JP2015523841A - 電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルのコンディショニングのための装置及びその方法 - Google Patents

電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルのコンディショニングのための装置及びその方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015523841A
JP2015523841A JP2015513063A JP2015513063A JP2015523841A JP 2015523841 A JP2015523841 A JP 2015523841A JP 2015513063 A JP2015513063 A JP 2015513063A JP 2015513063 A JP2015513063 A JP 2015513063A JP 2015523841 A JP2015523841 A JP 2015523841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
conditioning
data channel
data
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015513063A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6066147B2 (ja
Inventor
シュトローベル イェンス
シュトローベル イェンス
ヘンリチ ファビアン
ヘンリチ ファビアン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2015523841A publication Critical patent/JP2015523841A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6066147B2 publication Critical patent/JP6066147B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B2203/00Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5404Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines
    • H04B2203/5425Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines improving S/N by matching impedance, noise reduction, gain control
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B2203/00Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5429Applications for powerline communications
    • H04B2203/5458Monitor sensor; Alarm systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B2203/00Indexing scheme relating to line transmission systems
    • H04B2203/54Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
    • H04B2203/5462Systems for power line communications
    • H04B2203/547Systems for power line communications via DC power distribution
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q2209/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/30Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wired architecture
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本発明は、マルチセル電気エネルギー蓄積装置(100)のセル(110)のデータチャネルをコンディショニングするためのコンディショニング装置(453)に関している。このコンディショニング装置は、データチャネルを介してデータを伝送するのに適した信号周波数及び/又はデータチャネルの交流抵抗(Z;ZVer)をコンディショニングするように構成されている。

Description

本発明はコンディショニング装置、通信装置、センサ装置、バッテリー要素、マルチセル電気エネルギー蓄積器、及びマルチセル電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルのコンディショニングのための方法に関している。
独国特許出願DE 10 2010 016 175 A1明細書には、バッテリーの監視及び制御装置が記載されている。
発明の開示
独立請求項に記載された本発明によれば、上記独国特許出願明細書の開示内容をバックグランドとして、さらに改善されたコンディショニング装置、さらに改善されたデータ伝送のための通信装置、さらに改善されたセンサ装置、さらに改善されたバッテリー要素、さらに改善されたマルチセル電気エネルギー蓄積器、及びさらに改善されたデータチャネルのコンディショニングのための方法が提供される。それぞれの有利な実施形態は各従属請求項および以下の明細書から明らかとなる。
バッテリーセル内部において検出されたデータ又はバッテリーセルから検出されたデータ、例えばセンサデータは、データチャネルを介して例えば制御機器に伝送することが可能である。このデータチャネルは、バッテリーセルの給電線路又はバッテリーセルのハウジングに亘って延在しており、そのため検出されたデータを伝送するための付加的なデータ線路は何も必要ない。したがって、バッテリー内部のセンサ信号の検出は、例えばCANバスのような専用のデータ線路なしで行うことができる。またそれの代わりに、例えば集積されたバッテリーセンサでは、いわゆる電力線が通信に用いられる。エラーのない通信を電力線毎に保証するために、データチャネルのコンディショニングが実施される。
マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルの給電線路に亘って延在しているデータチャネルを介したデータ伝送のための通信装置は、以下の特徴を有している。すなわち、
通信装置をセルの第1の給電線路に導電接続するための第1のインターフェースと、通信装置をセルの第2の給電線路に導電接続するための第2のインターフェースと、
通信装置からの伝送すべきデータを、信号周波数を用いて第2のインターフェースを介してデータチャンネルに出力するように構成された送信装置と、
データチャネルのコンディショニングのためのコンディショニング装置とを有している。
前記マルチセル電気エネルギー蓄積器は、1つのバッテリーか又はいわゆる電池パックであってもよい。例えばそれは、車両用のリチウムイオン電池、例えば電気自動車のリチウムイオン電池であってもよい。この電気エネルギー蓄積器は、当該エネルギー蓄積器のサブユニットとして、とりわけガルバニック二次電池または電気化学的二次電池の形態の複数のセルないし複数の電池セルを有することができる。前記セルは、パワー強化されたセル、とりわけリチウムイオンセルであってもよい。またこのセルの給電線路は、電力線とも称されるセルの電気的接続ケーブルであってもよい。例えば第1の給電線路は、セルの正極又はカソードに導電接続され、第2の給電線路はセルの負極又はアノードに導電接続されていてもよい。これらの給電線路を介して前記セルは電気的に接触接続可能である。前記通信装置は、当該通信装置のインターフェースが前記給電線路と相応に接続される場合には、前記給電線路の間に接続されると共に前記セルに対して並列に接続される。これらのインターフェースは、接点として構成されていてもよい。伝送すべきデータとは、前記通信装置内部にて記憶又は生成されたデータか、前記通信装置によって受信されたデータであり得る。例えばそれは、前記通信装置に結合されたセンサのセンサデータであり得る。前記送信装置は、給電線路を介して例えばさらなる通信装置若しくは制御機器の受信器に伝送するために、伝送すべきデータを、給電線路を介したデータの伝送に適した形態で、インターフェースを介して前記給電線路の1つに送出するように構成されている。前記送信装置は、伝送すべきデータを、信号周波数上に変調するように、又は信号周波数と変調するように構成されていてもよい。この信号周波数は、データチャネルを介したデータ伝送に使用することの可能な搬送波周波数であってもよい。また通信周波数は、データチャネルを介してデータ伝送可能な通信周波数であってもよい。データチャネルを介して複数の通信装置を相互接続してもよい。例えば、データチャネルは、下流側の通信装置の受信装置まで延在するものであってもよい。下流側のセルは、信号周波数に関して低い複素インピーダンスを有し、そのためデータチャネルは、下流側のセルを通って延在する。但し一般的にはこのことは望ましくない。コンディショニング装置は、送信装置の送信特性をコンディショニングするために送信装置に結合されていてもよい。付加的に又は代替的に、前記コンディショニング装置は、前記給電線路の伝送特性、前記複数の給電線路の伝送特性、又は前記通信装置自体の伝送特性をコンディショニングするために、前記給電線路の片方または両方と結合することが可能である。
