DE102018123552B4 - DEVICE AND METHOD FOR WAKE-UP AN AUTOMOTIVE BATTERY - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Aufwecken einer Fahrzeugbatterie (1), eines Batteriemanagementsystems, BMS, und/oder eines Bordnetzes eines Fahrzeugs oder zumindest einer Komponente hiervon, aufweisend:- eine Einrichtung (3) zum Erfassen eines in mindestens einem Bereich des BMS oder Bordnetzes fließenden Ruhestroms und zum Ausgeben einer dem erfassten Ruhestrom charakterisierenden Spannung, und- eine Komparator-Schaltung zum Vergleichen der Spannung mit mindestens einem vorab festgelegten oder festlegbaren Schwellwert,wobei die Komparator-Schaltung ausgebildet ist, bei Überschreiten des Schwellwertes ein Aufwecksignal abzugeben, wobei das Aufwecksignal ein direkt durch einen Mikrocontroller verwendbares Spannungs-Niveau aufweist,wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von elektronischen Komponenten des Bordnetzes basierend auf dem Aufwecksignal aufweist, wobei die Einrichtung eine oder mehrere CMOS-Schaltungen aufweist,wobei die Vorrichtung eine Einrichtung (7) zum Verstärken der den erfassten Ruhestrom charakterisierenden Spannung aufweist, wobei der Verstärkungsfaktor der Einrichtung derart bemessen ist, dass ein CMOS-Spannungsniveau der den Ruhestrom charakterisierenden Spannung erreicht wird; undwobei die Vorrichtung eine Einrichtung (8) zum Gleichrichten der verstärkten Spannung umfasst.Device for waking up a vehicle battery (1), a battery management system, BMS, and/or an on-board network of a vehicle or at least one component thereof, having:- a device (3) for detecting a quiescent current flowing in at least one area of the BMS or on-board network and for Outputting a voltage characterizing the detected quiescent current, and- a comparator circuit for comparing the voltage with at least one predetermined or definable threshold value, wherein the comparator circuit is designed to emit a wake-up signal when the threshold value is exceeded, the wake-up signal being generated directly by a has a voltage level that can be used by a microcontroller, the device having a device for activating and/or deactivating electronic components of the vehicle electrical system based on the wake-up signal, the device having one or more CMOS circuits, the device having a device (7) for amplifying the voltage characterizing the detected quiescent current, the amplification factor of the device being dimensioned such that a CMOS voltage level of the voltage characterizing the quiescent current is reached; and wherein the device comprises means (8) for rectifying the boosted voltage.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Aufwecken einer Fahrzeugbatterie. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung betrifft diese Vorrichtungen und Verfahren zum Aufwecken bzw. Starten eines Batteriemanagementsystems einer Batterie mit einer oder mehreren Batteriemodulen.The invention relates to a device and a method for waking up a vehicle battery. According to embodiments of the invention, this relates to devices and methods for waking up or starting a battery management system of a battery with one or more battery modules.
Weiterhin wird ein Computerprogramm und ein Batteriemanagementsystem angegeben, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet sind.Furthermore, a computer program and a battery management system are specified, which are suitable for carrying out the method.
Batteriemanagementsysteme (BMS) dienen in der Regel dazu, eine Batterie, insbesondere eine auf der Lithium-Ionen-Technologie basierende Batterie, aber auch eine Bleibatterie, zu überwachen und zu steuern. Diese kann dabei dazu ausgelegt sein, Sicherheitsfunktionen auszuführen, den Ladezustand der einzelnen Zellen auf einem in etwa gleichen Niveau zu halten, und/oder den Status von einzelnen Zellen oder Zellgruppen überwachen und dergleichen. Bisher wurde üblicherweise auf externe Aufwecksignale zurückgegriffen, um das Batteriemanagementsystem aus einem Schlafmodus aufzuwecken. Hierzu ist es erforderlich, dass ein Prozessor einer zusätzlichen Steuerungseinheit dauerhaft, also auch im Schlafmodus des Batteriemanagementsystems, betrieben wird und bedarfsweise das Aufwecksignal an das Batteriemanagementsystem weitergibt.Battery management systems (BMS) are generally used to monitor and control a battery, in particular a battery based on lithium-ion technology, but also a lead-acid battery. This can be designed to perform safety functions, to keep the state of charge of the individual cells at approximately the same level, and/or to monitor the status of individual cells or cell groups and the like. So far, external wake-up signals have usually been used to wake up the battery management system from a sleep mode. For this purpose, it is necessary for a processor of an additional control unit to be operated permanently, ie also in the sleep mode of the battery management system, and to forward the wake-up signal to the battery management system as required.
