(57)【要約】【課題】【解決手段】相互に配線された所定数（ｎ）の個々の蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）と、個々の蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）についての、特にＳＣＭ回路（１１２）の方式に基づく監視ユニット（１１０）とを有する蓄電池パック（１００）であって、監視ユニット（１１０）は受動入力回路（１２０）を有するものにおいて、監視ユニット（１１０）は、受動入力回路（１２０）の内部でのさまざまな電気的障害（Ｆ１，．．．，４）を、監視ユニット（１１０）に付属する時間測定ユニット（１３２）によって、特に電圧（Ｕ１，．．．，ｎ）の立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）の測定を参照して認識するために構成される。【選択図】図１
2021534713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に配線された所定数（ｎ）の個々の蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）と、個々の前記蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）についての、特にＳＣＭ回路（１１２）の方式に基づく監視ユニット（１１０）とを有する蓄電池パック（１００）であって、前記監視ユニット（１１０）は受動入力回路（１２０）を有する、蓄電池パックにおいて、前記監視ユニット（１１０）は、前記受動入力回路（１２０）の内部でのさまざまな電気的障害（Ｆ１，．．．，４）を、前記監視ユニット（１１０）に付属する時間測定ユニット（１３２）によって、特に電圧（Ｕ１，．．．，ｎ）の立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）の測定を参照して認識するために構成されることを特徴とする蓄電池パック。
【請求項２】
前記監視ユニット（１１０）は、電圧（Ｕ１，．．．，ｎ）を検出するための少なくとも１つの電圧測定器（Ｖ１，．．．，ｎ）と、電子スイッチ（Ｓ１，．．．，ｎ）とを有することを特徴とする、請求項１に記載の蓄電池パック。
【請求項３】
前記受動入力回路（１２０）は、複数の抵抗器（Ｒ１，．．．，ｎ）とコンデンサ（Ｃ１，．．．，ｎ）とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の蓄電池パック。
【請求項４】
前記受動入力回路（１２０）の内部での電気的障害（Ｆ１，．．．，４）は、付属のスイッチ（Ｓ１，．．．，ｎ）による、前記監視ユニット（１１０）の前記電圧測定器（Ｖ１，．．．，ｎ）のうちのそれぞれ１つの少なくとも一時的な橋渡しにより、電圧（Ｕ１，．．．，ｎ）の立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，５）の絶対的および／または相対的な評価によってそれぞれ認識可能であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の蓄電池パック。
【請求項５】
前記受動入力回路（４１０）は前記抵抗器（Ｒ１，．．．，ｎ）のうちの１つとそれぞれ直列につながれた複数の追加抵抗器（ＲＺ１，．．．，ｎ）を有し、前記追加抵抗器（ＲＺ１，．．．，ｎ）の数は前記蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）の所定数（ｎ）に等しいことを特徴とする、請求項４に記載の蓄電池パック。
【請求項６】
前記追加抵抗器（ＲＺ１，．．．，ｎ）は前記抵抗器（Ｒ１，．．．，ｎ）よりも小型に、またはこれに等しく設定されることを特徴とする、請求項５に記載の蓄電池パック。
【請求項７】
前記監視ユニット（１１０）が集積回路（１１４）として製作されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の蓄電池パック。
【請求項８】
蓄電池パック（１００）の、特に請求項１から７までのいずれか１項に記載の蓄電池パック（１００）の、所定数（ｎ）の個々の蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）についての、特にＳＣＭ回路（１１２）の方式に基づく監視ユニット（１２０）の受動入力回路（１２０）の内部での電気的障害（Ｆ１，．．．，４）を認識する方法において、次の各ステップを含み、
ａ）前記蓄電池パック（１００）の充電動作が開始され、
ｂ）電圧（Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ１））が測定され、
ｃ）前記監視ユニット（Ｖ１，．．．，ｎ）の電圧測定器（Ｖ１，．．．，ｎ）が付属のスイッチ（Ｓ１，．．．，ｎ）により少なくとも一時的に橋渡しされ、
ｄ）現在測定されている電圧（Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ２））が前記電圧（Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ１））の０．１〜０．９の割合に達するまでの立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）が測定され、
