DE10258469A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Datenübermittlung in einem verteilten System - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Datenübermittlung in einem verteilten System Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübermittlung in einem verteilten System, wobei das verteilte System aus mindestens zwei Einheiten besteht, wobei jeder Einheit mindestens ein Cotroller (C1-CN) zugeordnet ist, wobei die Controller (C1-CN) über ein Bus-System mit mindestens einer Auswerteeinrichtung (1) verbunden sind, wobei mindestens eine Zustandsgröße der Einheiten erfasst wird und die erfassten Zustandswerte als digitale Sequenz über das Bus-System an die Auswerteeinrichtung (1) übertragen werden, wobei die Controller (C1-CN) die digitalen Sequenzen synchron auf das Bussystem übertragen, wobei die digitalen Sequenzen einem Arbitrierungsverfahren unterzogen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübermittlung in einem verteilten System, wobei das verteilte System mindestens zwei Einheiten umfasst.
  • Verteilte Systeme sind aus unterschiedlichen Gebieten bekannt und umfassen eine Anzahl von Einheiten, welche vorzugsweise identische Parameter aufweisen. Elektrische Energie-Systeme sind beispielsweise oftmals als verteiltes System ausgebildet. Bei elektrischen Energie-Systemen sind eine Vielzahl von Einheiten, so genannte Zellen, miteinander verschaltet. Dabei können eine Vielzahl von Zellen zu so genannten Modulen verschaltet werden und eine Vielzahl von Modulen können miteinander verschaltet werden, um letztendlich ein elektrisches Energie-System mit hohen Leistungsparametern zu erlangen. Als Zellen sind beispielsweise Sekundär- oder Primärzellen, Brennstoffzellen, Solarzellen, kapazitive oder induktive Bauelemente bekannt.
  • Bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen ist beispielsweise eine Traktionsbatterie, die ebenfals ein elektrisches Energie-System darstellt, als verteiltes System ausgebildet, welche entweder die Gesamtenergie oder einen Teilbetrag der Gesamtenergie bereitstellt, die für den Betrieb eines solchen Fahrzeugs benötigt wird. Dabei unterliegt eine Traktionsbatterie hochdynamischen Lade- und Entladevorgängen, die beispielsweise abhängig sind vom Ladezustand, Temperatur, Betriebsalter und anderen veränderlichen Parametern. Für einen zuverlässigen Betrieb eines solchen Fahrzeugs ist es wichtig, Informationen über die Funktionstüchtigkeit und den Zustand einzelner Zellen und/oder Module und der gesamten Traktiansbatterie in den Steuerungsprozess einfließen zu lassen. Dabei ist es für einige Steuerungsprozesse erforderlich die Zustandsgrößenwerte aller Zellen und/oder Module in einen Verarbeitungsvorgang einzubeziehen, bei anderen Steuerungsprozessen ist es hingegen nur erforderlich ausgewählte Werte wie beispielsweise einen Minimalwert und/oder einen Maximalwert einer Zustandsgröße aller Zellen und/oder Module in einen Verarbeitungsvorgang einzubeziehen.
  • Dabei ist in einem bekannten verteilten System jeder Einheit ein so genannter Controller zugeordnet, der einen Wert von mindestens einer Zustandsgröße einer zugehörigen Einheit erfasst. Die Controller sind untereinander über ein Bus-System verbunden und über das Bus-System mit einer Auswerteeinrichtung verbunden. Ist es bei einem bekannten verteilten System erforderlich einen Minimalwert und/oder einen Maximalwert einer Zustandsgröße aller Einheiten zu ermitteln, wird oftmals folgende Verfahrensweise angewendet. Die Auswerteeinrichtung fordert alle Controller auf, Werte einer Zustandsgröße zu erfassen und die erfassten Werte zu übermitteln, worauf bedingt durch das zur Verfügung stehende Bus-System ein Controller nach dem anderen den Wert einer erfassten Zustandsgröße über den Bus zur Auswerteeinrichtung übermittelt. Durch Vergleich aller übermittelten Werte einer Zustandsgröße ermittelt die Auswerteeinrichtung einen erforderlichen Minimalwert und/oder Maximalwert, worauf entsprechende Regelvorgänge im verteilten System initiiert werden können. Schon allein der Übermittlungsvorgang aller Zustandsgrößenwerte an die Auswerteeinrichtung kann dabei so viel Zeit in Anspruch nehmen, das ein letztendlich ermittelter Maximalwert und/oder Minimalwert nicht mehr den aktuellen Zustand eines hoch dynamischen verteilten Systems wie beispielsweise einer Traktionsbatterie widerspiegelt.
  • Dieser Nachteil könnte dadurch aufgehoben werden, indem alle Daten über ein breites Bus-System parallel zur Auswerteeinrichtung übermittelt werden. Solch eine Vorgehensweise würde jedoch ein Bus-System und eine Auswerteeinrichtung erfordern, welche bei einem verteileten System mit mehreren hundert Einheiten, wie beispielsweise einer Solaranlage, den Kostenfaktor stark erhöhen würden.
  • Eine weitere bekannte Vorgehensweise besteht darin, dass alle Controller ihre erfassten Werte über das Bus-System untereinander vergleichen und den ermittelten Minimalwert und/oder Maximalwert der Auswerteeinrichtung übermitteln. Auch diese Vorgehensweise erfordert beim Vergleichsvorgang einen hohen Zeitaufwand, der nicht immer zu einem aktuellen Endergebnis führt.
  • Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer die Buslast in einem verteilten System reduziert wird oder bei gleich bleibender Buslast die Erfassungs- bzw. Messrate erhöht wird.
  • Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Hierbei umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung Controller, die jeweils einer Einheit eines verteilten Systems zugeordnet sind, ein Bus-System, das die Controller miteinander verbindet, eine Auswerteeinrichtung, die ebenfalls mit dem Bus-System verbunden ist und mindestens ein Mittel, welches Synchronisationsimpulse erzeugt, wobei mittels der Controller Werte mindestens einer Zustandsgröße der zugehörigen Einheiten erfasst werden, wobei erfasste Werte und/oder Werte einer daraus abgeleiteten Größe als digitale Sequenzen zeitsynchron auf den Bus gesendet werden, wobei die Controller einen Mikroprozessor aufweisen, mittels dem ein Arbitrierverfahren bezüglich der gesendeten Sequenzen durchführt wird.
  • Ein Unterschied zu bekannten Arbitrierverfahren wie beispielsweise beim CAN besteht darin, dass das Arbitrierverfahren nicht bezüglich eines Identifier durchgeführt wird, sondern in Bezug auf erfasste Messwerte oder Werte einer daraus abgeleiteten Größe, die in digitalen Sequenzen dargestellt sind. Dabei können erfasste Messwerte oder Werte einer daraus abgeleiteten Größe bereits in digitaler Form vorliegen oder diese Werte werden vor dem Senden beispielsweise mittels eines Analog/Digital-Wandlers in eine digitale Sequenz gewandelt, wenn diese Werte in analoger Form vorliegen.
  • Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass alle Controller gleichzeitig eine digitale Sequenz auf einen bekannten Bus senden können, wenn es beispielsweise erforderlich ist einen Minimalwert und/oder Maximalwert einer Zustandsgröße aller Einheiten zu bestimmen. Dabei dauert der Ermittlungsvorgang für einen Maximalwert oder einen Minimalwert nur so lange, wie das Übermitteln einer digitalen Sequenz eines Controllers. Es ist auch keine weitere Rechenleistung und Rechenzeit der Auswerteeinrichtung erforderlich, weil ein Maximalwert oder ein Minimalwert sofort nach dem Arbitrieren vorliegt. Dabei kann eine Sequenz, die vollständig an eine Auswerteeinrichtung übermittelt wird und einen Maximalwert oder einen Minimalwert darstellt, einem oder mehreren Controllern zugehörig sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sendet mindestens ein Controller, der eine digitale Sequenz vollständig der Auswerteeinrichtung übermittelt hat, weitere Informationen an die Auswerteeinrichtung. Dies kann beispielsweise eine Kennnummer sein, welche eine Einheit identifiziert. Dadurch können beispielsweise gezielte Regelvorgänge eingeleitet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die digitalen Sequenzen bitweise auf den Bus gesendet, wobei die Controller eine Schnittstelle und Leitungstreiber aufweisen, mit denen gleichzeitig ein Bit auf den Bus gesendet und ein Bit vom Bus empfangen werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Arbitrieren anhand eines dominanten und eines rezessiven Bits, wobei ein dominantes Bit beispielsweise einen hohen Pegel aufweist und ein rezessives Bit einen niedrigeren Pegel aufweist oder umgekehrt, wobei das höchstwertigste Bit zuerst gesendet wird. Dabei erfolgt das Arbitrieren derart, dass ein dominantes Bit auf dem Bus ein rezessives Bit auf dem Bus überschreibt, wobei ein Controller, der vom Bus ein dominantes Bit empfängt und gleichzeitig ein dominantes Bit auf den Bus sendet oder ein Controller, der ein rezessives Bit empfängt und gleichzeitig ein rezessives Bit sendet, das Senden fortsetzt, wobei ein Controller, der vom Bus ein dominantes Bit empfängt und gleichzeitig ein rezessives Bit auf den Bus sendet, das Senden stoppt oder nur noch rezessive Bits sendet.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden die digitalen Sequenzen bedarfsweise in den Controllern bitweise invertiert und auf den Bus gesendet. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise sowohl ein Minimalwert als auch ein Maximalwert ermittelbar ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass in der Auswerteeinrichtung eine dominante Bitform variabel festgelegt werden kann, wobei entweder ein Bit mit einem hohen Pegelwert oder ein Bit mit einem niedrigeren Pegelwert als dominante Bitform festgelegt wird. Auch durch diese Vorgehensweise ist es möglich beispielsweise einen Minimalwert und einen Maximalwert zu bestimmen.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden digitale Sequenzen in den Controllern im 2er-Komplement dargestellt, wobei das erste Bit invertiert übertragen wird, wodurch auch negative Werte in einen Vergleich einbezogen werden können. Die Invertierung des MSB ist dabei notwendig, damit bei der Arbitrierung die Größenverhältnisse korrekt berücksichtigt werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Werte einer Zustandsgröße von den Controllern parallel erfasst, wobei das Erfassen vorzugsweise zeitsynchron erfolgt. Ein Vorteil gegenüber einem seriellen Erfassungsprozess besteht darin, dass sich der zeitliche Ablauf noch weiter verkürzt. Durch die Synchronität ist darüber hinaus eine bessere Vergleichbarkeit der Zustandsgrößen gegeben.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden mindestens die elektrische Spannung, der elektrische Strom, die Temperatur und/oder der Druck als Zustandsgrößen der Einheiten mittels der Controller erfasst.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Mittel zum Erzeugen von Synchronisierimpulsen ein Taktgeber in der Auswerteeinrichtung. Damit ist es möglich alle Controller synchron zu steuern.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Einheiten des verteilten Systems Zellen eines elektrischen Energie-Systems, wobei die Zellen als Sekundär- oder Primärzellen, Brennstoffzellen, Solarzellen, kapazitive oder induktive Bauelemente ausgebildet sind.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das verteilte System als Traktionsbatterie ausgebildet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Bus als Zweidrahtleitung ausgebildet. Alternativ kann der Bus auch als Funkstrecke und/oder Infrarotstrecke ausgebildet sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
  • 1 den schematischen Aufbau eines verteilten Systems,
  • 2 den zeitlichen Ablauf des Ermittelns eines Maximalwertes und eines Minimalwertes (Stand der Technik),
  • 3 den schematischen Aufbau eines Controllers einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 4 den Verlauf einer erfindungsgemäßen Arbitration der digitalen Sequenzen,
  • 5 den zeitlichen Ablauf des erfindungsgemäßen Ermittelns eines Maximalwertes und eines Minimalwertes.
  • 1 zeigt ein verteiltes System 9, welches eine Batterie 7 umfasst, wobei die Batterie seriell verschaltete Einheiten, die als Zellen Z1-ZN mit identischen Parametern ausgebildet sind, aufweist. Das verteilte System umfasst ferner Controller C1-CN, wobei jeder Controller C1-CN einer Zelle Z1-ZN zugeordnet ist, sowie ein Bus-System 8, welches die Controller C1-CN mit einer Auswerteeinrichtung 1 verbindet. Dabei erfassen die Controller C1-CN Werte einer Zustandsgröße der zugeordneten Zellen Z1-ZN. Die erfassten Werte werden von den Controllern C1-CN über das Bus-System 8, welches als Zweidahtleitung ausgebildet ist, zur Auswerteeinrichtung 1 übermittelt. Es versteht sich, dass anstelle der Zellen Z1-Zn auch aus Zellen bestehende Module ausgewertet werden können.
  • In der 2 ist der zeitliche Ablauf des Ermittelns eines Maximalwertes und eines Minimalwertes einer durch die Controller C1-CN erfassten Zustandsgröße der den Controllern C1-CN zugeordneten Einheiten nach dem Stand der Technik in Diagrammform dargestellt.
  • Eine Auswerteeinrichtung erteilt über ein Bus-System an Controller C1-CN einen Befehl zum Aufnehmen und Vorverarbeiten von Messwerten. Dabei werden analoge Werte erfasst und diese analogen Werte oder Werte einer daraus abgeleiteten Größe in digitale Sequenzen gewandelt. Im Anschluss daran fragt die Auswerteeinrichtung den Controller 1 ab, welcher seine digitale Sequenz auf das Bus-System sendet und der Auswerteeinrichtung übermittelt. In gleicher Weise übermitteln die Controller C2 bis zum Controller CN digitale Sequenzen nacheinander der Auswerteeinrichtung. Hat die Auswerteeinrichtung die Sequenzen aller Controller C1-CN erhalten, ermittelt die Auswerteeinrichtung einen Minimalwert und einen Maximalwert. Die Gesamtzeitspanne der Übermittlung und der Ermittlung des Minimalwertes und des Maximalwertes setzt sich zusammen aus der Summe der Einzelübermittlungszeiten t_1 bis t_N und der Berechnungszeit der Auswerteeinrichtung. Dabei ist zu erkennen, dass sich die Gesamtzeitspanne mit der Anzahl der Einheiten erhöht.
  • In der 3 ist der schematische Aufbau eines Controllers C1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Dabei umfasst der Controller C1 einen Anlog/Digital-Wandler 3, einen Mikroprozessor 4, eine Schnittstelle 5 und einen Leitungstreiber 6. Der Controller C1 ist über ein Bus-System 8 mit einer Auswerteeinrichtung 1 verbunden, die ein Mittel 2 umfasst, welches Synchronisationsimpulse erzeugt. Das Mittel 2 kann beispielsweise ein Taktgeber sein. Der Controller C1 erfasst jeweils einen Wert der Zustandsgrößen D, E und F einer zugehörigen, nicht dargestellten Einheit eines verteilten Systems. Als Zustandsgröße können beispielsweise Spannung, Strom und Temperatur erfasst werden. Dabei kann der Controller C1 die Werte der Zustandsgrößen parallel oder seriell erfassen. Alternativ kann der Controller C1 auch ausgelegt sein, um nur eine Zustandsgröße D, E, oder F zu erfassen. Der Wert mindestens einer erfassten Zustandsgröße D, E, F oder ein Wert einer daraus abgeleiteten Größe, wie beispielsweise der Ladezustand, wird durch den Analog/Digital-Wandler 3 in eine digitale Sequenz gewandelt. Diese digitale Sequenz kann mittels der Schnittstelle 5 und den Treibern 6 bitweise auf das Bus-System 8 gesendet werden, wobei das höchstwertigste Bit (MSB) zuerst gesendet wird. Dabei ermöglichen die Schnittstelle 5 und die Treiber 6, dass gleichzeitig ein Bit Tx auf das Bus-System 8 gesendet und ein Bit Rx vom Bus-System 8 empfangen werden kann. Der Mikroprozessor 4 legt durch Arbitrieren fest, ob ein weiteres Bit auf das Bus-System 8 gesendet wird. Dazu wird beispielsweise von der Auswerteeinrichtung 1 ein dominanter Bitpegel und dementsprechend ein rezessiver Bitpegel festgelegt. Der dominante Bitpegel kann wahlweise ein hoher Bitpegel oder ein niedriger Bitpegel sein.
  • Auf dem Bus-System 8 wird ein rezessives Bit durch ein gleichzeitiges dominantes Bit überschrieben. Empfängt der Controller C1 ein dominantes Bit und sendet gleichzeitig ein dominantes Bit oder empfängt der Controller C1 ein rezessives Bit und sendet gleichzeitig ein rezessives Bit, so wird das Senden fortgesetzt. Empfängt der Controller C1 ein dominantes Bit und sendet gleichzeitig ein rezessives Bit, so veranlasst der Mikroprozessor 4 den Stopp des Sendens der digitalen Sequenz. Dies kann erfolgen, indem das Senden vollkommen eingestellt wird oder alternativ nur noch rezessive Bits gesendet werden.
  • So entscheidet ein Arbitrationsverfahren darüber, welche Controller eines verteilten Systems eine Sequenz vollständig zu einer Auswerteeinrichtung übermitteln. Diese Verfahrensweise kann beispielsweise auch dazu verwendet werden, dass ein Controller, der eine Sequenz vollständig der Auswerteeinrichtung übermittelt und im Anschluss daran eine Kennnummer übermittelt, von der Auswerteeinrichtung aufgefordert wird mindestens eine weitere Sequenz derselben Zustandsgröße und/oder einer anderen erfassten Zustandsgröße zu übermitteln.
  • In der 4 ist das Arbitrieren der Controller C1, C2 in Diagrammform dargestellt. Es ist jeweils die Bitfolge der gesendeten Bits Tx und der empfangenen Bits Rx der Controller C1, C2 und die auf dem Bus-System 8 befindliche Bitfolge dargestellt. Die in der Figur nicht dargestellte Auswerteeinrichtung sendet auf das Bus-System 8 einen Synchronisationsimpuls und legt als dominante Bitform ein Bit mit einem niedrigen Pegel fest. Mit Ausgabe des Synchronisationsimpulses beginnen die Controller C1, C2 zeitsynchron eine Bitfolge auf das Bus-System 8 zu senden, wobei diese mit dem höchstwertigsten Bit (MSB) beginnen und dem niederwertigsten Bit (LSB) enden. Als erstes Bit senden beide Controller C1, C2 ein rezessives Bit auf das Bus-System 8 und empfangen ein rezessives Bit vom Bus-System 8. Eine Arbitration ermittelt, dass beide Controller ein nächstes Bit auf das Bus-System 8 senden. Der gleiche Vorgang vollzieht sich beim jeweils zweiten Bit. Als drittes Bit sendet Controller C1 ein rezessives Bit und empfängt ein dominantes Bit. Eine Arbitration ermittelt, dass Controller C1 das Senden beendet oder weiterhin nur noch rezessive Bits sendet. Controller C2 hingegen sendet ein dominantes Bit und empfängt gleichzeitig ein dominantes Bit. Eine Arbitration führt hierbei dazu, dass Controller C2 ein nächstes Bit auf das Bus-System 8 sendet. Wenn der Arbitrationsvorgang abgeschlossen ist, hat mindestens ein Controller C1, C2 eine digitale Sequenz vollständig der Auswerteeinrichtung übermittelt, wobei die digitalen Sequenzen identisch sind, wenn mehrere Controller C1, C2 eine digitale Sequenz vollständig übermittelt haben.
  • Ein Controller C1, C2, der alle Bits einer digitalen Sequenz an die Auswerteeinrichtung 1 übermittelt hat, hat entweder einen Maximalwert oder einen Minimalwert übermittelt, was vom Arbitrationsverfahren abhängig ist. Ist beispielsweise ein Bit mit hohem Pegel ein dominantes Bit, so führt das Arbitrieren zu einem Maximalwert. Ist hingegen ein Bit mit niedrigem Pegel ein dominantes Bit, so führt das Arbitrieren zu einem Minimalwert.
  • Diese Ergebnisse können alternativ auch durch Invertieren der digitalen Sequenzen vor dem Senden erzielt werden. Ist beispielsweise ein Bit mit hohem Pegel ein dominantes Bit, so führt das Arbitrieren bei invertierten digitalen Sequenzen zu einem Minimalwert. Ist hingegen ein Bit mit niedrigem Pegel ein dominantes Bit, so führt das Arbitrieren bei invertierten digitalen Sequenzen zu einem Maximalwert.
  • In der 5 ist der zeitliche Ablauf des Ermittelns eines Minimalwertes und eines Maximalwertes einer durch Controller C1-CN erfassten Zustandsgröße von den Controllern C1-CN zugeordneten Einheiten eines verteilten Systems nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in Diagrammform dargestellt.
  • Eine Auswerteeinheit erteilt über ein Bus-System an die Controller C1-CN einen Befehl zum zeitsynchronen Aufnehmen und Vorverarbeiten von Messwerten. Dabei werden analoge Werte einer Zustandsgröße der zugeordneten Einheiten erfasst und diese analogen Werte oder Werte daraus abgeleiteter Größen in digitale Sequenzen gewandelt. Danach senden die Controller C1-CN zeitsynchron die zugehörigen digitalen Sequenzen bitweise auf das Bus-System. Jeder Controller C1-CN entscheidet bitweise durch Arbitration, wie oben dargelegt, ob weiter gesendet wird oder ob das Senden eingestellt wird. Dabei entscheidet ein Arbitrationsverfahren in 5, dass als erster Wert ein Minimalwert übermittelt wird. Danach fordert die Auswerteeinrichtung die Controller C1-CN noch einmal auf, die digitalen Sequenzen zeitsynchron zu übermitteln. Ein Arbitrationsverfahren entscheidet diesmal, dass ein Maximalwert übermittelt wird. Die Gesamtzeitspanne des Übermittelns der Werte und des Ermittelns eines Minimalwertes und eines Maximalwertes ergibt sich bei dieser Vorgehensweise aus der Summe von t 1 und t 2. Diese Gesamtzeitspanne hat sich gegenüber einer bekannten Vorgehensweise stark verkürzt. Vorteil dieser Vorgehensweise ist weiterhin das diese Gesamtzeitspanne unabhängig von der Gesamtanzahl von Einheiten eines verteilten System konstant bleibt. Das ist besonders vorteilhaft bei verteilten Systemen mit einer hohen Anzahl von Einheiten wie beispielsweise bei Solaranlagen oder auch bei einer Traktionsbatterie, bei der es wichtig ist, bei dynamischen Veränderungen zeitnah einen Maximalwert und/oder einen Minimalwert zu ermitteln.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedoch nicht darauf beschränkt, erfasste Werte nach einem Arbitrationsverfahren zu übermitteln. Wenn erforderlich können auch die erfassten Werte aller Einheiten seriell einer Auswerteeinrichtung übermittelt werden. So kann beispielsweise bei einem Elektrofahrzeug, in welchem eine Traktionsbatterie als verteiltes System ausgebildet ist, der Ladezustand einzelner Zellen in Abhängigkeit einer jeweiligen Fahrsituation übermittelt werden. Befindet sich das Elektrofahrzeug beispielsweise in einer Fahrsituation in der sich der Ladezustand der Zellen dynamisch ändert, kann es sinnvoll sein, die Ladezustandswerte der Zellen nach einem Arbitrationsverfahren zu übermitteln, um den Gesamtzustand der Traktionsbatterie zeitnah zu erfassen. Befindet sich das Elektrofahrzeug hingegen in einer Fahrsituation, welche keine dynamische Veränderung des Ladezustands zur Folge hat, kann solch eine Fahrsituation verwendet werden, um die Ladezustandswerte aller Zellen nach einem bekannten Verfahren zu übermitteln, um somit Informationen über den Ladezustand aller Zellen der Traktionsbatterie zu erhalten.

Claims (22)

  1. Verfahren zur Datenübermittlung in einem verteilten System, wobei das verteilte System aus mindestens zwei Einheiten besteht, wobei jeder Einheit mindestens ein Controller (C1-CN) zugeordnet ist, wobei die Controller (C1-CN) über ein Bus-System mit mindestens einer Auswerteeinrichtung (1) verbunden sind, wobei mindestens eine Zustandsgröße der Einheiten erfasst wird und die erfassten Zustandswerte als digitale Sequenz über das Bus-System an die Auswerteeinrichtung (1) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller (C1-CN) die digitalen Sequenzen synchron auf das Bussystem übertragen, wobei die digitalen Sequenzen einem Arbitrierungsverfahren unterzogen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine digitale Sequenz, die mindestens einem Controller (C1-CN) zugeordnet ist, vollständig an die Auswerteeinrichtung (1) übermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Controller (C1-CN), der eine Sequenz vollständig an die Auswerteeinrichtung (1) übermittelt, weitere Daten an die Auswerteeinrichtung (1) übermittelt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sequenz, die mindestens ein Controller (C1-CN) vollständig der Auswerteeinrichtung übermittelt, einen Maximalwert oder einen Minimalwert einer mittels der Controller (C1-CN) erfassten Zustandsgröße oder einer daraus abgeleiteten Größe darstellt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass digitale Sequenzen im 2er-Komplement dargestellt werden, wobei das erste Bit invertiert übertragen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller (C1-CN) die digitalen Sequenzen bedarfsweise vor dem Senden bitweise invertieren.