DE102015210034A1 - Method for operating a battery management system and battery management system - Google Patents

Method for operating a battery management system and battery management system Download PDF

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DE102015210034A1
DE102015210034A1 DE102015210034.0A DE102015210034A DE102015210034A1 DE 102015210034 A1 DE102015210034 A1 DE 102015210034A1 DE 102015210034 A DE102015210034 A DE 102015210034A DE 102015210034 A1 DE102015210034 A1 DE 102015210034A1
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Christoph Brochhaus
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Batteriemanagementsystems (10) zur Überwachung mindestens einer Batteriezelle, wobei das Batteriemanagementsystem (10) ein Hauptsteuergerät (14) und mindestens einen Sensor (20) umfasst, wobei Sensorsignale, die Messwerte beinhalten, von dem Sensor (20) zu dem Hauptsteuergerät (14) übermittelt werden, wobei originäre Binärwerte als mehrstellige binäre Darstellung der Messwerte erzeugt werden. Dabei werden mindestens eine Stelle mehrerer originärer Binärwerte durch ein Testmuster ersetzt, wodurch veränderte Binärwerte erhalten werden, die veränderten Binärwerte werden als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät (14) übermittelt, und in dem Hauptsteuergerät (14) wird geprüft, ob das Testmuster in den Sensorsignalen enthalten ist. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemanagementsystem (10) zur Überwachung mindestens einer Batteriezelle, wobei das Batteriemanagementsystem (10) ein Hauptsteuergerät (14) und mindestens einen Sensor (20) umfasst und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet istThe invention relates to a method for operating a battery management system (10) for monitoring at least one battery cell, wherein the battery management system (10) comprises a main control unit (14) and at least one sensor (20), sensor signals containing measured values being supplied by the sensor (20 ) are transmitted to the main control unit (14), wherein original binary values are generated as multi-digit binary representation of the measured values. At least one digit of a plurality of original binary values is replaced by a test pattern, whereby changed binary values are obtained, the changed binary values are transmitted as sensor signals to the main controller (14), and it is checked in the main controller (14) whether the test pattern is contained in the sensor signals is. The invention also relates to a battery management system (10) for monitoring at least one battery cell, wherein the battery management system (10) comprises a main control unit (14) and at least one sensor (20) and is designed to carry out the method according to the invention

Figure DE102015210034A1_0001
Figure DE102015210034A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Batteriemanagementsystems zur Überwachung mindestens einer Batteriezelle. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemanagementsystem zur Überwachung mindestens einer Batteriezelle, welches ein Hauptsteuergerät und mindestens einen Sensor umfasst.The invention relates to a method for operating a battery management system for monitoring at least one battery cell. The invention also relates to a battery management system for monitoring at least one battery cell, which comprises a main control unit and at least one sensor.

Stand der TechnikState of the art

Elektronische Steuergeräte werden im automobilen Umfeld heutzutage in zunehmender Zahl eingesetzt. Sie finden ihre Verwendung in modernen Kraftfahrzeugen beispielsweise als Motorsteuergeräte, Steuergeräte für das ABS-System, sowie für die Auslösung eines Airbags. Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist die Bereitstellung von Batteriepacks mit einem zugehörigen Batteriemanagementsystem erforderlich. Electronic control units are used in the automotive environment in increasing numbers today. They are used in modern motor vehicles, for example as engine control units, control units for the ABS system, and for the deployment of an airbag. Electrically powered vehicles require the provision of battery packs with an associated battery management system.

Ein Batteriemanagementsystem umfasst Software zur Überwachung der Batteriefunktionalität. Abhängig von den Anforderungen des jeweiligen Kunden oder vorhandenen Bauräumen im Kraftfahrzeug, sind die Topologien von Batteriepacks bezogen auf die Anzahl von Batteriezellen, Batteriemodulen, Sensoren oder dergleichen sehr vielfältig.A battery management system includes software for monitoring battery functionality. Depending on the requirements of the respective customer or existing installation space in the motor vehicle, the topologies of battery packs are very diverse with respect to the number of battery cells, battery modules, sensors or the like.

Typische Batteriemanagementsysteme gewährleisten die sichere und zuverlässige Funktion der Batteriezellen und der Batteriepacks. Sie überwachen Ströme, Spannungen, Temperaturen, Isolationswiderstände und andere Größen für die Batteriezellen und den ganzen Batteriepack. Mit Hilfe dieser Größen lassen sich Managementfunktionen realisieren, die die Lebensdauer, die Zuverlässigkeit und die Sicherheit des Batteriesystems erheblich steigern können. Typical battery management systems ensure the safe and reliable operation of the battery cells and battery packs. They monitor currents, voltages, temperatures, insulation resistances and other sizes for the battery cells and the whole battery pack. These sizes can be used to implement management functions that can significantly increase the service life, reliability and safety of the battery system.

