KR20150067052A - 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법, 및 이 방법을 실행하기 위한 배터리 시스템 - Google Patents

배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법, 및 이 방법을 실행하기 위한 배터리 시스템 Download PDF

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슈테판 부츠만
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 배터리 시스템(1)에서 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값(18)에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하기 위한 방법에 관한 것이며, 배터리 시스템 매개변수의 값들은 각각 디지털화된 데이터를 통해 표현된다. 이 경우, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 내지 최댓값의 전송은 우선순위 제어식 디지털 프로토콜에 의해 수행되고, 배터리 시스템 매개변수의 각각의 검출된 값(18)은 프로토콜의 메시지(10)에서 검출되며, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 메시지(10)가 전송된다.
또한, 본 발명은, 상호 간에 전기 연결된 복수의 배터리 셀(2)과, 배터리 시스템 매개변수들을 검출 및 디지털화하기 위한 유닛들을 포함하는 배터리 시스템(1)에 관한 것이며, 배터리 시스템은 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 형성된다.

Description

배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법, 및 이 방법을 실행하기 위한 배터리 시스템{Method for transmitting either a minimal or a maximal value of a battery system parameter, and battery system for performing such a method}
본 발명은 배터리 시스템에서 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하기 위한 방법에 관한 것이며, 배터리 시스템 매개변수의 값들은 각각 디지털화된 데이터를 통해 표현된다.
또한, 본 발명은, 상호 간에 전기 연결된 복수의 배터리 셀과, 배터리 시스템 매개변수들을 검출 및 디지털화하기 위한 유닛들을 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
상호 간에 전기 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는, 특히, 상호 간에 전기 연결되어 재충전될 수 있는 복수의 리튬 이온 셀을 포함하는 배터리 시스템은 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 필요한 전기 에너지를 공급하는데 이용된다. 그 밖에도, 통상적으로 배터리 시스템은 배터리 시스템의 배터리 셀들, 배터리 시스템의 상호 간에 전기 연결된 복수의 배터리 셀들, 또는 배터리 시스템의 하나 이상의 배터리 모듈을 모니터링 및 제어하기 위한 배터리 관리 시스템을 포함한다. 배터리 관리 시스템은 통상적으로 하나 이상의 제어 장치 유닛, 및 셀 모니터링 유닛들, 특히, 이른바 셀 감시 회로들(CSC)을 포함한다. 배터리 시스템의 배터리 관리 시스템은, 특히, 정해진 배터리 시스템 매개변수들이 배터리 시스템의 작동 동안 사전 정의된 한계 값들을 초과하거나 하회하지 않게 하는 기능을 담당한다. 따라서, 특히 배터리 관리 시스템을 통해, 예컨대, 배터리 셀 온도나 배터리 셀 전압이 배터리 시스템 매개변수로서 항상 사전 정의된 한계 이내로 유지되는 점이 보장된다.
배터리 시스템 매개변수의 모니터링 및 제어를 위해, 배터리 시스템은 배터리 시스템 매개변수들을 검출 및 디지털화하기 위한 유닛들을 포함한다. 독일 공보 DE 10 2010 063 258 A1는 배터리 시스템 매개변수를 검출하기 위한 유닛으로서 예컨대 배터리의 셀 전압을 측정하기 위한 장치를 개시한다. 이미 설명한 바와 같이 배터리 시스템 매개변수는 정해진 한계 값들을 초과하거나 하회하지 않아야 하기 때문에, 배터리 시스템의 최소 및/또는 최대 배터리 시스템 매개변수들이 특히 더 중요하다. 최소 및/또는 최대 배터리 시스템 매개변수들이 배터리 시스템의 모니터링 및 제어 동안 이용될 수 있도록, 배터리 시스템 매개변수들은 배터리 시스템의 내부로부터, 특히, 하나 이상의 배터리 시스템 매개변수를 검출하기 위한 유닛들로부터 배터리 시스템의 중앙 제어 장치 유닛으로 전송된다.
배터리 시스템 내에서 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하기 위한 이전까지의 종래 기술에 공지된 방법들의 경우, 검출된 값들이 가끔 발생하는 높은 전류 및 높은 전류 기울기로 인해 간섭 영향에 민감하다는 단점이 있다. 그 밖에도, 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하기 위한 방법은 일반적으로 예컨대 비교기 유닛들이 이용되고 최대 및/또는 최소 배터리 시스템 매개변수를 먼저 결정하는 비교적 비싼 전자 평가장치를 필요로 한다. 따라서 예컨대 먼저 배터리 시스템의 모든 배터리 셀 전압이 검출되며, 배터리 시스템의 복수의 배터리 셀의 최소 배터리 셀 전압 및/또는 최대 배터리 셀 전압을 전송할 수 있도록 하기 위해 하나 이상의 평가 장치에 의해 평가된다. 이 경우, 평가를 실행할 수 있도록 하기 위해, 우선 모든 검출된 배터리 시스템 매개변수가 하나 이상의 평가 장치로 전송되며, 그럼으로써 전송될 데이터 볼륨이 커진다.