本発明の一実施形態によれば、前記コンディショニング装置は、信号周波数を設定調整するように構成することができる。例えば、前記コンディショニング装置は、制御信号の受信に応答して、設定装置の手動操作に応答して、又はデータチャネルを介して伝送された信号の評価に応答して、信号周波数を設定するように構成されてもよい。このようにして、信号周波数は、データチャネルを介して伝送するのに適した周波数に設定され得る。この適切な周波数は、例えばデータチャネルと結合されるか結合可能な1つ以上のセルの共振周波数やインピーダンスに依存するものであってもよい。前記信号周波数に対する好ましい周波数領域は、当該周波数領域内では、エネルギー蓄積器のセル又はエネルギー蓄積器の通信装置の下流側の少なくとも1つのセルの複素インピーダンスの共振の高まりを特徴とし得る。前記コンディショニング装置は、データチャネルに結合されるセル若しくは結合可能なセルが高いインピーダンスを有するような値に信号周波数を設定するように構成されていてもよい。
付加的又は代替的に、前記コンディショニング装置は、第1の給電線路と第2の給電線路の間の交流抵抗が設定されるように構成されていてもよい。例えばこの交流抵抗は、信号周波数が高いインピーダンスを表すような値に設定され得る。
例えば前記通信装置は、少なくとも1つの切り替え可能なキャパシタンスと、付加的若しくは代替的な少なくとも1つの切り替え可能なインダクタンスとを含む。前記コンディショニング装置は、第1の給電線路と第2の給電線路の間で少なくとも1つのキャパシタンスと、付加的若しくは代替的な少なくとも1つの切り替え可能なインダクタンスとが、切り替え可能なように又は前記給電線路から分離可能なように構成されてもよい。このようにして第1の給電線路と第2の給電線路の間の交流抵抗は、適切な値に設定可能となる。
通信装置は、第1のインターフェースを介して信号が受信されるように構成された受信装置を備えることができる。前記コンディショニング装置は、信号を用いてデータチャネルをコンディショニングするように構成されていてもよい。ここでの信号は、コンディショニング装置を制御するための制御信号であってもよい。この制御信号は、例えば制御機器またはさらなる通信装置によって提供可能である。さらに前記信号は、通信装置を制御するために、若しくは、通信装置から送信装置を介してさらに転送するために、通信装置に伝送されるデータであってもよい。前記コンディショニング装置は、受信装置を介して受信されたデータの信号品質を評価し、この信号品質に依存してデータチャネルをコンディショニングするように構成されていてもよい。このようにして、データチャネルのコンディショニングは、外部からも制御でき、また自立的な実施も可能である。
前記コンディショニング装置は、データ伝送が通信装置によって中断され得るように形成されていてもよい。このデータ伝送の中断は、通信装置のスイッチオフ又は適切なスイッチの開放によって引き起こされる。データ伝送の中断の際には、通信信号が、通信装置を通過することを妨げることができる。それにより、通信信号の伝送がセルを介して検査され得る。この場合具体的には、通信信号がセルの複素インピーダンスによって十分に減衰されるかどうかがチェックされる。そのような減衰は、中断された通信装置の上流側に接続された通信装置から通信信号を送信し、続いて、中断された通信装置の下流側に接続された通信装置によって通信信号が受信されたか否かを評価することによって検査することができる。通信装置が中断された場合において通信信号が当該通信装置に割り当てられたセルを通過できるならば、例えば、上流側に接続された通信装置のコンディショニング装置を用いて、通信信号の信号周波数を変化させることができる。代替的又は付加的に、中断された通信装置のコンディショニング装置を用いて容量性の要素若しくは誘導性の要素を閉じることができるので、セルの給電線路間のインピーダンスが中断された通信装置によって変化する。
本発明の一実施形態によれば、前記コンディショニング装置は、第1の動作状態において、前記第1の給電線路と第2の給電線路の間のインピーダンスないし交流抵抗を信号周波数に対して増加させ、第2の動作状態において前記インピーダンスないし交流抵抗を前記信号周波数に対して減少させるように構成されている。付加的又は代替的に、前記コンディショニング装置は、第1の動作状態において信号周波数をセルの共振が高まる領域に設定調整し、第2の動作状態において信号周波数を共振の高まる縁部領域に設定調整するように構成されていてもよい。前記第1の動作状態とは、通常動作状態であり、バケツリレーのように通信装置から通信装置へデータが転送される。また前記第2の動作状態とは緊急時動作状態であり、そこではデータが非常に迅速に、通信装置を迂回して直接セルを介して伝送される。この直接伝送によって例えば警報信号が非常に迅速に伝達される。
マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルのためのセンサ装置は、以下の特徴を備えている。すなわち、
前記セルに関するセンサデータを検出するための検出装置と、
前記検出装置からのセンサデータを受信し、前記センサデータに基づいて、伝送すべきデータを生成するように構成された請求項6に記載の通信装置とを含んでいる。
このセンサ装置は、セルの給電線路間に接続することができる。前記検出装置は、セルの少なくとも1つの状態量を検出するための少なくとも1つのセンサ装置やセンサ素子等であり得る。前記状態量とは、例えば、温度、電圧または圧力などであってもよい。前記検出装置は、少なくとも1つの検出された状態量をセンサデータの形態で送出又は呼び出し、提供することができる。前記通信装置のセンサ装置は、それらのセンサデータを、伝送すべきデータとして送出するように構成され得る。
マルチセル電気エネルギー蓄積器のためのバッテリー要素は、次のような特徴を備えている。すなわち
前記マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルであって、第1の給電線路と第2の給電線路とを有するセルと、
前述したようなセンサ装置とを含んでいる特徴である。
複数のバッテリー要素は、エネルギー蓄積器の1つ以上のストランドに相互接続可能である。センサ装置は、セルの監視に使用することができる。その場合、当該センサ装置によって検出されたデータが、セルの給電線路のうちの1つを介して送信される。このセンサ装置は、セルのスリーブ内外またはケーシングの内外に配置することができる。バッテリー素子のインピーダンスは、少なくとも1つのキャパシタンスやインダクタンスの前述したような切り替えによって変化させることができる。
マルチセル電気エネルギー蓄積器は、以下のような特徴、
前述したような少なくとも2つのバッテリー要素が、直列回路または並列回路で配置されている特徴を有している。
エネルギー蓄積器は、例えば電気自動車のためのバッテリーであってもよい。このエネルギー蓄積器は、例えば百のセル又は数百のセルを含んでいてもよい。すべてのセル又は少なくとも一部のセルは、バッテリー要素として構成されていてもよい。その場合セルの給電線路は、1つまたは複数のデータチャネルとして利用され、例えば、100個以上のセルの電圧や温度の監視のために多大なケーブルコストの必要がない。その代わりに、集積されたバッテリーセンサを使用することができ、このバッテリーセンサは、電力線毎に例えばエネルギー蓄積器の中央制御機器に伝送可能なデータに基づいて大きな利点を提供できる。セル間の既存の電流線路の使用により、セルの個別測定配線が完全に省略され得る。
マルチセル電気エネルギー蓄積器は、1つのスイッチと該スイッチに並列接続された監視キャパシタンスとを有する少なくとも1つのスイッチング装置を備える。このスイッチング装置は、ここではマルチセル電気エネルギー蓄積のセルの1つの少なくとも1つの給電線路と導電接続されていてもよいし、データチャネルは、スイッチの開状態においてブリッジキャパシタンスを介して延在する。例えば、前記スイッチング装置は、2つの隣接するセルの間に配置されていてもよい。また代替的に前記スイッチング装置は、複数のセルのうちの1つ若しくは複数に並列に接続されていてもよい。さらに前記スイッチング装置は、エネルギー蓄積器のバッテリー極を形成する給電線路内に設けられていてもよい。このようにしてたとえエネルギー蓄積器内の電流通流がスイッチング装置のスイッチの開放に基づいて中断された場合であっても、エネルギー蓄積器内部のデータ伝送も、エネルギー蓄積器内へのデータ伝送も、エネルギー蓄積器からのデータ伝送も可能となる。
本発明の実施形態によれば、セル並びにセルに結合する通信装置の送信側と受信側を相互に絶縁するために、セルのインピーダンスは、特に誘導作用に基づいて、十分に高い値を達成する。その際センサーシステム内のデータ伝送のための信号周波数の適切な選択は重要である。また、セルの給電線路の間で少なくとも1つのインダクタンス及び/又はキャパシタンスが切り替えられる。前記データチャネルは、コンディショニング装置を用いて、セルの複素抵抗ないしインピーダンスの共振増加が達成されるように適合化可能である。それにより、通信装置の入力側と出力側との間の良好な分離、ないしは、受信側と送信側との間の良好な分離が可能になる。特にメガヘルツ領域内の信号周波数の選択により、1つのセルの複素インピーダンスが有利には高い値、例えば約10オームから100オームを超える値、若しくは数1000オームを越える値に達する。特に前記コンディショニング装置は、バッテリー要素内で所定の信号周波数のもとで振動回路ないし共振回路を形成し、それによってセルの複素抵抗ないし複素インピーダンスの共振増加を達成するように構成されていてもよい。特にスイッチング可能なインダクタンス及び/又はキャパシタンス、例えば、少なくとも1つの別個の若しくは集積されたキャパシタンスないしインダクタンスによって、前記共振増加が所期のように良好に作用させることができる。この場合、セルのインピーダンスは、特に誘導効果に基づいて、通信装置の送受信側を相互に絶縁するのに十分な高い値に達する。これにより、通信装置の入力側と出力側がセルを介して短絡することが阻止され得る。
マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルの給電線路に亘って延在するデータチャネルを介したデータ伝送のための方法は、以下のステップを含む、すなわち、
前記データチャネルをコンディショニングするステップと、
伝送すべきデータを、信号周波数を用いて前記データチャネルに送出するステップとを含んでいる。
この方法を用いることにより、例えば1つ若しくは複数のセンサと、1つ若しくは複数の制御機器との間の通信方法が、1つ若しくは複数のバッテリー内部で得られる。これは、バッテリパック内の複数のセンサの通信のためのデータチャネルコンディショニング方法であり得る。
通信のための方法に関連して、前述した装置が有利には使用ないし利用できる。前記方法のステップは、適切な装置、例えば通信装置の適切な機器によって置き換えることも可能である。
本発明の一実施形態によれば、前記コンディショニング装置は、通信装置とは別個に使用することができる。例えば、1つのコンディショニング装置を有するか1つも有しない第1の通信装置を、第1のセル内に配置し、1つのコンディショニング装置を、第2のセル内に配置することも可能である。コンディショニング装置は、第1のセルの第1の通信装置によって使用されるデータチャネルをコンディショニングするように構成されてもよい。それに対してコンディショニング装置は、データチャネルのインピーダンスを整合するように構成していてもよい。付加的若しくは代替的に、前記コンディショニング装置は、第1のセルの第1の通信装置からのデータ伝送に利用される信号周波数の設定調整するための設定信号を、第1のセルの第1の通信装置に送出するように構成されていてもよい。
マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルのコンディショニングのためのコンディショニング装置は、次のことによって特徴付けられる。すなわち前記コンディショニング装置が、データチャネルを介したデータの伝送に適した信号周波数と、付加的若しくは代替的に前記データチャネルの交流抵抗をコンディショニングするように構成されていてもよい。
前記コンディショニング装置は、通信装置と一緒に用いることも可能であるし、通信装置から独立させて用いることも可能である。例えば、前記コンディショニング装置は、前記通信装置から構造的に分離させて配置してもよい。それらのデータチャネルは、コンディショニング装置を用いてコンディショニングされる。前記データチャネルは、給電線路に亘って及び/又はセルケーシング壁部に亘って及び/又はバッテリーケーシングに亘って延在し得る。この場合、セルの2つの給電線路のうちの一つがセルケーシング壁部と導電的に接続されてもよい。そのため、前記コンディショニング装置は、パケット原理に基づくデータ伝送の場合だけでなく、その他のトランシーバの場合にも用いることが可能である。相応に、データ伝送のために使用される通信装置は、1つまたは複数の給電線路及び/又はセルケーシング若しくはバッテリーケーシングに対するシンプルなインターフェースを備えている。
相応に,前記コンディショニング装置は、セルの第1の給電線路の交流抵抗、セルの第2の給電線路の交流抵抗、第1の給電線路と第2の給電線路の間の導電接続路の交流抵抗、セルのセルケーシング壁部の交流抵抗、又はマルチセル電気エネルギー蓄積器のバッテリーケーシングの交流抵抗を設定調整するように構成されていてもよい。
この目的のために前記コンディショニング装置は、少なくとも1つの切り替え可能なキャパシタンス及び/又は少なくとも1つの切り替え可能なインダクタンスを有し、かつ、前記データチャネルの交流抵抗をコンディショニングするために、少なくとも1つの切り替え可能キャパシタンス及び/又は少なくとも1つの切り替え可能なインダクタンスを、前記データチャネルに結合するように構成されていてもよい。
前記コンディショニング装置は、信号を受信するように構成された受信装置を備えていてもよい。前記コンディショニング装置は、その場合、信号を用いて前記データチャネルをコンディショニングするように構成することができる。この信号は、例えば制御機器や通信装置によって提供されてもよい。この信号は、データチャネルを介して、又は別個の通信チャネルを介して受信されてもよい。前記信号は、データチャネルを介して通信装置へ送信されたデータ、又は、通信装置から送信されたデータであり得る。前記コンディショニング装置は、受信装置を介して受信された信号の信号品質を評価し、この信号品質に依存して前記データチャネルをコンディショニングするように構成されていてもよい。
前記コンディショニング装置は、第1の動作状態においては前記交流抵抗を信号周波数に関して増加させ、第2の動作状態においては前記交流抵抗を信号周波数に関して減少させるように構成されていてもよい。
また前記コンディショニング装置は、通信装置の一部であってもよいし、通信装置に付属させるものであってもよい。
マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルに亘って延在するデータチャネルを介してデータを伝送するための通信装置は、以下の特徴を有している。すなわち、
前記通信装置と前記データチャネルとを導電接続するためのインターフェースと、
前記通信装置から伝送すべきデータを信号周波数を用いて前記インターフェースを介して前記データチャネルに送出するように構成されている送信装置と、
前記データチャネルのコンディショニングのための前記コンディショニング装置とを含んでいる特徴を有している。
相応の通信装置は、センサ装置と関連させて用いることができる。マルチセル電気エネルギー蓄積器は、データチャネルに結合された少なくとも1つのコンディショニング装置を有し得る。例えばエネルギー蓄積器は、コンディショニング装置も有している少なくとも1つのセルを含む。
マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルをコンディショニングするための方法は、以下のステップを含む、すなわち、
データチャネルを介してデータを伝送するのに適した信号周波数及び/又はデータチャネルの交流抵抗を、コンディショニングするステップを含む。
本願発明において「装置」とは、信号を処理し、処理した信号に依存して制御データ及び/又はデータ信号を送出する、電気的装置、例えば集積回路などを意味するものと理解されたい。また装置のインターフェースは、ハードウェア資源及び/又はソフトウェア資源で構成することができる。ハードウェア資源による構成では、前記インターフェースは、例えば、装置の様々な機能を含む、いわゆるシステムASICの一部であってもよい。
以下では、本発明を、添付の図面に基づいて例示的に詳細に説明する。
本発明の一実施形態によるマルチセル電気エネルギー蓄積器の概略図 本発明の一実施形態によるマルチセル電気エネルギー蓄積器の概略図 本発明の一実施形態によるマルチセル電気エネルギー蓄積器のセルのためのセンサ装置の概略図 本発明の一実施形態に係る通信装置の概略図 本発明の一実施形態によるマルチセル電気エネルギー蓄積器の2つのセルからなる直列回路を示した図 本発明の一実施形態によるセルとバッテリーセンサからなる複合体の複素インピーダンスのコンディショニングに関する線図 データチャネルを介してデータを伝送するための方法のフローチャート 本発明の一実施形態によるコンディショニング装置を示した図
本発明の好ましい実施形態の以下の説明では、異なる図面に示され同じ様に機能する構成要素には同一または類似の参照番号が使用される。なおこれらの要素の重複した説明は省く。