ｅ）前記蓄電池パック（１００）の所定数（ｎ）の蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）の各々について前記ステップｂ）〜ｄ）が反復され、
ｆ）所定の許容範囲を参照しながら前記立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）が絶対的および／または相対的に評価され、
ｇ）少なくとも１つの立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）が許容範囲外にあり、それに伴って前記監視ユニット（１１０）の前記受動入力回路（１２０）の内部での障害（Ｆ１，．．．，４）が認識されると、前記蓄電池パック（１００）の充電動作が停止され、そうでない場合には充電動作が続行されて、前記ステップｂ）〜ｇ）が周期的に反復される方法。
【請求項９】
前記所定数（ｎ）が１に等しい場合、前記第１の電圧測定器（Ｖ１）が電気抵抗器（Ｒ）を介して前記蓄電池パック（１００，４００）のマイナス極（Ｍ）と接続されていないときには、時間的な修正係数だけ前記立上り時間（ＴＡｎ１）が補正されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に配線された所定数の個々の蓄電池セルと、個々の蓄電池セルについての、特にＳＣＭ回路（“Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｅｌｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ”回路）の方式に基づく監視ユニットとを有する蓄電池パックに関し、監視ユニットは受動入力回路を有する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術より、相互に配線された所定数の個々の蓄電池セルと、監視ユニットとを有する、このような種類の蓄電池パックが知られている。その場合、監視ユニットは個々の蓄電池セルについてＳＣＭ回路の方式に基づいて構成され、受動入力回路を有している。
【０００３】
このような種類の蓄電池パックでは、通常、いっそう高い電気出力を得るために、複数の蓄電池セルが互いに電気的に直列および／または並列に配線される。このとき特別に高いエネルギー密度を得るために、特に、リチウムイオン蓄電池またはリチウムポリマー蓄電池が利用される。このような蓄電池テクノロジーでは、電圧、電流、および温度によって定義される特定の動作パラメータ範囲内で各々のセルが作動することが必要である。蓄電池パックのそれぞれ個々の蓄電池セルについて、このような動作パラメータ範囲が常に満たされることを確保するために、たとえばいわゆる“Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｅｌｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ”（ＳＣＭ）法によって、個々の蓄電池セルの電圧が連続的に監視される。ＳＣＭ法により、とりわけ充電の際に、どの蓄電池セルもそれぞれの許容される充電終結電圧または目標電圧を超えて作動しないことが確保される。ＳＣＭ法のために、直列につながれた２つの蓄電池セルの間の接続点から電気信号が監視ユニットに転送されることが必要である。
【０００４】
ＳＣＭ法の具体化は、たとえば、たとえば集積回路Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）ＢＱ７７１８００や、マイクロコントローラといわゆる受動フロントエンドまたは入力回路との組合せなど、いわゆるＳＣＭ回路を用いて行われる。蓄電池セル接続点とＳＣＭ回路との間の電気接続は、典型的には、いわゆる「オープンワイヤ検出ｏｐｅｎ  ｗｉｒｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」によってチェックされる。この関連においては、ＳＣＭ回路のそれぞれの電圧測定入力部を少なくとも一時的に橋渡しするスイッチが一時的に順次作動化する。その結果、それぞれ付属のフィルタコンデンサが定義されたとおりに一時的に放電する。引き続き、該当するスイッチが再び開かれる。短時間の後に、一時的に橋渡しされたＳＣＭ回路の電圧測定入力部における電圧が再びチェックされる。「オープンワイヤ」が生じていれば、コンデンサがまだ再充電されていないはずであり、このことをＳＣＭ回路によって検出可能である。これに加えて、入力回路の内部に電気的な個別障害があるときにもＳＣＭ回路が充電終結電圧を確実に制限するために、関連する回路部分を耐個別障害的に設計することが必要である。しかしこのことは、高いコストのかかる、該当する回路部分の冗長的な設計を必要とする。しかも、蓄電池セルの個々の分路の電気信号が、その意味において特別な絶縁保護を必要とするという理由から、すなわち、熱による二次障害につながりかねない高い電流および／または電圧をこれらが障害発生時に通し得るという理由から、ＳＣＭ回路の入力回路の冗長性には問題がある。さらにＳＣＭ回路の入力回路では、周知の「オープンワイヤ検出」によっては検出可能でない電気的障害が起こることがある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、相互に配線された所定数の個々の蓄電池セルと、個々の蓄電池セルについての、特にＳＣＭ回路の方式に基づく監視ユニットとを有する蓄電池パックに関し、監視ユニットは受動入力回路を有する。監視ユニットは、受動入力回路の内部でのさまざまな電気的障害を、監視ユニットに付属する時間測定ユニットによって、特に電圧の立上り時間の測定を参照して認識するために構成される。