In der Regel umfasst ein Batteriemanagementsystem ein Hauptsteuergerät, gegebenenfalls weitere Steuergeräte, auf denen unterschiedliche implementierte Softwarefunktionalitäten ablaufen, sowie eine Vielzahl von Sensoren zur Erfassung von Messwerten. Bei den zu erfassenden Messwerten handelt es sich insbesondere um Spannungen, Temperaturen und Ströme, die an den einzelnen Batteriemodulen oder Batteriezellen gemessen werden. Die erfassten Messwerte werden von den Sensoren zu dem Hauptsteuergerät über einen Kommunikationsbus, bei dem es sich insbesondere um einen CAN-Bus handelt, übermittelt. As a rule, a battery management system comprises a main control unit, optionally further control units on which different implemented software functionalities run, as well as a multiplicity of sensors for acquiring measured values. In particular, the measured values to be detected are voltages, temperatures and currents which are measured at the individual battery modules or battery cells. The acquired measured values are transmitted from the sensors to the main control unit via a communication bus, which is in particular a CAN bus.

Die Kommunikation von den Sensoren zu dem Hauptsteuergerät erfolgt häufig unidirektional. Der Sensor sendet dabei Sensorsignale, die Messwerte beinhalten, in definierten Abständen, insbesondere zyklisch, zu dem Hauptsteuergerät. Dadurch besteht für das Hauptsteuergerät keine Möglichkeit zu einer Authentifizierung des Sensors. Somit sind für das Hauptsteuergerät ein Austausch eines Sensors sowie eine Manipulation von übermittelten Sensorsignalen nicht erkennbar.Communication from the sensors to the main controller is often unidirectional. The sensor sends sensor signals that contain measured values at defined intervals, in particular cyclically, to the main control unit. As a result, there is no possibility for the main control unit to authenticate the sensor. Thus, an exchange of a sensor and a manipulation of transmitted sensor signals are not recognizable for the main control unit.

Ein Batteriemanagementsystem sowie ein Verfahren zum Betrieb des Batteriemanagementsystems sind unter anderem aus der DE 10 2013 219 105 A1 bekannt. Das Batteriemanagementsystem umfasst dabei neben einem Hauptsteuergerät mehrere Steuergeräte, welche über einen Datenbus miteinander kommunizieren.A battery management system and a method for operating the battery management system include the DE 10 2013 219 105 A1 known. The battery management system comprises in addition to a main control unit a plurality of control devices which communicate with each other via a data bus.

Aus der US 2011/0184580 A1 sind ein Verfahren zur Erzeugung elektronischer Wasserzeichen, eine Vorrichtung zur Erzeugung elektronischer Wasserzeichen, sowie ein Verfahren zur Verifizierung elektronischer Wasserzeichen und eine Vorrichtung zur Erzeugung elektronischer Wasserzeichen bekannt. Dadurch ist erkennbar, ob übertragene Informationen verändert wurden.From the US 2011/0184580 A1 For example, a method for generating electronic watermarks, a device for generating electronic watermarks, as well as a method for verifying electronic watermarks and a device for generating electronic watermarks are known. This makes it clear whether transmitted information has been changed.

Die US 2014/0347481 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Kompression von Bilddaten sowie von Videodaten. Dabei werden geringwertige Bits mit einem Wasserzeichen überschrieben.The US 2014/0347481 A1 discloses a system and method for compressing image data as well as video data. In this case, low-order bits are overwritten with a watermark.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Batteriemanagementsystems zur Überwachung mindestens einer Batteriezelle vorgeschlagen, wobei das Batteriemanagementsystem ein Hauptsteuergerät und mindestens einen Sensor umfasst. Dabei werden Sensorsignale, die Messwerte beinhalten, von dem Sensor zu dem Hauptsteuergerät übermittelt, wobei originäre Binärwerte als mehrstellige binäre Darstellung der Messwerte erzeugt werden.A method for operating a battery management system for monitoring at least one battery cell is proposed, wherein the battery management system comprises a main control unit and at least one sensor. In this case, sensor signals which contain measured values are transmitted from the sensor to the main control unit, with original binary values being generated as a multi-digit binary representation of the measured values.

Insbesondere erfolgt die Übermittlung der Sensorsignale von dem Sensor zu dem Hauptsteuergerät unidirektional. Es werden also keine Daten oder Abfragen von dem Hauptsteuergerät zu dem Sensor gesendet. Die Übermittlung der Sensorsignale von dem Sensor zu dem Hauptsteuergerät erfolgt in der Regel zyklisch; es wird also zu definierten Zeitpunkten jeweils ein neues Sensorsignal übermittelt.In particular, the transmission of the sensor signals from the sensor to the main control unit is unidirectional. So no data or queries are sent from the main controller to the sensor. The transmission of the sensor signals from the sensor to the main control unit is usually cyclic; In other words, a new sensor signal is transmitted at defined times.

