WO2015104197A1 - Battery management system for monitoring and regulating the operation of a battery, and battery system having such a battery management system - Google Patents

Battery management system for monitoring and regulating the operation of a battery, and battery system having such a battery management system Download PDF

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WO2015104197A1
WO2015104197A1 PCT/EP2014/079409 EP2014079409W WO2015104197A1 WO 2015104197 A1 WO2015104197 A1 WO 2015104197A1 EP 2014079409 W EP2014079409 W EP 2014079409W WO 2015104197 A1 WO2015104197 A1 WO 2015104197A1
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battery
cell monitoring
unit
management system
battery management
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PCT/EP2014/079409
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Stefan Benz
Joerg Schneider
Karsten Haug
Stefan Butzmann
Hans Partes
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • a battery management system for monitoring and controlling the operation of a battery and battery system having such a battery management system
  • the invention relates to a battery management system for monitoring and regulating the operation of a rechargeable, a plurality of battery cells comprising battery, which a control unit, a separation unit for galvanic isolation of the battery from a consumer and / or a charger, a plurality of each at least one battery cell to be assigned Cell monitoring units and a communication system for transmitting and / or receiving data, wherein the battery management system is designed in part for operation at high voltage potential and partly for operation at low voltage potential.
  • the invention relates to a battery system with a rechargeable, a plurality of battery cells comprehensive battery and a battery management system for monitoring and regulating the operation of the battery.
  • Input called battery management systems are used in battery systems, which comprise a battery with a plurality of electrically interconnected battery cells, in particular rechargeable lithium-ion cells, in particular for monitoring and regulating the operation of the battery.
  • the operation of a battery of a battery system comprises in particular the discharge of a battery, that is, in particular the use of such a battery with a corresponding electrical Consumers, as well as the charging of a battery, that is, the recharging of a battery.
  • the battery management system typically assures reliable operation taking into account battery, safety, performance and / or lifetime requirements.
  • CSCs Cell Supervision Circuits
  • BCU Battery Control Unit
  • WO 2008/055505 A1 and US 2010/0052428 A1 disclose systems for monitoring battery cells, wherein a master-slave architecture is used to transmit data from the battery cells of a battery to units.
  • the use of a master-slave architecture for the transmission of data in a battery management system is also known from the documents WO 2012/165771 A2, US 2008/0086247 A1 and US 2012/0235483 A1.
  • control unit unit determines battery characteristics, such as the state of charge of individual battery cells, which is also referred to as state of charge (SOC), and the aging of individual battery cells, which is also referred to as state of health (SOH).
  • SOC state of charge
  • SOH state of health
  • battery management systems usually include contactors as a disconnecting unit for the galvanic separation of the battery from a consumer and / or a charging device.
  • a separation unit is usually designed to receive control signals as data, wherein the control of the separation unit is also carried out by the control unit.
  • the control unit is assigned the task of electrically isolating individual battery cells or a group of battery cells, in particular individual battery modules, from the pole connections of the battery via the activation of the separation unit if detected measured values indicate a safety-critical condition of these battery cells.
  • Such disconnection of battery cells is of great importance in order to keep greater damage both from the battery and from an electrical consumer device fed by the battery or a charging device recharging the battery.
  • An object of the present invention is therefore to provide a battery management system, which is in particular less expensive to produce.
  • the proposed battery management system should also be further improved with regard to safe operation of a battery system.
  • a battery management system for monitoring and regulating the operation of a rechargeable battery comprising a plurality of battery cells, comprising a control unit, a separation unit for galvanically isolating the battery from a load and / or a charger, a plurality of in each case at least one battery cell
  • the battery management system is designed, in part, for operation at high-voltage potential and partly for operation at low-voltage potential and transmission of data from the cell monitoring units using the communication system to the master-slave Principle, wherein one of the cell monitoring units is a master cell monitoring unit, which is designed for operation at high voltage potential and for operation at low voltage potential, and wherein the further cell monitoring units are slave cell monitoring units, which are designed for operation at high voltage potential.
  • the slave cell monitoring units are designed exclusively for operation at high-voltage potential (HV potential, HV: high voltage), that is to say that the slave cell monitoring units are not operated for operation at low-voltage potential (LV potential, LV voltage low). are formed. Furthermore, it is provided, in particular, that when the battery management system according to the invention is used to monitor and regulate the operation of a battery, the units and / or components of the battery management system, in particular the cell monitoring units, designed for operation at high voltage potential (HV Potential; HV: High Voltage), at least partially are directly connected to the battery cells of the battery, so they are connected to a high voltage circuit of the battery system.
  • HV Potential High Voltage
  • the battery management system further comprises a low-voltage circuit, wherein the units and / or components of the battery management system designed for operation on low-voltage potential (LV potential, LV voltage low-voltage), in particular the control unit, on which Low-voltage circuit are connected.
  • low-voltage potential LV potential, LV voltage low-voltage
  • the slave cell monitoring units according to the invention are designed exclusively for operation at high voltage potential, With the cell monitoring units, the low-voltage range necessary for communication via a private communication bus on the cell monitoring units is eliminated, so that the battery management system according to the invention can advantageously be produced at lower cost. A separation between high voltage potential and low voltage potential is advantageously carried out on the master cell monitoring unit.
  • the control unit of the battery management system is preferably a central control unit, in particular a so-called battery control unit (BCU).
  • BCU battery control unit
  • the control unit is designed to perform central control tasks.
  • the control unit unit is connected via the communication system with the cell monitoring units for receiving data and receives from the cell monitoring units detected operating parameters, in particular battery cell voltages and / or battery cell temperatures.
  • the received data are evaluated by the control unit.
  • battery characteristics such as the state of charge of SOC (battery cells) and / or the state of health of SOH (SOH) are determined during the evaluation.
  • the control unit unit preferably has a communication interface via which the control unit unit can communicate with further control unit units which do not belong to the battery management system.
  • the control unit of the battery management system is preferably formed, via the communication interface with vehicle control devices, such as a so-called Vehicle Control Unit (VCU) to communicate.
  • VCU Vehicle Control Unit
  • a VCU assumes functions such as the coordination of the drive torque, the charge management and / or the control of vehicle states, such as "loading", “driving” or “parking”.
  • the cell monitoring units of the battery system according to the invention are preferably designed to take over sensory functions, in particular for detecting battery cell voltages and / or battery cell temperatures, and / or for carrying out charge equalization between the battery cells.
  • the cell monitoring units are so-called Cell Supervision Circuits (CSC), wherein the trained as a slave cell monitoring units (slave cell monitoring units) according to the invention have no low voltage range, whereas the trained as a master cell monitoring unit (master cell monitoring unit) according to the invention both a high voltage range and a Low voltage range has.
  • CSC Cell Supervision Circuits
  • master cell monitoring unit master cell monitoring unit
  • a cell monitoring unit is assigned in each case exactly one battery cell.
  • no evaluation of detected operating parameters takes place on the cell monitoring units.
  • the master cell monitoring unit is connected via the communication system with the control unit and with the separation unit for the transmission of data.
  • operating parameters detected in particular by the cell monitoring units in particular battery cell voltages and / or battery cell temperatures, can be transmitted to the control unit and the separation unit, which are advantageously designed to evaluate received operating parameters and / or to use them as manipulated variables.
  • the control unit is designed for operation at low-voltage potential, wherein a transfer of data between the master cell monitoring unit and the control unit to low-voltage potential.
  • the control unit is designed exclusively for operation on low-voltage potential, that is, that the control unit unit is not designed to operate at high voltage potential.
  • An exclusively to low-voltage potential to be operated control unit is advantageously cheaper to produce.
  • the separation unit has an evaluation unit for evaluating received data. Furthermore, the separation unit is advantageously designed for operation at high-voltage potential and for operation at low-voltage potential, with a transfer of data between the master cell monitoring unit and the separation unit to high-voltage potential and / or low-voltage potential.
  • the separation unit is advantageously equipped with quasi "intelligence", whereby the functionality of the separation unit is advantageously extended compared to known separation units, in particular compared to simple contactors ..
  • the separation unit for controlling switching elements further comprises a control device
  • the separation unit is advantageously designed by the evaluation unit and / or the control device to assume safety-relevant functions, in particular to trigger a galvanic separation of the battery from a load and / or charging device, advantageously without a corresponding control of the separation unit by the control unit is required
  • Control unit advantageously no in connection with a galvanic isolation of the battery from a consumer and / or charger connected safety functions.
  • the battery management system comprises at least one current measuring device for measuring an electric current of the battery, wherein the at least one current measuring device is connected to the separation unit, preferably via the high voltage circuit, and the separation unit is designed to receive data measured by the at least one current measuring device as data.
  • the current measuring device may be a shunt.
  • currents measured by the at least one current measuring device are evaluated by the evaluation unit of the separation unit with regard to the presence of a critical operating state.
  • the current measuring device is connected to the separation unit via a LIN bus (LIN: Local Interconnect Network).
  • LIN Local Interconnect Network
  • a further advantageous embodiment of the battery management system according to the invention provides that the communication system comprises a first communication line and / or a second communication line, wherein the first communication line and / or the second communication line interconnects the cell monitoring units for transmitting data, wherein a transmission of data between the Master cell monitoring unit and the slave cell monitoring units according to the daisy-chain principle to high voltage potential.
  • the communication system preferably has a first communication line and a second communication line, wherein the second communication line is designed as an alarm line redundant to the first communication line.
  • the slave cell monitoring units communicate with the master cell monitoring unit on the basis of a daisy-chain concept with a proprietary protocol, in particular using an SPI (SPI: Serial Peripheral Interface).
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • the first communication line further connects the master cell monitoring unit to the control unit for transmitting data, wherein a transmission of data from the slave cell monitoring units via the master cell monitoring unit to the Control unit according to the daisy-chain principle, in particular to low-voltage potential.
  • the slave cell monitoring units communicate via the master cell monitoring unit with the control unit according to the daisy-chain principle, in particular using an SPI.
  • the control unit unit preferably comprises a daisy-chain host computing device.
  • the second communication line further connects the master cell monitoring unit for transmitting data with the separation unit, wherein a transmission of data from the slave cell monitoring units via the master cell monitoring unit to the separation unit according to the daisy chain principle, in particular to low-voltage potential.
  • all security-relevant data via the second communication line which is preferably designed as an alarm line, are transmitted redundantly to the data transmitted to the control unit via the first communication line data to the separation unit.
  • the redundant transmission of security-relevant data (daisy chain and alarm line) between the cell monitoring units and the control unit and between the cell monitoring units and the separation unit advantageously further increases the system security as well as an ASIL decomposition (ASIL: Automotive Safety Integrity Level, cf. ISO 26262).
  • the communication system comprises at least one communication bus which connects the master cell monitoring unit with the control unit and / or the master cell monitoring unit with the separation unit for transmitting data.
  • the slave cell monitoring units communicate with the master cell monitoring units both via a first one Communication line according to the daisy-chain principle as well as a second communication line, which is designed as redundant to the first communication line alarm line.
  • the communication between the master cell monitoring unit and the control unit or the communication between the master cell monitoring unit and the separation unit is then advantageously via the communication bus, in particular via a private bus, preferably via a CAN bus (CAN: Controller Area Network).
  • the master cell monitoring unit is designed to implement a proprietary daisy-chain protocol in a protocol which is used for transmission via the communication bus, in particular in a CAN protocol.
  • all security-relevant data are transmitted redundantly to the data transmission via the communication bus via an alarm line, in particular to the separation unit, wherein the alarm line advantageously directly connects the master cell monitoring unit with the separation unit and thus directly influences the master cell monitoring unit can take on a galvanic separation of the battery from a consumer and / or charging device, in particular by controlling switching elements of the separation unit, in particular contactors of the separation unit.
  • the communication system comprises a further communication bus, wherein the control unit is connectable via the further communication bus for the transmission of data with another control unit.
  • the further control unit is a vehicle control unit, in particular a vehicle control unit (VCU).
  • VCU vehicle control unit
  • the control unit is thus advantageously designed to transmit data received from the cell monitoring units via the further communication bus to a further control unit connected to the communication bus.
  • the transmission of data via the further communication bus is preferably carried out at low voltage potential.
  • the control unit for the transmission of data via the communication system is connected to the separation unit, preferably via a communication bus of the communication system, in particular to low-voltage potential.