図1は、本発明の一実施形態によるマルチセル電気エネルギー蓄積器100の概略図を示す。このエネルギー蓄積器は、バッテリーであってもよい。エネルギー蓄積器100は、第1のバッテリー端子極104と第2のバッテリー端子極106を有しており、それらはエネルギー蓄積器100のケーシング108から引き出されて延在している。エネルギー蓄積器100は、複数のセル(電池セルとも称する)110を有し、それらはその給電線路を介して、前記バッテリー端子極104,106の間の直列回路において相互接続されている。セル110の各々は、インピーダンスZを有する。これらのセル110の各々には、センサ装置115が対応付けられている。セル110とセンサ装置115からなる複合体は、バッテリー要素120とも称される。それにより、エネルギー蓄積器100は、この実施形態によれば、3つのバッテリー要素120からなる直列回路を備えている。エネルギー蓄積器100は、さらに制御機器125を有しており、この制御機器125は、バッテリー要素120間で、複数のバッテリー要素120からなる直列回路に並列に接続されている。
セル110のセンサ装置115は、セル110の給電線路間においてセル110に対して並列に接続されている。センサ装置115は、それぞれ1つの検出装置、例えば対応するセル110の少なくとも1つの物理的特性を検出するための測定ユニット若しくはセンサと、セル110に関して検出されたセンサデータなどのデータを伝送するための通信装置とを備えている。これらの複数の通信装置は、例えばそれぞれ1つの受信装置と送信装置とを有していてもよい。複数のデータが送信装置を介して送出され、さらに給電線路を介して、下流側に接続されているセンサ装置115に伝送され得る。また受信装置を介して、上流側に接続されているセンサ装置115から複数のデータが給電線路を介して受信され得る。前記通信装置の受信装置と送信装置は、例えばシフトレジスタを介して相互接続されていてもよい。
前記制御機器125は、制御データをセンサ装置115に送信するように構成され得る。これらの制御データは、センサ装置115からセンサ装置115へ転送され得る。これらの制御データに応じて前記センサ装置115は、例えば、検出されたセンサデータを送信することも、又は給電線路を介したデータの伝送のために延在するデータチャネルをコンディショニングすることもできる。センサ装置115から送信されたデータは、下流側に接続されたセンサ装置115を介して制御機器125まで転送される。制御機器125は、エネルギー蓄積器1100の外部に配置された中央制御装置と連結されていてもよい。
本発明によって可能な方法の変化実施例によれば、それぞれ隣接するセンサ装置115若しくは互いに離間するセンサ装置115が動作中に互いに通信し、あるいは制御機器125とセンサ装置115とが互いに通信する。その際には、例えば矢印で示すような一方向に延在するデータフローの通信がなされてもよい。例えば、シングルビットのデータが、制御機器125から下流側の第1のセンサ装置115に転送され、この第1のセンサ装置115は、当該のビットを第2のセンサ装置115に送信転送し、この第2のセンサ装置115は、再び、当該ビットを第3のセンサ装置115に転送し、この第3のセンサ装置115は、当該ビットを再び制御機器125に送信するものであってもよい。つまりここでは制御機器125から複数のビットが順番に複数のセンサ装置115を介して再び制御機器125に戻されるバケツリレーのような通信が生じている。ここでは、順次連続する複数のビットは、データワードを表し、それらは例えば通信データを伴うデータパケット及び/又はセンサアドレス及び/又は命令を含み得る。前記複数のセンサ装置115の各々には、データワードが引き続き伝送される前に、制御装置によって受信した複数のビットが変更及び/又は加算される。そのため論理的双方向通信接続が、複数のセンサ装置115と制御機器125のもとで構築され得る。この通信は交互に異なる方向で行われてもよい。
制御機器125と複数のセンサ装置115との間の通信に適した様々な通信方法と通信プロトコルとが実施される。例えば前記複数のセンサ装置115は、一義的なアドレスを備えていてもよいし、前記制御機器125は、1つ又は複数のセンサ装置115を、一義的なアドレスを用いてアドレス指定するように構成されていてもよい。制御機器125によるアドレス指定に応じて、アドレス指定された1つのセンサ装置115若しくはアドレス指定された複数のセンサ装置115は、複数の通信データを前記制御機器125に送信するように構成されていてもよい。また複数のセンサ装置115は、制御機器125によるアドレス指定なしで複数の通信データを制御機器125に送信するように構成されていてもよい。例えば前記センサ装置115は、当該センサ装置115によって検出されたセンサデータに依存して、例えば検出されたセンサデータの値若しくは経過に依存して複数の通信データを前記制御機器125に送信するように構成されていてもよい。例えばセンサ装置115は、記憶若しくは受信された他の通信データを無視していつでも緊急通知を前記制御機器125に送信できるように構成されていてもよい。
隣接しているセンサ装置115間のデータ伝送を可能にするために、セル110が伝送すべきデータを伝送するデータチャネルに関して短絡していない必要がある。換言すれば、伝送すべきデータがセル110を通って伝送され、それによってセンサ装置の迂回ができてしまうことは避けられるべきである。そのためには、信号周波数、例えば伝送すべきデータの搬送波周波数が、セル110のインピーダンスZに整合されるか、若しくは、セル110のインピーダンスZとセンサ装置115の要素のインピーダンス、例えばセルの給電線路間に接続されたキャパシタンスないしインダクタンスのインピーダンスとからなる総インピーダンスが、次のように整合される。すなわち、伝送すべきデータがセル110を通って伝送されないように整合される。
図2には、本発明の一実施形態によるマルチセル電気エネルギー蓄積器の概略図が示されている。エネルギー蓄積器は、図1に基づいて説明したように、複数のバッテリー要素120を備える。本実施形態によれば、前記複数のバッテリー要素120は、例示的に6個のバッテリー要素120からなる直列回路に配置されており、さらにここでは、バリエーションの一例として1つのバッテリー要素120に例示的に3つのさらなるバッテリー要素120が並列に接続されている。しかしながら図示の実施形態とは異なる任意の数のバッテリー要素120からなる並列回路と直列回路の任意の組み合わせが実現されてもよい。
エネルギー蓄積器は複数のスイッチング装置を有しており、この複数のスイッチング装置は、それぞれスイッチ232と、該スイッチ232に並列接続されたブリッジキャパシタンス234とを含んでいる。これらのスイッチング装置は、個々のバッテリー要素120のセルの給電線路内に配置されている。1つのスイッチング装置は、3つのバッテリー要素120からなる直列回路のバイパスのために設けられている。このスイッチング装置によって、前記バッテリー要素が個別に若しくは全体として活性化ないし非活性化され、つまりエネルギー蓄積器による電流回路に統合されるか又は電流回路から分離される。1つのスイッチング装置若しくは複数のスイッチング装置のスイッチ232が開かれると、各スイッチング装置を介した直流電流の流れが中断されるが、しかしながら例えばメガヘルツ領域の適切な信号周波数によって、伝送されるデータが、各キャパシタンス234を介して各スイッチング装置を通過する。このキャパシタンス234は、例えばキャパシタ又はスイッチ232の寄生キャパシタンスである。
図3には、本発明の一実施形態によるマルチセル電気エネルギー蓄積器のセルのためのセンサ装置115が示されている。このセンサ装置115は、例えば図1に示されたエネルギー蓄積器と関連して用いることが可能である。
センサ装置115は、通信装置341と検出装置343を備えている。通信装置341は、第1のインターフェース351と第2のインターフェース353とを備え、前記第1のインターフェース351は、例えば通信装置341を第1の給電線路に接続する第1の接続線路の形態を有し、前記第2のインターフェース353は、例えば、通信装置341を第2の給電線路に接続する第2の接続線路の形態であってもよい。前記検出手段343は、セルの例えば圧力や温度などの物理量を検出するし、対応するセンサ値を通信装置341に提供するように構成されている。例えば、前記検出装置343は、センサ値を、通信装置341の記憶装置、送信装置、又は制御装置に提供するように構成されていてもよい。前記通信装置341は、センサ値を伝送すべきデータとしてインターフェース351,353の1つを介して送信するように構成されてもよい。
図4には、本発明の一実施形態による、マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルの給電線路に亘って延在するデータチャンネルを介したデータ伝送のための通信装置341が概略的に示されている。この通信装置341は、図3に基づいて説明したセンサ装置115に関連させて使用することが可能である。
通信装置341は、当該通信装置341をセルの第1の給電線路に導電接続するための第1のインターフェース351と、前記通信装置341をセルの第2の給電線路に接続するための第2のインターフェース353とを備えている。さらに前記通信装置341は、送信装置451とコンディショニング装置453とを備えている。
前記送信装置451は、前記通信装置341から伝送すべきデータを、信号周波数を用いて第2のインターフェース353を介して送出するように構成されている。コンディショニング装置453は、前記データチャネルをコンディショニングするように構成されている。
一実施形態によれば、前記コンディショニング装置453は、送信装置451によって使用される信号周波数を変更するように構成されている。そのため前記コンディショニング装置453は、例えば信号周波数を発生する周波数発生器の設定を変更するように構成されていてもよい。
さらなる実施形態によれば、コンディショニング装置453は、信号周波数に対してインターフェース353,351間の複素インピーダンスを変更するように構成されている。そのためにコンディショニング装置453は、少なくとも1つの切り替え可能なキャパシタンスと、付加的若しくは代替的に少なくとも1つの切り替え可能なインダクタンスとからなる装置455を含み、この装置は前記インターフェース351,353と導電的に接続することができ、あるいは前記インターフェース351,353から分離することができる。前記装置455は、適切に相互接続することができる例えばインターフェース351、353間で切換が可能な直列回路と並列回路からなる、複数の切り替え可能なコンダクタンスと複数の切り替え可能なインダクタンスとを含んでいてもよい。
別の一実施形態によれば、前記コンディショニング装置453は、信号周波数に対してインターフェース351,353間の複素インピーダンスを低減するように構成されている。このようにして、伝送すべきデータは、通信装置341をバイパスして、直接セルを介して伝送することができるようになる。これは非常に高速なデータ伝送を可能にする。例えば、前記コンディショニング装置453は、緊急信号の受信に応答して複素インピーダンスを低減するように構成されてもよい。前記緊急信号は、エネルギー蓄積器の制御機器により、エネルギー蓄積器の通信装置により、又は通信装置に対応付けられた検出装置により、生成される信号であってもよい。
また別の実施形態によれば、前記通信装置341は、受信装置457を備えている。この受信装置457は、第1のインターフェース351に到来したデータを受信するように構成されている。例えば、そのように受信したデータは、前記受信装置457から送信装置451に転送され、この送信装置451から送信される。さらに、前記受信したデータは、コンディショニング装置453の制御のために使用することができる。例えば、コンディショニング装置453は、前記受信したデータに応じてデータチャネルのコンディショニングを実施するように構成されていてもよい。それにより、コンディショニング装置453によって実施されるコンディショニングは、中央ステーション、例えば制御装置によって制御可能になる。また前記コンディショニング装置453は、データチャネルを介して伝送された信号の信号品質を測定するための測定装置または評価するための評価装置を有し、これらの装置が評価ないし測定された信号品質に依存してコンディショニングを実行するように構成されていてもよい。
前記通信装置341は、図3に基づいて説明したように、検出装置に対してさらなるインターフェースを備えていてもよい。
図5には、図1に基づいて説明したような本発明の実施形態によるマルチセル電気エネルギー蓄積器の2つのセル110からなる直列回路を示す。これらのセル110はそれぞれ1つの第1の給電線路561と第2の給電線路562を含む。左方に示すセル110の第2の給電線路562は、右方に示すセル110の第1の給電線路561と導電接続されている。エネルギー蓄積器の内部の配置構成に応じて、これらの給電線路561,562は、当該エネルギー蓄積器の端子線路若しくは給電セル接続路として機能する。前記セル110の各々は、各給電線路561,562間の複素内部インピーダンスZを有する。
セル110の給電線路561と562の間にはそれぞれコンディショニング装置453が接続されており、このコンディショニング装置はそれぞれキャパシタ565,566とインダクタ567とを有するそれぞれ1つの装置455を備えている。コンディショニング装置453、例えばセンサ装置若しくは通信装置の一部であってもよいし、別の独立したユニットとして実現されていてもよい。
前記キャパシタ565のキャパシタンス値も前記インダクタ567のインダクタンス値も設定調整可能である。右方に示された装置455のキャパシタ566は、キャパシタ565とは異なって固定的に設定されたキャパシタンス値を有する固定キャパシタとして実施されている。これらの装置455は、それぞれ1つのフィールドと、キャパシタ565,566及びインダクタ567からなるいわゆるアレイとを含んでおり、このアレイは、ASICなどの集積回路に集積されるか、またはディスクリーに実施されてもよい。
一実施形態によれば、キャパシタ565及び566とインダクタ567は、例えばコンディショニング装置453の制御装置によって制御されるか、または外部からコンディショニング装置453に対応付けられた制御装置によって、インピーダンス整合のために、それらのインピーダンス値を変更されてもよい。さらに、前記キャパシタ565,566及びインダクタ567の端子間の接続が、互いに、又は給電線路561,562と、分離若しくは接続されるように、例えば対応する制御装置によって制御されてもよい。このようにして、セル110の複素内部インピーダンスZに加えてさらなる複素内部インピーダンスを前記セル110の給電線路561,562間で実現することができるようになる。このさらなる複素内部インピーダンスは、前記セル110の複素内部インピーダンスZと一緒に組み合わされることによって総抵抗が得られる。ここで得られる総抵抗は、セル110の給電線路561,562を介して所定の若しくは可変の信号周波数で伝送されるデータがセル110を通って伝送されないように設定される。
これにより、図5に示す回路は、信号コンディショニング装置の概略図であることが理解され得る。
図6は、本発明の実施形態によるバッテリーセンサとセルからなる複合体の複素インピーダンスのコンディショニングを線図で描写した図である。この複合体は、例えば図5に基づいて説明したような複合体であってもよい。この線図では、横軸に周波数f、縦軸にインピーダンスZVerがプロットされている。
図には、出発点としての第1の特性曲線671と、第1のコンディショニングにより品質の向上が示されている第2の特性曲線672と、第2のコンディショニングにより中心周波数の減少が示されている第3の特性曲線673とが示されている。またここでは適切なさらなるコンディショニングによって前記特性曲線672と673の組み合わせも達成可能である。
以下、本発明の実施形態を、前図を参照しながら説明する。
この実施形態は、通信インターフェース341を備えたバッテリーセンサ115ないしはそのようなセンサ115を含むバッテリーを備えたバッテリーセンサ115の構成からなる。通信インターフェース341は、バッテリー要素120を介したセンサからセンサ115及び制御機器125へのデータの経路に使用されるデータチャネルのコンディショニングに用いられるように構成されている。
この通信は、必要に応じて複数のバッテリーセル110、典型的には例えば100個のバッテリーセル110からなる長い直列及び並列回路を介して行われる。ここでは複数のセンサ115が、それらの通信装置341も含めて前記バッテリーセル110に並列に接続されている。ここでは前記バッテリーセル110のインピーダンスZと、幾何学的配置構成及び配線の結果として生じる前記センサ115のインピーダンスとが、前記バッテリーセル110の構造及び選択に応じて可変であり、また前記バッテリーセル110の経年劣化や温度効果などのさらなる要因を介して変化し得る。
セル110のインピーダンスZ、複素抵抗が通信に選ばれた周波数領域において過度に低いならば、一方では、バッテリーセンサ115の受信ユニット457ないし受信装置及び/又は送信ユニット451ないし送信装置は「短絡」され、またセンサ115における信号エネルギーもインピーダンスZを越えて通過する。後者は特に、直列電力線の出現のために通信には不利である。セルインピーダンスZが過度に低い上記2つのケースでは、データ通信が不可能か又は不十分にしか機能しない。
基本的には、ここに記載するコンディショニング方法(これは前述した通信装置341によって置き換えることができる)は、セル110の給電線路561,562を介したデータ伝送の最適化のために、下記のいくつかの方法を組み合わせて使用することが可能である。また代替的に、前記方法のうちの1つだけを適用若しくは実現することも可能である。
第1のコンディショニング方法は、信号周波数の整合に基づいている。ここでは伝送すべきデータの信号周波数、即ち例えば通信周波数又は搬送波周波数の整合が実施され、そのため、信号周波数がセル110又はバッテリー要素120のセル複素インピーダンスZの共振増加の範囲内に陥る。信号周波数の決定は、設計または構成で固定的に行うことができるが、後からの追加構成やオンラインによる最適化などで提供することも可能である。好ましい実施例によれば、前記信号周波数に好適な周波数領域は、10MHz乃至100MHz又は10MHz乃至200MHzの範囲にある。なぜならここではプリズマチック高エネルギーセルの典型的幾何学形状のもとで共振増加が存在するからである。
