CN105900448B - 用于在电池组系统与其它装置之间无线传输数据的通信接口 - Google Patents

用于在电池组系统与其它装置之间无线传输数据的通信接口 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于使得在电池组系统（2）与至少一个其它装置（3）之间无线传输数据成为可能的通信接口（1），其中所述通信接口（1）包括连接元件，所述通信接口（1）可通过所述连接元件可拆卸地与电池组系统（2）的数据传输端子（4）相连，其中被连接到数据传输端子（4）上的通信接口（1）被构造为接收从电池组系统（2）有线地通过数据传输端子（4）来传输的数据，而且将所述从电池组系统（2）有线地通过数据传输端子（4）来传输的数据无线地传输给所述至少一个其它装置（3），以及接收从所述至少一个其它装置（3）无线地传输的数据并且将所述从所述至少一个其它装置（3）无线地传输的数据有线地通过所述数据传输端子（4）传输给电池组系统（2）。

Description

用于在电池组系统与其它装置之间无线传输数据的通信接口
技术领域
本发明涉及一种用于使得在电池组系统（Batteriesystem）与至少一个其它装置之间无线传输数据成为可能的通信接口。
背景技术
电池组系统尤其是对于电动汽车（Elektromobilitaet）是很重要的。尤其是，在混合动力车辆、插电式混合动力（Plug-In-Hybrid）车辆或者电动车辆中采用的电池组系统一般包括多个彼此电接线的电池组电池（Batteriezelle）。由于锂离子电池的比较高的能量密度，所述多个彼此电接线的电池组电池优选地被用作电池组系统中的可再充电的电池组电池。因为电池组电池尤其是为了预防电池组电池的过早老化和/或为了避免电池组电池的损失而只可以在确定的温度范围内运行，所以必要的是：监控和/或调节电池组系统的多个运行参数。
为此，电池组系统通常具有电池组管理系统，所述电池组管理系统尤其是被构造为：检测并且分析鉴于电池组电池的电池组电池电压和/或电池组电池温度的测量值，尤其是检测并且分析所述测量值是否在确定的阈值之内。除此之外，电池组系统为了给电池组电池调节温度（Temperierung）可包括冷却系统，所述冷却系统有助于：电池组电池可以在预先给定的额定温度范围内运行。此外还公知的是：将电池组管理系统或者电池组管理系统的部件构造为使得其可以执行所谓的电池均衡（Cell-Balancing）。此外，尤其是在电池组电池再充电时还借助于电池组管理系统来监控：所述电池组电池没有过量充电而且在充电过程期间没有过热。此外，尤其是运行参数由电池组管理系统来检测和分析以及必要时被转发给其它的控制设备单元，例如转发给车辆的控制设备单元。
因而，所述参数中的多个、尤其是如电池组系统的电池组电池的充电状态或者电池组电池温度那样的运行参数在电池组系统的运行期间、尤其是在车辆中的电池组系统的运行期间被检测并且被存储。此外，在电池组系统运行时出现的故障消息或者报警被电池组管理系统存储。尤其是，在使用这种数据的情况下，评价电池组系统、尤其是电池组系统的电池组电池和/或电池组模块的状态是可能的。
因而，在被用于车辆中的电池组系统上进行维修和/或检修工作时，通常通过车辆的中央控制设备来读出并且紧接着分析所述信息，例如以便确定更换电池组电池是否是必要的。为此，通常将诊断设备通过传输电缆与中央控制设备的数据传输端子相连。紧接着，维修人员可依据所述数据来完成对电池组系统状态的评价。
用于电动车辆的电池组系统从出版文献DE 20 2010 013 724 U1中是公知的。为了将电池组系统的数据传输给充电设备，该出版文献公开了：电池组系统可具有无线电模块，使得可通过无线电来进行从电池组系统到充电装置的数据传输。
在该背景下，本发明的任务是：提供一种用于提供在电池组系统与另一外部装置、尤其是诊断设备之间的通信的可能性，使得尤其是为了维修和检修工作而可以在电池组系统与外部装置之间传输数据。在此，尤其是应该使得对于维修人员无危险地在电池组系统与外部装置之间传输数据成为可能。与所述数据传输相关的故障源应该有利地被减少。
发明内容
为了解决该任务，建议了一种用于使得在电池组系统与至少一个其它装置、尤其是外部诊断设备之间无线传输数据成为可能的通信接口，其中所述通信接口包括连接元件（Anschlusselement），所述通信接口可通过所述连接元件可拆卸地（loesbar）与电池组系统的数据传输端子相连，其中被连接到数据传输端子上的通信接口被构造来接收从电池组系统有线地（leitungsgebunden）通过数据传输端子来传输的数据，而且将所述从电池组系统有线地通过数据传输端子来传输的数据无线地传输给所述至少一个其它装置，以及接收从所述至少一个其它装置无线地传输的数据并且将所述从所述至少一个其它装置无线地传输的数据有线地通过所述数据传输端子传输给电池组系统。
通过按照本发明的通信接口，有利地使得在诊断设备与电池组系统之间的尤其是直接经过车辆的中央控制设备的直接通信成为可能。由此，有利地，数据在电池组系统与诊断设备之间的传输也没有被另外的车辆部件的被发送给中央控制设备的消息干扰，这此外还有利地提高了所希望的数据的传送率。
为了在电池组系统与其它装置、尤其是诊断设备之间传输数据，通信接口在此有利地仅需要被连接到电池组系统或电池组系统的数据传输端子上。在此有利地，无需建立在电池组系统与诊断设备之间的有线连接。有利地，以这种方式使得从电池组系统无危险地快速读出数据成为可能。在此，对于维修人员，使用按照本发明的通信接口有利地减少了可能起因于与这种电池组系统打交道的危险，尤其是减少了例如在有缺陷的传输电缆的情况下由于触电引起的危险。
有利地，维修人员可以在使用按照本发明的通信接口的情况下从安全的距离读出电池组系统的状态数据（例如故障消息或者充电状态）。在此有利地，通过按照本发明的通信接口可能的是：在维修人员没有遭受由于电池组系统、尤其是如电震引起的直接危险的情况下判断电池组系统的状态。尤其是可以设置：电池组系统的数据传输端子通过相对应的线路被安装在车辆的简单地能到达的位置上，例如被安装在车辆内部空间中或者在车辆的后备箱中。按照本发明的一有利的构建变型来设置的是：通信接口借助于连接电缆（Anschlusskabel）被连接在电池组系统的数据传输端子上。
除此之外，尤其是因为通过无线的数据传输甚至使得要维修的电池组系统与诊断设备在空间上彼此分开成为可能，所以通过无线地传输数据有利地提高了维修人员的活动半径（Aktionsradius）。此外，因为有利地避免了由于损坏的测量线路、过短的电缆或者不利的工作条件引起的故障，所以通过使用按照本发明的通信接口还有利地减少了在电池组系统与其它装置之间传输数据时的故障。
此外，在损害情况下，例如在具有电池组系统的电动车辆发生事故之后，借助于按照本发明的通信接口本身，还可以在将按照本发明的通信接口连（Anbinden）到电池组系统上之后进行对于使用者无危险的在电池组系统与其它装置之间的数据传输。尤其是，借助于按照本发明的通信接口可以将用于控制电池组系统的数据无线地传输给电池组系统，尤其是以便准远程控制地（ferngesteuert）控制电池组系统的电池组电池的放电而且因此降低了起因于在营救范围内的受损车辆的由于触电引起的危险。
通过如下方式：通过按照本发明的通信接口而不是通过从电池组系统方面提供的无线电模块来进行在电池组系统与其它外部装置、尤其是诊断设备之间的数据传输，有利地保证了：因为支持相同的无线传输标准，所以外部单元无论如何都可以通过通信接口与电池组系统进行通信。在此有利地，该电池组系统不需要特别的构造。尤其是，给电池组系统配备使得无线数据传输成为可能的通信接口是不必要的，由此有利地降低了与制造电池组系统相关的成本。
本发明的一特别有利的构建方案设置：所述通信接口包括控制设备单元，其中所述控制设备单元被构造为：如果通信接口被连接到电池组系统的数据传输端子上，则至少部分地控制电池组系统的数据传输、尤其是电池组系统的内部数据传输。如已经在开始时所实施的那样，尤其是进行电池组系统内部的在电池组系统的电池组电池与电池组管理系统的控制设备单元之间的、尤其是在电池组电池与所谓的电池组控制单元（BatteryControl Unit，BCU）之间的数据传输。在此，在这种内部的数据传输的情况下，尤其是电池参数被传输给BCU。除此之外，还可以实施所谓的电池均衡（Cell-Balancing）。如果电池组管理系统或电池组系统的电池组控制单元具有缺陷，那么这不能立即被识别。有利地，通过通信接口的按照本发明的构建方案，其中所述控制设备单元可以至少部分地控制数据传输，在所述内部的数据传输时的缺陷是可更好地诊断的。
尤其是设置了：被连接到电池组系统上的通信接口的控制设备单元被构造来至少部分地抑制电池组系统的在电池组系统与所述至少一个其它装置之间的数据传输之外进行的数据传输。在此，尤其是设置了：停止在电池组管理系统与其它控制设备单元、尤其是车辆控制设备单元之间的数据传输，以便不干扰电池组系统的要执行的诊断。经此，有利地进一步减少了潜在的故障源。
除此之外，尤其是设置了：至少部分地抑制将数据从电池组控制单元传输给电池组电池和/或从电池组电池传输给电池组控制单元，以便确定电池组系统的控制和/或调节是否按规定起作用。尤其是通过按照本发明的通信接口使得如下情况成为可能：在至少部分地被抑制的通过电池组管理系统进行的数据传输、即至少部分地被抑制的不在电池组系统与外部的诊断装置之间进行的数据传输的情况下，所模拟的控制指令可以通过按照本发明的通信接口被传输给电池组系统的部件。在此有利地，不同的运行场景可以利用所述被模拟的控制指令来被模拟，使得可进一步经改善地确定相对应的部件是否按规定起作用。
本发明的另一有利的构建方案设置：所述通信接口包括安全单元，其中所述安全单元被构造为：在传输给所述至少一个其它装置之前对有线地接收到的数据进行加密和/或在传输给电池组系统之前对无线地接收到的经加密的数据进行解密。有利地，通过所述加密禁止了未经授权的人员对在按照本发明的通信接口与其它装置之间传输的数据的访问。除此之外，有利地，尤其是使操纵相对应的数据变困难。经此，有利地，另一潜在的故障源被切断。
有利地，通信接口包括可编程的存储单元。该存储单元尤其是可以被实现为闪存。尤其是，该存储单元可以是微控制器电路或者ASIC（ASIC：专用集成电路（ApplicationSpecific Integrated Circuit））的组成部分。
尤其是设置了：该存储单元包括从通信接口方面可实施的测试例程（Testroutine），其中有利地，如果通信接口被连接到电池组系统的数据传输端子上，那么电池组系统的参数和/或功能性借助于该测试例程至少部分自动化地是可询问的。在此，尤其是设置了：该测试例程包括如下指示：如“读出电池组系统的故障存储器”或者“将预先给定的鉴于电池组电池温度和/或电池组电池电压的和/或鉴于其它电池组电池参数的数据发送给电池组管理系统”。借助于指示“将预先给定的鉴于电池组电池温度和/或电池组电池电压的和/或鉴于其它电池组电池参数的数据发送给电池组管理系统”，可以有利地执行运行条件的模拟并且因此有利地检验：该电池组管理系统是否正确地检测并且分析了被发送给该电池组管理系统的所模拟的数据。经此，例如可检验的是：在被发送给该电池组管理系统的提高的鉴于电池组电池温度的值的情况下，冷却系统的冷却功率是否如所设置的那样被增高。
按照本发明的其它有利的构建方案，所述通信接口被构造为：识别连接元件连到数据传输端子上和/或在将连接元件连接到数据传输端子上之后独立地执行用于使得在电池组系统与所述至少一个其它装置之间传输数据成为可能的配置。因此有利地，所述通信接口具有所谓的“即插即用（Plug-and-Play）”功能性。在此，尤其是设置了：通信接口被构造为读出从电池组系统方面来提供的标志，以便在没有其它的要由维修人员来执行的配置的情况下使得在电池组系统与所述至少一个其它装置、尤其是诊断设备之间的数据传输成为可能。除此之外，有利地，电池组系统或电池组系统的电池组管理系统被构造为：在将按照本发明的通信接口连接到通信接口的电池组系统上时承认在传输数据时相对于电池组系统的另外的发送－接收单元的优先。
尤其是设置了：所述按照本发明的通信接口被构造用于根据无线电传输标准的无线通信，优先地被构造用于按照W-LAN的无线通信。为了通过通信接口在电池组系统与所述至少一个其它装置之间传输数据，尤其是设置了：所述通信接口支持至少一个在现有技术中公知的传输协议、尤其是按照以太网（Ethernet）、无线（Wireless）USB或者蓝牙（Bluetooth）的传输协议。
按照本发明的通信接口的其它优选的构建方案设置：所述通信接口的连接元件被构造为插头接点（Steckkontakt）的部分。在此，尤其是设置了：电池组系统的数据传输端子和通信接口的连接元件共同被实现为插塞连接（Steckverbindung）。在此，尤其是设置了：电池组系统的数据传输端子被构造为插座，而通信接口的连接元件被构造为对应的插头。经此有利地，特别简单地使得将按照本发明的通信接口连接到电池组系统上成为可能。在此有利地，所述通信接口是适配器，所述适配器使得在电池组系统与其它装置、尤其是外部的诊断设备之间的无线的数据传输成为可能。
按照所述按照本发明的通信接口的其它的特别优选的构建方案，所述通信接口包括包围通信接口的壳体，其中所述通信接口的连接元件从外部能到达地被布置在所述壳体上。在此，该壳体有利地保护通信接口不受外部影响、尤其是不受湿气或者如撞击那样的机械负荷损害。
附图说明
其它的有利的详情、特征和构建细节与在附图中所示出的实施例相关地进一步被解释。在此：
图1以示意图示出了针对在使用按照本发明的通信接口的情况下在电池组系统与其它装置之间无线传输数据的实施例。
具体实施方式
在图1中以强烈简化的图示示出了电池组系统2和诊断设备3。尤其是设置了：电池组系统2包括多个相互电接线的可再充电的锂离子电池（在图1中未明确地示出）。除此之外，电池组系统2还包括用于监控和调节所述相互接线的电池组电池的电池组管理系统（在图1中未明确示出）。除此之外，电池组系统2还具有被构造为插座的数据传输端子4。
在所示出的实施例中，按照本发明的通信接口1的有利的构建变型被连接到数据传输端子4上。在此，该通信接口1具有在本情况下被构造为插头的连接元件（在图1中未明确示出），其中所述插头与数据传输端子4的插座对应地被构造。有利地，在数据传输端子4与通信接口1之间的插塞连接通过简单地将通信接口1从数据传输端子4取下而是可拆卸的。
有利地，通信接口1使得在电池组系统2与诊断设备3之间无线地传输数据成为可能。尤其是设置了：通信接口1是使得在电池组系统2与诊断设备3之间的无线电传输成为可能的W-LAN接口。通信接口1尤其是被构造为：接收从电池组系统2有线地通过数据传输端子4提供的或传输的数据并且将所述从电池组系统2有线地通过数据传输端子4提供的或传输的数据无线地传输给诊断设备3。在此，在图1中，所述数据的无线传输通过示意性地被示出的无线电波6来象征性地表现。
除此之外，通信接口1尤其是被构造为：接收从诊断设备3无线地被发送的数据（在图1中通过示意性地被示出的无线电波5来象征性地表现）并且将所述接收到的数据有线地通过电池组系统2的数据传输端子4传输给电池组系统。在此，从电池组系统2借助于通信接口1被传输给诊断设备3的数据尤其是运行参数，如尤其是电池组系统2的电池组电池的充电状态、电池组系统2的电池组电池的电池组电池电压、电池组系统2的电池组电池的电池组电池温度和/或这一类的电池组系统参数。从诊断设备3传输的数据尤其是可以是用于传输上面所提到的电池组系统参数的指示。除此之外，从诊断设备3借助于通信接口1被传输给电池组系统2的数据尤其是可以是用于测试电池组系统2或电池组系统2的部件的数据、尤其是用于测试电池组管理系统的数据。
对此，尤其是设置了：所述通信接口1包括控制设备单元（在图1中未明确示出）、优选地微控制器电路，连同存储单元（在图1中未明确示出）、优选地连同闪存。在此，该控制设备单元有利地被构造为：尤其是有针对性地抑制了电池组系统2的尤其是在电池组系统2的电池组电池与电池组管理系统之间的内部的数据传输。除此之外，尤其是设置了：通过通信接口1阻止了将数据从电池组系统2传输给其它控制设备单元、尤其是传输给车辆控制设备单元（诸如所谓的车辆控制单元（Vehicle Control Unit，VCU））。
通过所述由通信接口1来实现的对数据传输的抑制，尤其是通过由电池组系统2的电池组管理系统对电池组系统2的电池组电池的控制的抑制，有利地改善了鉴于电池组系统2的电池组电池的功能能力和/或电池组系统2的其它部件的功能能力的诊断，因为可以不受在电池组系统2之内的其它通信影响地进行该诊断并且通过模拟使得对电池组系统2的部件的有针对性地测试成为可能。
有利地，通过通信接口1，以加密的方式进行数据在电池组系统2与诊断设备3之间的传输。在此，为了对要从电池组系统2被传输给诊断设备3的数据进行加密，所述通信接口1包括安全单元（在图1中未明确示出），所述安全单元优选地是通信接口1的微控制器电路的组成部分。在此，要传输的数据借助于该安全单元被加密，而且经加密的数据接着被传输给诊断设备3。在此有利地，从诊断设备3被传输给通信接口1的数据由安全单元解密，而且经解密的数据接着被转发给电池组系统2。
有利地，通信接口1的存储单元（在图1中未明确示出）具有鉴于不同的电池组系统的信息，其中在将通信接口1插入到电池组系统2的数据传输端子4时，鉴于相应的电池组系统2的信息被传输给通信接口1。在此有利地，在使用所述信息的情况下，通信接口1针对数据在电池组系统2与诊断设备3之间的传输独立地被配置。
有利地，在其它存储单元（在图1中未明确示出）中，通信接口1包括测试例程，所述测试例程在插入到电池组系统2的数据传输端子4之后自动地被起动。在此有利地，借助于该测试例程自动化地询问电池组系统2的确定的电池组系统参数，所述确定的电池组系统参数接着从电池组系统2被传输给通信接口1并且接着从通信接口1被传输给诊断设备3。尤其是可以被设置的是：该测试例程包括如下数据，电池组系统2的各个部件的功能能力、尤其是电池组管理系统的功能能力借助于所述数据是可检验的，其中在实施所述测试例程期间有利地利用通信接口1的装置至少部分地抑制了数据在电池组系统2之内的内部传输，更确切地说使得相对应的测试或相对应的模拟可以不受内部的数据传输有故障地（fehlerhaft）影响。
有利地，借助于通信接口1可直接通过车辆的中央控制设备单元直接在电池组系统2与诊断设备3之间进行数据的传输。在此有利地，该通信接口1如适配器那样是使用的。在这种情况下，有利地，不必考虑另外的车辆部件的消息。经此，有利地提高了数据在电池组系统2与诊断设备3之间的传送率。有利地，使用诊断设备3以及通信接口1的维修人员可以从安全的距离读出电池组系统2的状态数据、尤其是鉴于其它电池组系统参数或者电池组系统特性的故障消息或者数据、如尤其是电池组系统2的电池组电池的充电状态。有利地，借助于所述数据可能的是：有利地在维修人员没有遭受由于电池组系统2引起的直接危险的情况下，判断电池组系统2的状态。尤其是在电池组系统损坏的情况下，尤其是在车辆事故之后，这是特别有利的。尤其是设置了：可通过诊断设备3以进行控制的方式（steuernd）干涉电池组系统2。经此有利地，尤其是当电池组系统2和/或电池组系统2的电池组管理系统损坏时，电池组系统2可通过诊断设备3被置于安全的状态下，其方式是例如开始电池组系统2的电池组电池的放电。
在图1中所示出的和与图1相关地被解释的实施例用于解释本发明并且对于本发明不是限制性的。

Claims (9)

1.用于使得在电池组系统（2）与至少一个其它装置（3）之间无线传输数据成为可能的通信接口（1），其中，所述通信接口（1）包括连接元件，所述通信接口（1）能通过所述连接元件可拆卸地与电池组系统（2）的数据传输端子（4）相连，其中被连接到数据传输端子（4）上的通信接口（1）被构造为接收从电池组系统（2）有线地通过数据传输端子（4）来传输的数据，而且将所述从电池组系统（2）有线地通过数据传输端子（4）来传输的数据无线地传输给所述至少一个其它装置（3），以及接收从所述至少一个其它装置（3）无线地传输的数据并且将所述从所述至少一个其它装置（3）无线地传输的数据有线地通过所述数据传输端子（4）传输给电池组系统（2），其中所述通信接口（1）包括控制设备单元，其特征在于，所述控制设备单元被构造为：如果通信接口（1）被连接到电池组系统（2）的数据传输端子（4）上，则至少部分地控制电池组系统（2）的数据传输，其中能控制在电池组系统（2）的电池组管理系统与电池组电池之间的电池组系统内部的通信。
2.根据权利要求1所述的通信接口（1），其特征在于，所述被连接到电池组系统（2）上的通信接口（1）的控制设备单元被构造为：至少部分地抑制电池组系统（2）的在所述电池组系统（2）与所述至少一个其它装置（3）之间的数据传输之外进行的数据传输。
3.根据权利要求1或2所述的通信接口（1），其特征在于，所述通信接口（1）包括安全单元，其中所述安全单元被构造为：在传输给所述至少一个其它装置（3）之前对有线地接收到的数据进行加密和/或在传输给所述电池组系统（2）之前对无线地接收到的经加密的数据进行解密。
4.根据权利要求1或2所述的通信接口（1），其特征在于，所述通信接口（1）包括可编程的存储单元。
5.根据权利要求4所述的通信接口（1），其特征在于，所述存储单元包括能从通信接口（1）方面实施的测试例程，其中如果所述通信接口（1）被连接到电池组系统（2）的数据传输端子（4）上，那么电池组系统（2）的参数和/或功能性借助于所述测试例程至少部分自动化地是能询问的。
6.根据权利要求1或2所述的通信接口（1），其特征在于，所述通信接口（1）被构造为：识别连接元件连到数据传输端子（4）上和/或在将连接元件连接到数据传输端子（4）上之后独立地执行用于使得在所述电池组系统（2）与所述至少一个其它装置（3）之间传输数据成为可能的配置。
7.根据权利要求1或2所述的通信接口（1），其特征在于，所述通信接口（1）被构造用于根据无线电传输标准的无线通信。
8.根据权利要求1或2所述的通信接口（1），其特征在于，所述连接元件被构造为插头接点的部分。
9.根据权利要求1或2所述的通信接口（1），其特征在于，所述通信接口（1）包括包围通信接口（1）的壳体，其中所述连接元件从外部能到达地被布置在所述壳体上。
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