Beispielsweise betrifft die
Die
Die
Weitere derartige Vorrichtungen zum Aufwecken eines Batteriemanagementsystems sind beispielsweise aus der
Da bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Wake-Up-Schaltungen vorgesehen ist, dass mindestens ein Prozessor auch im Schlafmodus des Batteriemanagementsystems dauerhaft betrieben wird, liegt ein relativ hoher Strombedarf vor, was insbesondere dann nachteilig ist, wenn sich zum Zwecke des Stromsparens das Batteriemanagementsystem im Schlafmodus befindet.Since these wake-up circuits known from the prior art provide for at least one processor to be operated continuously even in the sleep mode of the battery management system, there is a relatively high power requirement, which is particularly disadvantageous when, for the purpose of saving power, the Battery management system is in sleep mode.
Auf Grundlage dieser Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Aufwecken eines Batteriemanagementsystems der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass beim Betrieb der Vorrichtung der Stromverbrauch weiter reduziert werden kann.On the basis of this problem, the object of the present invention is to further develop a device and a method for waking up a battery management system of the type mentioned at the outset such that the power consumption during operation of the device can be further reduced.
Im Hinblick auf die Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 12 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben sind.With regard to the device, the object on which the invention is based is achieved by the subject matter of
Die Erfindung betrifft ferner ein System gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 14 sowie ein Computerprogramm gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 15.The invention also relates to a system according to the independent patent claim 14 and a computer program according to the independent patent claim 15.
Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere eine Vorrichtung zum Aufwecken eines Batteriemanagementsystems und/oder eines Bordnetzes eines Fahrzeuges oder zumindest einer Komponente hiervon, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Erfassen eines in mindestens einem Bereich des Bordnetzes bzw. des Batteriemanagementsystems fließenden Ruhestroms und zum Ausgeben einer dem erfassen Ruhestrom charakterisierenden Spannung sowie eine Komparator-Schaltung zum Vergleichen der Spannung mit mindestens einem vorab festgelegten oder festlegbaren Schwellwert aufweist. Erfindungsgemäß ist die Komparator-Schaltung insbesondere ausgebildet, bei Überschreiten des vorab festgelegten oder festlegbaren Schwellwerts ein Aufwecksignal (englisch: wake-up signal) abzugeben, wobei das Aufwecksignal vorzugsweise ein direkt durch einen Mikrocontroller der Vorrichtung oder des Batteriemanagementsystems verwendbares Spannungsniveau aufweist.Accordingly, the invention relates in particular to a device for waking up a battery management system and/or an on-board network of a vehicle or at least one component thereof, the device having a device for detecting a quiescent current flowing in at least one area of the on-board network or the battery management system and for outputting a dem detect Quiescent current characterizing voltage and a comparator circuit for comparing the voltage with at least has a predefined or definable threshold value. According to the invention, the comparator circuit is designed in particular to emit a wake-up signal when the predefined or definable threshold value is exceeded, the wake-up signal preferably having a voltage level that can be used directly by a microcontroller of the device or of the battery management system.
Unter dem hierin verwendeten Begriff „Einrichtung zum Erfassen eines Ruhestroms“ ist jedwede Sensorik zu versehen, die ausgelegt ist, einen Ruhestrom, d. h. einen relativ geringen Strom, wirkungsvoll zu erfassen. Diese Sensorik weist mindestens einen entsprechenden Sensor, vorzugsweise einen Shunt auf. Selbstverständlich kommen aber auch andere Ausführungsformen zum Erfassen des Ruhestroms infrage.Any sensor system that is designed to detect a quiescent current, i. H. a relatively small current, to be detected effectively. This sensor system has at least one corresponding sensor, preferably a shunt. Of course, however, other embodiments for detecting the quiescent current are also possible.