巨大な数のバッテリーセル110とバッテリー100における複雑な配線が存在する場合には、個々のセルインピーダンスZの共振周波数にも違いが生じることが予想されるため、この場合は、前記信号周波数に対してマルチ若しくは広帯域な信号周波数帯域が有利となり得る。
第2のコンディショニング方法は、センサ115における離散若しくは集積されたキャパシタ565,566及びインダクタ567の形態のスイッチング可能な要素455の適用をベースにして、それらの中心周波数ないし平均周波数における共振増加と品質に好影響を与える制御からなっている。そのような制御は図6に概略的に示されている。それに対する技術的な置き換えとして、図5に概略的に示されている2つのセル110からなるバッテリー100が一例として挙げられ、この例は、複数のセルを有するバッテリーに対しても相応に適応可能であることを示している。キャパシタ565,566及びインダクタ567からなるフィールド455は、スイッチ、給電線路561,562を介してセル110のセル端子極に接続可能である。前記フィールドとしての構成によれば、インダクタ567及びキャパシタ565,566の直列または並列回路からなる様々な組み合わせが生成可能である。前記複数の調節手段を備えたフィールド455に対して代替的に、唯1つの固定容量566を使用することも可能であり、または少なくとも1つのインダクタ567と付加的若しくは代替的に少なくとも1つのキャパシタ565,566からなるその他の組み合わせを使用することも可能である。バッテリー100内にさらに組み込まれた複数のセンサ115のフィールド455と、固有のセル110の複素インピーダンスZと、バッテリー100内にさらに組み込まれたセル110の複素インピーダンスとの組み合わせ及び相互作用において、選択された通信方法毎に最適化される有効な複素インピーダンスZVerが、並列及び直列共振を介して、セル端子極に接続された給電線路561,562間とバッテリー端子極104,106間にて設定可能になる。
前記第1及び第2のコンディショニング方法は、例えばエネルギー消費や信号対雑音比の問題に関連させて最適な解決手段を得るために、同時に適用することも可能である。
正確な知識及び正確な付加的/代替的測定及び共振周波数の制御方法が使用可能であるならば、有利な実施形態により共振増加の非常に高い品質が選択できるようになる。共振周波数の制御手段が存在しなければ、共振増加の十分な広帯域性と共に共振回路の品質の簡素化も達成することはできず、例えば経年劣化の影響や温度の影響によって場合により発生する共振周波数のずれをセル110のインピーダンスZの変更によって考慮することは不可能である。
バッテリーセンサ115は、信号周波数の制御と前記装置455の付加的若しくは代替的な所期の制御のために、信号品質を測定するための回路を含んでいてもよい。
バケツリレーの原理による通信方法の置き換えが行われる一実施形態によれば、少なくとも1つのセンサ115の通信装置341の遮断のための手段が設けられる。それにより、不所望な信号転送は、対応する通信装置341が遮断されているセル110によって測定され、補償されるようになる。相応の測定は、例えば制御機器125内若しくは通信装置341内に配置された測定装置によって実行されてもよい。そのような測定装置の測定結果に基づいて、データチャネルは、例えば信号周波数の変更または適切な装置455の使用により、次のようにコンディショニングされる。すなわち不所望な信号転送がセル110によって阻止されるか、少なくとも所定量まで減少するようにコンディショニングされる。
この種の通信タイプの別の実施形態によれば、所期の抵抗の低減が行われるようにしてよい。それにより、例えば優先度を要する安全に係る警報信号のデータ伝送のケースにおいて待ち時間の少ない信号伝送も可能になる。
図7には、本発明の一実施形態による、マルチセル電気エネルギー蓄積器のセルの少なくとも1つの給電線路に亘って延在するデータチャネルを介したデータ伝送のための方法のフローチャートが示されている。ステップ701では、データチャネルがコンディショニングされ、ステップ702では、伝送すべきデータが、信号周波数を用いてデータチャネル上で送信される。これらのステップ701と702は何度も繰り返すことができ、互いに並行してあるいは順序を入れ替えて実行することが可能である。この方法は、例えば、前述した通信装置によって実施されてもよい。ステップ701は、前述したようなコンディショニング方法の置き換えによる置換も可能である。
図8は、本実施の一実施形態による、単一セル電気エネルギー蓄積器又はマルチセル電気エネルギー蓄積器のセル110のデータチャネル800のコンディショニングのためのコンディショニング装置453を示している。データチャネル800は、単方向または双方向で実施されてもよいし、データ伝送のためにセル110の通信装置341によって使用されてもよい。データチャネル800は、1つ又は複数の給電線路か又はセル110のケーシングに亘って延在し得る。
コンディショニング装置453は、例えば図1に示されるように、セル110の一部、通信装置341の一部、又はさらなるセル若しくは制御機器の通信装置の一部であってもよいし、独立したユニットであってもよい。図8に示された実施例によれば、コンディショニング装置453は、セル110から空間的に離されて配置されている。
本発明の一実施形態によれば、コンディショニング装置453は、既に他の実施例に基づいて説明したように、通信装置341によって使用される信号周波数を、データチャンネル800を介したデータ伝送のために適合化するように構成されている。この目的のために、コンディショニング装置453は、信号周波数の設定のための設定信号を、インターフェースを介して通信装置341へ送信するように構成されている。
さらなる実施形態によれば、前記コンディショニング装置453は、既に他の実施例に基づいて説明したように、データチャネル800の交流抵抗を適合化するように構成されていてもよい。それに対して前記コンディショニング装置453は、データチャネル800を表す給電線に対する導電接続路を有し、かつ交流抵抗の整合のために少なくとも1つの要素を備えた導電接続を介してデータチャネル800を結合するように構成されていてもよい。代替的に前記コンディショニング装置453は、前記データチャネル800の交流抵抗の整合のための、前記データチャネル800に結合された回路に、スイッチング信号を送信するように構成されていてもよい。この回路は、例えば少なくとも1つのスイッチング可能なキャパシタ及び/又は少なくともスイッチング可能なインダクタを有し得る。
前記コンディショニング装置453は、前記データチャネル800を、制御信号の受信に応じて、若しくは、前記データチャネル800を介して伝送された信号の評価に応じてコンディショニングするように構成されていてもよい。
図面に記載され前述してきた前記実施例は、例示的に選択されたものにすぎない。異なる実施形態は、完全にまたは個々の特徴に関連させて相互に組み合わせることも可能である。また1つの実施例には、第1の特徴と第2の特徴の間の「and/or」結合も含まれるため、このことは次のように読み取ることが可能である。すなわち1つの実施形態による実施例は、第1の特徴も第2の特徴も有し、他の実施形態による実施例は、第1の特徴のみか又は第2の特徴のみを有する。

Claims (10)

  1. マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)のセル(110)のデータチャネル(800)のコンディショニングのためのコンディショニング装置(453)において、
    前記コンディショニング装置(453)が、前記データチャネル(800)を介したデータ伝送に適した信号周波数及び/又は前記データチャネル(800)の交流抵抗(Z;ZVer)をコンディショニングするように構成されていることを特徴とする、コンディショニング装置(453)。
  2. 前記コンディショニング装置(453)は、前記セル(110)の第1の給電線路(561)の交流抵抗(Z;ZVer)、前記セル(110)の第2の給電線路(562)の交流抵抗(Z;ZVer)、前記第1の給電線路(561)と前記第2の給電線路(562)との間の電気的接続線路の交流抵抗(Z;ZVer)、前記セル(110)のセルケーシング壁部の交流抵抗(Z;ZVer)、前記マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)のバッテリーケーシング(108)の交流抵抗(Z;ZVer)を設定するように構成されている、請求項1記載のコンディショニング装置(453)。
  3. 少なくとも1つの切り替え可能なキャパシタンス(565)及び/又は少なくとも1つの切り替え可能なインダクタンス(567)が含まれ、前記データチャネルの交流抵抗(Z;ZVer)をコンディショニングするために、前記少なくとも1つの切り替え可能なキャパシタンス(565)及び/又は前記少なくとも1つの切り替え可能なインダクタンス(567)をデータチャネル(800)に結合させるように構成されている、請求項1又は2記載のコンディショニング装置(453)。
