WO2013143779A1 - Verfahren zum aktivieren von mehreren überwachungseinheiten einer batterie, batterie und kraftfahrzeug mit derselben - Google Patents

Verfahren zum aktivieren von mehreren überwachungseinheiten einer batterie, batterie und kraftfahrzeug mit derselben Download PDF

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WO2013143779A1
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monitoring unit
communication network
monitoring
control unit
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PCT/EP2013/053168
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Karsten Thoelmann
Stefan Butzmann
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Robert Bosch Gmbh
Samsung Sdi Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a battery having a plurality of battery modules, a plurality of monitoring units, wherein in each case a monitoring unit is connected to a battery module, a battery control unit and a first communication network, in particular a field bus, with which the
  • Monitoring units are connected and which is designed to transmit data from or to the battery control unit. Furthermore, the invention relates to a method for activating a plurality of monitoring units of a battery. Moreover, the invention relates to a motor vehicle with the battery, which is connected to a drive system of the motor vehicle.
  • Lithium ion batteries eg. As for automotive applications exist
  • Monitoring units also called Cell Supervising Circuit, performed.
  • Conventional monitoring units communicate with a central control unit frequently via the known CAN bus (Controller Area Network).
  • CAN bus Controller Area Network
  • Conventional monitoring units are usually identical in software and hardware in order to be able to manufacture them cheaply.
  • FIG. 1 shows a known battery 100 which comprises a plurality of battery modules 102 and monitoring units 104 connected thereto.
  • the battery modules 102 each include a plurality of series connected ones
  • the Lithium-ion battery cells 106 Lithium-ion battery cells 106.
  • the monitoring units 104 are connected to the Battery modules 102 connected so that they can measure their voltage or monitor. All monitoring units 104 and one
  • Battery control unit 107 are connected to a CAN bus 108.
  • the known monitoring units 104 are identical in software and hardware. When the monitoring units 104 are switched on, they are therefore addressed in random order by the battery control unit BCU via the CAN bus.
  • a battery which comprises a plurality of battery modules and a plurality of monitoring units.
  • a monitoring unit is connected to a battery module.
  • the battery according to the invention comprises a battery control unit and a first
  • the first communication network is configured to transmit data to or from the battery control unit.
  • the battery includes a second communication network that is configured to transmit an activation signal for activating a monitoring unit to another monitoring unit.
  • a motor vehicle comprises the battery according to the invention, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
  • Monitoring units of a battery comprising a plurality of battery modules, wherein in each case a monitoring unit is connected to a battery module, a battery control unit and a first communication network, in particular a field bus to which the monitoring units are connected and which transmits data from or to the battery control unit, basically comprises the following
  • Conventional monitoring units which have essentially identical software and hardware, can be activated sequentially in the battery according to the invention, in particular by the second communication network, that is to say one after the other.
  • the battery control unit can each activated monitoring unit, preferably via the first
  • Communication network assign a communication address. If the activation of the surveillance units in a given spatial
  • the monitoring units are addressable in the same order, so that the battery control unit based on the addresses
  • An advantage of the battery according to the invention is therefore z.
  • the battery control unit may indicate by its address where the defective battery module is located so that it can be quickly found, repaired or replaced.
  • the second communication network unlike conventional batteries, can prevent random activation of the monitoring units and, for an advantageous predetermined activation order, can be used to control the monitoring units
  • the battery may have several
  • switching elements wherein in each case a switching element with a
  • the switching elements are preferably designed to, the
  • a monitoring unit may also include, for example
  • Voltage measuring device a temperature sensor, a microcontroller and a voltage regulator include.
  • the voltage regulator can turn off the microcontroller supply a battery module voltage with appropriate voltage.
  • Voltage measuring device can measure the voltage of a battery module
  • the temperature sensor can measure the battery module temperature.
  • Microcontroller can capture these measurements, store and / or compare and over the first communication network, for example, to the
  • the battery control unit can also request measured values of a specific monitoring unit via the first communication network, in which case the battery control unit preferably addresses the respective monitoring unit with a unique address, so that only the respectively addressed one
  • Monitoring unit responds to the request.
  • a switching element is preferably controllable via the second communication network and connects the monitoring unit either with the
  • Switching elements in particular semiconductor switching elements, are favorable and can be controlled simply by the second communication network.
  • the switching elements may comprise optocouplers each having an optical receiver and an associated optical transmitter.
  • the optical transmitter of an opto-coupler may be connected to a monitoring unit and the optical receiver thereof
  • Optocoupler can be connected to another monitoring unit.
  • the optocouplers advantageously enable the transmission of an activation signal between galvanically isolated circuits, eg. B. the circuit of a monitoring unit and the circuit of the second
  • the second communication network may comprise a plurality of clock-controlled delay elements.
  • the clock-controlled delay element preferably comprises a D flip-flop, for example a clock-edge-controlled D flip-flop or a clock-state-controlled D-latch.
  • the delay elements each essentially comprise at least one data input, a clock input and a data output, wherein the data output of a delay element with one of the switching elements and with the data input of another
  • Delay can be connected. Such delay elements essentially allow one bit to be stored, e.g. For example, a "1" for a
  • Delay elements in particular form a shift register, the z. B. the voltage applied to the data input activation signal at an active clock edge at the clock input to the data output and otherwise stores.
  • the battery according to the invention may comprise a battery management system.
  • Battery management system may be formed as an electronic control unit and an overall monitoring and control of the battery modules
  • the battery management system can take over the function of a charge controller in motor vehicles, for example.
  • a first monitoring unit can be connected to the battery control unit via the second communication network.