본 발명의 과제는, 상기 종래 기술의 배경에서, 특히 간섭에 대한 전송의 민감성이 감소되는 정도로, 배터리 시스템 내에서 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송을 개량하는 것에 있다. 또 다른 과제는, 배터리 시스템 매개변수의 최댓값의 결정을 단순화하는 것에 있다. 그 외에도, 본 발명의 과제는 바람직하게는 배터리 시스템의 내부에서 전송될 데이터 볼륨의 크기를 감소시키는 것에 있다.
상기 과제의 해결을 위해, 배터리 시스템에서 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하기 위한 방법이 제안되며, 배터리 시스템 매개변수의 값들은 각각 디지털화된 데이터를 통해 표현되고, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 내지 최댓값의 전송은 우선순위 제어식 디지털 프로토콜에 의해 수행된다. 이 경우, 바람직하게는 배터리 시스템 매개변수의 각각의 검출된 값은 프로토콜의 메시지에서 검출되고, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 메시지가 전송된다. 배터리 시스템 매개변수들은 특히 배터리 셀 전압, 배터리 셀 온도, 배터리 셀 전류, 배터리 셀의 충전 상태(SOC: State of Charge), 및/또는 배터리 셀의 건강 상태(SOH: State of Health)이다. 그 밖에도, 특히 배터리 시스템 매개변수는 배터리 시스템의 배터리 모듈의 배터리 셀 고유의 매개변수의 평균값이다.
상기 프로토콜의 메시지에서 배터리 시스템 매개변수의 값의 검출은 특히 메시지에 디지털화된 값을 전달하는 것을 통해 수행된다. 그 밖에도, 프로토콜의 메시지에서 배터리 시스템 매개변수의 값의 검출은 특히 배터리 시스템 매개변수의 디지털화된 값의 변환, 특히 또 다른 데이터 형식으로 디지털화된 값의 변환이며, 배터리 시스템 매개변수의 디지털화된 값은 메시지에서 검출된다. 이 경우, 배터리 시스템 매개변수의 최초 디지털화된 값은, 바람직하게는 메시지에서 검출되는 변환된 값에서 상응하는 재변환을 통해 계속해서, 특히 메시지가 전송되었던 수신 장치를 위해 가용할 수 있다.
본 발명에 따라, 특히 검출된 값의 이진 값은 프로토콜의 메시지의 우선순위 설정을 위해 이용되며, 바람직하게는 낮은 이진 값이 높은 우선순위를 갖는다. 배터리 시스템 매개변수의 최댓값들이 전송되어야 한다면, 바람직하게는 각각 설정된 최대 이진 값 및 관련된 배터리 시스템 매개변수의 각각 검출된 값에서 차이 값이 구해진다. 그 다음, 상기 차이 값은 바람직하게는 배터리 시스템 매개변수의 값으로서 메시지에서 검출되어 메시지의 우선순위 설정을 위해 이용된다. 이후에 최대 이진 값에서 차이 값을 감산하는 것을 통해, 차이 값은 다시 관련된 배터리 시스템 매개변수의 최초 값으로 변환될 수 있다.
바람직하게는, 프로토콜의 전송될 메시지의 하나 이상의 비트를 통해, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값이 전송되는지의 여부, 또는 배터리 시스템 매개변수의 최댓값이 전송되는지의 여부가 시그널링된다. 바람직하게 전송될 메시지의 하나 이상의 비트를 통해, 어떤 배터리 시스템 매개변수가 메시지를 통해 전송되는지가 정의된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법에 따라서 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 그 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하는 점은, 우선순위 제어식 디지털 프로토콜의 이용하에 송신되는, 관련된 배터리 시스템 매개변수에 대한 질의를 통해 트리거링된다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 구성에 따라서, 프로토콜의 메시지들은 각각 각각의 식별자를 포함하며, 이 식별자를 통해 메시지가 송신될 때 각각의 메시지의 우선순위가 결정된다. 이 경우, 특히 메시지들에서 배터리 시스템 매개변수의 값의 검출을 위해, 식별자는, 메시지들의 우선순위들이 각각 배터리 시스템 매개변수의 각각 검출된 값의 크기를 통해 결정되고 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 통해 최고 우선순위가 결정되는 방식으로, 적어도 부분적으로 배터리 시스템 매개변수의 각각의 값들로부터 생성된다. 송신 충돌의 방지를 위해 최고 우선순위를 갖는 메시지만이 송신되는 것을 통해, 바람직하게는 전송될 배터리 시스템 매개변수에 따라서만 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 전송된다. 그 결과, 바람직하게는 배터리 시스템의 내부에서 전송될 데이터량은 감소된다. 그 밖에도, 바람직하게는, 다수의 전송되는 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 결정하기 위해 이전까지 공지된 방법의 경우 요구되던, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 결정하기 위한 전자 평가장치는 생략될 수 있다.
