DE202016009112U1 - Konstruktionssysteme für Hybridbatteriesteuersystemarchitektur - Google Patents

Konstruktionssysteme für Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Download PDF

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Abstract

System, das Folgendes umfasst:
- ein Konstruktionssystem (58) für eine Batteriesteuersystemarchitektur, das einen oder mehrere Prozessoren (68) und Speicher (70), der zum Speichern einer Zielfunktion (72) ausgelegt ist, aufweist, wobei das Konstruktionssystem (58) für eine Batteriesteuersystemarchitektur zu Folgendem ausgelegt ist:
- Bestimmen einer Implementierung mehrerer Batteriesysteme (12), die mit einer Batteriesteuersystemarchitektur kompatibel sein sollen, die vom Konstruktionssystem (58) für die Batteriesteuersystemarchitektur bestimmt wird;
- Bestimmen von Sollsteuerebenen, die von mehreren Batteriesteuersystemen (26) bereitgestellt werden sollen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Implementierung der mehreren Batteriesysteme (12), wobei jedes der mehreren Batteriesteuersysteme (26) zum Steuern des Betriebs eines entsprechenden Batteriesystems (12) von den mehreren Batteriesystemen (12) ausgelegt ist;
- Bestimmen von Sollfunktionen, die von den mehreren Batteriesteuersystemen (26) bereitgestellt werden sollen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Implementierung der mehreren Batteriesysteme (12);
- Bestimmen der Infrastruktur, die voraussichtlich verwendet wird, um jede der Sollfunktionen bereitzustellen, wobei die Infrastruktur eine Verarbeitungsinfrastruktur, eine Kommunikationsinfrastruktur und eine Leistungsinfrastruktur aufweist; und
- Bestimmen der Batteriesteuersystemarchitektur durch Aufteilen der Sollfunktionen auf die Sollsteuerebenen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Zielfunktion (72) und der Infrastruktur, wobei die Batteriesteuersystemarchitektur zum Bereitstellen von Bausteinen ausgelegt ist, die verwendet werden, um jedes der mehreren Batteriesteuersysteme (26) zu implementieren;
- eine oder mehrere Eingabeeinrichtungen (62), die kommunikationsfähig mit dem Konstruktionssystem (58) gekoppelt sind, wobei das Konstruktionssystem (58) dazu ausgelegt ist, die Sollsteuerebenen, die Sollfunktionen oder beides aus der einen oder den mehreren Eingabeeinrichtungen (62) zu empfangen; und
- eine oder mehrere Ausgabeeinrichtungen (64), die kommunikationsfähig mit dem Konstruktionssystem (58) gekoppelt sind, wobei das Konstruktionssystem (58) dazu ausgelegt ist, die Batteriesteuersystemarchitektur an die eine oder die mehreren Ausgabeeinrichtungen (64) zu kommunizieren, um das Implementieren eines Batteriesteuersystems (26) unter Verwendung der von der Batteriesteuersystemarchitektur bereitgestellten Bausteine zu ermöglichen.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil von der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennr. 62/250,989 mit dem Titel „FLEXIBLE SCALABLE BATTERY MANAGEMENT SYSTEM“, eingereicht am 4. November 2015, die durch Bezugnahme hier in ihrer Gänze für alle Zwecke aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Batteriesysteme und insbesondere auf Batteriesteuersysteme, die in Batteriesystemen genutzt werden.
  • Dieser Abschnitt ist dazu vorgesehen, den Leser in verschiedene Aspekte der Technik, die mit verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung, die nachstehend beschrieben werden, in Beziehung stehen können, einzuführen. Es wird angenommen, dass diese Erörterung dabei hilft, dem Leser Hintergrundinformationen zu vermitteln, um ein besseres Verständnis der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Demzufolge versteht sich, dass diese Aussagen dementsprechend aufzufassen sind und nicht als verbindliche Angaben zum Stand der Technik.
  • Elektrische Systeme enthalten oftmals ein Batteriesystem zum Erfassen (z. B. Speichern) von erzeugter elektrischer Energie und/oder zum Zuführen von elektrischer Leistung. Tatsächlich können Batteriesysteme in elektrischen Systemen enthalten sein, die für verschiedene Anwendungen und/oder mit veränderlichen Konfigurationen genutzt werden. Zum Beispiel kann ein stationäres Stromversorgungssystem ein Batteriesystem enthalten, das die aus einem Elektrogenerator abgegebene elektrische Leistung aufnimmt und die elektrische Leistung als elektrische Energie speichert. Auf diese Weise kann das Batteriesystem elektrischen Verbrauchern, die die gespeicherte elektrische Energie verwenden, elektrische Leistung zuführen.
  • Darüber hinaus kann ein elektrisches System in einem Kraftfahrzeug ein Batteriesystem enthalten, das elektrische Leistung zuführt, zum Beispiel zum Bereitstellen und/oder Ergänzen der Antriebskraft (z. B. der Leistung) des Kraftfahrzeugs. Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung werden solche Kraftfahrzeuge als xEV bezeichnet und können irgendeines, irgendeine Variante und/oder irgendeine Kombination der folgenden Typen von Kraftfahrzeugen enthalten. Zum Beispiel können Elektrofahrzeuge (Electric Vehicles, EVs) ein batteriebetriebenes elektrisches Antriebssystem (z. B. einen oder mehrere Motoren) als primäre Quelle der Fahrzeugantriebskraft nutzen. Somit kann ein Batteriesystem in einem Elektrofahrzeug dahingehend implementiert werden, dass es dem batteriebetriebenen elektrischen Antriebssystem elektrische Leistung zuführt. Darüber hinaus können Hybridfahrzeuge (HEVs) eine Kombination aus einem batteriebetriebenen elektrischen Antriebssystem und einem Verbrennungsmotorantriebssystem zum Erzeugen der Fahrzeugantriebskraft nutzen. Somit kann ein Batteriesystem so implementiert werden, dass es das direkte Bereitstellen zumindest eines Teils der Fahrzeugantriebskraft durch Zuführen von elektrischer Leistung zum batteriebetriebenen elektrischen Antriebssystem ermöglicht.
  • Des Weiteren können Mildhybrid-Elektrofahrzeuge (mHEV) ein Verbrennungsmotorantriebsystem als die primäre Quelle der Fahrzeugantriebskraft verwenden, können jedoch das Batteriesystem zur Implementierung von „Stopp-/Start“-Techniken nutzen. Insbesondere kann ein mHEV während des Leerlaufs den Verbrennungsmotor deaktivieren und den Verbrennungsmotor anwerfen (z. B. neustarten), wenn ein Vortrieb gewünscht wird. Um die Implementierung solcher Techniken zu ermöglichen, kann das Batteriesystem weiter die elektrische Leistung zuführen, während der Verbrennungsmotor deaktiviert ist, und elektrische Leistung zum Anwerfen des Verbrennungsmotors zuführen. Auf diese Weise kann das Batteriesystem indirekt das Bereitstellen der Fahrzeugantriebskraft ergänzen.
  • In jedem Fall kann ein Batteriesystem ein Batteriesteuersystem enthalten, das den Betrieb des Batteriesystems steuert (z. B. überwacht und/oder managt). Zum Beispiel kann das Batteriesteuersystem Betriebsparameter (z. B. Spannung und/oder Strom) des Batteriesystems bestimmen und das Batteriesystem anweisen, den Betrieb zumindest zum Teil auf Basis der Betriebsparameter anzupassen. Somit kann die Implementierung des Batteriesteuersystems zumindest zum Teil auf Basis der Implementierung (z. B. der Konfiguration und/oder dem Aufbau) des Batteriesystems variieren. Allerdings kann in manchen Fällen die Implementierung des Batteriesystem zumindest zum Teil auf Basis der Sollanwendung und/oder der Konfiguration des elektrischen Systems, das das Batteriesystem nutzt, variieren.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Bestimmte Ausführungsformen, die dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung entsprechen, sind nachstehend aufgeführt. Diese Ausführungsformen sind nicht dazu vorgesehen, den Schutzbereich der Offenbarung zu beschränken, sondern sollen vielmehr nur eine kurze Zusammenfassung bestimmter offenbarter Ausführungsformen bereitstellen. Tatsächlich kann die vorliegende Offenbarung eine Vielzahl von Formen umfassen, die ähnlich oder anders als die nachstehend dargelegten Ausführungsformen sein können.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Batteriesysteme, die zum Beispiel in einem elektrischen System zum Erfassen (z. B. Speichern) von elektrischer Energie und/oder zum Zuführen von elektrischer Leistung unter Verwendung gespeicherter elektrischer Energie verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Batteriesystem ein Batteriesteuersystem enthalten, das zum Steuern des Betriebs des Batteriesystems verwendet wird. Um das Steuern des Betriebs zu ermöglichen, kann ein Batteriesteuersystem verschiedene Funktionen durchführen, wie zum Beispiel einen Betriebsparameter zu bestimmen, der zum Betrieb des Batteriesystems in Beziehung steht, und/oder einen Steuerbefehl zu bestimmen, der das Batteriesystem anweist, einen Steuervorgang durchzuführen.
  • In einigen Ausführungsformen können Funktionen, die von einem Batteriesteuersystem durchgeführt werden sollen, von der Implementierung (z. B. dem hierarchischen Aufbau) des Batteriesystems abhängen. Allerdings kann in manchen Fällen die Implementierung der Batteriesysteme, die in unterschiedlichen elektrischen Systemen und/oder unterschiedlichen Sollanwendungen genutzt werden, variieren. Von daher können die Funktionen, die von unterschiedlichen Batteriesteuersystemen durchgeführt werden, und somit deren Implementierung variieren.
  • Um das Verbessern der Implementierungsflexibilität zu ermöglichen, stellt die vorliegende Offenbarung Techniken zum Bestimmen einer Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bereit, die zum Implementieren mehrerer unterschiedlicher Batteriesteuersysteme mit reduzierten, mit der Implementierung verknüpften Kosten genutzt werden können. In einigen Ausführungsformen kann das Hybridbatteriesteuersystem Basis (z. B. Standard)-Bausteine enthalten, die zum Implementieren eines Batteriesteuersystems verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur eine Zellsteuereinheit, eine Strangsteuereinheit und eine Systemsteuereinheit sowie Funktionen, die jeweils von diesen bereitgestellt werden, und Infrastruktur in jeder spezifizieren, um die entsprechenden Funktionen bereitzustellen.
  • Somit kann in einigen Ausführungsformen ein Konstruktionssystem die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur zumindest zum Teil auf Basis von Sollsteuerebenen (z. B. der Granularität) und/oder Sollfunktionen bestimmen, die von Batteriesteuersystemen, die kompatibel (z. B. implementierbar) sein sollen, unter Verwendung der in der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bereitgestellten Bausteine bereitgestellt werden sollen. Um das Bestimmen der Sollsteuerebenen und/oder der Sollfunktionen zu ermöglichen, kann das Konstruktionssystem in einigen Ausführungsformen Batteriesysteme entsprechend mit den Batteriesteuersystemen analysieren. Auf diese Weise kann das Konstruktionssystem die Implementierung (z. B. den hierarchischen Aufbau) der Batteriesysteme bestimmen.
  • Wenn zum Beispiel ein Batteriesystem ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen enthält, kann das Konstruktionssystem bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Zellsteuerebene und/oder eine Modulsteuerebene enthalten. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem bestimmen, dass die Sollfunktionen Funktionen auf Modulebene, wie zum Beispiel das Bestimmen der Spannung des Batteriemoduls, und/oder Funktionen auf Zellebene, wie zum Beispiel das Bestimmen der Spannung einer oder mehrerer Batteriezellen, enthalten. Wenn ein Batteriesystem einen Batteriestrang mit mehreren in Reihe verbundenen Batteriemodulen enthält, kann das Konstruktionssystem des Weiteren bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Strangsteuerebene enthalten und die Sollfunktionen Funktionen auf Strangebene enthalten, wie zum Beispiel das Bestimmen von Betriebsparametern (z. B. Spannung oder Strom) des Batteriestrangs und/oder das Koordinieren des Betriebs der Batteriemodule. Wenn ein Batteriesystem mehrere Batteriestränge enthält, kann das Konstruktionssystem außerdem bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Systemsteuerebene enthalten und die Sollfunktionen Funktionen auf Systemebene enthalten, wie zum Beispiel das Koordinieren des Betriebs der Batteriestränge.
  • In manchen Fällen kann ein Batteriesteuersystem unter Verwendung irgendeiner von mehreren unterschiedlichen Batteriesteuersystemarchitekturen implementierbar sein. Allerdings kann jede der unterschiedlichen Batteriesteuersystemarchitekturen eine veränderliche Wirkung auf die Implementierungsflexibilität und/oder mit der Implementierung verknüpfte Kosten haben. Somit kann die Konstruktion in einigen Ausführungsformen die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur aus mehreren Kandidaten auswählen, zum Beispiel unter Verwendung einer Zielfunktion, die eine Metrik für jeden Kandidaten bereitstellt, die die voraussichtliche Implementierungsflexibilität und/oder voraussichtliche, mit der Implementierung verknüpfte Kosten angibt.
  • Um die Implementierungsflexibilität zu bestimmen, kann das Konstruktionssystem in einigen Ausführungsformen eine Reihe von unterschiedlichen Batteriesteuersystemen und/oder eine Reihe von Sollfunktionen der unterschiedlichen Batteriesteuersysteme bestimmen, zu deren Implementierung eine Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur in der Lage ist. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem, um das Bestimmen von mit der Implementierung verknüpften Kosten zu ermöglichen, Infrastruktur bestimmen, die in einer Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur verwendet wird. In einigen Ausführungsformen können mit der Implementierung verknüpfte Kosten reduziert werden, indem die Anzahl an Mikroprozessoren, die Anzahl an Isolationsbarrieren und/oder die Kommunikationsinfrastruktur reduziert werden, die zum Implementieren eines Batteriesteuersystems verwendet werden.
  • Um das Verbessern der Implementierungsflexibilität und/oder das Reduzieren von mit der Implementierung verknüpften Kosten zu ermöglichen, kann in einigen Ausführungsformen die vom Konstruktionssystem bestimmte Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Funktionen in den Bausteinen zumindest zum Teil auf Basis der Spannungsdomäne und/oder der Steuerebenenhierarchie gruppieren. Darüber hinaus kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen weniger rechenintensive Funktionen verteilen, zum Beispiel in den Zellsteuereinheiten, um das Verbessern der Implementierungsflexibilität zu ermöglichen. Andererseits kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen rechenintensivere Verarbeitungsfunktionen zentralisieren, zum Beispiel in Strangsteuereinheiten, um das Reduzieren der Anzahl an Mikroprozessoren und somit von mit der Implementierung verknüpften Kosten zu ermöglichen. Des Weiteren kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen die Kommunikation zwischen Komponenten zentralisieren, die in unterschiedlichen Spannungsdomänen (z. B. bereichen) arbeiten, zum Beispiel in Strangsteuereinheiten, um das Reduzieren der Anzahl an Isolationsbarrieren und somit von mit der Implementierung verknüpften Kosten zu ermöglichen.
  • Darüber hinaus kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen eine integrierte Strangsteuereinheit enthalten, die die Funktionalität einer Zellsteuereinheit und einer Strangsteuereinheit integriert. Mit anderen Worten: Anstelle einer separaten Strangsteuereinheit und einer Zellsteuereinheit kann das Batteriesystem mit einer integrierten Strangsteuereinheit implementiert werden. Auf diese Weise kann das Implementieren eines Batteriesteuersystems unter Verwendung der integrierten Strangsteuereinheit das Reduzieren der Kommunikationsinfrastruktur und somit von mit der Implementierung verknüpften Kosten ermöglichen.
  • Darüber hinaus kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen ermöglichen, dass Strangsteuereinheiten (z. B. integrierte Strangsteuereinheiten) kommunikationsfähig über ein serielles Kommunikationsnetzwerk gekoppelt werden, zum Beispiel unter Verwendung eines oder mehrerer serieller Kommunikationsbusse, wie zum Beispiel eines Ripcord-Busses. In einigen Ausführungsformen kann das serielle Kommunikationsnetzwerk die Strangsteuereinheiten kommunikationsfähig in einer Prioritätskette koppeln, zum Beispiel mit einer Master-Strangsteuereinheit und einer oder mehreren untergeordneten Steuereinheiten. Unter Nutzung des seriellen Kommunikationsnetzwerks können die Strangsteuereinheiten serielle Kommunikationssignale kommunizieren, die Selbstkonfiguration und/oder Fehlermeldung ermöglichen.
  • Zum Beispiel kann eine Master-Strangsteuereinheit ein serielles Kommunikationssignal mit einer Master-Frequenz (z. B. 100 Hz) erzeugen, die angibt, dass sie die Master-Strangsteuereinheit ist. Darüber hinaus kann die Master-Strangsteuereinheit das serielle Kommunikationssignal mit einer Fehlerfrequenz erzeugen, um anzugeben, dass ein Fehler detektiert worden ist. Die Master-Strangsteuereinheit kann dann über einen seriellen Kommunikationsbus das serielle Kommunikationssignal an eine untergeordnete Strangsteuereinheit kommunizieren.
  • Zumindest zum Teil auf Basis der Frequenz des seriellen Kommunikationssignals kann somit eine untergeordnete Strangsteuereinheit bestimmen, ob ein Fehler im Batteriesystem detektiert worden ist. Wenn ein Fehler detektiert worden ist, kann die untergeordnete Strangsteuereinheit ein serielles Kommunikationssignal mit der Fehlerfrequenz ausgeben, um anzugeben, dass ein Fehler detektiert worden ist. Wenn andererseits kein Fehler detektiert worden ist, kann die untergeordnete Strangsteuereinheit ihren Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk zumindest zum Teil auf Basis der empfangenen Frequenz bestimmen. Zum Beispiel kann eine Strangsteuereinheit bestimmen, dass sie die erste untergeordnete Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk ist, wenn die empfangene Frequenz gleich der Masterfrequenz ist.
  • Darüber hinaus kann eine untergeordnete Strangsteuereinheit eine Rangfrequenz bestimmen, die ihren Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk angibt. In einigen Ausführungsformen kann die Rangfrequenz ein Bruchteil der empfangenen Frequenz sein. Zum Beispiel kann die Rangfrequenz (z. B. 50 Hz), die von der ersten untergeordneten Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk bestimmt wird, die Hälfte der empfangenen Frequenz und somit die Hälfte der Master-Frequenz (z. B. 100 Hz) sein. Die erste untergeordnete Strangsteuereinheit kann dann das serielle Kommunikationssignal mit der Rangfrequenz an eine nächste untergeordnete Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk kommunizieren. Auf diese Weise kann die nächste untergeordnete Strangsteuereinheit bestimmen, dass ihr Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk die zweite untergeordnete Strangsteuereinheit ist.
  • Um das Detektieren von Fehlern zu ermöglichen, kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen eine Zellsteuereinheit mit Fehlerdetektionsfähigkeiten bereitstellen. Allerdings kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen beschränkte Verarbeitungsfähigkeiten in der Zellsteuereinheit enthalten, um das Reduzieren von mit der Implementierung verknüpften Kosten zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die Zellsteuereinheit anstelle eines Mikroprozessors einen ersten Analog-Digital-Umsetzer (ADU), einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer und Logikschaltungen enthalten, die logische Operationen und/oder arithmetische Operationen auf Basis von in der Logikschaltung gebildeten Schaltungsverbindungen durchführt.
  • Um somit die Zuverlässigkeit des Batteriesystems zu verbessern, kann die Zellsteuereinheit dazu implementiert werden, Fehlerdetektion sogar mit beschränkten Verarbeitungsfähigkeiten bereitzustellen. Zum Beispiel kann der erste Analog-Digital-Wandler in einigen Ausführungsformen Sensordaten (z. B. eine Analogdarstellung) von einem Spannungssensor empfangen und eine Spannung der ersten Zellgruppe (z. B. eine Digitaldarstellung) erzeugen, die die über einer ersten Zellgruppe im Batteriemodul gemessene Spannung angibt. Darüber hinaus kann der zweite Analog-Digital-Wandler Sensordaten von einem Spannungssensor empfangen und eine Spannung der zweiten Zellgruppe erzeugen, die die über einer zweiten Zellgruppe im Batteriemodul gemessene Spannung angibt. Des Weiteren kann der zweite Analog-Digital-Wandler Sensordaten von einem Spannungssensor empfangen und eine gemessene Spannung der Zellgruppe (z. B. eine Digitaldarstellung) erzeugen, die die über dem Batteriemodul gemessene Spannung angibt.
  • Zumindest zum Teil auf Basis der Spannung der ersten Zellgruppe und der Spannung der zweiten Zellgruppe können die Logikschaltungen eine berechnete Spannung des Batteriemoduls bestimmen, zum Beispiel durch Summieren der Spannung der ersten Zellgruppe und der Spannung der zweiten Zellgruppe. Um zu bestimmen, ob voraussichtlich ein Fehler vorliegt, können die Logikschaltungen darüber hinaus die berechnete Spannung des Batteriemoduls mit der gemessenen Spannung des Batteriemoduls vergleichen. Zum Beispiel können die Logikschaltungen in einigen Ausführungsformen bestimmen, dass voraussichtlich ein Fehler vorliegt, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen der berechneten Spannung des Batteriemoduls und der gemessenen Spannung des Batteriemoduls größer als ein Differenzschwellenwert ist. Auf diese Weise kann eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur, die die Implementierungsflexibilität verbessert und/oder mit der Implementierung verknüpfte Kosten reduziert, bestimmt werden und zum Implementieren verschiedener Batteriesteuersysteme verwendet werden.
  • Figurenliste
  • Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden, wenn die folgende ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen gelesen wird, in denen überall in den Zeichnungen gleiche Zeichen gleiche Teile darstellen:
    • Die 1 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Systems, das ein Batteriesystem enthält, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs mit dem Batteriesystem des elektrischen Systems des Anspruchs 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 3 ist eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs der 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 4 ist ein Blockdiagramm des Batteriesystems der 1, das ein Batteriesteuersystem enthält, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 5 ist ein Blockdiagramm eines Konstruktionssystems, das zum Bestimmen einer Sollarchitektur des Batteriesteuersystems der 4 verwendet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 6 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Betrieb des Konstruktionssystems der 6 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 7 ist ein Blockdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen von Sollfunktionen des Batteriesteuersystems der 4 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 8 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen der Infrastruktur im Batteriesteuersystem der 4, die zum Implementieren der Sollfunktionen verwendet wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 9 ist ein Blockdiagramm des Batteriesystems der 4, wobei das Batteriesteuersystem unter Verwendung von Zellsteuereinheiten, Strangsteuereinheiten und einer Systemsteuereinheit auf Basis einer beispielhaften Architektur implementiert wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 10 ist ein Blockdiagramm der Systemsteuereinheit der 9 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 11 ist ein Blockdiagramm einer Strangsteuereinheit der 9 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 12 ist ein Blockdiagramm einer Zellsteuereinheit der 9 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 13 ist ein Blockdiagramm des Batteriesystems der 4, wobei das Batteriesteuersystem unter Verwendung der Zellsteuereinheiten, der integrierten Strangsteuereinheiten und der Systemsteuereinheit auf Basis einer anderen beispielhaften Architektur implementiert wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 14 ist ein Blockdiagramm einer integrierten Strangsteuereinheit der 13 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 15 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Implementieren der integrierten Strangsteuereinheit der 14 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 16 ist ein Blockdiagramm einer Master-Strangsteuereinheit und untergeordneter Strangsteuereinheiten, die kommunikationsfähig über eine serielle Kommunikationsbus-Prioritätskette gekoppelt werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 17 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Kommunizieren eines seriellen Kommunikationssignals in der seriellen Kommunikationsbus-Prioritätskette der 16 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 18 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Betrieb einer untergeordneten Strangsteuereinheit zumindest zum Teil auf Basis des seriellen Kommunikationssignals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 19 ist ein Kurvenbild von beispielhaften seriellen Kommunikationssignalen, die von Strangsteuereinheiten in der seriellen Kommunikationsbus-Prioritätskette der 16 ausgegeben werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • die 20 ist ein Blockdiagramm eines Batteriemoduls und einer Zellsteuereinheit im Batteriesystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
    • die 21 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Betrieb der Zellsteuereinheit der 20 zum Detektieren von Fehlern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend beschrieben. Im Bemühen, eine knappe Beschreibung dieser Ausführungsformen bereitzustellen, werden in der Spezifikation nicht alle Merkmale einer konkreten Implementierung beschrieben. Es versteht sich, dass bei der Entwicklung jeder solchen konkreten Implementierung, wie bei jedem Engineering- oder Konstruktionsprojekt, zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die speziellen Ziele der Entwickler, wie zum Beispiel die Erfüllung systembezogener und geschäftsbezogener Vorgaben, zu erreichen, die von einer Implementierung zur nächsten variieren können. Außerdem versteht sich, dass ein solcher Entwicklungsaufwand zwar komplex und zeitaufwändig sein kann, jedoch für Durchschnittsfachleute, die über den Vorteil der vorliegenden Offenbarung verfügen, trotzdem ein Routinevorhaben für die Konstruktion, die Fertigung und die Produktion darstellt.
  • Im Allgemeinen können Batteriesysteme dazu implementiert werden, die von einem oder mehreren Elektrogeneratoren erzeugte elektrische Leistung zu erfassen (z. B. zu speichern) und/oder einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern unter Verwendung der gespeicherten elektrischen Energie elektrische Leistung zuzuführen. Zur Nutzung dieser Vorteile sind oftmals ein oder mehrere Batteriesysteme in einem elektrischen System enthalten. Tatsächlich kann ein Batteriesystem in elektrischen Systemen mit veränderlichen Konfigurationen genutzt werden, um vielfältige Sollanwendungen zu implementieren, zum Beispiel von einem stationären Stromversorgungssystem zu einem elektrischen Kraftfahrzeugsystem.
  • Um das Implementieren unterschiedlicher Sollanwendungen zu ermöglichen, kann die Konfiguration eines elektrischen Systems und somit des im elektrischen System verwendeten Batteriesystems angepasst werden. Zum Beispiel kann das elektrische System in einer Sollanwendung eine erste elektrische Last (z. B. eine Komponente), die dazu konzipiert ist, unter Verwendung von elektrischer Leistung in einer Hochspannungsdomäne (z. B. 48 V, 600 V oder 720 V) zu arbeiten, und eine zweite elektrische Last, die unter Verwendung von elektrischer Leistung in einer Niederspannungsdomäne (z. B. 3 V, 5 V oder 12 V) arbeitet, enthalten. Von daher kann das Batteriesystem dazu implementiert werden, der ersten elektrischen Last in der Hochspannungsdomäne elektrische Leistung zuzuführen.
  • Um das Bereitstellen der Hochspannungsdomäne zu ermöglichen, kann das Batteriesystem in einigen Ausführungsformen mit mehreren Batteriemodulen (z. B. Sätzen) implementiert werden, die in Reihe als ein oder mehrere Batteriestränge verbunden werden. Um das Bereitstellen ausreichender elektrischer Leistung zum Betreiben der ersten elektrischen Last zu ermöglichen, kann darüber hinaus in einigen Ausführungsformen das Batteriesystem mit mehreren Batteriemodulen und/oder mehreren parallel verbundenen Batteriesträngen implementiert werden. Des Weiteren kann das Batteriesystem und/oder eine externe Leistungsquelle dazu implementiert werden, der zweiten elektrischen Last elektrische Leistung in der Niederspannungsdomäne zuzuführen.
  • Um den Betrieb zu steuern (z. B. das Speichern von elektrischer Energie und/oder das Zuführen von elektrischer Leistung), kann ein Batteriesystem ein Batteriesteuersystem enthalten. Insbesondere kann das Batteriesteuersystem den Betrieb des Batteriesystems durch Durchführen verschiedener Funktionen steuern, wie zum Beispiel Bestimmen von Betriebsparametern (z. B. Spannung, Strom und/oder Temperatur), die zum Betrieb des Batteriesystems in Beziehung stehen, Kommunizieren der Betriebsparameter innerhalb des Batteriesteuersystems, Kommunizieren der Betriebsparameter an ein externes Kommunikationsnetzwerk und/oder Bestimmen von Steuerbefehlen, die das Batteriesystem anweisen, Steuervorgänge durchzuführen. Zum Beispiel kann das Batteriesteuersystem Betriebsparameter einer oder mehrerer Batteriezellen in einem Batteriemodul, einem oder mehreren Batteriemodulen, einem oder mehreren Batteriesträngen und/oder dem Batteriesystem als Ganzes bestimmen. Darüber hinaus kann das Batteriesteuersystem die Betriebsparameter an ein übergeordnetes Steuersystem kommunizieren, das den Betrieb von Untersystemen im elektrischen System koordiniert. Des Weiteren kann das Batteriesteuersystem einen Steuerbefehl kommunizieren, der ein Relais (z. B. einen Schutzschalter) anweist, zu öffnen, wenn ein Fehler detektiert wird.
  • In manchen Fällen können Funktionen, die von einem Batteriesteuersystem bereitgestellt werden sollen, von der Implementierung (z. B. dem hierarchischen Aufbau) des entsprechenden Batteriesystems abhängen. Allerdings kann, wie oben beschrieben wird, die Implementierung des Batteriesystems variieren, wenn es in unterschiedlichen elektrischen Systemen und/oder in unterschiedlichen Sollanwendungen genutzt wird. Mit anderen Worten: Das Batteriesteuersystem, das in unterschiedlichen Batteriesystemen verwendet wird, kann in der Implementierung variieren, wie zum Beispiel in den bereitgestellten Funktionen und/oder Steuerebenen (z. B. der Granularität).
