CN117728529A - 用于监测和控制电池的系统，电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统(100)。根据本发明的系统(100)在此包括多个用于监测多个电池单池的单池监测电路(10、20、30)和一用于监测和控制电池的电池控制单元(40)。为了传输信号，单池监测电路(10、20、30)和电池控制单元(40)在此借助于中间件(50)彼此串联。在此中间件(50)为了联接单池监测电路(10、20、30)和电池控制单元(40)而分别与预先确定的参考电位(18、28、38)电连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统。根据本发明的系统在此包括多个用于监测多个电池单池的单池监测电路和一用于监测和控制电池的电池控制单元。为了传输信号，单池监测电路和电池控制单元在此借助于中间件彼此串联。
本发明还涉及一种电池管理系统和一种电池系统。
背景技术
电池系统在固定和移动应用中的重要性与日俱增。作为相应的例子可以列举的是例如太阳能电力系统/应急电力系统或电动/混合动力车辆。
电池系统可以包括多个电池模块，它们分别具有多个电串联和/或并联的电池单池。为了监测和为了控制电池模块或者说电池单池，设置有电池管理系统。电池管理系统在此通常具有一个电池控制单元(Batterie Control Unit,BCU)和多个单池监测电路(CellSupervisionCircuit,CSC)，这些单池监测电路分别设置用于一个电池模块。电池管理系统的电池控制单元在此通常处于低压电网(LV)中，而单池监控电路通常处于高压电网(HV)中，因为单池监控电路与相应的有待监测的单池的电极处于直接的电接触中。为了消除低压电网中的电池控制单元与高压电网中的单池监测电路之间的电位差，两者之间的通信通常经由电隔离进行。
单池监测电路也可以经由所谓的利用菊花链原理的通信链路与电池控制单元连接。通常在此也需要在单池监测电路之间进行电隔离。
发明内容
提出一种用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统。该系统也可以是电池管理系统的一部分。电池单池在此优选被构造为锂离子单池且在电池之内彼此串联和/或并联。
该系统在此包括多个分别设置用于监测电池单池的单池监测电路和一设置用于监测和控制电池的电池控制单元。优选单池监测电路的构造相同。单池监测电路在此可以分别与多个传感器电连接，这些传感器用于探测一个个电池单池的数据，例如电压、电流和温度。用于探测一个个电池单池的数据的传感器也可以被构造为该系统的一部分。
为了传输信号，例如单池电压、单池电流和/或单池温度，单池监测电路和电池控制单元在此借助于中间件彼此串联。在此形成所谓的菊花链电路。中间件在此设置用于传输信号且用于形成通信链路，例如通信总线、比如CAN总线。
根据本发明，中间件为了联接单池监测电路和电池控制单元而分别与预先确定的参考电位电连接。
例如信号可以经由相应的单池监测电路的变压器进行传输。在此为了传输信号，在菊花链电路中相邻的单池监测电路的变压器经由中间件彼此电连接。该中间件可以例如借助于利用中间件连接的变压器之一的初级侧或次级侧的中心抽头与参考电位电连接。
优选单池监测电路和电池控制单元借助于中间件直接电联接。直接电连接在本发明的范围中被理解为没有电隔离的电连接。在最简单的情况下中间件可以分别仅包括用于传输信号的导线。
分别与中间件电连接的参考电位可以彼此不同。替选地，参考电位可以是相同的。
还提出一种电池管理系统，其包括根据本发明的用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统。
此外提出一种电池系统。该电池系统在此包括具有多个电池单池的电池。该电池系统还包括根据本发明的用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统或根据本发明的电池管理系统。
本发明还涉及一种车辆，其包括根据本发明的电池系统。
发明优点
在根据本发明的用于监测和控制电池的系统中，可以优化地设计电池系统的绝缘。
随着接上带有参考电位的中间件，菊花链回路上就有了参考电位或限定的电位。由此可以将单池监测电路的绝缘设计为纯功能性绝缘，而在电池控制单元上则可以按照标准来确保基本绝缘，该基本绝缘用于隔离低压电网和高压电网。
附图说明
本发明的实施方式借助附图和下文的描述来详细说明。
其中：
图1示出了一种用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统的示意图。
具体实施方式
从图1可见一种用于监测和控制具有多个电池单池(未示出)的电池(未示出)的系统100的示意图。
根据本发明的系统100在此包括第一单池监测电路10、第二单池监测电路20、第三单池监测电路30和电池控制单元40。根据本发明的系统100当然可以具有另外数量的单池监测电路10、20、30和电池控制单元40。
单池监测电路10、20、30可以分别与用于探测一个个电池单池的数据的传感器(未示出)连接。传感器也可以被构造为根据本发明的系统100的一部分。
为了传输信号，例如单池电压、单池电流和/或单池温度，单池监测电路10、20、30分别包括两个变压器。第一单池监测电路10在此包括第一变压器12和第二变压器14。第二单池监测电路20在此包括第一变压器22和第二变压器24。在此第三单池监测电路30包括第一变压器32和第二变压器34。
为了接收由单池监测电路10、20、30传输的信号，电池控制单元40具有变压器42。
第一单池监测电路10的第一变压器12在此包括初级侧12a和次级侧12b。第一单池监测电路10的第二变压器14在此包括初级侧14a和次级侧14b。
第二单池监测电路20的第一变压器22在此包括初级侧22a和次级侧22b。第二单池监测电路20的第二变压器24在此包括初级侧24a和次级侧22b。
第三单池监测电路30的第一变压器32在此包括初级侧32a和次级侧32b。第三单池监测电路30的第二变压器34在此包括初级侧34a和次级侧34b。
电池控制单元40的变压器42在此包括初级侧42a和次级侧42b。
单池监测电路10、20、30和电池控制单元40在此在图1中借助于中间件50彼此电串联。在此形成所谓的菊花链电路60。
从图1可知，第一电池监测电路10的第二变压器14的次级侧14b借助于第一中间件50a与第二单池监测电路20的第一变压器22的初级侧22a电连接。第二电池监测电路20的第二变压器24的次级侧24b借助于第二中间件50b与第三单池监测电路30的第一变压器32的初级侧32a电连接。第三电池监测电路30的第二变压器34的次级侧34b借助于第三中间件50c与电池控制单元40的变压器42的初级侧42a电连接。
第一电池监测电路10的第二变压器14的次级侧14b具有第一中心抽头15，其经由第一电阻16与第一参考电位18电连接。
第二电池监测电路20的第二变压器24的次级侧24b具有第二中心抽头25，其经由第二电阻26与第二参考电位28电连接。
第三电池监测电路30的第二变压器34的次级侧34b具有第三中心抽头35，其经由第三电阻36与第三参考电位38电连接。
从图1可知，中间件50分别具有第一导线52和第二导线54，借助于它们在单池监测电路10、20、30之间以及在第三单池监测电路30和电池控制单元40之间分别建立直接的电连接。中间件50在此经由相应的中心抽头15、25、35和相应的电阻16、26、36与相应的参考电位18、28、38电连接。
参考电位18、28、38在此可以彼此不同。例如第一参考电位18可以是第一单池监测电路10的地电位，第二参考电位28可以是第二单池监测电路20的地电位，第三参考电位38可以是第三单池监测电路30的地电位。
替选地，第二单池监测电路20的第一变压器22的初级侧22a、第三单池监控电路30的第一变压器32的初级侧32a和电池控制单元40的变压器42的初级侧42a分别具有中心抽头15、25、35，它们与相应的参考电位18、28、38电连接。
参考电位18、28、38也可以是相同的。例如中心抽头15、25、35可以电连接在公共接地端。
本发明不限于这里描述的实施例及其所强调的方面。相反，在通过权利要求书所指明的范围内可以有多种变化，这些变化都在本领域技术人员可处理的范围之内。
Claims (7)
1.一种用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统(100)，包括多个用于监测所述电池单池的单池监测电路(10、20、30)和一用于监测和控制所述电池的电池控制单元(40)，其中，所述单池监测电路(10、20、30)和所述电池控制单元(40)借助于中间件(50)彼此串联，其特征在于，所述中间件(50)为了联接所述单池监测电路(10、20、30)和所述电池控制单元(40)而分别与预先确定的参考电位(18、28、38)电连接。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述单池监测电路(10、20、30)和所述电池控制单元(40)借助于所述中间件(50)直接电联接。
3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其特征在于，分别与所述中间件(50)电连接的所述参考电位(18、28、38)彼此不同。
4.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其特征在于，分别与所述中间件(50)电连接的所述参考电位(18、28、38)是相同的。
5.一种电池管理系统，包括根据权利要求1至4中任一项所述的用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统(100)。
6.一种电池系统，包括：具有多个电池单池的电池和根据权利要求1至4中任一项所述的用于监测和控制具有多个电池单池的电池的系统(100)或根据权利要求5所述的电池管理系统。
7.一种车辆，包括根据权利要求6所述的电池系统。
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