바람직하게 메시지의 식별자는 여러 자리 이진수를 통해 표현되며, 최소 이진수를 갖는 식별자가 최고 우선순위를 갖는다. 이 경우, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값의 전송을 위해, 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값들은 바람직하게는 각각의 식별자 내에 각각 기록된다. 이 경우, 배터리 시스템 매개변수의 최댓값의 전송을 위해서는, 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값들이 바람직하게는 사전 설정된 최댓값으로부터 각각 감산되고 그에 따른 각각의 차이 값들이 각각의 식별자 내에 각각 기록된다. 그 결과, 식별자 내에 최소 이진 값을 갖고, 그에 따라 최고 우선순위를 갖는 메시지가 송신된다. 그 결과, 바람직하게는, 각각 어떠한 값에 대해 질의가 이루어졌는지에 따라서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값을 갖는 메시지 또는 배터리 시스템 매개변수의 최댓값을 갖는 메시지가 송신되는 점이 보장된다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 특히 바람직한 구성에 따라서, 메시지의 식별자는 바람직하게는 식별자의 시작 시 제1 개수의 제어 비트를, 그리고 바람직하게는 제어 비트들에 이어서 제2 개수의 데이터 비트를 포함한다. 이 경우, 제어 비트들을 통해, 바람직하게는 배터리 시스템 매개변수가 결정된다. 이 경우, 데이터 비트들을 통해서는, 바람직하게는 배터리 시스템 매개변수의 각각의 값이 검출된다. 특히 식별자는 제1 개수(n)의 제어 비트를 포함하고 제2 개수(m)의 데이터 비트를 포함하며, 바람직하게는 식별자의 비트의 총 개수는 제어 비트들의 제1 개수(n)와 데이터 비트들의 제2 개수(m)의 합과 동일하다. 이런 구성의 가장 단순한 경우, n = 1이다. 본원의 방법의 구성 변형예에 따라서, 제어 비트의 제1 개수(n)는 데이터 비트의 제2 개수(m)와 동일할 수 있으며, 그럼으로써 n = m이 적용된다.
특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법이 이용하는 우선순위 제어식 디지털 프로토콜은 CAN 프로토콜(CAN: 컨트롤러 영역 네트워크)이다. CAN 프로토콜은 바람직하게는 보통 차량에서 이용되는 견고하면서 간섭에도 민감하지 않은 프로토콜이다. 바람직하게 본 발명에 따른 방법의 경우, 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값들은 CAN 프로토콜의 메시지의 중재를 위해 이용된다. 이 경우, 배터리 시스템 매개변수의 전송될 최솟값 또는 최댓값을 포함하는 메시지는 바람직하게는 CAN 데이터 텔레그램이다. 이 경우, 식별자로서 바람직하게는 CAN 텔레그램의 메시지 ID가 이용된다. 상기 식별자는, 통상 11비트 또는 29 + 2비트를 포함하는 식별자 세그먼트와 RTR-비트(RTR: 원격 전송 요청)로 통상적으로 구성되는 이른바 중재 필드의 구성 요소이다. 바람직하게 CAN 프로토콜을 통해 통신하는, 배터리 시스템의 모든 유닛은, 이른바 프레임 시작 비트(SOF: Start of Frame) 이후, 전송 동안, 상기 유닛이, 자신의 식별자가 최솟값 내지 최고 우선순위를 갖는 그런 메시지 텔레그램을 송신하는 한, CAN 텔레그램의 식별자를 감소시킬 수 있다. 바람직한 구성 변형예에 따라서, 마찬가지로 본 발명에 따라 제공되는 중재가 적용되는 이른바 확장 식별자(Extended Identifier)가 이용된다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 바람직한 구성에 따라서, 배터리 시스템의 제어 장치 유닛은 우선순위 제어식 디지털 프로토콜을 통해, 바람직하게는 CAN 프로토콜을 통해 배터리 시스템의 셀 모니터링 유닛들로부터 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 요청하며, 그에 따라 셀 모니터링 유닛들은 프로토콜의 메시지에서 요청되는 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값을 검출한다. 