【０００６】
このように本発明は、さまざまな電気的障害の有無に関して、監視ユニットの受動入力回路を連続的にチェックすることを可能にする。安全上の理由から普通ならば必要である、受動入力回路の冗長的な設計を省くことができる。監視ユニットのすべての機能性が、統合されたデジタル式のマイクロコントローラによって具体化されるのが好ましい。
【０００７】
監視ユニットは、電圧を検出するための少なくとも１つの電圧測定器と、電子スイッチとを有するのが好ましい。その結果として、蓄電池パックのそれぞれ個々の蓄電池セルの個別的な監視が可能である。各々の蓄電池セルについて個別の電圧測定器が、特にアナログ・デジタルコンバータが、監視ユニットまたはマイクロコントローラの内部に設けられていてよい。その代替として、ただ１つの電圧測定器およびこれに前置されたマルチチャネルのアナログマルチプレクサによっても、個々の電圧の時間的にオフセットされた測定を行うことができる。
【０００８】
受動入力回路は、複数の抵抗器およびコンデンサを有するのが好ましい。それにより、電圧の時間的な立上り曲線または推移を生起することができる。
【０００９】
好ましい発展例では、受動入力回路の内部での電気的障害は、付属のスイッチによる、監視ユニットの電圧測定器のうちのそれぞれ１つの少なくとも一時的な橋渡しにより、電圧の立上り時間の絶対的および／または相対的な評価によってそれぞれ認識可能である。その結果として障害認識は、絶対的な電圧値の検出ではなく、立上り時間の評価に基づいて行われ、それにより障害認識が、たとえば経年劣化効果のような蓄電池パックの個別的な特性、個々の蓄電池セルの充電状態、現在流れている充電電流または放電電流などに左右されることがない。
【００１０】
受動入力回路は、抵抗器のうちの１つとそれぞれ直列につながれた複数の追加抵抗器を有するのが好ましく、追加抵抗器の数は蓄電池セルの所定数に等しい。それにより、低下していく電圧曲線の評価を通じての電気的障害の認識が可能である。さらにこのようにして、たとえば１つの抵抗値が障害に起因して上昇し、付属のコンデンサのキャパシタンスが障害に起因して相応に低下し、そのために抵抗値とキャパシタンスとの積が外部に対しては実質的に変わらずに保たれる場合に発生することがある、相互に補い合う障害も認識することができる。
【００１１】
追加抵抗器は抵抗器よりも小型に、またはこれに等しく設定されるのが好ましい。それにより、電気的障害の認識をいっそう改善することができる。追加抵抗器が抵抗器の抵抗値の２０％〜８０％の抵抗値を有していると、障害検知が特別に好ましく生起される。
【００１２】
１つの発展例では、監視ユニットが集積回路として製作されることが意図される。その結果として、既存の蓄電池パックデザインへの特別に省スペースな統合が可能である。
【００１３】
これに加えて本発明は、蓄電池パックの、特に上に説明した蓄電池パックの、所定数の個々の蓄電池セルについての、特にＳＣＭ回路の方式に基づく監視ユニットの受動入力回路の内部での電気的障害を認識する方法に関し、次の各ステップを含む。
ａ）蓄電池パックの充電動作が開始され、
ｂ）電圧が測定され、
ｃ）監視ユニットの電圧測定器が付属のスイッチにより少なくとも一時的に橋渡しされ、
ｄ）現在測定されている電圧が電圧の０．１〜０．９の割合に達するまでの立上り時間が測定され、
ｅ）蓄電池パックの所定数の蓄電池セルの各々についてステップｂ）〜ｄ）が反復され、
ｆ）所定の許容範囲を参照しながら立上り時間が絶対的および／または相対的に評価され、
ｇ）少なくとも１つの立上り時間が許容範囲外にあり、それに伴って監視ユニットの受動入力回路の内部での障害が認識されると、蓄電池パックの充電動作が停止され、そうでない場合には充電動作が続行されて、ステップｂ）〜ｇ）が周期的に反復される。
【００１４】
この方法は、生じる可能性がある電気的障害の有無に関する入力回路の連続的な監視を可能にする。１回の完全な方法遂行のための周期時間は、たとえば最大１秒であり得る。
【００１５】
所定数が１に等しい場合、第１の電圧測定器が電気抵抗器を介して蓄電池パックのマイナス極と接続されていないときには、時間的な修正係数だけ立上り時間が補正されるのが好ましい。その際には、入力フィルタが他のセルの入力フィルタと相違しているセルで、時間的な修正係数だけ立上り時間が補正されるのが好ましい。それにより、抵抗器の欠如に基づいて引き起こされる、監視ユニットの受動入力回路の電気的な非対称性を数値的に容易に補うことができる。
【００１６】
図面に示されている実施例を参照しながら、以下の記述において本発明を詳しく説明する。図面は次のものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】個々の蓄電池セルを監視するための監視ユニットと入力回路とを有する本発明による蓄電池パックである。
【図２】監視ユニットを用いて図１の蓄電池パックの監視ユニットの入力回路の内部での電気的障害を認識するためのアルゴリズムを示す模式図である。
【図３】電気的障害を認識するための代替的なアルゴリズムを示す模式図である。