  4. 信号を受信するように構成された受信装置が含まれ、前記コンディショニング装置(453)は、前記信号を用いて前記データチャネル(800)をコンディショニングするように構成されている、請求項1から3いずれか1項記載のコンディショニング装置(453)。
  5. 前記コンディショニング装置(453)は、第1の動作状態において前記交流抵抗(Z;ZVer)を前記信号周波数に対して増加させ、第2の動作状態において前記交流抵抗(Z;ZVer)を前記信号周波数に対して減少させるように構成されている、請求項1から4いずれか1項記載のコンディショニング装置(453)。
  6. マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)のセル(110)のデータチャネル(800)に亘って延在するデータチャネルを介してデータを伝送するための通信装置(341)であって、
    前記通信装置(341)と前記データチャネル(800)とを導電接続するためのインターフェース(351、353)と、
    前記通信装置(341)から伝送すべきデータを信号周波数を用いて前記インターフェース(351、353)を介して前記データチャネル(800)に送出するように構成されている送信装置(451)と、
    前記データチャネル(800)のコンディショニングのための請求項1から5いずれか1項記載のコンディショニング装置(453)とを含んでいることを特徴とする通信装置(341)。
  7. マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)のセル(110)のためのセンサ装置であって、
    前記セル(110)に関するセンサデータを検出するための検出装置(343)と、
    前記検出装置(343)からの前記センサデータを受信し、前記センサデータに基づいて、伝送すべきデータを生成するように構成された請求項6に記載の通信装置(341)と、を含んでいることを特徴とするセンサ装置。
  8. マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)のためのバッテリー要素(120)であって、前記バッテリー要素(120)は、
    前記マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)のセル(110)であって、第1の給電線路(561)と第2の給電線路(562)とを有するセル(110)と、
    請求項7に記載のセンサ装置(115)とを含むことを特徴とする、バッテリー要素(120)。
  9. マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)であって、
    請求項8に記載の少なくとも2つのバッテリー要素(120)が、直列回路または並列回路に配置されていることを特徴とする、マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)。
  10. マルチセル電気エネルギー蓄積器(100)のセル(110)のデータチャネル(800)をコンディショニングするための方法であって、
    前記データチャネル(800)を介してデータを伝送するのに適した信号周波数、及び/又は、前記データチャネル(800)の交流抵抗(Z;ZVer)を、コンディショニングするステップ(701)を含んでいることを特徴とする方法。
JP2015513063A 2012-05-21 2013-04-23 電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルのコンディショニングのための装置及びその方法 Active JP6066147B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012208454A DE102012208454A1 (de) 2012-05-21 2012-05-21 Konditionierungsvorrichtung und Verfahren zum zum Konditionieren eines Datenkanals einer Zelle eines elektrischen Energiespeichers
DE102012208454.1 2012-05-21
PCT/EP2013/058348 WO2013174588A1 (de) 2012-05-21 2013-04-23 Konditionierungsvorrichtung und verfahren zum zum konditionieren eines datenkanals einer zelle eines elektrischen energiespeichers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015523841A true JP2015523841A (ja) 2015-08-13
JP6066147B2 JP6066147B2 (ja) 2017-01-25

Family

ID=48227215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015513063A Active JP6066147B2 (ja) 2012-05-21 2013-04-23 電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルのコンディショニングのための装置及びその方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9729198B2 (ja)
EP (1) EP2852997B1 (ja)
JP (1) JP6066147B2 (ja)
KR (1) KR102024511B1 (ja)
CN (1) CN104471782B (ja)
DE (1) DE102012208454A1 (ja)
WO (1) WO2013174588A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013225250A1 (de) * 2013-12-09 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem
FR3019946B1 (fr) * 2014-04-10 2018-03-23 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme de communication dans une installation electrique comportant des batteries
DE102014215849A1 (de) * 2014-08-11 2016-02-11 Robert Bosch Gmbh Steuerung und/oder Regelung für eine wenigstens zwei elektrisch in Reihe zueinander schaltbare Batteriezellen aufweisende Sekundärbatterie
DE102015200042B4 (de) * 2015-01-06 2018-09-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Bidirektionale Kommunikation im Fahrzeug
DE102015210038A1 (de) * 2015-06-01 2016-12-01 Robert Bosch Gmbh Datenübertragung in einem Batteriesystem
GB2541413A (en) * 2015-08-18 2017-02-22 R & D Vehicle Systems Ltd Battery cell management

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62274829A (ja) * 1986-05-21 1987-11-28 Toshiba Heating Appliances Co 電力線搬送制御システム
JPH04233337A (ja) * 1990-06-22 1992-08-21 Gold Star Co Ltd 周波数自動調節制御システム
US5495503A (en) * 1992-04-16 1996-02-27 Hobart Brothers Company Storage battery memory and communication device
JPH11318033A (ja) * 1998-05-06 1999-11-16 Internix Kk 電力線搬送通信機能を用いた電池の集中管理システム
JP2007201811A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Mitsubishi Materials Corp 電力線通信用周波数整合回路、電力線通信用アダプタ装置及び電力線通信装置
JP2008244761A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電力線通信制御装置
