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申请/专利权人：罗伯特·博世有限公司

摘要：本发明描述用于识别电能量存储器的第一电能量存储器单元中的内部短路的方法，其中电能量存储器包括至少两个电能量存储器单元、即第一电能量存储器单元和第二电能量存储器单元，所述电能量存储器单元在所述电能量存储器中电并联连接，所述方法具有以下步骤：检测流入第一电能量存储器单元或从第一电能量存储器单元流出的电流，以及检测流入第二电能量存储器单元或从第二电能量存储器单元流出的电流；根据所检测的至少两个电流求取第一电能量存储器单元中的短路电流；当所述短路电流按照数值超过预先定义的短路电流阈值时识别到内部短路。此外描述相应的设备、相应的计算机程序、相应的机器可读存储介质和相应的电能量存储器。

主权项：1.一种用于识别电能量存储器10的第一电能量存储器单元107，108，109中的内部短路的方法，其中所述电能量存储器10包括至少两个电能量存储器单元107，108，109、即第一电能量存储器单元107，108，109和第二电能量存储器单元107，108，109，所述至少两个电能量存储器单元在所述电能量存储器10中电并联连接，所述方法具有以下步骤：a检测流入所述第一电能量存储器单元107，108，109或从所述第一电能量存储器单元107，108，109流出的电流，以及检测流入所述第二电能量存储器单元107，108，109或从所述第二电能量存储器单元107，108，109流出的电流；b求取所述第一电能量存储器单元的第一差动电流值和所述第二电能量存储器单元的第二差动电流值，其中由第一电能量存储器单元的所检测的电流值通过差形成来求取相应的第一差动电流值，并且由第二电能量存储器单元的所检测的电流值求取相应的第二差动电流值；根据所述第一电能量存储器单元的第一差动电流值和所述第二电能量存储器单元的第二差动电流值求取所述第一电能量存储器单元107、108、109中的短路电流；c当所述短路电流按照数值超过预先定义的短路电流阈值时识别到内部短路。

全文数据：用于识别第一电能量存储器单元中的内部短路的方法技术领域本发明从一种用于识别电能量存储器的第一电能量存储器单元中的内部短路的方法出发，其中，所述电能量存储器（Energiespeicher）包括至少两个电能量存储器单元、即第一电能量存储器单元和第二电能量存储器单元，所述至少两个电能量存储器单元在所述电能量存储器中电并联连接。背景技术在车辆、尤其机动车日益电气化的过程中，使用越来越大的电能量存储器，所述电能量存储器由多个较小的单元组成。通常涉及电池包（Batteriepack），所述电池包由多个电池组模块或者电池组电池（Batteriezellen）构成。为了保证所述能量存储器的安全性，通常监控参量、诸如电能量存储器的电流和电压或者组成所述电能量存储器的较小的单元的电流和电压。如果这些参量超过或未超过确定的阈值或极限值，则这通常对于电能量存储器的安全性意味着风险。因此，如果该情况发生，则例如断开所谓的接触器（Schütze），以便阻止电能量存储器中的通过电流。在不太关键（wenigerkritischen）的情况下，例如最大的电流值被减小。较小的单元在此通常以串联布线的方式相互连接。在以并联连接的单元情况下，基于单元之间的并联而出现相同的电压。对在例如并联的电池组电池中的内部短路的识别因此通过电压测量和得出的（resultierend）电压扰动（Spannungseinbruch）不是简单地可行的。在出版物DE112011101823T5中著述一种用于并联的电池组接线电路的控制系统，所述控制系统通过确定和比较多个二次电池包的状态来确定异常。在出版物WO2011003251Al中描述一种电池组管理系统，所述电池组管理系统包括具有串并联布线的电池组系统，在所述电池组系统中，测量点通过电阻连接到电池组管理系统上并且能够实现电池组系统中的故障的探测。发明内容公开一种用于识别电能量存储器的第一电能量存储器单元中的内部短路的方法，其中，所述电能量存储器包括至少两个电能量存储器单元，即第一电能量存储器单元和第二电能量存储器单元，所述至少两个电能量存储器单元在所述电能量存储器中电并联连接。在此，例如利用霍尔电流传感器或分路电流传感器，检测流入所述第一电能量存储器单元中或从所述第一电能量存储器单元流出的电流。此外，检测流入所述第二电能量存储器单元中或从所述第二电能量存储器单元流出的电流。根据这些所检测的电流求取所述第一电能量存储器单元中的短路电流。这可以例如根据并联连接的电能量存储器单元的内阻值以及对所检测的电流的变化的总和形成（Summenbildung）来进行。例如进一步在下面找到相应的计算准则。在第一电能量存储器单元内的短路的情况下，通过以下引起所述短路电流，即短路如第一电能量存储器单元中的并联连接的电阻那样起作用。由此，第一电能量存储器单元的向外可见的内阻降低。此外，空载电压曲线由于第一电能量存储器单元的更强的放电而间接地改变。当所述短路电流按照数值超过预先定义的短路电流阈值时，这被识别为在第一电能量存储器单元中存在内部短路。所述方法因此以有利的方式允许识别短路并且由此有助于避免可能由内部短路引起的危险状况，例如第一电能量存储器单元的不受控制的放电和与此相关联地受控制的发热（kontrolliertesErhetzen）。有利地，于是如此控制进入第一电能量存储器单元中的通过电流，使得相应的电流值按照数值不再超过预先定义的紧急情况电流值。可替代地，也可以完全中断进入第一电能量存储器单元中的通过电流。为此，可以在电能量存储器中例如设置有相应的功率电子构件，例如在使用功率晶体管的情况下，或者设置有机械构件，例如接触器。本发明的另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。适宜地，由所检测的流入所述至少两个电能量存储器单元或从所述至少两个电能量存储器单元流出的电流分别求取相应的差动电流值。这意味着，由第一电能量存储器单元的所检测的电流值通过差形成来求取相应的第一差动电流值，并且由第二电能量存储器单元的所检测的电流值求取相应的第二差动电流值（Differenzstromwerte）。接着，根据这些所求取的差动电流值求取或计算短路电流。这可以例如借助进一步在下面说明的公式（1）来执行，其中，由离散的电流值计算相应的差值（Differenzwerte）并且以合适的方式求取因子k3。相应的可能性进一步在下面予以说明。这具有以下优点：由于差的使用，不将各自电流的绝对值包括到计算或求取中。因此，相比借助电流传感器的电流检测中的偏移电流，所述方法相对不灵敏。适宜地，求取至少两个电能量存储器单元的内阻比例。这可以例如通过具体确定至少两个电能量存储器单元的内阻值来进行或者通过商的总和的比例来进行，所述商使第一电能量存储器单元的第一差动电流值与由总电流值构成的差动总电流值相关（insVerhältnissetzen）。在此，内阻比例可以再现第一电能量存储器单元的内阻值与第一和第二电能量存储器单元的内阻值的总和的比例。接着根据所求取的内阻比例求取短路电流，其中，为此例如可以使用公式（1），在该公式中，因子k3映射相应的内阻比例。在此，也可以附加地应用上面提到的差动电流值。这通过考虑电能量存储器单元的内阻比例来以有利的方式提高所述方法的可靠性和稳健性。适宜地，求取至少两个电能量存储器单元的内阻。由所求取的内阻值接着求取短路电流，例如通过上面描述的内阻比例。因为可以可靠地并且精确地求取相应的内阻值，所以这允许非常准确地求取短路电流。适宜地，在使用至少所述第一差动电流值的情况下求取内阻比例。在此，也可以使用所求取的差动电流值的仅仅一部分。因此，有利地必要时不必求取相应的能量存储器单元的内阻。由此，所述方法例如变得不太计算密集，由此所述方法的应用范围增大。适宜地，借助对预先定义数目的差动电流值的总和形成来求取所述短路电流。这例如可以在使用进一步在下面说明的公式（2）、（3）和（4）的情况下进行，仅仅差动电流值包括到所述公式中。这具有以下优点：相比积分形成，可能的偏移不会太强烈地起决定作用并且不使积分值非常强烈地失真。此外，差动电流值在技术系统中通常已经以时间离散的形式存在。因此，有限的总和的计算可以以有利的方式非常简单地被执行。此外，用于识别电能量存储器的第一电能量存储器单元中的内部短路的设备是本公开内容的主题，其中，所述设备包括至少一个装置、尤其电子电池组管理控制设备，所述至少一个装置被设立用于执行所公开的方法。因此，通过所述设备直接地实现先前描述的优点。所述至少一个装置可以例如包括电池组管理控制设备和相应的功率电子器件、例如逆变器，以及电流传感器和或电压传感器和或温度传感器。电子控制单元、尤其以作为电池组管理控制设备的表现形式，也可以是这样的装置。电子控制单元尤其可以理解为电子控制设备，所述电子控制设备例如包括微控制器和或专用（applikationsspezifischen）硬件组件，例如ASIC，但个人计算机或存储器可编程控制装置同样可以属于所述电子控制设备。此外，计算机程序是本公开内容的主题，所述计算机程序包括指令，所述指令引起：前述设备实施所公开的方法。因此，当在相应的技术装置、例如计算机上实施计算机程序时以有利的方式实现所述方法的优点。此外，机器可读存储介质是本公开内容的主题，在所述机器可读存储介质上存储有所公开的计算机程序。因此，所描述的计算机程序的简单的传播和简单的使用以有利的方式是可能的。此外，电能量存储器是本公开内容的主题，所述电能量存储器包括至少两个电能量存储器单元并且此外具有所公开的设备。因此，以有利的方式实现在所述方法情况下描述的优点。电能量存储器单元尤其可以理解为电化学电池组电池和或具有至少一个电化学电池组电池的电池组模块和或具有至少一个电池组模块的电池包。例如，电能量存储器单元可以是基于锂的电池组电池或基于锂的电池组模块或基于锂的电池包。电能量存储器单元尤其可以是锂离子电池组电池或锂离子电池组模块或锂离子电池包。此外，电池组电池可以是类型锂聚合物蓄电池、镍金属氢化物蓄电池、铅酸蓄电池、锂空气蓄电池或锂硫蓄电池或者完全一般性地是任意电化学组分的蓄电池。电容器作为电能量存储器单元也是可能的。附图说明本发明的有利实施方式在图中示出并且在随后的描述中更详细地予以阐明。图1示出根据一种实施方式的所公开的电能量存储器的示意图；图2示出根据第一实施方式的所公开的方法的流程图；和图3示出用于识别内部短路的所公开的设备的示意图。具体实施方式相同的附图标记在所有图中表示相同的设备部件或相同的方法步骤。图1示出所公开的电能量存储器10的示意图，所述电能量存储器具有三个电能量存储器单元107、108、109，所述电能量存储器单元以并联方式相互电连接。借助电流传感器102、103、104分别检测电流，所述电流流入相应的电能量存储器单元中。接着，所检测的电流参量被转发给这里未示出的电池组管理控制设备。同样地，借助电流传感器105检测总电流，所述总电流由各个支路组成。也将该所检测的电流参量转发给这里未示出的电池组管理控制设备。借助电压传感器106检测并联连接的电能量存储器单元的电压。由于并联，所检测的电压对于所有电能量存储器单元107、108、109基本上是相同的。将所检测的电压参量同样转发给这里未示出的电池组管理控制设备。电池组管理控制设备实施所公开的方法，用于识别电能量存储器单元之一中的内部短路。图2示出根据第一实施方式的所公开的方法的流程图。在第一步骤S11中检测流入第一电能量存储器单元107的电流。此外，在第一步骤S11中检测流入第二电能量存储器单元108的电流。此外，在第一步骤S11中检测流入第三电能量存储器单元109的电流。也还可以检测总电流，该总电流然后分开成相应的分电流，如上面描述的那样。三个电能量存储器单元在此是电能量存储器10的一部分并且相互并联连接。在第二步骤S12中，短路电流的求取基于模型地进行，其中，基本关系的导出在下文中详尽地描述并且因此也适用于稍后的实施方式。为此，简化地假设，真实的电能量存储器单元可以以模型方式（modellhaft）作为等效电压源和欧姆电阻的串联电路示出，所述欧姆电阻作为内阻。