WO2013072114A2 - Verfahren zum übertragen von daten in einer batterie - Google Patents

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Fabian Henrici
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a method for transmitting data in a battery, for example a battery of a motor vehicle, and more particularly to a transmission method between sensor nodes and a central control device and a suitable design of sensor node and control device.
  • a battery for example a battery of a motor vehicle
  • the transmission of data in motor vehicles is essential for monitoring the operation and thus for ensuring the functionality of the vehicle.
  • measured variables or values are usually recorded by electronic units, such as, for example, sensors at different locations in the motor vehicle and are input to a vehicle
  • Control unit or forwarded to control units. It can be provided that certain components of the motor vehicle, such as.
  • the engine or the battery, specially adapted control units are assigned.
  • the electronic units which are designed, for example, as microchips, thereby represent sensor nodes in a network or composite.
  • the battery is an interconnection of several usually similar galvanic cells referred to. This represents an electrochemical energy store and an energy converter and is intended to deliver electrical energy. In the battery is stored at the discharge chemical
  • the cells of the battery which may be connected in parallel or in series, are arranged in so-called packages or modules. One or more of these modules, connected in series or in parallel, form the battery.
  • a rechargeable battery is also referred to as an accumulator with battery cells. In the following, battery is understood to mean both a non-rechargeable and a rechargeable battery.
  • a so-called starter battery which is used e.g. is designed as a lead-acid battery.
  • the battery also supplies the other electrical consumers in the vehicle. For starting the internal combustion engine high currents are required for a short time, which must be provided even at low temperatures.
  • batteries are used as energy sources for driving the vehicle. These are also called traction batteries.
  • Kenn- or operating variables of the battery such as. Charge state, temperature, pressure, in particular the
  • Each module regularly includes its own Cell Supervisor Circuit (CSC) for monitoring the cell characteristics contained in this module, such as: Cell temperature, cell voltage, cell internal pressure, cell current, cell impedance, etc. This requires a connection cable between CSC and each
  • Zellpol within the module for cell voltage measurement and also multi-core connection cable to the other electronic units or sensors, the z. B. are provided for receiving a temperature and / or pressure and attached to or in the cells.
  • a multi-wire cable connection such as a LIN bus, is required between all CSCs and the central control unit (CPU) of the battery management system.
  • CPU central control unit
  • the transmission of the quantities, namely characteristic quantities and measured variables or physical quantities, of all cells is possible without additional cabling.
  • a size for example, the temperature is recorded. This size / temperature or the value of this size / temperature is then transmitted according to the presented method.
  • the CSCs can be omitted. This saves costs and enables a single cell temperature measurement, which is not yet performed for cost reasons.
  • the battery with which the proposed method can be implemented comprises a number of cells, wherein at least one of the cells is assigned in each case at least one electronic unit for receiving the size.
  • the size to be transmitted can be transmitted in the fundamental frequency of a transmitter. After transmission, the transmitted size or information can be recovered by frequency estimator in the controller. Regularly can be dispensed with the transfer to higher protocol layers.
  • An application can, for. B. be the transmission of the measurement signals of electric vehicles often required current sensors, z. B. a shunt resistor or a Hall sensor.
  • the method described makes possible the acquisition and transmission of measured values between sensor nodes and a central control unit or controller in accumulator packs, for example in electric vehicles.
  • the transmission can be sensor readings, such as. B. the cell temperature, the cell voltage, the cell internal pressure, the
  • an electronic unit (sensor node) is assigned within at least one cell to be monitored.
  • each cell is assigned an electronic unit. This may be in contact with the cell, for example on or in the cell. In particular, this enables the communication of this sensor node with the central control unit, as will be explained below. In this communication is usually no synchronization between the countless sensor nodes. Instead, each server node simultaneously sends its data to the controller, where it is then disconnected and assigned to each cell. In addition, the transmission can take place via the existing power supply lines or busbars.
  • the electronic unit or the sensor node measures the characteristic values of the cell (cell temperature, cell voltage, internal cell pressure, cell current, cell impedance, etc.) and can optionally also perform a cell balancing.
  • the sensor node can be connected to the energy supply within the usually hermetically sealed cell housing to the plus and minus pole of the cell. The measured values are coupled in by the sensor node to this connection. This can be z. B. directly or via capacitive or inductive coupling. This eliminates the need for complex hermetically sealed connection cables from the cell housing, the need for signal cables in general, and the need to use CSCs. Instead, the electronic units communicate directly with the central control unit (CPU).
  • CPU central control unit
  • CDMA code division multiple access
  • This is a multiplexing technique that allows the simultaneous transmission of different payload data streams over a common frequency range.
  • the shared frequency range has as its essential property a larger bandwidth than the user data stream occupies.
  • the data streams are encoded with special spreading codes, these code sequences additionally having specific properties such as orthogonality and being based on pseudo-randomness in certain applications.
  • the original user data streams are separated from one another by correlation with the spreading code sequence.
  • an overlay takes place both in the frequency domain and in the time domain of the individual data streams. In principle, a distinction is made between synchronous and asynchronous CDMA methods.
  • the special feature of the CDMA transmission method is that the communication of the sensor nodes takes place simultaneously.
  • the sensor node includes, for example, a reference oscillator, z.
  • a reference oscillator As a thermal oscillator or a quartz / LC / RC oscillator.
  • clock recovery from a synchronization signal (frequency signal) transmitted by the central control unit may also be provided, for example by means of a PLL.
  • so-called frequency estimators can be used to determine the unknown transmission frequencies of the sensor nodes at system startup. These search for the given frequency range according to the unique ID of the sensors.
  • sigma-delta analog-digital converters can be used for the measured-value acquisition, whose output bit currents are not decimated consuming but are transmitted directly to the central control unit.
  • the transmission method described is distinguished from known methods in that "above" the described physical layer (physical layer) no communication protocols have to be used and no data packets have to be sent. Instead, the sensor information is transmitted directly at the lowest level, without expensive synchronization between transmitter / receiver and transmitter / transmitter, without bidirectional communication and without any other commonly used communication techniques. In addition, the temperature information can be transmitted analogously in the fundamental frequency and digitized in the receiver by frequency switches. It is also possible, but not necessary, to modulate the transmitter signal to a carrier frequency.
  • the described method can basically be used in all applications in which many temperatures and voltages must be measured during operation and individual cabling would lead to high costs.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of the described battery.
  • FIG. 2 shows the CDMA method on the basis of signal profiles.
  • FIG. 1 shows, in a schematic representation, an embodiment of a battery, which is denoted overall by the reference numeral 10.
  • a number of cells are arranged, of which only a first cell 12, a second cell 14 and a third cell 16 are shown for the sake of clarity.
  • a control unit 20 is provided in the battery 10, in which in turn a central receiver 22 is arranged.
  • bus bars 24 and 26 are provided as supply lines which supply the electrical energy to a terminal 28 of the battery 10.
  • bus bars 24 and 26 are connected to the cells 12, 14 and 16, respectively. Furthermore, the control unit 20 is connected via the bus bars 24 and 26 to the cells 12, 14 and 16, so that the control unit 20 is supplied with electrical energy.
  • an electronic unit 30 is arranged in each of the cells 12, 14 and 16, which is designed, for example, as a sensor and serves to receive at least one parameter of the associated cell 12, 14 or 16.
  • These electronic units 30, which may be implemented, for example, in each case in an ASIC, are likewise supplied via the busbars 24 and 26 and supply the recorded characteristic or measured variable or the recorded variables via the busbars 24 and 26 to the central receiver 22 in the controller 20 on.
  • the central receiver 22 is implemented in the controller 20.
  • the central receiver 22 may also be arranged outside of the control unit and assigned to this or even more than one control unit.
  • the electronic units 30 are connected to the bus bars 24, 26 for supplying them and for transferring the recorded data.
  • the electronic units 30 may each have their own power supply feature. In this case, the recorded data can also be transmitted to the central receiver 22 wirelessly, for example by radio.
  • the electronic units 30 are each arranged in the associated cell 12, 14 and 16, respectively.
  • the electronic units 30 are arranged on or at the associated cell 12, 14 and 16, respectively.
  • the electronic unit 30 is in contact with the associated cell 12, 14 and 16, respectively.
  • the associated electronic units in the associated cells 12, 14 and 16, respectively, and at other cells 12, 14 and 16 may be arranged on these cells 12, 14 and 16, respectively. The choice of the arrangement can also be made depending on the parameters to be recorded.
  • the cells 12, 14 and 16 are arranged in series in the embodiment shown in FIG. In an alternative embodiment, the cells 12, 14 and 16 are arranged parallel to one another.
  • FIG. 2 shows signal curves which explain the CDMA method.
  • a first waveform 50 shows the actual data signal to be transmitted.
  • a second waveform 52 shows a pseudorandom code.
  • a third waveform 54 shows the transmitted signal, which in this case results from an XOR correlation of the data signal (trace 50) and the pseudo-random code (trace 52). This signal is transmitted according to the CDMA method.

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Abstract

Es werden ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einer Batterie (10) und eine Batterie (10) vorgestellt, die eine Anzahl von Zellen (12, 14, 16) umfasst, wobei mindestens einer der Zellen (12, 14, 16) jeweils mindestens eine elektronische Einheit (30) zur Aufnahme mindestens einer Größe zugeordnet ist, und die mindestens eine elektronische Einheit (30) die mindestens eine Größe zu einem Steuergerät (20) überträgt, wobei für die Übertragung ein CDMA-Verfahren ein gesetzt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Übertragen von Daten in einer Batterie Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einer Batterie, bspw. einer Batterie eines Kraftfahrzeugs, und insbesondere ein Übertragungsverfahren zwischen Sensorknoten und einem zentralen Steuergerät und eine passende Auslegung von Sensorknoten und Steuergerät. Stand der Technik
Die Übertragung von Daten in Kraftfahrzeugen ist zur Überwachung des Betriebs und damit zur Gewährleisung der Funktionsfähigkeit des Fahrzeugs wesentlich. Dabei werden üblicherweise von elektronischen Einheiten, wie bspw. Sensoren, an unterschiedli- chen Stellen im Kraftfahrzeug Messgrößen bzw. -werte aufgenommen und an ein
Steuergerät bzw. an Steuergeräte weitergeleitet. Dabei kann vorgesehen sein, dass bestimmten Komponenten des Kraftfahrzeugs, wie bspw. dem Motor oder der Batterie, speziell angepasste Steuergeräte zugeordnet sind. Die elektronischen Einheiten, die bspw. als Mikrochips ausgebildet sind, stellen dabei Sensorknoten in einem Netz bzw. Verbund dar.
Als Batterie wird eine Zusammenschaltung mehrerer in der Regel gleichartiger galvanischer Zellen bezeichnet. Diese stellt einen elektrochemischen Energiespeicher und einen Energiewandler dar und ist zur Abgabe elektrischer Energie vorgesehen. In der Batterie wird bei der Entladung gespeicherte chemische
Energie durch die elektrochemische Reaktion in elektrische Energie umgewandelt. Die Zellen der Batterie, die parallel oder in Reihe geschaltet sein können, sind in sogenannten Paketen bzw. Modulen angeordnet. Eines oder mehrere dieser Module, in Reihe oder parallel geschaltet, bilden die Batterie. Bei den genannten Zellen wird zwischen Primärzellen, die nicht wiederaufladbar sind, und Sekundärzellen, die wiederaufladbar sind, unterschieden. Eine wiede- raufladbaren Batterie wird auch als Akkumulator mit Akkuzellen bezeichnet. Im folgenden wird unter Batterie sowohl eine nicht wiederaufladbare als auch eine wiederaufladbare Batterie verstanden.
In Kraftfahrzeugen wird einerseits zur Bereitstellung des elektrischen Stroms für den Anlasser des Verbrennungsmotors eine sogenannte Starterbatterie verwendet, die z.B. als Bleiakkumulator ausgebildet ist. Neben der Versorgung des An- lassers versorgt die Batterie auch die anderen elektrischen Verbraucher im Fahrzeug. Zum Anlassen des Verbrennungsmotors sind kurzzeitig hohe Ströme erforderlich, die auch bei niedrigen Temperaturen bereitgestellt werden müssen.
Andererseits werden in Kraftfahrzeugen, in sogenannten Elektrofahrzeugen, Batterien als Energiequellen für den Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt. Diese wer- den auch als Traktionsbatterien bezeichnet.
In jedem Fall ist es erforderlich, die Funktionsfähigkeit der Batterie im Fahrzeug regelmäßig oder gar kontinuierlich zu überwachen, um einen sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten. Hierzu werden Kenn- bzw. Betriebsgrößen der Batterie, wie bspw. Ladungszustand, Temperatur, Druck, insbesondere der
Zellinnendruck, Strom, Impedanz usw., aufgenommen.
Beim Bau von Akkupacks für Hybrid- und Elektrofahrzeuge werden mehrere, üblicherweise sechs bis zwölf, Zellen zu einem Batteriemodul gepackt und mehrere, üblicher- weise zehn bis zwanzig, dieser Module zur Gesamtbatterie zusammengefügt.
Jedes Modul enthält regelmäßig ein eigenes elektronisches System (CSC - Cell Supervisor Circuit) zur Überwachung der in diesem Modul enthaltenen Zellkennwerte, wie z. B. die Zelltemperatur, die Zellspannung, der Zellinnendruck, der Zellstrom, die Zellimpedanz usw. Dies erfordert zum einen Anschlusskabel zwischen CSC und jedem
Zellpol innerhalb des Moduls zur Zellspannungsmessung und außerdem mehradrige Anschlusskabel zu den weiteren elektronischen Einheiten bzw. Sensoren, die z. B. zur Aufnahme einer Temperatur und/oder eines Drucks vorgesehen sind und an oder in den Zellen angebracht sind. Außerdem wird eine mehradrige Kabelverbindung, wie z.B. ein LIN-Bus, zwischen allen CSCs und dem zentralen Steuergerät (CPU) des Batteriemanagementsystems benötigt. Aus der Druckschrift DE 10 2009 036 086 A1 ist eine Uberwachungselektronik für eine Batterie mit einer Mehrzahl von Zellen bekannt. Die beschriebene Überwachungselektronik weist eine Mehrzahl von Zell-Überwachungsschaltkreisen auf, die an einer flexiblen Platine befestigt sind. Auf der flexiblen Platine sind auch Schnittstellen zu weiteren Batteriemodulen, Batteriemanagementsystemen oder anderen Komponenten aufgebracht.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren zum Übertragen von Daten in einer Batterie eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 und eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 , die zur Durchführung des Verfahrens ausgelegt ist, vorgestellt. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung. Das beschriebene Verfahren stellt eine Erweiterung und Optimierung eines CDMA-Verfahrens dar.
Mit dem vorgestellten Verfahren ist die Übertragung der Größen, nämlich Kenn- und Messgrößen bzw. physikalische Größen, aller Zellen ohne zusätzliche Verkabelung möglich. Als Größe wird bspw. die Temperatur aufgenommen. Diese Größe/Temperatur bzw. der Wert dieser Größe/Temperatur wird dann entsprechend dem vorgestellten Verfahren übertragen. Zusätzlich können optional die CSCs entfallen. Dies spart Kosten und ermöglicht eine Einzelzelltemperaturmessung, die bis jetzt aus Kostengrunden nicht durchgeführt wird.
Die Batterie, mit der das vorgestellte Verfahren umgesetzt werden kann, umfasst eine Anzahl von Zellen, wobei mindestens einer der Zellen jeweils mindestens eine elektronische Einheit zur Aufnahme der Größe zugeordnet ist. Die zu übertragende Größe kann in der Grundfrequenz eines Senders übertragen werden. Nach erfolgter Übertragung kann die übertragene Größe bzw. Information durch Frequenzschätzer im Steuergerät wiedergewonnen werden. Regelmäßig kann bei der Übertragung auf höhere Protokollschichten verzichtet werden.
Eine Anwendung kann z. B. die Übertragung der Messsignale von in Elektrofahrzeugen häufig benötigten Stromsensoren sein, z. B. eines Shuntwiderstands oder eines Hallsensors. Das beschriebene Verfahren ermöglicht in Ausgestaltung die Messwerterfassung und -Übertragung zwischen Sensorknoten und einem zentralen Steuergerät bzw. Controller in Akkumulatorpacks, bspw. in Elektrofahrzeugen. Die Übertragung kann Sensor- messwerte, wie z. B. die Zelltemperatur, die Zellspannung, den Zellinnendruck, den
Zellstrom, die Zellimpedanz usw., und Controllerbefehle, bspw. für ein cell balancing, umfassen.
Zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens wird eine elektronische Einheit (Sensorknoten) innerhalb mindestens einer zu überwachenden Zelle zugeordnet. In Ausgestaltung wird jeder Zelle eine elektronische Einheit zugeordnet. Diese kann in Kontakt zu der Zelle, bspw. an oder in der Zelle sein. Dies ermöglicht insbesondere die Kommunikation dieses Sensorknotens mit dem zentralen Steuergerät, wie nachstehend noch ausgeführt wird. Bei dieser Kommunikation erfolgt in der Regel keine Synchronisation zwischen den unzähligen Sensorknoten. Stattdessen sendet jeder Serverknoten gleichzeitig seine Daten zum Steuergerät, wo diese dann wieder getrennt und jeder Zelle zugeordnet werden. Außerdem kann die Übertragung über die vorhandenen Stromversorgungsleitungen bzw. Stromschienen erfolgen.
Die elektronische Einheit bzw. der Sensorknoten misst die Kennwerte der Zelle (Zelltemperatur, Zellspannung, Zellinnendruck, Zellstrom, Zellimpedanz usw.) und kann optional auch ein cell balancing durchfuhren. Der Sensorknoten kann dabei zur Energieversorgung innerhalb des üblicherweise hermetisch verschlossenen Zellgehäuses an den Plus- und Minuspol der Zelle angeschlossen. Die Messwerte werden vom Sensorknoten auf diese Verbindung eingekoppelt. Dies kann z. B. direkt oder über kapazitive oder induktive Kopplung erfolgen. Dadurch entfällt zum einen die aufwendige hermetisch dichte Durchführung von Anschlusskabeln aus dem Zellgehäuse, die Notwendigkeit von Signalleitungen generell und auch die Notwendigkeit des Einsatzes von CSCs. Stattdessen kommunizieren die elektronischen Einheiten direkt mit dem zentralen Steuergerät (CPU).
Zur Übertragung der Daten wird das Codemultiplexverfahren (CDMA: Code Division Multiple Access) eingesetzt. Dies ist ein Multiplexverfahren, das die gleichzeitige Übertragung verschiedener Nutzdatenströme auf einem gemeinsamen Frequenzbereich ermöglicht. Der gemeinsam genutzte Frequenzbereich weist dabei als wesentliche Eigenschaft eine größere Bandbreite auf, als der Nutzdatenstrom belegt. Zur Trennung und Unterscheidung unterschiedlicher und gleichzeitig übertragener Datenströme über ein gemeinsam genutztes Frequenzband werden die Datenströme mit speziellen Spreizcodes codiert, wobei diese Codefolgen zusätzlich bestimmte Eigenschaften wie Orthogonalität aufweisen und bei bestimmten Anwendungen auf Pseudo- zufall basieren. Auf Empfängerseite werden durch Korrelation mit der Spreizcodefolge die ursprünglichen Nutzdatenströme voneinander getrennt. Bei dem CDMA-Verfahren erfolgt eine Überlagerung sowohl im Frequenzbereich als auch im Zeitbereich der einzelnen Datenströme. Es wird grundsätzlich zwischen synchronen und asynchronen CDMA-Verfahren unterschieden.
Die Besonderheit des CDMA-Übertragungsverfahrens besteht darin, dass die Kommunikation der Sensorknoten gleichzeitig erfolgt. Der Sensorknoten umfasst bspw. einen Referenzoszillator, z. B. einen thermischen Oszillator oder einen Quarz/LC/RC- Oszillator. Alternativ kann auch eine Taktrückgewinnung aus einem vom zentralen Steuergerät übertragenen Synchronisationssignal (Frequenzsignal) vorgesehen sein, bspw. mittels einer PLL.
Auf diesem Grundtakt wird gemäß dem CDMA-Verfahren mit einem Vielfachen der Grundfrequenz ein pro Knoten eindeutiger Code und die zu übertragenden Messdaten in digitaler Form eingeprägt. Ist der Oszillator als thermischer Oszillator ausgebildet, so wird über die Grundfrequenz analog die Temperaturinformation "nebenbei" im Wert dieser Frequenz übertragen. Dies wäre dann ein asynchrones CDMA-Verfahren, da die Grundfrequenz des Senders nicht mit dem Takt des Empfängers synchronisiert ist. Stattdessen könnte auch eine Festfrequenz als Grundtakt verwendet werden, bspw. aus einem Quarzoszillator oder der Taktrückgewinnung. Gerade in letzterem Fall sind Sender und Empfänger synchronisiert, es handelt sich um synchrones CDMA. Alternativ zur Übertragung der Temperaturinformation als Wert der asynchronen Grundfrequenz könnte auch ein beliebiger anderer Messwert, z.B. die Zellspannung, auf diese Weise transportiert werden.
Im Steuergerät/Empfänger können sogenannte Frequenzschätzer eingesetzt werden, um die bei Systemstart unbekannte Sendefrequenzen der Sensorknoten zu ermitteln. Diese suchen den vorgegebenen Frequenzbereich nach der eindeutigen ID der Sensoren ab. Um den Sensorknoten möglichst kostengünstig zu halten, können zur Messwerterfassung Sigma-Delta Analog-Digitalwandler eingesetzt werden, deren Ausgangsbitströme nicht aufwendig dezimiert sondern direkt zum zentralen Steuergerät übertragen werden.
Das beschriebene Ü bertrag ungsverfahren zeichnet sich gegenüber bekannten Verfahren dadurch aus, dass "oberhalb" der beschriebenen physikalischen Schicht (physical layer) keine Kommunikationsprotokolle eingesetzt werden müssen und keine Datenpakete verschickt werden müssen. Stattdessen wird die Sensorinformation direkt auf der untersten Ebene, ohne aufwendige Synchronisation zwischen Sender/Empfänger und Sender/Sender, ohne bidirektionale Kommunikation und ohne andere in der Regel eingesetzte Kommunikationstechniken übermittelt. Zusätzlich kann die Temperaturinformation analog in der Grundfrequenz übertragen werden und im Empfänger durch Frequenzschalter digitalisiert werden. Es ist ebenfalls möglich, aber nicht notwendig, das Sendersignal auf eine Trägerfrequenz aufzumodulieren.
Das beschriebene Verfahren ist grundsätzlich bei allen Anwendungen einsetzbar, bei denen viele Temperaturen und Spannungen im Betrieb gemessen werden müssen und eine Einzelverkabelung zu hohen Kosten führen würde.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehenden noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführung der beschriebenen Batterie.
Figur 2 zeigt anhand von Signalverläufen das CDMA-Verfahren. Ausführungsformen der Erfindung Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
In Figur 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Ausführung einer Batterie dargestellt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. In dieser Batterie 10 sind eine Reihe von Zellen angeordnet, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur eine erste Zelle 12, eine zweite Zelle 14 und eine dritte Zelle 16 ge- zeigt sind. Weiterhin ist ein Steuergerät 20 in der Batterie 10 vorgesehen, in dem wiederum ein zentraler Empfänger 22 angeordnet ist.
Zur Bereitstellung der durch die Zellen 12, 14 und 16 gewandelten elektrischen Energie sind Stromschienen 24 und 26 als Versorgungsleitungen vorgesehen, die an einem Anschluss 28 der Batterie 10 die elektrische Energie bereitstellen.
Hierzu sind die Stromschienen 24 und 26 jeweils mit den Zellen 12, 14 und 16 verbunden. Weiterhin ist das Steuergerät 20 über die Stromschienen 24 und 26 mit den Zellen 12, 14 und 16 verbunden, so dass das Steuergerät 20 mit elektrischer Energie versorgt ist.
Weiterhin ist in jeder der Zellen 12, 14 und 16 jeweils eine elektronische Einheit 30 angeordnet, die bspw. als Sensor ausgebildet und zur Aufnahme mindestens einer Kenngröße der zugeordneten Zelle 12, 14 bzw. 16 dient. Diese elektronische Einheiten 30, die bspw. jeweils in einem ASIC implementiert sein können, werden ebenfalls über die Stromschienen 24 und 26 versorgt und geben die aufgenommene Kenn- bzw. Messgröße bzw. die aufgenommenen Größen über die Stromschienen 24 und 26 an den zentralen Empfänger 22 in dem Steuergerät 20 weiter. In der dargestellten Ausführung ist der zentrale Empfänger 22 in dem Steuergerät 20 implementiert. Alternativ kann der zentrale Empfänger 22 auch außerhalb des Steuergeräts angeordnet sein und diesem oder auch mehreren Steuergeräten zugeordnet sein. Weiterhin sind in der gezeigten Ausführung die elektronischen Einheiten 30 mit den Stromschienen 24, 26 zur Versorgung derselben und zur Weitergabe der aufgenommenen Daten verbunden. Alternativ können die elektronischen Einheiten 30 auch jeweils über eine eigene Energieversorgung verfügen. In diesem Fall können die aufgenommenen Daten auch drahtlos, bspw. über Funk, an den zentralen Empfänger 22 weitergegeben werden.
Weiterhin ist zu beachten, dass bei der in Figur 1 gezeigten Ausführung die elektronischen Einheiten 30 jeweils in der zugeordneten Zelle 12, 14 bzw. 16 angeordnet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die elektronischen Einheiten 30 an bzw. bei der zugeordneten Zelle 12, 14 bzw. 16 angeordnet sind. In dieser Ausführung steht die elektronische Einheit 30 in Kontakt mit der zugeordneten Zelle 12, 14 bzw. 16. In einer Ausführung können bei manchen Zellen 12, 14 bzw. 16 die zugeordneten elektronischen Einheiten in der zugeordneten Zelle 12, 14 bzw. 16 und bei anderen Zellen 12, 14 bzw. 16 an diesen Zellen 12, 14 bzw. 16 angeordnet sein. Die Wahl der Anordnung kann auch in Abhängigkeit der aufzunehmenden Kenngrößen getroffen werden.
Die Zellen 12, 14 und 16 sind bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform in Reihe angeordnet. In einer alternativen Ausführung sind die Zellen 12, 14 und 16 parallel zueinander angeordnet.
Von den elektronischen Einheiten 12, 14, 16, die als Sensorknoten dienen, werden Messwerte ohne Synchronisation und somit in vielen Fällen gleichzeitig auf die Stromschienen 24, 26 gegeben, um diese Werte an das Steuergerät 20 zu übertragen. Es wird nunmehr zur Übertragung der Werte bzw. Daten das CDMA- Verfahren eingesetzt, das es ermöglicht, auf Empfängerseite und somit in dem Steuergerät die Daten wieder zu trennen und den betreffenden elektronischen Einheiten 12, 14 bzw. 16 zuzuordnen.
In Figur 2 sind Signalverläufe dargestellt, die das CDMA-Verfahren erläutern. Ein erster Signalverlauf 50 zeigt das eigentliche Datensignal, das übertragen werden soll. Ein zweiter Signalverlauf 52 zeigt einen pseudozufälligen Code. Ein dritter Signalverlauf 54 zeigt das übertragene Signal, das sich in diesem Fall durch eine XOR-Verknüfung des Datensignals (Verlauf 50) und des pseudozufälligen Codes (Verlauf 52) ergibt. Dieses Signal wird gemäß dem CDMA-Verfahren übertragen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Übertragen von Daten in einer Batterie (10), die eine Anzahl von Zellen (12, 14, 16) umfasst, wobei mindestens einer der Zellen (12, 14, 16) jeweils mindestens eine elektronische Einheit (30) zur Aufnahme mindestens einer Größe zugeordnet ist, und die mindestens eine elektronische Einheit (30) die mindestens eine Größe zu einem Steuergerät (20) überträgt, wobei für die Übertragung ein CDMA-Verfahren eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem jeder der Zellen (12, 14, 16) eine elektronische Einheit (30) zugeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die mindestens eine Größe über Stromschienen (24, 26) der Batterie (10) übertragen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die mindestens eine Größe eine Temperatur ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die zu übertragende Größe in der Grundfrequenz eines Senders übertragen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Grundfrequenz aus einem Synchronisationssignal des Steuergeräts gewonnen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die übertragene Größe durch Frequenzschätzer in dem Steuergerät wiedergewonnen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem oberhalb der physikalischen Schichten keine Protokolle aufgesetzt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das für ein cell balancing
durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem zur Erfassung der Größe Sigma-Delta-Analogwandler eingesetzt werden, deren Bitstrom direkt übertragen wird.
1 1 . Batterie, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Anzahl an Zellen (12, 14, 16), wobei mindestens einer der Zellen (12, 14, 16) jeweils mindestens eine elektronische Einheit (30) zur Aufnahme mindestens einer Größe zugeordnet ist, wobei die mindestens eine elektronische Einheit (30) mit einem Steuergerät (20) verbunden ist, um die mindestens eine Größe mittels eines CDMA-Verfahrens an das Steuergerät (20) zu übertragen.
12. Batterie nach Anspruch 1 1 , bei der das Steuergerät (20) in der Batterie (10) integriert ist.
13. Batterie nach Anspruch 1 1 oder 12, bei der die mindestens eine elektronische Einheit (30) in Kontakt zu der Zelle (12, 14, 16) angeordnet ist.
14. Batterie nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, bei der zur Übertragung
Stromschienen (24, 26) der Batterie (10) dienen.
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