DE102007063280A1

DE102007063280A1 - Batteriesensor mit drahtloser Datenübertragung

Info

Publication number: DE102007063280A1
Application number: DE102007063280A
Authority: DE
Inventors: Christian Waldschmidt; Slava Tihovsky; Clemens Schmucker; Burkhard Iske; Juergen Hasch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-02

Abstract

Es wird ein Batteriesensor angegeben, der vorzugsweise direkt mit den Batterieklemmen in Verbindung steht und den in die Batterie fließenden oder aus der Batterie herausfließenden Strom, die Klemmenspannung und/oder die Temperatur der Batterie misst. Vorzugsweise ist der Batteriesensor in die Batterie oder ein zugehöriges Gehäuse integriert. Zum Sensor gehören eine Ladezustandsschaltung 13, ein Datensender 14 mit Antenne 15. Die Ladezustansschaltung 13 umfasst eine Auswerteschaltung, die die Messdaten auswertet und gegebenenfalls den Ladezustand gleich bestimmt. Die Messdaten oder der Ladezustand werden mittels eines Datensenders 14 mit zugehöriger Hochfrequenzschaltung drahtlos an ein beliebiges Steuergerät übermittelt. Mittels eines RFIDs können dem Sensor bereits während der Herstellung relevante Daten zugeführt werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Batteriesensor, insbesondere einen in eine Batterie integrierten Sensor mit drahtloser Datenübertragung. Unter Batterie ist dabei ganz allgemein ein Energie- oder Ladungsspeicher zu verstehen.
Es ist bekannt, Sensoren zur Überwachung des Ladezustands einer Kraftfahrzeugbatterie einzusetzen, die an wenigstens eine äußere Anschlussklemme der Batterie angeschlossen werden. Solche Sensoren messen insbesondere den in die Batterieklemme hinein fließenden oder den aus der Batterie entnommenen Strom. Gegebenenfalls werden zusätzlich auch noch die Spannung und die Temperatur der Batterie gemessen. Üblicherweise umfasst der Sensor selbst Auswertemittel, die das Messsignal aufbereiten. Ein derart ausgestalteter Sensor ermittelt beispielsweise aus dem zeitlichen Verlauf der gemessenen Strom- und/oder Spannungswerte und der Temperatur der Batterie den Batteriezustand und teilt diesen einem zugeordneten Steuergerät über eine entsprechende Verbindungsleitung mit. Die Verbindungsleitung ist dabei üblicherweise in Form eines Datenbusses aufgebaut, beispielsweise wird ein LIN-Bus eingesetzt. Ein vorstehend beschriebener Batteriesensor ist beispielsweise aus der DE 10 2004 051 754 A1 bekannt. Die Datenübertragung über einen Bus benötigt geeignete Anschlüsse auf beiden Seiten der Verbindungsleitung.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vereinfachung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zu erhalten. Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Batteriesensor mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1.
Dabei wird in vorteilhafter Weise, die Datenübertragung vom Sensor bzw. Batteriesensor zum Steuergerät drahtlos, insbesondere per Hochfrequenz ausgeführt. Durch die drahtlose Übertragung kann der Verdrahtungsaufwand, reduziert werden, dies ist bei einem Einsatz des Batteriesensors in einem Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft.
Der Batteriesensor selbst kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung in die Batterie integriert werden, so dass eine aufwendige und fehleranfällige Montage des Batteriesensors an der Batterie entfällt.
Besonders vorteilhaft ist es, den Batteriesensor eine RFID-Funktionalität zu geben, damit die für die Berechnung des Ladezustands notwendigen Eigenschaften der Batterie dem Sensor schon während der Produktion bekannt gegeben werden können. Eine Batterieidentifikation ist wegen der RFID-Funktionalität mit Parameterdatenübertragung von Batterie zum Sensor nur noch als Backup-Funktion erforderlich und ermöglicht so den Ersatzteilhandel mit Batterien ohne RFID-Tag.
Ein in die Batterie integrierter Sensor hat darüber hinaus weitere wesentliche Vorteile. Zusätzlich zur Reduzierung des Verdrahtungsaufwands im Kfz durch eine drahtlose Datenübertragung des Sensorsignals kann durch Integration des Sensors in die Batterie das komplette Gehäuse, das aufgrund der Umgebung im Motorraum mechanisch besonders robust sein müsste, eingespart werden. Alternativ kann der Sensor einfacher an die Geometrie der Batterie, beispielsweise an die Polklemme angepasst werden und damit auch als Anbauteil an die Batterie eingesetzt werden. Dies ergibt einen Vorteil beim Batterietausch mit Batterien ohne integrierten Sensor.
Durch kontinuierliche Übertragung der gemessenen Strom- und Spannungswerte der Batterie kann der Batteriesensor eine wesentlich geringere Komplexität aufweisen, da rechenaufwendige Algorithmen vom Sensor in ein Host-Steuergerät verlagert werden können. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Berechnung der Algorithmen auf dem Sensor bzw. dem zugehörigen Auswertechip selbst realisierbar.
Die Hochfrequenz-Datenübertragungsschaltung lässt sich in vorteilhafter Weise effizient zusammen mit der Sensorschaltung für die Auswertung der Messwerte des Sensors auf einem Halbleiter integrieren. Durch Auswahl einer geeigneten Arbeitsfrequenz, vorteilhafter Weise beispielsweise 433 MHz oder 868 MHz, ist kein teurer Halbleiterprozess für die Hochfrequenzschaltungen notwendig. Eine für die drahtlose Datenübertragung notwendige Antenne kann in vorteilhafter Weise in das Batteriegehäuse integriert werden. Aufgrund der Batterieabmessungen kann eine Antenne mit hohem Wirkungsgrad realisiert werden.
Die zusätzliche RFID-Funktionalität ermöglicht es, die für die Ladezustandserkennung benötigten Batterieparameter schon während der Produktion der Batterie der Sensorschaltung mitzuteilen. Dies kann wie bei der RFID-Anwendung üblich drahtlos beim Batteriehersteller selbst geschehen.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit eine extrem einfache Anwendung der Ladezustandserkennung einer Batterie im Kraftfahrzeug, da kein Montageaufwand zusätzlich zum normalen Einbau einer Batterie im Kraftfahrzeug anfällt. Dies gilt insbesondere wenn der Sensor in die Batterie integriert ist. Ein Batterieaustausch, beispielsweise bei einer defekten Batterie erfolgt einschließlich des Austauschs des Sensors. Über ein auf der Batterie befestigten RFID-Tag kann ein Batteriesensor, der nicht in die Batterie integriert ist, ebenfalls die Batterieparameter ermitteln. Eine aufwendige Batterieidentifikation ist in Vorteilhafterweise nicht mehr erforderlich.
Die RFID-Schnittstelle kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch entfallen, sofern der Sensor fest mit der Batterie verknüpft ist und die benötigten Batterieparameter bereits im Sensor bzw. einem zugehörigen Speicher einprogrammiert sind.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur dargestellt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur ist die eigentliche Batterie mit 10 bezeichnet. Unter Batterie ist dabei ganz allgemein ein Energie- oder Ladungsspeicher zu verstehen. An ihre internen Klemmen 11, 12 schließt sich eine Einrichtung zur Ladezustandserkennung 13 an, die mit dem Datensender 14 sowie der zugehörigen Antenne 15 in Verbindung steht. Weiterhin ist die Einrichtung zur Ladezustandserkennung 13 mit einer RFID 16, die eine Spule 16a umfasst, verbunden. Die nach außen zugänglichen Polklemmen sind und mit 17 und 18 bezeichnet und liegen außerhalb der gestrichelten Umrahmung, die für ein Kunststoffgehäuses 19 der Batterie, beispielsweise einer KFZ-Batterie steht. Die Einrichtung zur Ladezustandserkennung 13, der Datensender 14 mit der der zugehörigen Antenne 15 sowie das RFID stellen den eigentlichen Batteriesensor zur Strom- und/oder Spannungsmessung sowie gegebenenfalls zusätzlichen Temperaturmessung dar.
Innerhalb des Kunststoffgehäuses 19 der Kfz-Batterie ist also zusätzlich ein Sensor für eine gleichzeitigen Strom- und Spannungsmessung an der Batterie vorgesehen. Die gemessenen Daten werden beispielsweise in der Einrichtung zur Ladezustandserkennung 13 digitalisiert und in periodischen Abständen über den ebenfalls in der Batterie integrierten Datensender 14 zum nur schematisch dargestellten Steuergerät 20 gesendet. Die Spannungsversorgung des Sensors bzw. des Datensenders erfolgt über die Batterie 10. Alternativ kann der Sensor extern mit der Batterie verbunden sein. Über die RFID-Schnittstelle 16 können vom Hersteller Kenndaten der Batterie 10 an die Ladezustandsschaltung 13 übertragen werden. Dieser Vorgang geschieht typischerweise nur einmal während der Herstellung der Batterie 10. Die Kenndaten der Batterie 10 werden entweder in der Ladezustandsschaltung des Sensors ausgewertet oder über den Datensender drahtlos zum Steuergerät gesendet und dort verarbeitet. Die Berechnung des Ladezustands der Batterie 10 kann je nach Ausführungsform im in der Batterie 10 integrierten Ladezustandssensor selbst oder im Steuergerät geschehen. Durch Verlagerung der Berechnung ins Steuergerät können die Kosten für die Elektronik im Sensor selbst gesenkt werden. Durch Verlagerung der Berechnung in die Elektronik des Sensors kann das Steuergerät entlastet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004051754 A1 [0002]