Erfindungsgemäß wird mindestens eine Stelle mehrerer originärer Binärwerte durch ein Testmuster ersetzt, wodurch veränderte Binärwerte erhalten werden. Die veränderten Binärwerte werden als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät übermittelt, und in dem Hauptsteuergerät wird geprüft, ob das Testmuster in den Sensorsignalen enthalten ist. According to the invention, at least one location of a plurality of original binary values is replaced by a test pattern, whereby changed binary values are obtained. The changed binary values are transmitted as sensor signals to the main controller, and it is checked in the main controller whether the test pattern is included in the sensor signals.

Das Testmuster hat eine Länge von mehreren Bit. In jedem übertragenen Sensorsignal ist dabei nur ein Teil des Testmusters enthalten. Mehrere nacheinander übertragene Sensorsignale enthalten zusammen das vollständige Testmuster. In dem Hauptsteuergerät werden dann mehrere nacheinander übertragene Sensorsignale daraufhin überprüft, ob das vollständige Testmuster enthalten ist.The test pattern has a length of several bits. In each transmitted sensor signal while only a part of the test pattern is included. Several consecutively transmitted sensor signals together contain the complete test pattern. In the main control unit then several successively transmitted sensor signals are checked to see if the complete test pattern is included.

Durch die Ersetzung einer Stelle des originären Binärwerts durch einen Teil des Testmusters wird der Messwert verändert. Es wird also in den zu dem Hauptsteuergerät übertragenen Messwerten bewusst ein Messfehler erzeugt. Vorzugsweise werden daher die niederwertigsten Stellen der originären Binärwerte durch das Testmuster ersetzt. Falls nur eine Stelle ersetzt wird, so ist dies vorzugsweise die niederwertigste Stelle, welche auch als least significant Bit bezeichnet wird. Dadurch ist ein in den Messwerten produzierter Messfehler minimiert und liegt vorzugsweise innerhalb einer vorgegebenen Messtoleranz.Replacing a location of the original binary value with part of the test pattern changes the measurement. Thus, a measurement error is deliberately generated in the measured values transmitted to the main control unit. Preferably, therefore, the least significant digits of the original binary values are replaced by the test pattern. If only one digit is replaced, this is preferably the least significant digit, which is also referred to as least significant bit. As a result, a measurement error produced in the measured values is minimized and is preferably within a predetermined measuring tolerance.

Die originären Binärwerte, deren mindestens eine Stelle durch das Testmuster ersetzt werden, folgen vorzugsweise zeitlich unmittelbar aufeinander. Das Testmuster wird also fortlaufend in die Binärwerte geschrieben, kein dazwischen liegender Binärwert bleibt unverändert.The original binary values, whose at least one digit is replaced by the test pattern, preferably follow one another directly in time. The test pattern is thus continuously written to the binary values, no intervening binary value remains unchanged.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zunächst eine vorgegebene Anzahl von veränderten Binärwerten als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät übermittelt. Anschließend werden originäre Binärwerte als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät übermittelt. Nach Übermittlung der vorgegebenen Anzahl von veränderten Binärwerten kann das Hauptsteuergerät davon ausgehen, dass kein Manipulationsversuch vorliegt. Eine weitere Prüfung ist danach nicht mehr zwingend erforderlich. Somit können danach wieder originäre Messwerte als Sensorsignale übermittelt werden, welche keinen bewusst erzeugten Messfehler enthalten.According to an advantageous embodiment of the invention, a predetermined number of changed binary values are first transmitted as sensor signals to the main control unit. Subsequently, original binary values are transmitted as sensor signals to the main control unit. After transmission of the predetermined number of changed binary values, the main control unit can assume that there is no manipulation attempt. A further test is then no longer mandatory. Thus, original measured values can then be transmitted again as sensor signals which contain no deliberately generated measurement errors.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zunächst eine vorgegebene Anzahl von veränderten Binärwerten als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät übermittelt, und anschließend wird mindestens eine Stelle mindestens eines originären Binärwertes durch einen Teil eines Fehlermusters ersetzt. Das Fehlermuster unterscheidet sich dabei von dem Testmuster. Dadurch wird mindestens ein verfälschter Binärwert erhalten, und der mindestens eine verfälschte Binärwert wird als Sensorsignal zu dem Hauptsteuergerät übermittelt.According to a further advantageous embodiment of the invention, a predetermined number of changed binary values are first transmitted as sensor signals to the main control unit, and then at least one location of at least one original binary value is replaced by a part of an error pattern. The error pattern differs from the test pattern. As a result, at least one falsified binary value is obtained, and the at least one falsified binary value is transmitted as a sensor signal to the main control unit.