【図４】本発明による蓄電池パックの別の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、一例としてのみ直列につながれた、ここではあくまで例示として５に等しいｎ個の数（ｎ＝５）の蓄電池セルＺ１，．．．，５を有する蓄電池パック１００を示している。代替的に、電圧および電流適合のための蓄電池セルＺ１，．．．，５が任意で直列または並列につながれてもよい。直列になっているそれぞれ２つの蓄電池セルＺ１，．．．，５の間に、それぞれ１つの（中間）タップＡ１，．．．，４がある。蓄電池パック１００は、マイナス極Ｍまたはアース分岐とプラス極Ｐとを備えており、マイナス極Ｍは蓄電池セルＺ１のマイナス極と同一であり、プラス極Ｐは蓄電池セルＺ５のプラス極と同一である。マイナス極Ｍまたはアース分岐に、およびプラス極Ｐに、２つの電気的な接続回線１０２，１０４を用いて、ここには図示しない任意の電力消費部を接続可能である。
【００１９】
さらに蓄電池パック１００は、特にＳＣＭ回路１１２の方式に基づいて製作された、蓄電池パック１００のそれぞれ個々の蓄電池セルＺ１，．．．，５を恒常的に監視するための電子式の監視ユニット１１０を含んでおり、監視ユニット１１０には受動入力回路１２０が前置されている。さらに監視ユニット１１０に、高性能のデジタル式のマイクロコントローラ１３０と、時間測定ユニット１３２とが統合されているのが好ましい。監視ユニット１１０は、モノリシックな集積回路１１４として製作されるのが好ましい。
【００２０】
受動入力回路１２０は、複数の抵抗器Ｒ１，．．．，ｎと、コンデンサＣ１，．．．，ｎとを有するのが好ましい。監視ユニット１１０の入力回路１２０は、ここでは５に等しい数ｎ（ｎ＝５）に呼応して同じく５つの抵抗器Ｒ１，．．．，５を含んでおり、抵抗器Ｒ１，．．．，４はそれぞれ個々の蓄電池セルＺ１，．．．，５のタップＡ１，．．．，４の後で直列になっている。ただし抵抗器Ｒ５は、プラス極Ｐまたは蓄電池セルＺ５のプラス極と直接的に接続されている。さらに入力回路は、図示しているように、監視ユニット１１０の直接的に隣接する２つの入力部Ｅ１，．．．，６にそれぞれ並列に接続された５つのコンデンサＣ１，．．．，５を含んでいる。指摘しておくと、監視ユニット１１０は５つよりも多い、または少ない抵抗器Ｒ１，．．．，５および／またはコンデンサＣ１，．．．，５を有することもできる。たとえば１つの抵抗器に代えて、たとえば抵抗器Ｒ１に代えて、互いに直列または並列に配置された複数の抵抗器が配置されていてもよい。図２に示す抵抗器Ｒ１，．．．，５は、直列に配置された２つの抵抗器によって構成されるのが好ましく、それにより、相応に割り当てられる絶縁距離が広くなる。これに加えて図２に示すコンデンサＣ１，．．．，５は、直列に配置された２つのコンデンサによって構成されるのが好ましく、それにより、両方のコンデンサのうちの一方が機械的に損傷したときに短絡が発生し得なくなる。
【００２１】
監視ユニット１１０は、電圧Ｕ１，．．．，ｎを検出するための少なくとも１つの電圧測定器Ｖ１，．．．，ｎを有するのが好ましい。監視ユニット１１０の隣接するそれぞれ２つの入力部Ｅ１，２，Ｅ２，３，Ｅ３，４，Ｅ４，５およびＥ５，６の間に、マイクロコントローラにより操作可能な電子スイッチＳ１，．．．，５によってそれぞれ個別的に橋渡し可能または短絡可能である、ここでは一例としてそれぞれ１つの電圧測定器Ｖ１，．．．，５が接続されている。監視ユニット１１０の電圧測定器Ｖ１，．．．，５は、たとえばマイクロコントローラ１３０の電子式のアナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）をもって具体化されていてよい。ここに一例としてのみ示す５つの電圧測定器Ｖ１，．．．，５に代えて、図示しないアナログマルチプレクサによって電子スイッチＳ１，．．．，５の関与のもとで入力部Ｅ１，．．．，６を時間的に前後して接続可能である、ただ１つの電圧測定器が設けられていてもよい。ここではあくまで一例である５つの電圧測定器Ｖ１，．．．，５を用いて、（入力）電圧Ｕ１，．．．，５を監視ユニット１１０により、必要な場合には同時に検出することができる。
【００２２】
監視ユニット１１０は、ここでは一例として受動入力回路１２０の内部での前述したさまざまな電気的障害Ｆ１，．．．，４を、特に、時間測定ユニット１３２を用いての電子スイッチＳ１，．．．，５による電圧測定器Ｖ１，．．．，５のうちの１つの少なくとも一時的な短絡または橋渡しの後における、アルゴリズムで選択された（入力）電圧Ｕ１，．．．，ｎのそれぞれの立上り時間ＴＡｎ１，．．．，５の測定と評価とを参照して検出するために構成される。電圧Ｕ１，．．．，ｎが１秒よりも短いサイクル時間で連続的に巡回するように測定され、該当する立上り時間ＴＡｎ１，．．．，５が相応に監視ユニット１１０により検出されて、許容範囲を参照したうえで絶対的および／または相対的に評価されるのが好ましい。
【００２３】
たとえばはんだ付けの不良によって生じ得る、追加の直列抵抗ＲＦ１の形態の第１の障害Ｆ１は、少なくとも監視ユニット１１０の両方の入力部Ｅ４，５での立上り時間ＴＡｎ４，５を検証可能に増大させる。たとえば入力回路１２０の図示しない配線板の汚れによって引き起こされ得る寄生並列抵抗ＲＦ２の形態の第２の障害Ｆ２は、少なくとも監視ユニット１１０の入力部Ｅ１での立上り時間ＴＡｎ１を検証可能に増大させる。たとえばコンデンサＣ３の誘電体の部分領域での絶縁不良によって生じ得る、コンデンサＣ３と並列になっている抵抗ＲＦ３の形態の第３の障害Ｆ３は、少なくとも監視ユニット１１０の入力部Ｅ３での立上り時間ＴＡｎ３の測定可能な変化につながる。たとえばコンデンサＣ５の誘電体の損傷によって発生し得る、変化したキャパシタンス値ＣＦ５の形態の第４の障害Ｆ４は、少なくとも監視ユニット１１０の入力部Ｅ５での立上り時間ＴＡｎ５に検証可能な影響を及ぼす。