Weiterhin soll der hierin verwendete Begriff „Bordnetz“ die Gesamtheit der elektronischen Komponenten in einem Fahrzeug, wie beispielsweise Zweirad, Automobil, Flugzeug, Schiff oder Eisenbahn, verstanden, die im Betrieb des Fahrzeuges über eine Batterie des Fahrzeuges mit elektrischer Energie zu versorgen sind. Hierunter fallen insbesondere 12-Volt-Bordnetze, mit denen der Stromverbrauch bei Fahrzeugen (Automobile) für ihr Komfortsystem benötigen. Darüber hinaus sind unter dem Begriff „Bordnetz“ selbstverständlich auch andere Bordnetze, insbesondere 14 Volt/42 Volt-Bordnetze und 48-Volt-Bordnetze zu verstehen sowie Bordnetze mit anderen Spannungsniveaus.Furthermore, the term "on-board network" used here should be understood to mean all of the electronic components in a vehicle, such as a two-wheeler, automobile, aircraft, ship or train, which are to be supplied with electrical energy via a battery of the vehicle when the vehicle is in operation. This includes in particular 12-volt vehicle electrical systems, which require the power consumption in vehicles (automobiles) for their comfort system. In addition, the term “on-board power supply” is of course also to be understood as meaning other on-board power supplies, in particular 14 volt/42 volt on-board power supplies and 48 volt on-board power supplies, as well as on-board power supplies with other voltage levels.
Unter dem hierin verwendeten Begriff „Batteriemanagementsystem“ ist eine elektronische Schaltung zu verstehen, welche zur Überwachung und Regelung einer Anordnung von nachladbaren Akkumulatorenzellen einer wiederaufladbaren Batterie dient. Batteriemanagementsysteme der hierin betrachteten Art dienen beispielsweise zur Ladezustandserkennung. Selbstverständlich fallen unter dem Begriff „Batteriemanagementsystem“ auch andere komplexere Systeme mit Datenschnittstellen und einer entsprechenden Leistungselektronik.The term “battery management system” used here is to be understood as meaning an electronic circuit which is used to monitor and control an arrangement of rechargeable accumulator cells in a rechargeable battery. Battery management systems of the type considered here are used, for example, to identify the state of charge. Of course, the term "battery management system" also includes other more complex systems with data interfaces and corresponding power electronics.
Unter einem „Aufwecksignal“ ist hierin ein Signal zu verstehen, welches von dem Batteriemanagementsystem direkt oder indirekt genutzt wird, um seinen Controller, insbesondere Mikrocontroller und/oder ggf. das zugehörige Bordnetz aus einem „Schlaf Zustand“ in einen Betriebszustand zu versetzen.A “wake-up signal” is to be understood here as a signal which is used directly or indirectly by the battery management system in order to switch its controller, in particular a microcontroller and/or the associated vehicle electrical system, from a “sleep state” to an operating state.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Wake-up Vorrichtung ohne eine zusätzliche Steuerungseinheit funktioniert, was somit - im Vergleich zu den eingangs diskutierten und aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen - den Strombedarf drastisch reduziert. Gemäß Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung wird mit Hilfe der Einrichtung zum Erfassen eines Ruhestroms der dem mindestens einen Bereichs des Batteriemanagementsystems (oder gegebenenfalls in einem Bereich des Bordnetzes zu fließender Ruhestrom) erfasst und ein hierzu charakterisierendes Spannungssignal ausgegeben, welches von der Komparator-Schaltung mit mindestens einem vorab festgelegten Schwellwert verglichen wird. Die Komparator-Schaltung gibt dann ein entsprechendes Aufwecksignal ab, sobald erfasst wird, dass das von der Einrichtung zum Erfassen eines Ruhestroms ausgegebene Spannungssignal den entsprechenden Schwellwert überschreitet.The solution according to the invention is characterized in particular by the fact that the wake-up device works without an additional control unit, which thus--in comparison to the solutions discussed at the outset and known from the prior art--drastically reduces the power requirement. According to embodiments of the solution according to the invention, the device for detecting a quiescent current is used to detect the quiescent current to be flowing in at least one area of the battery management system (or possibly in an area of the vehicle electrical system) and a voltage signal characterizing this is output, which is processed by the comparator circuit with at least one predetermined threshold is compared. The comparator circuit then emits a corresponding wake-up signal as soon as it is detected that the voltage signal output by the device for detecting a quiescent current exceeds the corresponding threshold value.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Einrichtung zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von elektronischen Komponenten des Bordnetzes basierend auf dem Aufwecksignal auf, wobei die Einrichtung vorzugsweise eine oder mehrere CMOS-Schaltungen aufweist. Durch die Möglichkeit des Aktivierens bzw. Deaktivierens von elektronischen Komponenten des Bordnetzes kann dieses in einen noch energiesparsameren Zustand versetzt werden. Durch die bevorzugte Ausführungsform der CMOS-Schaltungen wird ein technisch ausgereifter und energiesparsamer Schaltungsaufbau ermöglicht.The device according to the invention has a device for activating and/or deactivating electronic components of the vehicle electrical system based on the wake-up signal, with the device preferably having one or more CMOS circuits. Due to the possibility of activating or deactivating electronic components of the vehicle electrical system, this can be put into an even more energy-efficient state. The preferred embodiment of the CMOS circuits enables a technically mature and energy-saving circuit design.