  • the first monitoring unit can be connected to the battery control unit via the second communication network.
  • Monitoring unit receive an activation signal from the battery control unit, are activated and then transmit the activation signal via the second communication network to other monitoring units. As a result, the battery control unit does not have to control each individual monitoring unit directly.
  • FIG. 1 shows a battery known from the prior art
  • Figure 2 shows a battery according to an embodiment of the invention
  • Figure 3 monitoring units according to another embodiment of the
  • FIG. 4 shows a battery according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a pulse diagram of a second communication network according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a battery according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a pulse diagram of a second communication network according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a battery according to a further exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a pulse diagram of a second communication network according to a further exemplary embodiment of the invention
  • Figure 6 shows a method according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a battery 200 with a battery module 202 and a monitoring unit 204.
  • the battery module 202 includes a
  • the monitoring unit 204 comprises a voltage meter 210, an optocoupler 212, which forms a switching element, a linear regulator 214 and a microcontroller 216.
  • the voltmeter 210 is connected to the measurement and supply lines 208 and measures the voltage of the series connection, that is to say the voltage of the battery module 202.
  • the measurement and supply lines 208 also supply power to the microcontroller 216.
  • the microcontroller 216 is preceded by the linear regulator 214 to the voltage of the battery module
  • the microcontroller 216 may detect, store, and / or compare the measured voltages.
  • the microcontroller 216 is also connected via a CAN bus 218, which forms a first communication network, with a
  • the microcontroller 216 transmits measured voltages or evaluations thereof to the battery control unit 219 via the CAN bus 218.
  • the monitoring unit 204 may also have other measured values, for. As the temperature of the battery module 202 or individual lithium-ion battery cells 206, measure, detect, store, compare and transmitted to the battery control unit 219.
  • Monitoring units and a battery control unit 219 form the battery 200.
  • a battery control unit of a conventional battery can not draw any conclusions about the location of the defective battery
  • Battery module 202 give.
  • the battery 200 has the optocoupler 212 and a control line 220 connected thereto, which together form a second communication network.
  • the battery control unit 219 activates all battery modules 202 of the battery 200 in succession via the second communication network and in this case has the currently activated one
  • Battery modules 202 via the CAN bus 218 each have a unique
  • Communication address too. It is also possible that the battery modules 202 themselves, after being activated, provide a communication address. If the monitoring units 204 are connected to the second communication network in a certain spatial order, the allocation of the communication addresses can be done in the same order.
  • FIG. 3 shows a plurality of monitoring units 300, 302 of essentially identical construction, which substantially correspond to the monitoring unit 204 shown in FIG.
  • the monitoring unit 300 forms a first monitoring unit
  • the monitoring unit 302 forms a further monitoring unit.
  • the monitoring units 300, 302 each comprise an optocoupler 304, which forms a switching element.
  • Each optocoupler 304 includes an optical transmitter 306, e.g. As an infrared light emitting diode, and an optical receiver 308, z. B. a phototransistor.
  • Monitoring unit 300 is connected to a battery control unit 312 via a second communication network 310.
  • the battery control unit 312 sends an activation signal via the second communication network to the optical transmitter 306 of the first monitoring unit 300 so that it
  • the optical switch 306 thereby switches the optical receiver 308 such that the microcontroller 216 is supplied with energy, the first monitoring unit 300 is thereby activated and receives a first communication address via the CAN bus 218.
  • the monitoring units 300, 302 also each include one
  • the optical transmitter 306 of the further monitoring unit 302 is connected to the upper voltage potential of the first monitoring unit 300 and to the current source 314 of the first monitoring unit 300.
  • the optical transmitter 306 thereby switches the optical receiver 308 such that the further monitoring unit is activated after the first monitoring unit.
  • the further monitoring unit 302 receives via CAN bus 218 a second communication address, which differs from the first communication address.
  • monitoring units 300, 302 have the same hardware and software, they can be addressed in a predetermined order, whereby the battery control unit 312 based on the communication address on the position, the location and / or the spatial arrangement of the individual
  • FIG. 4 shows a battery 400 with a plurality of monitoring units 402, 404, 405, wherein the monitoring unit 402 has a first
  • Monitoring unit forms and the monitoring units 404, 405 form further monitoring units.
  • the monitoring units 402, 404, 405 each have a switching element 406, z.
  • the switching elements 406 may be like the optocoupler in the figure 3 connected to each other.
  • the switching elements 406 are connected to a second communication network 408.
  • the second communication network 408 includes a plurality of D flip-flops 409, 410, 41 1.
  • the D flip-flop 409 forms a first delay element and the D flip-flops 410, 41 1 form further
  • the D flip-flops 409, 410, 411 each have a data input D1, D2 and D3, a clock input C and a data output Q1, Q2 and Q3, respectively.
  • the clock inputs C are connected to a battery control unit 412 which generates a clock signal.
  • the data input D1 of the first delay element or D flip-flop 409 is connected to the battery control unit 412.
  • the data output Q1 of the first delay element or D flip-flop 409 is connected to the battery control unit 412.
  • D flip-flop 409 is connected to the switching element 406 of the first monitoring unit 402 and to the data input D2 of the further delay element or
  • D flip-flops 410 connected.
  • the data output Q2 of the further D flip-flop 410 is connected to the switching element 406 of the further monitoring unit 404 and to the data input D3 of the further D flip-flop 41 1.
  • Data output Q3 of the further D flip-flop 411 is connected to the switching element 406 of the further monitoring unit 405.
  • further monitoring units may be connected to even further D flip-flops and the second communication network 408.