그 다음, 바람직하게는, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 그런 메시지가 전송된다. 이 경우, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값과 최댓값 중 어느 값이 전송되는지의 여부는, 바람직하게는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값과 배터리 시스템 매개변수의 최댓값 중 어느 값에 대한 질의가 이루어졌는지에 따라 결정된다. 배터리 시스템의 셀 모니터링 유닛들은 바람직하게는 배터리 시스템의 셀 감시 회로들이다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 바람직한 구성에서, 배터리 시스템 매개변수는 배터리 시스템의 셀 모니터링 유닛들에 의해, 특히 배터리 시스템의 셀 감시 회로들에 의해 각각 측정된 배터리 시스템 매개변수, 특히 최소 배터리 셀 전압 또는 최대 배터리 셀 전압이며, 바람직하게 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 그런 전송되는 메시지는 셀 모니터링 유닛들에 의해 수신된다. 바람직하게 모든 셀 모니터링 유닛은 우선순위 제어식 디지털화 프로토콜에 의한 메시지의 송신 동안, 특히 CAN 프로토콜의 이용 동안 송신되는 메시지를 함께 판독할 수 있기 때문에, 바람직하게 모든 셀 모니터링 유닛들은 최소 또는 최대 배터리 시스템 매개변수를 알게 된다. 특히 셀 모니터링 유닛들 내지 이들 셀 모니터링 유닛의 마이크로 컨트롤러 유닛은, 모니터링되는 배터리 셀들에서, 모니터링될 배터리 시스템 매개변수들과 관련하여 최솟값들 및/또는 최댓값들을 여기서는 독립적으로 측정하여 상기 값들을 앞서 기술한 중재 방법을 통해 또 다른 배터리 셀들의 각각의 배터리 시스템 매개변수들의 상응하는 값들과 비교한다. 그 외에, 이처럼 배터리 시스템 매개변수의 최솟값들 및/또는 최댓값들을 전송하는 동안, 배터리 시스템의 모든 다른 모듈은 바람직하게는 전송된 데이터를 함께 판독하며, 그럼으로써 직접적으로 중앙 제어 유닛을 통해, 특히 직접적으로 배터리 제어 유닛(BCU)을 통해, 배터리 시스템의 모든 모듈은 배터리 시스템의 임계 셀(critical cell)의 상태를 알게 된다.
본 발명에 따른 방법의 전술한 구성의 바람직한 개선예에 따라서, 셀 모니터링 유닛들은 수신된 최소 또는 최대 배터리 시스템 매개변수를 평가하고 이 평가의 결과에 따라서 셀 밸런싱(Cell Balancing)을 실행한다. 셀 밸런싱을 통해, 바람직하게는 배터리 시스템의 내부에서 상호 간에 전기 연결된 배터리 셀들의 균일한 전압이 가능해진다. 바람직하게 배터리 시스템의 각각의 배터리 셀은 각각의 전자 유닛을 포함하며, 이 전자 유닛은 바람직하게는 아날로그-디지털 컨버터와, 마이크로 컨트롤러와, 통신 인터페이스와, 셀 밸런싱을 실행하기 위한 수동 회로(passive circuit)를 포함한다.
그 밖에도, 최초에 언급한 과제의 해결을 위해, 상호 간에 전기 연결된 복수의 배터리 셀과, 배터리 시스템 매개변수들을 검출 및 디지털화하기 위한 유닛들을 포함하여, 본 발명에 따른 방법을 실행하도록 형성되는 배터리 시스템이 제안된다.
특히 배터리 시스템은, 배터리 시스템의 각각의 배터리 셀이 전자 유닛을 포함하는 방식으로 형성되며, 전자 유닛은 아날로그-디지털 컨버터와, 마이크로 컨트롤러와, 통신 인터페이스와, 셀 밸런싱을 실행하기 위한 수동 회로를 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 특성들, 특징들 및 구성 상세내용들은 도면들에 도시된 실시예들과 관련하여 더 상세히 설명된다.
본 발명에 따르면 간섭에 대한 전송의 민감성이 감소되는 정도로, 배터리 시스템 내에서 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하는 개량된다. 또한, 본 발명에 따르면 배터리 시스템 매개변수의 최댓값의 결정이 단순화된다. 또한, 본 발명에 따르면 배터리 시스템의 내부에서 전송될 데이터 볼륨의 크기가 감소된다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 시스템에 대한 일 실시예의 일부분을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법에 따라서 배터리 셀 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하는 메시지에 대한 일 실시예를 도시한 개략도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 방법에 따라서 전송될 메시지의 식별자에 대한 실시예들을 각각 도시한 개략도이다.
도 1에는 상호 간에 전기 연결된 복수의 배터리 셀(2)을 포함하는 배터리 시스템(1)의 일부분이 도시된다. 특히 배터리 시스템(1)은 플러그인 하이브리드 자동차, 하이브리드 자동차, 또는 전기 자동차에서 이용되도록 구성된다. 배터리 셀들(2)은 바람직하게는 재충전 가능한 리튬 이온 셀들이다. 도 1에 도시된 배터리 시스템(1)은 배터리 시스템(1)은 중앙 제어 장치 유닛(9)을 포함한다. 중앙 제어 장치 유닛(9)은 특히 이른바 배터리 제어 유닛(BCU)일 수 있다. 특히 배터리 셀 전압과 같은 배터리 시스템 매개변수들을 모니터링하기 위해, 배터리 시스템(1)은 셀 모니터링 유닛들(3)을 포함한다. 셀 모니터링 유닛들(3)은 특히 이른바 셀 감시 회로들(CSC)일 수 있다. 셀 모니터링 유닛들(3)은 도 1에 도시된 실시예에서, 셀 전압을 셀 전압 측정값으로 검출하도록 각각 구성되는 응용 주문형 집적 회로(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)을 포함한다. 그 밖에도, 셀 모니터링 장치(3)는 셀 밸런싱을 실행하기 위한 수동 회로들(5)을 포함한다. 또한, 셀 모니터링 유닛들(3)은 각각의 마이크로 컨트롤러 회로(6)를 포함하며, 검출된 측정값들은 특히 마이크로 컨트롤러 회로(6)로부터 절연기(7)를 경유하여 통신 버스(8)를 통해 중앙 제어 장치 유닛(9)으로 전송될 수 있다.
도 1에 도시된 배터리 시스템(1)의 통신 버스(8)는 바람직하게는 CAN 버스일 수 있다. 이 경우, 배터리 시스템(1)은, 통신 버스(8)를 이용하면서, 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하기 위한 방법을 실행하도록 구성된다. 이 경우, 배터리 시스템 매개변수의 값들은 각각 디지털화된 데이터를 통해 표현된다. 이 경우, 통신 버스(8)를 통해 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 내지 최댓값을 전송하는 점은, 우선순위 제어식 디지털 프로토콜에 의해, 바람직하게는 CAN 프로토콜에 의해 수행된다. 이 경우, 배터리 시스템 매개변수의 각각의 검출된 값은 프로토콜의 메시지에서 검출되며, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 메시지가 전송된다. 이는 각각의 메시지가 검출된 디지털화된 값을 통해 우선순위를 할당받는 것을 통해 수행되며, 각각 값들 중 어느 값이 전송되어야 하는지에 따라서, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값을 갖는 메시지, 또는 배터리 시스템 매개변수의 최댓값을 갖는 메시지가 최고 우선순위를 갖는다. 최고 우선순위를 갖는 메시지만이 송신된다.
특히, 도 1에 도시된 배터리 시스템(1)의 경우, 셀 모니터링 유닛들(3)에 의해, 또는 셀 모니터링 유닛들(3)의 응용 주문형 집적 회로들(4)에 의해, 각각 배터리 셀(2)의 배터리 셀 전압이 검출되며, 그럼으로써 각각의 배터리 셀(2)에 대해 대응하는 배터리 셀 전압이 검출된다. 배터리 시스템(1)의 중앙 제어 장치 유닛(9)이 통신 버스(8)를 통해 셀 모니터링 유닛들(3)로 메시지를 송신함으로써, 예컨대, 배터리 시스템(1)의 배터리 셀들(2)의 배터리 셀 전압의 최솟값을 요청한다면, 셀 모니터링 유닛들(3)에 의해 검출된 배터리 셀 전압들은 이용되는 프로토콜의 메시지의 식별자 내에 각각 이진 값으로 기록된다. 이 경우, 식별자 내 이진 값이 작을수록, 메시지의 우선순위는 더 높아진다는 점이 적용되며, 그럼으로써 배터리 셀 전압의 최솟값을 포함하고 그에 따라 최고 우선순위를 갖는 메시지가 통신 버스를 통해 송신된다. 또한, 바람직하게 셀 모니터링 유닛들(3)은 송신되는 메시지의 내용을 함께 판독할 수 있으며, 그럼으로써 모든 셀 모니터링 유닛(3)은 배터리 시스템(1)의 배터리 셀(2)의 배터리 셀 전압의 최솟값을 알게 된다.
11비트 식별자를 갖는 CAN 프로토콜이 배터리 시스템 매개변수의 최솟값들 또는 최댓값들의 전송을 위해 이용된다면, 최소 또는 최대 배터리 시스템 매개변수를 요청하기 위해, 중앙 제어 장치 유닛(9)에 의해 송신되는 메시지는 예컨대 식별자 "01111111111"를 셀 모니터링 유닛들(3)로 전달할 수 있다. 이 경우, 요청되는 배터리 시스템 매개변수는 예컨대 식별자의 제1 비트를 통해 명시될 수 있다. 대체되는 방식으로, 요청되는 배터리 시스템 매개변수는 특히 메시지의 데이터 필드에도 명시될 수 있다.
그 다음, 식별자 "01111111111"를 갖는 중앙 제어 장치 유닛(9)의 요청 메시지에 대해 셀 모니터링 유닛들(3)은 식별자 "1xxxxxxxxxx"로 응답하며, "xxxxxxxxxx"의 자리에 배터리 셀(2)의 배터리 셀 전압의 각각의 이진 값이 위치한다. 그 다음, CAN 프로토콜의 기초가 되는 중재에 따라서, 최소 배터리 셀 전압이 전송되는데, 그 이유는 최소 이진 값을 갖는 식별자가 여기서 최고 우선순위를 갖기 때문이다.
최솟값 대신 배터리 셀 전압의 최댓값을 전송할 때에는, 배터리 셀(2)의 배터리 셀 전압의 검출되는 디지털화된 값 "xxxxxxxxxx"이 "1111111111"인 식별자의 전체 스케일 값(full scale value)에서 감산되며, 그리고 기술한 중재 원리에 따라서 다시 최솟값을 갖는 각각의 식별자가 최고 우선순위를 갖고 이런 메시지가 제1 메시지로서 송신되도록 하기 위해 식별자 내 차이 값이 전송된다.
본 발명의 대체되는 구현예에서, 추가로 CAN 프로토콜의 변형에 따르는 확장 식별자가 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송을 위해 이용될 수 있다. 그 외에도, 경우에 따라, 메시지의 식별자 및 확장 식별자 내 최솟값들 및 최댓값들은 동시에 전송될 수도 있다.
추가 실시예에서, 배터리 셀 매개변수의 최솟값들 또는 최댓값들의 전송을 위해 이용되는 우선순위 제어식 디지털 프로토콜은, 기술한 중재가 식별자에 대하여 수행될 뿐 아니라, 마찬가지로 데이터 비트의 전송 동안에도 수행되도록 수정될 수 있다.
특히, 도 1에 도시된 배터리 시스템(1)은, 배터리 시스템(1)의 셀 모니터링 유닛들(3)에 의해 배터리 시스템 매개변수가 임계의 배터리 시스템 매개변수로서 결정될 수 있는 방식으로 형성되며, 셀 모니터링 유닛들(3)은 상기 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 그런 메시지들을 수신하도록 형성된다. 상기 값은 셀 모니터링 유닛들(3)에 의해 검출되어 평가되며, 평가의 결과에 따라서 수동 회로들(5)(이른바 밸런싱 회로들)의 이용하에 셀 밸런싱이 실행된다.
상기 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값에서 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하기 위한 방법은 도 2 및 도 3a 내지 도 3e에 따라 더욱 상세히 설명된다. 이 경우, 도 2에는, 프로토콜, 예컨대 CAN 프로토콜의 메시지(10)의 원칙적인 구성이 도시되어 있다. 이 경우, 메시지(10)는 복수의 필드(11, 12, 13, 14)를 포함한다. 특히 메시지(10)는 이른바 프레임 시작(SOF) 필드(11)와, 식별자 필드(12)와, 데이터 필드(13)와, 프레임 종료(EOF) 필드(14)를 포함한다. 이 경우, 식별자(12)는 송신할 때 메시지(10)의 우선순위를 결정한다. 메시지(10)에서 배터리 시스템 매개변수의 값들의 검출을 위해, 메시지(10)의 우선순위가 각각 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값의 크기를 통해 결정되고 최고 우선순위가 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 통해서 결정되는 방식으로, 각각의 식별자(12)는 적어도 부분적으로 배터리 시스템 매개변수의 각각의 값으로부터 생성된다.