第一、第二和第三电能量存储器单元107、108、109的各个电流因此可以描述如下：其中，G1至G3分别代表电导、即欧姆电阻的倒数，Ipack表示总电流，以及UOCV分别表示各自等效电压源的电压（也称作空载电压）。由于内部短路（示例性地在第三电能量存储器单元109中），第三电能量存储器单元109的等效电压源以及欧姆电阻的电压值发生改变。由此，电池电流如下发生改变：其中，由于短路而变化了的值通过撇号标出。Icell3的变化或差动电流dIcell3取决于总电流Ipack的变化。在短路的情况下，相应的内阻的值或电导G3与相应的等效电压源的电压UOCV3的附加依赖性被给定：。其中，dG3=dGshort，并且对于得出：其中，适用，并且因此得出：。该方程式可以在两个步骤中被简化：其一，通常近似地适用，由此，可以忽略该项。其二，通常近似地适用，由此，可以忽略作为因子的该项。由该简化得出：，其中。根据的转换提供：。通过该方程式的积分可以求取流入第三电能量存储器单元的短路电流。该短路电流得到为：。以时间离散的形式，该短路电流如下：。（1）具有窗宽度g、也即在考虑g和项（Summentermen）的情况下的开窗（Fensterung），在实践中可以被证明是有用的，以便避免积分的漂移（Wegdriften），其中，n是迄今为止记录的和项的总数：其中（2）（3）。在此情况下，总电流dIpack的变化可以借助对流入各个电能量存储器单元的电流dIcell1、dIcell2、dIcell3的变化的总和形成来求取，其中，这里ncell=3适用。因为电能量存储器单元107、108、109的内阻在所述电能量存储器单元的使用时间过程中发生改变并且相应的电导G因此也发生改变，所以因子k3的适配是有意义的。因为流入相应的电能量存储器单元107、108、109的各个电流与电能量存储器单元的内阻基本上成比例，所以通过相应的单电流与总电流的比例可以确定因子k3。对总共f个值中的数目h进行通知（Mitteilung）（其中f=h适用）在此是有意义的措施，以便减缓不期望的影响、诸如噪音和测量不准确性。由此例如得出：。（4）在第二步骤S12中，在使用在第一步骤S1l中检测的电流的情况下并且借助公式（1）求取短路电流，该短路电流由第三电能量存储器单元109中的内部短路引起。在此，在公式（1）中使用的参量k3例如可以借助内阻值或电导G的求取来进行。为此，可以使用电能量存储器单元107、108、109的电流和电压值，例如借助简单的商形成。于是如所说明的那样得出参量k3。以离散的形式借助差形成（Differenzenbildung）由流入第三电能量存储器单元109的电池电流的所检测的、离散的值来计算差动电流dIcell3。同样的内容适用于差动总电流dIpack。短路电流因此被求取并且可以被用于识别内部短路。为此，在第三步骤S13中，将所求取的短路电流或其离散的值按照数值（betragsmäßig）与预先定义的短路电流阈值进行比较。如果所求取的短路电流小于短路电流阈值，则假设不存在短路，并且继续进行第一步骤S11。如果所求取的短路电流按照数值大于预先定义的短路电流阈值，则在第四步骤S14中探测到第三电能量存储器单元109中的内部短路。此后，电的电池组管理控制设备可以实施不同的步骤。例如，在仅仅略微超过的情况下，可以减小允许的最大总电流或允许的平均总电流，以便至少能够实现减少的行驶运行，例如以便寻找车间。可替代地，可以通过断开电能量存储器10中的合适的开关、例如接触器来完全中断总通过电流，以便不继续对第三电能量存储器单元109加负荷（belasten）。可替代地，在第二步骤S12中，可以借助公式（3）通过各个差动电池电流的总和来求取差动总电流dIpack。因此必要时可以放弃用于求取Ipack的总电流测量。用于通过各自电导G1至G3求取因子k3的替代方案在第二步骤S12中借助公式（4）是可行的。因此，必要时可以放弃各个电导G1、G2、G3的求取。这可以被证明对于所公开的方法的计算时间和存储需求是有利的。图3示出所公开的设备70的示意图，所述设备被设立用于实施用于识别电能量存储器的第一电能量存储器单元中的内部短路的所公开的方法。在此，借助合适的传感器71、例如如图1的装置中的电流和电压传感器来检测电流和电压，并且传送给电池组管理控制设备72。电池组管理控制设备72接着执行第一电能量存储器单元中的短路电流的求取。如果电池组管理控制设备识别到内部短路，则该电池组管理控制设备72相应地操控功率电子器件73，例如逆变器，以便降低或中断电能量存储器中的总通过电流。由此避免安全性关键的状况，该状况通过对第一电能量存储器单元进一步以电的方式加负荷得出。