  • the mode of operation of the battery 400 shown in FIG. 4 and in particular of the second communication network 408 will be described in more detail below with reference to the pulse diagram shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a plurality of signal curves between the battery control unit 412 and the D flip-flops 409, 410, 411.
  • the battery control unit 412 outputs an alternating clock signal C to the clock inputs Cl of the D flip-flops 409. 410, 411.
  • the D flip-flops 409, 410, 41 1 are designed such that they give a signal which is stable at the data input D1, D2, D3 in the presence of a positive clock edge to the data output Q1, Q2, Q3.
  • the battery control unit transmits
  • Activation signal A to the data input D1 of the first D flip-flop 409.
  • the D flip-flop 409 outputs the activation signal A at the data output Q1 and activates via the switching element 406, the first monitoring unit 402.
  • the activation signal A is now also at the data input D2 of the other D flip-flop 410.
  • the further D flip-flop outputs the activation signal A at the data output Q2 and activates the further monitoring unit 404 via the switching element 406.
  • further monitoring units can be activated by the second
  • Communication network are activated one after the other.
  • the clock-controlled D-flip-flops enable activation at predetermined intervals.
  • the battery control unit 412 may perform the
  • FIG. 6 shows a method 600 according to one exemplary embodiment of the invention.
  • an activation signal is sent from a battery control unit via a second communication network to a first monitoring unit.
  • the first monitoring unit is activated by the activation signal.
  • the activated first monitoring unit is addressed via a first communication network.
  • the activation signal from the activated monitoring unit becomes a sent to another monitoring unit.
  • the further monitoring unit is activated.
  • step 614 it may be checked whether all monitoring units of a battery are activated and have an address, if yes, if the method 600 ends in step 616, if no, then the method 600 repeats steps 608 , 610 and 612.

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Abstract

Es wird eine Batterie (200; 400) vorgeschlagen, umfassend mehrere Batteriemodule (202); mehrere Überwachungseinheiten (204; 300, 302; 402, 404, 405), wobei jeweils eine Überwachungseinheit (204; 300, 302; 402, 404, 405) mit einem Batteriemodul (202) verbunden ist; eine Batteriesteuereinheit (219; 312; 412) und ein erstes Kommunikationsnetz (218), insbesondere ein Feldbus (218), mit dem die Überwachungseinheiten (204; 300, 302; 402, 404, 405) verbunden sind und das ausgelegt ist, Daten von oder zu der Batteriesteuereinheit (219; 312; 412) zu übertragen. Außerdem umfasst die Batterie (200; 400) ein zweites Kommunikationsnetz (310; 408), das ausgelegt ist, ein Aktivierungssignal (A) zum Aktivieren von einer Überwachungseinheit (204; 300, 302; 402, 404, 405) zu einer weiteren Überwachungseinheit (204; 302; 404, 405) zu übertragen. Ferner wird ein Verfahren (600) zum Aktivieren von mehreren Überwachungseinheiten einer Batterie vorgeschlagen. Außerdem wird ein Kraftfahrzeug mit der Batterie vorgeschlagen, die mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Aktivieren von mehreren Überwachungseinheiten einer Batterie, Batterie und Kraftfahrzeug mit derselben
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren Batteriemodulen, mehreren Überwachungseinheiten, wobei jeweils eine Überwachungseinheit mit einem Batteriemodul verbunden ist, einer Batteriesteuereinheit und einem ersten Kommunikationsnetz, insbesondere ein Feldbus, mit dem die
Überwachungseinheiten verbunden sind und das ausgelegt ist, Daten von oder zu der Batteriesteuereinheit zu übertragen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aktivieren von mehreren Überwachungseinheiten einer Batterie. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der Batterie, die mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Stand der Technik
Lithium-Ionen Batterien, z. B. für Automobil-Anwendungen, bestehen
bekanntermaßen aus einer Vielzahl von Batteriezellen. Diese Batteriezellen werden aufgrund von Sicherheitsanforderungen einzeln z. B. hinsichtlich ihrer
Spannung und Temperatur, überwacht. Die Überwachung wird von
Überwachungseinheiten, auch Cell Supervising Circuit genannt, durchgeführt. Herkömmliche Überwachungseinheiten kommunizieren mit einem zentralen Steuergerät häufig über den bekannten CAN-Bus (Controller Area Network). Herkömmliche Überwachungseinheiten sind in Software und Hardware meist identisch ausgebildet, um sie günstig herstellen zu können.
In der Figur 1 ist eine bekannte Batterie 100 gezeigt, die mehrere Batteriemodule 102 und jeweils daran angeschlossene Überwachungseinheiten 104 umfasst. Die Batteriemodule 102 umfassen jeweils mehrere in Reihe geschaltete
Lithium-Ionen-Batteriezellen 106. Die Überwachungseinheiten 104 sind an den Batteriemodulen 102 derart angeschlossen, dass sie deren Spannung messen bzw. überwachen können. Alle Überwachungseinheiten 104 und eine
Batteriesteuereinheit 107 sind mit einem CAN-Bus 108 verbunden. Die bekannten Überwachungseinheiten 104 sind in Software und Hardware identisch. Beim Einschalten der Überwachungseinheiten 104 werden diese daher in zufälliger Reihenfolge von der Batteriesteuereinheit BCU über den CAN-Bus adressiert.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Batterie zur Verfügung gestellt, welche mehrere Batteriemodule und mehrere Überwachungseinheiten umfasst. Jeweils eine Überwachungseinheit ist mit einem Batteriemodul verbunden. Außerdem umfasst die erfindungsgemäße Batterie eine Batteriesteuereinheit und ein erstes
Kommunikationsnetz, insbesondere ein Feldbus, mit dem die
Überwachungseinheiten verbunden sind. Das erste Kommunikationsnetz ist ausgelegt, Daten von oder zu der Batteriesteuereinheit zu übertragen. Außerdem umfasst die Batterie ein zweites Kommunikationsnetz, das ausgelegt ist, ein Aktivierungssignal zum Aktivieren von einer Überwachungseinheit zu einer weiteren Überwachungseinheit zu übertragen.