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Batteriesteuersystem unter Verwendung einer Batteriesteuersystemarchitektur implementiert werden. Zum Beispiel kann eine rein zentralisierte Batteriesteuersystemarchitektur für ein spezifisches Batteriesteuersystem konzipiert werden und somit die Implementierungsflexibilität einschränken (z. B. die Anzahl an kompatiblen Batteriesystemvarianten). Beim anderen Extrem kann eine rein verteilte Batteriesteuersystemarchitektur die Menge an redundanter Infrastruktur erhöhen, um die Implementierungsflexibilität zu verbessern, jedoch zu erhöhten, mit der Implementierung verknüpften Kosten führen.
  • Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung Techniken zum Bestimmen einer Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bereit, die zum Beispiel die Implementierungsflexibilität verbessern und/oder mit der Implementierung verknüpfte Kosten reduzieren. In einigen Ausführungsformen kann das Hybridbatteriesteuersystem Basis (z. B. Standard)-Bausteine enthalten, die zum Implementieren eines Batteriesteuersystems verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur eine Zellsteuereinheit mit spezifischer Infrastruktur bereitstellen, um spezifische Funktionen auf Zellebene und/oder Funktionen auf Modulebene bereitzustellen. Darüber hinaus kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur eine Strangsteuereinheit mit spezifischer Infrastruktur bereitstellen, um spezifische Funktionen auf Strangebene bereitzustellen. Des Weiteren kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur eine Systemsteuereinheit mit spezifischer Infrastruktur bereitstellen, um spezifische Funktionen auf Systemebene bereitzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Konstruktionssystem die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur zumindest zum Teil auf Basis von Sollsteuerebenen (z. B. der Granularität) und/oder von Sollfunktionen bestimmen, die von Batteriesteuersystemen bereitgestellt werden sollen, die dazu vorgesehen sind, unter Verwendung der in der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bereitgestellten Bausteine implementierbar zu sein. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem in einigen Ausführungsformen die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur zumindest zum Teil auf Basis der Infrastruktur (z. B. Verarbeitungs-, Leistungs- und/oder Kommunikationsinfrastruktur) bestimmen, die voraussichtlich zum Implementieren der Sollfunktionen verwendet werden soll.
  • Um das Bestimmen der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur zu ermöglichen, kann das Konstruktionssystem in einigen Ausführungsformen mehrere Kandidaten unter Verwendung einer Zielfunktion analysieren. In einigen Ausführungsformen kann die Zielfunktion eine Metrik bereitstellen, die mit einem Kandidaten verknüpft ist, der eine voraussichtliche Implementierungsflexibilität und/oder voraussichtliche, mit der Implementierung verknüpfte Kosten angibt. Zum Beispiel kann die Zielfunktion in einigen Ausführungsformen auf das Reduzieren der Anzahl an Prozessoren, das Reduzieren der Anzahl an Isolationsbarrieren und/oder das Reduzieren der Kommunikationsinfrastruktur abzielen. Auf diese Weise kann das Konstruktionssystem die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur aus mehreren Kandidaten auswählen.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Funktionen in den verschiedenen Bausteinen zumindest zum Teil auf Basis der Spannungsdomäne und/oder der Steuerebenenhierarchie gruppieren. Zum Beispiel kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Messfunktionen, die zu einem Batteriemodul und/oder zu Batteriezellen im Batteriemodul in Beziehung stehen, in einer Zellsteuereinheit gruppieren. Darüber hinaus kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen externe (z. B. vom Batteriesteuersystem) Kommunikationsfunktionen in einer Systemsteuereinheit zentralisieren, wodurch die zum Implementieren der externen Kommunikationsfunktionen genutzte Kommunikationsinfrastruktur reduziert wird.
  • Des Weiteren kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen rechenintensivere Verarbeitungsfunktionen in einem Baustein zentralisieren. Zum Beispiel kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur rechenintensivere Verarbeitungsfunktionen in einer Strangsteuereinheit zentralisieren, wodurch die zum Implementieren der Verarbeitungsfunktionen genutzte Verarbeitungsinfrastruktur reduziert wird. Andererseits kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur weniger rechenintensive Funktionen auf mehrere unterschiedliche Bausteine verteilen. Zum Beispiel kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur weniger rechenintensive Verarbeitungsfunktionen auf eine Zellsteuereinheit, eine Strangsteuereinheit und eine Systemsteuereinheit verteilen, wodurch die Implementierungsflexibilität durch Bereitstellen mehrerer unterschiedlicher Steuerebenen (z. B. Granularität) verbessert wird.
  • Darüber hinaus kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen Kommunikationsfunktionen zwischen Komponenten, die in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten, in einem Baustein zentralisieren (z. B. innerhalb des Batteriesteuersystems). Zum Beispiel kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur die Kommunikation zwischen elektrischen Komponenten, die in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten, in einer Strangsteuereinheit zentralisieren. Auf diese Weise können andere Bausteine ohne Isolationsbarrieren implementiert werden, wodurch die zum Implementieren von Kommunikationsfunktionen verwendete Leistungsinfrastruktur reduziert wird.
  • Wie oben beschrieben wird, kann ein Batteriestrang ein oder mehrere, in Reihe verbundene Batteriemodule enthalten. Mit anderen Worten: Ein Batteriestrang enthält im Allgemeinen zumindest ein Batteriemodul. Somit kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen eine integrierte Strangsteuereinheit enthalten, die die Funktionalität einer Zellsteuereinheit und einer Strangsteuereinheit integriert. Mit anderen Worten: Anstelle einer separaten Strangsteuereinheit und einer Zellsteuereinheit kann das Batteriesystem eine einzige integrierte Strangsteuereinheit enthalten. Auf diese Weise kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur ermöglichen, die Kommunikationsinfrastruktur zu reduzieren - insbesondere in weniger komplexeren Batteriesystemen (z. B. in Batteriesträngen mit einem einzigen Batteriemodul). Tatsächlich kann in einigen Ausführungsformen das Verwenden einer integrierten Strangsteuereinheit das Verwenden einer Systemsteuereinheit vermeiden, zum Beispiel in Batteriesystemen mit einem einzigen Batteriemodul und/oder einem einzigen Batteriestrang.
  • In einigen Ausführungsformen können Strangsteuereinheiten (z. B. integrierte Strangsteuereinheiten) kommunikationsfähig durch ein paralleles (z. B. primäres) Kommunikationsnetzwerk, wie zum Beispiel ein Controller Area Network (CAN), gekoppelt werden. Um die Zuverlässigkeit eines Batteriesteuersystems zu verbessern, können die Strangsteuereinheiten auch über ein serielles (z. B. Backup) Kommunikationsnetzwerk über einen oder mehrere serielle Kommunikationsbusse, wie zum Beispiel einen Ripcord-Bus, kommunikationsfähig sein. In einigen Ausführungsformen kann das serielle Kommunikationsnetzwerk die Strangsteuereinheiten kommunikationsfähig in einer Prioritätskette koppeln, zum Beispiel mit einer Master (z. B. ersten) Strangsteuereinheit und einer oder mehreren untergeordneten (z. B. zweiten) Steuereinheiten.
  • Darüber hinaus kann das serielle Kommunikationsnetzwerk in einigen Ausführungsformen ermöglichen, dass die Strangsteuereinheiten serielle Kommunikationssignale kommunizieren, die verwendet werden, um Selbstkonfiguration und/oder Fehlermeldung zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann eine Strangsteuereinheit ein serielles Kommunikationssignal mit einer Frequenz erzeugen, die ihren Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk angibt und/oder ob ein Fehler im Batteriesystem detektiert worden ist. Wenn zum Beispiel kein Fehler detektiert worden ist, kann eine erste Strangsteuereinheit ein serielles Kommunikationssignal mit einer Master-Frequenz erzeugen, die angibt, dass sie die Master-Strangsteuereinheit ist. Wenn andererseits ein Fehler detektiert worden ist, kann die erste Strangsteuereinheit das serielle Kommunikationssignal mit einer Fehlerfrequenz erzeugen, was angibt, dass ein Fehler im Batteriesystem detektiert worden ist.
  • Durch Ausgeben des seriellen Kommunikationssignals an einen seriellen Kommunikationsbus kann eine Strangsteuereinheit ermöglichen, dass eine nachfolgende Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk bestimmt, dass der Fehler detektiert worden ist. Wenn zum Beispiel eine zweite Strangsteuereinheit ein serielles Kommunikationssignal mit der Fehlerfrequenz von der ersten Strangsteuereinheit empfängt, kann die zweite Strangsteuereinheit bestätigen, dass ein Fehler detektiert worden ist, und ein serielles Kommunikationssignal mit der Fehlerfrequenz ausgeben, nachdem der Fehler bestätigt worden ist, um anzugeben, dass ein Fehler im Batteriesystem detektiert worden ist.
  • Darüber hinaus kann eine Strangsteuereinheit durch Ausgeben des seriellen Kommunikationssignals an einen seriellen Kommunikationsbus ermöglichen, dass eine untergeordnete Strangsteuereinheit ihren Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk bestimmt. Wenn zum Beispiel die zweite Strangsteuereinheit ein serielles Kommunikationssignal mit der Master-Frequenz von der ersten Strangsteuereinheit empfängt, kann die zweite Strangsteuereinheit bestimmen, dass die erste Strangsteuereinheit die Master-Strangsteuereinheit ist und sie somit die erste untergeordnete Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk ist.
  • Die untergeordnete Strangsteuereinheit kann auch eine Rangfrequenz bestimmen, die ihren Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk angibt. In einigen Ausführungsformen kann die Rangfrequenz ein Bruchteil der empfangenen Frequenz sein. Zum Beispiel kann die von der zweiten Strangsteuereinheit bestimmte Rangfrequenz die Hälfte der empfangenen Frequenz und somit die Hälfte der Master-Frequenz sein. Durch Kommunizieren eines seriellen Kommunikationssignals mit ihrer Rangfrequenz an eine dritte Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk kann die Strangsteuereinheit ermöglichen, dass die dritte Strangsteuereinheit bestimmt, dass sie die zweite untergeordnete Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk ist.
  • Wie oben beschrieben wird, kann eine Strangsteuereinheit bestimmen, ob voraussichtlich ein Fehler in der Strangsteuereinheit, in mit der Zellsteuereinheit kommunikationsfähig gekoppelten Zellsteuereinheiten und/oder in mit den Zellsteuereinheiten elektrisch gekoppelten Batteriemodulen aufgetreten ist. Darüber hinaus kann, wie oben beschrieben wird, die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur rechenintensive Funktionen in einer Strangsteuereinheit zentralisieren. Somit kann eine Strangsteuereinheit in einigen Ausführungsformen einen Prozessor (z. B. eine Prozessoreinheit und/oder Verarbeitungsschaltungen) enthalten, der ermöglichen kann, dass die Strangsteuereinheit komplexere Datenanalyseoperationen zum Detektieren von Fehlern ausführt.
  • Andererseits kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur in einigen Ausführungsformen eine Zellsteuereinheit mit beschränkten Verarbeitungsfähigkeiten bereitstellen, um das Reduzieren von mit der Implementierung verknüpften Kosten zu ermöglichen. Allerdings kann dies die Komplexität von Datenanalyseoperationen beschränken, zu deren Ausführung die Zellsteuereinheit in der Lage ist. Anstelle eines Prozessors kann eine Zellsteuereinheit zum Beispiel einen ersten Analog-Digital-Umsetzer (ADU), der eine Angabe von Betriebsparametern (z. B. der Spannung) einer ersten Batteriezellgruppe in einem Batteriemodul bestimmt, einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer, der eine Meldungsdarstellung des Betriebs von Betriebsparametern einer zweiten Batteriezellgruppe im Batteriemodul und der Batteriemodule als Ganzes bestimmt, und Logikschaltungen enthalten.
  • In einigen Ausführungsformen können die Logikschaltungen Logikoperationen und/oder arithmetische Operationen auf Basis von in den Logikschaltungen gebildeten Schaltungsverbindungen durchführen. Zum Beispiel können die Logikschaltungen Arithmetikschaltungen enthalten, wie zum Beispiel ein oder mehrere Logikgatter. Darüber hinaus können die Logikschaltungen Vergleichsschaltungen enthalten, wie zum Beispiel einen oder mehrere Operationsverstärker. Somit können in einigen Ausführungsformen die Verarbeitungsfähigkeiten der Logikschaltungen im Vergleich zu einem Prozessor beschränkter sein.
  • Trotzdem kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur ermöglichen, dass die Zellsteuereinheiten mit Fehlerdetektionsfähigkeiten implementiert werden. Zum Beispiel kann der erste Analog-Digital-Umsetzer eine Angabe (z. B. Digitaldarstellung) der Spannung der ersten Batteriezellgruppe bestimmen. Darüber hinaus kann der zweite Analog-Digital-Umsetzer eine Angabe der Spannung der zweiten Batteriezellgruppe sowie eine erste Angabe der Spannung des Batteriemoduls bestimmen. Zumindest zum Teil auf Basis der Spannung der ersten Batteriezellgruppe und der Spannung der zweiten Batteriezellgruppe können die Logikschaltungen eine zweite Angabe der Spannung des Batteriemoduls bestimmen. Darüber hinaus können die Logikschaltungen die erste Angabe der Spannung des Batteriemoduls mit der zweiten Angabe der Spannung des Batteriemoduls vergleichen, um zu bestimmen, ob voraussichtlich ein Fehler in der Zellsteuereinheit vorliegt. Zum Beispiel können die Logikschaltungen bestimmen, dass voraussichtlich ein Fehler vorliegt, wenn die beiden um mehr als einen Schwellenwert variieren (z. B. Spannung oder Prozentsatz). Auf diese Weise kann eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur, die die Implementierungsflexibilität verbessert und/oder mit der Implementierung verknüpfte Kosten reduziert, bestimmt werden und zum Implementieren verschiedener Batteriesteuersysteme verwendet werden.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 1 ein elektrisches System 10 gezeigt, das ein Batteriesystem 12 enthält. Zusätzlich zum Batteriesystem 12 enthält das elektrische System 10 auch eine elektrische Quelle 14, eine elektrische Last 16 und ein übergeordnetes Steuersystem 18. In einigen Ausführungsformen kann das übergeordnete Steuersystem 18 den Betrieb des elektrischen Systems 10 steuern. Zum Beispiel kann das übergeordnete Steuersystem 18 Betriebsparameter und/oder Koordinierungsoperationen der Untersysteme (z. B. des Batteriesystems 12, der elektrischen Quelle 14 und/oder der elektrischen Last 16) im elektrischen System 10 bestimmen.
  • Um das Steuern des Betriebs zu ermöglichen, kann das übergeordnete Steuersystem 18 einen übergeordneten Prozessor 20 und einen übergeordneten Speicher 22 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann der übergeordnete Speicher 22 ein dinghaftes nichtflüchtiges computerlesbares Medium enthalten, das Anweisungen speichert, die durch den übergeordneten Prozessor 20 ausführbar sind. Somit kann der übergeordnete Speicher 22 in solchen Ausführungsformen Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher), Festplattenlaufwerke, optische Speicherplatten und dergleichen enthalten. Darüber hinaus kann der übergeordnete Prozessor 20 eine oder mehrere Universalverarbeitungseinheiten und/oder Verarbeitungsschaltungen enthalten. Zum Beispiel kann der übergeordnete Prozessor 20 einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) und/oder ein oder mehrere Field Programmable Logic Arrays (FPGAs) enthalten.
  • Wie oben beschrieben wird, kann das Batteriesystem 12 aufgenommene elektrische Leistung als elektrische Energie speichern und elektrische Leistung unter Verwendung der gespeicherten elektrischen Energie zuführen. Wie gezeigt wird, ist somit das Batteriesystem 12 elektrisch mit der elektrischen Quelle 14 verbunden, was ermöglichen kann, dass die elektrische Quelle 14 dem Batteriesystem 12 elektrische Leistung zuführt. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Quelle 14 eine oder mehrere Maschinen, Komponenten und/oder Einrichtungen enthalten, die elektrische Leistung abgeben. Zum Beispiel kann die elektrische Quelle 14 ein Stromnetz, ein Elektrogenerator, ein Wechselstromgenerator, ein Energiespeichersystem (z. B. ein anderes Batteriesystem) oder dergleichen sein.
  • Darüber hinaus ist das Batteriesystem 12, wie gezeigt wird, elektrisch mit der elektrischen Last 16 verbunden, was ermöglichen kann, dass das Batteriesystem 12 der elektrischen Last 16 elektrische Leistung zuführt. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Last 16 eine oder mehrere Maschinen, Komponenten und/oder Einrichtungen enthalten, die die elektrische Leistung zum Durchführen von Operationen verwenden und/oder die elektrische Leistung als elektrische Energie erfassen. Zum Beispiel kann die elektrische Last 16 einen Computer, eine Motorsteuereinheit, eine Anzeige, eine Glühlampe, einen Elektromotor, ein Energiespeichersystem (z. B. ein anderes Batteriesystem), ein Heizung, Lüftung, Klima (Heating, Venting, Air Conditioning, HVAC)-System oder dergleichen enthalten.
  • In der gezeigten Ausführungsform enthält das Batteriesystem 12 ein oder mehrere Batteriemodule 24 und ein Batteriesteuersystem 26. In einigen Ausführungsformen kann das Batteriesteuersystem 26 den Betrieb des Batteriesystems 12 steuern. Zum Beispiel kann das Batteriesteuersystem 26 Betriebsparameter der Batteriemodule 24 bestimmen, den Betrieb mehrerer Batteriemodule 24 koordinieren, Steuerbefehle, die das Batteriesystem 12 zur Durchführung von Steuervorgängen anweisen, kommunizieren und/oder mit dem übergeordneten Steuersystem 18 kommunizieren.
  • Um das Steuern des Betriebs zu ermöglichen, kann das Batteriesteuersystem 26 einen Prozessor 28 und einen Speicher 30 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann der Speicher 30 ein dinghaftes nichtflüchtiges computerlesbares Medium enthalten, das Daten, wie zum Beispiel vom Prozessor 28 ausführbare Anweisungen, vom Prozessor 28 bestimmte Ergebnisse (z. B. Betriebsparameter) und/oder vom Prozessor 28 zu analysierende/verarbeitende Informationen (z. B. Betriebsparameter), speichert. Somit kann der Speicher 30 in solchen Ausführungsformen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM), Nur-Lese-Speicher (Read-Only Memory, ROM), wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher), Festplattenlaufwerke, optische Speicherplatten und dergleichen enthalten. Darüber hinaus kann der Prozessor 28 eine oder mehrere Universalverarbeitungseinheiten, Verarbeitungsschaltungen und/oder Logikschaltungen enthalten. Zum Beispiel kann der Prozessor 28 einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs) und/oder ein oder mehrere Field Programmable Logic Arrays (FPGAs) enthalten.
  • Darüber hinaus kann das Batteriesystem 12 ein oder mehrere Batteriemodule 24 enthalten, um das Speichern von elektrischer Energie und das Zuführen von elektrischer Leistung zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann die Speicherkapazität des Batteriesystems 12 zumindest zum Teil auf der Anzahl an Batteriemodulen 24 basieren. Darüber hinaus kann die Betriebskompatibilität des Batteriesystems 12 mit dem elektrischen System 10 in einigen Ausführungsformen zumindest zum Teil auf der Konfiguration der Batteriemodule 24, zum Beispiel in Reihe und/oder parallel, zum Betrieb in einer Sollspannungsdomäne basieren. Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen die Implementierung (z. B. Anzahl und/oder Konfiguration) der Batteriemodule 24 und somit des Batteriesystems 12 zumindest zum Teil auf Basis der Konfiguration und/oder der Sollanwendung des elektrischen Systems 10 variieren.
  • Wie oben beschrieben wird, können die elektrischen Systeme 10 allerdings in einer breiten Vielfalt von Anwendungen genutzt werden. Von daher kann die Implementierung unterschiedlicher Batteriesysteme 12 zueinander variieren. Zum Beispiel kann das elektrische System 10 in einigen Ausführungsformen in einem stationären Stromversorgungssystem, einem Industriesystem, einem Produktionssystem, einem Automatisierungssystem oder dergleichen, wie zum Beispiel einer Fabrik oder einer Anlage, enthalten sein. Darüber hinaus kann das elektrische System 10 in einigen Ausführungsformen in einem Rechnersystem, wie zum Beispiel einem Computer, oder einem Kraftfahrzeugsystem, wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeug (z. B. einem Flugzeug, einem Boot, einem Lastwagen oder einem Auto) enthalten sein.
  • Um ein Beispiel für eine mögliche Anwendung bereitzustellen, wird in der 2 ein Kraftfahrzeug 32 gezeigt, das ein erstes Batteriesystem 12A nutzt. Die Erörterung in Bezug auf das Kraftfahrzeug 32 ist lediglich dazu vorgesehen, die Techniken der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen, und soll den Schutzbereich der Techniken nicht einschränken. In einigen Ausführungsformen kann das Kraftfahrzeug 32 ein xEV sein, das das Batteriesystem 12 zum Bereitstellen und/oder Ergänzen der Antriebskraft des Fahrzeugs nutzt, die zum Beispiel zum Beschleunigen und/oder Verlangsamen des Kraftfahrzeugs 32 verwendet wird. In anderen Ausführungsformen kann das Kraftfahrzeug 32 ein herkömmliches Kraftfahrzeug 32 sein, das eine Antriebskraft des Fahrzeugs zum Beispiel unter Verwendung eines Verbrennungsmotors zur Beschleunigung und/oder von Reibungsbremsen zur Verlangsamung erzeugt.
  • Eine detailliertere Ansicht des ersten Batteriesystems 12A und des elektrischen Systems 10 im Kraftfahrzeug 32 wird in der 3 gezeigt. Wie oben beschrieben wird, enthält das Batteriesystem 12 das Batteriesteuersystem 26 und ein oder mehrere Batteriemodule 24. Darüber hinaus kann ein elektrisches System 10 eine elektrische Quelle 14, eine elektrische Last 16 und ein übergeordnetes Steuersystem 18 zusätzlich zum Batteriesystem 12 enthalten. Zum Beispiel kann die elektrische Last 16 im gezeigten Kraftfahrzeug 32 eine Fahrzeugkonsole 38 und ein Heizung, Lüftung, Klima (HVAC)-System 37 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Last 16 darüber hinaus oder alternativ eine mechanische Energiequelle 40 (z. B. einen Elektromotor) enthalten, der in einem Motormodus betrieben wird.
  • Darüber hinaus enthält im gezeigten Kraftfahrzeug 32 die elektrische Quelle 14 einen Wechselstromgenerator 42, der mechanische Energie, die von der mechanischen Energiequelle 40 (z. B. einem Verbrennungsmotor und/oder rotierenden Rädern) erzeugt wird, in elektrische Energie umwandeln kann. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Quelle 14 darüber hinaus oder alternativ die mechanische Energiequelle 40 (z. B. einen Elektromotor) enthalten, die in einem Generatormodus betrieben wird.
  • Wie gezeigt wird, enthält das Kraftfahrzeug 32 auch ein Fahrzeugsteuersystem 43. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeugsteuersystem 43 im Allgemeinen den Betrieb des Kraftfahrzeugs 32 steuern, das das elektrische System 10 enthält. Somit kann im gezeigten Kraftfahrzeug 32 das übergeordnete Steuersystem 18 in einem Fahrzeugsteuersystem 43 enthalten sein. Allerdings kann das Fahrzeugsteuersystem 43 darüber hinaus den Betrieb anderer Komponenten, bei denen es sich nicht um die Komponenten des elektrischen Systems 10 handelt, wie zum Beispiel ein Verbrennungsmotorantriebssystem, steuern.
  • Wie oben beschrieben wird, kann die Anzahl und/oder die Konfiguration der Batteriemodule 24 in unterschiedlichen Batteriesystemen 12 zumindest zum Teil auf Basis der Sollanwendung variieren. Zum Beispiel enthält das Batteriesystem 12 im gezeigten Kraftfahrzeug 32 zwei Batteriemodule 24 - nämlich ein erstes Batteriemodul 24A und en zweites Batteriemodul 24B. In einigen Ausführungsformen kann das erste Batteriemodul 24A eine oder mehrere Batteriezellen 36 enthalten, die in Reihe und/oder parallel mit Anschlüssen des ersten Batteriemoduls 24A verbunden sind. Gleichermaßen kann in einigen Ausführungsformen das zweite Batteriemodul 24B eine oder mehrere Batteriezellen 36 enthalten, die in Reihe und/oder parallel mit Anschlüssen des zweiten Batteriemoduls 24B verbunden sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein Batteriesystem 12 mehrere Batteriemodule 24 enthalten, um Betriebskompatibilität mit mehreren Spannungsdomänen zu ermöglichen. Zum Beispiel kann das erste Batteriemodul 24A in der gezeigten Ausführungsform unter Verwendung von elektrischer Leistung in einer ersten (z. B. Hoch- oder 48-Volt-) Spannungsdomäne arbeiten (z. B. aufnehmen und/oder zuführen). Andererseits kann das zweite Batteriemodul 24B unter Verwendung von elektrischer Leistung in einer zweiten (z. B. Nieder- oder 12-Volt-) Spannungsdomäne arbeiten.
  • Darüber hinaus oder alternativ kann ein Batteriesystem 12 in einigen Ausführungsformen mehrere Batteriemodule 24 enthalten, um die Implementierungsflexibilität und/oder die Implementierungsfreundlichkeit zu verbessern. Wenn zum Beispiel das erste Batteriemodul 24A und das zweite Batteriemodul 24B in Reihe verbunden sind, kann stattdessen ein einziges Batteriemodul 24 verwendet werden. Allerdings kann ein solches Batteriemodul 24 groß und schwer sein und/oder eine höhere Spannung an seinen Anschlüssen erzeugen, wodurch die einfache Bewegbarkeit des Batteriemoduls 24 eingeschränkt wird. Darüber hinaus kann ein solches Batteriemodul 24 die Implementierungsflexibilität einschränken, zum Beispiel in einem anderen Batteriesystem 12, in dem das erste Batteriemodul 24A und das zweite Batteriemodul 24B stattdessen parallel verbunden sind.
  • Zum Vergleich zeigt die 4 ein zweites Batteriesystem 12B, das in einer anderen Anwendung, wie zum Beispiel einem stationären Stromversorgungssystem, genutzt wird. Wie gezeigt wird, enthält das zweite Batteriesystem 12B eine Reihe von Batteriemodulen 24 zusätzlich zum ersten Batteriemodul 24A und dem zweiten Batteriemodul 24B. Insbesondere enthält das gezeigte Batteriesystem 12 mehrere Batterieketten 44, die jeweils mehrere in Reihe verbundene Batteriemodule 24 enthalten, die parallel zwischen einem Plusbus 47 und einem Minusbus 49 verbunden sind. Zum Beispiel enthält eine erste Batteriekette 44A die Anzahl N der in Reihe verbundenen Batteriemodule 24. In einigen Ausführungsformen kann jedes Batteriemodul 24 dazu vorgesehen sein, elektrisch identisch zu sein, und somit kann jede Batteriekette 44 die gleiche Anzahl an Batteriemodulen 24 enthalten.
  • Zumindest zum Teil aufgrund der unterschiedlichen Anzahl an Batteriemodulen 24 können sich das Batteriesteuersystem 26, das im ersten Batteriesystem 12A genutzt wird, und das Batteriesteuersystem 26, das im zweiten Batteriesystem 12B genutzt wird, unterscheiden. Anstatt zum Beispiel lediglich den Betrieb des ersten Batteriemoduls 24A und des zweiten Batteriemoduls 24B zu koordinieren, kann das Batteriesteuersystem 26 im zweiten Batteriesystem 12B den Betrieb mehrerer Batterieketten 44 koordinieren. Mit anderen Worten: Unterschiedliche Batteriesteuersysteme 26 können unterschiedliche Steuerfunktionen durchführen - insbesondere, wenn sie in unterschiedlichen Anwendungen verwendet werden.
  • Um die unterschiedlichen Steuerfunktionen zu berücksichtigen, kann ein Batteriesteuersystem 26 zumindest zum Teil auf Basis einer Batteriesteuersystemarchitektur implementiert werden. Im Allgemeinen können mehrere unterschiedliche Batteriesteuersystemarchitekturen in der Lage sein, ein Batteriesteuersystem 26 zu implementieren. Allerdings können die mehreren unterschiedlichen Batteriesteuersystemarchitekturen veränderliche Wirkungen auf die Implementierungsflexibilität und/oder mit der Implementierung verknüpfte Kosten haben.
  • Zum Beispiel kann es möglich sein, ein Batteriesystem 12 unter Verwendung einer rein zentralisierten Batteriesteuersystemarchitektur zu implementieren, die spezifisch für das Batteriesteuersystem 26 konzipiert ist. Weil sie spezifisch für das Batteriesystem 12 konzipiert ist, kann die rein zentralisierte Batteriesteuersystemarchitektur den Umfang von redundanter Infrastruktur reduzieren, wodurch mit der Implementierung verknüpfte Kosten reduziert werden. Allerdings ist die rein zentralisierte Batteriesteuersystemarchitektur im Allgemeinen einzigartig für das Batteriesteuersystem 26, wodurch die Implementierungsflexibilität eingeschränkt wird (z. B. die Anzahl an kompatiblen Batteriesystemvarianten).
  • Beim anderen Extrem kann es möglich sein, ein Batteriesteuersystem 26 unter Verwendung einer rein verteilten Batteriesteuersystemarchitektur zu implementieren, was einen Basisbaustein für jede potenzielle Steuerfunktion bereitstellt, die in einem Batteriesystem 12 implementiert werden kann. Auf diese Weise können die Bausteine in der rein verteilten Batteriesteuersystemarchitektur verwendet werden, um eine breite Vielfalt von Batteriesteuersystemen 26 zu implementieren, wodurch die Implementierungsflexibilität verbessert wird. Allerdings kann die rein verteilte Batteriesteuersystemarchitektur zu einem erhöhten Umfang von redundanter Infrastruktur führen. Weil zum Beispiel jeder Baustein mit einem anderen Baustein kommunizieren kann, kann eine erhöhte Anzahl an Bausteinen die Kommunikationsinfrastruktur (z. B. Kommunikationsschnittstellen und/oder Busse) zunehmen lassen, die zum Implementieren eines Batteriesteuersystems 26 verwendet wird, wodurch mit der Implementierung verknüpfte Kosten erhöht werden.
  • Bei wirksamem Einsetzen der beiden Extreme kann in einigen Ausführungsformen eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur zum Implementieren des Batteriesteuersystems 26 mit verbesserter Implementierungsflexibilität und/oder reduzierten, mit der Implementierung verknüpften Kosten verwendet werden. Insbesondere kann eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Basisbausteine bereitstellen, die jeweils unterschiedliche Ebenen (z. B. Abstraktionen oder Granularität) des Steuerns bereitstellen. Zum Beispiel können die Basisbausteine eine Zellsteuereinheit 46 enthalten, die Steuerfunktionen auf Batteriemodulebene und/oder auf Batteriezellebene bereitstellt. Darüber hinaus können die Basisbausteine eine Systemsteuereinheit 48 enthalten, die Steuerfunktionen auf Batteriesystemebene bereitstellt.
  • Des Weiteren können die Basisbausteine eine Strangsteuereinheit 50 enthalten, die Steuerfunktionen auf Batteriestrangebene bereitstellt. Wie hier verwendet, ist ein Batteriestrang dazu vorgesehen, ein oder mehrere, in Reihe verbundene Batteriemodule 24 zu beschreiben. Somit kann eine Batteriekette 44 einen oder mehrere Batteriestränge 52 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann eine Batteriekette 44 in mehrere Batteriestränge 52 aufgeteilt sein, um zu ermöglichen, die Steuergranularität aufrechtzuerhalten, ohne die Steuerkomplexität wesentlich zu erhöhen. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Batteriekette 44 zum Beispiel in die Anzahl von drei M Batteriemodulen 24 aufgeteilt - nämlich einen ersten Batteriestrang 52A, einen zweiten Batteriestrang 52B und einen dritten Batteriestrang 52C.
  • Außerdem kann eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Infrastruktur bereitstellen, die in jedem der Bausteine verwendet wird. Zum Beispiel kann eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Verarbeitungsinfrastruktur, Leistungsinfrastruktur und/oder Kommunikationsinfrastruktur spezifizieren, die in jeder von der Zellsteuereinheit 46, der Systemsteuereinheit 48 und der Strangsteuereinheit 50 enthalten ist. In einigen Ausführungsformen kann die Verarbeitungsinfrastruktur eine oder mehrere Prozessoreinheiten, Verarbeitungsschaltungen und/oder Logikschaltungen angeben, die in einem Baustein verwendet werden. Darüber hinaus kann die Kommunikationsinfrastruktur eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen angeben, die in einem Baustein verwendet werden.
  • Des Weiteren kann die Leistungsinfrastruktur eine oder mehrere Isolationsbarrieren 56 angeben, die in einer Spannungsdomäne eines Bausteins verwendet werden oder auf seinen Betrieb abzielen. Wie oben beschrieben wird, kann ein Batteriesystem 12 in mehreren unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten. Zum Beispiel können die Batteriemodule 24 in der gezeigten Ausführungsform in einer Hochspannungsdomäne arbeiten. Somit können die Batteriemodule 24 als eine Hochspannungsleistungsquelle fungieren, die elektrische Leistung zu elektrischen Komponenten zuführt, die dazu konzipiert sind, unter Verwendung von elektrischer Leistung in der Hochspannungsdomäne zu arbeiten, was einen Abschnitt des Batteriesteuersystems 26 einschließen kann. Allerdings kann ein anderer Abschnitt des Batteriesteuersystems 26 dazu konzipiert sein, unter Verwendung von elektrischer Leistung in einer Niederspannungsdomäne zu arbeiten und somit elektrische Leistung aus einer (z. B. externen) Niederspannungsleistungsquelle 54 aufzunehmen.
  • Weil unterschiedliche Abschnitte in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten, kann das Batteriesteuersystem 26 eine oder mehrere Isolationsbarrieren 56 enthalten. Insbesondere kann eine Isolationsbarriere 56 elektrische Komponenten, die in einer ersten (z. B. Hoch-) Spannungsdomäne arbeiten, und elektrische Komponenten, die in einer zweiten (z. B. Nieder-) Spannungsdomäne arbeiten, elektrisch trennen. Darüber hinaus kann eine Isolationsbarriere 56 in einigen Ausführungsformen das Batteriesystem 12 von einer gemeinsamen Masse (z. B. der Systemmasse), wie zum Beispiel einem Fahrzeugchassis oder einem Einrichtungsgehäuse, elektrisch trennen.
  • Auf diese Weise kann ein Batteriesteuersystem 26 unter Verwendung der Bausteine implementiert werden, die in einer Hybridbatteriesteuersystemarchitektur spezifiziert werden, zum Beispiel zumindest zum Teil auf Basis von Sollfunktionen, die vom Batteriesteuersystem 26 bereitgestellt werden sollen, und von Funktionen, die von jedem der Bausteine bereitgestellt werden. Allerdings können in manchen Fällen mehrere unterschiedliche Hybridbatteriesteuersystemarchitekturen voraussichtlich das Implementieren eines Batteriesteuersystems 26 ermöglichen. Außerdem können in manchen Fällen die mehreren unterschiedlichen Batteriesteuersystemarchitekturen jeweils veränderliche Wirkungen auf die Implementierungsflexibilität und/oder mit der Implementierung verknüpfte Kosten haben.
  • Mit anderen Worten: Das Bestimmen einer geeigneten Hybridbatteriesteuersystemarchitektur kann ein komplexer Prozess sein. Somit kann ein Konstruktionssystem in einigen Ausführungsformen verwendet werden, um das Bestimmen einer Hybridbatteriesteuersystemarchitektur zu ermöglichen, die zum Implementieren des Batteriesteuersystems 26 zum Beispiel durch Auswählen der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur aus mehreren Kandidaten auf Basis verschiedener Faktoren verwendet wird.
  • Konstruktionssystem für Hybridbatteriesteuersystemarchitektur
  • Zur Veranschaulichung wird in der 5 eine Ausführungsform eines Konstruktionssystems 58 gezeigt, das zum Bestimmen einer Hybridbatteriesteuersystemarchitektur verwendet werden kann. In der gezeigten Ausführungsform wird das Konstruktionssystem 58 kommunikationsfähig mit einem oder mehreren Batteriesystemen 12, einem Kommunikationsnetzwerk 60, einer oder mehreren Eingabeeinrichtungen 62 und einer oder mehreren Ausgabeeinrichtungen 64 gekoppelt.
  • Es versteht sich, dass die gezeigte Ausführungsform lediglich dazu vorgesehen ist, Komponenten zu veranschaulichen, die kommunikationsfähig mit dem Konstruktionssystem 58 gekoppelt werden können. In anderen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 zum Beispiel kommunikationsfähig mit irgendeiner Kombination des Batteriesystems 12, des Kommunikationsnetzwerks 60, der Eingabeeinrichtungen 62 und der Ausgabeeinrichtungen 64 gekoppelt werden.
  • In jedem Fall können das Kommunikationsnetzwerk 60, die Eingabeeinrichtungen 62 und/oder die Ausgabeeinrichtungen 64 die Kommunikation zum und/oder die Kommunikation vom Konstruktionssystem 58 ermöglichen. Zum Beispiel kann das Kommunikationsnetzwerk 60 ermöglichen, dass das Konstruktionssystem 58 mit anderen elektronischen Einrichtungen kommuniziert. Somit kann das Kommunikationsnetzwerk 60 in einigen Ausführungsformen ein Personal Area Network (PAN), wie zum Beispiel ein Bluetooth-Netzwerk, ein Local Area Network (LAN), wie zum Beispiel ein 802.11x-Wi-Fi-Netzwerk, ein Weitverkehrsnetzwerk (Wide Area Network, WAN), wie zum Beispiel ein 4G- oder zellulares LTE-Netzwerk, ein Controller Area Network (CAN) und/oder ein Local Interconnect Network (LIN) sein.
  • Darüber hinaus können die Eingabeeinrichtungen 62 Nutzerinteraktion mit dem Konstruktionssystem 58 ermöglichen, zum Beispiel durch Empfangen von Eingaben des Nutzers. Somit können die Eingabeeinrichtungen 62 in einigen Ausführungsformen eine Taste, eine Tastatur, eine Maus, ein Trackpad und/oder dergleichen enthalten. Des Weiteren kann die Ausgabeeinrichtung 62 Nutzerinteraktion mit dem Konstruktionssystem 58 ermöglichen, zum Beispiel durch Angeben von bestimmten Informationen. Somit kann die Ausgabeeinrichtung 64 in einigen Ausführungsformen eine elektronische Anzeige, einen Lautsprecher und/oder dergleichen enthalten.
  • Um das Bestimmen der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur zu ermöglichen, kann das Konstruktionssystem einen Konstruktionsprozessor 68 und einen Konstruktionsspeicher 70 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann der Konstruktionsspeicher 70 ein dinghaftes nichtflüchtiges computerlesbares Medium enthalten, das Anweisungen speichert, die durch den Konstruktionsprozessor 68 ausführbar sind. Somit kann der Konstruktionsspeicher 70 in solchen Ausführungsformen Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher), Festplattenlaufwerke, optische Speicherplatten und dergleichen enthalten. Darüber hinaus kann der Konstruktionsprozessor 68 eine oder mehrere Universalverarbeitungseinheiten, Verarbeitungsschaltungen und/oder Logikschaltungen enthalten. Zum Beispiel kann der Konstruktionsprozessor 68 einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) und/oder ein oder mehrere Field Programmable Logic Arrays (FPGAs) enthalten.
  • Wie oben beschrieben wird, kann das Konstruktionssystem 58 die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur durch Auswählen aus mehreren Kandidaten auf Basis verschiedener Faktoren, wie zum Beispiel der Implementierungsflexibilität und/oder mit der Implementierung verknüpfte Kosten, bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 die mehreren Kandidaten zumindest zum Teil auf Basis einer Zielfunktion 72 analysieren. Insbesondere kann die Zielfunktion 72 eine Metrik angeben, die die voraussichtliche Fähigkeit eines Kandidaten zum Erreichen der verschiedenen Faktoren berücksichtigt. Somit kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen die Zielfunktion 72 im Konstruktionsspeicher 70 speichern, die Zielfunktion über die Eingabeeinrichtungen 62 empfangen und/oder die Zielfunktion über das Kommunikationsnetzwerk 60 empfangen. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen das bestimmte Hybridbatteriesteuersystem über die Ausgabeeinrichtungen 64 und/oder das Kommunikationsnetzwerk 60 angeben, um das Implementieren eines Batteriesteuersystems 26 unter Verwendung des Hybridbatteriesteuersystems zu ermöglichen.
  • Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen einen oder mehrere der Kandidaten über das Kommunikationsnetzwerk 60 und/oder die Eingabeeinrichtung 62 empfangen. Darüber hinaus oder alternativ kann das Konstruktionssystem 58 einen oder mehrere der Kandidaten über die Analyse eines oder mehrerer Batteriesysteme 12 und/oder Batteriesteuersysteme 26 bestimmen, mit denen die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur kompatibel sein soll. Zum Beispiel kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen einen Kandidaten zumindest zum Teil auf Basis von Sollsteuerebenen, die im Batteriesteuersystem 26 implementiert werden können, Sollfunktionen, die vom Batteriesteuersystem 26 bereitgestellt werden sollen, und/oder Infrastruktur, die zum Implementieren jeder Sollfunktion verwendet wird, bestimmen.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 6 eine Ausführungsform eines Prozesses 74 zum Bestimmen einer Hybridbatteriesteuersystemarchitektur beschrieben. Im Allgemeinen enthält der Prozess 74 das Bestimmen von Sollsteuerebenen in einem Batteriesteuersystem (Prozessblock 76), das Bestimmen von Sollfunktionen des Batteriesteuersystems (Prozessblock 78), das Bestimmen von Infrastruktur zum Implementieren jeder der Sollfunktionen (Prozessblock 80) und das Aufteilen der Sollfunktionen auf Steuerebenen (Prozessblock 82). In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 74 durch Ausführen von in einem dinghaften nichtflüchtigen computerlesbaren Medium, wie zum Beispiel dem Konstruktionsspeicher 70, gespeicherten Anweisungen unter Verwendung eines Prozessors, wie zum Beispiel dem Konstruktionsprozessor 68, implementiert werden.
  • Dementsprechend kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen Sollsteuerebenen in Batteriesteuersystemen 26, die dazu vorgesehen sind, dass sie unter Verwendung der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur implementierbar sind (Prozessblock 76), und Sollfunktionen, die auf jeder der Sollsteuerebenen bereitgestellt werden sollen (Prozessblock 78), bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 die Sollsteuerebenen und/oder die Sollfunktionen aus dem Kommunikationsnetzwerk 60 und/oder den Eingabeeinrichtungen 62, zum Beispiel auf Basis einer manuellen Eingabe des Nutzers, empfangen. Um das Bestimmen der Sollsteuerebene und/oder der Sollfunktionen zu ermöglichen, kann das Konstruktionssystem 58 darüber hinaus oder alternativ Batteriesysteme 12 analysieren, in denen die Batteriesteuersysteme 26 verwendet werden. Durch Analysieren eines Batteriesystems 12 kann das Konstruktionssystem 58 die Implementierung (z. B. den hierarchischen Aufbau) des Batteriesystems 12 bestimmen.
  • Zum Beispiel kann das Konstruktionssystem 58 durch Analysieren des zweiten Batteriesystems 12B der 4 die Anzahl und/oder die Sollbetriebsparameter der Batteriezellen 36, der Batteriemodule 24, der Batteriestränge 52 und/oder der Batterieketten 44 im zweiten Batteriesystem 12B bestimmen. Insbesondere kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass das zweite Batteriesystem 12B mit Batteriemodulen 24, die jeweils eine spezifische Anzahl an Batteriezellen 36 enthalten (z. B. vier oder sechzehn), implementiert wird. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass das zweite Batteriesystem 12B mit einer spezifischen Anzahl (z. B. drei) Batteriesträngen 52 je Batteriekette 44 implementiert wird.
  • Zumindest zum Teil auf Basis des Batteriesystems 12 kann das Konstruktionssystem 58 Steuerebenen bestimmen, die in einem Batteriesteuersystem 26 des Batteriesystems 12 verwendet werden können. In Bezug auf das zweite Batteriesystem 12B der 4 kann das Konstruktionssystem 58 zum Beispiel bestimmen, dass ein Batteriesteuersystem 26 eine Zellsteuerebene, eine Modulsteuerebene, eine Strangsteuerebene und/oder eine Systemsteuerebene bereitstellen kann. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 zumindest zum Teil auf Basis der Implementierung des Batteriesystems 12 Sollfunktionen bestimmen, die auf jeder der Steuerebenen bereitgestellt werden sollen.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 7 eine Ausführungsform eines Prozesses 84 zum Bestimmen von Sollfunktionen auf unterschiedlichen Steuerebenen beschrieben. Im Allgemeinen enthält der Prozess 84 das Bestimmen von Sollfunktionen auf Zellebene (Prozessblock 86), das Bestimmen von Sollfunktionen auf Modulebene (Prozessblock 88), das Bestimmen von Funktionen auf Strangebene (Prozessblock 90) und das Bestimmen von Funktionen auf Systemebene (Prozessblock 92). In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 84 durch Ausführen von in einem dinghaften nichtflüchtigen computerlesbaren Medium, wie zum Beispiel dem Konstruktionsspeicher 70, gespeicherten Anweisungen unter Verwendung eines Prozessors, wie zum Beispiel dem Konstruktionsprozessor 68, implementiert werden.
  • Dementsprechend kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen Sollfunktionen auf Zellebene bestimmen (Prozessblock 86). Insbesondere kann das Konstruktionssystem 58 Steuerfunktionen bestimmen, die ein Batteriesteuersystem 26 möglicherweise zum Steuern des Betriebs der Batteriezellen 36 in einem Batteriesystem 12 einsetzen möchte. In einigen Ausführungsformen können die Steuerfunktionen, die von einem Batteriesteuersystem 26 eingesetzt werden, von der Implementierung der Batteriezellen 36 im Batteriesystem 12 abhängig sein, wie zum Beispiel der Anzahl an Batteriezellen 36 im Batteriesystem 12, der Anzahl an Batteriezellen 36 je Batteriemodul 24, der elektrischen Verbindung der Batteriezellen 36 in den Batteriemodulen 24, der Sollbetriebsspannung der Batteriezellen 36, dem Sollbetriebsstrom der Batteriezellen 36, der Nennleistung der Batteriezellen 36, der Speicherkapazität der Batteriezellen 36 und/oder der Sollbetriebstemperatur der Batteriezellen 36.
  • Somit kann das Konstruktionssystem 58 zumindest zum Teil auf Basis der Batteriezellenimplementierung die Sollfunktionen auf Zellebene bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Zellebene das Bestimmen von Betriebsparametern (z. B. der Spannung) einer Batteriezelle 36 enthalten, um zum Beispiel Fehler in der Batteriezelle 36 zu detektieren. Das Konstruktionssystem 58 kann auch bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Zellebene das Bereitstellen von Steuerbefehlen enthalten, um zum Beispiel eine Batteriezelle 36 abzukoppeln, wenn ein Fehler in der Batteriezelle 36 detektiert wird, um das Zuführen von elektrischer Leistung zur Batteriezelle 36 (z. B. Laden) zu steuern und/oder das Zuführen von elektrischer Leistung aus der Batteriezelle 36 (z. B. Entladen) zu steuern.
  • Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 Sollfunktionen auf Modulebene bestimmen (Prozessblock 88). Insbesondere kann das Konstruktionssystem 58 Steuerfunktionen bestimmen, die ein Batteriesteuersystem 26 möglicherweise zum Steuern des Betriebs der Batteriemodule 24 in einem Batteriesystem 12 einsetzen möchte. In einigen Ausführungsformen können die Steuerfunktionen, die von einem Batteriesteuersystem 26 eingesetzt werden, von der Implementierung der Batteriemodule 24 im Batteriesystem 12 abhängig sein, wie zum Beispiel der Anzahl an Batteriemodulen 24 im Batteriesystem 12, der Anzahl an Batteriemodulen 24 je Batteriestrang 52, der Anzahl an Batteriemodulen 24 je Batteriekette 44, der Sollbetriebsspannung der Batteriemodule 24, der Nennleistung der Batteriemodule 24, der Speicherkapazität der Batteriemodule 24 und/oder der Sollbetriebstemperatur der Batteriemodule 24.
  • Somit kann das Konstruktionssystem 58 zumindest zum Teil auf Basis der Batteriemodulimplementierung die Sollfunktionen auf Modulebene bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Modulebene das Bestimmen von Betriebsparametern (z. B. der Spannung) eines Batteriemoduls 24 enthalten, um zum Beispiel Fehler im Batteriemodul 24 zu detektieren. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Modulebene das Koordinieren des Betriebs mehrerer Batteriezellen 36 in den Batteriemodulen 24 enthalten, zum Beispiel, dass die mehreren Batteriezellen 36 bei ungefähr der gleichen Spannung und/oder mit ungefähr dem gleichen Strom arbeiten. Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Modulebene das Bereitstellen von Steuerbefehlen enthalten, um zum Beispiel ein Batteriemodul 24 abzukoppeln, wenn ein Fehler im Batteriemodul 24 detektiert wird, um das Zuführen von elektrischer Leistung zum Batteriemodul 24 (z. B. Laden) zu steuern und/oder das Zuführen von elektrischer Leistung aus dem Batteriemodul 24 (z. B. Entladen) zu steuern.
  • Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 Sollfunktionen auf Strangebene bestimmen (Prozessblock 90). Insbesondere kann das Konstruktionssystem 58 Steuerfunktionen bestimmen, die ein Batteriesteuersystem 26 möglicherweise zum Steuern des Betriebs der Batteriestränge 52 in einem Batteriesystem 12 einsetzen möchte. In einigen Ausführungsformen können die Steuerfunktionen, die von einem Batteriesteuersystem 26 eingesetzt werden, von der Implementierung der Batteriestränge 52 im Batteriesystem 12 abhängig sein, wie zum Beispiel der Anzahl an Batteriesträngen 52 im Batteriesystem 12, der Anzahl an Batteriesträngen 52 je Batteriekette 44, der Sollbetriebsspannung der Batteriestränge 52 und/oder dem Sollbetriebsstrom der Batteriestränge 52.
  • Somit kann das Konstruktionssystem 58 zumindest zum Teil auf Basis der Batteriestrangimplementierung die Sollfunktionen auf Strangebene bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Strangebene das Bestimmen von Betriebsparametern (z. B. der Spannung) eines Batteriestrangs 52 enthalten, um zum Beispiel Fehler im Batteriestrang 52 zu detektieren. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Strangebene das Koordinieren des Betriebs von Batteriemodulen 24 im Batteriestrang 52 enthalten, so dass zum Beispiel die mehreren Batteriemodule 24 bei ungefähr der gleichen Spannung und/oder mit ungefähr dem gleichen Strom arbeiten. Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Strangebene das Bereitstellen von Steuerbefehlen enthalten, um zum Beispiel einen Batteriestrang 52 abzukoppeln, wenn ein Fehler im Batteriestrang 52 detektiert wird, um das Zuführen von elektrischer Leistung zum Batteriestrang 52 (z. B. Laden) zu steuern und/oder das Zuführen von elektrischer Leistung aus dem Batteriestrang 52 (z. B. Entladen) zu steuern.
  • Das Konstruktionssystem 58 kann auch Sollfunktionen auf Systemebene bestimmen (Prozessblock 92). Insbesondere kann das Konstruktionssystem 58 Steuerfunktionen bestimmen, die ein Batteriesteuersystem 26 möglicherweise zum Steuern des Betriebs eines Batteriesystems 12 einsetzen möchte. In einigen Ausführungsformen können die Steuerfunktionen, die von einem Batteriesteuersystem 26 eingesetzt werden, von der Implementierung des Batteriesystems 12 abhängig sein, wie zum Beispiel der Sollbetriebsspannung des Batteriesystems 12 und/oder dem Sollbetriebsstrom des Batteriesystems 12.
  • Somit kann das Konstruktionssystem 58 zumindest zum Teil auf Basis der Batteriesystemimplementierung die Sollfunktionen auf Systemebene bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Systemebene das Bestimmen von Betriebsparametern (z. B. der Spannung) eines Batteriesystems 12 enthalten, um zum Beispiel Fehler im Batteriesystem 12 zu detektieren. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Systemebene das Koordinieren des Betriebs mehrerer Batteriestränge 52 im Batteriesystem enthalten, so dass zum Beispiel die mehreren Batteriestränge 52 bei ungefähr der gleichen Spannung und/oder mit ungefähr dem gleichen Strom arbeiten. Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, dass die Sollfunktionen auf Strangebene das Bereitstellen von Steuerbefehlen enthalten, um zum Beispiel ein Batteriesystem 12 abzukoppeln, wenn ein Fehler im Batteriesystem 12 detektiert wird, um das Zuführen von elektrischer Leistung des Batteriesystems 12 (z. B. Laden) zu steuern und/oder das Zuführen von elektrischer Leistung aus dem Batteriesystem 12 (z. B. Entladen) zu steuern.
  • Auf diese Weise kann das Konstruktionssystem 58 Sollfunktionen eines Batteriesteuersystems 26 bestimmen. Wie oben beschrieben wird, können die Sollfunktionen in einigen Ausführungsformen auf mehreren unterschiedlichen Steuerebenen bestimmt werden, um zum Beispiel Sollfunktionen auf Zellebene, Sollfunktionen auf Modulebene, Sollfunktionen auf Strangebene und/oder Sollfunktionen auf Systemebene zu bestimmen. Es versteht sich, dass die Sollfunktionen für irgendeine Anzahl von Steuerebenen bestimmt werden können. Zum Beispiel können die Sollfunktionen in einigen Ausführungsformen Sollfunktionen auf Kettenebene enthalten. Außerdem können die Sollfunktionen in einigen Ausführungsformen auf einer einzigen Steuerebene bestimmt werden - insbesondere in einem weniger komplexen Batteriesystem 12 mit zum Beispiel einer kleineren Anzahl an Batteriemodulen 24.
  • Zurück zum Prozess 74 der 6: Das Konstruktionssystem 58 kann die Infrastruktur, die voraussichtlich in einem Batteriesystem 12 verwendet wird, bestimmen, um jede der Sollfunktionen zu implementieren (Prozessblock 80). Um das Implementieren einer Sollfunktion zu ermöglichen, kann ein Batteriesteuersystem 26 in einigen Ausführungsformen Daten kommunizieren, Daten verarbeiten und/oder elektrische Leistung nutzen. Somit kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen Kommunikationsinfrastruktur, Verarbeitungsinfrastruktur und/oder Leistungsinfrastruktur bestimmen, die voraussichtlich zum Implementieren der Sollfunktionen genutzt werden soll.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 8 eine Ausführungsform eines Prozesses 94 zum Bestimmen der Infrastruktur beschrieben, die voraussichtlich zum Implementieren von Sollfunktionen genutzt werden soll. Im Allgemeinen enthält der Prozess 94 das Bestimmen von Verarbeitungsinfrastruktur zum Implementieren einer Sollfunktion (Prozessblock 96), das Bestimmen von Kommunikationsinfrastruktur zum Implementieren der Sollfunktion (Prozessblock 98) und das Bestimmen von Leistungsinfrastruktur zum Implementieren der Sollfunktion (Prozessblock 100). In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 94 durch Ausführen von in einem dinghaften nichtflüchtigen computerlesbaren Medium, wie zum Beispiel dem Konstruktionsspeicher 70, gespeicherten Anweisungen unter Verwendung eines Prozessors, wie zum Beispiel dem Konstruktionsprozessor 68, implementiert werden.
  • Dementsprechend kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen Verarbeitungsinfrastruktur bestimmen, die voraussichtlich zum Implementieren einer Sollfunktion verwendet werden soll (Prozessblock 96). In einigen Ausführungsformen kann das Batteriesteuersystem 26 unterschiedliche Typen von Verarbeitungsinfrastruktur nutzen, wie zum Beispiel Analog-Digital-Umsetzer (ADU), Logikschaltungen, Prozessoreinheiten und/oder Verarbeitungsschaltungen, um Daten, die zum Steuern des Betriebs verwendet werden, zu verarbeiten und/oder zu analysieren. Somit kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen die Anzahl und/oder den Typ der Verarbeitungsinfrastruktur bestimmen, die voraussichtlich zum Implementieren der Sollfunktion verwendet werden soll.
  • Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 Kommunikationsinfrastruktur bestimmen, die voraussichtlich zum Implementieren der Sollfunktion verwendet werden soll (Prozessblock 98). In einigen Ausführungsformen kann das Batteriesteuersystem 26 unterschiedliche Typen von Kommunikationsinfrastruktur, wie zum Beispiel serielle Kommunikationsschnittstellen, parallele Kommunikationsschnittstellen, serielle Kommunikationsbusse und/oder parallele Kommunikationsbusse, zum externen und/oder internen Kommunizieren von Daten zwischen unterschiedlichen Komponenten nutzen. Somit kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen die Anzahl und/oder den Typ der Kommunikationsinfrastruktur bestimmen, die voraussichtlich zum Implementieren der Sollfunktion verwendet werden soll.
  • Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 die Leistungsinfrastruktur bestimmen, die voraussichtlich zum Implementieren der Sollfunktion verwendet werden soll (Prozessblock 100). In einigen Ausführungsformen kann das Batteriesteuersystem 26 elektrische Leistung aufnehmen, um das Verarbeiten und/oder das Kommunizieren von Daten zu ermöglichen. Somit kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen die Sollbetriebsspannung (z. B. die Spannungsdomäne) von Komponenten im Batteriesteuersystem 26 (Prozessblock 102) und die Leistungsquelle, die voraussichtlich zum Zuführen von elektrischer Leistung bei der Sollbetriebsspannung verwendet wird, bestimmen (Prozessblock 106).
  • Wie oben beschrieben wird, können unterschiedliche Abschnitte des Batteriesteuersystems 26 in einigen Ausführungsformen in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten und können somit eine Isolationsbarriere 56 dazwischen enthalten. Dementsprechend kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen bestimmen, ob Abschnitte des Batteriesteuersystems 26, die zum Implementieren der Sollfunktion verwendet werden, in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten, und, zumindest zum Teil auf Basis davon, ob die Abschnitte des Batteriesteuersystems 26, die voraussichtlich zum Implementieren der Sollfunktion verwendet werden, in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten, bestimmen, ob voraussichtlich eine Isolationsbarriere 56 zum Implementieren der Sollfunktion verwendet wird.
  • Auf diese Weise kann das Konstruktionssystem 58 die Infrastruktur eines Batteriesteuersystems 26 bestimmen, das voraussichtlich zum Implementieren einer oder mehrerer Sollfunktionen verwendet wird. Wie oben beschrieben wird, kann eine Sollfunktion in einigen Ausführungsformen unter Verwendung von Verarbeitungsinfrastruktur, Kommunikationsinfrastruktur und/oder Leistungsinfrastruktur implementiert werden. Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen andere Typen von Infrastruktur darüber hinaus oder alternativ zum Implementieren einer Sollfunktion verwendet und somit vom Konstruktionssystem bestimmt werden können. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die Infrastruktur zum Implementieren einer Sollfunktion andere physische Infrastruktur enthalten, wie zum Beispiel Abstandsinfrastruktur, Konfektionierungsinfrastruktur und/oder Schalt (z. B. Relais, Schütz und/oder Schutzschalter)-Infrastruktur.
  • Zurück zum Prozess 74 der 6: Das Konstruktionssystem 58 kann eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur durch Zuordnen von Sollfunktionen und verknüpfter Infrastruktur zu Bausteinen bestimmen (Prozessblock 82). Insbesondere kann das Konstruktionssystem 58 bestimmen, welche der Sollfunktionen Bausteinen zugeordnet werden sollen. Wie oben beschrieben wird, kann eine Sollfunktion unter Verwendung von Infrastruktur in den Bausteinen implementiert werden, wodurch mit der Implementierung verknüpfte Kosten beeinflusst werden, wie zum Beispiel die Bausteingröße, das Konfektionieren eines Bausteins (z. B. innerhalb eines Batteriemoduls), die Komponentenanzahl, die Betriebsleistungsaufnahme und/oder die Komponentenkosten. Darüber hinaus kann das Bereitstellen einer Sollfunktion die Anzahl an unterschiedlichen Batteriesteuersystemen 26 erhöhen, die implementiert werden können, wodurch die Implementierungsflexibilität beeinflusst wird.
  • Um somit zu bestimmen, welche Sollfunktionen bereitgestellt werden sollen, kann das Konstruktionssystem 58 die Wirkung evaluieren, die jede Sollfunktion voraussichtlich auf die Implementierungsflexibilität und/oder auf mit der Implementierung verknüpfte Kosten hat. Um zu ermöglichen, dass die voraussichtlichen Wirkungen ins Gleichgewicht kommen, kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen die Zielfunktion 72 nutzen. Zum Beispiel kann das Konstruktionssystem 58 auf Basis der Zielfunktion 72 eine Sollfunktion ausschließen, die voraussichtlich in weniger Batteriesteuersystemen 26 genutzt wird, weil die Erhöhung von mit der Implementierung verknüpften Kosten - insbesondere in Batteriesteuersystemen 26, die die Sollfunktion nicht nutzen - die verbesserte Implementierungsflexibilität, die aus dem Bereitstellen der Sollfunktion resultiert, aufheben kann. Andererseits kann das Konstruktionssystem auf Basis der Zielfunktion 72 eine Sollfunktion zuordnen, die voraussichtlich in mehr Batteriesteuersystemen 26 genutzt werden soll, weil die verbesserte Implementierungsflexibilität die Erhöhung von mit der Implementierung verknüpften Kosten, die aus dem Bereitstellen der Sollfunktion resultiert, aufheben kann.
  • In manchen Fällen können mehrere Sollfunktionen zumindest zum Teil überlappen. Zum Beispiel kann eine Funktion zum Bestimmen des Stroms, der durch einen Batteriestrang 52 fließt, auch den Strom angeben, der durch ein Batteriemodul 24 im Batteriestrang 52 fließt. Darüber hinaus kann eine Funktion zum Anweisen eines Relais, einen Batteriestrang 52 abzukoppeln, auch ein Batteriemodul im Batteriestrang 52 abkoppeln. Des Weiteren kann eine Funktion zum Bestimmen einer Spannung über einem Batteriemodul 24 zumindest eine Angabe der Spannung über den Batteriezellen 36 im Batteriemodul 24 bereitstellen.
  • Somit kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen zuzuordnende Sollfunktionen bestimmen, die zumindest zum Teil überlappen. Auf diese Weise kann das Konstruktionssystem 58, um das Reduzieren von mit der Implementierung verknüpften Kosten zu ermöglichen, die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur so bestimmen, dass einige Sollfunktionen zusammen mit verknüpfter Infrastruktur zu weniger Bausteinen (z. B. einem) zentralisiert werden. Insbesondere kann das Zentralisieren einiger Sollfunktionen das Reduzieren des Umfangs von redundanter Infrastruktur ermöglichen, die zum Implementieren eines Batteriesteuersystems 26 verwendet wird, wodurch mit der Implementierung verknüpfte Kosten reduziert werden.
  • Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur so bestimmen, dass einige Sollfunktionen zusammen mit verknüpfter Infrastruktur auf mehrere Bausteine verteilt werden. In manchen Fällen können Sollfunktionen, die von jedem Baustein bereitgestellt werden, die Implementierungsflexibilität beeinflussen. Wenn zum Beispiel eine Strangsteuereinheit 50 und eine Zellsteuereinheit 46 beide in der Lage sind, eine Sollfunktion bereitzustellen, kann ein Batteriesystem 26 die Sollfunktion unter Verwendung einer Strangsteuereinheit 50, einer Zellsteuereinheit 46 oder sowohl einer Strangsteuereinheit 50 als auch einer Zellsteuereinheit 46 implementieren. Somit kann das Verteilen einiger Sollfunktionen das Erhöhen der Anzahl an kompatiblen Batteriesteuersystemen 26 (z. B. mit veränderlichen Sollsteuerebenen) ermöglichen, wodurch die Implementierungsflexibilität verbessert wird.
  • Um das Bestimmen zu ermöglichen, ob Sollfunktionen zentralisiert oder verteilt werden sollen, kann das Konstruktionssystem 58 dementsprechend die Wirkung des Zentralisierens und die Wirkung des Verteilens bestimmen, die die Sollfunktion voraussichtlich auf die Implementierungsflexibilität und/oder auf mit der Implementierung verknüpfte Kosten hat. Um zu ermöglichen, dass die voraussichtlichen Wirkungen ins Gleichgewicht kommen, kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen die Zielfunktion 72 nutzen. Zum Beispiel kann das Konstruktionssystem 58 auf Basis der Zielfunktion 72 rechenintensive Funktionen in Strangsteuereinheiten 50 zentralisieren, wodurch reduzierte Verarbeitungsinfrastruktur in den Zellsteuereinheiten 46, reduzierte Verarbeitungsinfrastruktur in den Systemsteuereinheiten 48 und/oder reduzierte Kommunikationsinfrastruktur, die in einem Batteriesteuersystem 26 implementiert wird, ermöglicht wird. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 auf Basis der Zielfunktion 72 Kommunikationsfunktionen zentralisieren, die verwendet werden, um die Kommunikation zwischen elektrischen Komponenten zu ermöglichen, die in unterschiedlichen Spannungsdomänen in Strangsteuereinheiten 50 arbeiten, wodurch eine reduzierte Anzahl an Isolationsbarrieren 56 zwischen Zellsteuereinheiten 46 und/oder Systemsteuereinheiten 48 ermöglicht wird.
  • Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 auf Basis der Zielfunktion 72 Kommunikationsfunktionen zentralisieren, die verwendet werden, um die Kommunikation mit externen Komponenten in einer Systemsteuereinheit 48 zu ermöglichen, wodurch reduzierte Kommunikationsinfrastruktur in den Zellsteuereinheiten 46 und/oder den Strangsteuereinheiten 50 ermöglicht wird. Außerdem kann das Konstruktionssystem 58 auf Basis der Zielfunktion 72 Funktionen zentralisieren, die zum Bestimmen einiger Betriebsparameter verwendet werden. Zum Beispiel kann das Zentralisieren einer Strombestimmungsfunktion in den Strangsteuereinheiten 50 Kommunikationsinfrastruktur vermeiden, die andernfalls möglicherweise zum Kommunizieren des Stromflusses aus einer Zellsteuereinheit 46 in eine Strangsteuereinheit 50 verwendet wird.
  • Andererseits kann das Konstruktionssystem 58 auf Basis der Zielfunktion 72 rechnerisch weniger komplexe Funktionen auf unterschiedliche Steuerebenen verteilen, um das Verbessern der Steuergranularität zu ermöglichen. Zum Beispiel kann das Konstruktionssystem 58 Spannungsbestimmungsfunktionen auf Zellsteuereinheiten 46 und Strangsteuereinheiten 50 verteilen, wodurch ermöglicht wird, dass ein Batteriesteuersystem 26 in irgendeiner Kombination von mehreren unterschiedlichen Steuerebenen bestimmt. Auf diese Weise kann das Konstruktionssystem 58 die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bestimmen, um das Implementieren des Batteriesteuersystems 26 mit unterschiedlichen Steuerebenen zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur das Implementieren eines Batteriesteuersystems 26 mit nur einer Systemsteuerebene sowie ein Batteriesteuersystem 26 mit einer Modulsteuerebene, einer Strangsteuerebene und einer Systemsteuerebene ermöglichen.
  • Außerdem kann in einigen Ausführungsformen das Bereitstellen mehrerer Steuerebenen das Verbessern des Betriebs des Batteriesteuersystems 26 ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann dies das Verbessern von Diagnostik ermöglichen, indem zum Beispiel dem Batteriesteuersystem 26 ermöglicht wird, die Ursache des Fehlers besser zu orten. Wenn zum Beispiel ein Fehler in einem Batteriestrang 52 detektiert wird, kann das Batteriesteuersystem 26 durch Bestimmen von Betriebsparametern auf der Modulsteuerebene ein spezifisches Batteriemodul 24 als die Ursache des Fehlers bestimmen, wodurch ermöglicht wird, dass das spezifische Batteriemodul 24, anstatt des gesamten Batteriestrangs 52, ersetzt wird.
  • Auf diese Weise kann das Konstruktionssystem 58 unter Nutzung der oben beschriebenen Techniken eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bestimmen, die die Implementierungsflexibilität verbessert und/oder mit der Implementierung verknüpfte Kosten des Batteriesteuersystems 26 reduziert. In einigen Ausführungsformen können die Implementierungsflexibilität und mit der Implementierung verknüpfte Kosten umgekehrt proportional sein. Indem es die Zielfunktion 72 nutzt, kann das Konstruktionssystem 58 somit einen Sollgleichgewichtszustand zwischen der voraussichtlichen Wirkung auf die Implementierungsflexibilität und einer voraussichtlichen Wirkung auf mit der Implementierung verknüpfte Kosten erreichen. Tatsächlich kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen die Zielfunktion 72 anpassen, um das Bestimmen einer Hybridbatteriesteuersystemarchitektur zu ermöglichen, die einen anderen Sollgleichgewichtszustand zwischen mit der Implementierung verknüpften Kosten und der Implementierungsflexibilität erreicht. Mit anderen Worten: Das Konstruktionssystem 58 kann in der Lage sein, mehrere unterschiedliche Hybridbatteriesteuersystemarchitekturen zu bestimmen, die zu unterschiedlichen Gleichgewichtszuständen zwischen der Implementierungsflexibilität und mit der Implementierung verknüpften Kosten führen. Zur Veranschaulichung werden nachstehend einige beispielhafte Hybridbatteriesteuersystemarchitekturen beschrieben.
  • Beispielhafte Hybridbatteriesteuersystemarchitektur
  • Ein Beispiel für eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur, die zum Implementieren des Batteriesteuersystems 26 im zweiten Batteriesystem 12B verwendet wird, wird in der 9 gezeigt. Wie gezeigt wird, enthält das zweite Batteriesystem 12B die Niederspannungsleistungsquelle 54 und die Batteriemodule 24 (z. B. eine Hochspannungsleistungsquelle), die jeweils die Batteriezellen 36 enthalten. Darüber hinaus enthält das zweite Batteriesystem 12B die parallel zwischen dem Plusbus 47 und dem Minusbus 49 verbundenen Batterieketten 44, die jeweils die in Reihe verbundenen und in Batteriesträngen 52 organisierten Batteriemodule 24 enthalten.
  • Des Weiteren wird das Batteriesteuersystem 26 unter Verwendung der Zellsteuereinheiten 46, der Strangsteuereinheiten 50 und einer Systemsteuereinheit 48 implementiert, wie sie von der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bereitgestellt werden. Wie oben beschrieben wird, kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Funktionen auf Systemebene angeben, die durch die Systemsteuereinheit 48 bereitgestellt werden sollen. Zum Beispiel können die Funktionen auf Systemebene das Zentralisieren der Kommunikation zwischen dem Batteriesteuersystem 26 und externen Komponenten, wie zum Beispiel einem übergeordneten Steuersystem 18, enthalten. Darüber hinaus können die Funktionen auf Systemebene das Koordinieren des Betriebs der Batteriestränge 52 im Batteriesystem 12 und/oder das Zuführen von elektrischer Leistung zu den Strangsteuereinheiten 50 enthalten.
  • Somit kann in einigen Ausführungsformen die Systemsteuereinheit 48 elektrisch mit der Niederspannungsleistungsquelle 54 gekoppelt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Systemsteuereinheit 48 elektrische Leistung aufnimmt. Darüber hinaus kann die Systemsteuereinheit 48 in einigen Ausführungsformen elektrisch mit den Strangsteuereinheiten 50 gekoppelt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Systemsteuereinheit 48 den Strangsteuereinheiten 50 elektrische Leistung zuführt. Des Weiteren kann die Systemsteuereinheit 48 in einigen Ausführungsformen kommunikationsfähig mit den Strangsteuereinheiten 50 gekoppelt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Systemsteuereinheit 48 Anweisungen (z. B. Steuerbefehle) an die Strangsteuereinheiten 50 kommuniziert. Um zu ermöglichen, dass die Funktionen auf Systemebene bereitgestellt werden, wie oben beschrieben wird, kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Infrastruktur angeben, die in der Systemsteuereinheit 48 verwendet wird.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 10 eine Ausführungsform einer Systemsteuereinheit 48 (z. B. ein Baustein) gezeigt, die von der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur spezifiziert werden kann. Wie gezeigt wird, enthält die Systemsteuereinheit 48 eine parallele Kommunikationsschnittstelle 110, eine serielle Kommunikationsschnittstelle 112, eine Verarbeitungseinheit 114, einen Speicher 116, eine externe Kommunikationsschnittstelle 118 und eine Systemrelais-Kommunikationsschnittstelle 120. Es versteht sich, dass die beschriebenen Komponenten lediglich veranschaulichend sein sollen. Mit anderen Worten: In der tatsächlichen Implementierung kann die Systemsteuereinheit 48 zusätzliche Komponenten und/oder weniger Komponenten enthalten.
  • In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform enthält die Verarbeitungsinfrastruktur in einer Systemsteuereinheit 48 die Verarbeitungseinheit 114, die im Speicher 116 gespeicherte Anweisungen ausführt, um die Funktionen auf Systemebene bereitzustellen. Somit kann die Verarbeitungseinheit 114 in einigen Ausführungsformen einen oder mehrere Mikroprozessoren enthalten, und der Speicher 116 kann ein dinghaftes nichtflüchtiges computerlesbares Medium enthalten, das durch die Verarbeitungseinheit 114 ausführbare Anweisungen speichert. Somit kann der Speicher 116 in solchen Ausführungsformen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM), Nur-Lese-Speicher (Read-Only Memory, ROM), wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher), Festplattenlaufwerke, optische Speicherplatten und dergleichen enthalten.
  • Wie oben beschrieben wird, kann die Systemsteuereinheit 48 den Betrieb des Batteriesystems 12 koordinieren. Um das Koordinieren des Betriebs zu ermöglichen, kann die Verarbeitungseinheit 114 Betriebsparameter verarbeiten und/oder analysieren, die zum Betrieb des Batteriesystems 12 in Beziehung stehen (Prozessblock 122). Darüber hinaus kann die Systemsteuereinheit 48, wie oben beschrieben wird, externe Kommunikation aus dem Batteriesteuersystem 26 zentralisieren. Um das Bereitstellen von externer Kommunikation zu ermöglichen, kann die Verarbeitungseinheit 114 externe Kommunikationsdaten erzeugen und/oder empfangene externe Kommunikationsdaten verarbeiten (Prozessblock 124).
  • Um das Bereitstellen der zentralisierten externen Kommunikationsfunktion zu ermöglichen, enthält die Kommunikationsinfrastruktur somit die externe Kommunikationsschnittstelle 118. In einigen Ausführungsformen kann die externe Kommunikationsschnittstelle 118 kommunikationsfähig an ein externes Kommunikationsnetzwerk koppeln, wodurch sie der Systemsteuereinheit 48 ermöglicht, Kommunikationsdaten mit einer externen Komponente über das externe Kommunikationsnetzwerk zu übertragen und/oder zu empfangen. Um das Bereitstellen der Batteriesystem-Koordinationsfunktion zu ermöglichen, enthält die Kommunikationsinfrastruktur darüber hinaus die parallele Kommunikationsschnittstelle 110 und/oder die serielle Kommunikationsschnittstelle 112. In einigen Ausführungsformen kann die parallele Kommunikationsschnittstelle 110 kommunikationsfähig mit einem parallelen Kommunikationsnetzwerk koppeln, wie zum Beispiel einem Controller Area Network (CAN), und die serielle Kommunikationsschnittstelle 112 kann kommunikationsfähig mit einem seriellen Kommunikationsnetzwerk koppeln, wie zum Beispiel einem Ripcord-Netzwerk. Auf diese Weise können die parallele Kommunikationsschnittstelle 110 und/oder die serielle Kommunikationsschnittstelle 112 ermöglichen, dass die Systemsteuereinheit 48 Anweisungen an die Strangsteuereinheiten 50 überträgt und/oder Betriebsparameter von den Strangsteuereinheiten 50 empfängt.
  • Darüber hinaus kann die Kommunikationsinfrastruktur die Systemrelais-Kommunikationsschnittstelle 120 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Systemrelais-Kommunikationsschnittstelle 120 kommunikationsfähig mit einem Systemrelais gekoppelt werden, das zum Beispiel schließt, um das Batteriesystem 12 mit einer elektrischen Last 16 zu verbinden, und öffnet, um das Batteriesystem von der elektrischen Last 16 abzukoppeln. Auf diese Weise kann die Systemrelais-Kommunikationsschnittstelle 120 ermöglichen, dass die Systemsteuereinheit 48 das Batteriesystem verbindet oder abkoppelt, zum Beispiel zumindest zum Teil auf Basis der Analyse von empfangenen Betriebsparametern des Batteriesystems. Auf diese Weise kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur einen Baustein der Systemsteuereinheit 48 zusammen mit verknüpfter Infrastruktur bereitstellen, der zum Bereitstellen verschiedener Funktionen auf Systemebene verwendet wird.
  • Zurück zum zweiten, in der 9 gezeigten Batteriesystem 12B: Wie oben beschrieben wird, kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Funktionen auf Strangebene angeben, die von jeder der Strangsteuereinheiten 50 bereitgestellt werden sollen. Zum Beispiel können die Funktionen auf Strangebene das Koordinieren des Betriebs von Batteriemodulen 24 in einem entsprechenden Batteriestrang 52 enthalten. Darüber hinaus können die Funktionen auf Strangebene das Zentralisieren der Kommunikation vom entsprechenden Batteriestrang 52 zur Systemsteuereinheit 48 enthalten. Des Weiteren können die Funktionen auf Strangebene das Bereitstellen rechnerisch komplexerer Funktionen auf der Strangsteuerebene enthalten.
  • Somit kann eine Strangsteuereinheit 50 in einigen Ausführungsformen kommunikationsfähig mit jeder Zellsteuereinheit 46 der Batteriemodule 24 in einem entsprechenden Batteriestrang 52 gekoppelt werden. Zum Beispiel kann in der gezeigten Ausführungsform eine erste Strangsteuereinheit 50A kommunikationsfähig mit den Zellsteuereinheiten 46 gekoppelt werden, die Batteriemodulen 24 im ersten Batteriestrang 52A entsprechen, eine zweite Strangsteuereinheit 50B kann kommunikationsfähig mit den Zellsteuereinheiten 46 gekoppelt werden, die Batteriemodulen 24 im zweiten Batteriestrang 52B entsprechen, und eine dritte Strangsteuereinheit 50L kann kommunikationsfähig mit den Zellsteuereinheiten 46 gekoppelt werden, die Batteriemodulen 24 im dritten Batteriestrang 52C entsprechen. Auf diese Weise können die Strangsteuereinheiten 50 Betriebsparameter auf Strangebene zumindest zum Teil auf Basis von Betriebsparametern auf Zellebene und/oder Betriebsparameter auf Modulebene, die von den Zellsteuereinheiten 46 empfangen werden, bestimmen.
  • Darüber hinaus können die Strangsteuereinheiten 50 in einigen Ausführungsformen elektrisch mit einer oder mehreren der Zellsteuereinheiten 46 und/oder den Batteriemodulen 24 gekoppelt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Strangsteuereinheit 50 elektrische Hochspannungsleistung aufnimmt. Auf diese Weise kann eine Strangsteuereinheit 50 zusätzliche Betriebsparameter auf Strangebene bestimmen, wie zum Beispiel den Strangstrom und/oder die Strangspannung.
  • Des Weiteren können die Strangsteuereinheiten 50, wie oben beschrieben wird, elektrische Niederspannungsleistung aus der Systemsteuereinheit 48 aufnehmen. Um das Reduzieren der Wirkung zu ermöglichen, die der Betrieb des Batteriesteuersystems 26 auf den Betrieb des Batteriesystems 12 hat, kann die Strangsteuereinheit 50 im Allgemeinen unter Verwendung der elektrischen Niederspannungsleistung arbeiten, die aus der Systemsteuereinheit 48 aufgenommen wird, indem sie zum Beispiel auf elektrische Hochspannungsleistung verstärkt wird. Weil sie allerdings auch elektrische Hochspannungsleistung aus den Batteriemodulen 24 aufnehmen, können die Strangsteuereinheiten 50 auf das Verwenden der elektrischen Hochspannungsleistung umschalten, zum Beispiel, wenn das Zuführen der elektrischen Niederspannungsleistung unterbrochen ist. Um das Bereitstellen der Funktionen auf Strangebene zu ermöglichen, kann, wie oben beschrieben wird, die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Infrastruktur angeben, die in jeder Strangsteuereinheit 50 verwendet wird.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 11 eine Ausführungsform einer Strangsteuereinheit 50 gezeigt, die von der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur spezifiziert werden kann. Wie gezeigt wird, enthält die Strangsteuereinheit 50 eine parallele Kommunikationsschnittstelle 126, eine serielle Kommunikationsschnittstelle 128, Verarbeitungsschaltungen 130, eine Verarbeitungseinheit 132, einen Speicher 134, eine Strangrelaisschnittstelle 136 und eine Isolationsbarriere 56. Es versteht sich, dass die beschriebenen Komponenten lediglich veranschaulichend sein sollen. Mit anderen Worten: In der tatsächlichen Implementierung kann die Strangsteuereinheit 50 zusätzliche Komponenten und/oder weniger Komponenten enthalten.
  • In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform enthält die Verarbeitungsinfrastruktur in einer Strangsteuereinheit 50 die Verarbeitungsschaltungen 130 und die Verarbeitungseinheit 132. In einigen Ausführungsformen können die Verarbeitungsschaltungen 130 und die Verarbeitungseinheit 132 zumindest zum Teil überlappende Funktionen auf Strangebene bereitstellen, um die Zuverlässigkeit der Strangsteuereinheit 50 zu verbessern - insbesondere, weil rechnerisch komplexere Funktionen in der Strangsteuereinheit 50 zentralisiert werden können. Zusätzlich dazu, dass lediglich zwei unterschiedliche Typen von Verarbeitungsinfrastruktur verwendet werden, kann die Betriebszuverlässigkeit zumindest zum Teil auf Grund von unterschiedlichen Betriebsprinzipien der Verarbeitungsschaltungen 130 und der Verarbeitungseinheit 132 verbessert werden. Insbesondere können die Verarbeitungsschaltungen 130 auf Basis von programmierbaren Schaltungsverbindungen arbeiten, die in den Verarbeitungsschaltungen 130 gebildet werden, und können somit eines oder mehrere Field Programmable Logic Arrays (FPGAs) enthalten.
  • Andererseits kann die Verarbeitungseinheit 132 durch Ausführen von im Speicher 134 gespeicherten Anweisungen arbeiten. Somit kann die Verarbeitungseinheit 132 in einigen Ausführungsformen einen oder mehrere Mikroprozessoren enthalten, und der Speicher 134 kann ein dinghaftes nichtflüchtiges computerlesbares Medium enthalten, das durch die Verarbeitungseinheit 132 ausführbare Anweisungen speichert. Somit kann der Speicher 134 in solchen Ausführungsformen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM), Nur-Lese-Speicher (Read-Only Memory, ROM), wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher), Festplattenlaufwerke, optische Speicherplatten und dergleichen enthalten. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit für eine Störung reduziert werden, die sowohl den Betrieb der Verarbeitungsschaltungen 130 als auch der Verarbeitungseinheit 132 zeitgleich beeinflusst, wodurch die Betriebszuverlässigkeit der Strangsteuereinheit 50 verbessert wird.
  • Wie oben beschrieben wird, kann die Strangsteuereinheit 50 den Betrieb von Batteriemodulen 24 in einem entsprechenden Batteriestrang 52 koordinieren. Um das Koordinieren des Betriebs zu ermöglichen, können die Verarbeitungseinheit 132 und/oder die Verarbeitungsschaltungen 130 Betriebsparameter verarbeiten und/oder analysieren, die zum Betrieb der Batteriemodule 24 im Batteriestrang 52 in Beziehung stehen (Prozessblock 138).
  • Um das Bereitstellen der Koordinationsfunktion für die Batteriemodule 24 zu ermöglichen, enthält die Kommunikationsinfrastruktur somit die parallele Kommunikationsschnittstelle 126 und/oder die serielle Kommunikationsschnittstelle 128. In einigen Ausführungsformen kann die parallele Kommunikationsschnittstelle 126 kommunikationsfähig mit einem parallelen Kommunikationsnetzwerk koppeln, wie zum Beispiel einem Controller Area Network (CAN), und die serielle Kommunikationsschnittstelle 128 kann kommunikationsfähig mit einem seriellen Kommunikationsnetzwerk koppeln, wie zum Beispiel einem Ripcord-Netzwerk. Auf diese Weise können die parallele Kommunikationsschnittstelle 110 und/oder die serielle Kommunikationsschnittstelle 112 ermöglichen, dass die Strangsteuereinheit 50 Betriebsparameter auf Zellebene und/oder auf Modulebene von den Zellsteuereinheiten 50 empfängt und/oder Anweisungen an die Zellsteuereinheiten 50 überträgt. Darüber hinaus können die parallele Kommunikationsschnittstelle 110 und/oder die serielle Kommunikationsschnittstelle 112 ermöglichen, dass die Strangsteuereinheit 50 Anweisungen (z. B. Steuerbefehle) von der Systemsteuereinheit 48 empfängt und/oder Betriebsparameter auf Strangebene an die Systemsteuereinheit 48 und/oder eine andere Strangsteuereinheit 50 kommuniziert.
  • Um außerdem die Kommunikation mit Komponenten zu ermöglichen, die in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten, kann die serielle Kommunikationsschnittstelle 112 einen serielle Niederspannungs-Kommunikationsschnittstelle, die kommunikationsfähig mit einem seriellen Niederspannungs-Kommunikationsnetzwerk koppelt, und/oder eine serielle Hochspannungs-Kommunikationsschnittstelle, die kommunikationsfähig mit einem seriellen Hochspannungs-Kommunikationsnetzwerk koppelt, enthalten. Auf diese Weise kann in einigen Ausführungsformen die serielle Niederspannungs-Kommunikationsschnittstelle eine Strangsteuereinheit 50 über das serielle Niederspannungs-Kommunikationsnetzwerk kommunikationsfähig mit der Systemsteuereinheit 48 und/oder einer anderen Strangsteuereinheit 50 koppeln. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen die serielle Hochspannungs-Kommunikationsschnittstelle eine Strangsteuereinheit 50 über das serielle Hochspannungs-Kommunikationsnetzwerk kommunikationsfähig mit einer oder mehreren Zellsteuereinheiten 48 koppeln. Auf eine ähnliche Weise kann in einigen Ausführungsformen die parallele Kommunikationsschnittstelle 110 eine parallele Niederspannungs-Kommunikationsschnittstelle, die kommunikationsfähig mit dem parallelen Niederspannungs-Kommunikationsnetzwerk koppelt, und/oder eine parallele Hochspannungs-Kommunikationsschnittstelle, die kommunikationsfähig mit einem parallelen Hochspannungs-Kommunikationsnetzwerk koppelt, enthalten.
  • Weil die Strangsteuereinheit 50 elektrische Hochspannungsleistung aus den Batteriemodulen 24 und elektrische Niederspannungsleistung aus der Niederspannungsleistungsquelle 54 aufnimmt, enthält die Leistungsinfrastruktur des Weiteren die Isolationsbarriere 56. Wie oben beschrieben wird, kann die Isolationsbarriere 56 ermöglichen, elektrische Komponenten, die in der Hochspannungsdomäne arbeiten, und elektrische Komponenten, die in der Niederspannungsdomäne arbeiten, elektrisch zu trennen. In einigen Ausführungsformen kann die Anzahl an Isolationsbarrieren 56 im Vergleich zu anderen Komponenten, wie zum Beispiel Kommunikationsschnittstellen, wesentlich mit der Implementierung verknüpfte Kosten beeinflussen. Somit kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur die Implementierung der Isolationsbarriere 56 auf einer Basis je Batteriestrang 52 zentralisieren, wodurch sie reduzierte, mit der Implementierung verknüpfte Kosten ermöglicht. Auf diese Weise kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur einen Baustein der Strangsteuereinheit 50 zusammen mit Infrastruktur bereitstellen, der zum Bereitstellen verschiedener Funktionen auf Strangebene verwendet wird.
  • In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform enthält die Kommunikationsinfrastruktur der Strangsteuereinheit 50 auch die Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 136. In einigen Ausführungsformen kann die Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 136 kommunikationsfähig mit einem Strangrelais gekoppelt werden, das gesteuert werden kann, um einen Batteriestrang 52 selektiv elektrisch mit dem Batteriesystem 12 und/oder einer elektrischen Last zu verbinden. Zum Beispiel kann die Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 136 ermöglichen, dass die Strangsteuereinheit 50 einen Steuerbefehl kommuniziert, der das Strangrelais zum Öffnen anweist, um den Batteriestrang 52 elektrisch vom Batteriesystem 12 abzukoppeln. Darüber hinaus kann die Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 136 ermöglichen, dass die Strangsteuereinheit 50 einen Steuerbefehl kommuniziert, der das Strangrelais zum Schließen anweist, um den Batteriestrang 52 elektrisch mit dem Batteriesystem 12 zu verbinden.
  • Wie oben beschrieben wird, können in einigen Ausführungsformen mehrere Batteriestränge 52 in Reihe verbunden werden, zum Beispiel als eine Batteriekette 44, wobei jeder Batteriestrang 52 eine entsprechende Strangsteuereinheit 50 nutzt. In solchen Ausführungsformen kann das Betreiben eines Strangrelais selektiv mehrere Batteriestränge 52 verbinden oder abkoppeln. Somit kann in solchen Ausführungsformen ein Strangrelais kommunikationsfähig mit der Strang-Kommunikationsschnittstelle 136 einer (z. B. der Master-) Strangsteuereinheit 50 gekoppelt werden, wodurch es ermöglicht, dass die eine Strangsteuereinheit 50 Steuerbefehle an das Strangrelais kommuniziert. Auf diese Weise kann die Strang-Kommunikationsschnittstelle 136 von anderen (z. B. untergeordneten) Strangsteuereinheiten 50 kommunikationsfähig mit anderen elektrischen Komponenten gekoppelt werden, wie zum Beispiel einem Lüfter.
  • Zurück zum zweiten, in der 9 gezeigten Batteriesystem 12B: Wie oben beschrieben wird, kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Funktionen auf Strangebene und/oder Funktionen auf Modulebene angeben, die von jeder der Strangsteuereinheiten 46 bereitgestellt werden sollen. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen eine Zellsteuereinheit 46 physisch mit einem entsprechenden Batteriemodul 24 gekoppelt werden. Zum Beispiel kann eine erste Zellsteuereinheit 46A physisch mit dem ersten Batteriemodul 24A gekoppelt werden. Tatsächlich kann in einigen Ausführungsformen eine Zellsteuereinheit 46 auf oder innerhalb eines Gehäuses eines entsprechenden Batteriemoduls 24 angeordnet sein. Darüber hinaus kann eine Zellsteuereinheit 46 in einigen Ausführungsformen elektrisch mit Anschlüssen eines entsprechenden Batteriemoduls 24 gekoppelt werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Zellsteuereinheit 46 elektrische Leistung aufnimmt, die verwendet wird, um die Funktionen auf Zellebene und/oder die Funktionen auf Modulebene durchzuführen.
  • Um das Koppeln mit und/oder das Aufnehmen von elektrischer Leistung aus den Batteriemodulen 24 zu ermöglichen, kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur den Zellsteuereinheiten 46 rechnerisch weniger komplexe Funktionen auf Zellebene und/oder Funktionen auf Modulebene zuordnen. Wie oben beschrieben wird, können die Funktionen auf Zellebene in einigen Ausführungsformen das Bestimmen von Betriebsparametern enthalten, die in Beziehung zum Betrieb der Batteriezellen 36 stehen. Zum Beispiel kann jede Zellsteuereinheit 46 Betriebsparameter ihres entsprechenden Batteriemoduls 24 und Betriebsparameter der Batteriezellen 36 im Batteriemodul 24 bestimmen. In der gezeigten Ausführungsform kann die erste Zellsteuereinheit 46A die Spannung des ersten Batteriemoduls 24A, die Spannung einer ersten (z. B. oberen) Gruppe von Batteriezellen 36 im ersten Batteriemodul 24A, die Spannung einer zweiten (z. B. unteren) Gruppe von Batteriezellen 36 im ersten Batteriemodul 24A und/oder die Temperatur des Batteriemoduls 24 bestimmen.
  • Um das Bestimmen der Betriebsparameter zu ermöglichen, kann eine Zellsteuereinheit 46 Sensordaten von einem oder mehreren Sensoren 108 empfangen, die die Betriebsparameter angeben. Somit können die Sensoren 108 in einigen Ausführungsformen einen oder mehrere Spannungssensoren und/oder einen oder mehrere Temperatursensoren enthalten. Zum Beispiel kann die erste Zellsteuereinheit 46A in der gezeigten Ausführungsform Sensordaten von einem ersten Sensor 108A empfangen, die die Spannung der ersten Gruppe von Batteriezellen 36 angeben, die eine erste Batteriezelle 36A und eine zweite Batteriezelle 36B enthält. Darüber hinaus kann die erste Zellsteuereinheit 46A Sensordaten von einem zweiten Sensor 108B empfangen, die die Spannung des ersten Batteriemoduls 24A angeben, und Sensordaten vom zweiten Sensor 108B, die die Spannung der zweiten Gruppe von Batteriezellen 36 angeben, die eine dritte Batteriezelle 36C und eine vierte Batteriezelle 36D enthält.
  • Darüber hinaus können, wie oben beschrieben wird, die Funktionen auf Modulebene das Zentralisieren der Kommunikation vom entsprechenden Batteriemodul 24 zu einer Strangsteuereinheit 50 enthalten. Des Weiteren können die Funktionen auf Zellebene das Koordinieren des Betriebs der Batteriezellen 36 und/oder der Batteriezellgruppen in einem entsprechenden Batteriemodul 24 auf Basis von bestimmten Betriebsparametern enthalten. Um das Bereitstellen der Funktionen auf Zellebene zu ermöglichen, kann, wie oben beschrieben wird, die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Infrastruktur angeben, die in jeder Zellsteuereinheit 46 verwendet wird.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 12 eine Ausführungsform einer Zellsteuereinheit 46 gezeigt, die von der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur spezifiziert werden kann. Wie gezeigt wird, enthält die Zellsteuereinheit 46 eine erste Sensor-Kommunikationsschnittstelle 140, eine zweite Sensor-Kommunikationsschnittstelle 142, einen ersten Analog-Digital-Umsetzer 144, einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer 146, Logikschaltungen 148 und eine serielle Kommunikationsschnittstelle 150. Es versteht sich, dass die beschriebenen Komponenten lediglich veranschaulichend sein sollen. Mit anderen Worten: In der tatsächlichen Implementierung kann die Zellsteuereinheit 46 zusätzliche Komponenten und/oder weniger Komponenten enthalten.
  • In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform enthält die Verarbeitungsinfrastruktur in der Zellsteuereinheit 46 den ersten Analog-Digital-Umsetzer 144, den zweiten Analog-Digital-Umsetzer 146 und die Logikschaltungen 148, um Funktionen auf Zellebene und/oder Funktionen auf Modulebene bereitzustellen. Insbesondere können der erste Analog-Digital-Umsetzer 144 und/oder der zweite Analog-Digital-Umsetzer 146 Daten von einer Analogdarstellung in eine Digitaldarstellung umwandeln, um zum Beispiel die weitere Verarbeitung durch die Logikschaltungen 148 und/oder eine Strangsteuereinheit 50 zu ermöglichen.
  • Wie oben beschrieben wird, kann eine Zellsteuereinheit 46 rechnerisch weniger komplexe Funktionen bereitstellen, um das Reduzieren von mit der Implementierung verknüpften Kosten, das Reduzieren der Größe und/oder das Reduzieren des Einflusses der Leistungsaufnahme der Zellsteuereinheit 46, den sie voraussichtlich auf den Betrieb eines entsprechenden Batteriemoduls 24 haben wird, zu ermöglichen. Somit können die Logikschaltungen 148 in einigen Ausführungsformen auf Basis von relativ festen, in den Logikschaltungen 148 gebildeten Schaltungsverbindungen arbeiten, um zum Beispiel Betriebsparameter zu verarbeiten und/oder zu analysieren, die in Beziehung zu einem entsprechenden Batteriemodul 24 und/oder Batteriezellen 36 im Batteriemodul 24 stehen (Prozessblock 151).
  • Somit können die Logikschaltungen 148 in einigen Ausführungsformen einen oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Operationsverstärker und/oder Logikgatter enthalten. Zum Beispiel können die Logikschaltungen 148 in einigen Ausführungsformen arithmetische Operationen durchführen, wie zum Beispiel Additionsoperationen, Divisionsoperationen, Multiplikationsoperationen und/oder Divisionsoperationen. Darüber hinaus können die Logikschaltungen 148 in einigen Ausführungsformen logische Operationen durchführen, wie zum Beispiel AND-Operationen, OR-Operationen, XOR-Operationen, NOT-Operationen und/oder NAND-Operationen.
  • Um das Bereitstellen der Koordinationsfunktion für die Batteriezellen 36 zu ermöglichen, enthält die Kommunikationsinfrastruktur die erste Sensor-Kommunikationsschnittstelle 140 und/oder die zweite Sensor-Kommunikationsschnittstelle 142. In einigen Ausführungsformen kann die erste Sensor-Kommunikationsschnittstelle 140 kommunikationsfähig mit dem ersten Sensor 108A koppeln, wodurch ermöglicht wird, dass die Zellsteuereinheit 46 Analogdarstellungen von Sensordaten empfängt und der erste Analog-Digital-Umsetzer 144 die Analogdarstellung der Sensordaten zur weiteren Verarbeitung in eine Digitaldarstellung umwandelt. Darüber hinaus kann die zweite Sensor-Kommunikationsschnittstelle 142 kommunikationsfähig mit dem zweiten Sensor 108B koppeln, wodurch ermöglicht wird, dass die Zellsteuereinheit 46 Analogdarstellungen von Sensordaten empfängt und der zweite Analog-Digital-Umsetzer 146 die Analogdarstellung der Sensordaten zur weiteren Verarbeitung in eine Digitaldarstellung umwandelt.
  • Um zu ermöglichen, dass eine Strangsteuereinheit 50 die Koordinationsfunktion auf Modulebene bereitstellt, enthält die Kommunikationsinfrastruktur der Zellsteuereinheit 46 des Weiteren die serielle Kommunikationsschnittstelle 150, wodurch ermöglicht wird, dass die Zellsteuereinheit 46 Betriebsparameter auf Zellebene und/oder Betriebsparameter auf Modulebene an eine Strangsteuereinheit 50 kommuniziert, zum Beispiel über das serielle Hochspannungs-Kommunikationsnetzwerk. Auf diese Weise kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur einen Baustein der Zellsteuereinheit 46 zusammen mit verknüpfter Infrastruktur bereitstellen, die zum Bereitstellen verschiedener Funktionen auf Zell-/Modulebene verwendet wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 das Implementieren eines Batteriesteuersystems 26 unter Verwendung der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem ein Batteriesystem 12 analysieren und Bausteine aus der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur angeben, die zum Implementieren eines entsprechenden Batteriesteuersystems 26 verwendet werden sollen. Zurück zum zweiten, in der 9 gezeigten Batteriesystem 12B: Das Konstruktionssystem 58 detektiert zum Beispiel Batteriemodule 24 und gibt eine Zellsteuereinheit 46 an, die elektrisch mit jedem Batteriemodul 24 gekoppelt werden soll. Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 Batteriestränge 52 detektieren und eine Strangsteuereinheit 50 angeben, die kommunikationsfähig und/oder elektrisch mit den Zellsteuereinheiten 46, die den Batteriemodulen 24 in jedem Batteriestrang 52 entsprechen, gekoppelt werden soll. Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 eine Systemsteuereinheit 48 angeben, die kommunikationsfähig mit den Strangsteuereinheiten 50, die den Batteriesträngen 52 im Batteriesystem 12B entsprechen, gekoppelt werden soll.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 zumindest zum Teil auf Basis der Angabe der Implementierung der Bausteine in einem Batteriesteuersystem 26 das Batteriesteuersystem 26 relativ automatisch implementieren. In anderen Ausführungsformen kann das Konstruktionssystem 58 die Angabe der Bausteine an ein Produktionssystem und diese Implementierungen des Batteriesteuersystems 26 zum Beispiel über das Kommunikationsnetzwerk 60 und/oder die Ausgabeeinrichtungen 64 kommunizieren. Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen die Angabe der Bausteine kommunizieren, um einem Nutzer (z. B. einem Bediener oder Hersteller) zu ermöglichen, das Batteriesteuersystem 26 zu implementieren, zum Beispiel über das Kommunikationsnetzwerk 60 und/oder die Ausgabeeinrichtungen 64.
  • Wie oben beschrieben wird, kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur darüber hinaus das Erweitern des Batteriesteuersystems 26 ermöglichen, um zusätzliche Funktionen auf Steuerebenen bereitzustellen. Um zum Beispiel Funktionen auf Kettenebene bereitzustellen kann eine Kettensteuereinheit 153 kommunikationsfähig mit einer Strangsteuereinheit 50 gekoppelt werden, die mit einem Batteriestrang 52 in der entsprechenden Batteriekette 44 verwendet wird. Wie oben beschrieben wird, kann das Verwenden anderer Batteriesteuersystemarchitekturen zu variierenden Wirkungen auf die Implementierungsflexibilität und/oder auf mit der Implementierung verknüpfte Kosten führen.
  • Beispielhafte Hybridbatteriesteuersystemarchitektur mit integrierter Strangsteuereinheit
  • Zur Veranschaulichung wird in der 14 das zweite Batteriesystem 12B gezeigt, das ein Batteriesteuersystem 26 enthält, das unter Verwendung einer anderen Hybridbatteriesteuersystemarchitektur implementiert wird. Wie gezeigt wird, enthält das zweite Batteriesystem 12B die parallel zwischen dem Plusbus 47 und dem Minusbus 49 verbundenen Batterieketten 44, die jeweils die in Reihe verbundenen und in Batteriesträngen 52 organisierten Batteriemodule 24 enthalten. Darüber hinaus wird das Batteriesteuersystem 26 unter Verwendung der Zellsteuereinheiten 46, der integrierten Strangsteuereinheiten 150 und einer Systemsteuereinheit 48 implementiert, wie sie von der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen können die Zellsteuereinheiten 46 und/oder die Systemsteuereinheit 48, die von der aktuell beschriebenen Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bereitgestellt werden, relativ gleich wie bei der zuvor beschriebenen Hybridbatteriesteuersystemarchitektur sein.
  • Allerdings kann die aktuell beschriebene Hybridbatteriesteuersystemarchitektur integrierte Strangsteuereinheiten 150 spezifizieren, die im Vergleich zu den Strangsteuereinheiten 50, die von der zuvor beschriebenen Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bereitgestellt werden, zumindest zum Teil in den bereitgestellten Funktionen und/oder Infrastruktur variieren. Weil ein Batteriestrang 52 im Allgemeinen zumindest ein Batteriemodul 24 enthält, kann eine integrierte Strangsteuereinheit 150 insbesondere Funktionen auf Zell-/Modulebene mit Funktionen auf Strangebene integrieren. Auf diese Weise kann redundante Infrastruktur, die zum Implementieren des Batteriesteuersystems 26 verwendet wird, reduziert werden, wodurch reduzierte, mit der Implementierung verknüpfte Kosten ermöglicht werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine integrierte Strangsteuereinheit 150 Funktionen auf Strangebene für einen Batteriestrang 52 und Funktionen auf Zell-/Batterieebene für ein Batteriemodul 24 im Batteriestrang 52 bereitstellen. Zum Beispiel kann in der gezeigten Ausführungsform eine erste integrierte Strangsteuereinheit 150A Funktionen auf Strangebene für den ersten Batteriestrang 52A und Funktionen auf Zell-/Batterieebene für ein Batteriemodul 24 im ersten Batteriestrang 52A bereitstellen. Darüber hinaus kann eine zweite integrierte Strangsteuereinheit 150B Funktionen auf Strangebene für den zweiten Batteriestrang 52B und Funktionen auf Zell-/Batterieebene für ein Batteriemodul 24 im zweiten Batteriestrang 52B bereitstellen. Des Weiteren kann eine dritte integrierte Strangsteuereinheit 150L Funktionen auf Strangebene für den dritten Batteriestrang 52C und Funktionen auf Zell-/Batterieebene für ein Batteriemodul 24 im zweiten Batteriestrang 52B bereitstellen.
  • Somit kann in einigen Ausführungsformen eine integrierte Strangsteuereinheit 150 physisch mit dem entsprechenden Batteriemodul 24 im Batteriestrang 52 gekoppelt werden. Zum Beispiel kann die erste integrierte Strangsteuereinheit 150A physisch mit dem entsprechenden Batteriemodul 24 im ersten Batteriestrang 52A gekoppelt werden. Tatsächlich kann in einigen Ausführungsformen eine integrierte Strangsteuereinheit auf und/oder innerhalb eines Gehäuses ihres entsprechenden Batteriemoduls 24 angeordnet sein. Durch Bereitstellen von integrierten Strangsteuereinheiten 150 kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur auf diese Weise das Reduzieren von mit der Implementierung verknüpften Kosten ermöglichen - insbesondere in dem weniger komplexen Batteriesystem 12 (z. B. mit weniger Batteriemodulen 24 und/oder weniger Steuerebenen).
  • Zur Veranschaulichung wird in der 14 eine Ausführungsform einer integrierten Strangsteuereinheit 150 gezeigt, die von der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur spezifiziert werden kann. Wie gezeigt wird, enthält die integrierte Strangsteuereinheit 150 eine integrierte Zellsteuereinheit 152, Verarbeitungsschaltungen 154, eine Verarbeitungseinheit 156, den Speicher 158, eine Isolationsbarriere 56, eine parallele Kommunikationsschnittstelle 160, eine serielle Kommunikationsschnittstelle 162 und eine Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 164. Es versteht sich, dass die beschriebenen Komponenten lediglich veranschaulichend sein sollen. Mit anderen Worten: In der tatsächlichen Implementierung kann die integrierte Strangsteuereinheit 150 zusätzliche Komponenten und/oder weniger Komponenten enthalten.
  • In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform können die von der integrierten Zellsteuereinheit 152 bereitgestellten Funktionen im Allgemeinen die gleichen wie die von einer Zellsteuereinheit 46 bereitgestellten Funktionen sein. Von daher enthält die Verarbeitungsinfrastruktur der integrierten Strangsteuereinheit 150 die Verarbeitungsschaltungen 154, die Verarbeitungseinheit 156 und Verarbeitungsinfrastruktur der integrierten Zellsteuereinheit, wie zum Beispiel den ersten Analog-Digital-Umsetzer 144, den zweiten Analog-Digital-Umsetzer 146 und/oder die Logikschaltungen 148. In einigen Ausführungsformen können die Verarbeitungsschaltungen 154 und die Verarbeitungseinheit 156 zum Bereitstellen ähnlicher Funktionen auf Strangebene wie die Strangsteuereinheit 50 betrieben werden. Darüber hinaus können sich in einigen Ausführungsformen die Funktionen auf Strangebene, die von den Verarbeitungsschaltungen 154 und der Verarbeitungseinheit 156 bereitgestellt werden, zumindest zum Teil überlappen, um das Verbessern der Betriebszuverlässigkeit der integrierten Strangsteuereinheit 150 zu ermöglichen.
  • Zum Beispiel können die Verarbeitungsschaltungen 154 auf Basis von programmierbaren Schaltungsverbindungen arbeiten, die in den Verarbeitungsschaltungen gebildet werden, und können somit eines oder mehrere Field Programmable Logic Arrays (FPGAs) enthalten. Darüber hinaus kann die Verarbeitungseinheit 156 durch Ausführen von im Speicher 158 gespeicherten Anweisungen arbeiten. Somit kann die Verarbeitungseinheit 156 in einigen Ausführungsformen einen oder mehrere Mikroprozessoren enthalten, und der Speicher 158 kann ein dinghaftes nichtflüchtiges computerlesbares Medium enthalten, das durch die Verarbeitungseinheit 156 ausführbare Anweisungen speichert. Somit kann der Speicher 134 in solchen Ausführungsformen Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM), Nur-Lese-Speicher (Read-Only Memory, ROM), wiederbeschreibbaren nichtflüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher), Festplattenlaufwerke, optische Speicherplatten und dergleichen enthalten.
  • Darüber hinaus kann die integrierte Strangsteuereinheit 150, wenn ein Batteriestrang 52 mehrere Batteriemodule 24 enthält, den Betrieb ihrer entsprechenden Batteriemodule 24 und den Betrieb der anderen Batteriemodule 24 im Batteriestrang 52 koordinieren. Um das Koordinieren des Betriebs zu ermöglichen, enthält die Kommunikationsinfrastruktur die parallele Kommunikationsschnittstelle 160 und/oder die serielle Kommunikationsschnittstelle 162. In einigen Ausführungsformen kann die parallele Kommunikationsschnittstelle 160 kommunikationsfähig mit einem parallelen Kommunikationsnetzwerk koppeln, wie zum Beispiel einem Controller Area Network (CAN), und die serielle Kommunikationsschnittstelle 162 kann kommunikationsfähig mit einem seriellen Kommunikationsnetzwerk koppein, wie zum Beispiel einem Ripcord-Netzwerk. Auf diese Weise können die parallele Kommunikationsschnittstelle 160 und/oder die serielle Kommunikationsschnittstelle 162 ermöglichen, dass die integrierte Strangsteuereinheit 150 Betriebsparameter auf Zellebene und/oder auf Modulebene von den Zellsteuereinheiten 46 anderer Batteriemodule 24 in ihrem entsprechenden Batteriestrang 52 empfängt und/oder Anweisungen an diese überträgt.
  • Darüber hinaus kann die serielle Kommunikationsschnittstelle 162 in einigen Ausführungsformen ermöglichen, dass die integrierte Strangsteuereinheit 150 Betriebsparameter auf Strangebene und/oder Selbstkonfigurationsinformationen von anderen integrierten Strangsteuereinheiten 150 empfängt, die zum Beispiel anderen Batteriesträngen 52 in der gleichen Batteriekette 44 entsprechen. Des Weiteren können die parallele Kommunikationsschnittstelle 160 und/oder die serielle Kommunikationsschnittstelle 162 in einigen Ausführungsformen ermöglichen, dass die integrierte Strangsteuereinheit 150 Betriebsparameter auf Strangebene an eine Systemsteuereinheit 48 überträgt und/oder Anweisungen (z. B. Steuerbefehle) von dieser empfängt.
  • In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform enthält die Kommunikationsinfrastruktur der integrierten Strangsteuereinheit 150 auch die Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 164. In einigen Ausführungsformen kann die Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 164 kommunikationsfähig mit einem Strangrelais gekoppelt werden, das gesteuert werden kann, um einen Batteriestrang 52 selektiv elektrisch mit dem Batteriesystem 12 und/oder einer elektrischen Last zu verbinden. Zum Beispiel kann die Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 164 ermöglichen, dass die integrierte Strangsteuereinheit 150 einen Steuerbefehl kommuniziert, der das Strangrelais zum Öffnen anweist, um den Batteriestrang 52 elektrisch vom Batteriesystem 12 abzukoppeln. Darüber hinaus kann die Strangrelais-Kommunikationsschnittstelle 164 ermöglichen, dass die integrierte Strangsteuereinheit 150 einen Steuerbefehl kommuniziert, der das Strangrelais zum Schließen anweist, um den Batteriestrang 52 elektrisch mit dem Batteriesystem 12 zu verbinden.
  • Wie oben beschrieben wird, können in einigen Ausführungsformen mehrere Batteriestränge 52 in Reihe verbunden werden, zum Beispiel als eine Batteriekette 44, wobei jeder Batteriestrang 52 eine entsprechende integrierte Strangsteuereinheit 150 nutzt. In solchen Ausführungsformen kann das Betreiben eines Strangrelais selektiv mehrere Batteriestränge 52 verbinden oder abkoppeln. Somit kann in solchen Ausführungsformen ein Strangrelais kommunikationsfähig mit der Strang-Kommunikationsschnittstelle 164 einer integrierten (z. B. Master-) Strangsteuereinheit 150 gekoppelt werden, wodurch es ermöglicht, dass die eine integrierte Strangsteuereinheit 150 Steuerbefehle an das Strangrelais kommuniziert. Auf diese Weise kann die Strang-Kommunikationsschnittstelle 164 von anderen (z. B. untergeordneten) integrierten Strangsteuereinheiten 150 kommunikationsfähig mit anderen elektrischen Komponenten gekoppelt werden, wie zum Beispiel einem Lüfter.
  • In manchen Fällen kann das Einschließen der integrierten Zellsteuereinheit 152 in die integrierte Strangsteuereinheit 150 ermöglichen, redundante Infrastruktur zu reduzieren. Zum Beispiel kann die Kommunikationsinfrastruktur, die zum Bereitstellen von Funktionen auf Zell-/Modulebene verwendet wird, gemeinsam mit der Kommunikationsinfrastruktur genutzt werden, die zum Bereitstellen von Funktionen auf Strangebene verwendet wird. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen die Verarbeitungsinfrastruktur, die zum Bereitstellen von Funktionen auf Zell-/Modulebene verwendet wird, gemeinsam mit Verarbeitungsinfrastruktur genutzt werden, die zum Bereitstellen von Funktionen auf Strangebene verwendet wird. Zum Beispiel können die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 Verarbeitung, die zum Implementieren der Funktionen auf Zell-/Modulebene verwendet wird, zusätzlich zu den Funktionen auf Strangebene bereitstellen, was das Verwenden von separaten Logikschaltungen in der integrierten Strangzellensteuereinheit 152 vermeiden kann. Durch das Bereitstellen der integrierten Strangsteuereinheit 150 ermöglicht die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur auf diese Weise das Reduzieren von mit der Implementierung verknüpften Kosten des Batteriesteuersystems 26.
  • Durch Spezifizieren der integrierten Strangsteuereinheit 150 kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur außerdem das Implementieren eines Batteriesteuersystems 26 mit weniger Komponenten (z. B. Bausteinen) ermöglichen. Zum Beispiel kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur das Implementieren eines Batteriesteuersystems 26 für ein Batteriesystem 12, das ein Batteriemodul 24 enthält, unter Verwendung einer einzigen integrierten Strangsteuereinheit 150 ermöglichen, wodurch das Verwenden der Zellsteuereinheiten 46 und/oder einer Systemsteuereinheit 48 vermieden wird. Auf diese Weise kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur auch das Verbessern der Implementierungsflexibilität ermöglichen.
  • Um das Bestimmen von Betriebsparametern auf Strangebene zu ermöglichen, kann die integrierte Strangsteuereinheit 150 elektrische Hochspannungsleistung aus den Batteriemodulen 24 und elektrische Niederspannungsleistung zum Beispiel direkt aus der Niederspannungsleistungsquelle 54 und/oder über eine Systemsteuereinheit 48 aufnehmen. Somit enthält die Leistungsinfrastruktur der integrierten Strangsteuereinheit 150 die Isolationsbarriere 56, die elektrische Komponenten, die in der Hochspannungsdomäne arbeiten, und elektrische Komponenten, die in der Niederspannungsdomäne arbeiten, elektrisch trennt.
  • Obwohl sie elektrisch getrennt ist, kann die integrierte Strangsteuereinheit 150 immer noch kommunikationsfähig mit einer Systemsteuereinheit 48 und/oder anderen elektrischen Komponenten, wie zum Beispiel einer übergeordneten Steuereinheit 18, gekoppelt werden. Somit kann die Isolationsbarriere 56, um Kommunikation zu ermöglichen, eine isolierte Kommunikationsschnittstelle 166 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die isolierte Kommunikationsschnittstelle 166 einen oder mehrere Kommunikationsbusse, Optokoppler, Lichtkoppler und/oder optische Isolatoren enthalten. Auf diese Weise können die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 kommunikationsfähig mit der Kommunikationsinfrastruktur der integrierten Strangsteuereinheit 150 über die isolierte Kommunikationsschnittstelle 166 gekoppelt werden.
  • Außerdem können in einigen Ausführungsformen die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 in einer Hochspannungsdomäne arbeiten. Allerdings können, um das Reduzieren des Einflusses zu ermöglichen, den die Leistungsaufnahme des Batteriesteuersystems 26 auf den Betrieb des Batteriesystems 12 hat, die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 elektrische Leistung aufnehmen, die aus der Niederspannungsleistungsquelle 54 zugeführt wird. Um das Verwenden von elektrischer Leistung, die von der Niederspannungsleistungsquelle 54 zugeführt wird, zu ermöglichen, kann die Isolationsbarriere 56 einen Transformator 168 enthalten. Im Betrieb kann der Transformator 168 elektrische Niederspannungsleistung aufnehmen und elektrische Hochspannungsleistung erzeugen, die dann den Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder der Verarbeitungseinheit 156 unter Aufrechterhalten der elektrischen Trennung zugeführt werden kann. Wenn das Zuführen von elektrischer Leistung aus der Niederspannungsleistungsquelle 54 unterbrochen wird, kann die integrierte Strangsteuereinheit 150 auf das Zuführen von elektrischer Leistung aus den Batteriemodulen 24 zu den Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder der Verarbeitungseinheit 156 umschalten.
  • Um außerdem die Kommunikation mit Komponenten zu ermöglichen, die in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten, kann die serielle Kommunikationsschnittstelle 162 einen serielle Niederspannungs-Kommunikationsschnittstelle, die kommunikationsfähig mit einem seriellen Niederspannungs-Kommunikationsnetzwerk koppelt, und/oder eine serielle Hochspannungs-Kommunikationsschnittstelle, die kommunikationsfähig mit einem seriellen Hochspannungs-Kommunikationsnetzwerk koppelt, enthalten. Auf diese Weise kann in einigen Ausführungsformen die serielle Niederspannungs-Kommunikationsschnittstelle eine integrierte Strangsteuereinheit 150 über das serielle Niederspannungs-Kommunikationsnetzwerk kommunikationsfähig mit der Systemsteuereinheit 48 und/oder einer anderen integrierten Strangsteuereinheit 150 koppeln. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen die serielle Hochspannungs-Kommunikationsschnittstelle eine integrierte Strangsteuereinheit 150 über das serielle Hochspannungs-Kommunikationsnetzwerk kommunikationsfähig mit einer oder mehreren Zellsteuereinheiten 48 koppeln. Auf eine ähnliche Weise kann in einigen Ausführungsformen die parallele Kommunikationsschnittstelle 160 eine parallele Niederspannungs-Kommunikationsschnittstelle, die kommunikationsfähig mit dem parallelen Niederspannungs-Kommunikationsnetzwerk koppelt, und/oder eine parallele Hochspannungs-Kommunikationsschnittstelle, die kommunikationsfähig mit einem parallelen Hochspannungs-Kommunikationsnetzwerk koppelt, enthalten. Auf diese Weise kann die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur eine integrierte Strangsteuereinheit 150 zusammen mit verknüpfter Infrastruktur bereitstellen, die zum Bereitstellen verschiedener Funktionen auf Zellebene, Funktionen auf Modulebene und Funktionen auf Strangebene verwendet wird.
  • Eine Ausführungsform eines Prozesses 170 zum Implementieren einer integrierten Strangsteuereinheit 150 wird in der 15 beschrieben. Im Allgemeinen enthält der Prozess 170 das elektrische Koppeln einer Zellsteuereinheit mit einer ersten Leistungsquelle (Prozessblock 172), das kommunikationsfähige Koppeln der Zellsteuereinheit mit Verarbeitungsschaltungen und/oder einer Verarbeitungseinheit (Prozessblock 174), das elektrische Koppeln der Verarbeitungsschaltungen und/oder der Verarbeitungseinheit mit einem Transformator (Prozessblock 176), das elektrische Koppeln des Transformators mit einer zweiten Leistungsquelle (Prozessblock 178) und das kommunikationsfähige Koppeln der Verarbeitungsschaltungen und/oder der Verarbeitungseinheit mit einer Kommunikationsschnittstelle über eine isolierte Kommunikationsschnittstelle (Prozessblock 180). In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 170 durch Ausführen von in einem dinghaften nichtflüchtigen computerlesbaren Medium, wie zum Beispiel dem Konstruktionsspeicher 70, gespeicherten Anweisungen unter Verwendung eines Prozessors, wie zum Beispiel dem Konstruktionsprozessor 68, zum Beispiel von einem Hersteller und/oder Konstrukteur, der integrierten Strangsteuereinheit 150 implementiert werden.
  • Dementsprechend kann das Konstruktionssystem 58 in einigen Ausführungsformen angeben, dass eine integrierte Zellsteuereinheit 152 elektrisch mit einer ersten Leistungsquelle gekoppelt werden soll (Prozessblock 172). Wie oben beschrieben wird, kann die integrierte Zellsteuereinheit 152 elektrisch mit einem entsprechenden Batteriemodul 24 gekoppelt werden. Mit anderen Worten: In solchen Ausführungsformen kann die erste Leistungsquelle das Batteriemodul 24 und somit eine Hochspannungsleistungsquelle sein. Darüber hinaus kann die integrierte Zellsteuereinheit 152 in einigen Ausführungsformen elektrisch mit dem Batteriemodul 24 gekoppelt werden, zum Beispiel über Anschlüsse des Batteriemoduls 24 und/oder einen internen Bus im Batteriemodul 24.
  • Darüber hinaus kann das Konstruktionssystem 58 angeben, dass die integrierte Zellsteuereinheit 152 kommunikationsfähig mit den Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder einer Verarbeitungseinheit 156 gekoppelt werden soll (Prozessblock 174). In einigen Ausführungsformen kann die integrierte Zellsteuereinheit 152 über einen oder mehrere Kommunikationsbusse kommunikationsfähig mit den Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder der Verarbeitungseinheit 156 gekoppelt werden. Auf diese Weise kann Kommunikationsinfrastruktur (z. B. Kommunikationsschnittstellen) vermieden werden, die verwendet wird, um die integrierte Zellsteuereinheit 152 kommunikationsfähig mit einem Kommunikations (z. B. CAN oder Ripcord)-Netzwerk zu koppeln.
  • Des Weiteren kann das Konstruktionssystem 58 angeben, dass die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 elektrisch mit dem Transformator 168 gekoppelt werden sollen (Prozessblock 176) und dass der Transformator elektrisch mit einer zweiten Leistungsquelle gekoppelt werden soll (Prozessblock 178). Wie oben beschrieben wird, kann der Transformator 168 in einigen Ausführungsformen elektrische Niederspannungsleistung aus der Niederspannungsleistungsquelle 54 aufnehmen. Mit anderen Worten: In solchen Ausführungsformen kann die zweite Leistungsquelle die Niederspannungsleistungsquelle 54 sein. Somit kann der Transformator 168 in einigen Ausführungsformen über einen oder mehrere elektrische Busse und/oder über eine Systemsteuereinheit 48 elektrisch mit der Niederspannungsleistungsquelle 54 gekoppelt werden.
  • Wie oben beschrieben wird, kann der Transformator 168 darüber hinaus elektrische Hochspannungsleistung erzeugen, die den Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder der Verarbeitungseinheit 156 zugeführt wird. Somit kann der Transformator 168 in einigen Ausführungsformen elektrisch über einen oder mehrere elektrische Busse mit den Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder der Verarbeitungseinheit 156 gekoppelt werden. Des Weiteren kann der Transformator 168, wie oben beschrieben wird, über die Isolationsbarriere 56 zwischen einer ersten (z. B. Hoch-) Spannungsdomäne und einer zweiten (z. B. Nieder-) Spannungsdomäne verbunden werden. Somit kann der Transformator 168 im Betrieb ermöglichen, dass elektrische Leistung zugeführt wird, die verwendet wird, um die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 in der ersten Spannungsdomäne unter Verwendung der in der zweiten Spannungsdomäne aufgenommenen elektrischen Leistung zu betreiben.
  • Das Konstruktionssystem 58 kann auch angeben, dass die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 kommunikationsfähig mit der parallelen Kommunikationsschnittstelle 160 und/oder der seriellen Kommunikationsschnittstelle 162 über die isolierte Kommunikationsschnittstelle 166 gekoppelt werden sollen (Prozessblock 180). In einigen Ausführungsformen können die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 über einen oder mehrere interne Kommunikationsbusse kommunikationsfähig mit der isolierten Kommunikationsschnittstelle 166 gekoppelt werden. Darüber hinaus kann die isolierte Kommunikationsschnittstelle 166 in einigen Ausführungsformen über einen oder mehrere interne Kommunikationsbusse kommunikationsfähig mit der parallelen Kommunikationsschnittstelle 160 und/oder der seriellen Kommunikationsschnittstelle 162 gekoppelt werden.
  • Wie oben beschrieben wird, können sich die Verarbeitungsschaltungen 154 und/oder die Verarbeitungseinheit 156 in einer integrierten Strangsteuereinheit 150 auf einer Seite der Isolationsbarriere 56 befinden, die der parallelen Kommunikationsschnittstelle 160 und der seriellen Kommunikationsschnittstelle 162 gegenüberliegt. Somit kann die isolierte Kommunikationsschnittstelle 166 über die Isolationsbarriere 56 verbunden werden, um Datenkommunikation zwischen elektrischen Komponenten zu ermöglichen, die in unterschiedlichen Spannungsdomänen arbeiten. Auf diese Weise kann die isolierte Kommunikationsschnittstelle 166 in einigen Ausführungsformen Datenkommunikation zwischen der Verarbeitungseinheit 156 und einem parallelen Kommunikationsnetzwerk über die parallele Kommunikationsschnittstelle 160 ermöglichen. Darüber hinaus kann die isolierte Kommunikationsschnittstelle 166 in einigen Ausführungsformen Datenkommunikation zwischen den Verarbeitungsschaltungen 154 und einem seriellen Kommunikationsnetzwerk über die serielle Kommunikationsschnittstelle 162 ermöglichen.
  • Wie oben beschrieben wird, kann das serielle Kommunikationsnetzwerk mehrere integrierte Strangsteuereinheiten 150 und/oder mehrere Strangsteuereinheiten 50 kommunikationsfähig koppeln, zum Beispiel in einer Prioritätskette. In einigen Ausführungsformen kann das serielle Kommunikationsnetzwerk das Kommunizieren von Betriebsparametern auf Strangebene zwischen den mehreren integrierten Strangsteuereinheiten 150 und/oder mehreren Strangsteuereinheiten 50 ermöglichen, um zum Beispiel anzugeben, wenn ein Fehler in einem entsprechenden Batteriestrang 52 detektiert wird. Darüber hinaus kann das serielle Kommunikationsnetzwerk in einigen Ausführungsformen das Selbstkonfigurieren einer oder mehrerer integrierter Strangsteuereinheiten 150 und/oder einer oder mehrerer Strangsteuereinheiten 50 ermöglichen, um zum Beispiel den Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk zu bestimmen.
  • Autokonfiguration der Strangsteuereinheit und Fehlerkommunikation
  • Zur Veranschaulichung wird in der 16 eine Ausführungsform der Strangsteuereinheiten 50 gezeigt, die in einem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbunden sind. Es versteht sich, dass die folgenden Techniken in Bezug auf die Strangsteuereinheiten 50 lediglich beschrieben werden, um ein veranschaulichendes Beispiel bereitzustellen. Mit anderen Worten: Die folgenden Techniken können auch auf die integrierten Strangsteuereinheiten 150 angewendet werden.
  • In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform koppelt das serielle Kommunikationsnetzwerk 182 (z. B. Ripcord-Netzwerk) kommunikationsfähig mehrere Strangsteuereinheiten 50 - nämlich eine erste Strangsteuereinheit 50A, eine zweite Strangsteuereinheit 50 B und eine dritte (z. B. letzte) Strangsteuereinheit 50L. In einigen Ausführungsformen können die kommunikationsfähig über das serielle Kommunikationsnetzwerk 182 gekoppelten Strangsteuereinheiten 50 Batteriesträngen 52 entsprechen, die in der gleichen Batteriekette 44 enthalten sind. Somit versteht es sich, dass drei Strangsteuereinheiten 50 lediglich gezeigt werden, um ein veranschaulichendes Beispiel bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann das serielle Kommunikationsnetzwerk 182 zwei Strangsteuereinheiten 50 oder mehr als drei Strangsteuereinheiten 50 enthalten.
  • Zum Bilden des seriellen Kommunikationsnetzwerks 182 werden in jedem Fall die Strangsteuereinheiten 50 kommunikationsfähig über serielle Kommunikationsbusse 184 (z. B. Ripcord-Busse) gekoppelt. In einigen Ausführungsformen können die seriellen Kommunikationsbusse 184 unidirektionale Kommunikationsbusse sein. Zum Bilden des seriellen Kommunikationsnetzwerks können die Strangsteuereinheiten 50 in solchen Ausführungsformen über die seriellen Kommunikationsbusse 184 in einer Prioritätskettenkonfiguration gekoppelt werden. Zum Beispiel wird die erste Strangsteuereinheit 50A in der gezeigten Ausführungsform kommunikationsfähig über einen ersten seriellen Kommunikationsbus 184A mit der zweiten Strangsteuereinheit 50B gekoppelt und so fort, die Prioritätskette herunter bis zur letzten Strangsteuereinheit 50L. Darüber hinaus wird die letzte Strangsteuereinheit 50L kommunikationsfähig über einen seriellen Rückkopplungs-Kommunikationsbus 184F mit der ersten Strangsteuereinheit 50A gekoppelt.
  • Auf diese Weise können die Strangsteuereinheiten 50 serielle Kommunikations (z. B. Ripcord)-Signale im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 (z. B. Prioritätskette) abwärts (z. B. über dieses) und zurück zur ersten Strangsteuereinheit 50A kommunizieren. Somit kann die erste Strangsteuereinheit 50A in einigen Ausführungsformen als die Master-Strangsteuereinheit angesehen werden. Darüber hinaus können die zweite Strangsteuereinheit 50B bis zur letzten Strangsteuereinheit 50L als untergeordnete Strangsteuereinheiten angesehen werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann das serielle Kommunikationssignal auf diese Weise ermöglichen, dass eine Master-Strangsteuereinheit die Anzahl an untergeordneten Strangsteuereinheiten bestimmt, die mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbunden sind, und sich zumindest zum Teil auf Basis der Anzahl an untergeordneten Strangsteuereinheiten selbstkonfiguriert. Darüber hinaus kann das Kommunizieren von seriellen Kommunikationssignalen in einigen Ausführungsformen auf diese Weise ermöglichen, dass eine untergeordnete Strangsteuereinheit ihren Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 bestimmt und sich zumindest zum Teil auf Basis des bestimmten Rangs selbstkonfiguriert. Des Weiteren kann das Kommunizieren von seriellen Kommunikationssignalen in einigen Ausführungsformen auf diese Weise das Kommunizieren ermöglichen, wenn voraussichtlich ein Fehler in anderen Strangsteuereinheiten 50 vorliegt, zum Beispiel, um zu ermöglichen, dass die Master-Strangsteuereinheit ein Strangrelais anweist, zu öffnen, wenn voraussichtlich ein Fehler vorliegt.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 17 eine Ausführungsform eines Prozesses 186 zum Betreiben der Strangsteuereinheiten 50 beschrieben, die in einem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 (z. B. einer Prioritätskette) verbunden sind. Im Allgemeinen enthält der Prozess 186 das Erzeugen eines seriellen Kommunikationssignals in einer Master-Strangsteuereinheit (Prozessblock 188), das Kommunizieren des seriellen Kommunikationssignals an eine nächste Strangsteuereinheit in einem seriellen Kommunikationsnetzwerk (Prozessblock 190), das Bestimmen, ob untergeordnete Strangsteuereinheiten im seriellen Kommunikationsnetzwerk übrig sind (Entscheidungsblock 192) und das Rückkoppeln des seriellen Kommunikationssignals an die Master-Strangsteuereinheit, wenn keine untergeordneten Strangsteuereinheiten übrig sind (Prozessblock 194). In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 186 durch Betreiben von Verarbeitungsschaltungen, wie zum Beispiel den Verarbeitungsschaltungen 130 oder den Verarbeitungsschaltungen 154, auf Basis von programmierbaren Schaltungsverbindungen implementiert werden. Darüber hinaus kann der Prozess 186 in einigen Ausführungsformen durch Ausführen von in einem dinghaften nichtflüchtigen computerlesbaren Medium, wie zum Beispiel dem Speicher 134 oder dem Speicher 158, gespeicherten Anweisungen unter Verwendung eines Prozessors, wie zum Beispiel der Verarbeitungseinheit 132 oder der Verarbeitungseinheit 156, implementiert werden.
  • Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen die erste (z. B. die Master- ) Strangsteuereinheit 50A ein erstes serielles Kommunikationssignal erzeugen (Prozessblock 188). In einigen Ausführungsformen kann das serielle Kommunikationssignal einen High-Zustand und einen Low-Zustand enthalten. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen das serielle Kommunikationssignal in einigen Ausführungsformen ein Spannungssignal oder ein Stromsignal sein.
  • Des Weiteren kann das serielle Kommunikationssignal in einigen Ausführungsformen zum Kommunizieren von Informationen frequenzmoduliert werden. Wenn zum Beispiel kein Fehler detektiert wird, kann die Frequenz des von der ersten Strangsteuereinheit 50A erzeugten seriellen Kommunikationssignals eine Master-Frequenz (z. B. 100 Hz) sein, was angibt, dass die erste Strangsteuereinheit 50A die Master-Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 ist. Wenn andererseits ein Fehler detektiert wird, kann die Frequenz des von der ersten Strangsteuereinheit 50A erzeugten seriellen Kommunikationssignals eine Fehlerfrequenz (z. B. 500 Hz) sein, was angibt, dass ein Fehler detektiert worden ist.
  • Die erste Strangsteuereinheit 50A kann dann das erste serielle Kommunikationssignal an die zweite (z. B. die nächste untergeordnete) Strangsteuereinheit 50B kommunizieren (Prozessblock 190). In einigen Ausführungsformen kann die erste serielle Strangsteuereinheit 50A das erste serielle Kommunikationssignal an die zweite Strangsteuereinheit 50B über den ersten seriellen Kommunikationsbus 184A kommunizieren. Nachdem sie das erste serielle Kommunikationssignal empfangen hat, kann die zweite Strangsteuereinheit 50B die Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals bestimmen und dementsprechend arbeiten.
  • Zur Veranschaulichung wird in der 18 eine Ausführungsform eines Prozesses 196 zum Betreiben einer untergeordneten Strangsteuereinheit beschrieben. Im Allgemeinen enthält der Prozess 196 das Empfangen eines seriellen Kommunikationssignals in einer Strangsteuereinheit (Prozessblock 198), das Bestimmen, ob ein Fehler in einem aktuellen Batteriestrang detektiert wird (Entscheidungsblock 200), das Ausgeben des seriellen Kommunikationssignals mit einer Fehlerfrequenz, wenn ein Fehler im aktuellen Batteriestrang detektiert wird (Prozessblock 202), und das Bestimmen der Frequenz des empfangenen seriellen Kommunikationssignals, wenn kein Fehler im aktuellen Batteriestrang detektiert wird (Prozessblock 204). Darüber hinaus enthält der Prozess 196 das Bestimmen, ob die Frequenz des empfangenen seriellen Kommunikationssignals gleich der Fehlerfrequenz ist (Entscheidungsblock 206), das Bestimmen, ob ein Fehler in einem vorherigen Batteriestrang bestätigt worden ist, wenn die Frequenz des empfangenen seriellen Kommunikationssignals gleich der Fehlerfrequenz ist (Entscheidungsblock 208), und das Bestimmen des Rangs der Strangsteuereinheit in einem seriellen Kommunikationsnetzwerk, wenn die Frequenz des empfangenen seriellen Kommunikationssignals nicht gleich der Fehlerfrequenz ist oder wenn kein Fehler im vorherigen Batteriestrang bestätigt worden ist (Prozessblock 210). Des Weiteren enthält der Prozess 196 das Bestimmen einer Rangfrequenz (Prozessblock 212) und das Ausgeben eines seriellen Kommunikationssignals mit der Rangfrequenz (Prozessblock 214). In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 196 durch Betreiben von Verarbeitungsschaltungen, wie zum Beispiel den Verarbeitungsschaltungen 130 oder den Verarbeitungsschaltungen 154, auf Basis von programmierbaren Schaltungsverbindungen implementiert werden. Darüber hinaus kann der Prozess 196 in einigen Ausführungsformen durch Ausführen von in einem dinghaften nichtflüchtigen computerlesbaren Medium, wie zum Beispiel dem Speicher 134 oder dem Speicher 158, gespeicherten Anweisungen unter Verwendung eines Prozessors, wie zum Beispiel der Verarbeitungseinheit 132 oder der Verarbeitungseinheit 156, implementiert werden.
  • Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen die zweite Strangsteuereinheit 50B das erste serielle Kommunikationssignal von der ersten Strangsteuereinheit 50A empfangen (Prozessblock 198). Wie oben beschrieben wird, kann die zweite Strangsteuereinheit 50B in einigen Ausführungsformen das erste serielle Kommunikationssignal über den ersten seriellen Kommunikationsbus 184A empfangen.
  • Darüber hinaus kann die zweite Strangsteuereinheit 50B bestimmen, ob ein Fehler im zweiten Batteriestrang 52B, in der zweiten Strangsteuereinheit 50B und/oder den Zellsteuereinheiten 46, die kommunikationsfähig mit der zweiten Strangsteuereinheit 50B gekoppelt sind, detektiert worden ist (Entscheidungsblock 200). In einigen Ausführungsformen kann die zweite Strangsteuereinheit 50B zumindest zum Teil auf Basis von Betriebsparametern auf Strangebene bestimmen, ob voraussichtlich ein Fehler im zweiten Batteriestrang 52B vorliegt. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen die zweite Strangsteuereinheit 50B zumindest zum Teil auf Basis von Betriebsparametern auf Zell-/Modulebene bestimmen, ob voraussichtlich ein Fehler in einem Batteriemodul 24 und/oder einer Batteriezelle 36 im zweiten Batteriestrang 52B vorliegt. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, können zum Beispiel die Zellsteuereinheiten 46, die den Batteriemodulen 24 im zweiten Batteriestrang 52B entsprechen, angeben, ob voraussichtlich ein Fehler in der zweiten Strangsteuereinheit 50B vorliegt.
  • Wenn die zweite Strangsteuereinheit 50B bestimmt, dass voraussichtlich ein Fehler vorliegt, kann die zweite Strangsteuereinheit 50B in jedem Fall ein zweites serielles Kommunikationssignal mit einer Fehlerfrequenz ausgeben (Prozessblock 202). In einigen Ausführungsformen kann den Strangsteuereinheiten 50 die Fehlerfrequenz allgemein so bekannt sein, dass sie angibt, dass ein Fehler detektiert worden ist. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die Fehlerfrequenz 500 Hz sein. Somit kann die zweite Strangsteuereinheit 50B durch Ausgeben des zweiten seriellen Kommunikationssignals mit der Fehlerfrequenz den anderen Strangsteuereinheiten 50, die kommunikationsfähig mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 gekoppelt sind, angeben, dass ein Fehler detektiert worden ist.
  • Wenn die zweite Strangsteuereinheit 50B nicht bestimmt, dass voraussichtlich ein Fehler vorliegt, kann andererseits die zweite Strangsteuereinheit 50B die Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals bestimmen (Prozessblock 204). In einigen Ausführungsformen kann die zweite Strangsteuereinheit 50B die Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals durch Bestimmen der Dauer zwischen Impulsen bestimmen. Zum Beispiel kann die Strangsteuereinheit 50B bestimmen, dass die Frequenz 100 Hz ist, wenn das erste serielle Kommunikationssignal alle 10 ms zwischen dem High-Zustand und dem Low-Zustand wechselt. Darüber hinaus kann die Strangsteuereinheit 50B bestimmen, dass die Frequenz 500 Hz ist, wenn das erste serielle Kommunikationssignal alle 2 ms zwischen dem High-Zustand und dem Low-Zustand wechselt.
  • Auf diese Weise kann die zweite Strangsteuereinheit 50B bestimmen, ob die Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals gleich der Fehlerfrequenz ist (Entscheidungsblock 206). Wenn die Fehlerfrequenz detektiert wird, kann die zweite Strangsteuereinheit 50B darüber hinaus bestätigen, ob ein Fehler in einem anderen Batteriestrang 52 detektiert worden ist (Entscheidungsblock 208). Mit anderen Worten: In einigen Ausführungsformen kann die zweite Strangsteuereinheit 50B nicht unmittelbar bestimmen, dass ein Fehler im Batteriesystem 12 detektiert worden ist, sobald die Fehlerfrequenz empfangen worden ist.
  • Weil ein detektierter Fehler dazu führen kann, dass der Betrieb zumindest eines Abschnitts des Batteriesystems 12 eingestellt (z. B. abgekoppelt) wird, kann die zweite Strangsteuereinheit 50B stattdessen einen kurzen Zeitraum warten, bevor sie bestätigt, dass die Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals tatsächlich angibt, dass ein Fehler detektiert worden ist. Zum Beispiel kann die zweite Strangsteuereinheit 50B einen Zähler nutzen, der inkrementiert wird, wenn aufeinanderfolgende Impulse des ersten seriellen Kommunikationssignals in der Fehlerfrequenz vorliegen. Auf diese Weise kann die zweite Strangsteuereinheit 50B bestätigen, dass ein Fehler in einem anderen Batteriestrang 52 detektiert worden ist, nachdem der Zähler einen Zählschwellenwert (z. B. fünf) erreicht hat. Nachdem der Fehler bestätigt worden ist, kann die zweite Strangsteuereinheit 50B somit das zweite serielle Kommunikationssignal mit der Fehlerfrequenz an die anderen Strangsteuereinheiten 50 ausgeben, die kommunikationsfähig mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 gekoppelt sind (Prozessblock 202).
  • Wenn die empfangene Frequenz nicht gleich der Fehlerfrequenz ist und/oder ein Fehler nicht bestätigt worden ist, kann die zweite Strangsteuereinheit 50B andererseits den Rang der zweiten Strangsteuereinheit 50B im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 zumindest zum Teil auf Basis der Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals bestimmen (Prozessblock 210). In einigen Ausführungsformen kann die Master-Frequenz, die angibt, dass eine Strangsteuereinheit 50 die Master-Strangsteuereinheit in einem seriellen Kommunikationsnetzwerk ist, den Strangsteuereinheiten 50, die kommunikationsfähig mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 gekoppelt sind, allgemein bekannt sein. Wenn die Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals die Master-Frequenz ist, kann die zweite Strangsteuereinheit 50B dementsprechend bestimmen, dass die vorherige Strangsteuereinheit 50 die Master-Strangsteuereinheit ist. Auf diese Weise kann die zweite Strangsteuereinheit 50B bestimmen, dass ihr Rang der zweite im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 ist und/oder dass sie die erste untergeordnete Strangsteuereinheit 50 im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 ist.
  • Darüber hinaus kann die zweite Strangsteuereinheit 50B eine Rangfrequenz bestimmen, die ihren Rang im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 angibt (Prozessblock 212). In einigen Ausführungsformen kann die zweite Strangsteuereinheit 50B die Rangfrequenz zumindest zum Teil auf Basis der Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals bestimmen. Zum Beispiel kann eine untergeordnete Strangsteuereinheit ihre Rangfrequenz durch Dividieren (z. B. Halbieren) der empfangenen Frequenz bestimmen. Zur Veranschaulichung: Wenn die Frequenz des ersten seriellen Kommunikationssignals 100 Hz ist, kann die von der zweiten Strangsteuereinheit 50B bestimmte Rangfrequenz 50 Hz sein.
  • Die zweite Strangsteuereinheit 50B kann dann das zweite serielle Kommunikationssignal mit der Rangfrequenz zum Beispiel über einen seriellen Kommunikationsbus 184 ausgeben (Prozessblock 214). Auf diese Weise kann eine Strangsteuereinheit 50, die das zweite serielle Kommunikationssignal empfängt, den Rang der zweiten Strangsteuereinheit 50B bestimmen und sich dementsprechend selbstkonfigurieren.
  • Zurück zum Prozess 186 der 17: Insbesondere kann die zweite Strangsteuereinheit 50B das zweite serielle Kommunikationssignal an eine nächste untergeordnete Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 ausgeben, wenn untergeordnete Strangsteuereinheiten übrig sind (Pfeil 216). Unter Nutzung des oben beschriebenen Prozesses 196 kann somit jede der untergeordneten Strangsteuereinheiten im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 arbeiten, um sich selbstzukonfigurieren und/oder einen detektierten Fehler anzugeben. Wenn zum Beispiel die dritte (z. B. letzte) Strangsteuereinheit 50L das zweite serielle Kommunikationssignal empfängt, kann die dritte Strangsteuereinheit 50L die Frequenz des zweiten seriellen Kommunikationssignals bestimmen. Wenn die Frequenz die Fehlerfrequenz ist (z. B. 500 Hz), kann die dritte Strangsteuereinheit 50L bestätigen, ob ein Fehler detektiert worden ist, und den Betrieb dementsprechend selbst anpassen, zum Beispiel durch Ausgeben eines dritten seriellen Kommunikationssignals mit der Fehlerfrequenz. Wenn die Frequenz des zweiten seriellen Kommunikationssignals eine Rangfrequenz ist (z. B. 50 Hz), kann die dritte Strangsteuereinheit 50L darüber hinaus bestimmen, dass die zweite Strangsteuereinheit 50B die erste untergeordnete Strangsteuereinheit ist, und somit, dass ihr Rang der dritte im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 ist und/oder dass sie die zweite untergeordnete Strangsteuereinheit im seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 ist.
  • Andererseits kann die zweite Strangsteuereinheit 50B das zweite serielle Kommunikationssignal an die erste (z. B. Master-) Strangsteuereinheit 50A rückkoppeln, wenn keine nachfolgenden Strangsteuereinheiten übrig sind (Prozessblock 194). Zumindest zum Teil auf Basis des rückgekoppelten seriellen Kommunikationssignals kann die erste Strangsteuereinheit 50A bestimmen, ob ein Fehler in irgendeinem der anderen Batteriestränge 52 auf eine ähnliche Weise wie in den untergeordneten Strangsteuereinheiten detektiert worden ist. Zum Beispiel kann die erste Strangsteuereinheit 50A die Frequenz des zweiten seriellen Kommunikationssignals bestimmen. Wenn die Frequenz die Fehlerfrequenz ist (z. B. 500 Hz), kann die erste Strangsteuereinheit 50A darüber hinaus bestätigen, ob ein Fehler detektiert worden ist, und den Betrieb dementsprechend selbst anpassen, zum Beispiel durch Ausgeben des ersten seriellen Kommunikationssignals mit der Fehlerfrequenz und/oder durch Anweisen eines Strangrelais zu öffnen.
  • Zumindest zum Teil auf Basis des Rückkopplungssignals kann die erste Strangsteuereinheit 50A darüber hinaus die Konfiguration des seriellen Kommunikationsnetzwerks 182 bestimmen, die die Anzahl an mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbundenen Strangsteuereinheiten 50 und/oder die Anzahl an untergeordneten, mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbundenen Steuereinheiten enthalten kann. In einigen Ausführungsformen kann die erste Strangsteuereinheit 50A die Konfiguration des seriellen Kommunikationsnetzwerks 182 durch Vergleichen der Frequenz des rückgekoppelten seriellen Kommunikationssignals und der Master-Frequenz bestimmen.
  • Wie oben beschrieben wird, können untergeordnete Strangsteuereinheiten in einigen Ausführungsformen die Rangfrequenz durch Dividieren der empfangenen Frequenz mit einem Faktor (z. B. 2) bestimmen. Wenn somit die untergeordneten Strangsteuereinheiten die Rangfrequenz durch Halbieren der empfangenen Frequenz bestimmen, kann die erste Strangsteuereinheit 50A die Konfiguration des seriellen Kommunikationsnetzwerks 182 zumindest zum Teil auf Basis der Anzahl an Malen bestimmen, die die Master-Frequenz halbiert worden ist, um die Frequenz des rückgekoppelten seriellen Kommunikationssignals zu erreichen. Wenn zum Beispiel die Master-Frequenz 100 Hz ist und die Frequenz des rückgekoppelten seriellen Kommunikationssignals 50 Hz ist, kann die erste Strangsteuereinheit 50A bestimmen, dass insgesamt zwei Strangsteuereinheiten 50 mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbunden sind und/oder dass eine untergeordnete Strangsteuereinheit mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbunden ist. Wenn die Master-Frequenz 100 Hz ist und die Frequenz des rückgekoppelten seriellen Kommunikationssignals 25 Hz ist, kann die erste Strangsteuereinheit 50A in ähnlicher Weise bestimmen, dass insgesamt drei Strangsteuereinheiten 50 mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbunden sind und/oder dass zwei untergeordnete Strangsteuereinheiten mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbunden sind.
  • Auf diese Weise kann die erste (z. B. Master-) Strangsteuereinheit 50A den Betrieb zumindest zum Teil auf Basis der Konfiguration des seriellen Kommunikationsnetzwerks 182 anpassen. Zum Beispiel kann die erste Strangsteuereinheit 50A zumindest zum Teil auf Basis der Anzahl an untergeordneten Strangsteuereinheiten, die mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbunden sind, die Anzahl an Strangsteuereinheiten 50 bestimmen, an die die erste Strangsteuereinheit 50A Steuerbefehle kommunizieren kann. Darüber hinaus kann die Konfiguration des seriellen Kommunikationsnetzwerks 182 der ersten Strangsteuereinheit 50A Aufschluss über die Implementierung eines Batteriesystems 12 bereitstellen. Zum Beispiel kann die erste Strangsteuereinheit 50A zumindest zum Teil auf Basis der Anzahl an Strangsteuereinheiten, die mit dem seriellen Kommunikationsnetzwerk 182 verbunden sind, die Anzahl an Batteriesträngen 52 bestimmen, die in einer Batteriekette 44 verbunden sind.
  • Zur Veranschaulichung der oben beschriebenen Techniken wird in der 19 ein Kurvenbild 218 gezeigt, das eine visuelle Darstellung der seriellen Kommunikationssignale bereitstellt, die von der ersten Strangsteuereinheit 50A, der zweiten Strangsteuereinheit 50B und der dritten (z. B. letzten) Strangsteuereinheit 50L ausgegeben werden. Insbesondere enthält das Kurvenbild 218 eine erste Signalform 220, die eine visuelle Darstellung des ersten seriellen Kommunikationssignals bereitstellt, das von der ersten Strangsteuereinheit 50A zwischen t0 und t4 ausgegeben wird. Darüber hinaus enthält das Kurvenbild 218 eine zweite Signalform 222, die eine visuelle Darstellung des zweiten seriellen Kommunikationssignals bereitstellt, das von der zweiten Strangsteuereinheit 50B zwischen t0 und t4 ausgegeben wird. Des Weiteren enthält das Kurvenbild 224 eine dritte Signalform 222, die eine visuelle Darstellung eines dritten seriellen Kommunikationssignals bereitstellt, das von der dritten Strangsteuereinheit 50L zwischen t0 und t4 ausgegeben wird.
  • In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform kann zwischen t0 und t1 kein Fehler vorliegen. Wie gezeigt wird, gibt die erste Strangsteuereinheit 50 A somit das erste serielle Kommunikationssignal mit einer 100-Hz-Frequenz aus (z. B. der Master-Frequenz). Wie gezeigt wird, gibt darüber hinaus die zweite Strangsteuereinheit 50B das zweite serielle Kommunikationssignal mit einer 50-Hz-Frequenz aus (z. B. mit der Hälfte der empfangenen Frequenz). Wie gezeigt wird, gibt des Weiteren die dritte Strangsteuereinheit 50L das dritte serielle Kommunikationssignal mit einer 25-Hz-Frequenz aus (z. B. mit der Hälfte der empfangenen Frequenz).
  • Allerdings bestimmt die erste Strangsteuereinheit 50A in t1, dass voraussichtlich ein Fehler, der in Beziehung zum ersten Batteriestrang 52A steht, vorliegt. Wie gezeigt wird, startet somit die erste Strangsteuereinheit 50A mit dem Ausgeben des ersten seriellen Kommunikationssignals mit einer 500-Hz-Frequenz (z. B. der Fehlerfrequenz) in t1. Wie gezeigt wird, startet darüber hinaus die zweite Strangsteuereinheit 50B mit dem Ausgeben des zweiten seriellen Kommunikationssignals mit einer 500-Hz-Frequenz in t2 nach fünf (z. B. dem Zählerschwellenwert) Impulsen des ersten seriellen Kommunikationssignals mit 500 Hz. Wie gezeigt wird, startet des Weiteren die dritte Strangsteuereinheit 50L mit dem Ausgeben des dritten seriellen Kommunikationssignals mit einer 500-Hz-Frequenz in t3 nach fünf Impulsen des zweiten seriellen Kommunikationssignals mit 500 Hz.
  • Auf diese Weise können sich die Strangsteuereinheiten 50, die kommunikationsfähig über ein serielles Kommunikationsnetzwerk 182 gekoppelt sind, selbstkonfigurieren und/oder detektierte Fehler kommunizieren. Wie oben beschrieben wird, können die Strangsteuereinheiten 50 in einigen Ausführungsformen einen Fehler zumindest zum Teil auf Basis einer Angabe des Fehlers von einer Zellsteuereinheit 46 detektieren. Allerdings können in einigen Ausführungsformen die Verarbeitungsfähigkeiten der Zellsteuereinheiten 46 beschränkt sein. Dennoch können die Zellsteuereinheiten 46 Fehlerdetektionsfunktionen bereitstellen, die die Verarbeitungsinfrastruktur nutzen, die in den oben beschriebenen Hybridbatteriesteuersystemarchitekturen spezifiziert werden.
  • Fehlerdetektion der Zellsteuereinheiten
  • Zur Veranschaulichung wird in der 20 eine Ausführungsform eines Batteriemoduls 24 und einer Zellsteuereinheit 46 gezeigt. Wie oben beschrieben wird, kann ein Batteriemodul 24 mehrere Batteriezellen 36 enthalten. In Bezug auf die gezeigte Ausführungsform sind die Batteriezellen 36 im Batteriemodul 24 auf eine erste Zellgruppe 226 und eine zweite Zellgruppe 228 aufgeteilt. In einigen Ausführungsformen können die Batteriezellen 36 zu gleichen Teilen auf die erste Zellgruppe 226 und die zweite Zellgruppe 228 aufgeteilt sein. Wenn zum Beispiel das Batteriemodul 24 sechzehn Batteriezellen 36 enthält, können die Batteriezellen 36 so aufgeteilt sein, dass die erste Zellgruppe 226 und die zweite Zellgruppe 228 jeweils acht Batteriezellen 36 enthalten.
  • Auf Basis der oben beschriebenen Hybridbatteriesteuersystemarchitekturen enthält darüber hinaus die Zellsteuereinheit 46 die erste Sensor-Kommunikationsschnittstelle 140, die zweite Sensor-Kommunikationsschnittstelle 142, den ersten Analog-Digital-Umsetzer 144, den zweiten Analog-Digital-Umsetzer 146 und die Logikschaltungen 148. Wie oben beschrieben wird, kann die erste Sensor-Kommunikationsschnittstelle 140 kommunikationsfähig mit dem ersten Sensor 108A gekoppelt sein, der Betriebsparameter der ersten Zellgruppe 226 bestimmt. Darüber hinaus kann die zweite Sensor-Kommunikationsschnittstelle 142 kommunikationsfähig mit dem zweiten Sensor 108B, der Betriebsparameter der zweiten Zellgruppe 228 bestimmt, und einem dritten Sensor, der Betriebsparameter des Batteriemoduls 24 als Ganzes bestimmt, gekoppelt sein.
  • Zum Beispiel kann die erste Sensor-Kommunikationsschnittstelle 140 in einigen Ausführungsformen eine Analogdarstellung der Spannung der ersten Zellgruppe 226 vom ersten Sensor 108A empfangen. Um die anschließende Verarbeitung zu ermöglichen, kann der erste Analog-Digital-Umsetzer 144 eine Digitaldarstellung der Spannung der ersten Zellgruppe 226 erzeugen. Darüber hinaus kann die zweite Sensor-Kommunikationsschnittstelle 142 eine Analogdarstellung der Spannung der zweiten Zellgruppe 228 vom zweiten Sensor 108B und eine Analogdarstellung der Spannung des Batteriemoduls 24 vom dritten Sensor 108C empfangen. Um die anschließende Verarbeitung zu ermöglichen, kann der zweite Analog-Digital-Umsetzer eine Digitaldarstellung der Spannung der zweiten Zellgruppe 228 und eine Digitaldarstellung der Spannung des Batteriemoduls 24 erzeugen.
  • Um das Detektieren eines Fehlers unter Verwendung der Zellsteuereinheit 46 zu ermöglichen, können die Logikschaltungen 148 die Digitaldarstellungen der gemessenen Spannung, die vom ersten Analog-Digital-Umsetzer 144 und vom zweiten Analog-Digital-Umsetzer 146 erzeugt worden sind, verarbeiten und/oder analysieren. Insbesondere können die Logikschaltungen 148 Vergleichsschaltungen 230, wie zum Beispiel einen Operationsverstärker, enthalten, um das Vergleichen von Spannungen zu ermöglichen. Darüber hinaus können die Logikschaltungen 147 Arithmetikschaltungen 232, wie zum Beispiel einen logischen Addierer, enthalten, um das Addieren von Spannungen zu ermöglichen.
  • Eine Ausführungsform eines Prozesses 234 zum Detektieren von Fehlern unter Verwendung einer Zellsteuereinheit 46 wird in der 21 beschrieben. Im Allgemeinen enthält der Prozess 234 das Bestimmen einer Angabe einer Spannung der ersten Zellgruppe unter Verwendung eines ersten Analog-Digital-Umsetzers (Prozessblock 236), das Bestimmen einer Angabe einer Spannung der zweiten Zellgruppe unter Verwendung eines zweiten Analog-Digital-Umsetzers (Prozessblock 238), das Bestimmen einer ersten Angabe einer Spannung des Batteriemoduls unter Verwendung des zweiten Analog-Digital-Umsetzers (Prozessblock 240), das Bestimmen einer zweiten Angabe der Spannung des Batteriemoduls zumindest zum Teik auf Basis der Angabe der Spannung der ersten Zellgruppe und der Angabe der Spannung der zweiten Zellgruppe (Prozessblock 244), das Bestimmen, ob die Differenz zwischen der ersten Angabe der Spannung des Batteriemoduls und der zweiten Angabe der Spannung des Batteriemoduls größer als ein Differenzschwellenwert ist (Entscheidungsblock 246), das Bestimmen, dass voraussichtlich ein Fehler vorliegt, wenn die Differenz größer als der Differenzschwellenwert ist (Prozessblock 246), und das Bestimmen, dass voraussichtlich kein Fehler vorliegt, wenn die Differenz nicht größer als der Schwellenwert ist (Prozessblock 248). In einigen Ausführungsformen kann der Prozess 234 durch Betreiben der Logikschaltungen 148 auf Basis von Schaltungsverbindungen implementiert werden, die in den Logikschaltungen 148 zum Beispiel während der Produktion der Logikschaltungen 148 gebildet werden.
  • Dementsprechend können die Logikschaltungen 148 in einigen Ausführungsformen eine Digitaldarstellung der Spannung der ersten Zellgruppe 226 bestimmen (Prozessblock 236). Wie oben beschrieben wird, kann in einigen Ausführungsformen die Spannung der ersten Zellgruppe 226 vom ersten Sensor 108A gemessen und an die erste Sensor-Kommunikationsschnittstelle 140 kommuniziert werden. Darüber hinaus kann, wie oben beschrieben wird, die gemessene Spannung der ersten Zellgruppe 226 in die Digitaldarstellung der Spannung umgewandelt und an die Logikschaltungen 148 kommuniziert werden.
  • Darüber hinaus können die Logikschaltungen 148 eine Digitaldarstellung der Spannung der zweiten Zellgruppe 228 bestimmen (Prozessblock 238). Wie oben beschrieben wird, kann in einigen Ausführungsformen die Spannung der zweiten Zellgruppe 228 vom zweiten Sensor 108B gemessen und an die zweite Sensor-Kommunikationsschnittstelle 142 kommuniziert werden. Darüber hinaus kann, wie oben beschrieben wird, die gemessene Spannung der zweiten Zellgruppe 228 in die Digitaldarstellung der Spannung umgewandelt und an die Logikschaltungen 148 kommuniziert werden.
  • Des Weiteren können die Logikschaltungen 148 eine Digitaldarstellung der gemessenen Spannung des Batteriemoduls 24 als Ganzes bestimmen (Prozessblock 240). Wie oben beschrieben wird, kann in einigen Ausführungsformen die Spannung des Batteriemoduls 24 vom dritten Sensor 108C gemessen und an die zweite Sensor-Kommunikationsschnittstelle 142 kommuniziert werden. Darüber hinaus kann, wie oben beschrieben wird, die gemessene Spannung des Batteriemoduls 24 in die Digitaldarstellung der Spannung umgewandelt und an die Logikschaltungen 148 kommuniziert werden.
  • Zumindest zum Teil auf Basis der Digitaldarstellung der Spannung der ersten Zellgruppe und der Digitaldarstellung der Spannung der zweiten Zellgruppe können die Logikschaltungen 148 eine berechnete Spannung des Batteriemoduls 24 bestimmen (Prozessblock 242). Insbesondere können die Logikschaltungen 148 die Arithmetikschaltungen 232 verwenden, um die berechnete Spannung durch Addieren der Spannung der ersten Zellgruppe und der Spannung der zweiten Zellgruppe zu bestimmen.
  • Darüber hinaus können die Logikschaltungen 148 bestimmen, ob die Differenz zwischen der gemessenen Spannung des Batteriemoduls 24 und der berechneten Spannung des Batteriemoduls 24 größer als ein Differenzschwellenwert ist (Prozessblock 244). Um die Differenz zu bestimmen, können die Logikschaltungen 148 die Arithmetikschaltung 232 zum Subtrahieren der gemessenen Spannung von der berechneten Spannung oder umgekehrt verwenden. Darüber hinaus können die Logikschaltungen 148 die Vergleichsschaltungen 230 verwenden, um zu bestimmen, ob die Differenz größer als der Differenzschwellenwert ist.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Differenzschwellenwert vorbestimmt sein und in den Schaltungen der Logikschaltungen 148 gespeichert sein. In anderen Ausführungsformen kann der Differenzschwellenwert den Logikschaltungen von einer Strangsteuereinheit 50, einer integrierten Strangsteuereinheit 150, einer Systemsteuereinheit 48, einem übergeordneten Steuersystem 18 und/oder einer anderen elektrischen Komponente zugeführt werden, zum Beispiel zumindest zum Teil auf Basis einer Eingabe des Nutzers. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen der Differenzschwellenwert gesetzt werden, um das Detektieren von Fehlern in einer oder mehreren spezifischen Komponenten der Zellsteuereinheit 46 zu ermöglichen, wie zum Beispiel dem ersten Analog-Digital-Umsetzer 144 und/oder dem zweiten Analog-Digital-Umsetzer 146. Tatsächlich können in einigen Ausführungsformen verschiedene Differenzschwellenwerte verwendet werden, um Fehler in unterschiedlichen Komponenten der Zellsteuereinheit 46 zu bestimmen und/oder unterschiedliche Fehlertypen im Batteriemodul 24 zu detektieren. Des Weiteren kann der Differenzschwellenwert in einigen Ausführungsformen zumindest zum Teil auf Basis der gemessenen Spannung des Batteriemoduls und/oder der berechneten Spannung des Batteriemoduls variieren. Zum Beispiel kann der Differenzschwellenwert ein Prozentsatz der gemessenen Spannung des Batteriemoduls sein.
  • Wenn somit die Differenz größer als der Differenzschwellenwert ist, können die Logikschaltungen 148 bestimmen, dass voraussichtlich ein Fehler in der Zellsteuereinheit 46 vorliegt (Prozessblock 246). Wenn voraussichtlich ein Fehler vorliegt, kann die Zellsteuereinheit 46 so viel an eine Strangsteuereinheit 50, eine integrierte Strangsteuereinheit 150, eine Systemsteuereinheit 48 und/oder ein übergeordnetes Steuersystem 18 melden. Auf diese Weise können die Hybridbatteriesteuersystemarchitekturen Zellsteuereinheiten 46 spezifizieren, die Fehlerdetektionsfunktionen sogar mit beschränkten Verarbeitungsfähigkeiten bereitstellen, wodurch die Betriebszuverlässigkeit verbessert wird, während mit der Implementierung verknüpfte Kosten reduziert werden.
  • Dementsprechend enthalten die technischen Wirkungen der durch die vorliegende Offenbarung bereitgestellten Techniken für das Implementieren von Batteriesteuersystemen das Verbessern der Implementierungsflexibilität und/oder das Reduzieren von mit der Implementierung verknüpften Kosten. In einigen Ausführungsformen kann eine Hybridbatteriesteuersystemarchitektur bestimmt werden, um Bausteine (z. B. eine Zellsteuereinheit, eine Strangsteuereinheit und eine Systemsteuereinheit) bereitzustellen, die zum Implementieren verschiedener Batteriesteuersysteme verwendet werden können. Zum Bestimmen der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur können einige von Batteriesteuersystemen bereitzustellende Funktionen in weniger Bausteinen zentralisiert werden, wodurch die redundante Infrastruktur und somit mit der Implementierung verknüpfte Kosten der Batteriesteuersysteme reduziert werden. Andererseits können einige Funktionen auf mehr Bausteine verteilt werden, wodurch verschiedene mögliche Steuerebenen, die in Batteriesteuersystemen verwendet werden können, bereitgestellt werden und somit die Implementierungsflexibilität verbessert wird. Außerdem können die technischen Wirkungen der vorliegenden Offenbarung das Verbessern der Betriebszuverlässigkeit von Batteriesteuersystemen enthalten, indem Fehlerdetektion in Zellsteuereinheiten ermöglicht wird, sogar wenn die Zellsteuereinheiten beschränkte Verarbeitungsfähigkeiten enthalten.
  • Die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsformen sind beispielhaft gezeigt worden, und es versteht sich, dass diese Ausführungsformen für verschiedene Modifikationen und alternative Formen empfänglich sein können. Es versteht sich des Weiteren, dass die Ansprüche nicht auf die offenbarten speziellen Formen beschränkt sein, sondern vielmehr alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken sollen, die in den Gedanken und den Schutzbereich dieser Offenbarung fallen.

Claims (24)

  1. System, das Folgendes umfasst: - ein Konstruktionssystem (58) für eine Batteriesteuersystemarchitektur, das einen oder mehrere Prozessoren (68) und Speicher (70), der zum Speichern einer Zielfunktion (72) ausgelegt ist, aufweist, wobei das Konstruktionssystem (58) für eine Batteriesteuersystemarchitektur zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen einer Implementierung mehrerer Batteriesysteme (12), die mit einer Batteriesteuersystemarchitektur kompatibel sein sollen, die vom Konstruktionssystem (58) für die Batteriesteuersystemarchitektur bestimmt wird; - Bestimmen von Sollsteuerebenen, die von mehreren Batteriesteuersystemen (26) bereitgestellt werden sollen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Implementierung der mehreren Batteriesysteme (12), wobei jedes der mehreren Batteriesteuersysteme (26) zum Steuern des Betriebs eines entsprechenden Batteriesystems (12) von den mehreren Batteriesystemen (12) ausgelegt ist; - Bestimmen von Sollfunktionen, die von den mehreren Batteriesteuersystemen (26) bereitgestellt werden sollen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Implementierung der mehreren Batteriesysteme (12); - Bestimmen der Infrastruktur, die voraussichtlich verwendet wird, um jede der Sollfunktionen bereitzustellen, wobei die Infrastruktur eine Verarbeitungsinfrastruktur, eine Kommunikationsinfrastruktur und eine Leistungsinfrastruktur aufweist; und - Bestimmen der Batteriesteuersystemarchitektur durch Aufteilen der Sollfunktionen auf die Sollsteuerebenen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Zielfunktion (72) und der Infrastruktur, wobei die Batteriesteuersystemarchitektur zum Bereitstellen von Bausteinen ausgelegt ist, die verwendet werden, um jedes der mehreren Batteriesteuersysteme (26) zu implementieren; - eine oder mehrere Eingabeeinrichtungen (62), die kommunikationsfähig mit dem Konstruktionssystem (58) gekoppelt sind, wobei das Konstruktionssystem (58) dazu ausgelegt ist, die Sollsteuerebenen, die Sollfunktionen oder beides aus der einen oder den mehreren Eingabeeinrichtungen (62) zu empfangen; und - eine oder mehrere Ausgabeeinrichtungen (64), die kommunikationsfähig mit dem Konstruktionssystem (58) gekoppelt sind, wobei das Konstruktionssystem (58) dazu ausgelegt ist, die Batteriesteuersystemarchitektur an die eine oder die mehreren Ausgabeeinrichtungen (64) zu kommunizieren, um das Implementieren eines Batteriesteuersystems (26) unter Verwendung der von der Batteriesteuersystemarchitektur bereitgestellten Bausteine zu ermöglichen.
  2. System nach Anspruch 1, wobei: - die Bausteine eine Zellsteuereinheit (46), eine Strangsteuereinheit (50) und eine Systemsteuereinheit (48) umfassen; und - die Batteriesteuersystemarchitektur zu Folgendem ausgelegt ist: - Angeben der Infrastruktur, die in der Zellsteuereinheit (46) enthalten ist, um Funktionen auf Batteriezellebene, Funktionen auf Batteriemodulebene oder beides bereitzustellen; - die Infrastruktur anzugeben, die in der Strangsteuereinheit (50) enthalten ist, um Funktionen auf Batteriestrangebene bereitzustellen; und - die Infrastruktur anzugeben, die in der Systemsteuereinheit (48) enthalten ist, um Funktionen auf Batteriesystemebene bereitzustellen.
  3. System nach Anspruch 1 or 2, wobei das Konstruktionssystem (58) zum Bestimmen der Implementierung eines Batteriesystems (12) dazu ausgelegt ist, einen hierarchischen Aufbau von Batteriemodulen (24) in dem Batteriesystem (12) zu bestimmen.
  4. System nach Anspruch 3, wobei: - das Konstruktionssystem (58) zum Bestimmen des hierarchischen Aufbaus zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen, ob die Batteriemodule (24) mehrere Batteriezellen (36) umfassen; - Bestimmen, ob die Batteriemodule (24) in Batteriesträngen (52) aufgebaut sind, wobei ein Batteriestrang (52) mehrere, in Reihe verbundene Batteriemodule (24) umfasst; und - Bestimmen, ob das Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst; und - das Konstruktionssystem (58) zum Bestimmen der Sollsteuerebenen zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Zellsteuerebene umfassen, wenn das Konstruktionssystem (58) bestimmt, dass die Batteriemodule (24) mehrere Batteriezellen (36) enthalten; - Bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Strangsteuerebene umfassen, wenn das Konstruktionssystem (58) bestimmt, dass die Batteriemodule (24) in Batteriesträngen (52) aufgebaut sind; und - Bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Systemsteuerebene umfassen, wenn das Konstruktionssystem (58) bestimmt, dass das Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Konstruktionssystem (58) zum Bestimmen der Sollfunktionen eines Batteriesteuersystems (26) zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen von Funktionen auf Zellebene, die voraussichtlich einer Batteriezelle (36) in einem entsprechenden Batteriesystem (12) vom Batteriesteuersystem (26) bereitgestellt werden; - Bestimmen von Funktionen auf Modulebene, die voraussichtlich einem Batteriemodul (24) im entsprechenden Batteriesystem (12) vom Batteriesteuersystem (26) bereitgestellt werden, wobei das Batteriemodul (24) mehrere Batteriezellen (36) umfasst; - Bestimmen von Funktionen auf Strangebene, die voraussichtlich einem Batteriestrang (52) im entsprechenden Batteriesystem (12) vom Batteriesteuersystem (26) bereitgestellt werden, wobei der Batteriestrang (52) mehrere in Reihe verbundene Batteriemodule (24) umfasst; und - Bestimmen von Funktionen auf Systemebene, die dem entsprechenden Batteriesystem (12) vom Batteriesteuersystem (26) bereitgestellt werden, wobei das entsprechende Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst.
  6. System nach Anspruch 5, wobei: - die Funktionen auf Zellebene das Bestimmen von Betriebsparametern der Batteriezelle (36) umfassen; - die Funktionen auf Modulebene das Bestimmen von Betriebsparametern der Batteriemodule (24), das Bestimmen von Betriebsparametern einer Gruppe von Batteriezellen (36) im Batteriemodul (24) und das Detektieren von Fehlern im Batteriemodul (24) umfassen; - die Funktionen auf Strangebene das Bestimmen von Betriebsparametern jedes der mehreren Batteriemodule (24) im Batteriestrang (52), das Koordinieren des Betriebs der mehreren Batteriemodule (24) im Batteriestrang (52), das Detektieren von Fehlern im Batteriestrang (52) und das Steuern des Betriebs eines Strangrelais umfassen; und - die Funktionen auf Systemebene das Bestimmen von Betriebsparametern jedes der mehreren Batteriestränge (52), das Koordinieren des Betriebs der mehreren Batteriestränge (52), das Detektieren von Fehlern im entsprechenden Batteriesystem (12), das Steuern des Betriebs eines Systemrelais und das Kommunizieren mit einer externen Komponente umfassen.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Konstruktionssystem (58) zu Folgendem ausgelegt ist, um die zum Bereitstellen einer Sollfunktion voraussichtlich verwendete Infrastruktur zu bestimmen: - Bestimmen der Verarbeitungsinfrastruktur, die voraussichtlich zum Bereitstellen der Sollfunktion verwendet wird, wobei die Verarbeitungsinfrastruktur einen Analog-Digital-Umsetzer, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein Field Programmable Logic Array, einen Mikroprozessor oder irgendeine Kombination davon umfasst; - Bestimmen der Kommunikationsinfrastruktur, die voraussichtlich zum Bereitstellen der Sollfunktion verwendet wird, wobei die Kommunikationsinfrastruktur eine serielle Kommunikationsschnittstelle (112, 128, 150, 162), eine parallele Kommunikationsschnittstelle (110, 126, 160), eine Relaiskommunikationsschnittstelle (120, 136, 164), eine externe Kommunikationsschnittstelle (118), eine elektrisch isolierte Kommunikationsschnittstelle (166) oder irgendeine Kombination davon umfasst; und - Bestimmen der Leistungsinfrastruktur, die voraussichtlich zum Bereitstellen der Sollfunktion verwendet wird, wobei die Leistungsinfrastruktur eine Hochspannungsleistungsquelle, eine Niederspannungsleistungsquelle (54), eine Isolationsbarriere (56), einen Transformator (168) oder irgendeine Kombination davon umfasst.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Konstruktionssystem (58) zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen mehrerer Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen zumindest zum Teil auf Basis der Sollsteuereben und der Sollfunktionen; - Bestimmen einer mit jeder der mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpften Metrik, wobei die Zielfunktion (72) dazu ausgelegt ist, die mit einer Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur verknüpfte Metrik zumindest zum Teil auf Basis der Implementierungsflexibilität und von mit der Implementierung verknüpften Kosten bereitzustellen; und - Auswählen der Batteriesteuersystemarchitektur aus den mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen zumindest zum Teil auf Basis der mit jeder der mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpften Metrik.
  9. System nach Anspruch 8, wobei das Konstruktionssystem (58) zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen der Implementierungsflexibilität der Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur zumindest zum Teil auf Basis der Anzahl der mehreren Batteriesteuersysteme (26), die durch die Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur implementierbar sind; und - Bestimmen von mit der Implementierung verknüpften Kosten zumindest zum Teil auf Basis von Anzahl und Typ der durch die Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur bereitgestellten Infrastruktur.
  10. System nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Zielfunktion (72) dazu ausgelegt ist, die mit jeder der Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpfte Metrik mit dem Ziel einer reduzierten Anzahl an Mikroprozessoren, einer reduzierten Anzahl an Isolationsbarrieren (56), einer reduzierten Anzahl an Kommunikationsbussen, einer reduzierten Anzahl an Kommunikationsschnittstellen (110, 112, 118, 120, 126, 128, 136, 150, 160, 162, 164, 166) oder irgendeiner Kombination davon bereitzustellen.
  11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das ein Kommunikationsnetzwerk (60) umfasst, das kommunikationsfähig mit dem Konstruktionssystem (58) gekoppelt ist, wobei das Konstruktionssystem (58) zu Folgendem ausgelegt ist: - Empfangen der Sollsteuerebenen aus dem Kommunikationsnetzwerk (60); - Empfangen der Sollfunktionen aus dem Kommunikationsnetzwerk (60); und - Kommunizieren der Batteriesteuersystemarchitektur an das Kommunikationsnetzwerk (60), um das Implementieren eines oder mehrerer der mehreren Batteriesteuersysteme (26) unter Verwendung der von der Batteriesteuersystemarchitektur bereitgestellten Bausteine zu ermöglichen.
  12. Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Anweisungen speichert, die von einem oder mehreren Prozessoren (68) in einem Konstruktionssystem (58) ausführbar sind, wobei die Anweisungen Anweisungen für Folgendes umfassen: - Analysieren eines ersten Batteriesystems (12), unter Verwendung des einen oder der mehreren Prozessoren (68), um erste Sollsteuerebenen und erste Sollfunktionen zu bestimmen, die von einem ersten Batteriesteuersystem (26) bereitgestellt werden sollen, das zum Steuern des Betriebs des ersten Batteriesystems (12) verwendet wird; - Analysieren eines zweiten Batteriesystems (12), unter Verwendung des einen oder der mehreren Prozessoren (68), um zweite Sollsteuerebenen und zweite Sollfunktionen zu bestimmen, die von einem zweiten Batteriesteuersystem (26) bereitgestellt werden sollen, das zum Steuern des Betriebs des zweiten Batteriesystems (12) verwendet wird; - Bestimmen von mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen, unter Verwendung des einen oder der mehreren Prozessoren (68), und zwar zumindest zum Teil auf Basis der ersten Sollsteuerebene, der ersten Sollfunktionen, der zweiten Sollsteuerebene und der zweiten Sollfunktionen, wobei jede der mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen Bausteine spezifiziert, die voraussichtlich zum Implementieren des ersten Batteriesteuersystems (26) und des zweiten Batteriesteuersystems (26) in der Lage sind; - Bestimmen einer mit jeder der mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpften Metrik, unter Verwendung des einen oder der mehreren Prozessoren (68), wobei die mit einer Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur verknüpfte Metrik die Implementierungsflexibilität, mit der Implementierung verknüpfte Kosten oder beides angibt, die voraussichtlich aus dem Verwenden der in einer Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur spezifizierten Bausteine resultieren; - Bestimmen, unter Verwendung des einen oder der mehreren Prozessoren (68), einer Hybridbatteriesteuersystemarchitektur, die aus den mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen zumindest zum Teil auf Basis der mit jeder der mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpften Metrik ausgewählt wird; und - Anweisen des Konstruktionssystems (58), unter Verwendung des einen oder der mehreren Prozessoren (68), die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur anzugeben, um das Implementieren des ersten Batteriesteuersystems (26), des zweiten Batteriesteuersystems (26) oder beider zumindest zum Teil auf Basis der durch die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur spezifizierten Bausteine zu ermöglichen, wobei die Anweisungen zum Anweisen des Konstruktionssystems (58), die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur anzugeben, Anweisungen für Folgendes umfassen: - Anweisen des Konstruktionssystems (58), die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur an eine elektronische Anzeige zu kommunizieren; - Anweisen des Konstruktionssystems (58), die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur an ein Kommunikationsnetzwerk (60) zu kommunizieren; oder - beides.
  13. Computerlesbares Medium nach Anspruch 12, wobei die Anweisungen zum Bestimmen der mit jeder der mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpften Metrik Anweisungen umfassen, die Metrik mit dem Ziel einer reduzierten Anzahl an Mikroprozessoren, einer reduzierten Anzahl an Isolationsbarrieren (56), einer reduzierten Anzahl an Kommunikationsbussen, einer reduzierten Anzahl an Kommunikationsschnittstellen (110, 112, 118, 120, 126, 128, 136, 150, 160, 162, 164, 166) oder irgendeiner Kombination davon zu bestimmen, die im ersten Batteriesteuersystem (26), im zweiten Batteriesteuersystem (26) oder in beiden verwendet werden.
  14. Computerlesbares Medium nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Anweisungen zum Bestimmen der Hybridbatteriesteuersystemarchitektur Anweisungen für Folgendes umfassen: - Bestimmen von einer in einer Zellsteuereinheit (46) enthaltenen ersten Infrastruktur, von der Zellsteuereinheit (46) bereitgestellten Funktionen auf Zellebene und von der Zellsteuereinheit (46) bereitgestellten Funktionen auf Modulebene; - Bestimmen von einer in einer Strangsteuereinheit (50) enthaltenen zweiten Infrastruktur und von der Strangsteuereinheit (50) bereitgestellten Funktionen auf Strangebene; und - Bestimmen von einer in einer Systemsteuereinheit (48) enthaltenen dritten Infrastruktur und von der Systemsteuereinheit (48) bereitgestellten Funktionen auf Systemebene.
  15. Computerlesbares Medium nach Anspruch 14, wobei die Anweisungen zum Anweisen des Konstruktionssystems (58), die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur anzugeben, Anweisungen zum Anweisen des Konstruktionssystems (58) umfassen, die Hybridbatteriesteuersystemarchitektur anzugeben, um das Implementieren eines dritten Batteriesteuersystems (26) zu ermöglichen, das zum Steuern des Betriebs eines dritten Batteriesystems (12) verwendet wird, durch: - elektrisches Koppeln einer Zellsteuereinheit (46) mit jedem Batteriemodul (24) im dritten Batteriesystem (12), wobei die Batteriemodule (24) im dritten Batteriesystem (12) eine Hochspannungsleistungsquelle umfassen; - kommunikationsfähiges Koppeln mehrerer Zellsteuereinheiten (46) mit einer Strangsteuereinheit (50), wobei die mehreren Zellsteuereinheiten (46) mehreren, in Reihe als ein Batteriestrang (52) verbundenen Batteriemodulen (24) entsprechen; und - kommunikationsfähiges Koppeln mehrerer Strangsteuereinheiten (50) mit einer Systemsteuereinheit (48).
  16. Computerlesbares Medium nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Anweisungen zum Analysieren des ersten Batteriesystems (12) Anweisungen zum Bestimmen von Folgendem umfassen: - Bestimmen, ob erste Batteriemodule (24) im ersten Batteriesystem (12) mehrere Batteriezellen (36) umfassen; - Bestimmen, ob die ersten Batteriemodule (24) in Batteriesträngen (52) aufgebaut sind, wobei ein Batteriestrang (52) mehrere, in Reihe verbundene Batteriemodule (24) umfasst; - Bestimmen, ob das erste Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst; - Bestimmen, dass die ersten Sollsteuerebenen eine Zellsteuerebene umfassen und dass die ersten Sollfunktionen Funktionen auf Zellebene umfassen, wenn die ersten Batteriemodule (24) mehrere Batteriezellen (36) enthalten; - Bestimmen, dass die ersten Sollsteuerebenen eine Strangsteuerebene umfassen und dass die ersten Sollfunktionen Funktionen auf Strangebene umfassen, wenn die ersten Batteriemodule (24) in Batteriesträngen (52) aufgebaut sind; und - Bestimmen, dass die ersten Sollsteuerebenen eine Systemsteuerebene umfassen und dass die ersten Sollfunktionen Funktionen auf Systemebene umfassen, wenn das erste Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst.
  17. Computerlesbares Medium nach Anspruch 16, wobei die Anweisungen zum Analysieren des zweiten Batteriesystems (12) Anweisungen zum Bestimmen von Folgendem umfassen: - Bestimmen, ob zweite Batteriemodule (24) im zweiten Batteriesystem (12) mehrere Batteriezellen (36) umfassen; - Bestimmen, ob die zweiten Batteriemodule (24) in Batteriesträngen (52) aufgebaut sind; - Bestimmen, ob das zweite Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst; - Bestimmen, dass die zweiten Sollsteuerebenen die Zellsteuerebene umfassen und dass die zweiten Sollfunktionen Funktionen auf Zellebene umfassen, wenn die zweiten Batteriemodule (24) mehrere Batteriezellen (36) enthalten; - Bestimmen, dass die zweiten Sollsteuerebenen die Strangsteuerebene umfassen und dass die zweiten Sollfunktionen Funktionen auf Strangebene umfassen, wenn die zweiten Batteriemodule (24) in Batteriesträngen (52) aufgebaut sind; und - Bestimmen, dass die zweiten Sollsteuerebenen die Systemsteuerebene umfassen und dass die zweiten Sollfunktionen Funktionen auf Systemebene umfassen, wenn das zweite Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst.
  18. System, das Folgendes umfasst: - ein Konstruktionssystem (58) für eine Batteriesteuersystemarchitektur, das einen oder mehrere Prozessoren (68) und Speicher (70), der zum Speichern einer Zielfunktion (72) ausgelegt ist, aufweist, wobei das Konstruktionssystem (58) für eine Batteriesteuersystemarchitektur zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen einer Implementierung mehrerer Batteriesysteme (12), die mit einer Batteriesteuersystemarchitektur kompatibel sein sollen, die vom Konstruktionssystem (58) für die Batteriesteuersystemarchitektur bestimmt wird; - Bestimmen von Sollsteuerebenen, die von mehreren Batteriesteuersystemen (26) bereitgestellt werden sollen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Implementierung der mehreren Batteriesysteme (12), wobei jedes der mehreren Batteriesteuersysteme (26) zum Steuern des Betriebs eines entsprechenden Batteriesystems (12) von den mehreren Batteriesystemen (12) ausgelegt ist; - Bestimmen von Sollfunktionen, die von den mehreren Batteriesteuersystemen (26) bereitgestellt werden sollen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Implementierung der mehreren Batteriesysteme (12); - Bestimmen der Infrastruktur, die voraussichtlich verwendet wird, um jede der Sollfunktionen bereitzustellen, wobei die Infrastruktur eine Verarbeitungsinfrastruktur, eine Kommunikationsinfrastruktur und eine Leistungsinfrastruktur aufweist; und - Bestimmen der Batteriesteuersystemarchitektur durch Aufteilen der Sollfunktionen auf die Sollsteuerebenen, und zwar zumindest zum Teil auf Basis der Zielfunktion (72) und der Infrastruktur, wobei die Batteriesteuersystemarchitektur zum Bereitstellen von Bausteinen ausgelegt ist, die verwendet werden, um jedes der mehreren Batteriesteuersysteme (26) zu implementieren; und - ein Kommunikationsnetzwerk (60) umfasst, das kommunikationsfähig mit dem Konstruktionssystem (58) gekoppelt ist, wobei das Konstruktionssystem (58) zu Folgendem ausgelegt ist: - Empfangen der Sollsteuerebenen aus dem Kommunikationsnetzwerk (60); - Empfangen der Sollfunktionen aus dem Kommunikationsnetzwerk (60); und - Kommunizieren der Batteriesteuersystemarchitektur an das Kommunikationsnetzwerk (60), um das Implementieren eines oder mehrerer der mehreren Batteriesteuersysteme (26) unter Verwendung der von der Batteriesteuersystemarchitektur bereitgestellten Bausteine zu ermöglichen.
  19. System nach Anspruch 18, wobei das Konstruktionssystem (58) zum Bestimmen der Implementierung eines Batteriesystems (12) dazu ausgelegt ist, einen hierarchischen Aufbau von Batteriemodulen (24) in dem Batteriesystem (12) zu bestimmen.
  20. System nach Anspruch 19, wobei: - das Konstruktionssystem (58) zum Bestimmen des hierarchischen Aufbaus zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen, ob die Batteriemodule (24) mehrere Batteriezellen (36) umfassen; - Bestimmen, ob die Batteriemodule (24) in Batteriesträngen (52) aufgebaut sind, wobei ein Batteriestrang (52) mehrere, in Reihe verbundene Batteriemodule (24) umfasst; und - Bestimmen, ob das Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst; und - das Konstruktionssystem (58) zum Bestimmen der Sollsteuerebenen zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Zellsteuerebene umfassen, wenn das Konstruktionssystem (58) bestimmt, dass die Batteriemodule (24) mehrere Batteriezellen (36) enthalten; - Bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Strangsteuerebene umfassen, wenn das Konstruktionssystem (58) bestimmt, dass die Batteriemodule (24) in Batteriesträngen (52) aufgebaut sind; und - Bestimmen, dass die Sollsteuerebenen eine Systemsteuerebene umfassen, wenn das Konstruktionssystem (58) bestimmt, dass das Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst.
  21. System nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Konstruktionssystem (58) zum Bestimmen der Sollfunktionen eines Batteriesteuersystems (26) zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen von Funktionen auf Zellebene, die einer Batteriezelle (36) in einem entsprechenden Batteriesystem (12) vom Batteriesteuersystem (26) voraussichtlich bereitgestellt werden, wobei die Funktionen auf Zellebene Bestimmen von Betriebsparametern der Batteriezellen (36) umfasst; - Bestimmen von Funktionen auf Modulebene, die einem Batteriemodul (24) im entsprechenden Batteriesystem (12) vom Batteriesteuersystem (26) voraussichtlich bereitgestellt werden, wobei das Batteriemodul (24) mehrere Batteriezellen (36) umfasst, wobei die Funktionen auf Modulebene Bestimmen von Betriebsparametern des Batteriemoduls (24), Bestimmen von Betriebsparametern einer Gruppe von Batteriezellen (36) in dem Batteriemodul (24) und Detektieren von Fehlern in dem Batteriemodul (24) umfasst; - Bestimmen von Funktionen auf Strangebene, die einem Batteriestrang (52) im entsprechenden Batteriesystem (12) vom Batteriesteuersystem (26) voraussichtlich bereitgestellt werden, wobei der Batteriestrang (52) mehrere in Reihe verbundene Batteriemodule (24) umfasst, wobei die Funktionen auf Strangebene Bestimmen von Betriebsparametern von jedem der mehreren Batteriemodule (24) in dem Batteriestrang (52), Koordinieren des Betriebs der mehreren Batteriemodule (24) in dem Batteriestrang (52), Detektieren von Fehlern in dem Batteriestrang (52) und Steuern des Betriebs eines Strangrelais umfasst; und - Bestimmen von Funktionen auf Systemebene, die dem entsprechenden Batteriesystem (12) vom Batteriesteuersystem (26) bereitgestellt werden, wobei das entsprechende Batteriesystem (12) mehrere Batteriestränge (52) umfasst, wobei die Funktionen auf Systemebene Bestimmen von Betriebsparametern von jedem der Batteriestränge (52), Koordinieren des Betriebs der mehreren Batteriestränge (52), Detektieren von Fehlern in dem entsprechenden Batteriesystem (12), Steuern des Betriebs eines Systemrelais und Kommunizieren mit einer externen Komponente umfasst.
  22. System nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei das Konstruktionssystem (58) zu Folgendem ausgelegt ist, um die zum Bereitstellen einer Sollfunktion voraussichtlich verwendete Infrastruktur zu bestimmen: - Bestimmen der Verarbeitungsinfrastruktur, die voraussichtlich zum Bereitstellen der Sollfunktion verwendet wird, wobei die Verarbeitungsinfrastruktur einen Analog-Digital-Umsetzer, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein Field Programmable Logic Array, einen Mikroprozessor oder irgendeine Kombination davon umfasst; - Bestimmen der Kommunikationsinfrastruktur, die voraussichtlich zum Bereitstellen der Sollfunktion verwendet wird, wobei die Kommunikationsinfrastruktur eine serielle Kommunikationsschnittstelle (112, 128, 150, 162), eine parallele Kommunikationsschnittstelle (110, 126, 160), eine Relaiskommunikationsschnittstelle (120, 136, 164), eine externe Kommunikationsschnittstelle (118), eine elektrisch isolierte Kommunikationsschnittstelle (166) oder irgendeine Kombination davon umfasst; und - Bestimmen der Leistungsinfrastruktur, die voraussichtlich zum Bereitstellen der Sollfunktion verwendet wird, wobei die Leistungsinfrastruktur eine Hochspannungsleistungsquelle, eine Niederspannungsleistungsquelle (54), eine Isolationsbarriere (56), einen Transformator (168) oder irgendeine Kombination davon umfasst.
  23. System nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei das Konstruktionssystem (58) zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen mehrerer Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen zumindest zum Teil auf Basis der Sollsteuereben und der Sollfunktionen; - Bestimmen einer mit jeder der mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpften Metrik, wobei die Zielfunktion (72) dazu ausgelegt ist, die mit einer Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur verknüpfte Metrik zumindest zum Teil auf Basis der Implementierungsflexibilität und von mit der Implementierung verknüpften Kosten bereitzustellen; und - Auswählen der Batteriesteuersystemarchitektur aus den mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen zumindest zum Teil auf Basis der mit jeder der mehreren Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpften Metrik.
  24. System nach Anspruch 23, wobei das Konstruktionssystem (58) zu Folgendem ausgelegt ist: - Bestimmen der Implementierungsflexibilität der Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur zumindest zum Teil auf Basis der Anzahl der mehreren Batteriesteuersysteme (26), die durch die Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur implementierbar sind; und - Bestimmen von mit der Implementierung verknüpften Kosten zumindest zum Teil auf Basis von Anzahl und Typ der durch die Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitektur bereitgestellten Infrastruktur, und/oder wobei die Zielfunktion (72) dazu ausgelegt ist, die mit jeder der Kandidaten-Batteriesteuersystemarchitekturen verknüpfte Metrik mit dem Ziel einer reduzierten Anzahl an Mikroprozessoren, einer reduzierten Anzahl an Isolationsbarrieren (56), einer reduzierten Anzahl an Kommunikationsbussen, einer reduzierten Anzahl an Kommunikationsschnittstellen (110, 112, 118, 120, 126, 128, 136, 150, 160, 162, 164, 166) oder irgendeiner Kombination davon bereitzustellen.
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US15/253,428 2016-08-31

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WO (5) WO2017079019A1 (de)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9303715B2 (en) 2013-03-10 2016-04-05 Oshkosh Defense, Llc Limiting system for a vehicle suspension component
US11258104B2 (en) * 2015-06-30 2022-02-22 Faraday & Future Inc. Vehicle energy-storage systems
US10069314B2 (en) * 2015-11-04 2018-09-04 Johnson Controls Technology Company String control unit auto-configuration and fault communication systems and methods
DE102017106058A1 (de) * 2017-03-21 2018-09-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriesystem und Verfahren zu dessen Betrieb
KR102166013B1 (ko) * 2017-04-06 2020-10-15 주식회사 엘지화학 저전압 배터리의 상태 진단 시스템 및 방법
US11427143B1 (en) * 2017-04-28 2022-08-30 Oshkosh Defense, Llc Electrical load management in a vehicle
DE102017208770B4 (de) * 2017-05-23 2019-03-28 Audi Ag Verfahren zur Prüfung eines Batteriezustands und Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Batteriezustands
DE102017213174B3 (de) 2017-07-31 2018-12-20 Ellenberger & Poensgen Gmbh Verfahren zur Erkennung von Störlichtbögen bei der Ladung von elektrischen Batteriesystemen sowie Verfahren zur Herstellung von elektrischen Batteriesystemen und Abschaltvorrichtung zur elektrischen Unterbrechung eines Strings
US10756552B2 (en) 2017-10-31 2020-08-25 General Electric Company Manual service disconnect system and method for energy storage
CN113228118A (zh) * 2018-08-14 2021-08-06 Cps 科技控股有限公司 高级电池健康状况诊断
CN110896356B (zh) * 2018-09-12 2021-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理系统及系统中的通信方法
EP3851252A4 (de) * 2018-09-14 2022-05-18 Makita Corporation Werkzeug mit motorantrieb
US12057719B2 (en) 2018-09-14 2024-08-06 Makita Corporation Electric work machine and battery pack
CN111473930A (zh) * 2019-01-24 2020-07-31 上海汽车集团股份有限公司 电池模组的试验装置的设计方法及电池模组的试验装置
US11327901B2 (en) * 2019-03-01 2022-05-10 GM Global Technology Operations LLC Modular dynamically allocated capacity storage systems implemented as respective batteries each having multiple source terminals
FR3095379B1 (fr) * 2019-04-23 2022-01-14 Psa Automobiles Sa Batterie a unite de contrôle integree dans une poutre structurante
CN111976537B (zh) * 2019-05-24 2022-06-24 北京车和家信息技术有限公司 电池管理电路、电池管理系统及其控制方法和电动车辆
IT201900009237A1 (it) * 2019-06-17 2020-12-17 St Microelectronics Srl Procedimento di funzionamento di sistemi di gestione di batterie, dispositivo e veicolo corrispondenti
IT201900009234A1 (it) 2019-06-17 2020-12-17 St Microelectronics Srl Procedimento di funzionamento di sistemi di gestione di batterie, dispositivo e veicolo corrispondenti
US11225169B2 (en) * 2019-11-06 2022-01-18 GM Global Technology Operations LLC Management system with supervisory control for rechargeable energy storage device in electric vehicle
DE102019217296A1 (de) * 2019-11-08 2021-05-12 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem
CN110962686B (zh) * 2019-12-13 2021-03-02 华人运通(江苏)技术有限公司 一种车辆能量流的控制方法、装置及车辆
CN111123779B (zh) * 2019-12-23 2021-09-07 北京海博思创科技股份有限公司 编号配置方法、装置、电子设备及存储介质
CN114946104A (zh) * 2020-01-23 2022-08-26 三洋电机株式会社 电源装置和具备该电源装置的电动车辆和蓄电装置
US11830990B2 (en) * 2020-01-27 2023-11-28 GM Global Technology Operations LLC Two-level method for thermal runaway detection
CN111289927A (zh) * 2020-03-02 2020-06-16 大陆汽车电子(长春)有限公司 智能电池传感器的起动信号模拟装置、测试方法及系统
US11228185B2 (en) * 2020-04-09 2022-01-18 Saft America, Inc. Modular-scalable decentralized high voltage battery system
US11919419B2 (en) * 2020-09-30 2024-03-05 GM Global Technology Operations LLC Method and system to manage thermal propagation in an energy storage device of a battery electric vehicle
US11433779B2 (en) * 2020-12-01 2022-09-06 Beta Air, Llc Systems and methods for a battery management system integrated in a battery pack configured for use in electric aircraft
US11527899B2 (en) * 2020-12-01 2022-12-13 Beta Air, Llc Systems and methods for a battery management system integrated in a battery pack configured for use in electric aircraft
DE102021106060A1 (de) * 2021-03-12 2022-09-15 Webasto SE Batterieüberwachungseinheit
DE102022107477B3 (de) * 2022-03-30 2023-09-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Baukastensystem, System, Kraftfahrzeug und Verfahren
CN114659547B (zh) * 2022-05-20 2022-08-09 蘑菇物联技术（深圳）有限公司 用于定位异常传感器的方法、设备和介质

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5282641A (en) * 1992-12-18 1994-02-01 Mclaughlin Richard J Truck/trailer control system
US5670861A (en) * 1995-01-17 1997-09-23 Norvik Tractions Inc. Battery energy monitoring circuits
US6331365B1 (en) * 1998-11-12 2001-12-18 General Electric Company Traction motor drive system
JP3405526B2 (ja) 1999-04-02 2003-05-12 エヌイーシートーキン栃木株式会社 複数電池パック電源装置
US6150795A (en) 1999-11-05 2000-11-21 Power Designers, Llc Modular battery charge equalizers and method of control
JP3676154B2 (ja) 1999-11-29 2005-07-27 三洋電機株式会社 組電池の充放電制御方法
JP2002304974A (ja) 2001-04-05 2002-10-18 Hitachi Ltd 電池パック
CN1306675C (zh) * 2002-12-26 2007-03-21 北京机电研究所 用于电动汽车动力蓄电池组的管理装置
US7391164B2 (en) 2004-09-15 2008-06-24 Research In Motion Limited Visual notification methods for candy-bar type cellphones
CN101088203B (zh) 2004-12-24 2010-08-18 Lg化学株式会社 用于在具有多个锂离子电池的电池组中控制电压平衡的系统及其方法
US7391184B2 (en) 2005-02-16 2008-06-24 Dell Products L.P. Systems and methods for integration of charger regulation within a battery system
CN103259061B (zh) * 2006-05-15 2015-09-09 A123系统有限责任公司 具有多重容错性的多重可配置、可扩展冗余电池模块
JP2008092656A (ja) 2006-09-30 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
FR2912263B1 (fr) 2007-02-06 2009-05-15 Batscap Sa "module de batterie, pack de modules, chargeur pour le module"
FR2912265B1 (fr) 2007-02-06 2009-04-24 Batscap Sa Batterie a modules de cellules en serie, et vehicule equipe de celle-ci
CN101119036B (zh) * 2007-07-23 2011-01-19 柏禄帕迅能源科技有限公司 用于电动汽车的电池管理系统
JP4518156B2 (ja) * 2008-01-28 2010-08-04 株式会社デンソー 車両システム
KR100995075B1 (ko) * 2008-08-26 2010-11-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
KR101076786B1 (ko) 2009-01-30 2011-10-25 한국과학기술원 직렬연결 배터리 스트링을 위한 지능제어 전하균일 장치 및방법
US8258792B2 (en) * 2009-05-11 2012-09-04 Semiconductor Components Industries, Llc. Monitoring system and method
WO2011028703A2 (en) 2009-09-01 2011-03-10 Boston-Power, Inc. Safety and performance optimized controls for large scale electric vehicle battery systems
US8307222B2 (en) 2009-09-25 2012-11-06 Dell Products, Lp Flexible cell battery systems and methods for powering information handling systems
US20110144840A1 (en) 2009-12-15 2011-06-16 Ise Corporation Expandable Energy Storage Control System and Method
EP2355229A1 (de) * 2010-02-08 2011-08-10 Fortu Intellectual Property AG Hochstrombatteriesystem und Verfahren zur Steuerung eines Hochstrombatteriesystems
CN201655863U (zh) * 2010-02-21 2010-11-24 朱丽华 混合式电池交换装置
JP5584927B2 (ja) * 2010-06-04 2014-09-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置および蓄電装置
MX2013002538A (es) 2010-09-02 2013-05-17 Proterra Inc Sistemas y metodos para manejo de baterias.
TW201214919A (en) * 2010-09-24 2012-04-01 Lite On Clean Energy Technology Corp Hybrid battery module and battery management method
GB2498149B (en) 2010-11-25 2018-05-09 Cheevc Ltd Battery management system and method
CN102064356B (zh) * 2010-12-21 2012-09-19 深圳市佳华利道新技术开发有限公司 一种电池管理系统
EP2490315A1 (de) 2011-02-15 2012-08-22 austriamicrosystems AG Zellausgleichsmodul, Spannungsausgleichsvorrichtung und Verfahren zum Spannungsausgleich, insbesondere zum Spannungsausgleich eines Batteriestapels
JP5469625B2 (ja) * 2011-03-01 2014-04-16 株式会社日立製作所 電池システム
WO2012165771A2 (ko) * 2011-05-31 2012-12-06 주식회사 엘지화학 모듈화된 bms 연결 구조를 포함하는 전력 저장 시스템 및 그 제어 방법
KR101300109B1 (ko) 2011-05-31 2013-09-02 주식회사 엘지화학 모듈화된 ｂｍｓ 연결 구조를 포함하는 전력 저장 시스템 및 그 제어 방법
JP5758234B2 (ja) 2011-08-31 2015-08-05 Ｅｖｔｄ株式会社 蓄電システム
JP5730161B2 (ja) * 2011-09-02 2015-06-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電圧監視回路及びそのテスト方法、電圧監視システム
GB2526005B (en) * 2011-09-02 2016-04-06 Pag Ltd Battery management system, method and battery
US20130288096A1 (en) 2011-09-16 2013-10-31 General Electric Company Modular battery
JP5502918B2 (ja) * 2011-10-13 2014-05-28 株式会社日本自動車部品総合研究所 組電池の充放電装置
US8933721B2 (en) * 2011-10-27 2015-01-13 Infineon Technologies Austria Ag Power source arrangement and method of diagnosing a power source arrangement
JP5866001B2 (ja) * 2012-04-27 2016-02-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池監視装置および電池システム監視装置
DE102012213159A1 (de) * 2012-07-26 2014-01-30 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem mit Batterieschützen und einer Diagnosevorrichtung zum Überwachen des Funktionszustandes der Schütze sowie dazugehöriges Diagnoseverfahren
US20150295430A1 (en) 2012-10-09 2015-10-15 J.B. Wright Smart distributed battery system and method
US9318781B2 (en) 2013-01-11 2016-04-19 Johnson Controls Technology Company Predicted sensor information for a battery
CN203218911U (zh) 2013-03-04 2013-09-25 上海汽车集团股份有限公司 电池模块管理系统
US9594123B2 (en) 2013-06-13 2017-03-14 Fca Us Llc Techniques for estimating battery pack parameters
CN103682482A (zh) * 2013-11-22 2014-03-26 超威电源有限公司 一种无线智能电池
CN203691028U (zh) * 2014-02-19 2014-07-02 宋进金 一种电动汽车电池均衡系统
US9056556B1 (en) 2014-02-25 2015-06-16 Elwha Llc System and method for configuration and management of an energy storage system for a vehicle
US9499067B2 (en) * 2015-03-16 2016-11-22 Thunder Power Hong Kong Ltd. Power management in electric vehicles
GB2541413A (en) * 2015-08-18 2017-02-22 R & D Vehicle Systems Ltd Battery cell management
US10069314B2 (en) * 2015-11-04 2018-09-04 Johnson Controls Technology Company String control unit auto-configuration and fault communication systems and methods

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