DE102014204951A1 - Battery system and method for data transmission in a battery system - Google Patents

Battery system and method for data transmission in a battery system Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Batteriesystem (10) mit einer Batterie, welche mehrere Batterieeinheiten (12) umfasst, die mittels Einheitenverbindern (20) elektrisch miteinander verbunden sind, um an einem Terminal (16) der Batterie Energie bereitzustellen, wobei zumindest einigen Batterieeinheiten (12), Steuergeräten (18, 19) oder Aktorikeinheiten Kommunikationseinheiten (24, 26) zugeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Kommunikation der Kommunikationseinheiten (24, 26) über die Einheitenverbinder (20) und mehrdimensional erfolgt. Weiterhin werden ein Batteriesystem (10) und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Batteriesystem (10) angegeben.The invention relates to a method for data transmission in a battery system (10) comprising a battery comprising a plurality of battery units (12) electrically connected together by unit connectors (20) to provide power to a terminal (16) of the battery, at least some battery units (12), control units (18, 19) or Aktorikeinheiten communication units (24, 26) are assigned. It is provided that at least part of the communication of the communication units (24, 26) takes place via the unit connectors (20) and multidimensionally. Furthermore, a battery system (10) and a motor vehicle are specified with such a battery system (10).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in einem Batteriesystem mit einer Batterie, welche mehrere Batterieeinheiten, insbesondere Batteriezellen, umfasst, die mittels Einheitenverbindern elektrisch miteinander verbunden sind, um an einem Terminal der Batterie Energie bereitzustellen.The invention relates to a method for data transmission in a battery system with a battery, which comprises a plurality of battery units, in particular battery cells, which are electrically connected to each other by means of unit connectors to provide energy to a terminal of the battery.

Die Erfindung betrifft außerdem ein derartiges Batteriesystem und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Batteriesystem.The invention also relates to such a battery system and a motor vehicle with such a battery system.

Für zukünftige Elektro- und Hybridfahrzeuge, insbesondere für Elektrozweiräder, Elektrokraftfahrzeuge und Linienbusse mit Hybridantrieb, sind sehr komplexe Architekturen mit mehreren Hierarchieebenen im Aufbau der Lithium-Ionen Traktionsbatterien möglich. Zur zukunftssicheren Auslegung werden innovative Verfahren benötigt, um die Komplexität auf die einzelnen Ebenen zu verteilen. Auf funktionaler Ebene wird dies durch die Anordnung verschiedener Mechanismen zur Batterieüberwachung und -regelung auf unterschiedlichen Hierarchieebenen erreicht, z. B. Zustandsüberwachung auf Zellebene, Spannungsregelung auf höheren Ebenen und Ladungsausgleich (Balancing) verteilt in verschiedenen Ebenen.For future electric and hybrid vehicles, in particular for electric two-wheelers, electric motor vehicles and buses with hybrid drive, very complex architectures with several levels of hierarchy in the construction of lithium-ion traction batteries are possible. For future-proof design, innovative methods are needed to distribute the complexity at each level. At the functional level, this is achieved by the arrangement of different mechanisms for battery monitoring and control at different hierarchical levels, eg. For example, condition monitoring at the cellular level, higher level voltage regulation and balancing are distributed at different levels.

Für die Kommunikation zwischen einem Steuergerät und den einzelnen Batteriezellen und gegebenenfalls zusätzlichen Leistungsschaltern und Sensoren existieren je nach Funktion unterschiedliche Anforderungen an zentrale Eigenschaften, wie die Übertragungsrate und die Robustheit, so dass für die einzelnen Hierarchieebenen der Traktionsbatterie verschiedene Verfahren in Betracht kommen.Depending on the function, different requirements for central properties, such as the transmission rate and the robustness, exist for the communication between a control unit and the individual battery cells and optionally additional circuit breakers and sensors, so that different methods can be considered for the individual hierarchical levels of the traction battery.

Aus US 2012/112685 A ist ein Batteriesystem mit einer Batterie bekannt, wobei einzelnen Zellmanagementeinheiten Kommunikationseinheiten zugeordnet sind, welche kabellos mit einem Hauptsteuergerät kommunizieren.Out US 2012/112685 A a battery system with a battery is known, wherein individual cell management units are associated with communication units which communicate wirelessly with a main control unit.

US 2010/019732 A zeigt ein Batteriesteuersystem einer Batterie, wobei zur Kontrolle der Batteriespannung Sensorsteuergeräte mit einem Hauptsteuergerät kabellos oder über Leitungen miteinander kommunizieren. US 2010/019732 A shows a battery control system of a battery, wherein for controlling the battery voltage sensor control devices communicate with a main control unit wirelessly or via lines with each other.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei einem Verfahren zur Datenübertragung in einem Batteriesystem mit einer Batterie, welche mehrere Batterieeinheiten umfasst, die mittels Einheitenverbindern elektrisch miteinander verbunden sind, um an einem Terminal der Batterie Energie bereitzustellen, ist vorgesehen, dass zumindest einigen Batterieeinheiten, Steuergeräten und/oder Aktorikeinheiten Kommunikationseinheiten zugeordnet sind und dass die Kommunikation der Kommunikationseinheiten zumindest teilweise über die Einheitenverbinder und mehrdimensional erfolgt.In a method for data transmission in a battery system with a battery comprising a plurality of battery units, which are electrically connected to each other by means of unit connectors to provide energy to a terminal of the battery, it is provided that at least some battery units, control devices and / or Aktorikeinheiten communication units are assigned and that the communication of the communication units takes place at least partially via the unit connectors and multidimensionally.

Als mehrdimensionale Kommunikation wird dabei bezeichnet, dass ein gesendetes Signal auf mehreren Empfangswegen von einer Sendeeinrichtung zu einer Empfangseinrichtung übertragen wird. Hierbei können z. B. zur selben Zeit auf der gleichen Frequenz mehrere Signalzustände (Symbole) gesendet und/oder empfangen werden. Im Vergleich zu einer eindimensionalen Übertragung können bei der mehrdimensionalen Übertragung vorteilhaft entweder im gleichen Frequenzbereich mehr Daten bei etwa gleicher Empfangsqualität übertragen werden (Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Ansatz) oder bei gleicher Datenrate die Übertragungssicherheit und Verfügbarkeit des Kommunikationsmediums erhöht werden (Diversity-Empfang und Raum-Zeit-Kodierung (Space-Time-Coding)).As multidimensional communication is referred to that a transmitted signal is transmitted on multiple receiving paths from a transmitting device to a receiving device. This z. B. at the same time on the same frequency several signal states (symbols) are sent and / or received. Compared to a one-dimensional transmission, more data can advantageously be transmitted in the same frequency range at approximately the same reception quality (multiple-input multiple-output (MIMO) approach) or at the same data rate the transmission reliability and availability of the communication medium can be increased (diversity Reception and space-time coding).

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene zumindest teilweise Kommunikation über die Einheitenverbinder wird auch als Energieversorgungsleitungskommunikation (Powerline-Kommunikation) bezeichnet. Hierbei werden bevorzugt hochfrequente Signale auf die Energieversorgungsleitung aufgeprägt. Aufgrund von Dämpfungseffekten im hohen Frequenzbereich und Störungen durch Inverter im niedrigen Frequenzbereich wird dabei ein typischer Frequenzbereich von 1–100 MHz betrachtet. Die genutzte Bandbreite wird im Wesentlichen durch die eingesetzte Übertragungsrate definiert und liegt je nach Anwendung bevorzugt im Bereich von 10 kHz bis 10 MHz, wobei eine Bandspreizung (z. B. mittels Codespreiztechnik, u. a. Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)) genutzt werden kann, um einen Datenstrom mit niedriger Datenrate mit einer größeren Bandbreite zu übertragen. Es werden somit eine existierende Infrastruktur und eine existierende Topologie für eine Datenübertragung zwischen beliebigen hierdurch verbundenen Kommunikationseinheiten genutzt.The inventively proposed at least partial communication via the unit connector is also referred to as power line communication (powerline communication). In this case, high-frequency signals are preferably impressed on the power supply line. Due to attenuation effects in the high frequency range and interference by inverters in the low frequency range, a typical frequency range of 1-100 MHz is considered. The bandwidth used is essentially defined by the transmission rate used and, depending on the application, is preferably in the range from 10 kHz to 10 MHz, whereby a band spread (eg by means of code spreading technology, eg Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)) can be used, to transmit a low data rate data stream with a larger bandwidth. Thus, an existing infrastructure and an existing topology are used for data transmission between any communication units connected thereby.

Die mehrdimensionale Kommunikation ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zumindest einige der Einheitenverbinder als Stromschienen, insbesondere Hochstromschienen ausgebildet sind, welche im Allgemeinen keine konstante Leitungsgeometrie aufweisen. Durch die mehrdimensionale Kommunikation kann sowohl der Ausbreitungsdämpfung als auch der Verzerrung der Signale Rechnung getragen werden.The multidimensional communication is particularly advantageous if at least some of the unit connectors are designed as busbars, in particular high-current busbars, which generally have no constant line geometry. Multi-dimensional communication accommodates both propagation loss and distortion of the signals.

Die Signaleinkopplung der Kommunikationseinheiten erfolgt typischerweise mittels eines ersten Anschlusses an einen Einheitenverbinder, welcher bezüglich einer Stromrichtung vor einer der Batterieeinheiten, Steuergeräte oder Aktorikeinheiten angeordnet ist und eines zweiten Anschlusses an den anderen Einheitenverbinder, welcher bezüglich der Stromrichtung hinter dieser angeordnet ist.The signal coupling of the communication units is typically carried out by means of a first connection to a unit connector, which with respect to a current direction in front of one of the battery units, control units or Aktorikeinheiten is arranged and a second terminal to the other unit connector, which is arranged with respect to the current direction behind this.

Nach einer ersten Ausführungsform ist ein Träger oder eine Einkoppelgröße der Kommunikation die Spannung. Hierbei erfolgt eine parallele Ankopplung jeder der betreffenden Batterieeinheiten, Steuergeräte oder Aktorikeinheiten mittels drei Anschlüssen, wobei der dritte Anschluss an eine Masse gelegt ist. Die Signale werden in Form von Spannungen ein- und ausgekoppelt, welche als Potenzialdifferenzen in Bezug auf ein Referenzpotenzial dargestellt sind. Das Referenzpotential ist dabei gegeben durch den Masseanschluss. Eine erste Spannung U1 bezeichnet dabei eine Potenzialdifferenz zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss, während eine zweite Spannung U2 eine Potenzialdifferenz zwischen dem zweiten Anschluss und dem dritten Anschluss bezeichnet. Die Signale an der Kommunikationseinheit werden mit U1(t) und U2(t) bezeichnet. Die Potenzialdifferenz zwischen dem dritten und dem ersten Anschluss ergibt sich rechnerisch aus U2 – U1.According to a first embodiment, a carrier or a coupling-in quantity of the communication is the voltage. In this case, a parallel coupling of each of the relevant battery units, control units or Aktorikeinheiten means of three terminals, wherein the third terminal is connected to a ground. The signals are coupled in and out in the form of voltages, which are represented as potential differences with respect to a reference potential. The reference potential is given by the ground connection. A first voltage U 1 denotes a potential difference between the first terminal and the third terminal, while a second voltage U 2 denotes a potential difference between the second terminal and the third terminal. The signals at the communication unit are denoted by U 1 (t) and U 2 (t). The potential difference between the third and the first connection results mathematically from U 2 - U 1 .

Nach einer weiteren Ausführungsform ist ein Träger oder eine Einkoppelgröße der Kommunikation die Stromstärke. Für den Fall, dass die Einkoppelgröße der Kommunikation die Stromstärke ist, erfolgt eine serielle Ankopplung der betreffenden Kommunikationseinheiten in den Strompfaden. In diesem Fall bezeichnet I1 die Stromstärke im Strompfad zum ersten Anschluss und I2 die Stromstärke im Strompfad zum zweiten Anschluss. Die Stromsignale können als I1(t) und I2(t) dargestellt werden. Im allgemeinen Fall ist I2 – I1 ≠ 0, da aufgrund intrinsischer Kapazitäten der Batterieeinheiten, Steuergeräte und Aktorikeinheiten, insbesondere der Batterieeinheiten, Verschiebungsströme zur Masse der Batterie auftreten. Auch für den Fall der seriellen Ankopplung stehen zwei Signaldimensionen zur Verfügung.According to a further embodiment, a carrier or a coupling-in quantity of the communication is the current intensity. In the event that the coupling size of the communication is the current, there is a serial connection of the respective communication units in the current paths. In this case, I 1 denotes the current in the current path to the first terminal and I 2 the current in the current path to the second terminal. The current signals can be represented as I 1 (t) and I 2 (t). In the general case, I 2 - I 1 ≠ 0, because due to intrinsic capacities of the battery units, control units and Aktorikeinheiten, in particular the battery units, displacement currents to the mass of the battery occur. Also in the case of serial connection two signal dimensions are available.

Die beiden Verfahren der seriellen und parallelen Ankopplung lassen sich beliebig kombinieren. Nach einer weiteren Ausführungsform werden also in dem Batteriesystem sowohl die Spannung als auch die Stromstärke als Träger der Kommunikation eingesetzt. Für jede Kommunikationseinheit werden zwei Signale ein- und ausgekoppelt, welche als zweidimensionale Signale aufgefasst werden. Je nach Ausdehnung der Batterie und der Batterieeinheiten ist eine Vielzahl von Ein- und Auskoppelpunkten vorstellbar.The two methods of serial and parallel coupling can be combined as desired. According to a further embodiment, therefore, both the voltage and the current are used as the carrier of the communication in the battery system. For each communication unit, two signals are coupled in and out, which are interpreted as two-dimensional signals. Depending on the extent of the battery and the battery units, a plurality of coupling and decoupling points is conceivable.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird zur mehrdimensionalen Kommunikation eine matrixwertige Kanalimpulsantwort eingesetzt. Die Übertragung von einer beliebigen Stelle der Batterie zu einer anderen mit vektorwertigem Eingangssignal s(t) = [s1(t)s2(t)]T, vektorwertigem Ausgangssignal e(t) = [e1(t)e2(t)]T, matrixwertiger Kanalimpulsantwort h(t) = [h11(t)h12(t); h21(t)h22(t)] und vektorwertigem Störsignal n(t) = [n1(t)n2(t)]T kann dabei als matrixwertige Faltung (Symbol „·”) dargestellt werden, e(t) = h(t)·s(t) + n(t). According to a preferred embodiment, a matrix-valued channel impulse response is used for multidimensional communication. The transfer from any point of the battery to another with a vector-valued input signal s (t) = [s 1 (t) s 2 (t)] T , vector-valued output signal e (t) = [e 1 (t) e 2 (t )] T , matrix valued channel impulse response h (t) = [h 11 (t) h 12 (t); h 21 (t) h 22 (t)] and vector-valued interference signal n (t) = [n 1 (t) n 2 (t)] T can be represented as a matrix-valued convolution (symbol "·"), e (t) = h (t) * s (t) + n (t).

Es gilt em(t) = hm1(t)·s1(t) + hm2(t)·s2(t) + nm(t) für m ∊ {1, 2}, wobei das rauschfreie Empfangssignal mit e'(t) = h(t)·s(t) bezeichnet wird. Hierbei bezeichnet der Operator T die Transponierte der Matrix bzw. des Vektors und · die Faltungsoperation. Für die Übertragung kann diese Darstellung des Übertragungssignales genutzt werden, um im Vergleich zu einer eindimensionalen Übertragung entweder im gleichen Frequenzbereich mehr Daten bei etwa gleicher Empfangsqualität zu übertragen (Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Ansatz) oder bei gleicher Datenrate die Übertragungssicherheit und Verfügbarkeit des Kommunikationsmediums deutlich zu erhöhen (Diversity-Empfang).E m (t) = h m1 (t) * s 1 (t) + h m2 (t) * s 2 (t) + n m (t) for m ε {1, 2}, where the noise-free received signal is denoted by e '(t) = h (t) * s (t). Here, the operator T denotes the transpose of the matrix or vector and the convolution operation. For the transmission, this representation of the transmission signal can be used to transmit in comparison to a one-dimensional transmission in the same frequency range more data at about the same reception quality (multiple-input multiple-output (MIMO) approach) or at the same data rate, the transmission reliability and availability of the communication medium to increase significantly (diversity reception).

Bei einer Schätzung der Kanalcharakteristik mit mehreren Dimensionen können aus den matrixwertigen Kanalimpulsantworten topologische Eigenschaften erkannt werden. Besonders sind Änderungen infolge von baulichen Änderungen oder mechanischen Verschiebungen erkennbar. Hierdurch können für die Diagnose Störmuster erkannt werden.When estimating the channel characteristic with several dimensions, topological properties can be recognized from the matrix-valued channel impulse responses. In particular, changes due to structural changes or mechanical displacements are recognizable. As a result, interference patterns can be detected for the diagnosis.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Energie eines zu übertragenden Signals mittels eines Sendevektors v = [v1v2]T auf die mehreren Dimensionen der Kommunikation verteilt. Das Sendesignal s(t) = v·u(t) wird auf Basis eines bestehenden eindimensionalen Ursprung-Signals u(t) gebildet. Um die Energie des Signals auf mehrere Signalwege günstig zu verteilen, wird der Sendevektor v = [v1v2]T optimiert. Der Sendevektor wird hier zur Vereinfachung mit skalaren Gewichtungsfaktoren dargestellt, kann aber im Allgemeinen auch aus entsprechenden Vorfilterimpulsantworten v(t) = [v1(t)v2(t)]T aufgebaut werden, hierfür wird dann das Sendesignal wie folgt durch Faltung der Einzelkomponenten gebildet: s(t) = v(t)·u(t).According to a preferred embodiment, the energy of a signal to be transmitted is distributed to the several dimensions of the communication by means of a transmission vector v = [v 1 v 2 ] T. The transmission signal s (t) = v · u (t) is formed on the basis of an existing one-dimensional origin signal u (t). In order to distribute the energy of the signal favorably over several signal paths, the transmission vector v = [v 1 v 2 ] T is optimized. The transmit vector is shown here for simplification with scalar weighting factors, but can generally also be constructed from corresponding prefilter impulse responses v (t) = [v 1 (t) v 2 (t)] T , then the transmit signal is then converted by convolution Individual components formed: s (t) = v (t) · u (t).

Im Empfänger werden bei einem Empfang des mehrdimensionalen Empfangssignals e(t) die einzelnen Komponenten em(t) wieder mit geeigneter Gewichtung zusammengefügt. Durch diese Vorverarbeitung wird u. a. der Einsatz existierender Empfänger für eindimensionale Signale für die Demodulation und Detektion ermöglicht. Die Kombination der Komponenten im Empfänger wird im Allgemeinen durch ein mehrdimensionales angepasstes Filter (Matched-Filter) mit Impulsantwort w(t) = [w1(t)w2(t)] ausgeführt. Hierdurch ergibt sich das vorverarbeitete Empfangssignal z(t) = w(t)·e(t), welches dann im existierenden Empfänger für eindimensionale Signale weiterverarbeitet werden kann. Im einfachsten Fall lässt sich w(t) auch skalar ausführen, so dass lediglich eine Gewichtung der Empfangspfade mittels w1 und w2 stattfindet. Lässt sich beispielsweise lediglich detektieren, dass mehr Empfangsleistung über Komponente e1(t) als über Komponente e2(t) empfangen wird, so kann in einer einfachen Implementierung eine Pfadumschaltung durch w1 = 1 und w2 = 0 gewählt werden.In the receiver, when the multi-dimensional received signal e (t) is received, the individual components e m (t) are again combined with suitable weighting. This preprocessing enables, inter alia, the use of existing receivers for one-dimensional signals for demodulation and detection. The combination of the components in the receiver is generally performed by a multi-dimensional matched filter with impulse response w (t) = [w 1 (t) w 2 (t)]. This results in the preprocessed received signal z (t) = w (t) * e (t), which then in the existing receiver for one-dimensional signals can be further processed. In the simplest case, w (t) can also be executed scalar, so that only a weighting of the reception paths takes place by means of w 1 and w 2 . For example, if it is only possible to detect that more receive power is received via component e 1 (t) than via component e 2 (t), then in a simple implementation, a path switch by w 1 = 1 and w 2 = 0 can be selected.

In einer detaillierten Darstellung der Empfangskomponenten ergibt sich em(t) = hm1(t)·v1(t)·u(t) + hm2(t)·v2(t)·u(t) + nm(t) = (hm1(t)·v1(t) + hm2(t)v2(t))·u(t) + nm(t) und hiermit das vorverarbeitete rauschfreie Empfangssignal z'(t) = w(t)·e'(t) = w(t)·h(t)·v(t)·u(t) = w1(t)·(h11(t)·v1(t) + h12(t)·v2(t))·u(t) + w2(t)·(h21(t)·v1(t) + h22(t)·v2(t))·u(t) = (w1(t)·(h11(t)·v1(t) + h12(t)·v2(t)) + w2(t)·(h21(t)·v1(t) + h22(t)·v2(t)))·u(t). In a detailed representation of the receiving components results e m (t) = h m1 (t) * v 1 (t) * u (t) + h m2 (t) * v 2 (t) * u (t) + n m (t) = (h m1 ( t) · v 1 (t) + h m2 (t) v 2 (t)) · u (t) + n m (t) and herewith the pre-processed noise-free receive signal z '(t) = w (t) * e' (t) = w (t) * h (t) * v (t) * u (t) = w 1 (t) * (h 11 (t) v 1 (t) + h 12 (t) * v 2 (t)) * u (t) + w 2 (t) * (h 21 (t) * v 1 (t) + h 22 (t) * v 2 (t)) · u (t) = (w 1 (t) · (h 11 (t) · v 1 (t) + h 12 (t) · v 2 (t)) + w 2 (t) · (h 21 (t) * v 1 (t) + h 22 (t) * v 2 (t))) * u (t).

Für den zuvor betrachteten Fall mit skalarer Gewichtung ergibt sich entsprechend z'(t) = (w1v1h11(t) + w1v2h12(t) + w2v1h21(t) + w2v2h22(t))·u(t), wodurch sehr gut die selektive Nutzbarkeit einzelner Kanalkomponenten durch geeignete Wahl von w1, w2, v1 und v2 erkennbar ist.For the previously considered case with scalar weighting results accordingly z '(t) = (w 1 v 1 h 11 (t) + w 1 v 2 h 12 (t) + w 2 v 1 h 21 (t) + w 2 v 2 h 22 (t)) · u ( t), whereby very well the selective usability of individual channel components by a suitable choice of w 1 , w 2 , v 1 and v 2 is recognizable.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Batteriesystem mit einer Batterie vorgeschlagen, welche mehrere Batterieeinheiten umfasst, die mittels Einheitenverbindern elektrisch miteinander verbunden sind, um an einem Terminal der Batterie Energie bereitzustellen, wobei zumindest einigen Batterieeinheiten, Steuergeräten und/oder Aktorikeinheiten des Batteriesystems Kommunikationseinheiten zugeordnet sind, wobei die Kommunikationseinheiten zur mehrdimensionalen Kommunikation über die Einheitenverbinder eingerichtet sind.According to the invention a battery system is further proposed with a battery comprising a plurality of battery units, which are electrically connected to each other by means of unit connectors to provide energy at a terminal of the battery, wherein at least some battery units, control devices and / or Aktorikeinheiten the battery system are assigned communication units, said Communication units are set up for multi-dimensional communication via the unit connector.

Neben der Anwendung für die Kommunikation zwischen Batterieeinheiten ist jede andere Form der Kommunikation zwischen Sensoren, Steuergeräten und Aktorikeinheiten denkbar, welche mit einer Stromversorgung, d. h. mit einer Energieversorgungsleitung verbunden sind.In addition to the application for communication between battery units, any other form of communication between sensors, control units and Aktorikeinheiten is conceivable, which with a power supply, d. H. are connected to a power supply line.

Vorteilhaft erfolgt zumindest ein Teil der Kommunikation der Kommunikationseinheiten über die Einheitenverbinder. Die Kommunikationseinheiten können zusätzlich hierzu eingerichtet sein, über weitere Kommunikationskanäle zu kommunizieren, beispielsweise über einen SPI-Bus (Serial Peripheral Interface Bus) oder einen CAN-Bus (Controller Area Network Bus).Advantageously, at least part of the communication of the communication units takes place via the unit connectors. The communication units can additionally be set up to communicate via further communication channels, for example via an SPI bus (Serial Peripheral Interface Bus) or a CAN bus (Controller Area Network Bus).

Die Ankopplung der Kommunikationseinheiten erfolgt mittels eines ersten Anschlusses an einen Einheitenverbinder, welcher bezüglich einer Stromrichtung vor einer der Batterieeinheiten, Steuergeräte oder Aktorikeinheiten angeordnet ist und eines zweiten Anschlusses an einen Einheitenverbinder, welcher an bezüglich der Stromrichtung hinter dieser angeordnet ist. Die Ankopplung der Kommunikationseinheiten an die Einheitenverbinder erfolgt parallel und/oder seriell. Die Ein- und Auskopplung der Signale kann in beliebiger Kombination und Anzahl sowohl parallele als auch serielle Anschlüsse umfassen. Je nach Koppelstelle ist dies ein Optimierungsparameter. Für den Fall, dass ein Träger der Kommunikation die Spannung ist, erfolgt eine parallele Ankopplung jeder der betreffenden Batterieeinheiten, Steuergeräte oder Aktorikeinheiten mittels drei Anschlüssen, wobei der dritte Anschluss an eine Masse gelegt ist.The coupling of the communication units by means of a first connection to a unit connector, which is arranged with respect to a current direction in front of one of the battery units, control units or Aktorikeinheiten and a second terminal to a unit connector, which is arranged with respect to the current direction behind this. The coupling of the communication units to the unit connectors takes place in parallel and / or in series. The coupling and decoupling of the signals can comprise both parallel and serial connections in any combination and number. Depending on the coupling point, this is an optimization parameter. In the event that a carrier of the communication is the voltage, there is a parallel connection of each of the battery units, control units or Aktorikeinheiten means of three terminals, wherein the third terminal is connected to a ground.

Bevorzugt ist das Batteriesystem zur Durchführung der hierin beschriebenen Verfahren ausgebildet und/oder eingerichtet. Dementsprechend gelten die im Rahmen der Verfahren beschriebenen Merkmale für das Batteriesystem, und umgekehrt die im Rahmen des Batteriesystems beschriebenen Merkmale entsprechend für die Verfahren.The battery system is preferably designed and / or set up to carry out the methods described herein. Accordingly, the features described in the context of the method for the battery system, and vice versa apply the features described in the context of the battery system according to the method.

Einige Einheiten des Batteriesystems sind als funktionale Einheiten zu verstehen, die nicht notwendigerweise physikalisch voneinander getrennt sind. Insbesondere betrifft das einige Einheiten eines Batteriemanagementsystems des Batteriesystems. So können mehrere Einheiten des Batteriemanagementsystems in einer einzigen physikalischen Einheit realisiert sein, etwa wenn mehrere Funktionen in Software implementiert sind. Weiterhin können die Einheiten des Batteriemanagementsystems auch in Hardware, beispielsweise durch Anwendung spezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC, Application Specific Integrated Circuit) oder in Speichereinheiten realisiert sein.Some units of the battery system are to be understood as functional units that are not necessarily physically separated from each other. In particular, this relates to some units of a battery management system of the battery system. Thus, several units of the battery management system can be implemented in a single physical unit, such as when multiple functions are implemented in software. Furthermore, the units of the battery management system can also be realized in hardware, for example by using specific integrated circuits (ASIC) or in memory units.

Die Begriffe Batterie und Batterieeinheit werden in der vorliegenden Beschreibung dem üblichen Sprachgebrauch angepasst für Akkumulator bzw. Akkumulatoreinheit verwendet. Die Batteriezellen können insbesondere Lithiumionenbatteriezellen oder Nickelmetallhydridbatteriezellen sein.The terms battery and battery unit are used in the present description, the usual parlance used for accumulator or Akkumulatoreinheit. The battery cells may in particular be lithium ion battery cells or nickel metal hydride battery cells.

Die Batterieeinheiten des Batteriesystems bezeichnen zumindest eine Batteriezelle, ein Batteriemodul, einen Batteriestrang oder ein Batteriepack. In der Batterie sind die Batteriezellen vorzugsweise räumlich zusammengefasst und schaltungstechnisch miteinander verbunden, beispielsweise seriell oder parallel zu Modulen verschaltet. Mehrere Module können sogenannte Batteriedirektkonverter (BDC, Battery Direct Converter) bilden, und mehrere Batteriedirektkonverter einen Batteriedirektinverter (BDI, Battery Direct Inverter).The battery units of the battery system designate at least one battery cell, a battery module, a battery string, or a battery pack. In the battery, the battery cells are preferably spatially combined and interconnected circuitry, for example, connected in series or parallel to modules. Several modules can be called so-called battery direct converters (BDC, Battery Direct Converter), and multiple battery direct converters make up a battery direct inverter (BDI, Battery Direct Inverter).

Bevorzugt umfasst das Batteriesystem ein Batteriemanagementsystem mit mehreren Sensorsteuergeräten, wobei jedes Sensorsteuergerät zumindest einer Batterieeinheit zugeordnet ist und wobei zumindest einige der Sensorsteuergeräte die Kommunikationseinheiten aufweisen, welche zur mehrdimensionalen Kommunikation über die Einheitenverbinder eingerichtet sind.Preferably, the battery system comprises a battery management system having a plurality of sensor control devices, each sensor control device being associated with at least one battery unit, and at least some of the sensor control devices having the communication units configured for multi-dimensional communication via the device connectors.

Bevorzugt umfasst das Batteriemanagementsystem außerdem ein Hauptsteuergerät, wobei das Hauptsteuergerät eine weitere Kommunikationseinheit aufweist, welche zur Kommunikation mit den Kommunikationseinheiten der Sensorsteuergeräte eingerichtet ist.The battery management system preferably also comprises a main control unit, wherein the main control unit has a further communication unit which is set up for communication with the communication units of the sensor control units.

In dem Batteriesystem kann also insbesondere eine autonome Kommunikation zwischen den Batterieeinheiten, Steuergeräten und/oder Aktorikeinheiten erfolgen oder eine Kommunikation zwischen einem Hauptsteuergerät und mehreren untergeordneten Sensorsteuergeräten.In particular, an autonomous communication between the battery units, control units and / or actuator units can take place in the battery system or a communication between a main control unit and a plurality of subordinate sensor control units.

Bevorzugt ist zumindest ein Einheitenverbinder eine Stromschiene. Durch die mehrdimensionale Kommunikation wird der hohen Ausbreitungsdämpfung, Verzerrung und Einfügedämpfung der Signale auf der Stromschiene Rechnung getragen.At least one unit connector is preferably a busbar. Multi-dimensional communication accommodates the high propagation loss, distortion and insertion loss of the signals on the power rail.

Nach bevorzugten Ausführungsformen weisen die Kommunikationseinheiten auf einer Senderseite ein Ausgangsfilter auf. Durch Einsatz von Ausgangsfiltern auf Senderseite ist eine Vorverzerrung des Signals möglich. Hierbei wird die zuvor beschriebene mehrdimensionale Vorfilterimpulsantwort v(t) optimiert und die einzelnen Komponenten vn(t) entsprechend belegt.According to preferred embodiments, the communication units have an output filter on a transmitter side. By using output filters on the transmitter side, a predistortion of the signal is possible. In this case, the previously described multi-dimensional prefilter impulse response v (t) is optimized and the individual components v n (t) occupied accordingly.

Die Kommunikationseinheiten weisen in einigen Ausführungsformen auf einer Empfängerseite ein Eingangsfilter auf. Insbesondere für den Diversity-Empfang ist eine Entzerrung des Signals durch Einsatz von Empfängereingangsfilter am Empfänger möglich. Hierbei wird die zuvor beschriebene mehrdimensionale Impulsantwort w(t) optimiert und die einzelnen Komponenten wn(t) entsprechend belegt.The communication units have an input filter on a receiver side in some embodiments. In particular for diversity reception, it is possible to equalize the signal by using receiver input filters at the receiver. In this case, the multidimensional impulse response w (t) described above is optimized and the individual components w n (t) are correspondingly assigned.

Für die Entzerrung des Empfangssignals sind alle bekannten Entzerrungsverfahren (z. B. Decision-Feedback Equalization (DFE), Delayed Decision-Feedback Sequence Estimation (DDFSE), Reduced-State Sequence Estimation (RSSE)) einsetzbar. Die entsprechende Vorfilterung der Entzerrung kann mit der Gewichtungsfunktion w(t) kombiniert werden.For the equalization of the received signal, all known equalization methods (eg, Decision-Feedback Equalization (DFE), Delayed Decision-Feedback Sequence Estimation (DDFSE), Reduced-State Sequence Estimation (RSSE)) can be used. The corresponding pre-filtering of the equalization can be combined with the weighting function w (t).

