DE102015216711A1 - Battery voltage measuring device, battery assembly and vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Batteriespannungsmessvorrichtung, eine Batterieanordnung und ein Fahrzeug, wobei Potentiale zum Messen und Kommunizieren getrennt werden.The invention relates to a battery voltage measuring device, a battery assembly and a vehicle, wherein potentials for measuring and communicating are separated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Batteriespannungsmessvorrichtung, eine Batterieanordnung und ein Fahrzeug.The invention relates to a battery voltage measuring device, a battery assembly and a vehicle.
Batterien werden typischerweise in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, verwendet, um eine eigenständige Energieversorgung des Fahrzeugs unabhängig von einer Lichtmaschine oder anderen Möglichkeiten zum Aufladen vorzusehen. Damit kann beispielsweise ein Anlasser mit Strom versorgt werden, um einen im Fahrzeug verbauten Verbrennungsmotor anzulassen. Außerdem können Komfortfunktionen wie Radio oder Lüftung im Stand betrieben werden.Batteries are typically used in vehicles, particularly automobiles, to provide a stand-alone power supply to the vehicle independent of an alternator or other charging options. Thus, for example, a starter can be supplied with power to start a built-in vehicle internal combustion engine. In addition, comfort functions such as radio or ventilation can be operated while stationary.
Es sei verstanden, dass unter einer Batterie im Rahmen dieser Anmeldung sowohl wiederaufladbare Batterien wie auch nicht wiederaufladbare Batterien verstanden werden. In Fahrzeugen sind typischerweise wiederaufladbare Batterien verbaut, welche auch als Akkumulatoren bezeichnet werden können, für welche sich jedoch die Bezeichnung „Autobatterie” eingebürgert hat.It should be understood that a battery in the context of this application both rechargeable batteries and non-rechargeable batteries are understood. In vehicles typically rechargeable batteries are installed, which can also be referred to as accumulators, for which, however, the term "car battery" has been naturalized.
Typischerweise ist in den meisten Kraftfahrzeugen eine Batterie verbaut, welche eine Spannung von 12 V liefert. Diese kann mittels einer Batteriespannungsmessvorrichtung überwacht werden. Damit kann insbesondere eine jeweilige Spannung kontrolliert werden. Auch ein von der Batterie gelieferter Strom kann mittels einer Batteriespannungsmessvorrichtung typischerweise kontrolliert werden.Typically, most automobiles have a battery that provides a voltage of 12V. This can be monitored by means of a battery voltage measuring device. This can be controlled in particular a respective voltage. Also, a power supplied by the battery can typically be controlled by means of a battery voltage measuring device.
Die Verwendung einer Batterie ist typischerweise ausreichend, wenn das Fahrzeug ein Bordnetz mit einer Spannung von 12 V aufweist.The use of a battery is typically sufficient if the vehicle has a vehicle electrical system with a voltage of 12 V.
In manchen Fahrzeugen sind jedoch zwei oder mehr Batterien verbaut, um ein Bordnetz mit einer höheren Spannung von beispielsweise 24 V, 36 V oder 48 V zu versorgen. Beispielsweise können zwei Batterien verbaut werden, um eine Spannung von 24 V zu erreichen. Hierzu werden die Batterien typischerweise in Reihe geschalten.In some vehicles, however, two or more batteries are installed to provide a vehicle electrical system with a higher voltage of 24 V, 36 V or 48 V, for example. For example, two batteries can be installed to achieve a voltage of 24V. For this purpose, the batteries are typically connected in series.
In diesem Fall ist es grundsätzlich möglich, die beiden Batterien zusammen mittels nur einer Batteriespannungsmessvorrichtung zu überwachen, da davon auszugehen ist, dass sich im normalen Betrieb die beiden Batterien identisch verhalten, also beispielsweise gleichermaßen altern. Dies erscheint schon deshalb gerechtfertigt, weil jede Batterie für sich typischerweise jeweils aus sechs eigenständigen Zellen besteht.In this case, it is basically possible to monitor the two batteries together by means of only one battery voltage measuring device, since it can be assumed that the two batteries behave identically during normal operation, that is, for example, age equally. This seems justifiable because each battery typically consists of six separate cells each.
Allerdings wird damit nicht die Möglichkeit berücksichtigt, dass der Betreiber des Fahrzeugs jede der Batterien einzeln austauschen kann. Dies würde die Gleichartigkeit der Batterien aufheben, beispielsweise wenn eine Batterie durch eine neue Batterie ersetzt wird, eine andere jedoch im Fahrzeug verbleibt.However, this does not take into account the possibility that the operator of the vehicle can replace each of the batteries individually. This would eliminate the similarity of the batteries, for example, when a battery is replaced by a new battery, but another remains in the vehicle.
Deshalb ist es grundsätzlich wünschenswert, jede Batterie einzeln überwachen zu können. Dies bringt jedoch das Problem mit sich, dass jede Batteriespannungsmessvorrichtung nur die über der jeweiligen Batterie abgegriffene Spannung zur Verfügung hat, eine Kommunikation mit anderen Fahrzeugkomponenten, beispielsweise über einen CAN-Bus, jedoch auf einem allgemein definierten Potential erfolgt. Deshalb wird bei Ausführungen gemäß dem Stand der Technik typischerweise ein Zusatzgerät eingesetzt, welches die Potentiale zur Kommunikation angleicht.Therefore, it is basically desirable to monitor each battery individually. However, this entails the problem that each battery voltage measuring device has only the voltage tapped across the respective battery, communication with other vehicle components, for example via a CAN bus, but at a generally defined potential. Therefore, prior art designs typically use an attachment that adjusts the potentials for communication.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine im Vergleich zum Stand der Technik alternative, insbesondere ohne ein Zusatzgerät auskommende Batteriespannungsmessvorrichtung vorzusehen.The object of the invention is therefore to provide an alternative in comparison to the prior art, in particular without an auxiliary device auskommende battery voltage measuring device.
Weitere Aufgaben der Erfindung sind, eine Batterieanordnung sowie ein Fahrzeug mit zumindest einer solchen Batteriespannungsmessvorrichtung vorzusehen.Further objects of the invention are to provide a battery assembly and a vehicle having at least one such battery voltage measuring device.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Batteriespannungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, eine Batteriespannungsmessvorrichtung nach Anspruch 3, eine Batterieanordnung nach Anspruch 8, eine Batterieanordnung nach Anspruch 9 sowie ein Fahrzeug nach Anspruch 15 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This is achieved according to the invention by a battery voltage measuring device according to
Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt eine Batteriespannungsmessvorrichtung, aufweisend
- – eine erste Spannungsmesseinheit mit einem ersten Pol und einem zweiten Pol,
- – eine zweite Spannungsmesseinheit mit einem ersten Pol und einem zweiten Pol,
- – eine Kommunikationseinheit, und
- – eine Anzahl von Anschlüssen.
- A first voltage measuring unit having a first pole and a second pole,
- A second voltage measuring unit having a first pole and a second pole,
- A communication unit, and
- - a number of connections.
Der erste Pol der ersten Spannungsmesseinheit ist mit einem Batteriemasseanschluss verbunden, der zweite Pol der ersten Spannungsmesseinheit ist mit einem Zwischenspannungsmessanschluss und mit dem ersten Pol der zweiten Spannungsmesseinheit verbunden, und der zweite Pol der zweiten Spannungsmesseinheit ist mit einem Gesamtspannungsmessanschluss verbunden.The first pole of the first voltage measurement unit is connected to a battery ground terminal, the second pole of the first voltage measurement unit is connected to an intermediate voltage measurement terminal and to the first pole of the second voltage measurement unit, and the second pole of the second voltage measurement unit is connected to a total voltage measurement terminal.
Die Kommunikationseinheit ist zur Spannungsversorgung mit einem Fahrzeugmasseanschluss und dem zweiten Pol der zweiten Spannungsmesseinheit verbunden.The communication unit is connected to the power supply to a vehicle ground terminal and the second pole of the second voltage measuring unit.
Mittels einer solchen Batteriespannungsmessvorrichtung können zwei Batterien separat überwacht werden, wobei die Kommunikation mit externen Einheiten, beispielsweise über einen CAN-Bus, über ein von den Batteriespannungen unabhängiges Potential erfolgt. Beispielsweise kann die Kommunikationseinheit für einen Betrieb mit 24 V Spannung ausgelegt werden, was dem Potential von zwei typischen Batterien entspricht.By means of such a battery voltage measuring device, two batteries can be monitored separately, wherein the communication with external units, for example via a CAN bus, takes place via a potential independent of the battery voltages. For example, the communication unit can be designed for operation with 24 V voltage, which corresponds to the potential of two typical batteries.
Es sei verstanden, dass unter einem Anschluss im Rahmen dieser Anmeldung grundsätzlich ein physischer Anschluss verstanden wird. Ein solcher Anschluss kann beispielsweise als Pin eines Steckers, als eigenständiger Stecker oder als Klemme ausgebildet sein.It should be understood that a connection in the context of this application in principle a physical connection is understood. Such a connection can be designed, for example, as a pin of a plug, as an independent plug or as a terminal.
Vorteilhaft weist die Batteriespannungsmessvorrichtung ferner eine Strommesseinheit mit einem ersten Pol und einem zweiten Pol auf, wobei der erste Pol der Strommesseinheit mit dem Fahrzeugmasseanschluss verbunden ist und der zweite Pol der Strommesseinheit mit dem Batteriemasseanschluss verbunden ist.Advantageously, the battery voltage measuring device further comprises a current measuring unit having a first pole and a second pole, wherein the first pole of the current measuring unit is connected to the vehicle ground terminal and the second pole of the current measuring unit is connected to the battery ground terminal.
Damit können nicht nur die Spannungen, sondern auch ein von den Batterien gelieferter bzw. durch die Batterien fließender Strom gemessen werden. Auch eine zusätzliche Temperaturmessung ist möglich.Thus, not only the voltages but also a current supplied by the batteries or flowing through the batteries can be measured. An additional temperature measurement is possible.
Die Erfindung betrifft gemäß einem zweiten Aspekt eine Batteriespannungsmessvorrichtung, aufweisend
- – eine erste Spannungsmesseinheit mit einem ersten Pol und einem zweiten Pol,
- – eine Kommunikationseinheit, und
- – eine Anzahl von Anschlüssen.
- A first voltage measuring unit having a first pole and a second pole,
- A communication unit, and
- - a number of connections.
Der erste Pol der ersten Spannungsmesseinheit ist mit einem Batteriemasseanschluss verbunden, der zweite Pol der ersten Spannungsmesseinheit ist mit einem Spannungsmessanschluss verbunden, und die Kommunikationseinheit ist zur Spannungsversorgung mit einem Fahrzeugmasseanschluss und mit einem Spannungsversorgungsanschluss verbunden.The first pole of the first voltage measurement unit is connected to a battery ground terminal, the second pole of the first voltage measurement unit is connected to a voltage measurement terminal, and the communication unit is connected to a vehicle ground terminal for power supply and to a voltage supply terminal.
Mit einer solchen Batteriespannungsmessvorrichtung kann beispielsweise jede Batterie separat vermessen werden, wobei jedoch über den Fahrzeugmasseanschluss alle verwendeten Batteriespannungsmessvorrichtungen auf dem gleichen Potential kommunizieren können.With such a battery voltage measuring device, for example, each battery can be measured separately, but all the battery voltage measuring devices used can communicate at the same potential via the vehicle ground connection.
Die Batteriespannungsmessvorrichtung weist gemäß einem dritten Aspekt ferner eine zweite Spannungsmesseinheit mit einem ersten Pol und einem zweiten Pol auf. Der erste Pol der zweiten Spannungsmesseinheit ist dabei mit dem ersten Pol der ersten Spannungsmesseinheit verbunden und der zweite Pol der zweiten Spannungsmesseinheit ist mit dem Spannungsversorgungsanschluss verbunden.The battery voltage measuring apparatus according to a third aspect further comprises a second voltage measuring unit having a first pole and a second pole. The first pole of the second voltage measuring unit is connected to the first pole of the first voltage measuring unit and the second pole of the second voltage measuring unit is connected to the voltage supply terminal.
Dies erlaubt eine Verwendung nur einer Batteriespannungsmessvorrichtung zur Überwachung zweiter Batterien. Dabei wird eine Batterie direkt gemessen, wobei eine zweite Batterie indirekt gemessen wird, in dem die zweite Spannungsmesseinheit die Gesamtspannung misst und die Spannung der zweiten Batterie als Differenz aus der Gesamtspannung und der Spannung der ersten Batterie berechnet wird. Die Vorteile hinsichtlich des unabhängigen Potentials der Kommunikationseinheit bleiben erhalten.This allows use of only one battery voltage measuring device for monitoring second batteries. In this case, a battery is measured directly, wherein a second battery is indirectly measured, in which the second voltage measuring unit measures the total voltage and the voltage of the second battery is calculated as the difference between the total voltage and the voltage of the first battery. The advantages regarding the independent potential of the communication unit are retained.
Der zweite Pol der zweiten Spannungsmesseinheit kann alternativ auch mit einem separaten Gesamtspannungsmessanschluss verbunden sein.The second pole of the second voltage measuring unit may alternatively also be connected to a separate total voltage measuring terminal.
Sofern keine zweite Spannungsmesseinheit vorhanden ist, bildet die erste Spannungsmesseinheit die einzige Spannungsmesseinheit.If there is no second voltage measuring unit, the first voltage measuring unit forms the only voltage measuring unit.
Die Batteriespannungsmessvorrichtung weist gemäß einem vierten Aspekt ferner eine Strommesseinheit mit einem ersten Pol und einem zweiten Pol auf, wobei der erste Pol der Strommesseinheit mit einem Stromeingangsanschluss verbunden ist und der zweite Pol der Strommesseinheit mit dem Batteriemasseanschluss verbunden ist. The battery voltage measuring apparatus according to a fourth aspect further comprises a current measuring unit having a first pole and a second pole, wherein the first pole of the current measuring unit is connected to a current input terminal and the second pole of the current measuring unit is connected to the battery ground terminal.
Dies erlaubt eine zusätzliche Messung des von den Batterien gelieferten bzw. durch die Batterien fließenden Stroms.This allows additional measurement of the current supplied by the batteries or flowing through the batteries.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt mit einem Kommunikationsanschluss verbunden und dazu ausgebildet, Messwerte der ersten Spannungsmesseinheit, der zweiten Spannungsmesseinheit und/oder der Strommesseinheit über den Kommunikationsanschluss auszugeben. Der Kommunikationsanschluss kann beispielsweise als Schnittstelle zu einem CAN-Bus ausgebildet sein. Es sei verstanden, dass alternativ auch andere Arten der Kommunikation, beispielsweise über Funkverbindungen, verwendet werden können.The communication unit is preferably connected to a communication connection and configured to output measured values of the first voltage measurement unit, of the second voltage measurement unit and / or of the current measurement unit via the communication connection. The communication port may be formed, for example, as an interface to a CAN bus. It should be understood that alternatively, other types of communication, for example via radio links, can be used.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt gegenüber der ersten Spannungsmesseinheit, der zweiten Spannungsmesseinheit und/oder der Strommesseinheit potentialmäßig entkoppelt, insbesondere mittels eines Optokopplers. Dies erlaubt eine Trennung, insbesondere eine galvanische Trennung, zwischen den unterschiedlichen Potentialen.The communication unit is preferably decoupled relative to the first voltage measuring unit, the second voltage measuring unit and / or the current measuring unit, in particular by means of an opto-coupler. This allows a separation, in particular a galvanic separation, between the different potentials.
Es sei verstanden, dass unter dem Begriff „verbunden” im Rahmen dieser Anmeldung insbesondere eine direkte Verbindung, also ohne Zwischenschaltung aktiver oder passiver Bauelemente, verstanden wird. Eine solche direkte Verbindung kann beispielsweise durch einen Draht und/oder durch eine Leiterbahn realisiert werden.It should be understood that the term "connected" in the context of this application, in particular a direct connection, that is understood without the interposition of active or passive components. Such a direct connection can be realized for example by a wire and / or by a conductor track.
Typische Beschaltungen der Batteriespannungsmessvorrichtungen werden nachfolgend mit Bezug auf die Batterieanordnungen beschrieben. Unter einer Batterieanordnung wird dabei typischerweise eine Anordnung aus einer Anzahl von Batterien mit zugehörigen Batteriespannungsmessvorrichtungen verstanden, welche in einem Fahrzeug zur Versorgung des Bordnetzes eingesetzt werden kann.Typical circuits of the battery voltage measuring devices will be described below with reference to the battery assemblies. Under a battery assembly is typically understood an arrangement of a number of batteries with associated battery voltage measuring devices, which can be used in a vehicle to supply the electrical system.
Die Erfindung betrifft gemäß einem fünften Aspekt eine Batterieanordnung, aufweisend
- – eine erste Batterie,
- – eine zweite Batterie,
- – wobei ein Pluspol der ersten Batterie mit einem Minuspol der zweiten Batterie verbunden ist, und
- – eine Batteriespannungsmessvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung. Dabei kann auf alle erwähnten Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden, was im Übrigen in allen Fällen von derartigen oder ähnlichen Rückbezügen in dieser Anmeldung gilt.
- A first battery,
- A second battery,
- - Wherein a positive pole of the first battery is connected to a negative terminal of the second battery, and
- A battery voltage measuring device according to the first aspect of the invention. It can be used on all mentioned versions and variants, which otherwise applies in all cases of such or similar references in this application.
Der Batteriemasseanschluss ist mit einem Minuspol der ersten Batterie verbunden. Der Fahrzeugmasseanschluss ist mit einer Fahrzeugmasse verbindbar oder verbunden. Verbindbar ist er dabei insbesondere, wenn die Batterieanordnung noch nicht in einem Fahrzeug eingebaut ist oder noch nicht angeschlossen ist. Verbunden ist er insbesondere, wenn die Batterieanordnung in einem Fahrzeug eingebaut und angeschlossen ist.The battery ground connection is connected to a negative terminal of the first battery. The vehicle ground connection can be connected or connected to a vehicle ground. It is especially connectable when the battery assembly is not yet installed in a vehicle or not yet connected. It is connected in particular when the battery assembly is installed and connected in a vehicle.
Der Zwischenspannungsmessanschluss ist mit dem Pluspol der ersten Batterie verbunden. Damit kann die erste Spannungsmesseinrichtung die positive Spannung der ersten Batterie unabhängig von der zweiten Batterie messen. Der Gesamtspannungsmessanschluss ist mit einem Pluspol der zweiten Batterie verbunden. Damit kann die zweite Spannungsmesseinrichtung die positive Spannung der zweiten Batterie unabhängig von der ersten Batterie messen.The intermediate voltage sense terminal is connected to the positive terminal of the first battery. Thus, the first voltage measuring device can measure the positive voltage of the first battery independently of the second battery. The total voltage measuring terminal is connected to a positive pole of the second battery. Thus, the second voltage measuring device can measure the positive voltage of the second battery independently of the first battery.
Die Erfindung betrifft gemäß einem sechsten Aspekt eine Batterieanordnung, aufweisend
- – eine erste Batterie, und
- – eine erste Batteriespannungsmessvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
- - a first battery, and
- A first battery voltage measuring device according to the second aspect of the invention.
Der Batteriemasseanschluss der ersten Batteriespannungsmessvorrichtung ist mit einem Minuspol der ersten Batterie verbunden. Der Fahrzeugmasseanschluss der ersten Batteriespannungsmessvorrichtung ist mit einer Fahrzeugmasse verbindbar oder verbunden. Der Spannungsmessanschluss der ersten Batteriespannungsmessvorrichtung ist mit einem Pluspol der ersten Batterie verbunden. Der Spannungsversorgungsanschluss der ersten Batteriespannungsmessvorrichtung ist mit einer Spannungsversorgung verbindbar oder verbunden.The battery ground terminal of the first battery voltage measuring device is connected to a negative pole of the first battery. The vehicle ground terminal of the first battery voltage measuring device is connectable or connected to a vehicle ground. The voltage measuring terminal of the first battery voltage measuring device is connected to a positive pole of the first battery. The power supply terminal of the first battery voltage measuring device is connectable or connected to a power supply.
Dies ermöglicht die Überwachung einer Batterie unter Erreichung der weiter oben beschriebenen Vorteile. This allows the monitoring of a battery while achieving the advantages described above.
Unter einer Spannungsversorgung sei insbesondere der positive Pol eines Bordnetzes eines Fahrzeugs verstanden.A voltage supply is understood in particular to be the positive pole of a vehicle electrical system of a vehicle.
Die Batterieanordnung weist ferner vorzugsweise eine zweite Batterie auf, wobei der Pluspol der ersten Batterie mit einem Minuspol der zweiten Batterie verbunden ist. Außerdem weist die Batterieanordnung ferner bevorzugt eine zweite Batteriespannungsmessvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung auf, wobei der Batteriemasseanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung mit dem Minuspol der zweiten Batterie verbunden ist. Der Fahrzeugmasseanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung ist mit der Fahrzeugmasse verbindbar oder verbunden. Der Spannungsmessanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung ist mit einem Pluspol der zweiten Batterie verbunden. Der Spannungsversorgungsanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung ist mit der Spannungsversorgung verbindbar oder verbunden.The battery assembly preferably further comprises a second battery, wherein the positive pole of the first battery is connected to a negative terminal of the second battery. In addition, the battery assembly further preferably includes a second battery voltage measuring device according to the second aspect of the invention, wherein the battery ground terminal of the second battery voltage measuring device is connected to the negative terminal of the second battery. The vehicle ground terminal of the second battery voltage measuring device is connectable or connected to the vehicle ground. The voltage measuring terminal of the second battery voltage measuring device is connected to a positive pole of the second battery. The power supply terminal of the second battery voltage measuring device is connectable or connected to the power supply.
Damit kann ein Bordnetz mit zwei Batterien gespeist oder gepuffert werden, wobei jede Batterie einzeln überwacht wird und die weiter oben erläuterten Vorteile hinsichtlich der Potentiale erreicht werden.Thus, a vehicle electrical system can be fed or buffered with two batteries, each battery is individually monitored and the above-mentioned advantages in terms of potentials can be achieved.
Die Batterieanordnung kann auch eine zweite Batterie aufweisen und ferner eine zweite Batteriespannungsmessvorrichtung nach dem vierten Aspekt der Erfindung aufweisen, wobei der Pluspol der ersten Batterie mit dem Stromeingangsanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung verbunden ist, wobei der Batteriemasseanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung mit einem Minuspol der zweiten Batterie verbunden ist, wobei der Fahrzeugmasseanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung mit der Fahrzeugmasse verbindbar oder verbunden ist, wobei der Spannungsmessanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung mit einem Pluspol der zweiten Batterie verbunden ist, und wobei der Spannungsversorgungsanschluss der zweiten Batteriespannungsmessvorrichtung mit der Spannungsversorgung verbindbar oder verbunden ist.The battery assembly may also include a second battery and further include a second battery voltage measuring device according to the fourth aspect of the invention, wherein the positive pole of the first battery is connected to the current input terminal of the second battery voltage measuring device, wherein the battery earth terminal of the second battery voltage measuring device is connected to a negative pole of the second battery wherein the vehicle ground terminal of the second battery voltage measuring device is connectable or connected to the vehicle ground, wherein the voltage measuring terminal of the second battery voltage measuring device is connected to a positive pole of the second battery, and wherein the voltage supply terminal of the second battery voltage measuring device is connectable or connected to the power supply.
Dies ermöglicht zusätzlich zur Spannungsmessung auch eine Strommessung.This allows in addition to the voltage measurement and a current measurement.
Insbesondere kann dabei die erste Batteriespannungsmessvorrichtung ebenfalls nach dem vierten Aspekt der Erfindung ausgeführt sein, wobei der Stromeingangsanschluss der ersten Spannungsmesseinheit mit der Fahrzeugmasse verbindbar oder verbunden ist. Dies erlaubt eine Messung des Stroms an zwei Stellen und außerdem die Verwendung gleicher Sensoren für beide Batterien.In particular, the first battery voltage measuring device can also be designed according to the fourth aspect of the invention, wherein the current input terminal of the first voltage measuring unit can be connected or connected to the vehicle ground. This allows a measurement of the current in two places and also the use of the same sensors for both batteries.
Die Batterieanordnung kann gemäß einer Weiterbildung ferner eine zweite Batterie aufweisen, wobei der Pluspol der ersten Batterie mit einem Minuspol der zweiten Batterie verbunden ist. Die erste Batteriespannungsmessvorrichtung ist dabei nach dem dritten Aspekt der Erfindung ausgeführt.The battery assembly may further comprise a second battery according to a further development, wherein the positive pole of the first battery is connected to a negative pole of the second battery. The first battery voltage measuring device is designed according to the third aspect of the invention.
Damit kann die erste Batterie direkt vermessen werden, während die Spannung der zweiten Batterie indirekt als Differenz aus der Gesamtspannung und der Spannung der ersten Batterie berechnet wird.Thus, the first battery can be measured directly, while the voltage of the second battery is calculated indirectly as the difference between the total voltage and the voltage of the first battery.
Insbesondere kann dabei ein Pluspol der zweiten Batterie die Spannungsversorgung bilden oder speisen. Er kann beispielsweise entweder an sich die Spannungsversorgung darstellen, oder mit einer elektrischen Schaltung verbunden sein, welche beispielsweise eine Glättung bereitstellt.In particular, a positive pole of the second battery can form or supply the voltage supply. For example, it can either represent the power supply per se or be connected to an electrical circuit which, for example, provides smoothing.
Eine Spannungsversorgung einer jeweiligen Kommunikationseinheit kann beispielsweise mittels Linearregler oder Schaltregler realisiert werden.A voltage supply of a respective communication unit can be realized, for example, by means of linear regulators or switching regulators.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug, aufweisend
- – eine Batterieanordnung gemäß einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Ausführungen,
- – eine Spannungsversorgung, und
- – eine Fahrzeugmasse.
- A battery assembly according to one or more of the embodiments described herein,
- - a power supply, and
- - a vehicle mass.
Jeweilige Fahrzeugmasseanschlüsse sind dabei mit der Fahrzeugmasse verbunden. Jeweilige Spannungsversorgungsanschlüsse sind mit der Spannungsversorgung verbunden. Der jeweils potentialhöchste Pluspol bildet oder speist die Spannungsversorgung.Respective vehicle ground connections are connected to the vehicle ground. Respective power supply terminals are connected to the power supply. The highest potential plus pole forms or feeds the power supply.
Bei einem solchen Fahrzeug können die weiter oben beschriebenen Vorteile erreicht werden.In such a vehicle, the advantages described above can be achieved.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann den nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen entnehmen Dabei zeigen: Further features and advantages will be apparent to those skilled in the embodiments described below with reference to the accompanying drawings, in which:
Die Batterien
Die erste Batteriespannungsmessvorrichtung
Gemessene Strom- und Spannungswerte werden in digitaler Form an das Zusatzgerät
Es sei verstanden, dass es sich gerade bei
Die Batterien
Die Batteriespannungsmessvorrichtung
Die Batteriespannungsmessvorrichtung
Die Strommesseinrichtung I ist mit ihrem ersten Pol mit dem Fahrzeugmasseanschluss
Die erste Spannungsmesseinrichtung U1 ist mit ihrem ersten Pol mit dem Batteriemasseanschluss
Die zweite Spannungsmesseinrichtung U2 ist mit ihrem ersten Pol mit dem Zwischenspannungsmessanschluss
Die Kommunikationseinheit
Die Kommunikationseinheit
Die Kommunikationseinheit
Die beschriebene Batteriespannungsmessvorrichtung
Die
In
Eine Kommunikationseinheit
Die Kommunikationseinheit
In
Eine Kommunikationseinheit
Die Kommunikationseinheit
Die beiden Batteriespannungsmessvorrichtungen
Die Spannungsversorgungsanschlüsse
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Messeinrichtungen im Vergleich zu einer Ausführung, welche nur eine Batterie überwacht, unverändert übernommen werden. Die Kommunikationseinheit wird jedoch typischerweise auf die höhere Spannung umgestellt bzw. neu entwickelt.In the second embodiment, the measuring devices can be adopted unchanged compared to a design which monitors only one battery. However, the communication unit is typically switched to the higher voltage.
Dies erlaubt eine Verwendung der ersten Batteriespannungsmessvorrichtung
Die Ausführung von
Die Herstellung der Batteriespannungsmessvorrichtung
Die
Mittels eines Multiplexers kann dabei beispielsweise der zweite Messkanal M2 zwischen den beiden Spannungen U1, U2 umgeschaltet werden. Dies ist in
Eine weitere Alternative ist in
Werden zwei Batteriespannungsmessvorrichtungen eingesetzt, benutzen diese bei typischer Verschaltung die gleiche Masse zur Kommunikation.If two battery voltage measuring devices are used, they use the same ground for communication in typical wiring.
Die interne Kommunikation zwischen Messeinrichtungen wie beispielsweise ASICs inklusive Messkanälen und Controller und der Kommunikationseinheit
Die
Die Messeinrichtungen sind in den
Ansonsten sei im Wesentlichen auf die obige Beschreibung verwiesen.Otherwise, reference is essentially made to the above description.
Des Weiteren ist in den
Der Sup-Anschluss dient, wenn er beschaltet ist, zur internen Spannungsversorgung der Messeinrichtungen U1, U2, I. Die Verwendung des Sup-Anschlusses in der Ausführung von
Die jeweilige Kommunikationseinheit wird wie gezeigt mit 6 V versorgt, wobei diese Spannung aus den anliegenden 24 V gewonnen wird.The respective communication unit is supplied with 6 V as shown, this voltage being obtained from the adjacent 24 V.
Der hinter der Verwendung des Sup-Anschlusses stehende Gedanke wird nachfolgend nochmals näher erläutert.The idea behind the use of the Sup connection will be explained in more detail below.
Zunächst wird ein möglicher Zustand ohne den Sup-Anschluss dargestellt: First, a possible state without the Sup port is shown:
Die Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung erfolgt dabei aus 24 V (heruntergeteilt auf z. B. 6 V) gegenüber Fahrzeugmasse. Die Spannungsversorgung der Messeinrichtung erfolgt aus dem Plus der zu messenden Batterie gegenüber Minus der zu messenden Batterie.The voltage supply of the communication device takes place from 24 V (divided down to
Hieraus ergeben sich die folgenden Konsequenzen auf die Belastung der Batterien. Der Verbrauchsstrom der Kommunikationseinrichtung fließt durch beide Batterien und belastet daher beide Batterien identisch. Der Verbrauchsstrom der Messeinrichtung fließt jedoch lediglich durch die zu messende Batterie. Falls nur ein Sensor verbaut wird (rechter Teil der Zeichnung) dann wird nur die untere Batterie belastet. Dies ist ein Nachteil, da hierdurch die untere Batterie geschädigt wird).This results in the following consequences on the load on the batteries. The consumption current of the communication device flows through both batteries and therefore loads both batteries identically. However, the consumption current of the measuring device flows only through the battery to be measured. If only one sensor is installed (right part of the drawing) then only the lower battery is loaded. This is a disadvantage as it damages the lower battery).
Werden zwei Sensoren verbaut (linker Teil der Zeichnung), dann bezieht jeder Sensor seinen Verbrauchsstrom aus der zu messenden Batterie. Die Batterien werden normalerweise gleich belastet.If two sensors are installed (left part of the drawing), then each sensor draws its consumption current from the battery to be measured. The batteries are normally charged equally.
Daraus ergeben sich folgende Lösungsansätze.This results in the following solution approaches.
Alternative 1:Alternative 1:
Es wird ein Schalter innerhalb des Sensors vorgesehen, der zwischen Batterieplus und Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung umschalten kann: There is provided a switch within the sensor which can switch between battery plus and power supply of the communication device:
Im Falle eines Sensors (rechte Seite) wird die Messeinrichtung aus der Spannungsversorgung für die Kommunikationseinrichtung versorgt: In the case of a sensor (right side), the measuring device is supplied from the power supply for the communication device:
Im Falle zweier Sensoren (linke Seite) wird die Messeinrichtung aus Batterieplus (gegenüber Batterieminus) versorgt: Alternative 2: In the case of two sensors (left side), the measuring device is supplied from battery plus (opposite battery mini-line): Alternative 2:
Es werden ein zusätzlicher Eingang zur Versorgung der Messeinrichtung sowie eine Diode zwischen Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung und Messeinrichtung vorgeschlagen.An additional input for supplying the measuring device and a diode between the voltage supply of the communication device and the measuring device are proposed.
Im Falle eines Sensors (rechte Seite) wird dieser zusätzliche Eingang hochohmig abgeschlossen. Die Spannungsversorgung der Messeinrichtung erfolgt über die Diode aus der Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung: In the case of a sensor (right side), this additional input is terminated with high resistance. The power supply of the measuring device via the diode from the power supply of the communication device:
Im Falle zweier Sensoren (linke Seite) wird die Messeinrichtung aus Batterieplus (gegenüber Batterieminus) versorgt. Da diese Spannung (12 V bzw. 24 V gegenüber Fahrzeugmasse) normalerweise über der Spannungsversorgung der Kommunikationseinrichtung (6 V gegenüber Fahrzeugmasse) liegt, wird die Messeinrichtung aus der zu messenden Batterie versorgt: In the case of two sensors (left side), the measuring device is supplied from battery plus (opposite the battery pin). Since this voltage (12 V or 24 V compared to vehicle mass) is normally above the voltage supply of the communication device (6 V compared to vehicle mass), the measuring device is supplied from the battery to be measured:
Damit ergibt sich der Vorteil, dass in jedem Falle beide Batterien identisch belastet werden.This results in the advantage that in each case both batteries are charged identically.
Ganz allgemein sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung mit zwei Batterien eingeschränkt ist, sondern auf eine beliebige Anzahl von beispielsweise drei, vier, fünf oder mehr Batterien skalierbar ist. Hierzu können beispielsweise entsprechend mehr Batteriespannungsmessvorrichtungen verwendet werden, oder es können in einer Batteriespannungsmessvorrichtung entsprechend mehr Spannungsmesseinrichtungen vorhanden sein.Generally, it should be understood that the invention is not limited to use with two batteries, but is scalable to any number of, for example, three, four, five or more batteries. For this purpose, correspondingly more battery voltage measuring devices can be used, for example, or correspondingly more voltage measuring devices can be present in a battery voltage measuring device.
Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.The claims belonging to the application do not constitute a waiver of the achievement of further protection.
Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.If, in the course of the procedure, it turns out that a feature or a group of features is not absolutely necessary, it is already desired on the applicant side to formulate at least one independent claim which no longer has the feature or the group of features. This may, for example, be a subcombination of a claim present at the filing date or a subcombination of a claim limited by further features of a claim present at the filing date. Such newly formulated claims or feature combinations are to be understood as covered by the disclosure of this application.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.It should also be noted that embodiments, features and variants of the invention, which are described in the various embodiments or embodiments and / or shown in the figures, can be combined with each other as desired. Single or multiple features are arbitrarily interchangeable. Resulting combinations of features are to be understood as covered by the disclosure of this application.
Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.Recoveries in dependent claims are not to be understood as a waiver of obtaining independent, objective protection for the features of the dependent claims. These features can also be combined as desired with other features.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.Features that are disclosed only in the specification or features that are disclosed in the specification or in a claim only in conjunction with other features may, in principle, be of independent significance to the invention. They can therefore also be included individually in claims to distinguish them from the prior art.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102015216711.9A DE102015216711A1 (en) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | Battery voltage measuring device, battery assembly and vehicle |
Publications (1)
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DE102015216711A1 true DE102015216711A1 (en) | 2017-03-02 |
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ID=58011537
Family Applications (1)
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DE102015216711.9A Withdrawn DE102015216711A1 (en) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | Battery voltage measuring device, battery assembly and vehicle |
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2015
- 2015-09-01 DE DE102015216711.9A patent/DE102015216711A1/en not_active Withdrawn
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