたこの装置の動作のための方法にも関する。
【０００３】
将来の自動車用搭載電源では、今日普及している鉛蓄電池の他に、他の同様に個別セルから構成されるエネルギ蓄積器も使用され、例えばニッケル・メタル・ハイドライド蓄電池、リチウムイオン蓄電池及び二重層コンデンサも使用されるようになる。
【０００４】
鉛蓄電池では蓄積器の個別セルの間のチャージ・バランシングは、最終的に全てのセルが充電されるまでは、蓄積器の適度な過充電によって行われる。
【０００５】
ＥＰ０４３２６３９Ａ２からは、直列に接続された多数の蓄積器において小さく充電される蓄積器とその他の蓄積器のグループとの間のチャージ・バランシングをトランスを介してこの蓄積器に接続されている矩形波形発生器を用いてもたらすことが公知である。
【０００６】
しかし、上記の新しいエネルギ蓄積器では個別セルの過充電乃至は過電圧に対する感度が問題である。鉛蓄電池とは異なり、例えばリチウムイオン蓄電池ではセルの充電電圧は約４．２Ｖの値を実質的に越えてはならない。なぜなら、さもなければ、破壊又はそれ以上に発火の危険性があるからである。二重層コンデンサでは最大充電電圧は約２．５〜２．７Ｖまでである。
【０００７】
セルの自己放電の製造に起因する様々なバラツキの結果、セルスタックでは充電状態及びセル電圧が比較的長時間の動作においては異なる値となってしまう。
【０００８】
この場合、問題は、通常はセルスタックの、すなわちエネルギ蓄積器の全電圧だけが電極電圧として検出されうるが、各々の個別セルの電圧は検出され得ないことである。従って、単に「もしかしたら」周期的にチャージ・バランシングが実現されているかもしれないだけである。しかし、高い自己放電が、例えばエネルギ蓄積器の寿命の尽きるころに現れるか又は個別セルにおけるエラー、例えば短絡が現れる場合には、これは直接的には検出できない。この結果、次の充電過程では充電電圧がほんの少数のセルに分配され、この結果、個別セルが過大な電圧の負荷を受けることになる。これは次いで更なるセルの破壊を引き起こすので、いずれにせよ回避しなくてはならない。
【０００９】
それゆえ、非常に望ましいことは、相応にリアクションをとることができるように、このようなエネルギ蓄積器のセルスタックにおける個別セルの電圧を知ることである。
【００１０】
個別のセル電圧の測定は困難である。というのも、最も下のセルだけがアース基準を有し、すなわちアース（基準電位）を基準として検出されうるからであり、他方で他の全てのセルは、例えばマイクロコントローラのアナログ／デジタルコンバータによって検出することができるように、アース電位への変換を必要とするからである。
【００１１】
本発明の課題は、エネルギ蓄積器のセルスタックの個別セルの電圧を測定するための装置を提供することである。また、本発明の課題はこの装置を動作するための方法を提供することである。
【００１２】
上記課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部分記載の構成による装置及び請求項３の特徴部分記載の構成による方法によって解決される。
【００１３】
本発明の実施例を次に概略的な図面に基づいて詳しく説明する。
【００１４】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１５】
図面には、
図１は複数のセルから成るセルスタックのセル電圧の測定のための装置の原理的な回路図を示し、
図２は個別セルの電圧の測定のための第１の装置の詳細な回路図を示し、
図３は第１の回路に使用される差動増幅器Ｄｉｆｆ１の入出力信号を示し、
図４は第１の回路に使用される同期整流器Ａｍｐ１の入出力信号を示し、
