CN104779663A - 用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法 - Google Patents

用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104779663A
CN104779663A CN201510058206.4A CN201510058206A CN104779663A CN 104779663 A CN104779663 A CN 104779663A CN 201510058206 A CN201510058206 A CN 201510058206A CN 104779663 A CN104779663 A CN 104779663A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
measurement data
sensor
signature
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510058206.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104779663B (zh
Inventor
P·哈通
C·布罗赫豪斯
W·菲伊希特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN104779663A publication Critical patent/CN104779663A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104779663B publication Critical patent/CN104779663B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/10—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a centralized architecture
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/30—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wired architecture

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法，该电池组具有多个电池组电池、至少一个电池传感器、传感器控制设备和中央控制设备，包括以下步骤：通过中央控制设备询问电池组电池的测量数据，通过电池传感器检测所询问的电池组电池的测量数据，通过电池传感器确定适用于对测量数据进行鉴权的签名，将测量数据和签名从电池传感器以第一消息通过第一通信信道传送给传感器控制设备，将测量数据和签名从传感器控制设备以第二消息通过第二通信信道转发给中央控制设备并通过中央控制设备借助由电池传感器确定的签名验证测量数据。此外说明设立用于实施该方法的数据结构和计算机程序以及电池组管理系统以及电池组和其传动系统与这种电池组连接的机动车。

