CN103999283B - 用于传输来自电池单元的信息的装置和方法以及电池单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于传输来自电池单元（100）的信息的装置（102），其中该装置（102）具有第一传送器（106）和第二传送器（108）。第一传送器（106）布置在电池单元（100）的外罩（104）的内侧上。该第一传送器（106）被构造用于穿过外罩（104；200）发出代表该信息的信号（110）。第二传送器（108）布置在该外罩（104）的外侧上并且与第一传送器（106）电隔离。该第二传送器（108）被构造用于接收该信号（110），以便传输来自电池单元（100）的信息。

Description

用于传输来自电池单元的信息的装置和方法以及电池单元

技术领域

本发明涉及用于传输来自电池单元的信息的装置，涉及用于存储电能的电池单元和涉及用于传输来自电池单元的信息的方法。

背景技术

DE 10 2007 021 921 A1描述了一种用于监视电池存储器的装置。

发明内容

在该背景下，利用本发明介绍根据主权利要求的、用于传输来自电池单元的信息的装置、用于存储电能的电池单元和用于传输来自电池单元的信息的方法。有利的扩展方案从相应的从属权利要求和后面的描述中得到。

在电池单元中可以布置例如传感器形式的电子装置，该电子装置可以与其他布置在电池单元外部的其他电子装置通信。为此，需要信号穿过电池壁传输到电池中去或者从电池传输出来。如果信号被直接穿过电池壁地传输，也即没有通过电池壁而引导用于传输信号的线路，则可以取消在电池壁中的孔。由此不存在电池不能被密封的危险。也可以取消对电池单元壁的昂贵的穿通。由此，可以降低针对电池单元的制造成本并且可以改善电池的密封性。

用于传输来自电池单元的信息的装置具有如下特征：

布置在电池单元外罩的内侧上的第一传送器，其中该第一传送器被构造用于穿过外罩发出代表信息的信号；以及

布置在该外罩的外侧上并且与第一传送器电隔离的第二传送器，其中该第二传送器被构造用于接收该信号。

传送器可以理解为发送器或接收器或发送-接收装置。第一传送器和第二传送器可以被相同地构造。外罩可以是电池单元的界限。外罩可以完全包围电池单元。外罩可以是电池单元的外壁。信息可以代表例如在电池单元内部检测并且向布置在电池单元外部的装置传输的数据。信息例如可以代表布置在电池单元中的传感器的测量值。该信息也可以反映电池单元的运行状态。该信息例如可以包括温度传感器的值、电压测量设备的值或化学分析传感器的值。第二传送器可以包括对应的传感器或者与对应的传感器耦合。信息可以在使用通信协议的情况下被转化成信号。传送器可以直接固定在外罩上。传送器可以相对地布置在外罩的区段中。电隔离可以理解为传送器不通过电线路相互连接。尤其是，第一传送器构造为非线路连接地发出信号。通过该方式可以将信息传输到电池单元中，而无需在外罩中的穿孔，通过该穿孔引导在传送器之间延伸的信号线路。传送器可以相对于外罩电绝缘。

第二传送器可以被构造用于，穿过外罩地发出代表另外的信息的另外的信号。第一传送器可以被构造用于接收该另外的信号。通过这种方式，可以将另外的信息传输到电池单元中。另外的信息例如可以是用于第一传送器的控制指令或用于在电池单元中的传感器的控制指令。通过这种方式，能够通过传送器实现双向通信。

第一传送器可以直接布置在外罩上。代替地或者补充地，第二传送器可以直接布置在外罩上。通过传送器直接布置在外罩上，该信号可以以小的损耗穿过外罩被发送。外罩也可以被用作传送器的机械载体。

第一传送器可以具有对准外罩的第一传输区域。第二传送器可以布置在第一传输区域内。代替地或补充地，第二传送器可以具有对准外罩的第二传输区域。第一传送器可以布置在第二传输区域内。这些传送器可以具有方向特性，以便有针对性地将信号传输穿过外罩。传送器可以彼此相对地布置在外罩上。

第一传送器和第二传送器可以分别构造为电感性传送器。传送器的至少之一可以构造为线圈。另一传送器可以构造为偶极子或线圈。第二传送器也可以构造为线缆的部分段。于是可以利用线缆接收多个电池单元的多个信息。这些信号可以被编码。

第一传送器和第二传送器可以分别被构造为电容式传送器。每个传送器可以是板式电容器的板。在第一传送器中的电荷位移（Ladungsverschiebung）可以引起在第二传送器中的电荷位移，反之亦然。

用于存储电能的电池单元具有如下特征：

外罩，其包围电池单元；以及

用于传输的装置，其布置在外罩上。

外罩例如可以是金属壁。外罩也可以由塑料制成。可以引导电池单元的电端子穿过所述外罩。该电池单元例如可以作为可再充电电池的部分被使用在车辆中。

外罩可以具有爆裂膜。在该情况下，该装置可以布置在爆裂膜的区域中。爆裂膜可能由于在电池单元内部的体积变化而发生塑性形变。在超过预先确定的体积变化时可以受控地放弃爆裂膜，从而保护电池的相邻接的外壁不受损坏。爆裂膜可以具有比相邻接的外壁小的阻力。因此电池单元的外壁可以由第一壁材料制成，在该第一壁材料中布置有带有由第二壁材料制成的爆裂膜的凹部。在该情况下，由外壁构成外罩，该外罩具有被爆裂膜过度张紧的凹部。

外罩在该装置的范围中可以是电绝缘的。电绝缘材料可以很少干扰或完全不干扰在传送器之间的传输。通过如塑料或陶瓷的电绝缘材料可以无误并且直接地传输信号。

外罩在该装置的范围中可以是导电的。外罩可以与该信号相互作用并且例如使信号的脉冲定向翻转。外罩可以与第一传送器和第二传送器电绝缘，使得例如在第一传送器中的电荷位移可以导致在外罩中的电荷位移并且由此导致在第二传送器中的电荷位移。同样，第一传送器可以在外罩中感应出涡流，所述涡流又在第二传送器中感应出电流。

用于传输来自电池单元的信息的方法具有下面的步骤：

借助布置在电池单元的外罩的内侧上的第一传送器发出代表信息的信号，其中该信号被构造为穿透外罩；以及

借助布置在外罩的外侧上的第二传送器接收该信号。

附图说明

下面根据附图示例性地进一步阐述本发明。其中：

图1示出了带有根据本发明实施例的用于传输信息的装置的电池单元的示图；

图2示出了带有根据本发明另一实施例的用于传输信息的装置的另一电池单元的示图；

图3示出了带有根据本发明实施例的用于传输信息的装置的另一电池单元的示图；

图4示出了带有根据本发明实施例的用于传输信息的装置的另一电池单元的示图；以及

图5示出了根据本发明实施例的用于传输来自电池单元的信息的方法的流程图。

具体实施方式

在对本发明的优选实施例的下面的描述中，针对在不同的图中示出的并且类似地作用的元件使用相同的或类似的参考标记，其中取消对这些元件的重复的描述。

图1示出了带有按照本发明实施例的用于传输信息的装置102的电池单元100的示图。该电池单元具有横截面例如为矩形的外罩104。

装置102具有第一传送器106和第二传送器108。第一传送器106布置在电池单元100的外壁104的内侧上。第二传送器108与第一传送器106直接相对地布置在外壁104的外侧上。在该实施例中，传送器106、108被构造为平坦的板状体，其密封地靠置在电池单元100的外壁104上。这些传送器106、108与外壁104电绝缘。传送器106、108彼此电隔离地布置。传送器106、108被构造用于发送并且接收信号110。信号110被构建为穿透外壁104。至少在传送器106、108的范围中，无中断地实施外壁104。

图2示出了带有按照本发明另一实施例的用于传输信息的装置102的另一电池单元100的示图。电池单元100和用于传输的装置102对应于图1中的电池单元100。此外，电池单元100的外壁104具有凹部，在凹部中布置有爆裂膜200。爆裂膜200比其余的外壁104薄并且被构造用于限定在凹部的范围中的电池单元100。因此，爆裂膜200是包围电池单元100的外罩的、由外壁104和爆裂膜200构成的部分。爆裂膜200被构造用于通过弹性形变补偿电池单元100的内容的体积变化。当体积变化过大时，爆裂膜200被构造为撕破以便降低电池单元100中的过压。传送器106、108布置在爆裂膜200外部的外壁104上。

图3示出了带有按照本发明另一实施例的用于传输信息的装置102的另一电池单元100的示图。电池单元100对应于图2中的电池单元100。与图2不同，用于传输的装置102布置在爆裂膜200的范围中。由此，爆裂膜200布置在第一传送器106和第二传送器108之间。因为爆裂膜200比其余的外壁104薄，因此爆裂膜200与图2中所示的实施例相比具有对于待传输的信号110更小的阻力。