도 3a 내지 도 3e에 따라서는, 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송을 위해 이용되는 우선순위 제어식 디지털 프로토콜의 메시지(10)의 식별자(12)의 바람직한 구성이 더욱 상세히 설명된다. 이를 위해, 도 3a에는, 전반적으로, 메시지(10)의 식별자(12)는 바람직한 구성에 따라 시작 시에 제1 개수(n)의 제어 비트(15)를, 그리고 이들 제어 비트에 이어서 제2 개수(m)의 데이터 비트(16)를 포함하는 것이 도시된다. 이 경우, 제어 비트들(15)을 통해 바람직하게 배터리 시스템 매개변수가 결정되며, 데이터 비트들(16)을 통해서는 배터리 시스템 매개변수의 각각의 값이 검출된다. 특히 바람직하게 제공되는 것처럼, CAN 프로토콜이 우선순위 제어식 디지털 프로토콜로서 이용된다면, 식별자(12)는 총 11개의 비트를 포함하며, 다시 말하면 제어 비트(15)의 개수(n)와 데이터 비트(16)의 개수(m)의 합은 총 11개이다.
도 3b에는, 예시로서 메시지의 식별자(12)의 가능한 구성이 도시되어 있으며, 이 경우 데이터 비트들(16)은 전체 스케일 값 "1111111"로 설정된다. 상기 식별자(12)를 갖는 메시지는 특히 최소 또는 최대 배터리 시스템 매개변수의 요청을 위해 배터리 시스템의 제어 장치 유닛으로부터 배터리 시스템의 셀 모니터링 유닛들로 송신될 수 있으며, 배터리 시스템 매개변수는 바람직하게는 선행하는 제어 비트들(15)을 통해 결정된다. 예컨대 중앙 제어 장치 유닛으로부터 최소 배터리 셀 전압이 요청된다면, 셀 모니터링 유닛들은 데이터 비트들(16)의 위치에서 식별자(12) 내에 셀 전압에 대한 각각 디지털화된 값을 기록한다. 이 경우, 우선순위 제어식 프로토콜을 통해, 최고 우선순위를 갖는 메시지만이 송신되며, 우선순위는 식별자(12)의 값을 통해 결정된다. 이 경우, 낮은 이진 값을 갖는 식별자(12)가 높은 우선순위를 갖는다.
도 3c에는, 예시로서 데이터 비트들(16)이 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값(18)을 표현하는 식별자(12)가 도시되어 있다. 데이터 비트들이 값 "0001001"을 재현하는 도 3c에 도시된 식별자(12)가 최소 이진 값을 갖는 메시지의 식별자(12)라면, 상기 식별자(12)를 갖는 메시지가 전송될 수도 있다. 그렇지 않으면, 그 밖의 경우 최소인 식별자를 갖는 메시지가 전송될 수도 있다.
배터리 시스템 매개변수의 최댓값이 요청된다면, 중재 원리를 유지하기 위해, 마찬가지로 최소 이진 값과 그에 따른 최고 우선순위를 보유하는 식별자를 갖는 그런 메시지가 송신된다. 이를 위해, 배터리 시스템 매개변수의 검출되어 디지털화된 값이 변환된 형태로 식별자 내에 기록된다. 도 3d에 예시로서 도시된 것처럼, 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값이 식별자 내 데이터 비트들(16)로서 검출되는 것이 아니라, 전체 스케일 값(17), 다시 말해 도 3d에 따른 예시에서는 "1111111"과 배터리 시스템 매개변수의 각각 검출된 값(18), 다시 말해 도 3d에 따른 예시에서는 "1111101"의 차가 구해진다. 그 다음, 그 결과로 인한 차이 값, 다시 말해 도 3d에 따른 예시에서 "0000010"은 식별자(12) 내의 데이터 비트들(16)로서 검출된다. 그 다음, 자신의 데이터 비트들(16)이 최소의 이진 값을 보유함으로써 대응하는 메시지가 최고 우선순위를 갖게 하는 그런 식별자(12)를 갖는 메시지가 전송된다.
도면들에 도시되고 이 도면들과 관련하여 설명되는 실시예들은 본 발명의 설명을 위해 이용될 뿐이며 본 발명을 위해 제한되지는 않는다.