Auch weist die Vorrichtung eine Einrichtung zum Verstärken der den erfassten Ruhestrom charakterisierenden Spannung auf, wobei der Verstärkungsfaktor der Einrichtung derart bemessen ist, dass ein CMOS-Spannungsniveau der den Ruhestrom charakterisierenden Spannung erreicht wird. Durch die Verstärkungseinheit kann ein für eine möglicherweise nachfolgende Signalverarbeitung verbessertes Spannungs-Niveau der charakterisierenden Spannung erreicht werden. Insbesondere wird die charakterisierende Spannung auf ein CMOS-Spannungsniveau erhöht, wodurch eine weitere nachfolgende Weiterverarbeitung mittels CMOS-Schaltungen erleichtert wird.The device also has a device for amplifying the voltage characterizing the detected quiescent current, the amplification factor of the device being dimensioned such that a CMOS voltage level of the voltage characterizing the quiescent current is reached. An improved voltage level of the characterizing voltage for a possibly subsequent signal processing can be achieved by the amplification unit. In particular, the characterizing voltage is increased to a CMOS voltage level, as a result of which further subsequent processing using CMOS circuits is facilitated.
Ebenso umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Gleichrichten der verstärkten Spannung. Es ist möglich, dass die verstärkte Spannung ein negatives Vorzeichen besitzt, welches für eine möglicherweise folgende Weiterverarbeitung hinderlich ist, oder diese zumindest erschwert. Aus diesem Grund ist ein Gleichrichten durch eine geeignete Einrichtung, beispielsweise eine CMOS-Schaltung, vorteilhaft.The device also includes a device for rectifying the amplified voltage. It is possible that the increased voltage has a negative sign, which is a hindrance to any subsequent further processing, or at least makes it more difficult. For this reason, rectification by a suitable device such as a CMOS circuit is advantageous.
Ebenfalls kann die Vorrichtung eine Einrichtung zum Filtern, insbesondere Tiefpassfiltern, der den erfassten Ruhestrom charakterisierenden Spannung, aufweisen. Hierdurch werden Störsignale, wie beispielsweise thermisches Rauschen oder auch Wärmerauschen der eigentlichen Vorrichtung herausgefiltert, wodurch ein Signal mit einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis (englisch: Signal-to-Noise Ratio, SNR) erreicht wird.The device can also have a device for filtering, in particular low-pass filtering, of the voltage characterizing the detected quiescent current. As a result, interference signals such as For example, thermal noise or heat noise of the actual device is filtered out, resulting in a signal with a better signal-to-noise ratio (SNR).
Außerdem sieht eine Ausführungsform vor, dass die Komparator-Schaltung die Spannung mit einem zweiten vorab festgelegten oder festlegbaren Schwellwert vergleicht, wobei der zweite Schwellwert vorzugsweise ein negativer Wert ist, und/oder wobei der zweite Schwellwert vorzugsweise kleiner ist als der erste Schwellwert. Durch eine derart ausgebildete Komparator-Schaltung ist eine signaltechnische Schaltung nicht nur bei Erreichen eines ersten Schwellwertes möglich, sondern auch bei Erreichen eines zweiten Schwellwertes. Hierdurch ist beispielsweise eine situationsabhängige Schaltung realisierbar, indem das Aufwecken von Lade- und Entladefunktion möglich ist.In addition, one embodiment provides that the comparator circuit compares the voltage with a second predefined or definable threshold value, the second threshold value preferably being a negative value and/or the second threshold value preferably being smaller than the first threshold value. With a comparator circuit designed in this way, a signaling circuit is possible not only when a first threshold value is reached, but also when a second threshold value is reached. In this way, for example, a situation-dependent circuit can be implemented, in that the charging and discharging function can be activated.
Ferner sieht eine Ausführungsform vor, dass die Einrichtung zum Gleichrichten den zweiten Schwellwert gleichrichtet, insbesondere, wenn der zweite Schwellwert ein negativer Wert ist. Hierdurch ist es insbesondere in Bezug auf vorherigen Ausführungsformen möglich, dass zwei unterschiedliche positive Schwellwerte definiert werden.Furthermore, one embodiment provides that the device for rectifying rectifies the second threshold value, in particular when the second threshold value is a negative value. In this way it is possible, in particular in relation to previous embodiments, for two different positive threshold values to be defined.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Komparator-Schaltung dazu ausgebildet, bei Unterschreiten des zweiten Schwellwerts ein Ruhesignal auszugeben, wobei das Ruhesignal vorzugsweise ein Niveau aufweist, das direkt durch einen Mikrocontroller verwendbar ist. Durch diese Ausführungsform ist es möglich, dass die Vorrichtung neben dem Aufwecksignal ein Ruhesignal ausgibt. So ist es beispielsweise möglich, dass der erste Schwellwert, also der Schwellwert für die Ausgabe des Aufwecksignals, höher ist, als der zweite Schwellwert, also der für die Ausgabe des Ruhesignals verantwortliche. Hierdurch kann die Vorrichtung bei Erreichen eines niedrigen Ruhestroms in den Ruhezustand versetzt werden. Da es vorteilhaft ist, das Niveau des Ruhestroms möglichst niedrig zu wählen, wäre ein derart niedriger Schwellwert für ein Aufwecksignal nachteilig, da dadurch insbesondere durch Rauschen ein ständiges Wechseln zwischen dem Aufweck- bzw. dem Ruhezustand resultieren würde. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, dass der Schwellwert des Aufwecksignals über dem Schwellwert des Ruhesignals liegt, um ein gezieltes Aufwecken des Batteriemanagementsystems und/oder des Bordnetzes zu erreichen.In a further embodiment, the comparator circuit is designed to output an idle signal when the value falls below the second threshold value, the idle signal preferably having a level which can be used directly by a microcontroller. This embodiment makes it possible for the device to output an idle signal in addition to the wake-up signal. It is thus possible, for example, for the first threshold value, ie the threshold value for the output of the wake-up signal, to be higher than the second threshold value, ie that which is responsible for the output of the idle signal. As a result, the device can be put into the quiescent state when a low quiescent current is reached. Since it is advantageous to choose the level of the quiescent current as low as possible, such a low threshold value for a wake-up signal would be disadvantageous, since this would result in constant switching between the wake-up and the quiescent state, particularly due to noise. For this reason, it is advantageous for the threshold value of the wake-up signal to be above the threshold value of the idle signal, in order to achieve a targeted wake-up of the battery management system and/or the vehicle electrical system.
Auch kann die Komparator-Schaltung einen Schmitt-Trigger aufweisen, wobei vorzugsweise der Ausgang des Schmitt-Triggers ein Niveau aufweist, das direkt durch einen Mikrocontroller verwendbar ist. Durch die Verwendung eines Schmitt-Triggers und der hierdurch gewonnenen Hysterese, kann eine noch sichere Ausgabe des Aufwecksignals bzw. des Ruhesignals erreicht werden. So kann beispielsweise ein über mehrere Potenzen liegender Unterschied zwischen dem ersten Schwellwert und den zweiten Schwellwert durch einen Schmitt-Trigger realisiert werden.The comparator circuit can also have a Schmitt trigger, the output of the Schmitt trigger preferably having a level which can be used directly by a microcontroller. By using a Schmitt trigger and the hysteresis obtained as a result, an even more reliable output of the wake-up signal or the idle signal can be achieved. For example, a difference between the first threshold value and the second threshold value that lies over several powers can be realized by a Schmitt trigger.