Description

用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法，该电池组具有多个电池组电池(Batteriezellen)、至少一个电池传感器、传感器控制设备和中央控制设备。
背景技术
在电驱动的车辆(EV，Electric Vehicle(电动车辆))中作为能量源使用蓄电池。在这种情况下，经常使用基于锂化学的蓄电电池(Akkuzellen)，因为特别是与镍蓄电池或铅蓄电池相比，这种基于锂化学的蓄电电池在重量最轻的情况下具有迄今为止可用的最大能量密度。锂蓄电池在过量充电和深度放电方面非常敏感。在每个电池高于一定的电压值、典型地高于4.25V的值的过量充电时，电池变得不稳定并且可能发起自动增强的加热过程，即所谓的热失控(thermal runaway)。低于一定阈值的放电也促进电池内的不利的化学过程，所述化学过程导致电池的不可逆的退化。
在大多数EV车辆中，设置电池组管理系统(BMS)，其借助于中央控制设备(BCU，Battery Control Unit(电池组控制单元))在每个单个蓄电池模块处通过所谓的电池诊断单元(CSC，Cell Supervision Circuit(电池监督电路))监控电池组电池的电压和温度并且如果未遵守确定的参数范围，则可以采取适当的对应措施。例如，过量充电和深度放电可以通过断开充电或主负载保护装置得到禁止。
从US 2010/0052615中已知一种具有中央控制设备和监控锂离子电池电压的电池诊断单元的电池组管理系统。中央控制设备为此向电池诊断单元发送相应的询问。在中央控制设备和电池诊断单元的通信协议中设置奇偶校验位，其决定是否发送控制指令或数据。
从US 2013/0066572中已知一种具有电池组管理系统的电池包，其中，该电池组管理系统与大量的电池组模块通过通信信道连接。在这种情况下可能的是，电池组模块根据电池组管理系统的询问仅仅发送回电压值或电压值和温度值。
发明内容
根据本发明的用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法，该电池组具有多个电池组电池、至少一个电池传感器、传感器控制设备和中央控制设备，包括以下步骤：
a)通过中央控制设备询问电池组电池的测量数据，
b)通过电池传感器检测所询问的电池组电池的测量数据，
c)通过电池传感器确定适用于对测量数据进行鉴权的签名，
d)将测量数据和签名从电池传感器以第一消息通过第一通信信道传送给传感器控制设备，
e)将测量数据和签名从传感器控制设备以第二消息通过第二通信信道转发给中央控制设备，以及
f)通过中央控制设备借助由电池传感器确定的签名验证测量数据。
签名由电池传感器确定并不加改变地通过传感器控制设备递送给中央控制设备。这具有以下优点，即作为传感器控制设备可以使用对于电池组的电子系统不必具有安全性相关的分级要求的构件。优选地，电池传感器的签名满足ISO26262的C级的安全性相关的要求，也就是说，该签名优选地适宜于ASIL-C(ASIL，Automotive Safety Integrity Level(汽车安全完整性等级))。
在独立权利要求中所说明的方法的有利改进和改善通过在从属权利要求中提及的措施是可能的。
通过电池传感器检测和监控的测量数据例如是电池温度和/或电池电压。测量数据同样可以包括从中导出的参量，例如时间上相加的或求积分的参量、彼此相乘的或以其他方式合计的参量。
该方法特别是可以在锂离子电池组情况下和在镍金属氢化物电池组情况下被应用。该方法优选地应用于一个或基本上类似地被运行的多个电池组的多个模块和特别是所有模块。
签名优选地通过校验和形成，例如作为在所有测量值上的XOR函数。可替换地，校验和也可以通过循环冗余校验(CRC，cyclic redundancy check(循环冗余校验))形成。签名可替换地也可以通过单向函数确定，例如通过所谓的散列(Hash)函数，特别是SHA-1、SHA-2或SHA-3，它们适用于确认数据的完整性。
在步骤a)中通过中央控制设备的询问优选地同时涉及多个测量数据。这简化中央控制设备和电池传感器的通信协议并导致减少通信信道的负荷。例如同时对电池温度和/或电池电压进行询问。
按照一种优选的实施方式，在步骤a)中传送指示位，其中，该指示位说明是否应该传送确定的测量数据，例如测量应答除了电压值之外是否也应该包含温度值。如果测量应该包含温度值，那么指示位被设置为真(True)，否则指示位被设置为假(False)。同样可以设想，测量应答根据电池电压被指示，使得除了温度值之外也应该包含电压值的测量与设置为真(True)的指示位逻辑连接和无电压值的测量与设置为假(False)的指示位逻辑连接。消息的长度根据该实施方式按照指示位的值变化。
按照一种优选的实施方式，第一通信信道和第二通信信道彼此不同。第一通信信道例如可以是同步串行数据总线，例如SPI总线(SPI，Serial PeripheralInterface(串行外围接口))，其中传感器控制设备和电池传感器通过所述同步串行数据总线相互通信。这具有以下优点，即对于传感器不必使用安全性相关的关键组件，如例如IC组件。第二通信信道优选地是所谓的CAN总线(CAN，Controller Area Network(控制器局域网))，也就是说异步串行总线。CAN总线比SPI总线更稳定，但由此也比其更复杂，并且特别是需要比SPI总线更大的防御耗费。
根据本发明，此外建议一种数据结构，其具有电池组电池的测量数据和适用于对测量数据进行鉴权的签名。数据结构在实施前述方法之一时被创建。数据结构在此由中央控制设备读取。
根据本发明，此外提供一种电池组管理系统(BMS)，其被设立用于实施所述方法之一，包括：
用于检测电池组电池的测量数据的电池传感器，其被设立用于确定适用于对测量数据进行鉴权的签名，
传感器控制设备，其被设立用于从电池传感器接收测量数据并且转发给中央控制设备，
中央控制设备，其具有用于借助签名对测量数据进行鉴权的单元，
用于将测量数据和签名从电池传感器通过第一通信信道传送给传感器控制设备的单元，以及
用于将测量数据和签名从传感器控制设备通过第二通信信道传送给中央控制设备的单元。
根据本发明，此外提供一种电池组、特别是锂离子电池组或镍金属氢化物电池组，其包括多个电池组电池并且包括电池组管理系统并且可与机动车的传动系统连接，其中，该电池组管理系统如前所述那样被构造和/或被设立用于实施根据本发明的方法。
术语“电池组(Batterie)”和“电池组单元”在本说明书中与常见的语言惯用法匹配地被用于蓄电池(Akkumulator)或蓄电池单元。电池组优选地包括一个或多个电池组单元，所述电池组单元可以包括电池组电池、电池组模块、模块支路或电池包。电池组电池在此优选地在空间上合并并且在电路技术上相互连接，例如串联或并联成模块。多个模块可以形成所谓的电池组直接转换器(BDC，Battery Direct Converter)并且多个电池组直接转换器可以形成电池组直接逆变器(BDI，Battery Direct Inverter)。
根据本发明，此外提供一种具有这种电池组的机动车，其中，电池组与机动车的传动系统连接。优选地，该方法在电驱动的车辆或部分电驱动的车辆中被应用，其中将大量电池组电池进行连接在一起以提供必要的传动电压。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并在后面的说明书中更详细地予以阐述。其中：
图1示出根据本发明的电池组。
具体实施方式
图1中的电池组1包括一定数目的电池组单元2，在所述电池组单元中通常将多个电池组电池串联和部分附加地并联，以便利用电池组1获得所要求的功率值和能量值。各个电池组电池例如是具有电压范围为2.8至4.2V的锂离子电池组电池。为每个电池组单元2分配电池传感器4，其被设立用于检测电池组单元2和/或各个电池组电池的测量数据、诸如特别是电池温度和电池电压。
电池传感器4通过第一通信信道6相互连接，通过该第一通信信道可以传送测量数据和测量数据的询问。为此，电池传感器4具有相应的通信接口8。第一通信信道6例如是SPI总线。
电池组1包括传感器控制设备10，该传感器控制设备通过第一通信接口12同样连接到第一通信信道6上。传感器控制设备10和电池传感器4共同地也称为CMC(Cell Module Controller(电池模块控制器))。传感器控制设备10此外通过第二通信接口14连接到第二通信信道16上。第二通信信道16例如是CAN总线。拥有另一接口22的中央控制设备18通过相应的通信接口20连接到第二通信信道16上，其中借助该另一接口22与其他控制设备(未示出)进行通信。
对电压测量和温度测量的测量询问例如借助于TP协议(TP，TransportProtocol(传输协议))和补充的UDS协议(UDS，Unified Diagnostic Service(统一诊断服务))从中央控制设备18在第二通信信道16上被传送给传感器控制设备10。传感器控制设备10通过第一通信信道6将测量询问转发给各自的电池传感器4。例如测量六个电池组电池的电池传感器4作为测量应答以第一消息通过第一通信信道6例如以下列顺序接着向传感器控制设备10传送各自的测量值：
1.活跃电压(Alive Spannung)或砖形电压(Brick Spannung)：GPAI(GeneralPurpose Analogue Input(通用模拟输入))，
2.电池电压：电池1、电池2、...、电池6，
3.电池温度：温度1、温度2，
4.通过电池传感器4计算的签名：CRC。
第一消息现在通过传感器控制设备10转换成第二消息，其适用于通过第二通信信道16被传送给中央控制设备18。签名在此方面不变地被传输，使得在传感器控制设备10上不进行签名的重新计算。
根据该方法的一种实施方式，每个测量询问附加地包括指示位，用以指示期望的测量应答，例如是否期望带有或没有温度的应答。例如监控六个电池组电池的电池传感器4向传感器控制设备10通过第一通信信道6现在以下列顺序传送具有信息的第一消息：
第一消息又通过传感器控制设备10被转换成第二消息，其适用于通过第二通信信道16被传送给中央控制设备18。签名在此方面不变地被传输，使得在传感器控制设备10上不进行签名的重新计算。
本发明并不局限于这里所描述的实施例和其中所强调的方面。更确切地说，在通过权利要求说明的范围内可以进行大量的变化，这些变化均处于专业人员处理(Handelns)的范畴内。

Claims (9)

1.用于对电池组(1)内的测量数据进行数据传输的方法，该电池组具有多个电池组电池、至少一个电池传感器(4)、传感器控制设备(10)和中央控制设备(18)，包括以下步骤：
a)通过中央控制设备(18)询问电池组电池的测量数据，
b)通过电池传感器(4)检测所询问的电池组电池的测量数据，
c)通过电池传感器(4)确定适用于对测量数据进行鉴权的签名，
d)将测量数据和签名从电池传感器(4)以第一消息通过第一通信信道(6)传送给传感器控制设备(10)，
e)将测量数据和签名从传感器控制设备(10)以第二消息通过第二通信信道(16)转发给中央控制设备(18)，以及
f)通过中央控制设备(18)借助由电池传感器(4)确定的签名验证测量数
据。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，测量数据是电池温度和/或电池电压。
3.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在步骤a)中通过中央控制设备(18)的询问同时涉及多个测量数据。
4.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在步骤a)中传送指示位，其中，该指示位说明是否应该传送确定的测量数据。
5.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，第一通信信道(6)是SPI总线和第二通信信道(16)是CAN总线。
6.数据结构，具有电池组电池的测量数据和适用于对测量数据进行鉴权的签名，其中，数据结构在实施按权利要求1至5之一所述的方法之一时通过电池传感器(4)创建以及其中数据结构由中央控制设备(18)读取。
7.电池组管理系统，用于实施按权利要求1至5之一所述的方法之一，包括：
用于检测电池组电池的测量数据的电池传感器(4)，其被设立用于确定适用于对测量数据进行鉴权的签名，
传感器控制设备(10)，其被设立用于从电池传感器(4)接收测量数据并且转发给中央控制设备(18)，
中央控制设备(18)，其具有用于借助签名对测量数据进行鉴权的单元，
用于将测量数据和签名从电池传感器(4)通过第一通信信道(6)传送给传感器控制设备(10)的单元(8、12)，以及
用于将测量数据和签名从传感器控制设备(10)通过第二通信信道(16)传送给中央控制设备(18)的单元(14、20)。
8.电池组(1)，其包括多个电池组电池和按权利要求7所述的电池组管理系统并且可与机动车的传动系统连接。
9.机动车，具有按权利要求8所述电池组(1)，其中，电池组(1)与机动车的传动系统连接。
CN201510058206.4A 2014-01-10 2015-01-09 用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法 Active CN104779663B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014200340.7A DE102014200340A1 (de) 2014-01-10 2014-01-10 Verfahren zur Datenübertragung von Messdaten in einer Batterie, die mehrere Batteriezellen aufweist
DE102014200340.7 2014-01-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104779663A true CN104779663A (zh) 2015-07-15
CN104779663B CN104779663B (zh) 2019-06-28