在图1和2中所示的实施例可以组合。例如，电池单元100可以具有两个用于传输的装置102，其中装置102之一布置在膜200的区域中，另一装置102布置在外壁104的区域中。

借助图1至3在下面进一步描述本发明的实施例。

两个传送器106、108可以布置在电池单元100的壁104、200的任意部位上，即也布置在电池单元100的爆裂膜200上。

传送器106至电池单元100的内侧以及传送器108至电池单元100的外侧的耦合可以或者以电感方式或者以电容方式进行。在电容方式的耦合情况下，传送器106、108可以被成形为板式电容器的板。

在电感方式的耦合情况下，传送器106、108可以被成形为线圈。传送器106、108可以或者安置在壁104的任意部位上或者被安置在现有爆裂膜200上。所述耦合可以或者通过导电电池单元壁104或例如由金属如铝制成的导电爆裂膜200实现，或者通过不导电地使用在电池单元壁104中或通过不导电的爆裂膜200来实现。作为不导电的材料例如可以使用塑料。

在穿过导电壁104或膜200电容式传输情况下，通过电荷位移来实现传输。传送器106、108在一侧借助施加在其上的电压在壁104或者膜200中产生电荷位移，该电荷位移又在第二传送器108、106中引起可探测的电荷位移。在穿过非导电壁104或膜200的电容式耦合情况下，传送器106在内侧、传送器108在外侧上构成板式电容器。

在穿过导电壁104或膜200的电感式耦合情况下，传送器106、108产生磁场并且由此在壁104或膜200中产生涡流或对应场。

该对应场被第二传送器106、108借助线圈探测。在穿过非导电壁104或膜200的电感式耦合情况下，两个传送器106、108的线圈可以构造直接的电感式耦合。

图4示出了带有按照本发明另一实施例的用于传输的装置的另一电池单元100的示图。所述用于传输的装置可以根据在图1至3中描述的实施例来实施和布置。电池单元100具有传感器406，其布置在电池单元内部中在被电池单元100的外罩包围的区域中。第一传送器106与传感器406耦合，例如经由电线路。第一传送器106也可以是传感器406的部分，或者反过来。在电池单元100外部布置有控制设备408。第二传送器108与控制设备408耦合，例如经由电线路。

为了将信息从传感器406向控制设备408传输，将传感器406构造用于将信息传输给第一传送器106。第一传送器106被构造用于将信息在使用合适的传输技术的情况下变换成信号并且将该信号发送给第二传送器108。第二传送器108被构造用于接收该信号并且直接或作为借助合适接收技术处理的信息信号输出给控制设备408。控制设备408被构造用于处理由第二传送器108接收的信号或该信息信号，以便获得信息。

为了将另外的信息从控制设备408传输给传感器406，将控制设备408构造用于将另外的信息传输给第二传送器108。第二传送器108被构造用于在使用合适的传输技术的情况下将所述另外的信息变换成另外的信号并且将该另外的信号发送给第一传送器106。第一传送器106被构造用于接收另外的信号并且直接或者作为借助合适的接收技术处理的另外的信息信号输出给传感器406。该传感器406被构造用于处理由第一传送器106接收的另外的信号或另外的信息信号，以便获得该另外的信息。

通过该传输方法，可以借助电感式或电容式耦合将传感器信号110通过电池单元壁传输给控制设备408。由此无需通过外部应用的传感器来检测电池单元100的电压和温度值。代替地可以使用内部应用的传感器406。

通过传送器106、108例如可以穿过电池单元100的壁向控制设备408发送测量值，这些测量值由至少一个定位在电池单元100中的传感器406检测。为此，借助电感或电容式传送器106、108穿过电池单元壁地传输数据。

通过这里介绍的方案，可以将传感器406定位在电池单元100的内部，而不需要穿过电池单元壁的（昂贵的）实施。布置在一个或多个电池单元中的多个传感器406的信号可以经由一个唯一的线路被引导至控制设备408。当传感器406已经出于其他原因被安装在爆裂膜上时，该传输是特别低损耗的。

按照一种实施例，在电池单元100的内侧上，传感器106和传送器106可以是分离的部件，它们例如通过在共同的电路板上的线缆或印制导线被连接。代替地，传感器406和传送器106可以被集成在封装中或甚至集成在相同的芯片中。在外侧上，传送器108可以是纯无源的部件，例如线圈或板，其连接到至控制设备408的线缆上。也可以在传送器108和线缆之间布置有源元件，以便放大信号。代替地，可以完全取消明确的外部的传送器部件。在该情况中，作为传送器108可以仅仅引导一个在对应部位上的线缆穿过壁或爆裂膜，其中传送器406的信号直接耦合到所述线缆中。