  • the battery management system is embodied such that data can be transmitted from the cell monitoring units via the control unit to the separation unit and redundantly via an alarm line at least safety-relevant data can be transmitted directly from the slave cell monitoring units via the master cell monitoring unit to the separation unit.
  • a further advantageous embodiment of the battery management system provides that the control unit is a vehicle control unit, which is designed to perform central control tasks of a battery management system.
  • the control unit is a VCU, which is extended by the functionality of a battery control unit (BCU).
  • BCU battery control unit
  • the vehicle control unit is advantageously integrated into the battery management system.
  • the vehicle control unit is designed to perform non-safety-critical or non-safety-critical functions of the battery management system
  • the separation unit is designed to perform safety-relevant or safety-critical functions or perform what the separation unit advantageously an evaluation and control device, preferably a control unit and a Controller, and controllable switching elements has.
  • a battery system with a rechargeable, a plurality of battery cells comprehensive battery and a battery management system for monitoring and regulating the operation of the battery is further proposed, wherein the battery management system according to the invention Battery management system is. It is provided in particular that a cell monitoring unit of the Battenemanagennentsystenns is assigned in each case exactly one battery cell of the battery. In particular, it is provided that battery cells of the battery system are electrically connected to battery modules, wherein the battery modules are electrically connected to the battery. Furthermore, according to an advantageous embodiment variant, it is provided that the battery management system of a battery system which has a plurality of battery modules has a master cell monitoring unit for each battery module.
  • FIG. 1 is a block diagram of a simplified representation of an embodiment of an inventive
  • Fig. 2 is a block diagram of a simplified representation of another embodiment of an inventive
  • FIG. 3 is a block diagram of a simplified representation of another embodiment of a battery management system according to the invention.
  • FIGS. 1, 2 and 3 each show a block diagram of a battery management system 1 for monitoring and regulating the operation of a rechargeable battery comprising a plurality of battery cells.
  • the battery management system 1 illustrated in FIGS. 1, 2 and 3 in each case comprises a control unit 2, a plurality of cell monitoring units 3, 5 (only three cell monitoring units are shown in the figures for better clarity), a separation unit 4 for galvanic Disconnecting the battery from a consumer and / or charging device, a communication system and a current measuring device 6, which can be realized in particular as a shunt.
  • a use of the battery management system 1 shown in FIGS. 1, 2 and 3 is provided in battery systems used in electric vehicles.
  • a transmission of data from the cell monitoring units 3, 5 of the Battehemanagementsystenne 1 shown in the figures is carried out using the communication system according to the master-slave principle.
  • a cell monitoring unit 5 is designed as a master, the other cell monitoring units 3 are designed as a slave.
  • the master cell monitoring unit 5 (master cell monitoring unit) grants access to the other cell monitoring units 3 (slave cell monitoring units) for a limited time.
  • the master cell monitoring unit 5 thus determines the frequency of communication by querying the subordinate slave cell monitoring units 3.
  • a slave cell monitoring unit 3 preferably responds only when it is addressed by the master cell monitoring unit 5.
  • 1, 2 and 3 comprises a first communication line 11 and a second communication line 12, the first communication line 11 and the second communication line 12 the cell monitoring units 3, 5 for the transmission of Connect data with each other, wherein a transfer of data between the master cell monitoring unit 5 and the slave cell monitoring units 3 preferably takes place according to the daisy chain principle.
  • the battery management system 1 is in each case partially connected to a high-voltage circuit (hatching from bottom left to top right) and partially to a low-voltage circuit (hatching from top left to right below).
  • the battery management system 1 is accordingly partially for operation at high voltage potential (HV Potential, HV: high voltage) and partly designed for operation at low-voltage potential (LV potential, LV: low voltage).
  • the slave cell monitoring units 3 are designed exclusively for operation at high-voltage potential and not for operation at low-voltage potential.
  • the master cell monitoring unit 5 is designed for operation at high-voltage potential and for operation at low-voltage potential. On the master cell monitoring unit 5, a galvanic separation takes place between the high voltage potential and the low voltage potential.
  • the separation unit 4 for galvanic isolation of a battery from a consumer and / or charging device of the battery management systems 1 shown in the figures each comprise an evaluation unit (not explicitly shown in the figures) and a control device (not explicitly shown in the figures).
  • the control device of the separation unit 4 is designed to control switching elements of the separation unit 4 (not explicitly shown in the figures), wherein via the switching elements, a battery of a consumer and / or a charging device is electrically separable.
  • the separation unit 4 further includes a high voltage region (hatching from lower left to upper right) and a low voltage region (hatching from upper left to lower right) and is accordingly designed to operate at high voltage potential and operate at low voltage potential.
  • the current measuring device 6 of the battery management system 1, in particular a shunt, is in the illustrated embodiments in each case via a communication link 9, preferably a LIN bus, directly connected to the high voltage region of the separation unit 4.
  • a communication link 9 preferably a LIN bus
  • the separation unit 4 is advantageously further configured to receive and evaluate a crash signal transmitted via the signal line 7 as data in order to trigger a galvanic separation of the battery from a load and / or a charging device, if required.
  • the Separation unit 4 advantageously designed to monitor a HV interlock signal (HV: High Voltage), which is provided to the separation unit 4 via the signal line 8.
  • HV High Voltage
  • the communication system comprises a communication bus 1 1 ", which is designed as a CAN bus and via which the communication between the master cell monitoring unit 5 and the control unit 2 and between the master cell monitoring unit 5 and the separation unit 4.
  • the master cell monitoring unit 5 is designed to implement a proprietary daisy-chain protocol in a CAN protocol 1, which connects the cell monitoring units 3, 5, also connects the master cell monitoring unit 5 to the separation unit 4 in the exemplary embodiment shown in FIG. 1.
  • a transmission of data takes place via the communication line 12 according to the daisy chain principle on high-pass nisserspotential.
  • the second communication line 12 between the master cell monitoring unit 5 and the separation unit 4 is advantageously designed as an alarm line.
  • the master cell monitoring unit 5 advantageously can directly influence the switching element control of the separation unit 4.
  • the communication system of the battery management system 1 illustrated in FIG. 1 also has a further communication bus 14 via which the control unit 2 is connected to a vehicle control unit 10 for exchanging data.
  • the communication bus 14 is preferably also a CAN bus.
  • the vehicle control unit 10 is preferably a so-called vehicle control unit (VCU), which in particular functionalities such as the coordination of the drive torque, charging management and / or the control of vehicle conditions, such as loading, driving, parking, etc. exercises.
  • VCU vehicle control unit
  • the Control unit 2 received and / or evaluated data can be transmitted via the communication bus 14 to the vehicle control unit 10.
  • VCU vehicle control unit
  • the communication system comprises a first communication line 11 and a second communication line 12, the first communication line 11 and the second communication line 12 interconnecting the cell monitoring units 3, 5 for the transmission of data.
  • the first communication line 1 1 connects the master cell monitoring unit 5 to the control unit 2 for the transmission of data
  • the transmission of data from the slave cell monitoring units 3 via the master cell monitoring unit 5 to the control unit 2 according to the daisy chain principle takes place, preferably using a Serial Peripheral Interface (SPI).
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • the second communication line 12 'further connects the master cell monitoring unit 5 for transmitting data to the separation unit 4, wherein a transmission of data via the second communication line 12' to low-voltage potential.
  • All safety-relevant data are advantageously communicated redundantly via the second communication line 12 'to the data transmitted via the first communication line 1 1'.
  • the second communication line 12 ' leads from the slave cell monitoring units 3 via the master cell monitoring unit 5 directly to the separation unit 4. In this way, advantageously directly from the master cell monitoring unit 5 influence on the control of the switching elements of the separation unit 4 are taken.
  • data received by the control unit 2 can be transmitted to the separation unit 4 via a further communication line 13, which connects the control unit 2 for the transmission of data to the separation unit 4. It is further provided that in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the control unit 2 can forward data received and / or evaluated via a communication bus 14 to a further control unit 10.
  • the control unit 2 is a vehicle control unit which is integrated in the battery management system 1.
  • the control unit 2 is a vehicle control unit (VCU).
  • the control unit 2 is advantageously designed to perform all non-safety-related functions of the battery management system 1, for example the determination of the state of charge (SOC) and / or the determination of the state of health (SOH).
  • the separation unit 4 of the embodiment shown in FIG. 3 is designed to perform all safety-related functions of the battery management system 1. For this purpose, operating parameters acquired by the cell monitoring units 3, 5, in particular battery cell voltages and / or battery cell temperatures, are transmitted to the control unit 2 and to the separation unit 4.
  • the master cell monitoring unit 5 advantageously comprises a daisy-chain host computer.
  • the slave cell monitoring units 3 communicate with the master cell monitoring unit 5 according to the daisy-chain principle with a proprietary protocol, in particular using an SPI.
  • the master cell monitoring unit 5 is connected to the control unit 2 for the transmission of data via a CAN bus 11 'in the exemplary embodiment shown in Fig. 3.
  • the implementation of the proprietary daisy chain protocol is carried out on the master cell monitoring unit 5
  • the master cell monitoring unit 5 is connected via the second communication line 12 'directly to the separation unit 4 for the transmission of data
  • the second communication line 12' is preferably designed as an alarm line 12, 12 'between high-voltage potential (second communication line 12) and low-voltage potential (second communication line 12') takes place on the master cell monitoring unit 5.
  • the communication line 12 ' can thus be connected directly to the low-voltage region of the separation unit 4.
  • Data transmitted to the control unit 2 by the master cell monitoring unit 5 can advantageously be forwarded from the control unit 2 to the separation unit 4, so that a redundant transmission of data from the master cell monitoring unit 5 to the separation unit 4 is made possible.
  • the transmission of data via the communication bus 15 preferably takes place according to the CAN protocol, it is provided that the transmission of data from the slave cell monitoring units 3 via the master cell monitoring unit 5 to the separation unit 4 after the daisy-chain Principle takes place.

Abstract

The present invention relates to a battery management system (1) for monitoring and regulating the operation of a rechargeable battery comprising a plurality of battery cells, which battery management system comprises a controller unit (2), an isolation unit (4) for DC isolation of the battery from a load device and/or a charging device, a plurality of cell monitoring units (3, 5), each of which can be associated with at least one battery cell, and a communication system for sending and/or receiving data, wherein the battery management system (1) is designed partly for operation at high-voltage potential and partly for operation at low-voltage potential. In this case, data from the cell monitoring units (3, 5) are transmitted using the communication system on the basis of the master/slave principle, wherein one of the cell monitoring units is a master cell monitoring unit (5) that is designed for operation at high-voltage potential and for operation at low-voltage potential, and wherein the further cell monitoring units are slave cell monitoring units (3) that are designed for operation at high-voltage potential. In addition, the present invention relates to a battery system having a rechargeable battery, comprising a plurality of battery cells, and a battery management system (1) according to the invention.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Batteriemanaqementsvstem zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer Batterie und Batteriesystem mit einem solchen Batteriemanagementsystem  A battery management system for monitoring and controlling the operation of a battery and battery system having such a battery management system
Die Erfindung betrifft ein Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer nachladbaren, eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batterie, welches eine Steuergeräteeinheit, eine Trenneinheit zur galvanischen Trennung der Batterie von einer Verbraucher- und/oder einer Ladeeinrichtung, eine Mehrzahl von jeweils wenigstens einer Batteriezelle zuzuordnenden Zellüberwachungseinheiten und ein Kommunikationssystem zum Senden und/oder Empfangen von Daten umfasst, wobei das Batteriemanagementsystem teilweise zum Betrieb auf Hochspannungspotential und teilweise zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist. The invention relates to a battery management system for monitoring and regulating the operation of a rechargeable, a plurality of battery cells comprising battery, which a control unit, a separation unit for galvanic isolation of the battery from a consumer and / or a charger, a plurality of each at least one battery cell to be assigned Cell monitoring units and a communication system for transmitting and / or receiving data, wherein the battery management system is designed in part for operation at high voltage potential and partly for operation at low voltage potential.
Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit einer nachladbaren, eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batterie und einem Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs der Batterie. Furthermore, the invention relates to a battery system with a rechargeable, a plurality of battery cells comprehensive battery and a battery management system for monitoring and regulating the operation of the battery.
Stand der Technik State of the art
Eingangs genannte Batteriemanagementsysteme werden in Batteriesystemen, die eine Batterie mit einer Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen, insbesondere nachladbaren Lithium-Ionen-Zellen, umfassen, insbesondere zum Überwachen und Regeln des Betriebs der Batterie eingesetzt. Der Betrieb einer Batterie eines Batteriesystems umfasst dabei insbesondere den Entladevorgang einer Batterie, das heißt insbesondere die Nutzung einer solchen Batterie mit einem entsprechenden elektrischen Verbraucher, sowie den Ladevorgang einer Batterie, das heißt das Nachladen einer Batterie. Das Batteriemanagementsystenn sichert dabei üblicherweise den zuverlässigen Betrieb unter Berücksichtigung von an die Batterie zu stellenden Sicherheits-, Leistungs- und/oder Lebensdaueranforderungen. Input called battery management systems are used in battery systems, which comprise a battery with a plurality of electrically interconnected battery cells, in particular rechargeable lithium-ion cells, in particular for monitoring and regulating the operation of the battery. The operation of a battery of a battery system comprises in particular the discharge of a battery, that is, in particular the use of such a battery with a corresponding electrical Consumers, as well as the charging of a battery, that is, the recharging of a battery. The battery management system typically assures reliable operation taking into account battery, safety, performance and / or lifetime requirements.
Bei bislang bekannten Battehemanagementsystennen werden insbesondere die Zellspannungen der Batteriezellen von mehreren Zellüberwachungseinheiten, sogenannten Cell Supervision Circuits (CSCs), als Messwerte erfasst und über einen Kommunikations-Bus an eine zentrale Steuergeräteeinheit, die sogenannte Battery Control Unit (BCU), übertragen. Aus der Druckschrift WO 2008/055505 A1 und aus der Druckschrift US 2010/0052428 A1 sind beispielsweise Systeme zur Überwachung von Batteriezellen bekannt, wobei zur Übertragung von Daten von den Batteriezellen einer Batterie zugeordneten Einheiten eine Master-Slave-Architektur genutzt wird. Die Nutzung einer Master-Slave-Architektur zur Übertragung von Daten in einem Batteriemanagementsystem ist ferner aus den Druckschriften WO 2012/165771 A2, US 2008/0086247 A1 und US 2012/0235483 A1 bekannt. In previously known Battehemanagementsystennen particular cell voltages of the battery cells of several cell monitoring units, so-called Cell Supervision Circuits (CSCs) are detected as measured values and transmitted via a communication bus to a central control unit, the so-called Battery Control Unit (BCU). For example, WO 2008/055505 A1 and US 2010/0052428 A1 disclose systems for monitoring battery cells, wherein a master-slave architecture is used to transmit data from the battery cells of a battery to units. The use of a master-slave architecture for the transmission of data in a battery management system is also known from the documents WO 2012/165771 A2, US 2008/0086247 A1 and US 2012/0235483 A1.
Des Weiteren können bei einem Batteriemanagementsystem von einem Stromsensor gemessene Ströme als weitere Messwerte an die Steuergeräteeinheit übertragen werden. Durch Auswerten der Messwerte bestimmt die Steuergeräteeinheit Batterieeigenschaften, wie unter anderem den Ladezustand einzelner Batteriezellen, welcher auch als State of Charge (SOC) bezeichnet wird, sowie die Alterung einzelner Batteriezellen, die auch als State of Health (SOH) bezeichnet wird. Aus der Druckschrift US 6,4041 ,66 B1 ist dabei ein System zur Überwachung von Batteriezellen bekannt, wobei Zellüberwachungseinheiten über eine das sogenannte Daisy-Chain-Prinzip nutzende Kommunikationsverbindung mit einer zentralen Batterieüberwachungseinheit verbunden sind, damit die zentrale Batterieüberwachungseinheit von den Zellüberwachungseinheiten Daten empfangen und auswerten kann. Die Nutzung des Daisy-Chain-Prinzips zur Übertragung von Daten in Batteriemanagementsystemen ist zudem aus der Druckschrift US 201 1/0049977 A1 bekannt. Batteriemanagementsysteme umfassen darüber hinaus üblicherweise Schaltschütze als Trenneinheit zur galvanischen Trennung der Batterie von einer Verbraucher- und/oder einer Ladeeinrichtung. Eine solche Trenneinheit ist dabei in der Regel ausgebildet, Ansteuerungssignale als Daten zu empfangen, wobei die Ansteuerung der Trenneinheit ebenfalls durch die Steuergeräteeinheit erfolgt. Insbesondere ist der Steuergeräteeinheit die Aufgabe zugewiesen, über die Ansteuerung der Trenneinheit einzelne Batteriezellen oder eine Gruppe von Batteriezellen, wie insbesondere einzelne Batteriemodule, von den Polanschlüssen der Batterie elektrisch zu trennen, wenn erfasste Messwerte auf einen sicherheitskritischen Zustand dieser Batteriezellen hinweisen. Ein solches Abtrennen von Batteriezellen ist von großer Bedeutung, um größere Schäden sowohl von der Batterie als auch von einer von der Batterie gespeisten elektrischen Verbrauchereinrichtung beziehungsweise einer die Batterie nachladenden Ladeeinrichtung fernzuhalten. Furthermore, currents measured by a current sensor in a battery management system can be transmitted to the control unit as further measured values. By evaluating the measured values, the control unit unit determines battery characteristics, such as the state of charge of individual battery cells, which is also referred to as state of charge (SOC), and the aging of individual battery cells, which is also referred to as state of health (SOH). From document US Pat. No. 6,4041, 66 B1, a system for monitoring battery cells is known, wherein cell monitoring units are connected to a central battery monitoring unit via a communication connection using the so-called daisy chain principle so that the central battery monitoring unit receives data from the cell monitoring units can evaluate. The use of the daisy-chain principle for the transmission of data in battery management systems is also known from document US 201 1/0049977 A1. In addition, battery management systems usually include contactors as a disconnecting unit for the galvanic separation of the battery from a consumer and / or a charging device. Such a separation unit is usually designed to receive control signals as data, wherein the control of the separation unit is also carried out by the control unit. In particular, the control unit is assigned the task of electrically isolating individual battery cells or a group of battery cells, in particular individual battery modules, from the pole connections of the battery via the activation of the separation unit if detected measured values indicate a safety-critical condition of these battery cells. Such disconnection of battery cells is of great importance in order to keep greater damage both from the battery and from an electrical consumer device fed by the battery or a charging device recharging the battery.
Insbesondere im Hinblick auf diesen sicherheitsrelevanten Aspekt besteht dabei der fortwährende Bedarf, Batteriemanagementsysteme und Batteriesysteme mit Batteriemanagementsystemen weiter zu verbessern. Darüber hinaus besteht der Bedarf Kosten im Zusammenhang mit der Herstellung von Batteriemanagementsystemen zu reduzieren. In particular with regard to this safety-relevant aspect, there is the continuing need to further improve battery management systems and battery systems with battery management systems. In addition, there is a need to reduce costs associated with the manufacture of battery management systems.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Batteriemanagementsystem bereitzustellen, welches insbesondere kostengünstiger herstellbar ist. Vorteilhafterweise soll das vorgeschlagene Batteriemanagementsystem dabei zudem im Hinblick auf einen sicheren Betrieb eines Batteriesystems weiter verbessert sein. An object of the present invention is therefore to provide a battery management system, which is in particular less expensive to produce. Advantageously, the proposed battery management system should also be further improved with regard to safe operation of a battery system.
Offenbarung der Erfindung Zur Lösung der Aufgabe wird ein Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer nachladbaren, eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batterie, welches eine Steuergeräteeinheit, eine Trenneinheit zur galvanischen Trennung der Batterie von einer Verbraucher- und/oder einer Ladeeinrichtung, eine Mehrzahl von jeweils wenigstens einer Batteriezelle zuzuordnenden Zellüberwachungseinheiten und ein Kommunikationssystem zum Senden und/oder Empfangen von Daten umfasst, vorgeschlagen, wobei das Batteriemanagementsystem teilweise zum Betrieb auf Hochspannungspotential und teilweise zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist und eine Übertragung von Daten von den Zellüberwachungseinheiten unter Nutzung des Kommunikationssystems nach dem Master-Slave-Prinzip erfolgt, wobei eine der Zellüberwachungseinheiten eine Master-Zellüberwachungseinheit ist, welche zum Betrieb auf Hochspannungspotential und zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist, und wobei die weiteren Zellüberwachungseinheiten Slave-Zellüberwachungseinheiten sind, welche zum Betrieb auf Hochspannungspotential ausgebildet sind. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Slave-Zellüberwachungseinheiten ausschließlich zum Betrieb auf Hochspannungspotential (HV Potential; HV: High Voltage) ausgebildet sind, das heißt, dass die Slave-Zellüberwachungseinheiten hierbei nicht zum Betrieb auf Niederspannungspotential (LV Potential; LV: Low Voltage) ausgebildet sind. Des Weiteren ist insbesondere vorgesehen, dass bei einer Nutzung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer Batterie die zum Betrieb auf Hochspannungspotential (HV Potential; HV: High Voltage) ausgebildeten Einheiten und/oder Komponenten des Batteriemanagementsystems, insbesondere die Zellüberwachungseinheiten, zumindest teilweise direkt mit den Batteriezellen der Batterie verbunden sind, diese also an einem Hochspannungskreis des Batteriesystems angeschlossen sind. Insbesondere zum Auswerten von erfassten Daten oder ähnlicher interner Betriebsvorgänge des Batteriemanagementsystems weist das Batteriemanagementsystem ferner einen Niederspannungskreis auf, wobei die zum Betrieb auf Niederspannungspotential (LV Potential; LV: Low Voltage) ausgebildeten Einheiten und/oder Komponenten des Batteriemanagementsystems, insbesondere die Steuergeräteeinheit, an dem Niederspannungskreis angeschlossen sind. DISCLOSURE OF THE INVENTION To achieve the object, a battery management system for monitoring and regulating the operation of a rechargeable battery comprising a plurality of battery cells, comprising a control unit, a separation unit for galvanically isolating the battery from a load and / or a charger, a plurality of in each case at least one battery cell The battery management system is designed, in part, for operation at high-voltage potential and partly for operation at low-voltage potential and transmission of data from the cell monitoring units using the communication system to the master-slave Principle, wherein one of the cell monitoring units is a master cell monitoring unit, which is designed for operation at high voltage potential and for operation at low voltage potential, and wherein the further cell monitoring units are slave cell monitoring units, which are designed for operation at high voltage potential. In particular, it is provided that the slave cell monitoring units are designed exclusively for operation at high-voltage potential (HV potential, HV: high voltage), that is to say that the slave cell monitoring units are not operated for operation at low-voltage potential (LV potential, LV voltage low). are formed. Furthermore, it is provided, in particular, that when the battery management system according to the invention is used to monitor and regulate the operation of a battery, the units and / or components of the battery management system, in particular the cell monitoring units, designed for operation at high voltage potential (HV Potential; HV: High Voltage), at least partially are directly connected to the battery cells of the battery, so they are connected to a high voltage circuit of the battery system. In particular, for evaluating acquired data or similar internal operating procedures of the battery management system, the battery management system further comprises a low-voltage circuit, wherein the units and / or components of the battery management system designed for operation on low-voltage potential (LV potential, LV voltage low-voltage), in particular the control unit, on which Low-voltage circuit are connected.
Dadurch, dass die Slave-Zellüberwachungseinheiten erfindungsgemäß ausschließlich zum Betrieb auf Hochspannungspotential ausgebildet sind, entfällt bei den Zellüberwachungseinheiten der zur Kommunikation über einen privaten Kommunikations-Bus notwendige Niederspannungsbereich auf den Zellüberwachungseinheiten, sodass das erfindungsgemäße Batteriemanagementsystem vorteilhafterweise kostengünstiger herstellbar ist. Eine Trennung zwischen Hochspannungspotential und Niederspannungspotential erfolgt vorteilhafterweise auf der Master- Zellüberwachungseinheit. Characterized in that the slave cell monitoring units according to the invention are designed exclusively for operation at high voltage potential, With the cell monitoring units, the low-voltage range necessary for communication via a private communication bus on the cell monitoring units is eliminated, so that the battery management system according to the invention can advantageously be produced at lower cost. A separation between high voltage potential and low voltage potential is advantageously carried out on the master cell monitoring unit.
Die Steuergeräteeinheit des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems ist vorzugsweise eine zentrale Steuergeräteeinheit, insbesondere eine sogenannte Batterie Control Unit (BCU). Vorteilhafterweise ist die Steuergeräteeinheit ausgebildet, zentrale Steueraufgaben auszuführen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Steuergeräteeinheit über das Kommunikationssystem mit den Zellüberwachungseinheiten zum Empfang von Daten verbunden ist und von den Zellüberwachungseinheiten erfasste Betriebsparameter, insbesondere Batteriezellspannungen und/oder Batteriezelltemperaturen, empfängt. Die empfangenen Daten werden dabei von der Steuergeräteeinheit ausgewertet. Im Rahmen der Auswertung werden insbesondere Batterieeigenschaften, wie beispielsweise der Ladezustand von Batteriezellen (SOC; SOC: State of Charge) und/oder der Alterungszustand von Batteriezellen (SOH; SOH: State of Health) bestimmt. Darüber hinaus weist die Steuergeräteeinheit vorzugsweise eine Kommunikationsschnittstelle auf, über welche die Steuergeräteeinheit mit weiteren Steuergeräteeinheiten, welche nicht zu dem Batteriemanagementsystem gehören, kommunizieren kann. Da insbesondere eine Verwendung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems in in Hybrid-, Plug-In-Hybrid oder Elektrofahrzeugen eingesetzten Batteriesystemen vorgesehen ist, ist die Steuergeräteeinheit des Batteriemanagementsystems vorzugsweise ausgebildet, über die Kommunikationsschnittstelle mit Fahrzeugsteuergeräten, wie beispielsweise einer sogenannten Vehicle Control Unit (VCU), zu kommunizieren. Eine VCU übernimmt dabei Funktionalitäten, wie die Koordination des Antriebsmomentes, das Lademanagement und/oder die Kontrolle über Fahrzeugzustände, wie beispielsweise„Laden", „Fahren" oder „Parken". Die Zellüberwachungseinheiten des erfindungsgemäßen Batte esystems sind vorzugsweise zur Übernahme von sensorischen Funktionen, wie insbesondere zum Erfassen von Batteriezellspannungen und/oder von Batteriezelltemperaturen, und/oder zur Durchführung des Ladungsausgleichs zwischen den Batteriezellen ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Zellüberwachungseinheiten sogenannte Cell Supervision Circuits (CSC) sind, wobei die als Slave ausgebildeten Zellüberwachungseinheiten (Slave- Zellüberwachungseinheiten) erfindungsgemäß keinen Niederspannungsbereich aufweisen, wohingegen die als Master ausgebildete Zellüberwachungseinheit (Master-Zellüberwachungseinheit) erfindungsgemäß sowohl einen Hochspannungsbereich als auch einen Niederspannungsbereich aufweist. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass bei Verwendung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems eine Zellüberwachungseinheit jeweils genau einer Batteriezelle zugeordnet ist. Vorzugsweise erfolgt auf den Zellüberwachungseinheiten keine Auswertung von erfassten Betriebsparametern. The control unit of the battery management system according to the invention is preferably a central control unit, in particular a so-called battery control unit (BCU). Advantageously, the control unit is designed to perform central control tasks. In particular, it is provided that the control unit unit is connected via the communication system with the cell monitoring units for receiving data and receives from the cell monitoring units detected operating parameters, in particular battery cell voltages and / or battery cell temperatures. The received data are evaluated by the control unit. In particular, battery characteristics, such as the state of charge of SOC (battery cells) and / or the state of health of SOH (SOH), are determined during the evaluation. In addition, the control unit unit preferably has a communication interface via which the control unit unit can communicate with further control unit units which do not belong to the battery management system. In particular, since a use of the battery management system according to the invention is provided in battery systems used in hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles, the control unit of the battery management system is preferably formed, via the communication interface with vehicle control devices, such as a so-called Vehicle Control Unit (VCU) to communicate. A VCU assumes functions such as the coordination of the drive torque, the charge management and / or the control of vehicle states, such as "loading", "driving" or "parking". The cell monitoring units of the battery system according to the invention are preferably designed to take over sensory functions, in particular for detecting battery cell voltages and / or battery cell temperatures, and / or for carrying out charge equalization between the battery cells. In particular, it is provided that the cell monitoring units are so-called Cell Supervision Circuits (CSC), wherein the trained as a slave cell monitoring units (slave cell monitoring units) according to the invention have no low voltage range, whereas the trained as a master cell monitoring unit (master cell monitoring unit) according to the invention both a high voltage range and a Low voltage range has. Furthermore, it is provided in particular that when using the battery management system according to the invention a cell monitoring unit is assigned in each case exactly one battery cell. Preferably, no evaluation of detected operating parameters takes place on the cell monitoring units.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems ist vorgesehen, dass die Master- Zellüberwachungseinheit über das Kommunikationssystem mit der Steuergeräteeinheit und mit der Trenneinheit zur Übertragung von Daten verbunden ist. Vorteilhafterweise sind so insbesondere von den Zellüberwachungseinheiten erfasste Betriebsparameter, wie insbesondere Batteriezellspannungen und/oder Batteriezelltemperaturen, an die Steuergeräteeinheit und die Trenneinheit übertragbar, welche vorteilhafterweise ausgebildet sind, empfangene Betriebsparameter auszuwerten und/oder als Stellgrößen zu nutzen. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems sieht vor, dass die Steuergeräteeinheit zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist, wobei eine Übertragung von Daten zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit und der Steuergeräteeinheit auf Niederspannungspotential erfolgt. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Steuergeräteeinheit ausschließlich zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist, das heißt, dass die Steuergeräteeinheit hierbei nicht zum Betrieb auf Hochspannungspotential ausgebildet ist. Eine ausschließlich auf Niederspannungspotential zu betreibende Steuergeräteeinheit ist vorteilhafterweise kostengünstiger herstellbar. According to an advantageous embodiment of the battery management system according to the invention it is provided that the master cell monitoring unit is connected via the communication system with the control unit and with the separation unit for the transmission of data. Advantageously, operating parameters detected in particular by the cell monitoring units, in particular battery cell voltages and / or battery cell temperatures, can be transmitted to the control unit and the separation unit, which are advantageously designed to evaluate received operating parameters and / or to use them as manipulated variables. A preferred embodiment of the battery management system according to the invention provides that the control unit is designed for operation at low-voltage potential, wherein a transfer of data between the master cell monitoring unit and the control unit to low-voltage potential. In particular provided that the control unit is designed exclusively for operation on low-voltage potential, that is, that the control unit unit is not designed to operate at high voltage potential. An exclusively to low-voltage potential to be operated control unit is advantageously cheaper to produce.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems weist die Trenneinheit eine Auswerteeinheit zur Auswertung empfangener Daten auf. Ferner ist die Trenneinheit vorteilhafterweise zum Betrieb auf Hochspannungspotential und zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet, wobei eine Übertragung von Daten zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit und der Trenneinheit auf Hochspannungspotential und/oder auf Niederspannungspotential erfolgt. Durch die Auswerteeinheit ist die Trenneinheit vorteilhafterweise quasi mit einer „Intelligenz" ausgestattet, wodurch die Funktionalität der Trenneinheit vorteilhafterweise gegenüber bekannten Trenneinheiten, insbesondere gegenüber einfachen Schaltschützen, erweitert ist. Vorzugsweise weist die Trenneinheit zur Ansteuerung von Schaltelementen, insbesondere von Schaltschützen, ferner eine Steuereinrichtung auf, wobei von der Auswerteeinheit ausgewertete Daten vorteilhafterweise an die Steuereinrichtung der Trenneinheit übertragen werden. Die Trenneinheit ist durch die Auswerteeinheit und/oder die Steuereinrichtung vorteilhafterweise ausgebildet, sicherheitsrelevante Funktionen zu übernehmen, insbesondere eine galvanische Trennung der Batterie von einer Verbraucherund/oder Ladeeinrichtung auszulösen, vorteilhafterweise ohne dass eine entsprechende Ansteuerung der Trenneinheit durch die Steuergeräteeinheit erforderlich ist. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung übernimmt die Steuergeräteeinheit vorteilhafterweise keine im Zusammenhang mit einer galvanischen Trennung der Batterie von einer Verbraucher- und/oder Ladeeinrichtung verbundenen Sicherheitsfunktionen. In a further particularly preferred embodiment of the battery management system according to the invention, the separation unit has an evaluation unit for evaluating received data. Furthermore, the separation unit is advantageously designed for operation at high-voltage potential and for operation at low-voltage potential, with a transfer of data between the master cell monitoring unit and the separation unit to high-voltage potential and / or low-voltage potential. By means of the evaluation unit, the separation unit is advantageously equipped with quasi "intelligence", whereby the functionality of the separation unit is advantageously extended compared to known separation units, in particular compared to simple contactors .. Preferably, the separation unit for controlling switching elements, in particular contactors, further comprises a control device The separation unit is advantageously designed by the evaluation unit and / or the control device to assume safety-relevant functions, in particular to trigger a galvanic separation of the battery from a load and / or charging device, advantageously without a corresponding control of the separation unit by the control unit is required Control unit advantageously no in connection with a galvanic isolation of the battery from a consumer and / or charger connected safety functions.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausgestaltung des Batteriemanagementsystems umfasst das Batteriemanagementsystem wenigstens eine Strommesseinrichtung zum Messen eines elektrischen Stroms der Batterie, wobei die wenigstens eine Strommesseinrichtung mit der Trenneinheit verbunden ist, vorzugsweise über den Hochspannungskreis, und die Trenneinheit ausgebildet ist, von der wenigstens einen Strommesseinrichtung gemessene Ströme als Daten zu empfangen. Insbesondere kann die Strommesseinrichtung ein Shunt sein. Vorteilhafterweise werden von der wenigstens einen Strommesseinrichtung gemessene Ströme von der Auswerteeinheit der Trenneinheit hinsichtlich des Vorliegens eines kritischen Betriebszustandes ausgewertet. Vorzugsweise ist die Strommesseinrichtung über einen LIN-Bus (LIN: Lokal Interconnect Network) mit der Trenneinheit verbunden. Hierdurch ist vorteilhafterweise der sicherheitskritische Pfad bezüglich erfasster Strom messwerte verkürzt, wodurch die Systemsicherheit vorteilhafterweise erhöht ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems sieht vor, dass das Kommunikationssystem eine erste Kommunikationsleitung und/oder eine zweite Kommunikationsleitung umfasst, wobei die erste Kommunikationsleitung und/oder die zweite Kommunikationsleitung die Zellüberwachungseinheiten zur Übertragung von Daten miteinander verbindet, wobei eine Übertragung von Daten zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit und den Slave-Zellüberwachungseinheiten nach dem Daisy-Chain-Prinzip auf Hochspannungspotential erfolgt. Vorzugsweise weist das Kommunikationssystem eine erste Kommunikationsleitung und eine zweite Kommunikationsleitung auf, wobei die zweite Kommunikationsleitung als zu der ersten Kommunikationsleitung redundante Alarm-Line ausgebildet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Slave-Zellüberwachungseinheiten mit der Master-Zellüberwachungseinheit anhand eines Daisy-Chain-Konzeptes mit proprietären Protokoll, insbesondere unter Nutzung eines SPI (SPI: Serial Peripheral Interface), kommunizieren. According to an advantageous development of this embodiment of the battery management system, the battery management system comprises at least one current measuring device for measuring an electric current of the battery, wherein the at least one current measuring device is connected to the separation unit, preferably via the high voltage circuit, and the separation unit is designed to receive data measured by the at least one current measuring device as data. In particular, the current measuring device may be a shunt. Advantageously, currents measured by the at least one current measuring device are evaluated by the evaluation unit of the separation unit with regard to the presence of a critical operating state. Preferably, the current measuring device is connected to the separation unit via a LIN bus (LIN: Local Interconnect Network). As a result, the safety-critical path with respect to detected current is advantageously shortened reading values, whereby the system security is advantageously increased. A further advantageous embodiment of the battery management system according to the invention provides that the communication system comprises a first communication line and / or a second communication line, wherein the first communication line and / or the second communication line interconnects the cell monitoring units for transmitting data, wherein a transmission of data between the Master cell monitoring unit and the slave cell monitoring units according to the daisy-chain principle to high voltage potential. The communication system preferably has a first communication line and a second communication line, wherein the second communication line is designed as an alarm line redundant to the first communication line. In particular, it is provided that the slave cell monitoring units communicate with the master cell monitoring unit on the basis of a daisy-chain concept with a proprietary protocol, in particular using an SPI (SPI: Serial Peripheral Interface).
Vorteilhafterweise verbindet die erste Kommunikationsleitung ferner die Master- Zellüberwachungseinheit mit der Steuergeräteeinheit zur Übertragung von Daten, wobei eine Übertragung von Daten von den Slave- Zellüberwachungseinheiten über die Master-Zellüberwachungseinheit zu der Steuergeräteeinheit nach dem Daisy-Chain-Prinzip erfolgt, insbesondere auf Niederspannungspotential. Vorzugsweise kommunizieren die Slave- Zellüberwachungseinheiten über die Master-Zellüberwachungseinheit mit der Steuergeräteeinheit gemäß dem Daisy-Chain-Prinzip, insbesondere unter Nutzung eines SPI. Vorzugsweise umfasst die Steuergeräteeinheit dabei eine Daisy-Chain-Host-Recheneinrichtung. Advantageously, the first communication line further connects the master cell monitoring unit to the control unit for transmitting data, wherein a transmission of data from the slave cell monitoring units via the master cell monitoring unit to the Control unit according to the daisy-chain principle, in particular to low-voltage potential. Preferably, the slave cell monitoring units communicate via the master cell monitoring unit with the control unit according to the daisy-chain principle, in particular using an SPI. In this case, the control unit unit preferably comprises a daisy-chain host computing device.
Vorteilhafterweise verbindet die zweite Kommunikationsleitung die Master- Zellüberwachungseinheit zur Übertragung von Daten ferner mit der Trenneinheit, wobei eine Übertragung von Daten von den Slave- Zellüberwachungseinheiten über die Master-Zellüberwachungseinheit zu der Trenneinheit nach dem Daisy-Chain-Prinzip erfolgt, insbesondere auf Niederspannungspotential. Insbesondere ist vorgesehen, dass sämtliche sicherheitsrelevanten Daten über die zweite Kommunikationsleitung, welche vorzugsweise als Alarm-Line ausgebildet ist, redundant zu den an die Steuergeräteeinheit über die erste Kommunikationsleitung übertragenen Daten an die Trenneinheit übertragen werden. Durch die redundante Übertragung von sicherheitsrelevanten Daten (Daisy-Chain und Alarm-Line) zwischen den Zellüberwachungseinheiten und der Steuergeräteeinheit sowie zwischen den Zellüberwachungseinheiten und der Trenneinheit ist die Systemsicherheit vorteilhafterweise weiter erhöht sowie eine ASIL-Dekomposition (ASIL: Automotive Safety Integrity Level, vgl. ISO 26262) ermöglicht. Advantageously, the second communication line further connects the master cell monitoring unit for transmitting data with the separation unit, wherein a transmission of data from the slave cell monitoring units via the master cell monitoring unit to the separation unit according to the daisy chain principle, in particular to low-voltage potential. In particular, it is provided that all security-relevant data via the second communication line, which is preferably designed as an alarm line, are transmitted redundantly to the data transmitted to the control unit via the first communication line data to the separation unit. The redundant transmission of security-relevant data (daisy chain and alarm line) between the cell monitoring units and the control unit and between the cell monitoring units and the separation unit advantageously further increases the system security as well as an ASIL decomposition (ASIL: Automotive Safety Integrity Level, cf. ISO 26262).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems umfasst das Kommunikationssystem wenigstens einen Kommunikations-Bus, welcher die Master-Zellüberwachungseinheit mit der Steuergeräteeinheit und/oder die Master-Zellüberwachungseinheit mit der Trenneinheit zur Übertragung von Daten verbindet. Vorzugsweise erfolgt eine Übertragung von Daten zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit und der Steuergeräteeinheit und/oder eine Übertragung von Daten zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit und der Trenneinheit über den wenigstens einen Kommunikations-Bus auf Niederspannungspotential. Vorzugsweise kommunizieren die Slave-Zellüberwachungseinheiten bei dieser Ausgestaltung mit der Master-Zellüberwachungseinheiten sowohl über eine erste Kommunikationsleitung gemäß dem Daisy-Chain-Prinzip als auch über eine zweite Kommunikationsleitung, welche als zu der ersten Kommunikationsleitung redundante Alarm-Line ausgebildet ist. Die Kommunikation zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit und der Steuergeräteeinheit beziehungsweise die Kommunikation zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit und der Trenneinheit erfolgt dann vorteilhafterweise über den Kommunikations-Bus, insbesondere über einen privaten Bus, vorzugsweise über einen CAN-Bus (CAN: Controller Area Network). Vorzugsweise ist die Master- Zellüberwachungseinheit dabei ausgebildet, ein proprietäres Daisy-Chain- Protokoll in ein Protokoll, welches zur Übertragung über den Kommunikations- Bus genutzt wird, insbesondere in ein CAN-Protokoll, umzusetzen. According to a further advantageous embodiment of the battery management system according to the invention, the communication system comprises at least one communication bus which connects the master cell monitoring unit with the control unit and / or the master cell monitoring unit with the separation unit for transmitting data. Preferably, a transfer of data between the master cell monitoring unit and the control unit and / or a transfer of data between the master cell monitoring unit and the separation unit via the at least one communication bus to low-voltage potential. Preferably, in this embodiment, the slave cell monitoring units communicate with the master cell monitoring units both via a first one Communication line according to the daisy-chain principle as well as a second communication line, which is designed as redundant to the first communication line alarm line. The communication between the master cell monitoring unit and the control unit or the communication between the master cell monitoring unit and the separation unit is then advantageously via the communication bus, in particular via a private bus, preferably via a CAN bus (CAN: Controller Area Network). Preferably, the master cell monitoring unit is designed to implement a proprietary daisy-chain protocol in a protocol which is used for transmission via the communication bus, in particular in a CAN protocol.
Insbesondere ist vorgesehen, dass sämtliche sicherheitsrelevanten Daten redundant zu der Datenübertragung über den Kommunikations-Bus über eine Alarm-Line übertragen werden, insbesondere an die Trenneinheit, wobei die Alarm-Line die Master-Zellüberwachungseinheit mit der Trenneinheit vorteilhafterweise direkt verbindet und somit direkt Einfluss von der Master- Zellüberwachungseinheit auf eine galvanische Trennung der Batterie von einer Verbraucher- und/oder Ladeeinrichtung, insbesondere durch Ansteuerung von Schaltelementen der Trenneinheit, insbesondere Schaltschützen der Trenneinheit, nehmen kann. In particular, it is provided that all security-relevant data are transmitted redundantly to the data transmission via the communication bus via an alarm line, in particular to the separation unit, wherein the alarm line advantageously directly connects the master cell monitoring unit with the separation unit and thus directly influences the master cell monitoring unit can take on a galvanic separation of the battery from a consumer and / or charging device, in particular by controlling switching elements of the separation unit, in particular contactors of the separation unit.
Vorteilhafterweise umfasst das Kommunikationssystem einen weiteren Kommunikations-Bus, wobei die Steuergeräteeinheit über den weiteren Kommunikations-Bus zur Übertragung von Daten mit einer weiteren Steuergeräteeinheit verbindbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die weitere Steuergeräteeinheit eine Fahrzeugsteuergeräteeinheit ist, insbesondere eine Vehicle Control Unit (VCU). Die Steuergeräteeinheit ist somit vorteilhafterweise ausgebildet, von den Zellüberwachungseinheiten empfangene Daten über den weiteren Kommunikations-Bus an eine an den Kommunikations-Bus angeschlossene weitere Steuergeräteeinheit zu übertragen. Die Übertragung von Daten über den weiteren Kommunikations- Bus erfolgt dabei vorzugsweise auf Niederspannungspotential. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems ist die Steuergeräteeinheit zur Übertragung von Daten über das Kommunikationssystem mit der Trenneinheit verbunden, vorzugsweise über einen Kommunikations-Bus des Kommunikationssystems, insbesondere auf Niederspannungspotential. Vorzugsweise ist das Batteriemanagementsystem dabei ausgebildet, dass Daten von den Zellüberwachungseinheiten über die Steuergeräteeinheit an die Trenneinheit übertragen werden können und redundant dazu über eine Alarm-Line zumindest sicherheitsrelevante Daten direkt von den Slave- Zellüberwachungseinheiten über die Master-Zellüberwachungseinheit an die Trenneinheit übertragen werden können. Advantageously, the communication system comprises a further communication bus, wherein the control unit is connectable via the further communication bus for the transmission of data with another control unit. In particular, it is provided that the further control unit is a vehicle control unit, in particular a vehicle control unit (VCU). The control unit is thus advantageously designed to transmit data received from the cell monitoring units via the further communication bus to a further control unit connected to the communication bus. The transmission of data via the further communication bus is preferably carried out at low voltage potential. According to a further advantageous embodiment of the battery management system according to the invention, the control unit for the transmission of data via the communication system is connected to the separation unit, preferably via a communication bus of the communication system, in particular to low-voltage potential. Preferably, the battery management system is embodied such that data can be transmitted from the cell monitoring units via the control unit to the separation unit and redundantly via an alarm line at least safety-relevant data can be transmitted directly from the slave cell monitoring units via the master cell monitoring unit to the separation unit.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemanagementsystems sieht vor, dass die Steuergeräteeinheit eine Fahrzeugsteuergeräteeinheit ist, welche zur Ausführung zentraler Steuerungsaufgaben eines Batteriemanagementsystems ausgebildet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Steuergeräteeinheit eine VCU ist, welche um die Funktionalität einer Batterie Control Unit (BCU) erweitert ist. Die Fahrzeugsteuergeräteeinheit ist dabei vorteilhafterweise in das Batteriemanagementsystem integriert. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Fahrzeugsteuergeräteeinheit ausgebildet ist, nicht sicherheitsrelevante beziehungsweise nicht sicherheitskritische Funktionen des Batteriemanagementsystems auszuführen, und die Trenneinheit ausgebildet ist, sicherheitsrelevante beziehungsweise sicherheitskritische Funktionen wahrzunehmen beziehungsweise auszuführen, wozu die Trenneinheit vorteilhafterweise eine Auswerteeinheit und eine Steuereinrichtung, vorzugsweise ein Steuergerät und einen Controller, sowie ansteuerbare Schaltelemente aufweist. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Batteriesystem mit einer nachladbaren, eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batterie und einem Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs der Batterie vorgeschlagen, wobei das Batteriemanagementsystem ein erfindungsgemäßes Batteriemanagementsystem ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass eine Zellüberwachungseinheit des Battenemanagennentsystenns jeweils genau einer Batteriezelle der Batterie zugeordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass Batteriezellen des Batteriesystems zu Batteriemodulen elektrisch verschaltet sind, wobei die Batteriemodule elektrisch zu der Batterie verschaltet sind. Ferner ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante vorgesehen, dass das Batteriemanagementsystem eines Batteriesystems, welches mehrere Batteriemodule aufweist, für jedes Batteriemodul jeweils eine Master- Zellüberwachungseinheit aufweist. A further advantageous embodiment of the battery management system according to the invention provides that the control unit is a vehicle control unit, which is designed to perform central control tasks of a battery management system. In particular, it is provided that the control unit is a VCU, which is extended by the functionality of a battery control unit (BCU). The vehicle control unit is advantageously integrated into the battery management system. In this case, it is provided in particular that the vehicle control unit is designed to perform non-safety-critical or non-safety-critical functions of the battery management system, and the separation unit is designed to perform safety-relevant or safety-critical functions or perform what the separation unit advantageously an evaluation and control device, preferably a control unit and a Controller, and controllable switching elements has. To solve the object mentioned above, a battery system with a rechargeable, a plurality of battery cells comprehensive battery and a battery management system for monitoring and regulating the operation of the battery is further proposed, wherein the battery management system according to the invention Battery management system is. It is provided in particular that a cell monitoring unit of the Battenemanagennentsystenns is assigned in each case exactly one battery cell of the battery. In particular, it is provided that battery cells of the battery system are electrically connected to battery modules, wherein the battery modules are electrically connected to the battery. Furthermore, according to an advantageous embodiment variant, it is provided that the battery management system of a battery system which has a plurality of battery modules has a master cell monitoring unit for each battery module.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 in einem Blockschaltbild eine vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßesFurther advantageous details, features and design details of the invention are explained in more detail in connection with the exemplary embodiments illustrated in the figures. 1 is a block diagram of a simplified representation of an embodiment of an inventive
Batteriemanagementsystem; Battery management system;
Fig. 2 in einem Blockschaltbild eine vereinfachte Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßesFig. 2 is a block diagram of a simplified representation of another embodiment of an inventive
Batteriemanagementsystem; Battery management system;
Fig. 3 in einem Blockschaltbild eine vereinfachte Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Batteriemanagementsystem. 3 is a block diagram of a simplified representation of another embodiment of a battery management system according to the invention.
In Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 ist jeweils als Blockschaltbild ein Batteriemanagementsystem 1 zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer nachladbaren, eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batterie dargestellt. Das in Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte Batteriemanagementsystem 1 umfasst dabei jeweils eine Steuergeräteeinheit 2, mehrere Zellüberwachungseinheiten 3, 5 (in den Figuren sind jeweils aus Gründen der besseren Übersicht nur drei Zellüberwachungseinheiten dargestellt), eine Trenneinheit 4 zur galvanischen Trennung der Batterie von einer Verbraucher- und/oder Ladeeinrichtung, ein Kommunikationssystem und eine Strommesseinrichtung 6, welche insbesondere als Shunt realisiert sein kann. Insbesondere ist eine Verwendung der in Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Battehemanagementsystenne 1 in in Elektrofahrzeugen eingesetzten Batteriesystemen vorgesehen. FIGS. 1, 2 and 3 each show a block diagram of a battery management system 1 for monitoring and regulating the operation of a rechargeable battery comprising a plurality of battery cells. The battery management system 1 illustrated in FIGS. 1, 2 and 3 in each case comprises a control unit 2, a plurality of cell monitoring units 3, 5 (only three cell monitoring units are shown in the figures for better clarity), a separation unit 4 for galvanic Disconnecting the battery from a consumer and / or charging device, a communication system and a current measuring device 6, which can be realized in particular as a shunt. In particular, a use of the battery management system 1 shown in FIGS. 1, 2 and 3 is provided in battery systems used in electric vehicles.
Eine Übertragung von Daten von den Zellüberwachungseinheiten 3, 5 der in den Figuren dargestellten Battehemanagementsystenne 1 erfolgt unter Nutzung des Kommunikationssystems nach dem Master-Slave-Prinzip. Eine Zellüberwachungseinheit 5 ist dabei als Master ausgebildet, die anderen Zellüberwachungseinheiten 3 sind als Slave ausgebildet. Die als Master ausgebildete Zellüberwachungseinheit 5 (Master-Zellüberwachungseinheit) gewährt den anderen Zellüberwachungseinheiten 3 (Slave- Zellüberwachungseinheiten) befristet den Zugriff. Die Master- Zellüberwachungseinheit 5 bestimmt so die Kommunikationshäufigkeit durch Abfragen der dieser untergeordneten Slave-Zellüberwachungseinheiten 3. Eine Slave-Zellüberwachungseinheit 3 antwortet vorzugsweise nur, wenn diese von der Master-Zellüberwachungseinheit 5 angesprochen wird. Das Kommunikationssystem der in Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 jeweils dargestellten Batteriemanagementsysteme 1 umfasst eine erste Kommunikationsleitung 1 1 und eine zweite Kommunikationsleitung 12, wobei die erste Kommunikationsleitung 1 1 und die zweite Kommunikationsleitung 12 die Zellüberwachungseinheiten 3, 5 zur Übertragung von Daten miteinander verbinden, wobei eine Übertragung von Daten zwischen der Master- Zellüberwachungseinheit 5 und den Slave-Zellüberwachungseinheiten 3 vorzugsweise nach dem Daisy-Chain-Prinzip erfolgt. A transmission of data from the cell monitoring units 3, 5 of the Battehemanagementsystenne 1 shown in the figures is carried out using the communication system according to the master-slave principle. A cell monitoring unit 5 is designed as a master, the other cell monitoring units 3 are designed as a slave. The master cell monitoring unit 5 (master cell monitoring unit) grants access to the other cell monitoring units 3 (slave cell monitoring units) for a limited time. The master cell monitoring unit 5 thus determines the frequency of communication by querying the subordinate slave cell monitoring units 3. A slave cell monitoring unit 3 preferably responds only when it is addressed by the master cell monitoring unit 5. The communication system of the battery management systems 1 shown in FIGS. 1, 2 and 3 comprises a first communication line 11 and a second communication line 12, the first communication line 11 and the second communication line 12 the cell monitoring units 3, 5 for the transmission of Connect data with each other, wherein a transfer of data between the master cell monitoring unit 5 and the slave cell monitoring units 3 preferably takes place according to the daisy chain principle.
Wie in Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 durch die unterschiedlichen Schraffuren kenntlich gemacht, ist das Batteriemanagementsystem 1 jeweils teilweise an einen Hochspannungskreis (Schraffur von links unten nach rechts oben) und teilweise an einen Niederspannungskreis (Schraffur von links oben nach rechts unten) angeschlossen. Das Batteriemanagementsystem 1 ist dabei dementsprechend teilweise zum Betrieb auf Hochspannungspotential (HV Potential, HV: High Voltage) und teilweise zum Betrieb auf Niederspannungspotential (LV Potential, LV: Low Voltage) ausgebildet. Die Slave-Zellüberwachungseinheiten 3 sind ausschließlich zum Betrieb auf Hochspannungspotential und nicht zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet. Die Master-Zellüberwachungseinheit 5 ist zum Betrieb auf Hochspannungspotential und zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet. Auf der Master-Zellüberwachungseinheit 5 erfolgt dabei eine galvanische Trennung zwischen Hochspannungspotential und Niederspannungspotential. As indicated in FIGS. 1, 2 and 3 by the different hatchings, the battery management system 1 is in each case partially connected to a high-voltage circuit (hatching from bottom left to top right) and partially to a low-voltage circuit (hatching from top left to right below). The battery management system 1 is accordingly partially for operation at high voltage potential (HV Potential, HV: high voltage) and partly designed for operation at low-voltage potential (LV potential, LV: low voltage). The slave cell monitoring units 3 are designed exclusively for operation at high-voltage potential and not for operation at low-voltage potential. The master cell monitoring unit 5 is designed for operation at high-voltage potential and for operation at low-voltage potential. On the master cell monitoring unit 5, a galvanic separation takes place between the high voltage potential and the low voltage potential.
Die Trenneinheit 4 zur galvanischen Trennung einer Batterie von einer Verbraucher- und/oder Ladeeinrichtung der in den Figuren dargestellten Batteriemanagementsysteme 1 umfasst jeweils eine Auswerteeinheit (in den Figuren nicht explizit dargestellt) und eine Steuereinrichtung (in den Figuren nicht explizit dargestellt). Die Steuereinrichtung der Trenneinheit 4 ist dabei zur Ansteuerung von Schaltelementen der Trenneinheit 4 (in den Figuren nicht explizit dargestellt) ausgebildet, wobei über die Schaltelemente eine Batterie von einer Verbraucher- und/oder einer Ladeeinrichtung galvanisch trennbar ist. Die Trenneinheit 4 weist ferner jeweils einen Hochspannungsbereich (Schraffur von links unten nach rechts oben) und einen Niederspannungsbereich (Schraffur von links oben nach rechts unten) auf und ist dementsprechend zum Betrieb auf Hochspannungspotential und zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet. Die Strommesseinrichtung 6 des Batteriemanagementsystems 1 , insbesondere ein Shunt, ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils über eine Kommunikationsverbindung 9, vorzugsweise einen LIN-Bus, direkt mit dem Hochspannungsbereich der Trenneinheit 4 verbunden. Somit ist vorteilhafterweise eine direkte Kommunikation zwischen den Komponenten zur Messung des Stroms (Strommesseinrichtung 6) und der Trenneinheit 4 realisiert, wodurch der sicherheitskritische Pfad über die Kommunikationsverbindung 9 kurz ist. Die Trenneinheit 4 ist vorteilhafterweise des Weiteren ausgebildet, ein über die Signalleitung 7 gesendetes Crash-Signal als Daten zu empfangen und auszuwerten, um bei Bedarf eine galvanische Trennung der Batterie von einer Verbraucher- und/oder einer Ladeeinrichtung auszulösen. Ferner ist die Trenneinheit 4 vorteilhafterweise ausgebildet, ein HV-Interlock-Signal (HV: High Voltage) zu überwachen, welches der Trenneinheit 4 über die Signalleitung 8 bereitgestellt wird. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine redundante Übertragung von sicherheitsrelevanten Informationen zwischen den Zellüberwachungseinheiten 3, 5 und der Trenneinheit 4. Dazu umfasst das Kommunikationssystem einen Kommunikations-Bus 1 1 ", welcher als CAN-Bus ausgebildet ist und über welchen die Kommunikation zwischen der Master- Zellüberwachungseinheit 5 und der Steuergeräteeinheit 2 sowie zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit 5 und der Trenneinheit 4 erfolgt. Die Master- Zellüberwachungseinheit 5 ist dabei zur Umsetzung eines proprietären Daisy- Chain-Protokolls in ein CAN-Protokoll ausgebildet. Die zweite Kommunikationsleitung 12, welche die Zellüberwachungseinheiten 3, 5 miteinander verbindet, verbindet bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zudem die Master-Zellüberwachungseinheit 5 mit der Trenneinheit 4. Eine Übertragung von Daten erfolgt dabei über die Kommunikationsleitung 12 gemäß dem Daisy-Chain-Prinzip auf Hochspannungspotential. Die zweite Kommunikationsleitung 12 zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit 5 und der Trenneinheit 4 ist dabei vorteilhafterweise als Alarm-Line ausgebildet. Über die Kommunikationsleitung 12 kann die Master-Zellüberwachungseinheit 5 vorteilhafterweise direkt Einfluss auf die Schaltelementsteuerung der Trenneinheit 4 nehmen. The separation unit 4 for galvanic isolation of a battery from a consumer and / or charging device of the battery management systems 1 shown in the figures each comprise an evaluation unit (not explicitly shown in the figures) and a control device (not explicitly shown in the figures). The control device of the separation unit 4 is designed to control switching elements of the separation unit 4 (not explicitly shown in the figures), wherein via the switching elements, a battery of a consumer and / or a charging device is electrically separable. The separation unit 4 further includes a high voltage region (hatching from lower left to upper right) and a low voltage region (hatching from upper left to lower right) and is accordingly designed to operate at high voltage potential and operate at low voltage potential. The current measuring device 6 of the battery management system 1, in particular a shunt, is in the illustrated embodiments in each case via a communication link 9, preferably a LIN bus, directly connected to the high voltage region of the separation unit 4. Thus, advantageously, a direct communication between the components for measuring the current (current measuring device 6) and the separation unit 4 is realized, whereby the safety-critical path via the communication link 9 is short. The separation unit 4 is advantageously further configured to receive and evaluate a crash signal transmitted via the signal line 7 as data in order to trigger a galvanic separation of the battery from a load and / or a charging device, if required. Furthermore, the Separation unit 4 advantageously designed to monitor a HV interlock signal (HV: High Voltage), which is provided to the separation unit 4 via the signal line 8. In the embodiment shown in FIG. 1, a redundant transmission of security-relevant information takes place between the cell monitoring units 3, 5 and the separation unit 4. For this purpose, the communication system comprises a communication bus 1 1 ", which is designed as a CAN bus and via which the communication between the master cell monitoring unit 5 and the control unit 2 and between the master cell monitoring unit 5 and the separation unit 4. The master cell monitoring unit 5 is designed to implement a proprietary daisy-chain protocol in a CAN protocol 1, which connects the cell monitoring units 3, 5, also connects the master cell monitoring unit 5 to the separation unit 4 in the exemplary embodiment shown in FIG. 1. A transmission of data takes place via the communication line 12 according to the daisy chain principle on high-pass nnungspotential. The second communication line 12 between the master cell monitoring unit 5 and the separation unit 4 is advantageously designed as an alarm line. Via the communication line 12, the master cell monitoring unit 5 advantageously can directly influence the switching element control of the separation unit 4.
Das Kommunikationssystem des in Fig. 1 dargestellten Batteriemanagementsystems 1 weist ferner einen weiteren Kommunikations- Bus 14 auf, über welchen die Steuergeräteeinheit 2 mit einer Fahrzeugsteuergeräteeinheit 10 zum Austausch von Daten verbunden ist. Der Kommunikations-Bus 14 ist dabei vorzugsweise ebenfalls ein CAN-Bus. Die Fahrzeugsteuergeräteeinheit 10 ist vorzugsweise eine sogenannte Vehicle- Control-Unit (VCU), welche insbesondere Funktionalitäten, wie die Koordination des Antriebsmomentes, das Lademanagement und/oder die Kontrolle über Fahrzeugzustände, wie Laden, Fahren, Parken usw., ausübt. Von der Steuergeräteeinheit 2 empfangene und/oder ausgewertete Daten können dabei über den Kommunikations-Bus 14 an die Fahrzeugsteuergeräteeinheit 10 übertragen werden. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Batteriemanagementsystem 1 umfasst das Kommunikationssystem eine erste Kommunikationsleitung 1 1 und eine zweite Kommunikationsleitung 12, wobei die erste Kommunikationsleitung 1 1 und die zweite Kommunikationsleitung 12 die Zellüberwachungseinheiten 3, 5 zur Übertragung von Daten miteinander verbinden. Ferner verbindet die erste Kommunikationsleitung 1 1 ' die Master- Zellüberwachungseinheit 5 mit der Steuergeräteeinheit 2 zur Übertragung von Daten, wobei die Übertragung von Daten von den Slave- Zellüberwachungseinheiten 3 über die Master-Zellüberwachungseinheit 5 an die Steuergeräteeinheit 2 nach dem Daisy-Chain-Prinzip erfolgt, vorzugsweise unter Nutzung eines Serial Peripheral Interface (SPI). Die zweite Kommunikationsleitung 12' verbindet ferner die Master- Zellüberwachungseinheit 5 zur Übertragung von Daten mit der Trenneinheit 4, wobei eine Übertragung von Daten über die zweite Kommunikationsleitung 12' auf Niederspannungspotential erfolgt. Sämtliche sicherheitsrelevante Daten werden vorteilhafterweise über die zweite Kommunikationsleitung 12' redundant zu den über die erste Kommunikationsleitung 1 1 ' übertragenen Daten kommuniziert. Die zweite Kommunikationsleitung 12' führt dabei von den Slave- Zellüberwachungseinheiten 3 über die Master-Zellüberwachungseinheit 5 direkt zu der Trenneinheit 4. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise direkt von der Master-Zellüberwachungseinheit 5 Einfluss auf die Steuerung der Schaltelemente der Trenneinheit 4 genommen werden. Von der Steuergeräteeinheit 2 empfangene Daten können darüber hinaus über eine weitere Kommunikationsleitung 13, welche die Steuergeräteeinheit 2 zur Übertragung von Daten mit der Trenneinheit 4 verbindet, an die Trenneinheit 4 übertragen werden. Ferner ist vorgesehen, dass bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die Steuergeräteeinheit 2 über einen Kommunikations-Bus 14 empfangene und/oder ausgewertete Daten an eine weitere Steuergeräteeinheit 10 weiterleiten kann. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Batteriemanagementsystem 1 ist die Steuergeräteeinheit 2 eine Fahrzeugsteuergeräteeinheit, welche in das Batteriemanagementsystem 1 integriert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Steuergeräteeinheit 2 eine Vehicle Control Unit (VCU) ist. Die Steuergeräteeinheit 2 ist vorteilhafterweise ausgebildet sämtliche nicht sicherheitsrelevanten Funktionen des Batteriemanagementsystems 1 auszuführen, beispielsweise die Bestimmung des State of Charge (SOC) und/oder die Bestimmung des State of Health (SOH). Die Trenneinheit 4 des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels ist dabei ausgebildet, sämtliche sicherheitsrelevanten Funktionen des Batteriemanagementsystems 1 auszuführen. Dazu werden von den Zellüberwachungseinheiten 3, 5 erfasste Betriebsparameter, insbesondere Batteriezellspannungen und/oder Batteriezelltemperaturen, an die Steuergeräteeinheit 2 und an die Trenneinheit 4 übertragen. Dabei ist vorgesehen, dass eine Übertragung von den Slave- Zellüberwachungseinheiten 3 an die Master-Zellüberwachungseinheit 5 gemäß dem Daisy-Chain-Prinzip erfolgt. Die Master-Zellüberwachungseinheit 5 umfasst dabei vorteilhafterweise einen Daisy-Chain-Host Rechner. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Slave-Zellüberwachungseinheiten 3 mit der Master-Zellüberwachungseinheit 5 nach dem Daisy-Chain-Prinzip mit proprietären Protokoll, insbesondere unter Nutzung eines SPI, kommunizieren. The communication system of the battery management system 1 illustrated in FIG. 1 also has a further communication bus 14 via which the control unit 2 is connected to a vehicle control unit 10 for exchanging data. The communication bus 14 is preferably also a CAN bus. The vehicle control unit 10 is preferably a so-called vehicle control unit (VCU), which in particular functionalities such as the coordination of the drive torque, charging management and / or the control of vehicle conditions, such as loading, driving, parking, etc. exercises. Of the Control unit 2 received and / or evaluated data can be transmitted via the communication bus 14 to the vehicle control unit 10. In the exemplary embodiment for a battery management system 1 shown in FIG. 2, the communication system comprises a first communication line 11 and a second communication line 12, the first communication line 11 and the second communication line 12 interconnecting the cell monitoring units 3, 5 for the transmission of data. Furthermore, the first communication line 1 1 'connects the master cell monitoring unit 5 to the control unit 2 for the transmission of data, the transmission of data from the slave cell monitoring units 3 via the master cell monitoring unit 5 to the control unit 2 according to the daisy chain principle takes place, preferably using a Serial Peripheral Interface (SPI). The second communication line 12 'further connects the master cell monitoring unit 5 for transmitting data to the separation unit 4, wherein a transmission of data via the second communication line 12' to low-voltage potential. All safety-relevant data are advantageously communicated redundantly via the second communication line 12 'to the data transmitted via the first communication line 1 1'. The second communication line 12 'leads from the slave cell monitoring units 3 via the master cell monitoring unit 5 directly to the separation unit 4. In this way, advantageously directly from the master cell monitoring unit 5 influence on the control of the switching elements of the separation unit 4 are taken. In addition, data received by the control unit 2 can be transmitted to the separation unit 4 via a further communication line 13, which connects the control unit 2 for the transmission of data to the separation unit 4. It is further provided that in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the control unit 2 can forward data received and / or evaluated via a communication bus 14 to a further control unit 10. In the exemplary embodiment for a battery management system 1 illustrated in FIG. 3, the control unit 2 is a vehicle control unit which is integrated in the battery management system 1. In particular, it is provided that the control unit 2 is a vehicle control unit (VCU). The control unit 2 is advantageously designed to perform all non-safety-related functions of the battery management system 1, for example the determination of the state of charge (SOC) and / or the determination of the state of health (SOH). The separation unit 4 of the embodiment shown in FIG. 3 is designed to perform all safety-related functions of the battery management system 1. For this purpose, operating parameters acquired by the cell monitoring units 3, 5, in particular battery cell voltages and / or battery cell temperatures, are transmitted to the control unit 2 and to the separation unit 4. It is provided that a transmission from the slave cell monitoring units 3 to the master cell monitoring unit 5 takes place according to the daisy-chain principle. The master cell monitoring unit 5 advantageously comprises a daisy-chain host computer. In particular, it is provided that the slave cell monitoring units 3 communicate with the master cell monitoring unit 5 according to the daisy-chain principle with a proprietary protocol, in particular using an SPI.
Die Master-Zellüberwachungseinheit 5 ist in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel über einen CAN-Bus 1 1 " mit der Steuergeräteeinheit 2 zur Übertragung von Daten verbunden. Auf der Master-Zellüberwachungseinheit 5 erfolgt dabei die Umsetzung des proprietären Daisy-Chain-Protokolls in das CAN-Protokoll. Darüber hinaus ist die Master-Zellüberwachungseinheit 5 über die zweite Kommunikationsleitung 12' direkt mit der Trenneinheit 4 zur Übertragung von Daten verbunden. Die zweite Kommunikationsleitung 12' ist dabei vorzugsweise als Alarm-Line ausgebildet. Die galvanische Trennung der zweiten Kommunikationsleitung 12, 12' zwischen Hochspannungspotential (zweite Kommunikationsleitung 12) und Niederspannungspotential (zweite Kommunikationsleitung 12') erfolgt auf der Master-Zellüberwachungseinheit 5. Die Kommunikationsleitung 12' kann somit direkt an den Niederspannungsbereich der Trenneinheit 4 angebunden werden. The master cell monitoring unit 5 is connected to the control unit 2 for the transmission of data via a CAN bus 11 'in the exemplary embodiment shown in Fig. 3. The implementation of the proprietary daisy chain protocol is carried out on the master cell monitoring unit 5 In addition, the master cell monitoring unit 5 is connected via the second communication line 12 'directly to the separation unit 4 for the transmission of data The second communication line 12' is preferably designed as an alarm line 12, 12 'between high-voltage potential (second communication line 12) and low-voltage potential (second communication line 12') takes place on the master cell monitoring unit 5. The communication line 12 'can thus be connected directly to the low-voltage region of the separation unit 4.
Des Weiteren verbindet bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kommunikations-Bus 15, vorzugsweise ebenfalls ein CAN-Bus, die Steuergeräteeinheit 2 mit dem Niederspannungsbereich der Trenneinheit 4 zur Übertragung von Daten. An die Steuergeräteeinheit 2 von der Master- Zellüberwachungseinheit 5 übertragene Daten können dabei vorteilhafterweise von der Steuergeräteeinheit 2 an die Trenneinheit 4 weitergeleitet werden, sodass eine redundante Übertragung von Daten von der Master- Zellüberwachungseinheit 5 an die Trenneinheit 4 ermöglicht ist. Während die Übertragung von Daten über den Kommunikations-Bus 15 dabei vorzugsweise gemäß dem CAN-Protokoll erfolgt, ist vorgesehen, dass die Übertragung von Daten von den Slave-Zellüberwachungseinheiten 3 über die Master- Zellüberwachungseinheit 5 an die Trenneinheit 4 nach dem Daisy-Chain-Prinzip erfolgt. Furthermore, in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3, a communication bus 15, preferably also a CAN bus, connects the control unit 2 to the low-voltage area of the separation unit 4 for the transmission of data. Data transmitted to the control unit 2 by the master cell monitoring unit 5 can advantageously be forwarded from the control unit 2 to the separation unit 4, so that a redundant transmission of data from the master cell monitoring unit 5 to the separation unit 4 is made possible. While the transmission of data via the communication bus 15 preferably takes place according to the CAN protocol, it is provided that the transmission of data from the slave cell monitoring units 3 via the master cell monitoring unit 5 to the separation unit 4 after the daisy-chain Principle takes place.
Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. The exemplary embodiments illustrated in the figures and explained in connection therewith serve to explain the invention and are not restrictive of it.

Claims

Ansprüche claims
Battehemanagementsystenn (1 ) zum Uberwachen und Regeln des Betriebs einer nachladbaren, eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batterie, welches eine Steuergeräteeinheit (2), eine Trenneinheit (4) zur galvanischen Trennung der Batterie von einer Verbraucher- und/oder einer Ladeeinrichtung, eine Mehrzahl von jeweils wenigstens einer Batteriezelle zuzuordnenden Zellüberwachungseinheiten (3, 5) und ein Kommunikationssystem zum Senden und/oder Empfangen von Daten umfasst, wobei das Batteriemanagementsystem (1 ) teilweise zum Betrieb auf Hochspannungspotential und teilweise zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragung von Daten von den Zellüberwachungseinheiten (3, 5) unter Nutzung des Kommunikationssystems nach dem Master-Slave- Prinzip erfolgt, wobei eine der Zellüberwachungseinheiten eine Master- Zellüberwachungseinheit (5) ist, welche zum Betrieb auf Hochspannungspotential und zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist, und wobei die weiteren Zellüberwachungseinheiten Slave- Zellüberwachungseinheiten (3) sind, welche zum Betrieb auf Hochspannungspotential ausgebildet sind. Battery management system (1) for monitoring and controlling the operation of a rechargeable battery comprising a plurality of battery cells, comprising a control unit (2), a separation unit (4) for galvanically isolating the battery from a load and / or a charger, a plurality of In each case at least one battery cell to be assigned cell monitoring units (3, 5) and a communication system for transmitting and / or receiving data, wherein the battery management system (1) is designed partly for operation at high voltage potential and partly for operation at low voltage potential, characterized in that a transmission data is taken from the cell monitoring units (3, 5) using the master-slave communication system, one of the cell monitoring units being a master cell monitoring unit (5) for operation at high voltage potential and for operation on low voltage potentials l is formed, and wherein the further cell monitoring units are slave cell monitoring units (3) which are designed for operation at high-voltage potential.
Batteriemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Master-Zellüberwachungseinheit (5) über das Kommunikationssystem mit der Steuergeräteeinheit (2) und mit der Trenneinheit (4) zur Übertragung von Daten verbunden ist. Battery management system (1) according to claim 1, characterized in that the master cell monitoring unit (5) is connected via the communication system with the control unit (2) and with the separation unit (4) for transmitting data.
Batteriemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteeinheit (2) zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist, wobei eine Übertragung von Daten zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit (5) und der Steuergeräteeinheit (2) auf Niederspannungspotential erfolgt. Battery management system (1) according to claim 1, characterized in that the control unit (2) is designed for operation on low-voltage potential, wherein a transmission of Data between the master cell monitoring unit (5) and the control unit (2) to low-voltage potential.
Batte emanagementsystenn (1 ) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinheit (4) eine Auswerteeinheit zur Auswertung empfangener Daten aufweist und dass die Trenneinheit (4) zum Betrieb auf Hochspannungspotential und zum Betrieb auf Niederspannungspotential ausgebildet ist, wobei eine Übertragung von Daten zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit (5) und der Trenneinheit (4) auf Hochspannungspotential und/oder auf Niederspannungspotential erfolgt. Batte emanagementsystenn (1) according to claim 2 or claim 3, characterized in that the separation unit (4) has an evaluation unit for evaluating received data and that the separation unit (4) is designed for operation at high voltage potential and for operation at low voltage potential, wherein a transmission Data between the master cell monitoring unit (5) and the separation unit (4) to high voltage potential and / or to low-voltage potential.
Batteriemanagementsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem eine erste Kommunikationsleitung (1 1 ) und/oder eine zweite Kommunikationsleitung (12) umfasst, wobei die erste Kommunikationsleitung (1 1 ) und/oder die zweite Kommunikationsleitung (12) die Zellüberwachungseinheiten (3, 5) zur Übertragung von Daten miteinander verbindet, wobei eine Übertragung von Daten zwischen der Master-Zellüberwachungseinheit (5) und den Slave- Zellüberwachungseinheiten (3) nach dem Daisy-Chain-Prinzip auf Hochspannungspotential erfolgt. Battery management system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the communication system comprises a first communication line (1 1) and / or a second communication line (12), wherein the first communication line (1 1) and / or the second communication line (12 ) the cell monitoring units (3, 5) for the transmission of data to each other, wherein a transfer of data between the master cell monitoring unit (5) and the slave cell monitoring units (3) according to the daisy-chain principle at high voltage potential.
Batteriemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommunikationsleitung (1 1 ') ferner die Master-Zellüberwachungseinheit (5) mit der Steuergeräteeinheit (2) zur Übertragung von Daten verbindet, wobei eine Übertragung von Daten von den Slave-Zellüberwachungseinheiten (3) über die Master- Zellüberwachungseinheit (5) zu der Steuergeräteeinheit (2) nach dem Daisy-Chain-Prinzip erfolgt. Battery management system (1) according to claim 5, characterized in that the first communication line (1 1 ') further connects the master cell monitoring unit (5) with the control unit (2) for transmitting data, wherein a transmission of data from the slave cell monitoring units (3) via the master cell monitoring unit (5) to the control unit (2) according to the daisy chain principle.
Batteriemanagementsystem (1 ) nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kommunikationsleitung (12') ferner die Master-Zellüberwachungseinheit (5) mit der Trenneinheit (4) zur Übertragung von Daten verbindet, wobei eine Übertragung von Daten von den Slave-Zellüberwachungseinheiten (3) über die Master- Zellüberwachungseinheit (5) zu der Trenneinheit (4) nach dem Daisy- Chain-Prinzip erfolgt. Battery management system (1) according to claim 5 or claim 6, characterized in that the second communication line (12 ') further comprises the master cell monitoring unit (5) with the separation unit (4) for Transmission of data, wherein a transfer of data from the slave cell monitoring units (3) via the master cell monitoring unit (5) to the separation unit (4) takes place according to the daisy chain principle.
Battehemanagementsystenn (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem wenigstens einen Kommunikations-Bus (1 1 ") umfasst, welcher die Master- Zellüberwachungseinheit (5) mit der Steuergeräteeinheit (2) und/oder die Master-Zellüberwachungseinheit (5) mit der Trenneinheit (4) zur Übertragung von Daten verbindet. Battehemanagementsystenn (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the communication system comprises at least one communication bus (1 1 "), which the master cell monitoring unit (5) with the control unit (2) and / or the master cell monitoring unit ( 5) connects to the separation unit (4) for transmission of data.
Batteriemanagementsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationssystem einen weiteren Kommunikations-Bus (14) umfasst, wobei die Steuergeräteeinheit (2) über den weiteren Kommunikations-Bus (14) zur Übertragung von Daten mit einer weiteren Steuergeräteeinheit (10) verbindbar ist. Battery management system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the communication system comprises a further communication bus (14), wherein the control unit (2) via the further communication bus (14) for transmitting data with another control unit ( 10) is connectable.
Batteriemanagementsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteeinheit (2) über das Kommunikationssystem mit der Trenneinheit (4) zur Übertragung von Daten verbunden ist. Battery management system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (2) via the communication system with the separation unit (4) is connected for the transmission of data.
Batteriemanagementsystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräteeinheit (2) eine Fahrzeugsteuergeräteeinheit ist, welche zur Ausführung zentraler Steuerungsaufgaben eines Batteriemanagementsystems ausgebildet ist. Battery management system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (2) is a vehicle control unit, which is designed to perform central control tasks of a battery management system.
Batteriesystem mit einer nachladbaren, eine Mehrzahl von Batteriezellen umfassenden Batterie und einem Batteriemanagementsystem (1 ) zum Überwachen und Regeln des Betriebs der Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemanagementsystem (1 ) ein Batteriemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ist. A battery system comprising a rechargeable battery comprising a plurality of battery cells and a battery management system (1) for monitoring and controlling the operation of the battery, characterized in that the battery management system (1) is a battery management system according to one of claims 1 to 11.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108215819A (en) * 2016-12-22 2018-06-29 郑州宇通客车股份有限公司 Off-board charger data transmission method, system, BMS and monitor terminal
CN108337143A (en) * 2018-02-05 2018-07-27 上海炙云新能源科技有限公司 Communication structure, communication system and communication means

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016115807A1 (en) * 2016-08-25 2018-03-01 HELLA GmbH & Co. KGaA Adapter for a battery management system and battery management system
KR20190009367A (en) * 2016-09-21 2019-01-28 오토모티브 에너지 서플라이 가부시키가이샤 Battery system
DE102016220262A1 (en) * 2016-10-17 2018-04-19 Robert Bosch Gmbh Electromechanical adapter, energy storage system and method for operating an energy storage system
DE102016222515A1 (en) 2016-11-16 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Method and device for message transmission in a computer network
DE102016223154A1 (en) * 2016-11-23 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh battery unit
DE102017211468A1 (en) * 2017-07-05 2019-01-10 Robert Bosch Gmbh Master control unit for a battery system
DE102017212794A1 (en) 2017-07-26 2019-01-31 Robert Bosch Gmbh Method and device for balancing charge states of individual batteries of a battery system
DE102018201690A1 (en) * 2018-02-05 2019-08-08 Robert Bosch Gmbh Battery system for an electric vehicle, method for operating a battery system and electric vehicle
CN110962609A (en) * 2019-12-31 2020-04-07 中国汽车技术研究中心有限公司 BMS acquisition system and method for battery
EP3998667A1 (en) * 2021-02-19 2022-05-18 Lilium eAircraft GmbH Battery management system for an electric air vehicle
CN113147630B (en) * 2021-04-30 2023-04-25 江铃汽车股份有限公司 Mode control method, system, readable storage medium and vehicle
CN114506245B (en) * 2022-04-11 2022-07-15 山西维度空间信息科技有限公司 Power battery charging and discharging management method and device, electronic equipment and medium

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6133709A (en) * 1997-01-21 2000-10-17 Metrixx Limited Signalling system
US20080086247A1 (en) 2006-10-10 2008-04-10 Hyundai Motor Company Battery management system for vehicles
WO2008055505A1 (en) 2006-11-10 2008-05-15 Lithium Balance A/S A battery management system
US20100052428A1 (en) 2008-09-03 2010-03-04 Omron Corporation Multi-cell battery system, and management number numbering method
US20110049977A1 (en) 2009-09-01 2011-03-03 Boston-Power, Inc. Safety and performance optimized controls for large scale electric vehicle battery systems
US20120235483A1 (en) 2011-03-18 2012-09-20 Johnson Controls Technology Llc Battery power source control and current detection systems and methods
US20120242144A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Ford Global Technologies Llc Vehicle battery cell with integral control circuit
WO2012165771A2 (en) 2011-05-31 2012-12-06 주식회사 엘지화학 System for storing power comprising modularized bms and method for controlling same
DE102011085787A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-08 Sb Limotive Company Ltd. Battery management unit with a variety of monitoring IC chips

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000005596A1 (en) * 1998-07-21 2000-02-03 Metrixx Limited Signalling system
FR2899340B1 (en) * 2006-03-31 2008-05-23 Atmel Grenoble Soc Par Actions CIRCUIT FOR MEASURING AND CONTROLLING DIFFERENTIAL VOLTAGES
US9270133B2 (en) * 2007-04-02 2016-02-23 Linear Technology Corporation Monitoring cells in energy storage system
CN101119036B (en) * 2007-07-23 2011-01-19 柏禄帕迅能源科技有限公司 Battery management system for electric automobile
US8212522B2 (en) * 2008-02-12 2012-07-03 Leah M. Piatkowski, legal representative Energy storage module
DE102009020178A1 (en) * 2009-05-06 2010-11-11 Continental Automotive Gmbh System for storing energy
US9263776B2 (en) * 2011-01-06 2016-02-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system including the same
JP5498414B2 (en) * 2011-02-28 2014-05-21 株式会社東芝 Test apparatus and battery pack test method
JP5718731B2 (en) * 2011-05-31 2015-05-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Voltage monitoring system and voltage monitoring module

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6133709A (en) * 1997-01-21 2000-10-17 Metrixx Limited Signalling system
US6404166B1 (en) 1997-01-21 2002-06-11 Metrixx Limited Signalling system
US20080086247A1 (en) 2006-10-10 2008-04-10 Hyundai Motor Company Battery management system for vehicles
WO2008055505A1 (en) 2006-11-10 2008-05-15 Lithium Balance A/S A battery management system
US20100052428A1 (en) 2008-09-03 2010-03-04 Omron Corporation Multi-cell battery system, and management number numbering method
US20110049977A1 (en) 2009-09-01 2011-03-03 Boston-Power, Inc. Safety and performance optimized controls for large scale electric vehicle battery systems
US20120235483A1 (en) 2011-03-18 2012-09-20 Johnson Controls Technology Llc Battery power source control and current detection systems and methods
US20120242144A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Ford Global Technologies Llc Vehicle battery cell with integral control circuit
WO2012165771A2 (en) 2011-05-31 2012-12-06 주식회사 엘지화학 System for storing power comprising modularized bms and method for controlling same
DE102011085787A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-08 Sb Limotive Company Ltd. Battery management unit with a variety of monitoring IC chips

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108215819A (en) * 2016-12-22 2018-06-29 郑州宇通客车股份有限公司 Off-board charger data transmission method, system, BMS and monitor terminal
CN108215819B (en) * 2016-12-22 2024-03-01 宇通客车股份有限公司 Data transmission method and system of off-board charger, BMS and monitoring terminal
CN108337143A (en) * 2018-02-05 2018-07-27 上海炙云新能源科技有限公司 Communication structure, communication system and communication means
CN108337143B (en) * 2018-02-05 2024-03-01 上海炙云新能源科技有限公司 Communication structure, communication system, and communication method

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Publication number Publication date
DE102014200111A1 (en) 2015-07-09
CN105874643A (en) 2016-08-17
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