Außerdem umfasst ein Kraftfahrzeug die erfindungsgemäße Batterie, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aktivieren von mehreren
Überwachungseinheiten einer Batterie, umfassend mehrere Batteriemodule, wobei jeweils eine Überwachungseinheit mit einem Batteriemodul verbunden ist, eine Batteriesteuereinheit und ein erstes Kommunikationsnetz, insbesondere ein Feldbus, mit dem die Überwachungseinheiten verbunden sind und das Daten von oder zu der Batteriesteuereinheit überträgt, umfasst grundsätzlich folgende
Schritte:
a) Senden eines Aktivierungssignals von der Batteriesteuereinheit über ein zweites Kommunikationsnetz zu einer ersten Überwachungseinheit,
b) Aktivieren der ersten Überwachungseinheit durch das Aktivierungssignal, c) Senden des Aktivierungssignals von der aktivierten Überwachungseinheit über das zweite Kommunikationsnetz zu einer weiteren Überwachungseinheit, d) Aktivieren der weiteren Überwachungseinheit,
e) Wiederholen der Schritte c) und d), bis mehrere Überwachungseinheiten aktiviert sind.
Vorteile der Erfindung
Herkömmliche Überwachungseinheiten, die im Wesentlichen identische Software und Hardware aufweisen, können bei der erfindungsgemäßen Batterie insbesondere durch das zweite Kommunikationsnetz sequentiell, das heißt nacheinander aktiviert werden. Die Batteriesteuereinheit kann dabei jeder aktivierten Überwachungseinheit, vorzugsweise über das erste
Kommunikationsnetz, eine Kommunikationsadresse zuweisen. Wenn die Aktivierung der Überwachungseinheiten in einer bestimmten räumlichen
Reihenfolge erfolgt, sind die Überwachungseinheiten in der gleichen Reihenfolge adressierbar, so dass die Batteriesteuereinheit anhand der Adressen
beispielsweise Rückschlüsse auf die räumliche Anordnung der
Überwachungseinheit ziehen kann. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Batterie liegt daher z. B. darin, dass die Batteriesteuereinheit im Fall eines beliebigen defekten Batteriemoduls durch dessen Adresse angeben kann, wo das defekte Batteriemodul liegt, so dass es schnell gefunden, repariert oder ausgetauscht werden kann.
Das zweite Kommunikationsnetz kann im Unterschied zu herkömmlichen Batterien eine zufällige Aktivierung der Überwachungseinheiten verhindern und kann für eine vorteilhafte vorbestimmte Aktivierungsreihenfolge der
Überwachungseinheiten sorgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Batterie mehrere
Schaltelemente umfassen, wobei jeweils ein Schaltelement mit einer
Überwachungseinheit und dem zweiten Kommunikationsnetz verbindbar ist. Die Schaltelemente sind vorzugsweise dazu ausgebildet, die
Überwachungseinheiten zu aktivieren oder zu deaktivieren.
Eine Überwachungseinheit kann außerdem beispielsweise ein
Spannungsmessgerät, einen Temperatursensor, einen Mikrocontroller und einen Spannungsregler umfassen. Der Spannungsregler kann den Mikrocontroller aus einer Batteriemodulspannung mit geeigneter Spannung versorgen. Das
Spannungsmessgerät kann die Spannung eines Batteriemoduls messen, der Temperatursensor kann die Batteriemodultemperatur messen. Der
Mikrocontroller kann diese Messwerte erfassen, speichern und/oder vergleichen sowie über das erste Kommunikationsnetz beispielsweise an die
Batteriesteuereinheit senden.
Die Batteriesteuereinheit kann außerdem über das erste Kommunikationsnetz Messwerte einer bestimmten Überwachungseinheit anfordern, dabei spricht die Batteriesteuereinheit die jeweilige Überwachungseinheit vorzugsweise mit einer eindeutigen Adresse an, so dass nur die jeweils angesprochene
Überwachungseinheit auf die Anforderung antwortet.
Ein Schaltelement ist vorzugsweise über das zweite Kommunikationsnetz ansteuerbar und verbindet die Überwachungseinheit entweder mit der
Batteriemodulspannung bzw. der vom Linearregler bereitgestellten geeigneten Spannung oder trennt die Überwachungseinheit von derselben, das heißt, das Schaltelement kann die Überwachungseinheiten aktivieren oder deaktivieren. Schaltelemente, insbesondere Halbleiterschaltelemente, sind günstig und sind einfach durch das zweite Kommunikationsnetz ansteuerbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Schaltelemente Optokoppler mit jeweils einem optischen Empfänger und einem zugeordneten optischen Sender umfassen. Der optische Sender eines Optokopplers kann mit einer Überwachungseinheit verbunden sein und der optische Empfänger desselben
Optokopplers kann mit einer weiteren Überwachungseinheit verbunden sein.
Die Optokoppler ermöglichen auf vorteilhafte Weise das Übertragen eines Aktivierungssignals zwischen galvanisch getrennten Stromkreisen, z. B. dem Stromkreis einer Überwachungseinheit und dem Stromkreis des zweiten
Kommunikationsnetzes.