在带有多个电池单元100的电池中，代替从每个电池单元外侧至控制设备408的单个线缆，也可以使用一个唯一的线缆，其从控制设备408沿着所有单元100引导，并且所有传感器406的信号耦合到该线缆中。在此，可以使用允许在一个唯一线缆上并行传输（例如在不同的载波频率上）的传输协议。

按照一种实施例，于是可以将多个电池单元100分配给控制设备408。每个电池单元100分别具有至少一个传感器406和至少一个传送器106。与控制设备408连接的导电线缆可以沿着多个电池单元100的外侧引导。在各个电池单元100上布置的线缆区段分别用作外部的传送器108。在该情况中，外部的传送器108彼此串联连接。

代替地，多个电池单元100中的每一个可以具有单独的传送器108，该传送器经由单独的线路或单独的传输段与控制设备408连接。

图5示出根据本发明实施例的用于传输来自电池单元的信息的方法500的流程图。该方法具有发出步骤502和接收步骤504。该方法500可以在图1至3中所示的装置中实施。

在发出步骤502中，待传输的信息被接收，产生代表该信息的信号，并且借助布置在电池单元的外壁的一侧上的传送器来发送。该信号被构造用于穿透外壁。在接收步骤504中，该信号借助布置在外壁的相对侧上的另外的传送器来接收并且为了进一步处理而例如向控制设备输出。

所描述的以及在图中所示的实施例仅仅是示例性地选择的。不同的实施例可以完整地或者关于各个特征地相互组合。一个实施例也可以通过另外的实施例的特征来补充。此外，本发明的方法步骤可以被重复以及以不同于所描述的顺序来实施。

Claims (10)

1.用于传输来自电池单元（100）的信息的装置（102），其中该装置（102）具有如下特征：

布置在所述电池单元（100）的外罩（104；200）的内侧上的第一传送器（106），其中该第一传送器（106）被构造用于穿过所述外罩（104；200）发出代表该信息的信号（110）；以及

布置在该外罩（104；200）的外侧上并且与所述第一传送器（106）电隔离的第二传送器（108），其中该第二传送器（108）被构造用于接收该信号（110）。

2.根据权利要求1所述的装置（102），其中，所述第二传送器（108）被构造用于，穿过所述外罩（104；200）地发出代表另外的信息的另外的信号（110），以及所述第一传送器（106）被构造用于接收该另外的信号（110）。

3.根据上述权利要求之一所述的装置（102），其中，所述第一传送器（106）直接布置在所述外罩（104；200）上和/或所述第二传送器（108）直接布置在所述外罩（104；200）上。

4.根据权利要求1至2之一所述的装置（102），其中，所述第一传送器（106）具有对准所述外罩（104；200）的第一传输区域，其中所述第二传送器（108）布置在所述第一传输区域内和/或所述第二传送器（108）具有对准所述外罩（104；200）的第二传输区域，其中所述第一传送器（106）布置在所述第二传输区域内。

5.根据权利要求1至2之一所述的装置（102），其中，所述第一传送器（106）和所述第二传送器（108）分别被构造为电感式传送器或者分别被构造为电容式传送器。

6.用于存储电能的电池单元（100），其中该电池单元（100）具有如下特征：

外罩（104；200），其包围所述电池单元（100）；以及

根据权利要求1至5之一的装置（102），其布置在所述外罩（104；200）上。

7.根据权利要求6所述的电池单元（100），其中所述外罩（104；200）具有爆裂膜（200），以及其中该装置（102）布置在所述爆裂膜（200）的区域中。

8.根据权利要求6或7所述的电池单元（100），其中，所述外罩（104；200）在该装置（102）的范围中是电绝缘的。

9.根据权利要求6至7之一所述的电池单元（100），其中所述外罩（104；200）在该装置（102）的范围中是导电的。

10.用于传输来自电池单元（100）的信息的方法（500），其中该方法（500）具有下面的步骤：

借助布置在所述电池单元（100）的外罩（104；200）的内侧上的第一传送器（106）发出（502）代表该信息的信号（110），其中该信号（110）被构造为穿透所述外罩（104；200）；以及

借助布置在所述外罩（104；200）的外侧上的第二传送器（108）接收（504）该信号（110）。