Die bewusste Übertragung eines verfälschten Binärwerts erschwert es, aus den übermittelten Sensorsignalen das Testmuster zu erkennen. Der verfälschte Binärwert wird jedoch von dem Hauptsteuergerät erkannt. Nach Übermittlung des verfälschten Binärwerts kann beispielsweise der Sensor neu mit der Übermittlung von veränderten Binärwerten starten, und das Hauptsteuergerät kann neu mit der Prüfung starten.The deliberate transmission of a corrupted binary value makes it difficult to recognize the test pattern from the transmitted sensor signals. However, the corrupted binary value is detected by the main controller. After transmission of the corrupted binary value, for example, the sensor can restart with the transmission of changed binary values, and the main control unit can restart the test.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein statisches Testmuster zyklisch verwendet werden. Dabei wird ein einmalig vorgegebenes, im Betrieb unveränderliches statisches Testmuster auf die Binärwerte angewendet.In the method according to the invention, a static test pattern can be used cyclically. In the process, a static, static test pattern, which is predetermined once and is used in operation, is applied to the binary values.

Es kann aber auch ein dynamisches Testmuster verwendet werden, welches durch eine Verknüpfung eines statischen Testmusters mit mindestens einer Stelle des originären Binärwerts erzeugt wird. Das dynamische Testmuster wird also bei jedem Binärwert neu errechnet und ändert sich somit. Das Hauptsteuergerät kennt die Art der Verknüpfung und kann somit aus dem übermittelten Sensorsignal wieder das statische Testmuster errechnen und eine entsprechende Prüfung durchführen. Eine solche Verknüpfung erschwert ebenfalls, aus den übermittelten Sensorsignalen das verwendete Testmuster zu erkennen.However, it is also possible to use a dynamic test pattern, which is generated by linking a static test pattern with at least one digit of the original binary value. The dynamic test pattern is thus recalculated at each binary value and thus changes. The main control unit knows the type of link and can thus again calculate the static test pattern from the transmitted sensor signal and perform a corresponding test. Such a link also makes it difficult to recognize the test pattern used from the transmitted sensor signals.

Vorteilhaft wird das dynamische Testmuster durch eine XOR-Verknüpfung, also durch eine exklusive ODER-Verknüpfung, des statischen Testmusters mit mindestens einer Stelle des originären Binärwerts erzeugt. Eine XOR-Verknüpfung ist verhältnismäßig einfach durchzuführen, beansprucht verhältnismäßig wenig Rechenzeit und erzeugt auch eine eindeutige und reversible Zuordnung der Stelle des Binärwerts zu dem dynamischen Testmuster.Advantageously, the dynamic test pattern is generated by an XOR link, that is to say by an exclusive OR link, of the static test pattern having at least one point of the original binary value. An XOR operation is relatively simple to perform, requires relatively little computation time, and also produces a unique and reversible assignment of the location of the binary value to the dynamic test pattern.

Es wird auch ein Batteriemanagementsystem zur Überwachung mindestens einer Batteriezelle vorgeschlagen, welches ein Hauptsteuergerät und mindestens einen Sensor umfasst, welcher über einen Datenbus Sensorsignale, die Messwerte beinhalten, zu dem Hauptsteuergerät übermittelt. Das Batteriemanagementsystem, also das Hauptsteuergerät ebenso wie der mindestens eine Sensor, ist dabei zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet.A battery management system is also proposed for monitoring at least one battery cell, which comprises a main control unit and at least one sensor, which transmits sensor signals, which contain measured values, to the main control unit via a data bus. The battery management system, ie the main control unit as well as the at least one sensor, is designed to carry out the method according to the invention.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemanagementsystem sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren finden vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).An inventive battery management system and a method according to the invention advantageously find use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV) or in a plug-in hybrid vehicle (PHEV).

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dem Hauptsteuergerät zu erkennen, ob die von dem Sensor übermittelten Sensorsignale gefälscht sind. Auch kann das Hauptsteuergerät erkennen, wenn ein Sensor gegen einen nicht originalen Sensor ausgetauscht wurde. Durch solche Manipulationen könnte ein unerlaubtes Tuning einer Batterie, beispielsweise einer Traktionsbatterie in einem Elektrofahrzeug, durchgeführt werden, wodurch die Leistung der Batterie sowie des Fahrzeugs unerlaubt erhöht würde. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sind solche Manipulationsversuche erkennbar und verhinderbar. Beispielsweise kann das Hauptsteuergerät bei Erkennen eines Manipulationsversuches die abgegebene Leistung der Batterie reduzieren oder die Abgabe von Leistung sperren. Hierdurch können Schäden an der Batterie verhindert werden. The method according to the invention enables the main control unit to detect whether the sensor signals transmitted by the sensor are forged. Also, the main controller can detect when a sensor has been replaced with a non-original sensor. By such manipulations For example, unauthorized tuning of a battery, such as a traction battery in an electric vehicle, could be performed, thereby unduly increasing the performance of the battery as well as the vehicle. By means of the method according to the invention, such manipulation attempts are recognizable and preventable. For example, upon detecting a tampering attempt, the main controller may reduce the power output of the battery or disable the delivery of power. This can damage the battery can be prevented.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist verhältnismäßig einfach umsetzbar und es ist auf diversen Datenbussystemen anwendbar, beispielsweise CAN sowie LIN. Der Grad der Absicherung sowie die Schwelle zur Erkennung eines Manipulationsversuches sind individuell an jeden verwendeten Sensortyp anpassbar.The inventive method is relatively easy to implement and it is applicable to various data bus systems, such as CAN and LIN. The degree of protection and the threshold for detecting a manipulation attempt can be individually adapted to each type of sensor used.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Batteriemanagementsystems, 1 a schematic representation of a battery management system,