Claims

Batteriesensor zur Messung des Stromes und/oder der Temperatur und/oder der Spannung einer Batterie, wobei der Batteriesensor unmittelbar einer Batterieklemme zugeordnet ist und der Batteriesensor Auswertemittel umfasst, die die Messwerte verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertemittel Mittel zur Ladezustandserkennung (13) und Mittel (14), (15) zur drahtlosen Datenübertragung umfassen, über die die Daten vom Batteriesensor (13–16) zu einem Steuergerät (20) drahtlos übermittelt werden.
Batteriesensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Datensender (14) mit einem Hochfrequenzkreis sowie eine Antenne (15) umfasst zur Datenübertragung vom Batteriesensor (13–16) zum Steuergerät (20) per Hochfrequenz.
Batteriesensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz zur Datenübertragung 433 oder 868 MHz beträgt.
Batteriesensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriesensor (13–16) in ein Batteriegehäuse (19) integriert ist.
Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine RFID-Funktionalität (16) aufweist, wobei die für die Berechung des Ladezustands notwendigen Eigenschaften der Batterie (10) dem Sensor schon während der Produktion übermittelt werden.
Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Ladezustandserkennung (13) aus den Messgrößen des Batteriesensors den Ladezustand der Batterie ermitteln und diesen drahtlos an das Steuergerät (20) übermitteln.
Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Datenübertragungsschaltung mit der Sensorschaltung auf einem Halbleiter integriert ist.
Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er an die Geometrie der Batterie angepasst ist und insbesondere in die Batterie integriert ist.
Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er in die Polnische einer Batterieklemme integriert ist.
Batteriesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass