DE102020106412B4 - System und Verfahren zur Positionsbestimmung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten - Google Patents

System und Verfahren zur Positionsbestimmung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten Download PDF

Info

Publication number
DE102020106412B4
DE102020106412B4 DE102020106412.8A DE102020106412A DE102020106412B4 DE 102020106412 B4 DE102020106412 B4 DE 102020106412B4 DE 102020106412 A DE102020106412 A DE 102020106412A DE 102020106412 B4 DE102020106412 B4 DE 102020106412B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery module
pack
control unit
input signal
connection unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102020106412.8A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102020106412A1 (de
Inventor
Norbert Ferstl
Klaus Hengl-Betz
Andreas Koller
Thiha Than
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL Software and Functions GmbH
Original Assignee
AVL Software and Functions GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVL Software and Functions GmbH filed Critical AVL Software and Functions GmbH
Priority to DE102020106412.8A priority Critical patent/DE102020106412B4/de
Publication of DE102020106412A1 publication Critical patent/DE102020106412A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102020106412B4 publication Critical patent/DE102020106412B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644Constructional arrangements
    • G01R31/3648Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb einer Verschaltung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten in einer Batterie, umfassend:
n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten, welche jeweils mit einem Batteriemodul/-pack verbunden und dazu eingerichtet sind, das jeweilige Batteriemodul/-pack zu steuern;
eine erste Batteriemodul/-pack-Position und n-1 zweite Batteriemodul/-pack-Positionen, an welchen jeweils ein Batteriemodul/-pack mit einer der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten anordenbar ist;
wobei die n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten jeweils eine ein Batteriemodul/-pack-Positions-abhängiges Eingangssignal empfangende erste Anschlusseinheit und eine ein Positionskennungs-abhängiges erstes Ausgangssignal ausgebende zweite Anschlusseinheit aufweisen, wobei die Positionskennungen der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten jeweils Eingangssignal-abhängig setzbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb einer Verschaltung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten in einer Batterie.
  • Aus dem Stand der Technik bekannte Batterien bestehen aus mindestens einem Batteriepack oder vorteilhaft aus mehreren Batteriepacks. Ein Batteriepack umfasst dabei mindestens ein, bevorzugt mehrere Batteriemodule sowie weitere elektrische, mechanische und/oder thermische Komponenten, wobei es sich beispielsweise um Kühlelemente, Sensoren, Gehäuse, Verkabelungen, Anschlüsse oder dergleichen handeln kann. Ein Batteriemodul wiederum umfasst bevorzugt eine Vielzahl an einzelnen Batteriezellen, welche untereinander zu dem Batteriemodul verschaltet sind, wobei die einzelnen Batteriezellen in Reihe (seriell) oder parallel miteinander verschaltet sein können. Hierbei ist es erforderlich, dass die einzelnen Batteriemodule und/oder Batteriepacks innerhalb der Batterie jeweils eindeutig angesteuert werden können. Dies ist beispielsweise im Rahmen von sogenannten Zellbalancing-Verfahren von entscheidender Bedeutung, um die Langlebigkeit und Effizienz der Batterie zu verbessern.
  • Die Druckschrift US 7 760 106 B2 zeigt beispielsweise ein System zur Positionsbestimmung von Steuereinheiten, welche jeweils mit einer Batteriezelle verbunden sind. Die Steuereinheiten weisen jeweils lediglich einen Anschluss zum Empfangen von Signalen und einen weiteren Anschluss zum Versenden von Signalen an nachfolgende Steuereinheiten auf.
  • Die Druckschrift US 2010 / 0 182 154 A1 offenbart ebenfalls die Möglichkeit einer Positionsbestimmung von verschalteten Batteriezellen über „status sensors“, wobei eine Positionskennung anhand einer ID information, die von einem vorderen status sensor übermittelt wird, gesetzt wird und entsprechend der so gesetzten Positionskennung wiederum eine ID information an den folgenden status sensor übermittelt wird.
  • Die Druckschrift EP 2 982 999 B1 beschreibt auch eine Positionsbestimmung von Batteriemodulen mittels eines battery-monitoring systems, wobei jedes Batteriemodul eine monitoring unit aufweist, die mit einer Steuereinheit verbunden sind.
  • So weist jedes einzelne Batteriemodul und/oder Batteriepack eine software- und/oder hardwareseitig explizite Konfiguration auf, wodurch das Batteriemodul und/oder Batteriepack eindeutig identifizierbar ist. Auf diesen Umstand muss insbesondere bei der Batterieproduktion ein großes Augenmerk gelegt werden, sodass die einzelnen Batteriemodule und/oder Batteriepacks, wie vorgesehen, miteinander verschaltet werden und die Batteriemodule und/oder Batteriepacks die richtige Position innerhalb der Batterie erhalten. Dies erfordert mögliche zusätzliche Bauteile (Hardware) und einen bei der Produktion erhöhten Zeitaufwand, was die Kosten jeder einzelnen Batterie erhöht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System bereitzustellen, welches die angeführten Nachteile überwindet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, welches die angeführten Nachteile überwindet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst von einem System zur Positionsbestimmung innerhalb einer Verschaltung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten in einer Batterie, umfassend n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten, welche jeweils mit einem Batteriemodul/-pack verbunden und dazu eingerichtet sind, das jeweilige Batteriemodul/-pack zu steuern; eine erste Batteriemodul/-pack-Position und n-1 zweite Batteriemodul/-pack-Positionen, an welchen jeweils ein Batteriemodul/-pack mit einer der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten anordenbar ist; wobei die n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten jeweils eine ein Batteriemodul/-pack-Positions-abhängiges Eingangssignal empfangende erste Anschlusseinheit und eine ein Positionskennungs-abhängiges erstes Ausgangssignal ausgebende zweite Anschlusseinheit aufweisen, wobei die Positionskennungen der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten jeweils Eingangssignal-abhängig setzbar sind.
  • Unter einer Batteriemodul/-pack-Position wird im Folgenden eine Position innerhalb der Verschaltung der Batteriemodule/-packs verstanden, wobei es sich bei der Verschaltung vorteilhaft um eine Reihenschaltung und/oder einer Parallelschaltung handeln kann. An einer Batteriemodul/-pack-Position wird vorteilhaft ein Batteriemodul/-pack angeordnet, welches mit einer dazugehörigen Batteriemodul/-pack-Steuereinheit, welches das Batteriemodul/-pack steuert, verbunden ist. Somit kann bevorzugt davon gesprochen werden, dass das Batteriemodul/-pack und die damit verbundene Batteriemodul/-pack-Steuereinheit an einer Batteriemodul/-pack-Position angeordnet sind.
  • Ferner sind jeweils genauso viele Batteriemodule/-packs bzw. Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten wie Batteriemodul/-pack-Positionen vorhanden. Dabei ist die Anzahl der Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten nicht auf einen bestimmten Wert begrenzt und es können n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten vorgesehen sein, wobei n bevorzugt einen Wert von 1 bis k aufweist und k eine natürliche Zahl ist. Die Batteriemodul/-pack-Positionen sind vorteilhaft in eine erste Batteriemodul/-pack-Position und n-1 zweite Batteriemodul/-pack-Positionen unterteilt, wobei die n-1 zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen bis auf die Position innerhalb der Verschaltung identisch ausgebildet sind. Dabei ist jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten vorteilhaft an jeder der Batteriemodul/-pack-Positionen anordenbar. Insbesondere bevorzugt unterscheidet sich die erste Batteriemodul/-pack-Position von den zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen lediglich durch die äußere Beschattung, wobei die Batteriemodul/-pack-Positionen an sich identisch ausgebildet sind.
  • Im Lichte der vorliegenden Erfindung umfasst ein Batteriepack mindestens ein, bevorzugt mehrere, seriell und/oder parallel verschaltete Batteriemodule sowie weitere elektrische, mechanische und/oder thermische Komponenten, wobei es sich beispielsweise um Kühlelemente, Sensoren, Gehäuse, Verkabelungen, Anschlüsse oder dergleichen handeln kann. Erfindungsgemäß umfasst ein Batteriemodul wiederum bevorzugt eine Vielzahl an einzelnen Batteriezellen, welche untereinander zu dem Batteriemodul verschaltet sind, wobei die einzelnen Batteriezellen in Reihe (seriell) oder parallel miteinander verschaltet sein können, sowie weitere Komponenten wie Sensoren, Isolatorelemente, oder dergleichen. Die Batteriepacks und/oder die Batteriemodule werden jeweils von einer Steuereinheit gesteuert. Durch das erfindungsgemäße System bzw. Verfahren ist bevorzugt eine Positionsbestimmung innerhalb einer Verschaltung von Batteriemodul-Steuereinheiten in einem Batteriepack in einer Batterie und/oder von Batteriepack-Steuereinheiten in einer Batterie gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird unter einer Anschlusseinheit im Allgemeinen eine Anschlussmöglichkeit verstanden, welche ein Empfangen und/oder Ausgeben von Signalen gewährleistet, also eine signaltechnische Verbindung darstellt. Dabei kann es sich hierbei bevorzugt um einen sogenannten Port und/oder Pin(s) handeln, welche eine Kontaktierung gewährleisten.
  • Es wird im Folgenden vorteilhaft davon ausgegangen, dass insbesondere eine Batteriemodul/-pack-Steuereinheit, welche an einer Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist, so angeordnet ist, dass eine Spannungs-/Energieversorgung und eine signaltechnische Verbindung, insbesondere über die erste und zweite Anschlusseinheit, gewährleistet ist. Die Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten und/oder die Batteriemodul/-pack-Positionen sind vorteilhaft entsprechend ausgebildet.
  • Unter einer Positionskennung wird nachfolgend vorzugsweise eine eindeutige Adresse, insbesondere eine CAN-Adresse (CAN = Controller Area Network), verstanden, welche eine eindeutige und gezielte Ansteuerung der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit ermöglicht. Bevorzugt wird die Positionskennung durch jede der Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten abgespeichert, bevorzugt in einem nichtflüchtigen (Daten-)Speicher, der von der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit umfasst ist. Ferner bevorzugt ist vorgesehen, die Positionskennung, welche auf dem Datenspeicher abgelegt ist, auf Integrität, beispielsweise mittels einer Prüfsumme (checksum), zu überprüfen.
  • Durch das erfindungsgemäße System kann die Positionskennung der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit und folglich des damit verbundenen und gesteuerten Batteriemoduls/-packs auf einfache Weise erfolgen. Durch das empfangbare Batteriemodul/-pack-Positionsabhängige Eingangssignal kann die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit auf seine Position innerhalb der Verschaltung schließen und seine Positionskennung entsprechend setzen. Anhand der gesetzten Positionskennung ist ein Positionskennungs-abhängiges erstes Ausgangssignal ausgebbar. Bevorzugt kann die entsprechende Abhängigkeit der Eingangs- und Ausgangssignale durch eine entsprechende Frequenz und/oder einen entsprechenden Tastgrad (duty cycle) des jeweiligen Signals ausgedrückt werden.
  • Vorzugsweise ist jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten dazu eingerichtet und ausgelegt, anhand des empfangenen/ausgelesenen Eingangssignals auf seine Position innerhalb der Verschaltung schließen zu können, entsprechend die Positionskennung zu setzen und anhand der Positionskennung ein entsprechendes erstes Ausgangssignal auszugeben. Dies könnte vorteilhaft beispielsweise mittels zuordenbaren Tabellenwerten erfolgen.
  • Vorzugsweise erfolgt ein Setzen bzw. Ändern der Eingangssignal-abhängigen Positionskennung nur, wenn sich das System in einem Setz-Zustand, beispielsweise einem Service- oder Kalibrations-Zustand befindet, wobei das System vorteilhaft bei einer ersten Inbetriebnahme oder einem Austausch eines Batteriemoduls/-packs und/oder einer Batteriemodul/-pack-Steuereinheit in den Setz-Zustand versetzbar ist. In einem Betriebs-Zustand ist das Eingangssignal bevorzugt empfangbar/auslesbar, jedoch ist die momentan gesetzte Positionskennung nicht entsprechend änderbar.
  • Erfindungsgemäß weist jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten eine ein vorbestimmbares zweites Ausgangssignal ausgebende dritte Anschlusseinheit auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die dritte Anschlusseinheit signaltechnisch mit der ersten Anschlusseinheit derselben Batteriemodul/-pack-Steuereinheit verbunden, wenn die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit an der ersten Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist. Durch diese vorteilhafte Verbindung der ersten Anschlusseinheit mit der dritten Anschlusseinheit, wird das Eingangssignal an der ersten Anschlusseinheit mittels des zweiten Ausgangssignals an der dritten Anschlusseinheit geändert/beeinflusst, so dass durch die entsprechende Batteriemodul/-pack-Steuereinheit anhand des Eingangssignals erkennbar ist, dass die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit an der ersten Position angeordnet ist. Das zweite Ausgangssignal stellt an der ersten Batteriemodul/-pack-Position bevorzugt das Eingangssignal dar bzw. bildet dieses aus. Somit unterscheidet sich die erste Batteriemodul/-pack-Position von den n-1 zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen dadurch, dass nur bei einer Anordnung einer der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten an der ersten Batteriemodul/- pack-Position die dritte Anschlusseinheit signaltechnisch mit der zweiten Anschlusseinheit kontaktiert/verbunden ist, wobei dies durch die äußere Beschaltung der ersten Batteriemodul/-pack-Position, die sich von denen der zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen unterscheidet, gewährleistet wird. Bevorzugt ist die dritte Anschlusseinheit, wenn die jeweilige Batteriemodul/-pack-Steuereinheit auf einem der n-1 zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen angeordnet ist, überhaupt nicht kontaktiert. Demzufolge ist eine eindeutige Zuordnung der ersten Batteriemodul/-pack-Position möglich. Bevorzugt ist das zweite Ausgangssignal vorbestimmbar bzw. vorbestimmt durch die technische Ausführung der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit und/oder durch eine Einstellung eines Benutzers.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Anschlusseinheit von jeder der n Batteriemodulsteuereinheiten, welche an einer der n-1 zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen angeordnet sind, signaltechnisch mit der zweiten Anschlusseinheit der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit, welche in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/- pack-Position angeordnet ist, verbunden. Durch diese Anordnung ist das erste Ausgangssignal der zweiten Anschlusseinheit der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit, welche in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist, an der ersten Anschlusseinheit der darauffolgenden Batteriemodul/-pack-Steuereinheit als Eingangssignal empfangbar, wodurch auf die Batteriemodul/-pack-Position bzw. Positionskennung der in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/-pack-Position angeordneten Batteriemodul/- pack-Steuereinheit schließbar ist und entsprechend die Positionskennung gesetzt. So ist eine einfache fortlaufende Positionsbestimmung der Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten gewährleistet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist durch jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten das empfangene Eingangssignal mit der gesetzten Positionskennung auf Übereinstimmung vergleichbar. Auf diese Weise können Fehler bzw. Fehlfunktionen, wie defekte Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten, einfach erkannt werden. Bevorzugt erfolgt der Vergleich des empfangenen Eingangssignals mit der gesetzten Positionskennung durchgängig. Weiter bevorzugt wird bei einer nicht-Übereinstimmung des empfangenen Eingangssignals mit der gesetzten Positionskennung, wenn sich das System im Betriebs-Zustand befindet, eine Fehlermeldung ausgegeben, bevorzugt an die übergeordnete Batteriesteuereinheit, die Positionskennung wird nicht neu gesetzt/geändert und das entsprechende erste Ausgangssignal wird weiterhin ausgegeben. Bevorzugt wird die Positionskennung gesetzt/geändert, wenn sich das System bei einer nicht-Übereinstimmung des empfangenen Eingangssignals mit der gesetzten Positionskennung in dem Setz-Zustand befindet.
  • Vorzugsweise wird das empfangene Eingangssignal und die gesetzte Positionskennung von jeder der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten an eine übergeordnete Batteriesteuereinheit weitergegeben, wobei jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten bevorzugt signaltechnisch mit der übergeordneten Batteriesteuereinheit verbunden sind. So können durch die übergeordnete Batteriesteuereinheit Fehler im System leichter und schneller erkannt werden.
  • Erfindungsgemäß umfasst jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten eine Kontrolleinheit, welche mit der ersten, der zweiten und der dritten Anschlusseinheit signaltechnisch verbunden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinheit jeder der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten dazu eingerichtet ist, das Eingangssignal auszulesen, entsprechend dem Eingangssignal die Positionskennung der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit zu setzen und entsprechend der gesetzten Positionskennung das erste Ausgangssignal über die zweite Anschlusseinheit auszugeben. Bevorzugt handelt es sich bei der Kontrolleinheit um einen Mikrocontroller. Bevorzugt ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, ein ausgelesenes Eingangssignal einer zu setzenden Positionskennung zuzuordnen.
  • Bevorzugt ist die Kontrolleinheit jeder der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten so ausgebildet, anhand des ausgelesenen Eingangssignal auf eine Batteriemodul/-pack-Position schließen zu können. Weiterhin kann die Kontrolleinheit so ausgebildet sein, anhand von ausgelesenen Eingangssignalen, welche keiner Batteriemodul/-pack-Position zugeordnet sind, auf Fehlerzustände schließen zu können, wobei es sich beispielsweise um unbeabsichtigte Verbindungen mit Masse oder unbeabsichtigte Verbindungen zur Spannungsversorgung handeln kann. Somit kann das Eingangssignal bevorzugt nicht nur Batteriemodul/- pack-Positions-abhängig, sondern auch als Fehlerzustands-abhängig bezeichnet werden.
  • Erfindungsgemäß ist die Kontrolleinheit jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten über einen ersten und einen zweiten Eingang mit der ersten Anschlusseinheit verbunden, wobei über den ersten Eingang eine erste Eingangssignalkomponente und über den zweiten Eingang eine zweite Eingangssignalkomponente auslesbar ist. Durch diese Ausführung lassen sich mehrere Komponenten des Eingangssignals auslesen, wodurch eine Zuordnung des Eingangssignals präziser erfolgen kann. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Eingangssignalkomponente um eine Pulsweitenmodellierung (PWM) des Eingangssignals handeln. Weiter erfindungsgemäß ist über den ersten Eingang eine Frequenz und/oder ein Tastgrad (duty cylce) des Eingangssignals auslesbar. Erfindungsgemäß handelt es sich bei der zweiten Eingangssignalkomponente um eine Spannung des Eingangssignals. Bevorzugt kann über den zweiten Eingang die anliegende Spannung des Eingangssignals ausgelesen werden. Bevorzugt wird der erste Eingang durch eine sogenannte Capture/Compare-Einheit (CCP) und der zweite Eingang durch einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) ausgebildet. Capture/Compare-Einheiten sowie Analog-Digital-Umsetzer (ADC) sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden ebenfalls in Kontrolleinheiten, insbesondere in Mikrocontrollern, eingesetzt.
  • Erfindungsgemäß weist jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten einen Pullup-Widerstand und einen ersten Pulldown-Widerstand auf, welche mit der ersten Anschlusseinheit verbunden sind, und einen zweiten Pulldown-Widerstand, welcher mit der dritten Anschlusseinheit verbunden ist. Durch den verwendeten Pullup-Widerstand und den ersten Pulldown-Widerstand, deren Hochsetz-Wert bzw. Tiefsetz-Wert jeweils bekannt ist, ist die Spannung des Eingangssignals, welches durch die Kontrolleinheit auslesbar ist, intern hoch- oder niedersetzbar. So kann durch die Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten beispielsweise ein Zustand erkannt werden, in welchem die Batteriemodulsteuereinheit nicht korrekt an einer Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist, und/oder ob ein sonstiger Fehler vorliegt. Durch die vorteilhafte Verbindung des zweiten Pulldown-Widerstands mit der dritten Anschlusseinheit ist das Eingangssignal, wenn die erste Anschlussstelle und die zweite Anschlussstelle der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit, die an der ersten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit angeordnet ist, verbunden ist, tiefsetzbar (logisch „0“), was durch die Kontrolleinheit auslesbar ist. Bevorzugt sind der erste und der zweite Pulldown-Widerstand mit Masse (ground) verbunden, d.h. ein Tiefsetzen setzt die Spannung auf Masse, im Wesentlichen 0 V. Ein Hochsetzen der Spannung durch den Pullup-Widerstand setzt die Spannung bevorzugt auf den Wert der Versorgungsspannung, mit der die Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten betrieben werden. Die Pullup- und Pulldown-Widerstände sind wie aus dem Stand der Technik bekannt ausgebildet und sollen hier nicht weiter ausgeführt werden. Bevorzugt bestimmt der zweite Pulldown-Widerstand 15 das zweite Ausgangsignal 7.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst von einer Batterie, umfassend ein System nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst von einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Batterie nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen.
  • Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb einer Verschaltung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten in einer Batterie, bevorzugt unter Verwendung eines Systems nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen, umfassend die Schritte:
    1. a) Auslesen eines Eingangssignals an einer ersten Anschlusseinheit einer Batteriemodul/- pack-Steuereinheit;
    2. b) Setzen einer Positionskennung für die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit in Abhängigkeit des ausgelesenen Eingangssignals;
    3. c) Ausgeben eines ersten Ausgangssignals in Abhängigkeit der gesetzten Positionskennung über eine zweite Anschlusseinheit der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit.
  • Bevorzugt ist das obige Verfahren nur in einem Setz-Zustand des verwendeten Systems durchführbar, beispielsweise bei einer ersten Inbetriebnahme oder nach/bei Austausch einer Batteriemodul/-pack-Steuereinheit.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst die erste Eingangssignalkomponente an dem ersten Eingang der Kontrolleinheit ausgelesen und anschließend die zweite Eingangssignalkomponente an dem zweiten Eingang der Kontrolleinheit. Auf diese Weise können Veränderungen der ersten Eingangssignalkomponente durch den zweiten Eingang, beispielsweise durch Filter, verhindert werden.
  • In einem Betriebszustand erfolgt eine Überprüfung der Positionsbestimmung, umfassend die Schritte:
    • - Auslesen des Eingangssignals;
    • - Vergleichen des Eingangssignals mit der gesetzten Positionskennung auf Übereinstimmung;
    • - Ausgeben einer Fehlermeldung bei nicht-Übereinstimmung.
  • Im Rahmen der Erfindung sollen alle Merkmale, die für das System offenbart sind, mutatis mutandis auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt vorteilhaft offenbart sein.
  • Weitere Ziele, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Gleichartige Komponenten können in den verschiedenen Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen aufweisen. Hierbei zeigen:
    • 1 schematische Darstellung des Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
    • 2 Darstellung einer Batteriemodul/-pack-Steuereinheit angeordnet an einer der zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
    • 3 Darstellung einer Batteriemodul/-pack-Steuereinheit angeordnet an der ersten Batteriemodul/-pack-Position gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
    • 4a Darstellung einer Batteriemodul/-pack-Steuereinheit in einem ersten Fehlerzustand;
    • 4b Darstellung einer Batteriemodul/-pack-Steuereinheit in einem zweiten Fehlerzustand.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. In der Darstellung sind vier Batteriemodul/-pack-Positionen und entsprechend vier Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten, welche jeweils mit einem Batteriemodul/-pack verbunden sind, gezeigt (n = 4). Es wird davon ausgegangen, dass das gezeigte System 100 innerhalb einer Batterie angeordnet ist, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Die Batterie ist ebenfalls bevorzugt in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug, als Traktionsbatterie oder Hilfsbatterie, angeordnet.
  • Das gezeigte System 100 umfasst eine erste Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a verbunden mit einem ersten Batteriemodul/-pack 2a, eine zweite Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1b verbunden mit einem zweiten Batteriemodul/-pack 2b, eine dritte Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1c verbunden mit einem dritten Batteriemodul/-pack 2c und eine vierte Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1d verbunden mit einem vierten Batteriemodul/-pack 2d. Dabei sind die erste Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a und das verbundene erste Batteriemodul/-pack 2a an einer ersten Batteriemodul/-pack-Position 3a, die zweite Batteriemodul/- pack-Steuereinheit 1b und das verbundene zweite Batteriemodul/-pack 2b an einer zweiten Batteriemodul/-pack-Position 3b, die dritte Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1c und das verbundene dritte Batteriemodul/-pack 2c an einer dritten Batteriemodul/-pack-Position 3c und die vierte Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1d und das verbundene vierte Batteriemodul/-pack 2d an einer vierten Batteriemodul/-pack-Position 3d angeordnet.
  • Dabei stellt die erste Batteriemodul/-pack-Position 1a die erfindungsgemäße erste Batteriemodul/-pack-Position dar und die zweite, dritte und vierte Batteriemodul/-pack-Position 3b-d stellen jeweils eine der erfindungsgemäßen n-1 zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen dar.
  • Weiterhin weist die erste Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a eine erste Positionskennung 10a, die zweite Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1b eine zweite Positionskennung 10b, die dritte Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1c eine dritte Positionskennung 10c und die vierte Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1d eine vierte Positionskennung 10d auf. Dies ist so zu verstehen, dass jede der Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten 1a-d die entsprechende Positionskennung 10a-d in einer der jeweiligen Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a-d zugeordneten Speichereinheit, bevorzugt nichtflüchtigen Speichereinheit, abgespeichert bzw. hinterlegt hat. Bevorzugt weist somit jede der Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten 1a-d eine Speichereinheit auf.
  • Die Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten 1a-d weisen jeweils eine erste Anschlusseinheit 4a-d und eine zweite Anschlusseinheit 5a-d auf.
  • Die erste Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a weist ferner eine dritte Anschlusseinheit 6a auf, welche, aufgrund der Anordnung an der ersten Batteriemodul/-pack-Position 1a, mit der zweiten Anschlusseinheit 4a der ersten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a signaltechnisch verbunden ist. Es soll klargestellt werden, dass auch die übrigen Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten 1 b-d jeweils eine dritte Anschlussstelle aufweisen, diese sind aber gemäß der Anordnung auf einer der n-1 zweien Batteriemodul/-pack-Positionen nicht weiter signaltechnisch im Sinne der Erfindung verbunden, und deshalb aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
  • Die zweite Anschlusseinheit 5a der ersten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a ist signaltechnisch mit der ersten Anschlusseinheit 4b der zweiten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1b verbunden, wobei die zweite Anschlusseinheit 5b der zweiten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1b mit ersten Anschlusseinheit 4c der dritten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1c signaltechnisch verbunden und die zweite Anschlusseinheit 5c der dritten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1c ist signaltechnisch mit der ersten Anschlusseinheit 4d der vierten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1d verbunden. Die weitere signaltechnische Verbindung der zweiten Anschlusseinheit 5d der vierten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1d ist in 1 nicht weiter dargestellt. Es ist ersichtlich, dass das dargestellte System 100 beliebig um Batteriemodule/-packs mit Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten und Batteriemodul/-pack-Positionen erweiterbar wäre.
  • Über die erste Anschlusseinheit 4a-5d ist jeweils ein Eingangssignal 8a-d empfangbar, wobei über die zweite Anschlusseinheit 5a-d jeweils ein erstes Ausgangssignal 9a-d ausgebbar ist. Somit stellt sozusagen das erste Ausgangssignal 9a-c, welches jeweils durch die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a-c, welche in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist, ausgegeben ist, das Eingangssignal 8b-d der nächsten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1b-d dar. Dabei sind die empfangenen Eingangssignale 8a-de durch die jeweilige Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a-d auslesbar.
  • Die dritte Anschlusseinheit 6a der ersten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a gibt ein zweites Ausgangssignal 7a aus. Dieses stellt demzufolge das Eingangssignal 8a der ersten Anschlusseinheit 4a der ersten Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a dar.
  • Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten 1a-d so ausgebildet sind, dass eine Zuordnung der auslesbaren Eingangssignale 8a-d zu den setzbaren Positionskennungen 10a-d durchführbar ist. Bevorzugt kann das ausgelesene Eingangssignal, welches dem Ausgangsignal der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit, welche in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist, entspricht, der Positionskennung bzw. der Batteriemodul/-pack-Position der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit, welche in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist, zugeordnet werden und auf diese Weise auf die zu setzende Positionskennung geschlossen werden. Ferner sind die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1a-d bevorzugt ausgebildet, dass die Positionskennungen 10a-d einem auszugebenden ersten Ausgangssignal 9a-d zuordenbar sind.
  • Die 2, 3, 4a und 4b zeigen jeweils eine Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1 im Detail und deren grundlegende Schaltung.
  • Die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1 umfasst erste Anschlusseinheit 4, eine zweite Anschlusseinheit 5 und eine dritte Anschlusseinheit 6. Mittels der ersten Anschlusseinheit 4 ist ein Eingangssignal 8 empfangbar, wobei mittels der zweiten Anschlusseinheit aus erstes Ausgangssignal 9 ausgebbar ist. Weiterhin ist durch die dritte Anschlusseinheit 6 ein zweites Ausgangssignal 7 ausgebbar.
  • Ferner weist die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1 eine Positionskennung 10 auf, welche Batteriemodul/-pack-Position-abhängig setzbar ist, und bevorzugt in einer nichtflüchtigen Speichereinheit speicherbar ist.
  • Des Weiteren umfasst die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1 eine Kontrolleinheit 11, welche eingangsseitig mit der ersten Anschlusseinheit 4 und ausgangsseitig mit der zweiten Ausgangseinheit 5 signaltechnisch verbunden ist. Dabei ist die Kontrolleinheit über einen ersten Eingang 17 mittels welchem eine erste Eingangssignalkomponente auslesbar/erfassbar ist und über einen zweiten Eingang 18 mittels welchem eine zweite Eingangssignalkomponente auslesbar/erfassbar ist, mit der ersten Anschlusseinheit 4 verbunden. Es ist denkbar, dass die erste Eingangssignalkomponente eine Pulsweitenmodulation des Eingangssignals 8 darstellt, also eine Frequenz und/oder ein Tastgrad am ersten Eingang 17 durch die Kontrolleinheit 11 auslesbar ist. Es ist ferner denkbar, dass die zweite Eingangssignalkomponente eine Spannung des Eingangssignals 8 darstellt und somit am zweiten Eingang 18 der Kontrolleinheit 11 eine Spannung auslesbar/erfassbar ist. Durch die erfassten/ausgelesenen Eingangssignalkomponenten bzw. das erfasste/ausgelesene Eingangssignal 8 ist durch die Kontrolleinheit 11 auf die zu setzende Positionskennung 10 schließbar. Dabei ist es vorteilhaft, dass einer entsprechenden Positionskennung 10 Eingangssignale 8 bzw. Eingangssignalkomponenten zugeordnet sind. Weiter bevorzugt sind den jeweiligen Positionskennungen 10 Frequenzen bzw. Frequenzbereiche und/oder Tastgrad-Werte bzw. Tastgrad-Bereiche zugeordnet. Durch die Zuordnung von Bereichen ist es vorteilhaft, möglichst geringfügige Abweichungen durch Temperatur und/oder Alter der entsprechenden Bauteile und/oder produktionsseitige Abweichungen tolerieren zu können.
  • Vorzugsweise ist durch die Kontrolleinheit 11 über die zweite Anschlusseinheit 5 ein pulsweitenmoduliertes erstes Ausgangssignal 9 (PWM-Signal) ausgebbar. Dadurch ist das pulsweitenmodulierte erste Ausgangssignal 9 durch die erste Anschlusseinheit 4 der nächsten Batteriemodulsteuereinheit 1 innerhalb der Verschaltung als pulsweitenmoduliertes Eingangssignal 8 empfangbar.
  • Weiterhin umfasst die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1 eine Spannungsquelle bzw. Spannungsversorgung 12, welche bevorzugt von dem Batteriemodul/-pack 2 oder durch die Anordnung entsprechend von der Batteriemodul/-pack-Position 3 zur Verfügung gestellt wird, einen Pullup-Widerstand 13, beispielsweise mit einem Widerstand von 100 kΩ, einem ersten Pulldown-Widerstand 14, beispielsweise mit einem Widerstand von 1 MΩ, und einem zweiten Pulldown-Widerstand, beispielsweise mit einem Widerstand von 10 kΩ.
  • Der Pullup-Widerstand 13 und der erste Pulldown-Widerstand 14 sind intern mit der ersten Anschlusseinheit 4 verbunden/verschaltet. Dabei ist der Pullup-Widerstand 13 zwischen der Spannungsquelle 12 und den parallel geschalteten Eingängen 17, 18 angeordnet und über den Knotenpunkt 19 mit diesen verschaltet. Der erste Pulldown-Widerstand 14 ist ebenfalls mit dem Knotenpunkt 19 verbunden. Weiterhin sind der erste Pulldown-Widerstand 14 und der zweite Pulldown-Widerstand 15 über einen Knotenpunkt 20 mit Masse/Ground 16 verbunden.
  • Der zweite Pulldown-Widerstand 15 ist mit der dritten Anschlusseinheit 6 verbunden/verschaltet und somit vorteilhaft maßgebend für das zweite Ausgangssignal 7, welches an der dritten Anschlusseinheit 6 ausgebbar ist.
  • In 2 ist die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1 an einer der n-1 zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen (hier nicht gezeigt) angeordnet. Die dritte Anschlusseinheit 6 ist folglich nicht signaltechnisch mit der ersten Anschlusseinheit 4 verbunden. Das Eingangssignal 8 entspricht demnach dem ersten Ausgangssignal 9 der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (hier nicht gezeigt), welche in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist. Dadurch ist ausgehend von dem Eingangssignal 8 bevorzugt auf die Positionskennung der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (hier nicht gezeigt), welche in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist, schließbar und folglich auf die zu setzende Positionskennung 10. Hierbei muss das Eingangssignal 8 bzw. die Eingangssignalkomponenten bevorzugt einen bestimmten Wert aufweisen bzw. in einem Wertebereich liegen, der einer Positionskennung 10 zuordenbar ist.
  • Das Eingangssignal 8 ist durch die Kontrolleinheit 11 bzw. die erste Eingangssignalkomponente an dem ersten Eingang 17 und die zweite Eingangssignalkomponente an dem zweiten Eingang 18 auslesbar, wobei bevorzugt zunächst die erste Eingangssignalkomponente am ersten Eingang 17 und anschließend die zweite Eingangssignalkomponente am zweiten Eingang 18 ausgelesen wird, um mögliche Störungen der ersten Eingangssignalkomponente durch den zweiten Eingang 18 zu verhindern.
  • In 3 ist die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1 an der ersten Batteriemodul/-pack-Position (hier nicht gezeigt) angeordnet. Die dritte Anschlusseinheit 6 ist folglich signaltechnisch mit der ersten Anschlusseinheit 4 verbunden. Hierbei stellt das zweite Ausgangssignal 7 ausgeben durch die dritte Anschlusseinheit 6 das Eingangssignal 8 empfangen durch die erste Anschlusseinheit 4 dar. Durch den zweiten Pulldown-Widerstand 15, der mit Masse 16 und der dritten Anschlusseinheit 6 verschalten ist, ist das zweite Ausgangssignal 7 bezogen auf die Spannung tiefgesetzt („auf Masse“; logisch „0“), wobei somit auch das entsprechende Eingangssignal 8 tiefgesetzt ist. Die tiefgesetzte Spannung des Eingangssignals 8 ist durch den zweiten Eingang 18 der Kontrolleinheit 11 auslesbar und der Positionskennung 10, welche der ersten Batteriemodul/-pack-Position entspricht, anhand des ausgelesenen Spannungswertes bzw. -bereiches zuordenbar. Die auslesbare Spannung am zweiten Eingang 18 ist abhängig von den zweiten Pulldown-Widerstand 15, dem Pullup-Widerstand 13 und der Spannungsquelle 12 bzw. ist eine Funktion des Widerstandswertes des zweiten Pulldown-Widerstands 15 und des Pullup-Wiederstands 13 sowie der Betriebsspannung der Spannungsquelle 12. So ist bevorzugt durch die bekannte Auswahl der Widerstände 13, 15 und der bekannten Betriebsspannung der Spannungsquelle 12 auf den Wert bzw. Wertebereich, der der Positionskennung 10 für die erste Batteriemodul/-pack-Position entspricht, schließbar. Das Eingangssignal 8 weist an der ersten Batteriemodul/-pack-Position, aufgrund des zweiten Ausgangssignals 7, keine Pulsweitenmodulation auf, welche durch den ersten Eingang 17 der Kontrolleinheit 11 auslesbar wäre.
  • Die 4a und 4b zeigen jeweils einen ungewollten Fehlerzustand. Es ist dargestellt und beschrieben wie die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit 1 anhand des ausgelesenen Eingangssignals 8 neben der Batteriemodul/-pack-Position bzw. der Positionskennung 10 auch auf einen bestimmten Fehlerzustand bzw. vorliegenden Fehler schließen kann.
  • In 4a ist eine unbeabsichtigte Verbindung der ersten Anschlusseinheit 4 mit einer externen Masse, Ground 21 gezeigt. Durch diese Verschaltung wird das Eingangssignal 8 durch die Verbindung mit der externen Masse 21 tiefgesetzt (in diesem Fall nahe 0 V Spannung). Somit ändert sich die Spannung des Eingangssignals 8, welche an dem zweiten Eingang 18 der Kontrolleinheit 11 auslesbar ist. Der ausgelesene Spannungswert (zweite Eingangssignalkomponente) entspricht folglich nicht dem durch den zweiten Pulldown-Widerstand 15 tiefgesetzten Spannungswert bzw. liegt nicht in dem Spannungsbereich, der der ersten Batteriemodul/-pack-Position bzw. Positionskennung 10 entspricht bzw. zuordenbar ist.
  • In 4b ist eine unbeabsichtigte Verbindung der ersten Anschlusseinheit 4 mit einer externen Spannungsquelle 20 dargestellt. In diesem Fall wird der Spannungswert des Eingangssignals 8, welches durch den zweiten Eingang 18 der Kontrolleinheit 11 auslesbar ist, der Spannung der externen Spannungsquelle 20 entsprechen und nicht der zu erwartenden durch den Pullup-Widerstand 13 hochgesetzten Spannung der Spannungsquelle 12. Somit liegt der ausgelesene Spannungswert am zweiten Eingang 18 außerhalb des zu erwartenden Bereichs bzw. entspricht nicht dem zu erwartenden Wert, wodurch das ausgelesene Eingangssignal 8 bzw. die zweite Eingangssignalkomponente keiner Positionskennung 10 zuordenbar ist.
  • Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    System
    1, 1a-d
    Batteriemodul/-pack-Steuereinheit
    2, 2a-d
    Batteriemodul/-pack
    3
    Batteriemodul/-pack-Position
    3a
    erste Batteriemodul/-pack-Position
    3b-d
    zweite Batteriemodul/-pack-Position
    4, 4a-d
    erste Anschlusseinheit
    5, 5a-d
    zweite Anschlusseinheit
    6, 6a
    dritte Anschlusseinheit
    7, 7a
    zweites Ausgangssignal
    8, 8a-d
    Eingangssignal
    9, 9a-d
    Ausgangssignal
    10, 10a-d
    Positionskennung
    11
    Kontrolleinheit
    12
    Spannungsquelle, Spannungsversorgung
    13
    Pullup-Widerstand
    14
    erster Pulldown-Widerstand
    15
    zweiter Pulldown-Widerstand
    16
    Masse/ Ground
    17
    erster Eingang der Kontrolleinheit
    18
    zweiter Eingang der Kontrolleinheit
    19
    Knotenpunkt
    20
    externe Spannungsquelle
    21
    externe Masse/ Ground

Claims (8)

  1. System (100) zur Positionsbestimmung innerhalb einer Verschaltung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) in einer Batterie, umfassend: n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d), welche jeweils mit einem Batteriemodul/-pack (2, 2a-d) verbunden und dazu eingerichtet sind, das jeweilige Batteriemodul/- pack (2, 2a-d) zu steuern; eine erste Batteriemodul/-pack-Position (3, 3a) und n-1 zweite Batteriemodul/-pack-Positionen (3, 3b-d) an welchen jeweils ein Batteriemodul/-pack (2, 2a-d) mit einer der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) anordenbar ist; wobei die n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) jeweils eine ein Batteriemodul/-pack-Positions-abhängiges Eingangssignal (8, 8a-d) empfangende erste Anschlusseinheit (4, 4a-d), eine ein Positionskennungs-abhängiges erstes Ausgangssignal (9, 9a-d) ausgebende zweite Anschlusseinheit (5, 5a-d) und eine ein vorbestimmbares zweites Ausgangssignal (7, 7a) ausgebende dritte Anschlusseinheit (6, 6a) aufweisen, wobei die Positionskennungen (10, 10a-d) der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) jeweils Eingangssignal-abhängig setzbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) eine Kontrolleinheit (11) umfasst, welche über einen ersten (17) und einen zweiten Eingang (18) mit der ersten Anschlusseinheit (4, 4a-d) und der zweiten (5, 5a-d) und der dritten Anschlusseinheit (6, 6a) signaltechnisch verbunden ist, wobei über den ersten Eingang (17) eine Frequenz und/oder ein Tastgrad als eine erste Eingangssignalkomponente und über den zweiten Eingang (18) eine Spannung als eine zweite Eingangssignalkomponente auslesbar ist, wobei jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) einen Pullup-Widerstand (13) und einen ersten Pulldown-Widerstand (14) aufweist, welche mit der ersten Anschlusseinheit (4, 4a-d) verbunden sind, und einen zweiten Pulldown-Widerstand (15), welcher mit der dritten Anschlusseinheit (6, 6a) verbunden ist.
  2. System (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Anschlusseinheit (6, 6a) signaltechnisch mit der ersten Anschlusseinheit (4, 4a-d) derselben Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (1, 1a-d) verbunden ist, wenn die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (1, 1a-d) an der ersten Batteriemodul/-pack-Position (3, 3a) angeordnet ist.
  3. System (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlusseinheit (4, 4a-d) von jeder der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d), welche an einer der n-1 zweiten Batteriemodul/-pack-Positionen (3, 3b-d) angeordnet sind, signaltechnisch mit der zweiten Anschlusseinheit (5, 5a-d) der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (1, 1a-d), welche in der Verschaltung an der vorherigen Batteriemodul/-pack-Position angeordnet ist, verbunden ist.
  4. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) das empfangene Eingangssignal (8, 8a-d) mit der gesetzten Positionskennung (10, 10a-d) auf Übereinstimmung vergleichbar ist.
  5. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (11) jede der n Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) dazu eingerichtet ist, das Eingangssignal (8, 8a-d) auszulesen, entsprechend dem Eingangssignal (8, 8a-d) die Positionskennung (10, 10a-d) der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (1, 1a-d) zu setzen und entsprechend der gesetzten Positionskennung (10, 10a-d) das erste Ausgangssignal (9, 9a-d) über die zweite Anschlusseinheit (5, 5a-d) auszugeben.
  6. Batterie, umfassend ein System (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Kraftfahrzeug, umfassend eine Batterie nach Anspruch 6.
  8. Verfahren zur Positionsbestimmung innerhalb einer Verschaltung von Batteriemodul/- pack-Steuereinheiten (1, 1a-d) in einer Batterie, unter Verwendung eines Systems (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die Schritte: a) Auslesen eines Eingangssignals (8, 8a-d) an einer ersten Anschlusseinheit (4, 4a-d) einer Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (1, 1a-d); b) Setzen einer Positionskennung (10, 10a-d) für die Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (1, 1a-d) in Abhängigkeit des ausgelesenen Eingangssignals (8, 8a-d); c) Ausgeben eines ersten Ausgangssignals (9, 9a-d) in Abhängigkeit der gesetzten Positionskennung (10, 10a-d) über eine zweite Anschlusseinheit (5, 5a-d) der Batteriemodul/-pack-Steuereinheit (1, 1a-d).
DE102020106412.8A 2020-03-10 2020-03-10 System und Verfahren zur Positionsbestimmung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten Active DE102020106412B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020106412.8A DE102020106412B4 (de) 2020-03-10 2020-03-10 System und Verfahren zur Positionsbestimmung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020106412.8A DE102020106412B4 (de) 2020-03-10 2020-03-10 System und Verfahren zur Positionsbestimmung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102020106412A1 DE102020106412A1 (de) 2021-09-16
DE102020106412B4 true DE102020106412B4 (de) 2021-12-30

Family

ID=77456899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020106412.8A Active DE102020106412B4 (de) 2020-03-10 2020-03-10 System und Verfahren zur Positionsbestimmung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020106412B4 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7760106B2 (en) 2006-12-13 2010-07-20 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Power cell monitoring
US20100182154A1 (en) 2007-09-28 2010-07-22 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Battery management system for electric vehicle
EP2982999B1 (de) 2013-04-04 2018-11-14 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Batterieüberwachungssystem und einstellverfahren für identifizierungsinformation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7760106B2 (en) 2006-12-13 2010-07-20 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Power cell monitoring
US20100182154A1 (en) 2007-09-28 2010-07-22 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Battery management system for electric vehicle
EP2982999B1 (de) 2013-04-04 2018-11-14 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Batterieüberwachungssystem und einstellverfahren für identifizierungsinformation

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020106412A1 (de) 2021-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008034078A1 (de) Steckverbindermodul
DE102012202754A1 (de) Batteriesensordatenübertragungseinheit und ein Verfahren zum Übertragen von Batteriesensordaten
DE112010004813T5 (de) Kommunikationssystem, weiterleitungsvorrichtung und kabelstrang
DE102013226581A1 (de) Batteriemanagementsystem und integrierte batteriemanagementvorrichtung
DE102017223665A1 (de) Elektrisches Batteriemodul
DE102012202751A1 (de) Batteriesensordatenübertragungseinheit und ein Verfahren zum Übertragen von Batteriesensordaten
WO2013076087A1 (de) Testsystem und testverfahren für kabelbäume
DE102012205353A1 (de) Heiz-, Ventilier- und Luftkonditionierungsmodul für ein Fahrzeug
EP3925039A1 (de) Verfahren zum betrieb eines stromverteilers
EP4107809A1 (de) Batteriemodul zum aufbau eines batteriesystems für ein fahrzeug
DE102019127195A1 (de) Modulares Interfacesystem zum Anschließen einer Steuerungseinrichtung und von Feldgeräte
DE102020106412B4 (de) System und Verfahren zur Positionsbestimmung von Batteriemodul/-pack-Steuereinheiten
DE102014210238A1 (de) Fahrzeugdiagnosevorrichtung
DE102014200321A1 (de) Verfahren zum Starten eines Batteriemanagementsystems
DE102016220262A1 (de) Elektromechanischer Adapter, Energiespeichersystem sowie Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichersystems
DE102018102767A1 (de) Verfahren zur ermittlung einer eigenschaft zumindest eines pv-moduls mittels einer unidirektional zu dem pv-modul gerichteten kommunikation und pv-anlage mit dem verfahren
DE102022204683A1 (de) Niederspannungs-dc-dc-wandler eines umweltfreundlichen fahrzeugs und verfahren zum ausgeben einer konstanten spannung mittels desselben
WO2013104394A1 (de) Batterieanordnung für ein kraftfahrzeug
DE102012207668A1 (de) Computerimplementiertes Verfahren zum Generieren von Software, Batterie und Kraftfahrzeug
DE102020214760A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Energiespeichersystems und Energiespeichersystem
DE102020102175A1 (de) Verfahren zur dynamischen Netzwerkadresskonfiguration von Kommunikationsschaltungen mehrerer Batteriezellen eines Batteriesystems eines Kraftfahrzeugs sowie Batteriesystem und Kraftfahrzeug
DE102020115210B4 (de) Steuersystem für ein mindestens zwei Übertragungsleitungen aufweisendes Bussystem
DE102015204301A1 (de) Testaufbau und Emulationseinheit für einen Zellmanagementcontroller eines Batteriemoduls zur Verwendung in einem Testaufbau zum Testen eines Batteriemanagementcontrollers
DE102020114188B3 (de) Verfahren zum Konfigurieren von Batteriezellen eines Batteriesystems, Batteriesystem sowie Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem
DE102015226600A1 (de) Steuergerät für ein Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final