2 eine tabellarische Darstellung zur Veranschaulichung des Verfahrens mit einem statischen Testmuster und 2 a tabular representation to illustrate the method with a static test pattern and

3 eine tabellarische Darstellung zur Veranschaulichung des Verfahrens mit einem dynamischen Testmuster. 3 a tabular representation illustrating the method with a dynamic test pattern.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Batteriemanagementsystem 10 schematisch dargestellt. Das Batteriemanagementsystem 10 umfasst dabei ein Hauptsteuergerät 14 sowie mehrere Sensoren 20. Die Sensoren 20 sind über einen Datenbus 12 mit dem Hauptsteuergerät 14 verbunden. In 1 is a battery management system 10 shown schematically. The battery management system 10 includes a main control unit 14 as well as several sensors 20 , The sensors 20 are over a data bus 12 with the main control unit 14 connected.

Bei dem Datenbus 12 handelt es sich vorliegend um einen CAN-Bus. Aber auch andere Bussysteme sind denkbar. Die Sensoren 20 übertragen Sensorsignale, die Messwerte M beinhalten, über den Datenbus 12 zu dem Hauptsteuergerät 14. Bei den Messwerten M handelt es sich beispielsweise um Spannungswerte, Stromwerte oder Temperaturen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend am Beispiel eines Sensors 20 beschrieben, welcher eine Temperatur einer Batteriezelle misst und entsprechende Sensorsignale über den Datenbus 12 zu dem Hauptsteuergerät 14 übermittelt. In the data bus 12 this is a CAN bus in the present case. But other bus systems are conceivable. The sensors 20 transmit sensor signals containing measured values M, via the data bus 12 to the main controller 14 , The measured values M are, for example, voltage values, current values or temperatures. The method according to the invention will be described below using the example of a sensor 20 described which measures a temperature of a battery cell and corresponding sensor signals via the data bus 12 to the main controller 14 transmitted.

2 zeigt eine tabellarische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei ein statisches Testmuster T benutzt wird. In der ersten Spalte sind von dem Sensor 20 erfasste Messwerte M beispielhaft dargestellt. Die Messwerte M weisen dabei jeweils eine Nachkommastelle auf. In der zweiten Spalte sind die Messwerte M in ganzzahlige Messwerte G umgerechnet. Vorliegend erfolgt dies durch eine Multiplikation des Messwerts M mit 10. Die dritte Spalte B enthält eine binäre Darstellung des ganzzahligen Messwerts G, wobei besagte Darstellung im Folgenden als originärer Binärwert B bezeichnet wird. 2 shows a tabular representation to illustrate the method according to the invention, wherein a static test pattern T is used. In the first column are from the sensor 20 recorded measured values M exemplified. The measured values M each have one decimal place. In the second column, the measured values M are converted into integer measured values G. In the present case, this is done by multiplying the measured value M by 10. The third column B contains a binary representation of the integer measured value G, said representation being referred to below as the original binary value B.

In der folgenden Spalte ist beispielhaft das statistische Testmuster T dargestellt. Das statische Testmuster T ist vorliegend eine Stelle breit und sechs Stellen lang. Das bedeutet, das statische Testmuster T wird jeweils auf ein Bit eines originären Binärwerts B angewendet. Nach Anwendung des statischen Testmusters T auf sechs aufeinanderfolgende originäre Binärwerte B wird das statische Testmuster T wiederholt. In the following column the statistical test pattern T is shown by way of example. The static test pattern T is in this case one digit wide and six digits long. That is, the static test pattern T is applied to one bit of an original binary value B, respectively. After applying the static test pattern T to six consecutive binary original values B, the static test pattern T is repeated.

Das statische Testmuster T wird vorliegend auf das geringwertigste Bit des originären Binärwerts B angewendet, welches auch als least significant Bit bezeichnet wird. Dabei wird das geringwertigste Bit des originären Binärwerts B durch das statische Testmuster T überschrieben. Dadurch werden veränderte Binärwerte VB erhalten, welche in der folgenden Spalte dargestellt sind. Der veränderte Binärwert VB entspricht dabei dem originären Binärwert B, wobei das geringwertigste Bit durch das entsprechende Bit des statischen Testmusters T ersetzt ist. In the present case, the static test pattern T is applied to the least significant bit of the original binary value B, which is also referred to as the least significant bit. In this case, the least significant bit of the original binary value B is overwritten by the static test pattern T. As a result, changed binary values VB are obtained, which are shown in the following column. The changed binary value VB corresponds to the original binary value B, wherein the least significant bit is replaced by the corresponding bit of the static test pattern T.

Die veränderten Binärwerte VB werden von dem Sensor 20 über den Datenbus 12 zu dem Hauptsteuergerät 14 übertragen. Das Hauptsteuergerät 14 überprüft dabei, ob in den übertragenen veränderten Binärwerten VB das statische Testmuster T enthalten ist. Dazu wertet das Hauptsteuergerät 14 die vorliegend geringwertigsten Stellen der veränderten Binärwerte VB aus und vergleicht diese mit dem bekannten statischen Testmuster T. Im Falle einer Abweichung reduziert das Hauptsteuergerät 14 die Leistungsfähigkeit der Batteriezelle oder sperrt eine weitere Leistungsabgabe der Batteriezelle vollständig. The changed binary values VB are from the sensor 20 over the data bus 12 to the main controller 14 transfer. The main control unit 14 checks whether the static test pattern T is contained in the transferred changed binary values VB. For this purpose evaluates the main control unit 14 the present least significant digits of the changed binary values VB and compares them with the known static test pattern T. In case of a deviation, the main control unit reduces 14 the performance of the battery cell or blocks a further power output of the battery cell completely.

In der folgenden Spalte ist der veränderte ganzzahlige Messwert VG dargestellt. Der veränderte ganzzahlige Messwert VG entspricht dem veränderten Binärwert VB in Dezimaldarstellung. Bei einer Division des veränderten ganzzahligen Messwerts VG durch 10 wird ein veränderter Messwert in °C erhalten, welcher hier nicht dargestellt ist. Die Differenz des besagten veränderten Messwerts zu dem Messwert M in der ersten Spalte der Tabelle ist in der folgenden Spalte dargestellt und wird als Messfehler F bezeichnet. Wie erkennbar ist, beträgt der Messfehler F maximal 0,1°C.The following column shows the modified integer measured value VG. The changed integer measured value VG corresponds to the changed binary value VB in decimal representation. By dividing the changed integer measured value VG by 10, a changed measured value in ° C is obtained, which is not shown here. The difference of the said changed measured value to the measured value M in the first column of the table is shown in the following column and is referred to as measuring error F designated. As can be seen, the measurement error F is a maximum of 0.1 ° C.

Wie bereits erwähnt, beträgt die Breite des statischen Testmusters T vorliegend 1 Bit. Es sind auch statische Testmuster T mit einer größeren Breite denkbar. Die Länge des statischen Testmusters T beträgt vorliegend 6 Bit. Auch hier sind längere statische Testmuster T denkbar. Im vorliegenden Beispiel folgen die statischen Testmuster T unmittelbar aufeinander. Es ist auch denkbar, zwischen zwei statischen Testmustern T eine definierte Anzahl von originären Binärwerten B zu übertragen. As already mentioned, the width of the static test pattern T in the present case is 1 bit. There are also static test pattern T with a larger width conceivable. The length of the static test pattern T is 6 bits in the present case. Again, longer static test pattern T are conceivable. In the present example, the static test patterns T follow each other directly. It is also conceivable to transmit a defined number of original binary values B between two static test patterns T.

Ein ausgetauschter Sensor 20 könnte theoretisch zufällig Messwerte M liefern, welche das statische Testmuster T enthalten. In diesem Fall würde das Hauptsteuergerät 14 den Austausch des Sensors 20 nicht erkennen. Eine Wahrscheinlichkeit W, dass das statische Testmuster T korrekt übertragen wird, sinkt mit der Anzahl der übertragenen Sensorsignale. Die Wahrscheinlichkeit W zur zufälligen Übertragung eines korrekten statischen Testmusters T beträgt dabei: W = 1/((Breite(T))2·Länge(T)) An exchanged sensor 20 theoretically could randomly provide measurements M containing the static test pattern T. In this case, the main controller 14 the replacement of the sensor 20 not seen. A probability W that the static test pattern T is correctly transmitted decreases with the number of transmitted sensor signals. The probability W for the random transmission of a correct static test pattern T is: W = 1 / ((width (T)) 2 · length (T))

Bei der Übertragung mehrerer statischer Testmuster T sinkt die Wahrscheinlichkeit W für eine zufällige korrekte Übertragung der statischen Testmuster T. Bei der Übertragung von n statischen Testmustern T beträgt die Wahrscheinlichkeit W für eine zufällige korrekte Übertragung der statischen Testmuster T: W = (1/((Breite(T))2·Länge(T)))n When transmitting a plurality of static test patterns T, the probability W for a randomly correct transmission of the static test patterns T decreases. In the transmission of n static test patterns T, the probability W for a randomly correct transmission of the static test patterns T: W = (1 / (( Width (T)) 2 · length (T))) n

Durch Fehler in der Kommunikation auf dem Datenbus 12 kann es vorkommen, dass Sensorsignale verloren gehen und damit auch ein Teil des statischen Testmusters T. Das Hauptsteuergerät 14 erkennt solche Ausfälle. In diesem Fall erfolgt ein Neustart des Sensors 20 und damit auch eine neue Übermittlung von Sensorsignalen mit veränderten Binärwerten VB. Ein Neustart des Sensors 20 dient somit zur Synchronisation. Es ist jedoch sinnvoll, in solch einem Fall die Anzahl der Neustarts des Sensors 20 zu zählen. Ein zu häufiger Neustart, insbesondere bei jedem Zyklus, kann ein Indiz für einen manipulierten Sensor 20 sein. Due to errors in the communication on the data bus 12 It can happen that sensor signals are lost and thus also part of the static test pattern T. The main control unit 14 recognizes such failures. In this case, the sensor is restarted 20 and thus also a new transmission of sensor signals with changed binary values VB. A restart of the sensor 20 thus serves for synchronization. However, it makes sense in such a case, the number of restarts of the sensor 20 to count. Too frequent a restart, especially on each cycle, can be an indication of a manipulated sensor 20 be.

Eine tabellarische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem dynamischen Testmuster V ist in 3 gezeigt. Ähnlich wie in 2 bereits dargestellt, sind in einer ersten Spalte Messwerte M enthalten. Eine folgende Spalte enthält ganzzahlige Messwerte G. Eine nächste Spalte enthält aus den ganzzahligen Messwerten G gewandelte originäre Binärwerte B. In einer folgenden Spalte ist das statische Testmuster T dargestellt.A tabular representation for illustrating the method according to the invention with a dynamic test pattern V is given in FIG 3 shown. Similar to in 2 already shown, measured values M are contained in a first column. A following column contains integer measured values G. A next column contains original binary values B converted from the integer measured values G. The static test pattern T is shown in a following column.

In einer folgenden Spalte ist das dynamische Testmuster V dargestellt. Vorliegend weist das dynamische Testmuster V die Breite 1 und die Länge 6 auf. Aber auch andere Breiten sowie Längen des dynamischen Testmusters V sind denkbar. The dynamic test pattern V is shown in a following column. In the present case, the dynamic test pattern V has the width 1 and the length 6. But other widths and lengths of the dynamic test pattern V are conceivable.

Das dynamische Testmuster V entsteht vorliegend durch eine XOR-Verknüpfung des statischen Testmusters T mit dem Bit 1 des originären Binärwerts B. Anschließend wird das niederwertigste Bit, also das Bit 0, des originären Binärwerts B durch das entsprechende Bit des dynamischen Testmusters V ersetzt. Daraus entsteht der veränderte Binärwert VB, welcher in einer folgenden Spalte dargestellt ist. In the present case, the dynamic test pattern V is produced by XORing the static test pattern T with the bit 1 of the original binary value B. Subsequently, the least significant bit, that is bit 0, of the original binary value B is replaced by the corresponding bit of the dynamic test pattern V. This results in the changed binary value VB, which is shown in a following column.

Eine folgende Spalte enthält den veränderten ganzzahligen Messwert VG und eine letzte Spalte enthält den Messfehler F. Wie auch im Ausführungsbeispiel nach 2 beträgt der Messfehler F maximal 0,1°C. A following column contains the changed integer measured value VG and a last column contains the measuring error F. As also in the exemplary embodiment 2 the measurement error F is a maximum of 0.1 ° C.

Nach Übertragung der Sensorsignale mit den veränderten Binärwerten VB zu dem Hauptsteuergerät 14 erfolgt dort eine XOR-Verknüpfung der beiden niederwertigsten Bits des veränderten Binärwerts VB, also eine XOR-Verknüpfung von Bit 0 mit Bit 1. Das Ergebnis dieser XOR-Verknüpfung wird mit dem bekannten statischen Testmuster T verglichen. Sofern der Sensor 20 korrekt installiert wurde und korrekte Messwerte M liefert, entspricht das Ergebnis der besagten XOR-Verknüpfung dem statischen Testmuster T. After transmission of the sensor signals with the changed binary values VB to the main control unit 14 There is an XOR operation of the two least significant bits of the changed binary value VB, ie an XOR operation of bit 0 with bit 1. The result of this XOR operation is compared with the known static test pattern T. If the sensor 20 has been correctly installed and supplies correct measured values M, the result of the said XOR operation corresponds to the static test pattern T.

Durch Verwendung des dynamischen Testmusters V wird es zusätzlich erschwert, das statische Testmuster T durch Analyse der Kommunikation zwischen Sensor 20 und Hauptsteuergerät 14 zu ermitteln. Dadurch wird die Datenübertragung weiter gesichert. In addition, by using the dynamic test pattern V, the static test pattern T is made more difficult by analyzing the communication between sensor 20 and main controller 14 to investigate. This further secures the data transfer.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • US 2011/0184580 A1 [0008] US 2011/0184580 A1 [0008]
  • US 2014/0347481 A1 [0009] US 2014/0347481 A1 [0009]

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Batteriemanagementsystems (10) zur Überwachung mindestens einer Batteriezelle, wobei das Batteriemanagementsystem (10) ein Hauptsteuergerät (14) und mindestens einen Sensor (20) umfasst, wobei Sensorsignale, die Messwerte (M) beinhalten, von dem Sensor (20) zu dem Hauptsteuergerät (14) übermittelt werden, wobei originäre Binärwerte (B) als mehrstellige binäre Darstellung der Messwerte (M) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stelle mehrerer originärer Binärwerte (B) durch ein Testmuster (T, V) ersetzt werden, wodurch veränderte Binärwerte (VB) erhalten werden, die veränderten Binärwerte (VB) als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät (14) übermittelt werden, und in dem Hauptsteuergerät (14) geprüft wird, ob das Testmuster (T, V) in den Sensorsignalen enthalten ist. Method for operating a battery management system ( 10 ) for monitoring at least one battery cell, wherein the battery management system ( 10 ) a main control unit ( 14 ) and at least one sensor ( 20 ), wherein sensor signals, the measured values (M), from the sensor ( 20 ) to the main control unit ( 14 ), wherein original binary values (B) are generated as a multi-digit binary representation of the measured values (M), characterized in that at least one digit of a plurality of original binary values (B) are replaced by a test pattern (T, V), whereby changed binary values ( VB), the changed binary values (VB) as sensor signals to the main control unit ( 14 ) and in the main control unit ( 14 ) is checked if the test pattern (T, V) is included in the sensor signals. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die niederwertigsten Stellen der originären Binärwerte (B) durch das Testmuster (T, V) ersetzt werden.Method according to Claim 1, characterized in that the least significant digits of the original binary values (B) are replaced by the test pattern (T, V). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die originären Binärwerte (B), deren mindestens eine Stelle durch das Testmuster (T, V) ersetzt werden, zeitlich unmittelbar aufeinander folgen. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the original binary values (B), whose at least one digit is replaced by the test pattern (T, V), follow one another directly in time. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Anzahl von veränderten Binärwerten (VB) als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät (14) übermittelt werden, und dass anschließend originäre Binärwerte (B) als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät (14) übermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a predetermined number of changed binary values (VB) as sensor signals to the main control unit ( 14 ) and that then original binary values (B) as sensor signals to the main control unit ( 14 ). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Anzahl von veränderten Binärwerten (VB) als Sensorsignale zu dem Hauptsteuergerät (14) übermittelt werden, und dass anschließend mindestens eine Stelle mindestens eines originären Binärwertes (B) durch einen Teil eines Fehlermusters ersetzt wird, wodurch mindestens ein verfälschter Binärwert erhalten wird, und der mindestens eine verfälschte Binärwert als Sensorsignal zu dem Hauptsteuergerät (14) übermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a predetermined number of changed binary values (VB) as sensor signals to the main control unit ( 14 ) and that subsequently at least one location of at least one original binary value (B) is replaced by a part of an error pattern, whereby at least one corrupted binary value is obtained, and the at least one corrupted binary value is used as a sensor signal to the main controller ( 14 ) is transmitted. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein statisches Testmuster (T) zyklisch verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a static test pattern (T) is used cyclically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein dynamisches Testmuster (V) verwendet wird, welches durch eine Verknüpfung eines statischen Testmusters (T) mit mindestens einer Stelle des originären Binärwerts (B) erzeugt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a dynamic test pattern (V) is used, which is generated by a combination of a static test pattern (T) with at least one digit of the original binary value (B). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Testmuster (V) durch eine XOR-Verknüpfung des statischen Testmusters (T) mit mindestens einer Stelle des originären Binärwerts (B) erzeugt wird.Method according to Claim 7, characterized in that the dynamic test pattern (V) is generated by XORing the static test pattern (T) with at least one digit of the original binary value (B). Batteriemanagementsystem (10) zur Überwachung mindestens einer Batteriezelle, wobei das Batteriemanagementsystem (10) ein Hauptsteuergerät (14) und mindestens einen Sensor (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemanagementsystem (10) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgestaltet ist. Battery management system ( 10 ) for monitoring at least one battery cell, wherein the battery management system ( 10 ) a main control unit ( 14 ) and at least one sensor ( 20 ), characterized in that the battery management system ( 10 ) is designed for carrying out the method according to one of the preceding claims. Verwendung eines Batteriemanagementsystems (10) nach Anspruch 9 und/oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).Use of a battery management system ( 10 ) according to claim 9 and / or the method according to one of claims 1 to 8 in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV) or in a plug-in hybrid vehicle (PHEV).
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