Claims (11)

  1. 배터리 시스템(1)에서 배터리 시스템 매개변수의 다수의 검출된 값(18)에서 상기 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 전송하기 위한 방법으로서,
    상기 배터리 시스템 매개변수의 값들은 각각 디지털화된 데이터를 통해 표현되며,
    상기 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 내지 최댓값의 전송은 우선순위 제어식 디지털 프로토콜에 의해 수행되고,
    상기 배터리 시스템 매개변수의 각각의 검출된 값(18)은 상기 프로토콜의 메시지(10)에서 검출되며,
    상기 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 상기 메시지(10)가 전송되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 프로토콜의 메시지들(10)은 각각의 식별자(12)를 포함하고,
    상기 메시지들(10)을 송신할 때 상기 식별자를 통해 각각의 메시지(10)의 우선순위가 결정되며,
    상기 메시지들(10)에서 상기 배터리 시스템 매개변수의 값들(18)을 검출하기 위해, 상기 메시지들(10)의 우선순위들이 각각 상기 배터리 시스템 매개변수의 상기 각각의 검출된 값(18)의 크기에 의해 결정되고 최고 우선순위가 상기 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값에 의해 결정되는 방식으로, 상기 식별자(12)는 적어도 부분적으로 상기 배터리 시스템 매개변수의 각각의 값들(18)로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 메시지(10)의 식별자(12)는 여러 자리 이진 수를 통해 표현되고,
    최소 이진 수를 갖는 식별자(12)가 최소 우선순위를 가지며,
    상기 배터리 시스템 매개변수의 최솟값의 전송을 위해 상기 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값들(18)은 각각의 식별자(12)에 각각 기록되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 메시지(10)의 식별자(12)는 여러 자리 이진 수를 통해 표현되고,
    최소 이진 수를 갖는 식별자(12)가 최고 우선순위를 가지며,
    상기 배터리 시스템 매개변수의 최댓값의 전송을 위해 상기 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값들(18)은 사전 설정된 최댓값(17)에서 각각 감산되고 그에 따른 각각의 차이 값들(19)은 각각의 식별자(12)에 각각 기록되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  5. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메시지(10)의 식별자(12)는 제1 개수의 제어 비트(15)와 제2 개수의 데이터 비트(16)를 포함하며,
    상기 제어 비트들(15)을 통해 각각의 배터리 시스템 매개변수가 결정되고,
    상기 데이터 비트들(16)을 통해 상기 배터리 시스템 매개변수의 각각의 값(18)이 검출되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우선순위 제어식 디지털 프로토콜은 CAN 프로토콜인 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 시스템(1)의 제어 장치 유닛(9)은 상기 우선순위 제어식 디지털 프로토콜을 통해 상기 배터리 시스템(1)의 셀 모니터링 유닛들(3)로부터 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값을 요청하며,
    상기 셀 모니터링 유닛들(3)은 상기 프로토콜의 메시지에서 요청되는 배터리 시스템 매개변수의 검출된 값(18)을 검출하며,
    상기 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 상기 메시지(10)가 전송되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 매개변수는 상기 배터리 시스템(1)의 셀 모니터링 유닛들(3)에 의해 각각 결정되는 배터리 시스템 매개변수이며,
    상기 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값이 검출되는 상기 메시지(10)가 전송되어 상기 셀 모니터링 유닛들(3)에 의해 수신되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 셀 모니터링 유닛들(3)은 수신되는 최소 또는 최대 배터리 시스템 매개변수를 평가하고 평가의 결과에 따라서 셀 밸런싱을 실행하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법.
  10. 상호 간에 전기 연결되는 복수의 배터리 셀들(2); 및
    배터리 시스템 매개변수들을 검출 및 디지털화하기 위한 유닛들을 포함하며,
    제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 시스템 매개변수의 최솟값 또는 최댓값의 전송 방법을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템(1).
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들(2) 각각은 전자 유닛(3)을 포함하며,
    상기 전자 유닛(3)은 아날로그-디지털 컨버터, 마이크로 컨트롤러(6), 통신 인터페이스(7), 및 셀 밸런싱을 실행하기 위한 수동 회로(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템(1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102255113A (zh) * 2011-04-07 2011-11-23 广东省电力设计研究院 电动汽车充电方法及其系统、充电机和bms通信模块
DE102011079292A1 (de) * 2011-07-18 2013-01-24 Sb Limotive Company Ltd. Batteriemanagementsystem und dazugehöriges Verfahren zur Bestimmung eines Ladezustands einer Batterie, Batterie mit Batteriemanagementsystem und Kraftfahrzeug mit Batteriemanagementsystem
DE102011115825A1 (de) * 2011-10-13 2013-04-18 Daimler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Anzahl von Batterien

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