【００２４】
本方法に基づき、まず、アルゴリズムで選択された電圧Ｕ１，．．．，５（ｔ１）が、電圧測定器Ｖ１，．．．，５のうちの１つが少なくとも一時的に短絡される直前に、第１の時点ｔ１で判定されるのが好ましい。選択された電圧測定器Ｖ１，．．．，５の少なくとも一時的な短絡の後、該当する現在の電圧Ｕ１，．．．，５（ｔ２）が、該当する当初の電圧Ｕ１，．．．，５（ｔ１）の０．１〜０．９の割合に達し、それに伴って中断条件が満たされるまで、引き続き継続して測定されるのが好ましい。そして、該当する電圧Ｕ１，．．．，５の立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎが、両方の時点ｔ２とｔ１の間の差異から帰結される。このとき時点ｔ２は、第１の時点ｔ１から前述の中断条件への到達までの時間の停止によって生じる。第１および第２の時点ｔ１，ｔ２は、同じくマイクロコントローラ１３０により制御される時間測定ユニット１３２によって決定されるのが好ましい。中断条件としての役目を果たす割合が低いほど、障害認識を迅速に行うことができる。割合が中程度であれば精度が向上し、それに対して割合が高いと感度が低くなる。したがって、該当する電圧Ｕ１，．．．，５（ｔ２）の測定は、中断条件としての０．５の割合をもって実行されるのが好ましい。そして、たとえば受動入力回路１２０の内部の４つの電気的障害Ｆ１，．．．，４を、監視ユニット１１０で事前定義された許容範囲を参照したうえで、該当する電圧Ｕ１，．．．，５のこのようにして判定された立上り時間ＴＡｎ１，．．．，５の絶対的および／または相対的な評価によって検出可能である。
【００２５】
蓄電池パック１００の監視ユニット１１０の１つの利点は、該当する立上り時間ＴＡｎ１，．．．，５の評価が行われるのであって、絶対的な電圧値の評価が行われるのではないことにある。一方では、それによって評価のための許容範囲が、蓄電池パック１００の個々の蓄電池セルＺ１，．．．，５のそのつどの充電状態に左右されることがなく、他方では、たとえばアナログ・デジタルコンバータまたは電圧測定器Ｖ１，．．．，５についての閾値を設定可能である市販のマイクロコントローラ１３０が存在しており、所定の閾値に到達するまで立上り時間ＴＡｎ１，．．．，５を測定するだけでよい。こうした状況に基づき、マイクロコントローラ１３０のいっそう多くのリソースを、その他の役割のために利用することができる。立上り時間ＴＡｎ１については、場合により修正係数を計算上で考慮することができ、それは、ここに図示するように、入力部Ｅ１がアース分岐内部の電気的な（補償）抵抗器Ｒを介してではなく、蓄電池パック１０のマイナス極Ｍと直接接続されている場合である。
【００２６】
図２は、図１の蓄電池パック１００の監視ユニット１１０の入力回路１２０の内部での電気的障害Ｆ１〜Ｆ４を監視ユニット１１０を用いて認識するためのアルゴリズムを示している。ステップ２０２で、蓄電池パック１００の充電プロセスの開始が行われる。ステップ２０４で、過程終了のたびに他の蓄電池セル、および入力フィルタの他のチャネルが選択される。これに引き続いてステップ２０６で、電圧Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ１）の測定が第１の時点ｔ１で行われる。さらに、ステップ２０８でスイッチＳ１，．．．，５のうちの１つが選択されて、少なくとも一時的に閉じられる。これに続くステップ２１０で、該当するスイッチＳ１，．．．，５が再び開かれ、監視ユニット１１０の内部で時間測定ユニットまたはタイマが始動する。その後にステップ２１２で、現在の電圧Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ２）の連続的な測定が行われる。これに続く照会ステップ２１４で、現在の電圧Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ２）がゼロボルトであるか否かの短いテストが行われる。それが該当しない場合、経路２８０を介してステップ２３０で、充電動作の遅滞のない停止が指示される。そうでない場合にはステップ２１６で、当初の電圧Ｕ１，．．．，５（ｔ１）の好ましくは０．１〜０．９の割合に達するまで、該当する電圧Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ２）が引き続き測定される。後続する照会ステップ２１８で、電圧Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ２）が連続して上昇しているか否かの短い検査がさらに行われる。それが該当しない場合、経路２８２を介してステップ２３０で、同じく充電動作の即座の停止が行われる。しかし電圧Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ２）が連続的に上昇している場合には、時間測定ユニットが停止されて、時間測定が停止されたときの第２の時点ｔ２と、第１の時点ｔ１との間の差異から、該当する立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎを計算することができる。このとき１に等しい数ｎ（ｎ＝１）については、場合により、時間ｔＡｎ１をさらに数値的な修正係数だけ補正することが必要である。