权利要求：1.一种用于识别电能量存储器（10）的第一电能量存储器单元（107，108，109）中的内部短路的方法，其中，所述电能量存储器（10）包括至少两个电能量存储器单元（107，108，109）、即第一电能量存储器单元（107，108，109）和第二电能量存储器单元（107，108，109），所述至少两个电能量存储器单元在所述电能量存储器（10）中电并联连接，所述方法具有以下步骤：a）检测流入所述第一电能量存储器单元（107，108，109）或从所述第一电能量存储器单元（107，108，109）流出的电流，以及检测流入所述第二电能量存储器单元（107，108，109）或从所述第二电能量存储器单元（107，108，109）流出的电流；b）根据所检测的至少两个电流求取所述第一电能量存储器单元（107，108，109）中的短路电流；c）当所述短路电流按照数值超过预先定义的短路电流阈值时识别到内部短路。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法此外包括：d）由所检测的流入所述至少两个电能量存储器单元（107，108，109）或从所述至少两个电能量存储器单元（107，108，109）流出的电流对于至少一个电能量存储器单元（107，108，109）求取差动电流值，其中，在步骤b）中，附加地根据所求取的差动电流值进行所述短路电流的求取。3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，所述方法此外包括：e）求取所述至少两个电能量存储器单元（107，108，109）的内阻比例，其中，在步骤b）中附加地根据所求取的内阻比例进行所述短路电流的求取。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，所述方法此外包括：f）求取所述至少两个电能量存储器单元（107，108，109）的内阻，其中，在步骤b）中，附加地根据所述至少两个电能量存储器单元（107，108，109）的所求取的内阻进行所述短路电流的求取。5.根据权利要求3所述的方法，其中，在使用所述差动电流值的情况下求取所述内阻比例。6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，借助对预先定义数目的差动电流值的总和形成来求取所述短路电流。7.一种用于识别电能量存储器（10）的第一电能量存储器单元（107，108，109）中的内部短路的设备（70），所述设备包括至少一个装置（71，72，73）、尤其电子电池组管理控制设备（72），所述至少一个装置被设立用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。8.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令引起：根据权利要求7所述的设备实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法步骤。9.一种机器可读存储介质，在所述机器可读存储介质上存储有根据权利要求8所述的计算机程序。10.一种电能量存储器（10），所述电能量存储器包括至少两个电能量存储器单元（107，108，109）和根据权利要求7所述的设备（70）。

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