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbitrieren bitweise erfolgt, wobei jeder Controller (C1-CN) eine Schnittstelle (5) und Leitungstreiber (6) umfasst, mit denen gleichzeitig Daten bitweise auf den Bus gesendet und bitweise vom Bus empfangen werden, wobei das höchstwertigste Bit zuerst gesendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbitrieren mittels einem dominanten und einem rezessiven Bit erfolgt, wobei ein dominantes Bit einen hohen Pegel aufweist und ein rezessives Bit einen niedrigeren Pegel aufweist oder ein rezessives Bit einen hohen Pegel aufweist und ein dominantes Bit einen niedrigeren Pegel aufweist, wobei das Arbitrieren derart erfolgt, dass ein dominantes Bit auf dem Bus ein gleichzeitiges rezessives Bit auf dem Bus überschreibt, wobei ein Controller (C1-CN), der vom Bus ein dominantes Bit empfängt und gleichzeitig ein dominantes Bit auf den Bus sendet oder ein Controller (C1-CN), der ein rezessives Bit empfängt und gleichzeitig ein rezessives Bit sendet, das Senden fortsetzt, wobei ein Controller (C1-CN), der vom Bus ein dominantes Bit empfängt und gleichzeitig ein rezessives Bit auf den Bus sendet, das Senden stoppt oder nur noch rezessive Bits sendet.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller (C1-CN) die Werte einer Zustandsgröße parallel erfassen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Controller (C1-CN) die Werte einer Zustandsgröße zeitsynchron erfassen.
  11. Vorrichtung zur Datenübermittlung in einem verteilten System, wobei das verteilte System aus mindestens zwei Einheiten besteht, wobei jeder Einheit mindestens ein Controller (C1-CN) zugeordnet ist, wobei die Controller (C1-CN) über ein Bus-System mit mindestens einer Auswerteeinrichtung (1) verbunden sind, wobei mindestens eine Zustandsgröße der Einheiten erfasst wird und die erfassten Zustandswerte als digitale Sequenz über das Bus-System an die Auswerteeinrichtung (1) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Mittel (2) umfasst, mit welchem Synchronisationsimpulse erzeugbar sind, wobei die digitalen Sequenzen der Controller (C1-CN) synchron auf das Bussystem übertragbar sind, wobei die Controller (C1-CN) einen Mikroprozessor (4) umfassen, mittels dem die digitalen Sequenzen einem Arbitrierungsverfahren unterziehbar sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine digitale Sequenz, die mindestens einem Controller (C1-CN) zugeordnet ist, vollständig an die Auswerteeinrichtung (1) übermittelbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einem Controller (C1-CN), der eine Sequenz vollständig der Auswerteeinrichtung (1) übermittelt, weitere Daten zur Auswerteeinrichtung (1) übermittelbar sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sequenz, die mindestens ein Controller (C1-CN) vollständig der Auswerteeinrichtung (1) übermittelt, einen Maximalwert oder einen Minimalwert einer mittels der Controller (C1-CN) erfassten Zustandsgröße oder einer daraus abgeleiteten Größe darstellt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Werte im 2er-Komplement darstellbar sind, wobei das erste Bit invertiert übertragbar ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Sequenzen vor dem Senden bitweise invertierbar sind.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbitrieren bitweise erfolgt, wobei die Controller (C1-CN) eine Schnittstelle (5) und Leitungstreiber (6) aufweisen, mit denen gleichzeitig Daten bitweise auf den Bus sendbar und bitweise vom Bus empfangbar sind, wobei das höchstwertigste Bit zuerst sendbar ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte einer Zustandsgröße von den Controllern (C1-CN) parallel erfassbar sind.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (2) zum Erzeugen von Synchronisationsimpulsen ein Taktgeber der Auswerteeinrichtung (1) ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bus-System als Zweidrahtleitung, Funkstrecke und/oder Infrarotstrecke ausgebildet ist.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten des verteilten Systems Zellen und/oder Module eines elektrischen Energie-Systems sind, wobei die Zellen und/oder Module als Sekundär- oder Primärzellen, Brennstoffzellen, Solarzellen, kapazitive oder induktive Bauelemente ausgebildet sind.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das verteilte System als Traktionsbatterie ausgebildet ist.
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