【００２７】
照会ステップ２２２で、ｎ個の数の入力部が過程を終了したか否か、すなわち、すべての入力部が蓄電池セルとともにチェックされたか否かのテストがさらに行われる。それが該当しない場合、（戻りジャンプ）経路２８４を介してステップ２０４への戻りジャンプが行われる。そうでない場合には経路２８６によりステップ２２４への進行が行われ、そこで、ここでは例示として測定されたすべての立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎの絶対的な評価が、それらが所定の許容範囲内にあるか否かに関して行われる。その次の照会ステップ２２６で、全部の許容範囲が守られているか否かのチェックが行われる。それが該当する場合、ステップ２２８で充電動作の続行が行われ、そうでない場合には別の（ジャンプ）経路２８８を介して、ステップ２３０で充電動作の即座の停止が行われる。原理上、立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎが絶対的に評価されるときには、蓄電池セルの、および能動的、受動的な電子コンポーネントの経年劣化プロセスに基づくすべての誤差を適切に考慮するために、許容範囲がかなり広く設定されていなければならない。
【００２８】
図３は、電気的障害を認識するための別の代替的なアルゴリズムを示している。図２のアルゴリズム２００のステップ２０２〜２３０は、ここに図示するアルゴリズム３００のステップ２０２〜２３０および経路２８０〜２８８と同一であるのが好ましいので、記述の簡潔さと短縮のために、ここでは図２の説明の枠内で行った叙述を参照することができる。
【００２９】
図２のアルゴリズム２００との唯一の相違点として、図３のアルゴリズム３００は、ステップ３０４，３０６および照会ステップ３０８を含む、破線で囲まれている追記されたプログラム部分３０２で実行される立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎの相対的な評価または判定を追加的に具体化する。
【００３０】
照会ステップ２２６に後続するステップ３０４で、まず、事前に判定された最小と最大の立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎの間の差形成によって、立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎの最大の広がりの計算が行われる。そしてステップ３０６で、好ましくは監視ユニット１１０に保存される所定の許容範囲または事前定義された許容インターバルと、立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎの最大の広がりとの比較を参照したうえで、本来の相対的な評価が行われる。照会ステップ３０８で、最大の広がりが許容範囲内にあるか否かのテストが行われる。それが該当する場合、ステップ２２８で充電動作の続行が行われる。そうでない場合には、別の（ジャンプ）経路２９０を介してステップ２３０で、同じく充電動作の遅滞のない中断が行われる。
【００３１】
所定の許容範囲を用いる立上り時間ＴＡｎ１，．．．，ｎの単独での相対評価が原則として可能である。しかし、たとえば同一ではあるが誤ったキャパシタンス値を有するコンデンサ全体の誤装填などのシステム上の障害は、相対的な評価によって判定することができない。相対的な許容差評価の利点は、ここに図示している図２の絶対的な許容差評価との組合せで初めて体現される。さらに相対評価の場合には、許容範囲が絶対評価のときよりも狭く設定されていてよい。というのも、入力回路１２０の内部の同じコンポーネントは、常に同一の経年劣化を受けると想定されるからである。
【００３２】
図４は、図１の蓄電池パック１００との相違点として、追加抵抗器ＲＺ１，．．．，５により改変された入力回路４１０を備える別の蓄電池パック４００を示しており、そのため記述の簡略さのために、蓄電池パック４００のその他の能動的および受動的な電子コンポーネントの説明に関しては、それらに代えて図１の叙述を援用する。受動入力回路４１０は、抵抗器Ｒ１，．．．，ｎのうちの１つとそれぞれ直列につながれた複数の追加抵抗器ＲＺ１，．．．，ｎを有するのが好ましく、このとき追加抵抗器ＲＺ１，．．．，ｎの数は、蓄電池セルＺ１，．．．，ｎの所定数ｎに等しいのが好ましい。
【００３３】
改変された図４の入力回路４１０では、あらためて例示として５に等しいｎ個の所定数（ｎ＝５）の蓄電池パック４００の蓄電池セルＺ１，．．．，５のもとで、相応に図面では５つの追加抵抗器ＲＺ１，．．．，５が設けられており、これらが抵抗器Ｒ１，．．．，５とそれぞれ直列につながれ、その際に、それぞれ監視ユニット１１０の入力部Ｅ２，．．．，６のうちの１つの直前に位置している。図面に示す５つの追加抵抗器ＲＺ１，．．．，５は、他の抵抗器Ｒ１，．．．，５よりも小型に、または最大でもこれに等しく設定される。追加抵抗器ＲＺ１，．．．，５の抵抗値は、抵抗器Ｒ１，．．．，５の抵抗値の２０％〜８０％であるのが好ましい。追加抵抗器ＲＺ１，．．．，５の抵抗値は、抵抗器Ｒ１，．．．，５の抵抗値の２０％〜５０％の抵抗値を有するのが特別に好ましい。追加抵抗器ＲＺ１，．．．，５の個数は、蓄電池セルＺ１，．．．，５の個数ｎおよび抵抗器Ｒ１，．．．，５の個数ｎに対応するのが好ましく、すなわち本例では個数５に相当する。しかしながら指摘しておくと、追加抵抗器ＲＺ１，．．．，５の個数が蓄電池セルＺ１，．．．，５および／または抵抗器Ｒ１，．．．，５の個数に等しくなくてもよい。追加抵抗器ＲＺ１，．．．，５は、監視ユニット１１０の入力回路４１０の内部で電流減衰を惹起する。
【００３４】
監視ユニット１１０の５つの電子スイッチＳ１，．．．，５に代えて、定義された短絡を引き起こす代わりに、固有の電流を通し、または定義された電気抵抗を接続することを可能にする、その他の能動的または受動的なコンポーネントが設けられていてもよい。このようなコンポーネントはＳＣＭ回路１１２の一部であってよく、あるいはその代替として−図４に例示として図示するように−、受動入力回路４１０に統合されていてもよい。
【００３５】
蓄電池パック４００の入力回路４１０の内部での障害認識をするための（入力）電圧Ｕ１，．．．，５の立下り曲線のここで与えられる評価の事例では、アルゴリズムにより決定された電子スイッチＳ１，．．．，５が、定義された時間インターバルにわたって閉じられる。この時間インターバルの開始時に、または該当するスイッチＳ１，．．．，ｎの閉止プロセスが第１の時点ｔ１で有効になった直後に、これに割り当てられる現在の（入力）電圧Ｕ１，．．．，５（ｔ１）が測定される。時間インターバルの経過後に、または第２の時点ｔ２で、該当するスイッチＳ１，．．．，５が再び開かれ、その直後に、これに割り当てられる（入力）電圧Ｕ１，．．．，５（ｔ２）が測定される。それに引き続いてＵ１，．．．，５（ｔ２）／Ｕ１，．．．，５（ｔ１）の比率が、好ましくは監視ユニット１１０のマイクロコントローラ１３０によって計算される。「直後に」である理由は、そうしないと割り当てられたコンデンサＣ１，．．．，５が付属のセルＺ１，．．．，５により再び再充電されることになり、それが立下り曲線の測定の誤差につながることになるからである。両方の時点ｔ１，ｔ２の検出は、たとえばマイクロコントローラ１３０により制御される監視ユニット１１０の時間測定ユニット１３２によって行うことができる。このとき第２の時点ｔ２と第１の時点ｔ１との間の差異は、規定された時間インターバルに等しい。
【００３６】
そして両方の電圧の比率Ｕ１，．．．，５（ｔ２）／Ｕ１，．．．，５（ｔ１）を、やはり図１〜図３の説明の枠内で行った記述に準じて、適当に設定される許容範囲を参照したうえで絶対的および／または相対的に評価することができ、それに伴い、蓄電池パック４００の入力回路４１０の内部での４つの電気的障害Ｆ１，．．．，４の検出のために援用することができる。蓄電池パック４００の、および立下り曲線の評価の１つの特別な利点は、たとえば１／Ｒ１，．．．，５とＣ１，．．．，５の１組の値が同程度に変化していて、そのためにＲとＣの積が一定に保たれる場合のように、互いに補い合う２つの障害でも検出できるという点にある。
【符号の説明】
【００３７】
１００，４００  蓄電池パック
１１０  監視ユニット
１１２  ＳＣＭ回路
１１４  集積回路
１２０，４１０  受動入力回路
１３２  時間測定ユニット
Ｃ１，．．．，ｎ  コンデンサ
ｎ  数
Ｆ１，．．．，４  電気的障害
Ｒ１，．．．，ｎ  抵抗器
ＲＺ１，．．．，ｎ    追加抵抗器
Ｓ１，．．．，ｎ  電子スイッチ
ＴＡｎ１，．．．，ｎ  立上り時間
Ｕ１，．．．，ｎ  電圧
Ｖ１，．．．，ｎ  電圧測定器
Ｚ１，．．．，ｎ  蓄電池セル
【図１】
2021534713.tif 000003
【図２】
2021534713.tif 000004
【図３】
2021534713.tif 000005
【図４】
2021534713.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月15日(2021.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
蓄電池パック１００の監視ユニット１１０の１つの利点は、該当する立上り時間ＴＡｎ１，．．．，５の評価が行われるのであって、絶対的な電圧値の評価が行われるのではないことにある。一方では、それによって評価のための許容範囲が、蓄電池パック１００の個々の蓄電池セルＺ１，．．．，５のそのつどの充電状態に左右されることがなく、他方では、たとえばアナログ・デジタルコンバータまたは電圧測定器Ｖ１，．．．，５についての閾値を設定可能である市販のマイクロコントローラ１３０が存在しており、所定の閾値に到達するまで立上り時間ＴＡｎ１，．．．，５を測定するだけでよい。こうした状況に基づき、マイクロコントローラ１３０のいっそう多くのリソースを、その他の役割のために利用することができる。立上り時間ＴＡｎ１については、場合により修正係数を計算上で考慮することができ、それは、ここに図示するように、入力部Ｅ１がアース分岐内部の電気的な（補償）抵抗器Ｒを介してではなく、蓄電池パック１００のマイナス極Ｍと直接接続されている場合である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に配線された所定数（ｎ）の個々の蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）と、個々の前記蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）についての、特にＳＣＭ回路（１１２）の方式に基づく監視ユニット（１１０）とを有する蓄電池パック（１００）であって、前記監視ユニット（１１０）は受動入力回路（１２０）を有する、蓄電池パックにおいて、前記監視ユニット（１１０）は、前記受動入力回路（１２０）の内部でのさまざまな電気的障害（Ｆ１，．．．