Family

ID=53484870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510058206.4A Active CN104779663B (zh) 2014-01-10 2015-01-09 用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN104779663B (zh)
DE (1) DE102014200340A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107472051A (zh) * 2016-06-07 2017-12-15 福特全球技术公司 用于电池组的电池通信系统
CN109546695A (zh) * 2017-09-22 2019-03-29 神华集团有限责任公司 一种电池管理方法和装置、设备和系统
CN111883858A (zh) * 2019-05-03 2020-11-03 大众汽车有限公司 电池组单元和在电池组单元中的通信方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101976867A (zh) * 2010-10-21 2011-02-16 中山大学 一种纯电动车用动力电池管理系统及其实现方法
EP2538234A2 (en) * 2011-06-24 2012-12-26 Sony Corporation Battery monitoring apparatus
US20130031381A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Quanta Computer Inc. Rack server system
CN103312027A (zh) * 2013-06-26 2013-09-18 中国矿业大学 在线式矿用隔爆锂离子蓄电池不间断直流电源及控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2678411T3 (es) 2006-11-10 2018-08-10 Lithium Balance A/S Sistema de gestión de baterías
DE102009040420A1 (de) * 2009-09-07 2011-03-10 Li-Tec Battery Gmbh Prozessorgesteuertes Zugangsberechtigungs- und Batteriemanagement für Elektrofahrzeuge
JP5467597B2 (ja) 2010-03-01 2014-04-09 株式会社ピューズ 組電池
DE102011115825A1 (de) * 2011-10-13 2013-04-18 Daimler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Anzahl von Batterien
DE102012203585A1 (de) * 2012-03-07 2013-09-12 Siemens Aktiengesellschaft Konfigurierbare Akkumulatoreinheit und Verfahren zum Betreiben einer Akkumulatoreinheit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101976867A (zh) * 2010-10-21 2011-02-16 中山大学 一种纯电动车用动力电池管理系统及其实现方法
EP2538234A2 (en) * 2011-06-24 2012-12-26 Sony Corporation Battery monitoring apparatus
US20130031381A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Quanta Computer Inc. Rack server system
CN103312027A (zh) * 2013-06-26 2013-09-18 中国矿业大学 在线式矿用隔爆锂离子蓄电池不间断直流电源及控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107472051A (zh) * 2016-06-07 2017-12-15 福特全球技术公司 用于电池组的电池通信系统
CN109546695A (zh) * 2017-09-22 2019-03-29 神华集团有限责任公司 一种电池管理方法和装置、设备和系统
CN111883858A (zh) * 2019-05-03 2020-11-03 大众汽车有限公司 电池组单元和在电池组单元中的通信方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104779663B (zh) 2019-06-28
DE102014200340A1 (de) 2015-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6419046B2 (ja) 蓄電システムの故障形態判定装置
CN103259826B (zh) 用于充电机和电动车之间的数据传输装置及方法
CN104081622A (zh) 电力存储装置、电力系统和电动车辆
CN106463789A (zh) 电池状况确定
US20150127205A1 (en) Method for starting a battery management system
US20160193936A1 (en) Method for transmitting data in a battery management system
CN105556984B (zh) 用于认证电池组的测量数据的方法和设备
JP6076991B2 (ja) バッテリセルの電荷を管理するための方法及びシステム
CN103208828A (zh) 一种串联电池组管理系统
CN103904721A (zh) 电池电压均等化装置及方法
US10473722B2 (en) Method and apparatuses for authenticating measurement data for a battery
CN107719175B (zh) 基于充电站用大功率dc/dc电源的检测方法和充放电系统
CN112789780A (zh) 电池的均衡方法、智能电池、充电系统及存储介质
WO2022160190A1 (zh) 充电的方法、动力电池的电池管理系统和充电桩
CN111953034A (zh) 一种电池均衡方法以及电池均衡设备
CN104779663B (zh) 用于对电池组内的测量数据进行数据传输的方法
CN105408163A (zh) 用于提供用于蓄电池的维护和服务目的的信息的方法
JP2023051966A (ja) スレーブｂｍｓ点検システム及び方法
KR101863700B1 (ko) 배터리 관리 장치
US20140183938A1 (en) System and method for derating a power limit associated with a battery pack
JP6530136B2 (ja) バッテリパック状態の並列モニタリング装置
Alsabari et al. Modeling and validation of lithium-ion battery with initial state of charge estimation
CN103442934B (zh) 用于管理机动车辆的可再充电电池组的充电的方法
KR20070103897A (ko) 하이브리드 자동차용 리튬 배터리의 배터리관리시스템
KR20180008215A (ko) 배터리 셀의 온도 제어 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant