-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für eine Batterie, wobei das Kommunikationssystem mehrere Kommunikationsteilnehmer und mehrere jeweils einem Kommunikationsteilnehmer zugeordnete Koppelnetzwerke umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines vorbestimmten Koppelnetzwerks der Koppelnetzwerke eines solchen Kommunikationssystems.
-
Stand der Technik
-
Aus dem Stand der Technik ist ein Kommunikationssystem mit mehreren Kommunikationsteilnehmern und mehreren jeweils einem Kommunikationsteilnehmer zugeordneten Koppelnetzwerken bekannt. Ein Übertragungskanal für das Kommunikationssystem besteht hierbei aus zwei Versorgungsleitungen, über die eine Einheit zum Versorgen eines Verbrauchers mit elektrischer Energie mit dem Verbraucher verbunden ist. Jedes Koppelnetzwerk ist über jeweils einen von zwei eingangsseitigen Anschlüssen mit einer jeweils anderen Versorgungsleitung der Versorgungsleitungen verbunden. Ferner ist jedes Koppelnetzwerk über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer verbunden. Die Koppelnetzwerke sind für eine Ein- beziehungsweise Auskopplung von Kommunikationssignalen in die beziehungsweise aus den Versorgungsleitungen vorgesehen.
-
Spannungen, die auf den Versorgungsleitungen vorkommen, sind in der Regel sehr hoch und daher für den Kommunikationsteilnehmer (Kommunikationsknoten) nicht direkt nutzbar. Diese Spannungen können in Abhängigkeit von einer Anwendungsart des Kommunikationssystems mehrere Hundert Volt betragen. Signalspannungen der Kommunikationssignale, die bei einer Datenübertragung zwischen den Kommunikationsteilnehmern auftreten, betragen meistens nur einige Millivolt. Diese Signalspannungen können in Sonderfällen auch im einstelligen Voltbereich liegen. Damit ein gefahrloser Betrieb des Kommunikationssystems möglich ist, muss daher eine galvanische Trennung zwischen den Eingangs- und den Ausgangsanschlüssen jedes Koppelnetzwerks, das heißt, zwischen einer Sender- und Empfangseinheit jedes Kommunikationsteilnehmers und dem Übertragungskanal sichergestellt werden. Eine solche galvanische Trennung kann induktiv über Transformatoren oder kapazitiv über Kondensatoren erreicht werden. In der Praxis erfolgt eine solche galvanische Trennung meistens durch eine Kombination aus Transformatoren und Kondensatoren.
-
Aufgrund von Eigenschaften des Übertragungskanals und von bei der Datenübertragung erforderlichen Datenraten sind bei einem zuvor genannten Kommunikationssystem aufwendige Modulation- und Kodierverfahren notwendig. Diese Nutzen in der Regel einen Frequenzbereich von mehreren Megahertz. Bei diesen Frequenzen kommt es vor allem an den Enden des Übertragungskanals zu Impedanzsprüngen, die zu Reflexionen der bei der Datenübertragung vorkommenden Kommunikationssignale führen. Diese Reflexionen führen zu einer Veränderung der Kommunikationssignale und können unter Umständen dazu führen, dass auf der Empfängerseite eine Dekodierung der Kommunikationssignale, das heißt, eine Zurückgewinnung von in den Kommunikationssignalen enthaltenen Informationen nicht mehr möglich ist. Zur Reduzierung der genannten Veränderungen der Kommunikationssignale wird jedes Koppelnetzwerk verwendet, um eine bei der Datenübertragung vorkommende Impedanz (Wechselstromwiderstand) des zugeordneten Kommunikationsteilnehmers an die Impedanz des Übertragungskanals anzupassen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Erfindungsgemäß wird ein Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für eine Batterie bereitgestellt. Dabei umfasst das Kommunikationssystem mehrere Kommunikationsteilnehmer und mehrere jeweils einem Kommunikationsteilnehmer zugeordnete Koppelnetzwerke. Jedes Koppelnetzwerk ist über zwei eingangsseitige Anschlüsse mit einem Übertragungskanal und über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer verbindbar oder verbunden. Der Übertragungskanal ist zum Übertragen von eine Übertragungsfrequenz aufweisenden Kommunikationssignalen, die von den Kommunikationsteilnehmern während eines zwischen den Kommunikationsteilnehmern stattfindenden Kommunikationsvorgangs zu senden und/oder zu empfangen sind, verwendbar. Dabei weist wenigstens ein vorbestimmtes Koppelnetzwerk der Koppelnetzwerke jeweils einen ersten und einen zweiten Betriebszustand auf, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen vorbestimmten Koppelnetzwerks vorkommende Eingangsimpedanz zwei unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist. Ferner ist jeder einem vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordnete Kommunikationsteilnehmer dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk in einen jeden seiner zwei Betriebszustände ein- oder mehrmalig zu versetzen.
-
Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines vorbestimmten Koppelnetzwerks von mehreren Koppelnetzwerken eines Kommunikationssystems für ein Batteriemanagementsystem für eine Batterie bereitgestellt. Dabei umfasst das Kommunikationssystem mehrere jeweils einem Koppelnetzwerk der Koppelnetzwerke zugeordnete Kommunikationsteilnehmer. Ferner ist jedes Koppelnetzwerk über zwei eingangsseitige Anschlüsse mit einem Übertragungskanal und über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer verbindbar oder verbunden. Der Übertragungskanal ist zum Übertragen von eine Übertragungsfrequenz aufweisenden Kommunikationssignalen, die von den Kommunikationsteilnehmern während eines zwischen den Kommunikationsteilnehmern stattfindenden Kommunikationsvorgangs zu senden und/oder zu empfangen sind, verwendbar. Dabei weist das wenigstens eine vorbestimmte Koppelnetzwerk jeweils einen ersten und einen zweiten Betriebszustand auf, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen vorbestimmten Koppelnetzwerks vorkommende Eingangsimpedanz zwei unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist. Das Verfahren umfasst einen Schritt eines ein- oder mehrmaligen Versetzens jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks in einen jeden Betriebszustand seiner zwei Betriebszustände während des Kommunikationsvorgangs.
-
Der Kommunikationsvorgang kann in einem Zustand des Kommunikationssystems stattfinden, in dem die Kommunikationsteilnehmer mit dem Übertragungskanal verbunden sind.
-
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Bevorzugt sind sämtliche Koppelnetzwerke in dem wenigstens einen vorbestimmten Koppelnetzwerk enthalten.
-
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Batterie eine elektrische Reihenschaltung von mehreren Batteriezelleinheiten, die jeweils wenigstens eine Batteriezelle aufweisen. Dabei bildet die Reihenschaltung den Übertragungskanal. Ferner ist jedes Koppelnetzwerk jeweils einer Batteriezelleinheit der Batteriezelleinheiten zugeordnet und über seine zwei eingangsseitigen Anschlüsse parallel zu der zugeordneten Batteriezelleinheit geschaltet oder schaltbar.
-
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem umfasst die Reihenschaltung bevorzugt Verschienungen, über die die Batteriezelleinheiten miteinander verbunden sind und über die ferner die Batterie auch mit einem Verbraucher verbindbar ist. Die Verschienungen können elektrisch leitfähige Stromschienen sein.
-
Die Batteriezelleinheiten der den Übertragungskanal bildende Reihenschaltung verfügen bei der Übertragungsfrequenz über Impedanzen, die eine zusätzliche Dämpfung für eine Signalenergie der von dem Übertragungskanal zu übertragenen Kommunikationssignale darstellen. Bei Verwendung der zuvor genannten Verschienungen in der Reihenschaltung entstehen an Verbindungsstellen zwischen den Batteriezelleinheiten und den Verschienungen Impedanzsprünge, die zu Reflexionen der Kommunikationssignale führen. Durch eine geeignete Wahl von Werten der zwei Impedanzbeträge der Eingangsimpedanz jedes Koppelnetzwerks kann eine Reduzierung einer von dem Übertragungskanal erzeugten Dämpfung der Signalenergie der Kommunikationssignale und einer Entstehungswahrscheinlichkeit der zuvor genannten Reflexionen erreicht werden. Dadurch können einfachere Modulations- und Kodierverfahren für die Kommunikationssignale verwendet werden und damit eine Reduzierung von Herstellungskosten eines zuvor beschriebenen Kommunikationssystems erreicht werden.
-
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem sind die Batteriezelleinheiten jeweils als einzelne Batteriezelle oder jeweils als Batteriezellmodul mit mehreren Batteriezellen ausgebildet. Wenn die Batteriezelleinheiten als Batteriezellen ausgebildet sind, erfolgt während des Kommunikationsvorgangs eine batteriezellbasierte Kommunikation. Wenn die Batteriezelleinheiten als Batteriezellmodulen ausgebildet sind, erfolgt während des Kommunikationsvorgangs eine batteriezellmodulbasierte Kommunikation.
-
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit der ersten bevorzugten Weiterbildung und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, umfasst ein zuvor beschriebenes Kommunikationssystem eine Steuereinheit. Dabei ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs jeden Kommunikationsteilnehmer ein- oder mehrmalig in einen jeden Kommunikationszustand von zwei Kommunikationszuständen zu versetzen. Dabei umfassen die zwei während des Kommunikationsvorgangs vorkommenden Kommunikationszustände jedes Kommunikationsteilnehmers einen aktiven Kommunikationszustand, in dem der jeweilige Kommunikationsteilnehmer zumindest eines der Kommunikationssignale sendet und/oder empfängt. Ferner umfassen die zwei während des Kommunikationsvorgangs vorkommenden Kommunikationszustände jedes Kommunikationsteilnehmers einen passiven Kommunikationszustand, in dem der jeweilige Kommunikationsteilnehmer keines der Kommunikationssignale sendet und/oder empfängt.
-
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem wird zur Vermeidung von Kollisionen während des Kommunikationsvorgangs bevorzugt eine zeitbasierte Kommunikation verwendet. Zur Realisierung der zeitbasierten Kommunikation verfügt das Kommunikationssystem bevorzugt über eine Systemzeit. Bei Vorhandensein der Systemzeit kann jedem Kommunikationsteilnehmer mittels eines Buszugriffsverfahrens wenigstens ein Zeitschlitz zugeordnet werden, während dessen der jeweilige Kommunikationsteilnehmer Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz sendet und/oder empfängt. Dieses Buszugriffsverfahren ist auch unter dem Begriff „Time Triggered Communication“ oder „Time Division Multiple Access“ (TDMA) bekannt.
-
Bei Verwenden einer zuvor genannten zeitbasierten Kommunikation während des Kommunikationsvorgangs befindet sich jeder Kommunikationsteilnehmer während des wenigstens einen zugeordneten Zeitschlitzes jeweils in seinen aktiven Kommunikationszustand und sonst in seinem passiven Kommunikationszustand.
-
Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, weist jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinem ersten Betriebszustand einen ersten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz auf. Auch weist jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinem zweiten Betriebszustand einen zweiten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz auf, der kleiner als der erste Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz ist. Dabei ist jeder einem vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordnete Kommunikationsteilnehmer dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines aktiven Kommunikationszustands das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinen ersten Betriebszustand zu versetzen. Auch ist jeder einem vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordnete Kommunikationsteilnehmer dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines passiven Kommunikationszustands das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinen zweiten Betriebszustand zu versetzen.
-
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem stimmt der erste Betriebszustand jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks bevorzugt mit einem Ein- und/oder Auskoppelzustand des jeweiligen vorbestimmten Koppelnetzwerks überein. Jedes sich in seinem Ein- und/oder Auskoppelzustand befindliche vorbestimmte Koppelnetzwerk kann Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz mit geringem Verlust ihrer Signalenergie in den Übertragungskanal einkoppeln und/oder aus dem Übertragungskanal auskoppeln.
-
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem stimmt der zweite Betriebszustand jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks bevorzugt mit einem Weiterleitungszustand des jeweiligen vorbestimmten Koppelnetzwerks überein. Jedes sich in seinem Weiterleitungszustand befindliche vorbestimmte Koppelnetzwerk kann Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz mit geringer Dämpfung und Verzerrung über seine zwei eingangsseitigen Anschlüsse weiterleiten.
-
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem können Parameter zum Bestimmen von optimalen Werten der zwei Impedanzbeträge der Eingangsimpedanz jedes Koppelnetzwerks beispielsweise mittels eines Versuch, einer Simulation, einer Berechnung oder eines automatischen Lernprozesses ermittelt werden. Ein solcher automatischer Lernprozesses kann beispielsweise durch einen Kommunikationsmaster des jeweiligen Kommunikationssystems gesteuert werden. Ein solcher automatischer Lernprozesses kann ferner beispielsweise einmalig oder bei einem jedem Start des jeweiligen Kommunikationssystems stattfinden.
-
Wenn ein zuvor beschriebenes Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für eine in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs einzubauende Batterie zu verwenden ist, kann ein optimales Übertragungsverhalten des Übertragungskanals des jeweiligen Kommunikationssystems in einem Zustand ermittelt werden, in dem das jeweilige Kommunikationssystem in dem Fahrzeug eingebaut ist. Werte der zwei Impedanzbeträge der Eingangsimpedanz jedes Koppelnetzwerks, die zum Erreichen des optimalen Übertragungsverhaltens einzustellen sind, stimmen hier mit den zuvor genannten optimalen Werten überein.
-
Gemäß einer vierten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, weist wenigstens ein erstes vorbestimmtes Koppelnetzwerk des wenigstens einen vorbestimmten Koppelnetzwerks jeweils eine schaltbare Verbindung zwischen seinen zwei eingangsseitigen Anschlüssen auf. Dabei ist jede schaltbare Verbindung in dem ersten Betriebszustand des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks nicht leitend. Ferner erzeugt jede schaltbare Verbindung in dem zweiten Betriebszustand des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks einen Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks. Unter einem Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen jedes ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks ist eine zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen jedes ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks vorkommende Verbindung zu verstehen, die eine vordefinierte, besonders niedrige Impedanz aufweist. Diese vordefinierte Impedanz weist einen Betrag auf, der insbesondere bei der Übertragungsfrequenz oder nur bei der Übertragungsfrequenz niederohmig ist und beispielsweise einen Wert von 0 Ω hat. Eine solche Verbindung kann beispielsweise einen Kondensator und eine Spule umfassen. Auf diese Weise kann über die schaltbare Verbindung jedes Koppelnetzwerks eine Verbindung zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks bereitgestellt werden, die eine geringe Dämpfung der Signalenergie der Kommunikationssignale erzeugt.
-
Bevorzugt sind sämtliche Koppelnetzwerke in dem wenigstens einen ersten Koppelnetzwerk enthalten.
-
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem sind die zwei eingangsseitigen Anschlüsse jedes Koppelnetzwerks galvanisch von den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks getrennt.
-
Gemäß einer fünften bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, umfasst wenigstens ein zweites vorbestimmtes Koppelnetzwerk des wenigstens einen vorbestimmten Koppelnetzwerks jeweils einen Transformator. Dabei ist der Transformator jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks dazu ausgebildet, eine aus einer zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks anliegenden Spannung erzeugte erste Spannung in eine zweite Spannung umzuwandeln und die zweite Spannung zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks anzulegen.
-
Gemäß einer sechsten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, weist jedes zweite vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinem ersten Betriebszustand keinen Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen seinen zwei ausgangsseitigen Anschlüssen auf. Ferner weist jedes zweite vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinem zweiten Betriebszustand einen von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer erzeugten Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen seinen zwei ausgangsseitigen Anschlüssen auf. Unter einem Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks ist eine zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks vorkommende Verbindung zu verstehen, die eine vordefinierte, besonders niedrige Impedanz aufweist. Diese vordefinierte Impedanz weist einen Betrag auf, der insbesondere bei der Übertragungsfrequenz oder nur bei der Übertragungsfrequenz niederohmig ist und beispielsweise einen Wert von 0 Ω hat. Eine solche Verbindung kann beispielsweise einen Kondensator und eine Spule umfassen.
-
Vorteilhaft bei einem Kommunikationssystem gemäß der sechsten bevorzugten Weiterbildung ist, dass jeder zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen eines zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks vorhandene Kurzschluss für die Kommunikationssignale durch den Transformator des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks auch zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen desselben Koppelnetzwerks erzeugt wird. Ferner wird jeder zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen eines zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks erzeugte Kurzschluss für die Kommunikationssignale auch zwischen Anschlüssen der zu dem jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk parallel geschalteten Batteriezelleinheit erzeugt. Somit wird ein Impedanzbetrag der Eingangsimpedanz jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks, der in Abwesenheit eines Kurzschlusses für die Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks bei der Übertragungsfrequenz vorkommt, stark reduziert. Vorteilhaft dabei ist, dass der Transformator jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks nicht verändert werden muss, um einen zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks vorhandenen Kurzschluss für die Kommunikationssignale auch zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen desselben Koppelnetzwerks zu erzeugen. Hierbei zu berücksichtigen ist, dass der Transformator jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks bereits zur Bereitstellung einer galvanischen Trennung zwischen dem der jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordneten Kommunikationsteilnehmer und dem Übertagungskanal vorhanden ist. Weiterhin vorteilhaft dabei ist, dass sich eine bereits vorhandene Sendeendstufe jedes einem zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordneten Kommunikationsteilnehmers zum Erzeugen des Kurzschlusses für die Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks anbietet. Hierbei zu berücksichtigen ist, dass zum Erzeugen des Kurzschlusses für die Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks nur eine Anpassung einer Ansteuerung der Sendeendstufe des dem jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordneten Kommunikationsteilnehmers notwendig ist.
-
Bevorzugt sind sämtliche Koppelnetzwerke in dem wenigstens einen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk enthalten.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt alle funktionalen Merkmale eines zuvor beschriebenen Kommunikationssystems einzeln oder in Kombination.
-
Ein zuvor beschriebenes Verfahren umfasst bevorzugt einen Schritt eines Versetzens jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks in seinen zweiten Betriebszustand durch Erzeugen eines Kurzschlusses für die Kommunikationssignale zwischen seinen zwei eingangsseitigen Anschlüssen.
-
Ein im Folgenden näher beschriebener erster Fall bezieht sich auf eine optionale Ausbildungsart wenigstens eines beispielhaft ausgewählten vorbestimmten Koppelnetzwerks der Koppelnetzwerke eines zuvor beschriebenen Kommunikationssystems. Im Folgenden wird das wenigstens eine beispielhaft ausgewählte vorbestimmte Koppelnetzwerk als das erste ausgewählte Koppelnetzwerk bezeichnet. In dem ersten Fall wird bei dem ersten ausgewählten Koppelnetzwerk ein einzelner eingangsseitiger Anschluss, der mit dem Übertragungskanal verbindbar ist, und/oder ein einzelner ausgangsseitiger Anschluss, der mit dem zugeordnete Kommunikationsteilnehmer verbindbar ist, für eine Übertragung von Kommunikationssignalen mit der Übertragungsfrequenz verwendet. Hierbei erfolgt eine Rückleitung der entsprechenden Kommunikationssignale über den zu verwendenden einzelnen eingangsseitigen Anschluss und eine erste Masse und/oder über den zu verwendenden einzelnen ausgangsseitigen Anschluss und eine zweite Masse.
-
Wenn sich der erste Fall auf eine Verwendung des einzelnen eingangsseitigen Anschlusses bezieht, weist das erste ausgewählte Koppelnetzwerk zwischen seinem zu verwendenden einzelnen eingangsseitigen Anschluss und der ersten Masse eine Eingangsimpedanz auf. Diese Eingangsimpedanz hat bei der Übertragungsfrequenz die gleichen Eigenschaften wie die Eingangsimpedanz, die zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen jedes wenigstens einen vorbestimmten Koppelnetzwerks eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems bei der Übertragungsfrequenz vorkommt. Folglich kann das erste ausgewählte Koppelnetzwerk auch einen ersten und einen zweiten Betriebszustand aufweisen. Hierbei kann das erste ausgewählte Koppelnetzwerk von seinem ersten in seinen zweiten Betriebszustand durch Erzeugen eines Kurzschlusses für Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz zwischen seinem einzelnen zu verwendenden eingangsseitigen Anschluss und der ersten Masse versetzt werden. Das erste ausgewählte Koppelnetzwerk kann ferner in gleicher Weise von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer angesteuert werden, in der jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems angesteuert werden kann. Das erste ausgewählte Koppelnetzwerk kann weiterhin in gleicher Weise betrieben werden, in der jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems betrieben werden kann.
-
Ein im Folgenden näher beschriebener zweiter Fall bezieht sich auf eine optionale Ausbildungsart wenigstens eines zweiten bespielhaft ausgewählten vorbestimmten Koppelnetzwerks der Koppelnetzwerke eines zuvor beschriebenen Kommunikationssystems. Im Folgenden wird das wenigstens eine zweite beispielhaft ausgewählte vorbestimmte Koppelnetzwerk als das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk bezeichnet. In dem zweiten Fall umfasst das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk mehr als zwei eingangsseitige Anschlüsse, die mit dem Übertragungskanal verbindbar sind, und/oder mehr als zwei ausgangsseitige Anschlüsse, die mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer verbindbar sind. Hierbei kann das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk beispielsweise über unterschiedliche Paare seiner eingangsseitigen Anschlüsse Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz in den Übertragungskanal ein- und aus dem Übertragungskanal auskoppeln. Beispielsweise kann das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk ferner Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz, die von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer gesendet werden und zu empfangen sind, über unterschiedliche Paare seiner ausgangsseitigen Anschlüsse übertragen.
-
Wenn sich der zweite Fall auf eine Verwendung von mehr als zwei eingangsseitigen Anschlüssen bezieht, weist das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk mehrere Eingangsimpedanzen auf, die jeweils zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen eines seiner zu verwendenden Paare von zwei eingangsseitigen Anschlüssen vorkommen. Diese Eingangsimpedanzen haben bei der Übertragungsfrequenz jeweils die gleichen Eigenschaften wie die Eingangsimpedanz, die zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen jedes wenigstens einen vorbestimmten Koppelnetzwerks eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems bei der Übertragungsfrequenz vorkommt. Folglich kann das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk für jedes seiner zu verwendenden Paare von zwei eingangsseitigen Anschlüssen einen ersten Betriebszustand und einen diesem ersten Betriebszustand zugeordneten zweiten Betriebszustand aufweisen. Folglich kann das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk mehr als zwei Betriebszustände aufweisen. Hierbei kann das erste ausgewählte Koppelnetzwerk von jedem seiner ersten Betriebszustände in den zugeordneten seiner zweiten Betriebszustände durch Erzeugen eines Kurzschlusses für Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz zwischen seinen jeweiligen zwei eingangsseitigen Anschlüssen versetzt werden. Das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk kann ferner bezüglich jedes seiner zu verwendenden Paare von zwei eingangsseitigen Anschlüssen in gleicher Weise von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer angesteuert werden, in der jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems von dem jeweils zugeordneten Kommunikationsteilnehmer angesteuert werden kann. Das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk kann weiterhin bezüglich jedes seiner zu verwendenden Paare von zwei eingangsseitigen Anschlüssen in gleicher Weise betrieben werden, in der jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems betrieben werden kann.
-
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem können die Kommunikationssignale wenigstens eine weitere Übertragungsfrequenz aufweisen. Dabei hat ein solches Kommunikationssystem bezüglich jeder weiteren Übertragungsfrequenz die gleichen Eigenschaften wie bezüglich der zuvor genannten Übertragungsfrequenz.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Für gleiche Komponenten werden jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet. Jede Komponente wird jeweils einmalig eingeführt und bei Wiederholung jeweils als schon bekannt behandelt, unabhängig davon, auf welche Zeichnung oder auf welches Ausführungsbeispiel sich ein jeweils entsprechender Beschreibungsteil, in dem die entsprechende Komponente wiederholt vorkommt, bezieht. In den Zeichnungen ist:
-
1 eine Anordnung mit einer Batterie und einem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildeten Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für die Batterie,
-
2 ein beispielshaft ausgewähltes Koppelnetzwerk des Kommunikationssystems, welches sich in einem ersten Betriebszustand befindet, und
-
3 das beispielshaft ausgewählte Koppelnetzwerk des Kommunikationssystems, welches sich in einem zweiten Betriebszustand befindet.
-
Ausführungsform der Erfindung
-
1 zeigt eine Anordnung mit einer Batterie 10 und einem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildeten Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für die Batterie 10. Die Batterie 10 umfasst eine Reihenschaltung mit mehreren Batteriezelleinheiten 11, die jeweils als eine einzelne Batteriezelle oder jeweils als ein Batteriezellmodul mit wenigstens einer Batteriezelle ausgebildet sind. Die Reihenschaltung umfasst mehrere Verschienungen 15, über die die Batteriezelleinheiten 11 miteinander verbunden sind und über die ferner die Batterie 10 mit einem Verbraucher 20 der Anordnung verbunden ist. Das Kommunikationssystem umfasst mehrere Kommunikationsteilnehmer 30 und mehrere jeweils einem Kommunikationsteilnehmer 30 zugeordnete Koppelnetzwerke 35.
-
Jedes Koppelnetzwerk 35 ist jeweils einer Batteriezelleinheit 11 zugeordnet und über zwei eingangsseitige Anschlüsse parallel zu der zugeordneten Batteriezelleinheit 11 geschaltet. Jedes Koppelnetzwerk 35 ist ferner über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer 30 verbunden.
-
Die Reihenschaltung der Batteriezelleinheiten 11 bildet einen Übertragungskanal 40 für das Kommunikationssystem, der während eines Kommunikationsvorgangs Kommunikationssignale mit einer Übertragungsfrequenz, die von den Kommunikationsteilnehmern 30 gesendet werden oder zu empfangen sind, überträgt. Ferner ist jedes Koppelnetzwerk 35 dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz in den Übertragungskanal 40 einzukoppeln und/oder aus dem Übertagungskanal 40 auszukoppeln.
-
Jedes Koppelnetzwerk 35 umfasst einen Transformator (nicht separat dargestellt), der dazu ausgebildet ist, eine aus einer zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 anliegenden Spannung erzeugte erste Spannung in eine zweite Spannung umzuwandeln und die zweite Spannung zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 anzulegen. Alternativ oder zusätzlich kann jedes Koppelnetzwerk 35 einen Kondensator aufweisen. Jeder Kommunikationsteilnehmer 30 wird über den Transformator und/oder den Kondensator des zugeordneten Koppelnetzwerks 35 galvanisch von der zu dem zugeordneten Koppelnetzwerk 35 parallel geschalteten Batteriezelleinheit 11 und folglich auch von dem Übertragungskanal 40 getrennt.
-
Das Kommunikationssystem verfügt über eine Systemzeit, die eine Realisierung einer zeitbasierte Kommunikation zur Vermeidung von Kollisionen während des Kommunikationsvorgangs ermöglicht. Zur Realisierung der zeitbasierten Kommunikation wird während des Kommunikationsvorgangs jedem Kommunikationsteilnehmer 30 wenigstens ein Zeitschlitz zugeordnet, während dessen der jeweilige Kommunikationsteilnehmer 30 Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz jeweils sendet und/oder empfängt. Eine solche Zuordnung wird mittels eines Buszugriffsverfahrens des Kommunikationssystems realisiert. Jeder Kommunikationsteilnehmer 30 befindet sich während des wenigstens einen zugeordneten Zeitschlitzes jeweils in einem aktiven Kommunikationszustand und sonst in einem passiven Kommunikationszustand.
-
Jedes Koppelnetzwerk 35 weist zwei Betriebszustände auf, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 vorkommende Eingangsimpedanz zwei unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist. Wenn jedes Koppelnetzwerk 35 einen Transformator umfasst, wird zum Versetzen jedes Koppelnetzwerks 35 von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer 30 bei geeigneter Ansteuerung ein Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 erzeugt. Der zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes Koppelnetzwerks 35 vorhandene Kurzschluss für die Kommunikationssignale wird durch den Transformator des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 auch zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen desselben Koppelnetzwerks 35 erzeugt. Dadurch weist jedes Koppelnetzwerk 35 in seinem ersten Betriebszustand einen ersten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz und in dem zweiten Betriebszustand einen zweiten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz auf, der kleiner als der erste Impedanzbetrag ist. Alternativ kann jedes Koppelnetzwerk 35 eine schaltbare Verbindung zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 umfassen, die einen nicht leitenden Zustand und einen leitenden Zustand aufweist. Die schaltbare Verbindung jedes Koppelnetzwerks 35 erzeugt in ihrem leitenden Zustand einen Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35. Dabei wird die schaltbare Verbindung jedes Koppelnetzwerks 35 zum Versetzen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 von seinem ersten Betriebszustand in seinen zweiten Betriebszustand mittels des dem jeweiligen Koppelnetzwerk 35 zugeordneten Kommunikationsteilnehmers 30 von ihrem nicht leitenden in ihren leitenden Zustand geschaltet.
-
Unter einem Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen oder den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes Koppelnetzwerks ist eine zwischen den zwei eingangsseitigen oder den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes Koppelnetzwerks vorkommende Verbindung zu verstehen, die eine vordefinierte, besonders niedrige Impedanz aufweist. Diese vordefinierte Impedanz weist einen Betrag auf, der insbesondere bei der Übertragungsfrequenz oder nur bei der Übertragungsfrequenz niederohmig ist und beispielsweise einen Wert von 0 Ω hat. Eine solche Verbindung kann beispielsweise einen Kondensator und eine Spule umfassen.
-
Weiterhin ist jeder Kommunikationsteilnehmer 30 dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines aktiven Kommunikationszustands das zugeordnete Koppelnetzwerk 35 in seinen ersten Betriebszustand zu versetzen. Auch ist jeder Kommunikationsteilnehmer 30 dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines passiven Kommunikationszustands das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk 35 in seinen zweiten Betriebszustand zu versetzen.
-
2 zeigt ein beispielhaft ausgewähltes und in seinen ersten Betriebszustand versetztes Koppelnetzwerk 35 der Koppelnetzwerke 35 des Kommunikationssystems aus der 1, das im Folgenden als erstes Koppelnetzwerk 35 bezeichnet wird. 2 zeigt auch den dem ersten Koppelnetzwerk 35 zugeordneten Kommunikationsteilnehmer 30, der im Folgenden als erster Kommunikationsteilnehmer 30 bezeichnet wird, und die zu dem ersten Koppelnetzwerk 35 parallel geschaltete Batteriezelleinheit 11, die im Folgenden als erste Batteriezelleinheit 11 bezeichnet wird.
-
2 zeigt ferner einen ersten Signalenergiefluss 50, der von dem Übertragungskanal 40 während des Kommunikationsvorgangs übertragenen Kommunikationssignale, der bei Vorliegen des in den ersten Betriebszustand versetzten ersten Koppelnetzwerks 35 vorkommt. Der erste Signalenergiefluss 50 wird bei Überqueren der ersten Batteriezelleinheit 11 in einen ersten kleineren Signalenergieflussteil 51 und in einen zweiten größeren Signalenergieflussteil 52 aufgeteilt. Der erste Signalenergieflussteil 51 des ersten Signalenergieflusses 50 wird über die erste Batteriezelleinheit 11 weitergeleitet. Der zweite Signalenergieflussteil 52 des ersten Signalenergieflusses 50 wird von dem ersten Koppelnetzwerk 35 von dem Übertragungskanal 40 in den ersten Kommunikationsteilnehmer 30 eingekoppelt.
-
3 zeigt das in seinen zweiten Betriebszustand versetzte erste Koppelnetzwerk 35, den ersten Kommunikationsteilnehmer 30 und die erste Batteriezelleinheit 11. 3 zeigt ferner einen zweiten Signalenergiefluss 60, der von dem Übertragungskanal 40 während des Kommunikationsvorgangs übertragenen Kommunikationssignale, der bei Vorliegen des in den zweiten Betriebszustand versetzten ersten Koppelnetzwerks 35 vorkommt. Der zweite Signalenergiefluss 60 wird bei Überqueren der ersten Batteriezelleinheit 11 in einen ersten kleineren Signalenergieflussteil 61 und in einen zweiten größeren Signalenergieflussteil 62 aufgeteilt. Der erste Signalenergieflussteil 61 des zweiten Signalenergieflusses 60 wird über die erste Batteriezelleinheit 11 weitergeleitet. Der zweite Signalenergieflussteil 62 des zweiten Signalenergieflusses 60 wird über die zwei eingangsseitigen Anschlüsse des ersten Koppelnetzwerks 35 auch weitergeleitet. Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellung in den 1 bis 3 Bezug genommen.