Als Schaltelement können beispielsweise auch MOSFETs, Relais und dergleichen dienen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das zweite Kommunikationsnetz mehrere taktgesteuerte Verzögerungsglieder umfassen. Vorzugsweise umfasst das taktgesteuerte Verzögerungsglied ein D-Flipflop, beispielsweise ein taktflankengesteuertes D-Flipflop oder ein taktzustandsgesteuertes D-Latch.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Verzögerungsglieder jeweils im Wesentlichen wenigstens einen Dateneingang, einen Takteingang und einen Datenausgang, wobei der Datenausgang eines Verzögerungsglieds mit einem der Schaltelemente und mit dem Dateneingang eines weiteren
Verzögerungsglieds verbunden sein kann. Solche Verzögerungsglieder ermöglichen im Wesentlichen ein Bit zu speichern, z. B. eine„1" für ein
Aktivierungssignal. Außerdem können mehrere in Reihe geschaltete
Verzögerungsglieder insbesondere ein Schieberegister bilden, das z. B. das am Dateneingang anliegende Aktivierungssignal bei einer aktiven Taktflanke am Takteingang auf den Datenausgang gibt und ansonsten speichert. Dadurch können auf vorteilhafte Weise mehrere Überwachungseinheiten nacheinander und in definierten Zeitabständen, insbesondere entsprechend dem Taktsignal, aktiviert bzw. eingeschaltet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße eine Batterie ein Batteriemanagementsystem umfassen. Ein
Batteriemanagementsystem kann als elektronisches Steuergerät ausgebildet sein und eine Gesamtüberwachung und Regelung der Batteriemodule
ermöglichen. Das Batteriemanagementsystem kann in Kraftfahrzeugen beispielsweise die Funktion eines Ladereglers übernehmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie ist eine erste Überwachungseinheit über das zweite Kommunikationsnetz mit der Batteriesteuereinheit verbindbar. Vorzugsweise kann die erste
Überwachungseinheit ein Aktivierungssignal von der Batteriesteuereinheit empfangen, aktiviert werden und anschließend das Aktivierungssignal über das zweite Kommunikationsnetz an weitere Überwachungseinheiten übertragen. Dadurch muss die Batteriesteuereinheit nicht jede einzelne Überwachungseinheit direkt ansteuern. Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Batterie,
Figur 2 eine Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 3 Überwachungseinheiten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Figur 4 eine Batterie gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 5 ein Impulsdiagramm eines zweiten Kommunikationsnetzes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 6 ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung
In der Figur 2 ist eine Batterie 200 mit einem Batteriemodul 202 und einer Überwachungseinheit 204 gezeigt. Das Batteriemodul 202 umfasst eine
Reihenschaltung mehrerer Lithium-Ionen-Batteriezellen 206. Zwei Mess- und Versorgungsleitungen 208 greifen die Spannung der Reihenschaltung ab und verbinden das Batteriemodul 202 mit der Überwachungseinheit 204. Die Überwachungseinheit 204 umfasst ein Spannungsmessgerät 210, einen Optokoppler 212, der ein Schaltelement bildet, einen Linearregler 214 und einen Mikrocontroller 216.
Das Spannungsmessgerät 210 ist an die Mess- und Versorgungsleitungen 208 angeschlossen und misst die Spannung der Reihenschaltung, das heißt die Spannung des Batteriemoduls 202. Die Mess- und Versorgungsleitungen 208 versorgen außerdem den Mikrocontroller 216 mit Energie. Dem Mikrocontroller 216 ist der Linearregler 214 vorgeschaltet, um die Spannung des Batteriemoduls
202 in eine für den Mikrocontroller 216 geeignete Versorgungsspannung zu wandeln. Der Mikrocontroller 216 kann die gemessenen Spannungen erfassen, speichern und/oder vergleichen. Der Mikrocontroller 216 ist außerdem über einen CAN-Bus 218, der ein erstes Kommunikationsnetz bildet, mit einer
Batteriesteuereinheit 219 verbunden. Der Mikrocontroller 216 überträgt gemessene Spannungen oder Auswertungen derselben über den CAN-Bus 218 an die Batteriesteuereinheit 219.
Neben der Spannung des Batteriemoduls 202 kann die Überwachungseinheit 204 auch andere Messwerte, z. B. die Temperatur des Batteriemoduls 202 bzw. einzelner Lithium-Ionen-Batteriezellen 206, messen, erfassen, speichern, vergleichen und an die Batteriesteuereinheit 219 übertragen.
In Elektrofahrzeugen können mehrere Batteriemodule 202 mit mehreren
Überwachungseinheiten und einer Batteriesteuereinheit 219 die Batterie 200 bilden.
Fällt die gemessene Spannung beispielsweise eines einzelnen Batteriemoduls 202 unter einen bestimmten Schwellwert oder fällt das einzelne Batteriemodul 202 vollständig aus, ist also defekt, kann eine Batteriesteuereinheit einer herkömmlichen Batterie keine Rückschlüsse auf den Ort des defekten
Batteriemoduls 202 geben.