Ein wesentliches Optimierungskriterium für die Optimierung der Sende- und Empfangsfilter stellt das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR, signal to noise ratio) dar. Durch Betrachtung der Signal- und Störleitung nach dem Empfangsfilter (auf dem Signal z(t)) können die Filter hinreichend gut eingestellt werden. Bei vereinfachter Annahme von Additivem Weißem Gauß'schem Rauschen (AWGN, additive white gaussian noise) liefert die Optimierung das Ergebnis des angepassten Filters (Matched-Filter).An essential optimization criterion for the optimization of the transmit and receive filters is the signal-to-noise ratio (SNR). By looking at the signal and interference line after the receive filter (on the signal z (t)), the filters be adjusted sufficiently well. With simplified assumption of Additive White Gaussian Noise (AWGN), the optimization yields the result of the matched filter.

Für die Optimierung des Empfangs mit eindimensionalem Empfangssignal, aber mehrdimensionalem Sendesignal ist der Einsatz von Raum-Zeit-Kodierung (Space-Time-Coding) möglich.For the optimization of the reception with one-dimensional received signal, but multi-dimensional transmission signal, the use of space-time coding (space-time coding) is possible.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Batteriesystem zur Verfügung gestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Kraftfahrzeug kann als reines Elektrofahrzeug ausgestaltet sein und ausschließlich ein elektrisches Antriebssystem umfassen. Alternativ kann das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgestaltet sein, das ein elektrisches Antriebssystem und einen Verbrennungsmotor umfasst. In einigen Varianten kann vorgesehen sein, dass die Batterie des Hybridfahrzeugs intern über einen Generator mit überschüssiger Energie des Verbrennungsmotors geladen werden kann. Extern aufladbare Hybridfahrzeuge (PHEV, Plug-In Hybrid Electric Vehicle) sehen zusätzlich die Möglichkeit vor, die Batterie über das externe Stromnetz aufzuladen.According to the invention, a motor vehicle is also provided with such a battery system, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle. The motor vehicle may be configured as a pure electric vehicle and exclusively comprise an electric drive system. Alternatively, the motor vehicle may be configured as a hybrid vehicle comprising an electric drive system and an internal combustion engine. In some variants it can be provided that the battery of the hybrid vehicle can be charged internally via a generator with excess energy of the internal combustion engine. Externally rechargeable hybrid vehicles (PHEV, plug-in Hybrid Electric Vehicle) also provide the option of charging the battery via the external power grid.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigenShow it

1 ein Batteriesystem mit parallel angekoppelten Kommunikationseinheiten und 1 a battery system with parallel coupled communication units and

2 eine Batterieeinheit mit einer seriell angekoppelten Kommunikationseinheit. 2 a battery unit with a serially coupled communication unit.

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei in Einzelfällen auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar components are denoted by the same or similar reference numerals, wherein in individual cases a repeated description of these components is dispensed with. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Batteriesystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Batteriesystem 10 umfasst beispielhaft vier Batterieeinheiten 12, welche einem Verbraucher 14 über Terminale 16 Energie bereitstellen. 1 shows a battery system 10 according to an embodiment of the invention. The battery system 10 exemplarily comprises four battery units 12 which is a consumer 14 via terminals 16 Provide energy.

Der Verbraucher 14 kann beispielsweise ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs sein, beispielsweise ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, das zusätzlich einen Verbrennungsmotor aufweist.The consumer 14 For example, it can be a drive system of a motor vehicle, for example an electrically driven vehicle or a hybrid vehicle, which additionally has an internal combustion engine.

Die Batterieeinheiten 12 umfassen mehrere Batteriezellen oder Akkumulatorzellen, z. B. Lithiumionenzellen mit einem Spannungsbereich von 2,8–4,2 V. Die Batteriezellen sind in Gruppen zu Batteriemodulen zusammengefasst und hierbei in Serie und teilweise zusätzlich parallel geschaltet, um die geforderten Leistungs- und Energiedaten mit der Batterie zu erzielen.The battery units 12 include a plurality of battery cells or accumulator cells, z. B. lithium ion cells with a voltage range of 2.8-4.2 V. The battery cells are grouped into battery modules and in this case in series and partially in addition parallel connected to achieve the required performance and energy data with the battery.

Die dargestellte endständige Batterieeinheit 12 ist mit ihren Terminalen einerseits an einen zweiten Einheitenverbinder 20-2 und andererseits an eine zweite Stromleitung 22-2 gekoppelt. Nicht endständige Batterieeinheiten 12 sind beidseitig mit ihren Terminalen an Einheitenverbinder 20 gekoppelt. Das Hauptsteuergerät 18 ist beidseitig an Stromleitungen 22 gekoppelt, nämlich an eine erste Stromleitung 22-1 und an eine zweite Stromleitung 22-2, welche zu endständigen Batterieeinheiten 12 führen.The illustrated terminal battery unit 12 is with its terminals on the one hand to a second unit connector 20-2 and on the other hand to a second power line 22-2 coupled. Non-terminal battery units 12 are on both sides with their terminals to unit connectors 20 coupled. The main control unit 18 is on both sides of power lines 22 coupled, namely to a first power line 22-1 and to a second power line 22-2 leading to terminal battery units 12 to lead.

Die Einheitenverbinder 20 sind beispielsweise als Metallschienen, insbesondere als elektrisch isolierte Metallschienen ausgebildet. Die Stromleitungen 22 bezeichnen die Abschnitte der Verbindung einer endständigen Batterieeinheit 12-1 zu dem Verbraucher 14, wobei diese hier beispielhaft über ein Hauptsteuergerät 18 geführt sind. Stromleitungen 22 können als Hochstromkabel ausgebildet sein.The unit connectors 20 are designed, for example, as metal rails, in particular as electrically insulated metal rails. The power lines 22 the portions of the connection of a terminal battery unit 12-1 to the consumer 14 , this example by way of a main control unit 18 are guided. power lines 22 can be designed as a high current cable.

Das Batteriesystem 10 weist ein Hauptsteuergerät 18 auf, welches ein Teil eines Batteriemanagementsystems ist, und mit einer Software zur Überwachung der Batteriefunktionalität ausgestattet ist, um unter anderem die sichere und zuverlässige Funktion der eingesetzten Batterieeinheiten 12 zu gewährleisten. Das Batteriemanagementsystem umfasst neben dem dargestellten Hauptsteuergerät 18 auch Sensorsteuergeräte 19, welchen den Batterieeinheiten 12 zugeordnet sind. Das Hauptsteuergerät 18 und die Sensorsteuergeräte 19 werden auch als Steuergeräte 18, 19 bezeichnet.The battery system 10 has a main controller 18 which is part of a battery management system and is equipped with software for monitoring the battery functionality, among other things, the safe and reliable operation of the battery units used 12 to ensure. The battery management system comprises in addition to the illustrated main control unit 18 also sensor control devices 19 , which the battery units 12 assigned. The main control unit 18 and the sensor controllers 19 are also called controllers 18 . 19 designated.

Die Sensorsteuergeräte 19 erfassen Betriebsparameter wie Spannungen, Stromstärken oder Temperaturen einzelner Batteriezellen oder einzelner Batteriemodule und stellen die erfassten Daten oder Messwerte dem Hauptsteuergerät 18 bereit. Die Sensorsteuergeräte 19 und das Hauptsteuergerät 18 sind hierzu typischerweise über einen Kommunikationskanal, etwa einen SPI-Bus oder einen CAN-Bus, mit dem Hauptsteuergerät 18 verbunden, so dass dieses die Funktionen zum Steuern und Überwachen der Batterieeinheiten 12 implementieren kann (nicht dargestellt).The sensor control units 19 capture operating parameters such as voltages, currents or temperatures of individual battery cells or individual battery modules and provide the acquired data or readings to the main control unit 18 ready. The sensor control units 19 and the main controller 18 These are typically via a communication channel, such as an SPI bus or a CAN bus, with the main control unit 18 connected, so that this the functions to control and monitor the battery units 12 can implement (not shown).

Neben der Kommunikation über den Kommunikationskanal ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Kommunikation des Hauptsteuergeräts 18 mit den Sensorsteuergeräten 19 über Kommunikationseinheiten 24, 26 erfolgt. Die Kommunikationseinheiten 24, 26 sind hierzu an die Einheitenverbinder 20 und Stromleitungen 22 gekoppelt, um wie hierin beschrieben, Signale mehrdimensional auf die Spannung als Träger der Kommunikation oder auf die Stromstärke als Träger der Kommunikation ein- und auszukoppeln. Das Hauptsteuergerät 18 und die Sensorsteuergeräte 19 weisen außerdem Eingangs- und Ausgangsfilter auf, um die Kommunikation durchzuführen.In addition to the communication over the communication channel is provided that at least part of the communication of the main control unit 18 with the sensor control units 19 via communication units 24 . 26 he follows. The communication units 24 . 26 are for this purpose to the unit connector 20 and power lines 22 coupled to, as described herein, multi-dimensionally coupling in and out signals to the voltage as a carrier of the communication or to the current strength as a carrier of the communication. The main control unit 18 and the sensor controllers 19 also have input and output filters to perform the communication.

In 1 erfolgt die Ankopplung der Kommunikationseinheiten 24, 26 parallel.In 1 the coupling of the communication units takes place 24 . 26 parallel.

Im Ausführungsbeispiel ist für die endständige Batterieeinheit 12 ein erster Anschluss 28 an die zweite Stromleitung 22-2 und ein zweiter Anschluss 30 an den zweiten Einheitenverbinder 20-2 der Batterieeinheit 12 dargestellt. Ein dritter Anschluss 32 der Kommunikationseinheit 24 erfolgt gegen eine Masse, hier beispielsweise das Gehäuse der endständigen Batterieeinheit 12. Die Masse stellt ein Referenzpotenzial bereit, gegenüber welchem die Spannungen an den ersten und zweiten Anschlüssen 28, 30 bestimmt werden können.In the embodiment is for the terminal battery unit 12 a first connection 28 to the second power line 22-2 and a second connection 30 to the second unit connector 20-2 the battery unit 12 shown. A third connection 32 the communication unit 24 takes place against a mass, here for example the housing of the terminal battery unit 12 , The ground provides a reference potential against which the voltages at the first and second terminals 28 . 30 can be determined.

Ebenso erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel die Ankopplung der Kommunikationseinheit 26 des Hauptsteuergeräts 18 parallel, wobei dessen erster Anschluss 28 an die erste Stromleitung 22-1 des Hauptsteuergeräts 18 und dessen zweiter Anschluss 30 an die zweite Stromleitung 22-2 des Hauptsteuergeräts 18 erfolgt. Der dritte Anschluss 32 der Kommunikationseinheiten 26 des Hauptsteuergeräts 18 erfolgt wiederum gegen die Masse.Likewise, in the illustrated embodiment, the coupling of the communication unit 26 of the main control unit 18 parallel, with its first connection 28 to the first power line 22-1 of the main control unit 18 and its second port 30 to the second power line 22-2 of the main control unit 18 he follows. The third connection 32 the communication units 26 of the main control unit 18 again takes place against the mass.

2 zeigt eine Batterieeinheit 12 mit einer seriell angekoppelten Kommunikationseinheit 24. Die Kommunikationseinheit 24 ist einem Sensorsteuergerät 19 zugeordnet, welches die Funktion der Batterieeinheit 12 überwacht und steuert. 2 shows a battery unit 12 with a serially coupled communication unit 24 , The communication unit 24 is a sensor control unit 19 associated with the function of the battery unit 12 monitors and controls.

Die Kommunikationseinheit 24 weist den ersten Anschluss 28 auf, welcher an den ersten Einheitenverbinder 20-1 der Batterieeinheit 12 erfolgt, und den zweiten Anschluss 30, welcher an den zweiten Einheitenverbinder 20-2 erfolgt. Da die Batterieeinheit 12 typischerweise Verschiebungsströme erzeugt, ist die zweidimensionale Signaleinkopplung möglich.The communication unit 24 indicates the first connection 28 on which to the first unit connector 20-1 the battery unit 12 takes place, and the second port 30 which is connected to the second unit connector 20-2 he follows. Because the battery unit 12 typically generates displacement currents, the two-dimensional signal coupling is possible.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the described embodiments. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2012/112685 A [0005] US 2012/112685 A [0005]
  • US 2010/019732 A [0006] US 2010/019732 A [0006]

Claims (11)