図５は代替的な同期整流器Ｄｉｆｆ２を有する第２の装置の詳細な回路図を示し、
図６は第２の回路に使用される差動増幅器Ｄｉｆｆ１の入出力信号を示し、
図７は第２の回路に使用される同期整流器Ｄｉｆｆ２の入出力信号を示す。
【００１６】
図１は、エネルギ蓄積器のセルスタックの個別セル電圧の測定のための本発明の装置の原理的な回路図を示す。図示されているのは、例えばリチウムイオン蓄電池の直列に接続されたセルＺ１、Ｚ２〜Ｚｎを有するセルスタックＺＳであり、セルの端子（正及び負極）が形成されている。更なる詳細を以下において詳しく説明する。
【００１７】
本発明は最初に図２に図示された詳細な回路図による個別セルにおける電圧測定のための装置に基づいて詳しく説明される。
【００１８】
図２は例えばセル電圧Ｕｚ＝４．２Ｖを有するリチウムイオン蓄電池の図１に図示されたセルスタックＺＳの個別セルＺ１の電圧の測定のための装置を示し、その負極は基準電位ＧＮＤに接続されている。
【００１９】
このセルＺ１に並列に更なるダイオードＤ１ａ及びＤ１ｂの直列回路が設けられており、これらのダイオードはセルＺ１の負極から正極の方向に通電する。
【００２０】
２つのダイオードＤ１ａ及びＤ１ｂの結節点はコンデンサＣ１を介して差動増幅器Ｄｉｆｆ１の非反転入力側ａに接続されている。
【００２１】
基準回路ＲＥＦは直列に接続された２つのダイオードＤ３及びＤ４を有し、一方のダイオードＤ４のアノードは基準電位ＧＮＤ及び他方のダイオードＤ３のカソードに接続されている。
【００２２】
２つのダイオードＤ３及びＤ４の結節点はコンデンサＣ３を介して差動増幅器Ｄｉｆｆ１の反転入力側ｂに接続されており、この出力側ｃは整流器の入力側に接続されており、この整流器はこの実施例では同期復調器（Ａｍｐ１、Ｒ１〜Ｒ３及びＳ１）として構成されており、この同期復調器については後で詳しく説明する。
【００２３】
この装置を動作するための本発明の方法は以下のように行われる。
【００２４】
図２には図示されていない発振器の発振器クロックＴ１によって２つの交流電流源Ｉ１及びＩ２が制御され、これらのうちの第１の交流電流源Ｉ１は、差動増幅器Ｄｉｆｆ１の非反転入力側乃至はコンデンサＣ１と基準電位ＧＮＤとの間に設けられており、交流電流をコンデンサＣ１に給電する。他方で、第２の交流電流源Ｉ２は、差動増幅器Ｄｉｆｆ１の反転入力側乃至はコンデンサＣ３と基準電位ＧＮＤとの間に設けられており、交流電流を基準回路ＲＥＦのコンデンサＣ３に給電する。
【００２５】
交流電流源Ｉ１はコンデンサＣ１に例えば±１００μＡの矩形状交流電流を印加する。この場合、クロック周波数は、コンデンサが周期の間に基本的に充電又は放電しないように高く選択される。
【００２６】
図３及び４には、差動増幅器Ｄｉｆｆ１及び演算増幅器Ａｍｐ１の入力及び出力信号が図示されており、これらには記述の流れの中で言及する。
【００２７】
図３、４、６及び７の信号はそれぞれ定常状態で図示されている。
【００２８】
正の電流においてコンデンサＣ１の２つの端子における電圧は、ダイオードＤ１ａが導通状態になるまで長い間上昇することになる。負の電流においてコンデンサＣ１の２つの端子における電圧は、ダイオードＤ１ｂが導通状態になるまで長い間下降することになる。
【００２９】
従って、矩形状交流電圧が生じ、この矩形状交流電圧のピーク・ピーク値はセル電圧Ｕｚの定常状態において２つのダイオードＤ１ａ及びＤ１ｂの順方向電圧Ｕｄの分だけ増大されたセル電圧Ｕｚに相応する：Ｖ１＝Ｕｚ＋２Ｕｄ＝４．２Ｖ＋２＊０．６４Ｖ＝５．４８Ｖ＝±２．７４Ｖ（図３ａ参照）。
【００３０】
交流電流源Ｉ２は同一のキャパシタンス（Ｃ３＝Ｃ１）及び電流値±１００μＡによってコンデンサＣ３を２つのダイオードＤ３及びＤ４の順方向電圧を介して駆動する。これら２つのダイオードは基準電位ＧＮＤに接続されているので、交流電圧はこの場合Ｖ２＝０Ｖ＋２＊０．６４Ｖ＝１．２８Ｖ＝±０．６４Ｖ（図３ｂ参照）である。これは交流電圧基準である。
【００３１】
差動増幅器Ｄｉｆｆ１では差Ｖ１−Ｖ２が形成される：Ｖ１−Ｖ２＝５．４８Ｖ−１．２８Ｖ＝４．２Ｖ。差動増幅器はこの実施例では例えば増幅率「２」を有するので、その出力側ｃには８．４Ｖ＝±４．２Ｖの交流電圧（図３ｃ参照）が現れる。
【００３２】
差動増幅器Ｄｉｆｆ１の出力電圧は同期復調器Ａｍｐ１に供給される。反転入力側におけるこの同期復調器Ａｍｐ１の入力信号は差動増幅器Ｄｉｆｆ１の出力信号に相応する（図４ａ＝図３ｃ）。
【００３３】
同期復調器は演算増幅器Ａｍｐ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ４及びコンデンサＣ４から成る。演算増幅器Ａｍｐ１の非反転入力側と基準電位ＧＮＤとの間にはスイッチＳ１が設けられており、スイッチＳ１は発振器クロックＴ１によってスイッチングされる（図４ｂ）。
【００３４】
スイッチＳ１が開かれている場合（矩形信号の正の振幅）には演算増幅器Ａｍｐ１は「＋１」の増幅率を有し、スイッチＳ１が閉じられている場合（矩形信号の負の振幅）には「−１」を有する。図４ｂではどのようにスイッチＳ１が演算増幅器Ａｍｐ１の非反転入力側を周期的に基準電位に接続して増幅率を切り換えるのかを示している。
【００３５】
回路の出力側の出力信号Ｖ＝は演算増幅器Ａｍｐ１の出力信号に従い、抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ４から形成されたフィルタによってフィルタリングされ、これによって、生じるかもしれないスイッチング障害が除去される。出力信号Ｖ＝はセルＺ１の電圧Ｕｚに相応し、同期復調器の出力側において基準電位ＧＮＤ（乃至はアース電位０Ｖ）を基準にして取り出されうる。
【００３６】
図５には、更に別の詳細な回路図が、図２において示されていたように、しかし構成素子Ｄｉｆｆ２、Ｓ２、Ｓ３、Ｃ５及びＣ６から成る同期復調器の代替的な実施形態によって図示されている。
【００３７】
セルＺ１からダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ３、Ｄ４、コンデンサＣ１及びＣ３ならびに交流電流源Ｉ１及びＩ２を介して差動増幅器Ｄｉｆｆ１の出力側ｃまでの回路は図２に図示された回路に相応する。入力側ａ（図６ａ）及びｂ（図６ｂ）における入力信号も図３ａ及び３ｂのそれに相応する。
【００３８】
差動増幅器Ｄｉｆｆ１の出力側ｃにおける出力信号は、２つの並列スイッチＳ２及びＳ３を用いて発振器クロックＴ１によって交互に、
コンデンサＣ５ならびに更に別の差動増幅器Ｄｉｆｆ２の非反転入力側ａに接続され、乃至は、
コンデンサＣ６ならびに更に別の差動増幅器Ｄｉｆｆ２の反転入力側ｂに接続される。
【００３９】
発振器クロックＴ１の正の振幅においてスイッチＳ２は閉じられ（導通し）、スイッチＳ３が開かれる。発振器クロックＴ１の負の振幅においてスイッチＳ３が閉じられ、スイッチＳ２は開かれる。これによって、コンデンサＣ５は差動増幅器Ｄｉｆｆ１の出力側ｃに現れる交流電圧出力信号（図７ａ＝図６ｃ）の正の値（図７ｂ）に充電され、コンデンサＣ６は差動増幅器Ｄｉｆｆ１の出力側ｃに現れる交流電圧出力信号（図７ａ＝図６ｃ）の負の値（図７ｂ）に充電される。
【００４０】
更に別の差動増幅器Ｄｉｆｆ２はその入力側ａとｂとに印加される２つの直流電圧の差（例えば、図７ｂ：＋２．１０Ｖ及び−２．１０Ｖ＝４．２０Ｖ：図７ｃ）を形成し、この差はその出力側ｃにおいてアースを基準とする直流電圧Ｖ＝として取り出される。この直流電圧Ｖ＝はセル電圧Ｕｚに相応する。
【００４１】
本発明の方法を比較的良好に明確化するために、図２及び５においては唯一つのセル電圧の測定のための詳細な回路図がそれぞれ図示されているならば、図１はエネルギ蓄積器のセルスタックにおける多数のセル電圧を測定するための本発明の装置の原理的な回路図を示す。
【００４２】
図示されているのは、例えばリチウムイオン蓄電池の直列に接続されたセルＺ１、Ｚ２〜Ｚｎを有するセルスタックＺＳである。各セルに対して並列に２つのダイオードＤ１ａ-Ｄ１ｂ〜Ｄｎａ-Ｄｎｂの直列回路が設けられており、これらのダイオードはセルの負極から正極の方向に通電する。
【００４３】
それぞれのセルに割り当てられた２つのダイオードＤ１ａ-Ｄ１ｂ〜Ｄｎａ-Ｄｎｂの結節点はそれぞれコンデンサＣ１〜Ｃｎを介して切換スイッチＵＭの端子に接続されており、この切換スイッチＵＭはこれらの端子を次々と、クロック制御部ＳＴの分周器信号Ｔ２により制御されて、この切換スイッチＵＭの出力側に接続する。
【００４４】
クロック制御部ＳＴは発振器ＯＳＺから成り、この発振器ＯＳＺは発振器クロック信号Ｔ１、所定の周波数の矩形の交流電圧を発生し、この周波数は分周器ＤＩＶを用いて分周器信号Ｔ２に低減され、この結果、切換スイッチＵＭを実施されるセル電圧の検出に応じてさらにスイッチングする。
【００４５】
切換スイッチＵＭはセルスタックのセルの個数に相応する個数のスイッチング位置を有さなくてはならず、スイッチング位置の個数は（二重層コンデンサでは）２０〜３０のオーダに達しうる。この切換スイッチは例えばＣＭＯＳスイッチとして構成される。
【００４６】
発振器ＯＳＺの発振器クロックＴ１によって図２から既知の２つの交流電流源Ｉ１及びＩ２が制御され、これら２つの交流電流源のうちの第１の交流電流源Ｉ１は交流電流を切換スイッチＵＭを介してそのスイッチング位置に応じてコンデンサＣ１又はＣ２〜Ｃｎに給電する。他方で、第２の交流電流源Ｉ２は交流電流を基準回路ＲＥＦのコンデンサＣ３に給電し、この基準回路ＲＥＦはこのコンデンサＣ３の他にここでも２つのダイオードＤ３及びＤ４を有し、これらのダイオードの結節点はコンデンサＣ３に接続されている。
【００４７】
切換スイッチＵＭの出力側及びダイオードＤ３、Ｄ４には接続されていないコンデンサＣ３の端子は差動増幅器Ｄｉｆｆ１の入力側ａ及びｂに接続されており、その出力側ｃは発振器クロックＴ１により制御される整流器ＧＬＲに接続されており、この整流器ＧＬＲの出力側には次々とそれぞれのセル電圧Ｕｚに比例する直流電圧Ｖ＝が現れる。
【００４８】
整流器ＧＬＲは図２又は図５に図示された同期復調器Ａｍｐ１又はＤｉｆｆ２として形成されうる。
【００４９】
整流器ＧＬＲの出力信号Ｖ＝は定常状態においてそれぞれ切換スイッチＵＭにより選択されるセルの電圧Ｕｚに相応し、しかし今やアースＧＮＤを基準にして電位シフトされている。
【００５０】
従って、切換スイッチＵＭの各々のスイッチングによって相応のセル電圧が整流器ＧＬＲの出力側に現れる。結果として、こうして個別セル電圧が相次いでアースを基準にしてマッピングされる。
【００５１】
セル電圧の監視のために最もシンプルなケースでは電圧シーケンスが制限値比較器によって下限値及び上限値に関して比較される。最大値を越えることは、この場合、セルの過電圧を指示する。最小値を下回ることは短絡を指示する。この情報は監視ユニットに供給され、この監視ユニットはこれに基づいて適切な手段を講じ、例えば充電過程の中断、チャージ・バランシング過程の開始、もしくは、工場を探して行かなければならないとの運転者への情報である。
【００５２】
制限値比較器による監視はもちろん全くおおまかなものである。よって、例えば当該セルは識別できない。またチャージ・バランシング過程においてチャージバランスの達成が識別できない。
【００５３】
マイクロコントローラによる洗練された監視では、電圧値Ｖ＝が次々と切換スイッチのスイッチングクロックとの時間的関係において検出され、この結果、セル電圧の後続の評価が監視ソフトウェアにより行われうる。
【００５４】
チャージ・バランシングの際には個別セル電圧のゆっくりとしたバランシングが識別される。この結果、充電又は充放電過程の終了が決定され得る。
【００５５】
個別セルの長時間監視も可能であり、この結果、例えばセルのキャパシタンスの降下、自己放電の上昇又はセルの内部抵抗の上昇が識別可能である場合には、工場行きが必要であるとの警告指示が送出されうる。
【００５６】
これは極めて本質的にシステムの信頼性を高め、修理コストを低下させる。なぜなら、故障セルだけを交換しさえすればよく、もはや全セルスタックを交換する必要がないからである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】複数のセルから成るセルスタックのセル電圧の測定のための装置の原理的な回路図を示す。
【図２】個別セルの電圧の測定のための第１の装置の詳細な回路図を示す。
【図３】第１の回路に使用される差動増幅器Ｄｉｆｆ１の入出力信号を示す。
【図４】第１の回路に使用される同期整流器Ａｍｐ１の入出力信号を示す。
【図５】代替的な同期整流器Ｄｉｆｆ２を有する第２の装置の詳細な回路図を示す。
【図６】第２の回路に使用される差動増幅器Ｄｉｆｆ１の入出力信号を示す。
【図７】第２の回路に使用される同期整流器Ｄｉｆｆ２の入出力信号を示す。
【符号の説明】
【００５８】
Ｄｉｆｆ１、Ｄｉｆｆ２  差動増幅器
Ａｍｐ１、Ａｍｐ２  演算増幅器
Ｃ１〜Ｃｎ  コンデンサ
Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ  ダイオード
Ｄ３、Ｄ４  ダイオード
Ｄｎａ、Ｄｎｂ  ダイオード
ＧＮＤ  アース、基準電位
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗
Ｖ＝  出力電圧
Ｕｚ  個別セル電圧
Ｚ１〜Ｚｎ  セル
Ｔ１  発振器クロック信号
Ｔ２  分周器信号
Ｓ１〜Ｓｎ  切換スイッチ
ＺＳ  セルスタック
ＵＭ  切換スイッチ
ＲＥＦ  基準回路
ＧＬＲ  整流器
ＤＩＶ  分周器
ＳＴ  クロック制御部
Ｉ１、Ｉ２  交流電流源
Ｕｄ  順方向電圧
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
2007507699.tif 000011
【図６Ａ】
2007507699.tif 000012
【図６Ｂ】
2007507699.tif 000013
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2007507699.tif 000015
【図７Ｂ】
2007507699.tif 000016
【図７Ｃ】
2007507699.tif 000017
【国際調査報告】
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2007507699.tif 000019
2007507699.tif 000020
2007507699.tif 000021
2007507699.tif 000022
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