WO2009107597A1 (ja) * 2008-02-29 2009-09-03 日産自動車株式会社 組電池の監視装置
JP2010108909A (ja) * 2008-10-03 2010-05-13 Nissan Motor Co Ltd 電池
JP2011133418A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Toyota Industries Corp バッテリパック監視回路及びバッテリセルユニット
JP2012005058A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Panasonic Electric Works Co Ltd 電力線通信用中継装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7702293B2 (en) * 2001-11-02 2010-04-20 Nokia Corporation Multi-mode I/O circuitry supporting low interference signaling schemes for high speed digital interfaces
US20080123771A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-29 International Business Machines Corporation Systems and Arrangements for Controlling an Impedance on a Transmission Path
JP4616861B2 (ja) * 2007-05-25 2011-01-19 富士ゼロックス株式会社 信号伝送回路及び信号伝送システム
US8089248B2 (en) 2009-04-09 2012-01-03 Ford Global Technologies, Llc Battery monitoring and control system and method of use including redundant secondary communication interface
US20120083902A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 Wolf Daum Communication system and method for communicating between master and slave devices
US8598898B2 (en) * 2010-10-05 2013-12-03 Silicon Image, Inc. Testing of high-speed input-output devices
US9071289B2 (en) * 2012-04-23 2015-06-30 Cambridge Silicon Radio Limited Transceiver supporting multiple modulation schemes

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62274829A (ja) * 1986-05-21 1987-11-28 Toshiba Heating Appliances Co 電力線搬送制御システム
JPH04233337A (ja) * 1990-06-22 1992-08-21 Gold Star Co Ltd 周波数自動調節制御システム
US5495503A (en) * 1992-04-16 1996-02-27 Hobart Brothers Company Storage battery memory and communication device
JPH11318033A (ja) * 1998-05-06 1999-11-16 Internix Kk 電力線搬送通信機能を用いた電池の集中管理システム
JP2007201811A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Mitsubishi Materials Corp 電力線通信用周波数整合回路、電力線通信用アダプタ装置及び電力線通信装置
JP2008244761A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電力線通信制御装置
WO2009107597A1 (ja) * 2008-02-29 2009-09-03 日産自動車株式会社 組電池の監視装置
JP2010108909A (ja) * 2008-10-03 2010-05-13 Nissan Motor Co Ltd 電池
JP2011133418A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Toyota Industries Corp バッテリパック監視回路及びバッテリセルユニット
JP2012005058A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Panasonic Electric Works Co Ltd 電力線通信用中継装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20150146800A1 (en) 2015-05-28
KR20150015467A (ko) 2015-02-10
CN104471782A (zh) 2015-03-25
WO2013174588A1 (de) 2013-11-28
EP2852997B1 (de) 2020-02-19
KR102024511B1 (ko) 2019-11-04
DE102012208454A1 (de) 2013-11-21
EP2852997A1 (de) 2015-04-01
CN104471782B (zh) 2017-10-31
US9729198B2 (en) 2017-08-08
JP6066147B2 (ja) 2017-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6066147B2 (ja) 電気エネルギー蓄積器のセルのデータチャネルのコンディショニングのための装置及びその方法
CN109863639B (zh) 车辆用的蓄电池监视系统
JP6819233B2 (ja) 車両用のバッテリ監視システム
EP2245719B1 (en) Battery pack control apparatus
JP5747900B2 (ja) 電池監視装置
WO2018066323A1 (ja) 車両用のバッテリ監視装置及び車両用のバッテリ監視システム
CN106415916A (zh) 电源控制系统、电源控制装置及方法
KR20200066588A (ko) 다중-채널 및 양방향 배터리 관리 시스템
CN104838522A (zh) 蓄电池管理系统和蓄电池系统
JP7021646B2 (ja) 電池監視装置
CN110896158B (zh) 电池管理系统、电池管理单元和待管理单元
US20130320768A1 (en) Electric storage device system and communication method in the electric storage device system
JP4930452B2 (ja) 組電池の調整装置
JP4117467B2 (ja) 組電池システム
JP2017055631A (ja) 組電池制御装置
US20220123577A1 (en) Battery control device
JP6387116B2 (ja) 内部抵抗測定装置、蓄電池装置、および内部抵抗値導出方法
US20200266636A1 (en) Method and battery management system for controlling cell balancing
JP5910538B2 (ja) 電池監視装置
JP2014106145A (ja) 電池監視装置
EP2189322B1 (en) Storage battery system, monitoring device and hybrid railway vehicle
JP2022083848A (ja) 電池監視装置及び電池監視方法
JP2022063286A (ja) 電池監視装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160405

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160613

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160908

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6066147

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250