CN105432094B - 机电适配器 - Google Patents

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Abstract

具有至少一个控制设备的机电适配器，其中该适配器包括至少一个用于与至少一个电池侧的监控单元通信的第一接口、用于与为电池侧的监控单元的上级的监控单元通信的第二接口以及用于连接至少一个传感器和/或执行机构的第三接口，其中该控制设备在所述第一和第二接口之间转换信号。

Description

机电适配器
技术领域
本发明以具有至少一个控制设备的机电适配器为出发点。
背景技术
根据现有技术，如下适配器是公知的：所述适配器在两个接口之间转换信号电平，使得例如不同的传感器可以在一个控制设备上运行。
发明内容
在公知的现有技术上不利的是，不仅每个适配器都必需自己的硬件电路，而且附加地，每个被连接到适配器的接口上的单元都包括自己的分析电路。
本发明的优点
与此相对照，按照本发明的具有独立权利要求的表征特征的行为方式具有如下优点：机电适配器包括至少一个控制设备，其中该适配器包括至少一个用于与至少一个电池侧的监控单元通信的第一接口、用于与为电池侧的监控单元的上级的监控单元通信的第二接口以及用于连接至少一个传感器和/或执行机构的第三接口，其中该控制设备在所述第一和第二接口之间转换信号。
本发明的其它有利的实施形式是从属权利要求的主题。
有利地，机电适配器包括至少一个其它的用于转换信号的部件（例如CAN总线控制器和/或可编程的部件）。通过所述可编程的部件，例如对信号的转换的匹配可以在新的通信协议上实现，而其它的部件和/或所述机电适配器不必被互换。
所述第一接口包括串行接口，所述串行接口有利地将数据异步地传输并且包括故障识别或故障改正，由此通信故障被识别。
有利地，第一接口、第二接口和/或第三接口包括插塞连接，使得对机电适配器的结构空间优化的使用是可能的和/或该机电适配器与例如控制单元、通信线路、传感器、执行机构和/或监控单元可解开地相连。
有利地，机电适配器的控制设备包括通过对信号的信号形状和/或信号电平的匹配而在第一接口和第二接口之间转换信号的方法。
在另一实施形式中，根据第三接口的传感器信号来转换信号，其中控制设备有利地通过该第三接口的传感器信号执行对在第一接口和第二接口之间的信号的转换的匹配和/或故障处理。
有利地，该控制设备例如依据对利用不同的测量方法和/或不同的传感器被检测的信号的信号比较来执行对信号的合理性检查（Plausibilitaetspruefung），和/或该控制设备将信号与预先给定的针对极值和/或平均值的阈值进行比较。
经此，在第一有利的实施形式中，该控制设备可阻断位于预先给定的阈值之外的信号，由此阻止例如由于超过最大电压而引起的后续故障。
在第二实施形式中，该控制设备使用被存储的针对所述信号的替代值，例如如果信号超过最大阈值，那么所述被存储的最大阈值被使用。
在第三实施形式中，该控制设备将用于检测信号的扫描频率匹配，例如如果被比较的信号在容差范围之内彼此偏离，那么所述扫描频率被提高，以便保证及早地识别正常状态。如果被比较的信号彼此不再偏离，那么所述扫描频率又被降低。
在第四实施形式中，如果信号在合理性检查的情况下彼此偏离，那么该控制设备激励执行机构。有利地，该控制设备输出报警信号，使得其它的监控单元可以采取用于故障处理的措施（例如通过打开保护装置将电池与车辆的电驱动装置分开）。
有利地，该控制设备依据信号形状和/或信号电平识别信号检测故障（例如有故障的传感器、损坏的电缆）和/或（例如由于在机电适配器和其它的控制单元之间的电线路上的干扰耦合引起的）通信故障。该控制设备根据合理性检查而在第三接口上输出报警信号。
有利地通过借助于机电适配器的可解开的插塞连接转插（Umstecken）通信线路，所述机电适配器在电池侧的监控单元中和/或在电池侧的监控单元与为电池侧的监控单元的上级的中央监控单元之间的通信连接中和/或在为电池侧的监控单元的上级的中央监控单元中被使用。
附图说明
本发明的实施例在附图中被示出并且在随后的描述中进一步被阐明。
图1示出了按照现有技术的电池管理架构；
图2a示出了针对按照本发明的机电适配器在电池侧的监控单元中的使用的实例；
图2b示出了针对按照本发明的机电适配器在电池侧的监控单元与为电池侧的监控单元的上级的中央监控单元之间的通信连接中的使用的实例；
图2c示出了针对按照本发明的机电适配器在为电池侧的监控单元的上级的中央监控单元中的使用的实例；
图3示出了按照本发明的机电适配器的实施形式。
具体实施方式
相同的参考符号在所有附图中标明相同的设备部件。
图1示出了按照现有技术的具有电池管理架构10的电池管理系统（batterymanagement system，BMS）。用于监控至少一个电池单元的至少一个监控单元11（1）、11（2）、11（n）借助于通信接口通过通信总线12与中央控制单元19（电池控制单元（batterycontrol unit），BCU）相连。
用于监控至少一个电池单元的监控单元11（1）、11（2）、11（n）包括例如高压部分11（1，HV）、11（n，HV）和例如低压部分11（1，LV）、11（n，LV）和例如用于耦合高压部分11（1，HV）、11（n，HV）和低压部分11（1，LV）、11（n，LV）的至少一个其它的部件11（1，1）、11（1，2）、11（2，k）和/或用于通信总线12的通信驱动器。
中央控制单元19包括高压部分19（HV）和低压部分19（LV）以及例如用于耦合高压部分19（HV）和低压部分19（LV）的至少一个其它的部件19（1）、19（m）和/或用于通信总线12的通信驱动器。中央控制单元19包括其它的通信连接，以便例如接收至少一个传感器的信号和/或激励至少一个执行机构。所述至少一个传感器例如是与高压部分19（HV）相连的分流传感器（Shunt-Sensor）15和/或与低压部分19（LV）相连的霍尔传感器（Hall-Sensor）14。所述至少一个执行机构例如包括用于对在包括至少一个电池单元的电池与用于给电池充电的充电站之间的高压部分19（HV）进行电流分开的单元13（电池断开单元（batterydisconnect unit），BDU）。
中央控制单元19通过至少一个其它的部件19（1）、19（m）与至少一个其它的单元18（例如中央车辆控制单元（vehicle control unit，VCU））相连。此外，该中央控制单元19还包括其它的通信连接16、17，以便接收例如高压连锁电路（Hochvolt-Interlock-Schaltkreis）的信号和/或在由所述另一单元18所识别的车辆事故的情况下的信号的信号。如果该高压连锁电路例如被中断，那么中央控制单元19激励单元13并且将电池与充电站分开。
图2a示出了针对按照本发明的机电适配器20在电池侧的监控单元11（n）中的使用的实例。在另一实施形式中，每个电池侧的监控单元11（1）、11（2）、11（n）都包括机电适配器20。有利地，在该实施形式中，所述监控单元11（1）、11（2）、11（n）都是本质安全的，因为对电池单元的热失控（thermisches Durchgehen）的监控在监控单元11（1）、11（2）、11（n）中进行并且借助于机电适配器20与中央控制单元通信。
图2b示出了针对按照本发明的机电适配器20在电池侧的监控单元11（n）与为电池侧的监控单元11（1）、11（2）、11（n）的上级的中央监控单元19之间的通信连接12中的使用的实例。
图2c示出了针对按照本发明的机电适配器20在为电池侧的监控单元11（1）、11（2）、11（n）的上级的中央监控单元19之内的使用的实例。
有利地，在第一实施形式中，中央监控单元19完全包括例如以被布置在中央监控单元19的外壳中的电路板为形式的机电适配器20，其中机电适配器20的至少一个接口通过另一接口与通信连接12相连。
在第二有利的实施形式中，中央监控单元19以如下方式包括机电适配器20：机电适配器20的至少一个接口直接与通信连接12相连。
在图3中，按照本发明的具有至少一个控制设备30的机电适配器20的实施形式被公开。该机电适配器20借助于通信连接12通过至少一个接口38与至少一个电池侧的监控单元11（1）、11（2）、11（n）相连。有利地，该通信连接12是串行接口、例如UART（通用异步收发两用机（universal asynchronous receiver transmitter））或者SPI（串行外围接口（serialperipheral interface））。
针对在中央控制单元19（例如为电池侧的监控单元11（1）、11（2）、11（n）的上级的监控单元）和/或另一控制单元之间的通信，该机电适配器20包括至少一个接口33、34。针对在控制设备30和中央控制单元19之间的通信，该机电适配器20包括至少一个其它的部件31、36（例如CAN总线控制器）和/或至少一个可编程的部件（诸如CPLD（ 复杂可编程逻辑器件（complex programmable logic device））或者FPGA（现场可编程门阵列（fieldprogrammable gate array））。
在第一接口（38）和第二接口（33、34）之间的信号由机电适配器（20）的控制设备（30）和/或由另一部件（31、36）通过对信号形状和/或信号电平的匹配来转换。经此，有利地，将信号从第一接口的第一通信协议转换到第二接口的第二通信协议是可能的，其中例如信号消息的数值范围和/或物理单位也被换算。
该机电适配器20包括至少一个其它的接口（例如用于过压或欠压信号的接口39）和/或热敏电阻（负温度系数热敏电阻器（negative temperature coefficientthermistor），NTC）的电阻、以及用于激励至少一个执行机构的接口35。
该机电适配器20包括至少一个其它的部件32（诸如看门狗（Watchdog）），所述至少一个其它的部件32有利地通过SPI（串行外围接口）与控制设备30相连。
有利地，所述机电适配器20和/或所述至少一个其它的部件31、36在第一接口38或第二接口33、34与第三接口35、39之间转换信号。

Claims (12)

1.具有至少一个控制设备（30）的机电适配器（20），其中，所述适配器（20）包括至少一个用于与至少一个电池侧的监控单元（11（1）、11（2）、11（n））通信的第一接口（38）和用于与为电池侧的监控单元（11（1）、11（2）、11（n））的上级的监控单元（19）通信的第二接口（33、34），其特征在于，所述适配器（20）包括用于连接至少一个传感器和/或执行机构的第三接口（35、39），其中通过根据所述第三接口（35、39）的传感器信号执行的对信号形状和/或信号电平的匹配，所述控制设备（30）在所述第一接口（38）和所述第二接口（33、34）之间转换信号。
2.根据权利要求1所述的机电适配器（20），其特征在于，所述机电适配器（20）为了转换信号而包括至少一个其它的部件（31、36）。
3.根据权利要求2所述的机电适配器（20），其特征在于，所述其它的部件（31、36）包括CAN总线控制器和/或可编程的部件。
4.根据权利要求1至3之一所述的机电适配器（20），其特征在于，所述第一接口（38）是串行接口。
5.根据权利要求1至3之一所述的机电适配器（20），其特征在于，所述第一接口（38）、所述第二接口（33、34）和/或所述第三接口（35、39）包括插塞连接。
6.用于运行根据权利要求1至5之一所述的具有至少一个控制设备（30）的机电适配器（20）的方法，其特征在于，在第一接口（38）和第二接口（33、34）之间的信号由所述机电适配器（20）的控制设备（30）和/或由所述机电适配器（20）的另一部件（31、36）通过根据机电适配器（20）的第三接口（35、39）的传感器信号来执行的对信号形状和/或信号电平的匹配而被转换。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制设备（30）执行信号的合理性检查。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制设备（30）依据对利用不同的测量方法和/或不同的传感器被检测到的信号的信号比较来执行合理性检查，和/或所述控制设备（30）将信号与预先给定的针对极值和/或平均值的阈值进行比较。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制设备（30）阻断如下信号：所述信号位于预先给定的阈值之外，使用被存储的针对信号的替代值；如果被比较的信号彼此偏离，那么所述控制设备（30）将用于检测信号的扫描频率匹配和/或激励执行机构。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述控制设备（30）依据信号形状和/或信号电平识别信号检测故障和/或通信故障。
11.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述控制设备（30）根据合理性检查、信号检测故障和/或通信故障而在第三接口（35、39）上输出报警信号。
12.根据权利要求1至5之一所述的机电适配器（20）在电池侧的监控单元（11（1）、11（2）、11（n））中和/或在电池侧的监控单元（11（1）、11（2）、11（n））与为电池侧的监控单元（11（1）、11（2）、11（n））的上级的中央监控单元（19）之间的通信连接（12）中和/或在为电池侧的监控单元（11（1）、11（2）、11（n））的上级的中央监控单元（19）中的使用。
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