，４）を、前記監視ユニット（１１０）に付属する時間測定ユニット（１３２）によって、特に電圧（Ｕ１，．．．，ｎ）の立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）の測定を参照して認識するために構成されることを特徴とする蓄電池パック。
【請求項２】
前記監視ユニット（１１０）は、電圧（Ｕ１，．．．，ｎ）を検出するための少なくとも１つの電圧測定器（Ｖ１，．．．，ｎ）と、電子スイッチ（Ｓ１，．．．，ｎ）とを有することを特徴とする、請求項１に記載の蓄電池パック。
【請求項３】
前記受動入力回路（１２０）は、複数の抵抗器（Ｒ１，．．．，ｎ）とコンデンサ（Ｃ１，．．．，ｎ）とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の蓄電池パック。
【請求項４】
前記受動入力回路（１２０）の内部での電気的障害（Ｆ１，．．．，４）は、付属のスイッチ（Ｓ１，．．．，ｎ）による、前記監視ユニット（１１０）の前記電圧測定器（Ｖ１，．．．，ｎ）のうちのそれぞれ１つの少なくとも一時的な橋渡しにより、電圧（Ｕ１，．．．，ｎ）の立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，５）の絶対的および／または相対的な評価によってそれぞれ認識可能であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の蓄電池パック。
【請求項５】
前記受動入力回路（４１０）は前記抵抗器（Ｒ１，．．．，ｎ）のうちの１つとそれぞれ直列につながれた複数の追加抵抗器（ＲＺ１，．．．，ｎ）を有し、前記追加抵抗器（ＲＺ１，．．．，ｎ）の数は前記蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）の所定数（ｎ）に等しいことを特徴とする、請求項４に記載の蓄電池パック。
【請求項６】
前記追加抵抗器（ＲＺ１，．．．，ｎ）は前記抵抗器（Ｒ１，．．．，ｎ）よりも小型に、またはこれに等しく設定されることを特徴とする、請求項５に記載の蓄電池パック。
【請求項７】
前記監視ユニット（１１０）が集積回路（１１４）として製作されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の蓄電池パック。
【請求項８】
蓄電池パック（１００）の、特に請求項１から７までのいずれか１項に記載の蓄電池パック（１００）の、所定数（ｎ）の個々の蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）についての、特にＳＣＭ回路（１１２）の方式に基づく監視ユニット（１１０）の受動入力回路（１２０）の内部での電気的障害（Ｆ１，．．．，４）を認識する方法において、次の各ステップを含み、
ａ）前記蓄電池パック（１００）の充電動作が開始され、
ｂ）電圧（Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ１））が測定され、
ｃ）前記監視ユニット（１１０）の電圧測定器（Ｖ１，．．．，ｎ）が付属のスイッチ（Ｓ１，．．．，ｎ）により少なくとも一時的に橋渡しされ、
ｄ）現在測定されている電圧（Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ２））が前記電圧（Ｕ１，．．．，ｎ（ｔ１））の０．１〜０．９の割合に達するまでの立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）が測定され、
ｅ）前記蓄電池パック（１００）の所定数（ｎ）の蓄電池セル（Ｚ１，．．．，ｎ）の各々について前記ステップｂ）〜ｄ）が反復され、
ｆ）所定の許容範囲を参照しながら前記立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）が絶対的および／または相対的に評価され、
ｇ）少なくとも１つの立上り時間（ＴＡｎ１，．．．，ｎ）が許容範囲外にあり、それに伴って前記監視ユニット（１１０）の前記受動入力回路（１２０）の内部での障害（Ｆ１，．．．，４）が認識されると、前記蓄電池パック（１００）の充電動作が停止され、そうでない場合には充電動作が続行されて、前記ステップｂ）〜ｇ）が周期的に反復される方法。
【請求項９】
前記所定数（ｎ）が１に等しい場合、前記第１の電圧測定器（Ｖ１）が電気抵抗器（Ｒ）を介して前記蓄電池パック（１００，４００）のマイナス極（Ｍ）と接続されていないときには、時間的な修正係数だけ前記立上り時間（ＴＡｎ１）が補正されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
2021534713.tif 000007
2021534713.tif 000008
2021534713.tif 000009
2021534713.tif 000010