Die Batterie 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist jedoch den Optokoppler 212 und eine daran angeschlossene Steuerleitung 220 auf, die zusammen ein zweites Kommunikationsnetz bilden. Die Batteriesteuereinheit 219 aktiviert über das zweite Kommunikationsnetz alle Batteriemodule 202 der Batterie 200 nacheinander und weist dabei den gerade aktivierten
Batteriemodulen 202 über den CAN-Bus 218 jeweils eine eindeutige
Kommunikationsadresse zu. Auch ist es möglich, dass die Batteriemodule 202 selbst, nach dem Aktivieren, eine Kommunikationsadresse bereitstellen. Wenn die Überwachungseinheiten 204 in einer bestimmten räumlichen Reihenfolge mit dem zweiten Kommunikationsnetz verbunden sind, kann die Zuweisung der Kommunikationsadressen in der gleichen Reihenfolge erfolgen. Die
Batteriesteuereinheit 219 gibt im Fall des defekten einzelnen Batteriemoduls 202 an, wo dieses unter den mehreren Batteriemodulen 202 zu finden ist, so dass es schnell repariert oder ausgetauscht werden kann. In der Figur 3 sind mehrere im Wesentlichen identisch gebildete Überwachungseinheiten 300, 302 gezeigt, die im Wesentlichen der in der Figur 2 gezeigten Überwachungseinheit 204 entsprechen. Die Überwachungseinheit 300 bildet eine erste Überwachungseinheit, die Überwachungseinheit 302 bildet eine weitere Überwachungseinheit.
Die Überwachungseinheiten 300, 302 umfassen jeweils einen Optokoppler 304, der ein Schaltelement bildet. Jeder Optokoppler 304 umfasst einen optischen Sender 306, z. B. eine Infrarot-Leuchtdiode, und einen optischen Empfänger 308, z. B. einen Fototransistor. Der optische Sender 306 der ersten
Überwachungseinheit 300 ist über ein zweites Kommunikationsnetz 310 mit einer Batteriesteuereinheit 312 verbunden. Die Batteriesteuereinheit 312 sendet ein Aktivierungssignal über das zweite Kommunikationsnetz an den optischen Sender 306 der ersten Überwachungseinheit 300, so dass dieser
stromdurchflossen ist. Der optische Schalter 306 schaltet dadurch den optischen Empfänger 308 derart, dass der Mikrocontroller 216 mit Energie versorgt wird, die erste Überwachungseinheit 300 wird dadurch aktiviert und erhält über den CAN-Bus 218 eine erste Kommunikationsadresse.
Die Überwachungseinheiten 300, 302 umfassen außerdem jeweils eine
Stromquelle 314. Der optische Sender 306 der weiteren Überwachungseinheit 302 ist am oberen Spannungspotential der ersten Überwachungseinheit 300 und an der Stromquelle 314 der ersten Überwachungseinheit 300 angeschlossen. Wenn die erste Überwachungseinheit 300 aktiviert ist, fließt Strom durch den optischen Sender 306 der weiteren Überwachungseinheit 302. Der optische Sender 306 schaltet dadurch den optischen Empfänger 308 derart, dass die weitere Überwachungseinheit nach der ersten Überwachungseinheit aktiviert wird. Die weitere Überwachungseinheit 302 erhält über CAN-Bus 218 eine zweite Kommunikationsadresse, die sich von der ersten Kommunikationsadresse unterscheidet.
Wie in der Figur 3 durch unterbrochene Linien des CAN-Busses 218 und den unterbrochenen Linien des zweiten Kommunikationsnetzes 310 angedeutet ist, können weitere Überwachungseinheiten angeschlossen sein und jeweils nacheinander aktiviert und adressiert werden. Obwohl die Überwachungseinheiten 300, 302 die gleiche Hardware und Software aufweisen, können sie so in einer vorbestimmten Reihenfolge adressiert werden, wodurch die Batteriesteuereinheit 312 anhand der Kommunikationsadresse auf die Position, die Lage und/oder die räumliche Anordnung der einzelnen
Überwachungseinheiten bzw. Batteriemodule schließen kann.
In der Figur 4 ist eine Batterie 400 mit mehreren Überwachungseinheiten 402, 404, 405 gezeigt, wobei die Überwachungseinheit 402 eine erste
Überwachungseinheit bildet und die Überwachungseinheiten 404, 405 weitere Überwachungseinheiten bilden. Die Überwachungseinheiten 402, 404, 405 weisen jeweils ein Schaltelement 406 auf, z. B. einen Optokoppler wie in der Figur 3. Die Schaltelemente 406 können wie die Optokoppler in der Figur 3 miteinander verbunden sein. Die Schaltelemente 406 sind mit einem zweiten Kommunikationsnetz 408 verbunden. Das zweite Kommunikationsnetz 408 umfasst mehrere D-Flipflops 409, 410, 41 1. Das D-Flipflop 409 bildet ein erstes Verzögerungsglied und die D-Flipflops 410, 41 1 bilden weitere
Verzögerungsglieder.
Die D-Flipflops 409, 410, 411 weisen jeweils einen Dateneingang D1 , D2 bzw. D3, einen Takteingang C und einen Datenausgang Q1 , Q2 bzw. Q3 auf. Die Takteingänge C sind mit einer Batteriesteuereinheit 412 verbunden, die ein Taktsignal erzeugt.
Der Dateneingang D1 des ersten Verzögerungsgliedes bzw. D-Flipflops 409 ist mit der Batteriesteuereinheit 412 verbunden. Der Datenausgang Q1 des
D-Flipflops 409 ist mit dem Schaltelement 406 der ersten Überwachungseinheit 402 und mit dem Dateneingang D2 des weiteren Verzögerungsglieds bzw.
D-Flipflops 410 verbunden. Der Datenausgang Q2 des weiteren D-Flipflops 410 ist mit dem Schaltelement 406 der weiteren Überwachungseinheit 404 und mit dem Dateneingang D3 des weiteren D-Flipflops 41 1 verbunden. Der
Datenausgang Q3 des weiteren D-Flipflops 411 ist mit dem Schaltelement 406 der weiteren Überwachungseinheit 405 verbunden. In gleicher weise können noch weitere Überwachungseinheiten mit noch weiteren D-Flipflops und dem zweiten Kommunikationsnetz 408 verbunden sein. Die Funktionsweise der in der Figur 4 gezeigten Batterie 400 und insbesondere des zweiten Kommunikationsnetzes 408 wird im Folgenden anhand des in der Figur 5 gezeigten Impulsdiagramms näher beschrieben.
In der Figur 5 sind mehrere Signalverläufe zwischen der Batteriesteuereinheit 412 und den D-Flipflops 409, 410, 411 gezeigt. Die Batteriesteuereinheit 412 gibt ein alternierendes Taktsignal C an die Takteingänge Cl der D-Flipflops 409. 410, 411 aus. Die D-Flipflops 409, 410, 41 1 sind beispielsweise so ausgelegt, dass sie ein bei Vorliegen einer positiven Taktflanke stabil am Dateneingang D1 , D2, D3 anliegendes Signal auf den Datenausgang Q1 , Q2, Q3 geben.
Im Impulsdiagramm von der Figur 5 sendet die Batteriesteuereinheit ein
Aktivierungssignal A an den Dateneingang D1 des ersten D-Flipflops 409. Bei einer ersten positiven Taktflanke 500 des Taktsignals C gibt das D-Flipflop 409 das Aktivierungssignal A am Datenausgang Q1 aus und aktiviert über das Schaltelement 406 die erste Überwachungseinheit 402. Das Aktivierungssignal A liegt nun auch am Dateneingang D2 des weiteren D-Flipflops 410 an. Bei einer zweiten positiven Taktflanke 502 des Taktsignals C gibt das weitere D-Flipflop das Aktivierungssignal A am Datenausgang Q2 aus und aktiviert über das Schaltelement 406 die weitere Überwachungseinheit 404. In gleicher Weise können noch weitere Überwachungseinheiten durch das zweite
Kommunikationsnetz jeweils nacheinander aktiviert werden. Die taktgesteuerten D-Flipflops ermöglichen dabei die Aktivierung in vorbestimmten Zeitabständen.
Nach jeder Aktivierung kann die Batteriesteuereinheit 412 die
Überwachungseinheiten beispielsweise über ein erstes Kommunikationsnetz (nicht gezeigt) eindeutig adressieren.
In der Figur 6 ist ein Verfahren 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In einem ersten Schritt 602 wird ein Aktivierungssignal von einer Batteriesteuereinheit über ein zweites Kommunikationsnetz zu einer ersten Überwachungseinheit gesendet. In einem nachfolgenden Schritt 604 wird die erste Überwachungseinheit durch das Aktivierungssignal aktiviert. In einem nachfolgenden Schritt 606 wird die aktivierte erste Überwachungseinheit über ein erstes Kommunikationsnetz adressiert. In einem nachfolgenden Schritt 608 wird das Aktivierungssignal von der aktivierten Überwachungseinheit zu einer weiteren Überwachungseinheit gesendet. In einem nachfolgenden Schritt 610 wird die weitere Überwachungseinheit aktiviert. In einem nachfolgenden Schritt 612 wird die aktivierte weitere Überwachungseinheit über das erste
Kommunikationsnetz adressiert. Im Anschluss an den Schritt 612 kann in einem Schritt 614 überprüft werden, ob alle Überwachungseinheiten einer Batterie aktiviert sind und eine Adresse aufweisen, wenn ja J, endet das Verfahren 600 im Schritt 616, wenn nein N, dann wiederholt das Verfahren 600 die Schritte 608, 610 und 612.

Claims

Batterie (200; 400), mit
- mehreren Batteriemodulen (202);
- mehreren Überwachungseinheiten (204; 300, 302; 402, 404, 405), wobei jeweils eine Überwachungseinheit (204; 300, 302; 402, 404, 405) mit einem Batteriemodul verbunden (202) ist;
- einer Batteriesteuereinheit (219; 312; 412) und
- einem ersten Kommunikationsnetz (218), insbesondere ein Feldbus (218), mit dem die Überwachungseinheiten (204; 300, 302; 402, 404, 405) verbunden sind und das ausgelegt ist, Daten von oder zu der
Batteriesteuereinheit (219; 312; 412) zu übertragen
gekennzeichnet durch
- ein zweites Kommunikationsnetz (310; 408), das ausgelegt ist, ein
Aktivierungssignal (A) zum Aktivieren von einer Überwachungseinheit (204; 300, 302; 402, 404, 405) zu einer weiteren Überwachungseinheit (204; 302; 404, 405) zu übertragen.
Batterie (200; 400) nach Anspruch 1 , bei welcher eine erste
Überwachungseinheit (300; 402) über das zweite Kommunikationsnetz (310; 408) mit der Batteriesteuereinheit (219; 312; 412) verbunden ist.
Batterie (200; 400) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit mehreren Schaltelementen (212; 304; 406), wobei jeweils ein Schaltelement (212; 304; 406) mit einer Überwachungseinheit (204; 300, 302; 402, 404, 405) und dem zweiten Kommunikationsnetz (310; 408) verbunden ist, wobei die
Schaltelemente (212; 304; 406) dazu ausgebildet sind, die
Überwachungseinheiten (204; 300, 302; 402, 404, 405) zu aktivieren oder zu deaktivieren. Batterie (200; 400) nach Anspruch 3, bei welcher die Schaltelemente (212; 304; 406) Optokoppler (212; 304) mit jeweils einem optischen Empfänger (308) und einem zugeordneten optischen Sender (306) umfassen, wobei der optische Sender (306) eines Optokopplers (212; 304) mit einer
Überwachungseinheit (204; 300, 302; 402, 404, 405) verbunden ist und der optische Empfänger (308) desselben Optokopplers (212; 304) mit einer weiteren Überwachungseinheit (204; 302; 404, 405) verbunden ist.
Batterie (200; 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das zweite Kommunikationsnetz (310; 408) mehrere taktgesteuerte
Verzögerungsglieder (409, 410, 411) umfasst.
Batterie (200; 400) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welcher die Verzögerungsglieder (409, 410, 411) jeweils wenigstens einen Dateneingang D1 , D2, D3), einen Takteingang (Cl) und einen Datenausgang (Q1 , Q2, Q3) aufweisen, wobei der Datenausgang (Q1 , Q2, Q3) eines Verzögerungsglieds (409, 410, 41 1) mit einem der Schaltelemente (212; 304; 406) und mit dem Dateneingang (D2, D3) eines weiteren Verzögerungsglieds (410, 41 1 ) verbunden ist.
Batterie (200; 400) mit einem Batteriemanagementsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug mit einer Batterie (200; 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Batterie (200; 400) mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Verfahren (600) zum Aktivieren von mehreren Überwachungseinheiten einer Batterie umfassend mehrere Batteriemodule, wobei jeweils eine
Überwachungseinheit mit einem Batteriemodul verbunden ist, eine
Batteriesteuereinheit und ein erstes Kommunikationsnetz, insbesondere ein Feldbus, mit dem die Überwachungseinheiten verbunden sind und das Daten von oder zu der Batteriesteuereinheit überträgt, mit den Schritten: a) Senden eines Aktivierungssignals von der Batteriesteuereinheit über ein zweites Kommunikationsnetz zu einer ersten Überwachungseinheit (602), b) Aktivieren der ersten Überwachungseinheit durch das Aktivierungssignal (604),
c) Senden des Aktivierungssignals von der aktivierten Überwachungseinheit über das zweite Kommunikationsnetz zu einer weiteren
Überwachungseinheit (608),
d) Aktivieren der weiteren Überwachungseinheit (610),
e) Wiederholen der Schritte c) (608) und d) (610), bis mehrere
Überwachungseinheiten aktiviert sind.
10. Verfahren (600) nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt
Zuweisen einer Kommunikationsadresse über das erste
Kommunikationsnetz nach dem Aktivieren jeder Überwachungseinheit (606, 612).
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI617921B (zh) * 2015-05-15 2018-03-11 碩天科技股份有限公司 具有定址模式及偵測模式的電池感測器
WO2017130175A1 (en) * 2016-01-29 2017-08-03 Fluidic, Inc. Automatic addressing of battery nodes in a battery system
CN107633668B (zh) * 2016-07-19 2021-04-09 重庆无线绿洲通信技术有限公司 一种车联网中电池管理的红外通信方法及装置
CN108705936A (zh) * 2017-03-23 2018-10-26 恒大法拉第未来智能汽车（广东）有限公司 电池模组及其方法和控制单元及电动汽车
KR102579881B1 (ko) * 2018-03-27 2023-09-18 삼성전자주식회사 Nfc 집적 회로 및 이를 포함하는 무선 통신 장치
CA3100304C (en) 2018-05-17 2021-06-01 Siemens Aktiengesellschaft Capacitor bank
GB2576001B (en) * 2018-07-31 2022-08-10 Petalite Ltd Battery controller communication systems
CN115004444A (zh) * 2019-12-02 2022-09-02 布里格斯斯特拉顿有限责任公司 单元模块组件电池组

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0798839A2 (de) * 1996-03-25 1997-10-01 General Motors Corporation Verteiltes Verwaltungsapparat für Batterie-Pack
US6442494B1 (en) * 2000-02-23 2002-08-27 Autoliv Asp, Inc. Method and circuit for detecting batteries in a distributed battery network
GB2405990A (en) * 2003-09-12 2005-03-16 Sanyo Electric Co Battery pack,electrical device connectable to battery pack, and method of identifying battery pack type
US20070146151A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Internal short circuit detection based on detection of open circuit voltages of battery modules
DE102009057515A1 (de) * 2009-12-10 2011-02-10 Voith Patent Gmbh Speicher für elektrische Energie
EP2408053A2 (de) * 2010-07-15 2012-01-18 O2 Micro, Inc. Zuweisung von Adressen an mehrere Kaskadenbatteriemodule

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0798839A2 (de) * 1996-03-25 1997-10-01 General Motors Corporation Verteiltes Verwaltungsapparat für Batterie-Pack
US6442494B1 (en) * 2000-02-23 2002-08-27 Autoliv Asp, Inc. Method and circuit for detecting batteries in a distributed battery network
GB2405990A (en) * 2003-09-12 2005-03-16 Sanyo Electric Co Battery pack,electrical device connectable to battery pack, and method of identifying battery pack type
US20070146151A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Internal short circuit detection based on detection of open circuit voltages of battery modules
DE102009057515A1 (de) * 2009-12-10 2011-02-10 Voith Patent Gmbh Speicher für elektrische Energie
EP2408053A2 (de) * 2010-07-15 2012-01-18 O2 Micro, Inc. Zuweisung von Adressen an mehrere Kaskadenbatteriemodule

Also Published As

Publication number Publication date
CN104205477B (zh) 2018-03-13
CN104205477A (zh) 2014-12-10
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US9893388B2 (en) 2018-02-13
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