Verfahren zur Datenübertragung in einem Batteriesystem (10) mit einer Batterie, welche mehrere Batterieeinheiten (12) umfasst, die mittels Einheitenverbindern (20) elektrisch miteinander verbunden sind, um an einem Terminal (16) der Batterie Energie bereitzustellen, wobei zumindest einigen Batterieeinheiten (12), Steuergeräten (18, 19) oder Aktorikeinheiten Kommunikationseinheiten (24, 26) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Kommunikation der Kommunikationseinheiten (24, 26) über die Einheitenverbinder (20) und mehrdimensional erfolgt.Method for data transmission in a battery system ( 10 ) with a battery, which has several battery units ( 12 ), which are connected by means of units ( 20 ) are electrically connected to each other at a terminal ( 16 ) to provide energy to the battery, wherein at least some battery units ( 12 ), Control devices ( 18 . 19 ) or actor units communication units ( 24 . 26 ), characterized in that at least part of the communication of the communication units ( 24 . 26 ) via the unit connectors ( 20 ) and multidimensional. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einkoppelgröße der Kommunikation die Spannung oder die Stromstärke ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a coupling-in quantity of the communication is the voltage or the current intensity. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur mehrdimensionalen Kommunikation eine matrixwertige Kanalimpulsantwort eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a matrix-valued channel impulse response is used for multi-dimensional communication. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie eines zu übertragenden Signals mittels eines Sendevektors auf mehrere Dimensionen verteilt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy of a signal to be transmitted is distributed by means of a transmission vector in several dimensions. Batteriesystem (10) mit einer Batterie, welche mehrere Batterieeinheiten (12) umfasst, die mittels Einheitenverbindern (20) elektrisch miteinander verbunden sind, um an einem Terminal (16) der Batterie Energie bereitzustellen, wobei zumindest einigen Batterieeinheiten (12), Steuergeräten (18, 19) und/oder Aktorikeinheiten Kommunikationseinheiten (24, 26) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheiten (24, 26) zur mehrdimensionalen Kommunikation über die Einheitenverbinder (20) eingerichtet sind.Battery system ( 10 ) with a battery, which has several battery units ( 12 ), which are connected by means of units ( 20 ) are electrically connected to each other at a terminal ( 16 ) to provide energy to the battery, wherein at least some battery units ( 12 ), Control devices ( 18 . 19 ) and / or actor units communication units ( 24 . 26 ), characterized in that the communication units ( 24 . 26 ) for multi-dimensional communication via the unit connectors ( 20 ) are set up. Batteriesystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (10) ein Batteriemanagementsystem mit mehreren Sensorsteuergeräten (19) umfasst, wobei jedes Sensorsteuergerät (19) zumindest einer Batterieeinheit (12) zugeordnet ist und wobei zumindest einige Sensorsteuergeräte (19) die Kommunikationseinheiten (24, 26) aufweisen.Battery system ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the battery system ( 10 ) a battery management system with multiple sensor control devices ( 19 ), each sensor control device ( 19 ) at least one battery unit ( 12 ) and wherein at least some sensor control devices ( 19 ) the communication units ( 24 . 26 ) exhibit. Batteriesystem (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (10) ein Batteriemanagementsystem mit einem Hauptsteuergerät (18) umfasst, wobei das Hauptsteuergerät (18) eine Kommunikationseinheit (26) aufweist, welche zur Kommunikation mit den weiteren Kommunikationseinheiten (24) der Batterieeinheiten (12) eingerichtet ist.Battery system ( 10 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the battery system ( 10 ) a battery management system with a main control unit ( 18 ), wherein the main control unit ( 18 ) a communication unit ( 26 ), which for communication with the further communication units ( 24 ) of the battery units ( 12 ) is set up. Batteriesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Einheitenverbinder (20) eine Stromschiene ist.Battery system ( 10 ) according to one of the preceding claims 5 to 7, characterized in that at least one unit connector ( 20 ) is a busbar. Batteriesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheiten (24, 26) parallel und/oder seriell an die Batterieeinheiten (12), Steuergeräte (18, 19) und/oder Aktorikeinheiten gekoppelt sind.Battery system ( 10 ) according to one of the preceding claims 5 to 8, characterized in that the communication units ( 24 . 26 ) parallel and / or serial to the battery units ( 12 ), Control devices ( 18 . 19 ) and / or Aktorikeinheiten are coupled. Batteriesystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheiten (24, 26) ein Eingangsfilter auf einer Empfängerseite und/oder ein Ausgangsfilter auf einer Senderseite aufweisen.Battery system ( 10 ) according to one of the preceding claims 5 to 9, characterized in that the communication units ( 24 . 26 ) have an input filter on a receiver side and / or an output filter on a transmitter side. Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.Motor vehicle with a battery system ( 10 ) according to one of claims 5 to 10, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10127216A1 (en) * 2000-06-16 2002-01-17 Abb Research Ltd Broadband modulation method and device for data transmission over a power supply network
DE69629470T2 (en) * 1995-06-28 2004-06-24 Amerigon, Inc., Monrovia RADIO FREQUENCY ENERGY MANAGEMENT SYSTEM
US20100019732A1 (en) 2006-11-06 2010-01-28 Nec Corporation Electric cells for battery pack, battery control system, and battery control method
US20120112685A1 (en) 2009-04-06 2012-05-10 Myers Motors, LLC Battery pack manager unit and method for using same to extend the life of a battery pack
DE102012209615A1 (en) * 2011-06-14 2012-12-20 Yazaki Corp. Battery condition reporting unit, busbar module, battery pack and battery condition monitoring system
DE102011086612A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Method for transmitting data in a battery
DE102012202751A1 (en) * 2012-02-23 2013-08-29 Robert Bosch Gmbh Battery sensor data transmission unit and a method for transmitting battery sensor data
WO2013174625A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for data transmission via a battery connection

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100365907C (en) * 2002-09-26 2008-01-30 伊顿动力品质有限公司 Modular battery management apparatus with cell sensing and energy redistribution capabilities
DE102007026314A1 (en) * 2007-06-06 2008-04-03 Daimler Ag Fuel cell controlling and regulating method for electrical vehicles, involves determining one or multi dimensional connections between dynamic input variable and dynamic output variable in training algorithm
JP5472570B2 (en) * 2009-01-07 2014-04-16 三菱自動車工業株式会社 Secondary battery voltage detector
KR101217564B1 (en) * 2010-08-16 2013-01-02 주식회사 엘지화학 Voltage Sensing Assembly and Battery Module Employed with the Same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69629470T2 (en) * 1995-06-28 2004-06-24 Amerigon, Inc., Monrovia RADIO FREQUENCY ENERGY MANAGEMENT SYSTEM
DE10127216A1 (en) * 2000-06-16 2002-01-17 Abb Research Ltd Broadband modulation method and device for data transmission over a power supply network
US20100019732A1 (en) 2006-11-06 2010-01-28 Nec Corporation Electric cells for battery pack, battery control system, and battery control method
US20120112685A1 (en) 2009-04-06 2012-05-10 Myers Motors, LLC Battery pack manager unit and method for using same to extend the life of a battery pack
DE102012209615A1 (en) * 2011-06-14 2012-12-20 Yazaki Corp. Battery condition reporting unit, busbar module, battery pack and battery condition monitoring system
DE102011086612A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Method for transmitting data in a battery
DE102012202751A1 (en) * 2012-02-23 2013-08-29 Robert Bosch Gmbh Battery sensor data transmission unit and a method for transmitting battery sensor data
WO2013174625A1 (en) * 2012-05-25 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for data transmission via a battery connection

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