Ebenfalls kann das abgegebene Aufwecksignal und/oder Ruhesignal durch die Komparator-Schaltung gehalten werden. Hierdurch wird insbesondere eine mögliche nachfolgende Verarbeitung mittels beispielsweise einer analogen oder digitalen Schaltung vereinfacht.The emitted wake-up signal and/or rest signal can also be held by the comparator circuit. This simplifies in particular a possible subsequent processing using, for example, an analog or digital circuit.
Darüber hinaus liegt gemäß einer Ausführungsform der erste Schwellwert im Bereich von 1µV bis 2000µV, bevorzugt 10µV bis 750µV, besonders bevorzugt 50µV bis 250µV. Hierdurch wird ein fein justierbarer Schwellwert für das Aufwecksignal erreicht.In addition, according to one embodiment, the first threshold value is in the range from 1 μV to 2000 μV, preferably 10 μV to 750 μV, particularly preferably 50 μV to 250 μV. This achieves a finely adjustable threshold value for the wake-up signal.
Auch sieht eine Ausführungsform vor, dass der zweite Schwellwert im Bereich von ±0,1µV bis ±500µV, bevorzugt ±1µV bis ±250µV, besonders bevorzugt ±10µV bis ±100µV, liegt. Hierdurch wird ein fein justierbarer Schwellwert für das Ruhesignal realisiert, wobei dieser sowohl negativ, als auch positiv sein kann, je nachdem, ob eine Gleichrichtung wünschenswert ist, oder nicht.An embodiment also provides that the second threshold value is in the range from ±0.1 μV to ±500 μV, preferably ±1 μV to ±250 μV, particularly preferably ±10 μV to ±100 μV. In this way, a finely adjustable threshold value for the quiescent signal is realized, whereby this can be both negative and positive, depending on whether rectification is desirable or not.
Zudem sieht eine Ausführungsform vor, dass die Einrichtung zum Erfassen des in mindestens einem Bereich des Bordnetzes fließenden Ruhestroms mindestens einen Stromsensor und/oder mindestens einen Shunt umfasst. Durch die Verwendung mindestens eines Stromsensors bzw. mindestens eines Shunts wird eine bevorzugt niederohmige Messvorrichtung für den Ruhestrom erreicht, wobei hierdurch die Beeinflussung des Batteriemanagementsystems oder des Bordnetzes minimiert wird.In addition, one embodiment provides that the device for detecting the quiescent current flowing in at least one area of the vehicle electrical system includes at least one current sensor and/or at least one shunt. By using at least one current sensor or at least one shunt, a preferably low-impedance measuring device for the quiescent current is achieved, with the effect on the battery management system or the vehicle electrical system being minimized as a result.
So weist der Shunt gemäß einer Ausführungsform einen ohmschen Widerstand im Bereich von 1µΩ bis 1mΩ, bevorzugt 25µΩ bis 500µΩ, besonders bevorzugt 50µΩ bis 250µΩ auf. Durch diesen sehr niederohmigen Messwiderstand verursacht der Strom einen zu seiner Stärke proportionalen Spannungsabfall, wobei dieser gemessen wird. Auch wird durch die sehr niederohmigen Werte eine Beeinflussung des Batteriemanagementsystems oder des Bordnetzes nahezu ausgeschlossen.Thus, according to one embodiment, the shunt has an ohmic resistance in the range from 1 μΩ to 1 mΩ, preferably 25 μΩ to 500 μΩ, particularly preferably 50 μΩ to 250 μΩ. Due to this very low-impedance measuring resistor, the current causes a voltage drop proportional to its strength, which is then measured. Influencing the battery management system or the vehicle electrical system is also almost impossible due to the very low-impedance values.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die eingangs gestellte Aufgabe durch ein Verfahren zum Aufwecken eines Batteriemanagementsystems und/oder eines Bordnetzes eines Fahrzeugs oder zumindest einer Komponente hiervon mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Erfassen eines in mindestens einem Bereich des Bordnetzes fließenden Ruhestroms,
- - Ausgeben einer dem erfassten Ruhestrom charakterisierenden Spannung,
- - Vergleichen der Spannung mit mindestens einem vorab festgelegten oder festlegbaren Schwellwert, und
- - Abgeben eines Aufwecksignals bei Überschreiten des Schwellwertes.
- - detecting a quiescent current flowing in at least one area of the vehicle electrical system,
- - Outputting a voltage that characterizes the detected quiescent current,
- - comparing the voltage with at least one predetermined or determinable threshold value, and
- - Output of a wake-up signal when the threshold value is exceeded.
Durch ein derartiges Verfahren werden die in Bezug auf die vorangehenden Ausführungsformen der Vorrichtung beschriebenen Vorteile erzielt. Außerdem ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, dass eine möglichst energiesparende Methode realisiert wird, ein Aufwecksignal für ein Batteriemanagementsystem und/oder eine Bordnetz zu realisieren.Such a method achieves the advantages described in relation to the previous embodiments of the device. In addition, the method according to the invention makes it possible for the most energy-saving method possible to implement a wake-up signal for a battery management system and/or an on-board network.
Auch kann das Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform die folgenden Schritte umfassen:
- - Vergleichen der Spannung mit einem zweiten Schwellwert, und
- - Ausgeben eines Ruhesignals bei Unterschreiten des zweiten Schwellwerts.
- - comparing the voltage to a second threshold, and
- - Outputting a rest signal when the second threshold value is not reached.
Hierdurch ist es möglich, dass neben dem Aufwecksignal, ein Ruhesignal für das Batteriemanagementsystem und/oder das Bordnetz realisiert wird. So ist es durch das beschriebene Verfahren möglich, dass die Schwellwerte für das Ruhesignal bzw. das Aufwecksignal unterschiedlich sind, wodurch die bereits in Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen Vorteile auch mit dem Verfahren erzielt werden.This makes it possible for a rest signal for the battery management system and/or the vehicle electrical system to be implemented in addition to the wake-up signal. The method described makes it possible for the threshold values for the idle signal and the wake-up signal to be different, as a result of which the advantages already described in relation to the device are also achieved with the method.
Auch wird die eingangs gestellte Aufgabe durch ein System mit mindestens einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ausführungsformen, mindestens einem Bordnetz, und mindestens einer Batterie gelöst. Hierdurch werden die in Bezug auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele der Vorrichtung beschriebenen Vorteile erreicht.The object set at the outset is also achieved by a system having at least one device according to one of the preceding embodiments, at least one vehicle electrical system, and at least one battery. This achieves the advantages described in relation to the previous exemplary embodiments of the device.
Ebenso wird die eingangs gestellte Aufgabe durch ein computerlesbares Speichermedium gelöst, welches Instruktionen enthält, die mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen des Verfahrens zu implementieren, wenn die Instruktionen durch mindestens einen Prozessor ausgeführt werden. Durch das erfindungsgemäße computerlesbare Medium einschließlich computerausführbarer Anweisungen wird eine verbesserte informationstechnische Handhabung des erfindungsgemäßen Verfahrens bewirkt.The task stated at the outset is also achieved by a computer-readable storage medium which contains instructions which cause at least one processor to implement a method according to one of the preceding embodiments of the method when the instructions are executed by at least one processor. The computer-readable medium according to the invention, including computer-executable instructions, results in improved IT handling of the method according to the invention.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 : eine Ausführungsform der Erfindung in schematischer Ansicht; -
2 : eine Detailansicht des Stromfluss-Aufwachsensors der 1 .
-
1 1: an embodiment of the invention in a schematic view; -
2 : a detailed view of the currentflow growth sensor 1 .
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche oder gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.In the following description, the same reference numbers are used for parts that are the same or have the same effect.
In naher Zukunft werden Standardbatteriesysteme für Fahrzeuge oder zumindest einer Komponente hiervon ein komplexes Managementsystem aufweisen. Beispielsweise ist ein Managementsystem notwendig für Lithiumionenbatterien bzw. Lithiumionenzellen, da mit einem derartigen Managementsystem beispielsweise die gleichmäßige Ladung der Zellen, unterschiedliche Sicherheitsfunktionen, Statusüberwachung und diverse andere sicherheitsrelevante Funktionen ausgeführt werden können.In the near future, standard battery systems for vehicles, or at least one component thereof, will have a complex management system. For example, a management system is necessary for lithium-ion batteries or lithium-ion cells, since such a management system can be used, for example, to charge the cells uniformly, to carry out various safety functions, status monitoring and various other safety-related functions.
Es ist wünschenswert, dass ein derartiges Managementsystem einen sogenannten Schlaf-Modus besitzt, wobei in diesem ein möglichst geringer Energieverbrauch wünschenswert ist. Hierbei muss ein spezielles Mikrocontroller-Aufwecksignal implementiert werden, wobei dieses im Allgemeinen als Zündfunktion bezeichnet wird. Sollte dieses nicht vorhanden sein, muss diese Funktionalität mit einem anderen Sensor implementiert werden.It is desirable for such a management system to have what is known as a sleep mode, in which case the lowest possible energy consumption is desirable. In this case, a special microcontroller wake-up signal must be implemented, which is generally referred to as the ignition function. If this is not available, this functionality must be implemented with another sensor.
Die vorliegende Erfindung beschreibt beispielsweise einen Sensor bzw. eine Vorrichtung, wobei dieser bzw. diese den Stromfluss im Bordnetz oder zumindest einer Komponente hiervon misst und ein Aufwecksignal ausgibt, falls ein positiver oder negativer Strom fließt, der höher ist als der Stromfluss im Schlafmodus des Fahrzeugs bzw. einer Komponente hiervon. Der Sensor bzw. die Vorrichtung kann unterschiedliche Widerstände aufweisen, wobei die unterschiedlichen Widerstände unterschiedliche Widerstandswerte besitzen, um die notwendigen Aufweckpunkte bzw. die notwendigen positiven oder negativen Stromflüsse einzustellen.The present invention describes, for example, a sensor or a device, which measures the current flow in the vehicle electrical system or at least one component thereof and outputs a wake-up signal if a positive or negative current flows that is higher than the current flow in the vehicle's sleep mode or a component thereof. The sensor or the device can have different resistances, with the different resistances having different resistance values in order to set the necessary wake-up points or the necessary positive or negative current flows.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung reicht beispielsweise das Betätigen eines Türöffners des Fahrzeuges, das Aktivieren einer Signallampe oder anderen Leuchtquelle, das Aktivieren eines Fahrzeug-Entertainmentsystems und/oder das Betätigen/Aktivieren eines anderen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges aus, um das Mikrocontroller-Aufwecksignal zu initiieren.According to embodiments of the invention, for example, actuating a door opener of the vehicle, activating a signal lamp or other light source, activating a vehicle entertainment system and/or actuating/activating another electrical consumer in the vehicle is sufficient to initiate the microcontroller wake-up signal.
Die
Ebenfalls sind in der
Ein mögliches Ausgangssignal des Präzisionsgleichrichters 8 ist in der
Vorzugsweise liegt der erste Spannungs-Schwellwert in einem Bereich von 1 µV bis 2000 µV, besonders bevorzugt 10 µV bis 750 µV. Es hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt, wenn der erste Spannungs-Schwellwert in einem Bereich von 50 µV bis 250 µV gewählt wird. Der zweite Spannungs-Schwellwert liegt beispielsweise in einem Bereich von ±0,1 µV bis ± 500 µV, bevorzugt in dem Bereich von ±1 µV bis ±250 µV, besonders bevorzugt in dem Bereich von ±10 µV bis ±100 µV.The first voltage threshold value is preferably in a range from 1 μV to 2000 μV, particularly preferably from 10 μV to 750 μV. It has turned out to be particularly preferred if the first voltage threshold value is selected in a range from 50 μV to 250 μV. The second voltage threshold lies, for example, in a range from ±0.1 μV to ±500 μV, preferably in the range from ±1 μV to ±250 μV, particularly preferably in the range from ±10 μV to ±100 μV.
Der Widerstand ist beispielsweise ein Shunt mit einem Widerstandswert im Bereich von 1 µOhm bis 1 mOhm, bevorzugt 25 µOhm bis 500 µOhm, besonders bevorzugt 50 µOhm bis 250 µOhm.The resistor is, for example, a shunt with a resistance value in the range from 1 μΩ to 1 mΩ, preferably 25 μΩ to 500 μΩ, particularly preferably 50 μΩ to 250 μΩ.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Batteriebattery
- 22
- Lastload
- 33
- WiderstandResistance
- 44
- Messleitungentest leads
- 55
- Stromfluss-AufwachsensorCurrent flow wake-up sensor
- 66
- Eingangsfilterinput filter
- 77
- Präzisionsverstärkerprecision amplifier
- 88th
- Präzisionsgleichrichterprecision rectifier
- 99
- Schmitt-TriggerSchmitt trigger
- 1010
- AusgangExit
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