WO2017063897A1 - Kommunikationssystem für ein batteriemanagementsystem für eine batterie und verfahren zum betreiben wenigstens eines vorbestimmten koppelnetzwerks eines solchen kommunikationssystems - Google Patents

Kommunikationssystem für ein batteriemanagementsystem für eine batterie und verfahren zum betreiben wenigstens eines vorbestimmten koppelnetzwerks eines solchen kommunikationssystems Download PDF

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WO2017063897A1
WO2017063897A1 PCT/EP2016/073381 EP2016073381W WO2017063897A1 WO 2017063897 A1 WO2017063897 A1 WO 2017063897A1 EP 2016073381 W EP2016073381 W EP 2016073381W WO 2017063897 A1 WO2017063897 A1 WO 2017063897A1
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WO
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communication
predetermined
input
network
switching network
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Application number
PCT/EP2016/073381
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Inventor
Juergen Seidel
Chrysanthos Tzivanopoulos
Clemens Schroff
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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    • H04B3/00—Line transmission systems
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/10—Current supply arrangements
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a communication system for a
  • Battery management system for a battery, wherein the communication system has multiple communication participants and a plurality of each one
  • Communication partners associated switching networks includes. Furthermore, the invention relates to a method for operating at least one
  • a transmission channel for the communication system consists of two
  • Coupling network is connected via a respective one of two input-side terminals to a respective other supply line of the supply lines. Furthermore, each switching network has two output sides
  • the coupling networks are for a coupling or decoupling of
  • Coupling network that is, to be ensured between a transmitter and receiver unit of each communication subscriber and the transmission channel.
  • Such galvanic isolation can be achieved inductively via transformers or capacitively via capacitors. In practice, such a galvanic separation is usually done by a combination of transformers and capacitors.
  • each switching network is used to one in the data transmission
  • the communication system comprises a plurality of communication subscribers and a plurality of in each case one communication subscriber associated switching networks.
  • Each coupling network has two input-side connections with one
  • the transmission channel is for transmitting communication signals having a transmission frequency received from the
  • At least one predetermined Koppe In network of the switching networks each have a first and a second operating state, in which one at the transmission frequency between the two input-side terminals of the respective predetermined
  • each is a predetermined one
  • Switching network in one of its two operating states one or more times.
  • the invention further provides a method for operating at least one predetermined switching network of a plurality of switching networks of a communication system for a battery management system for a battery.
  • the communication system comprises a plurality of communication nodes each assigned to a switching network of the switching networks.
  • each switching network can be connected or connected via two input-side terminals to a transmission channel and via two output-side connections to the associated communication station.
  • Transmission channel is for transmitting communication frequency having a transmission frequency, which of the
  • This has at least one predetermined coupling network each have a first and a second
  • the method includes a step of putting each predetermined switching network into each one or more times
  • the communication process may be in a state of
  • Communication system take place in which the communication participants are connected to the transmission channel.
  • the battery comprises an electrical series connection of a plurality of battery cell units, each having at least one battery cell. This forms the
  • each coupling network is assigned in each case to a battery cell unit of the battery cell units and, via its two input-side terminals, parallel to the assigned one
  • Battery cell unit switched or switchable.
  • Series connection preferably busbars, via which the battery cell units are connected to each other and via which the battery is also connectable to a consumer.
  • the busbars can be electrically conductive busbars.
  • the battery cell units of the series circuit forming the transmission channel have impedances at the transmission frequency which provide additional attenuation for signal energy from the transmission channel represent transmitted communication signals.
  • Modulation and coding of the communication signals are used and thus a reduction of manufacturing costs of a communication system described above can be achieved.
  • Battery cell units each as a single battery cell or as each
  • Battery cell module formed with a plurality of battery cells. If the
  • Battery cell units are designed as battery cells, takes place during the communication process, a battery cell-based communication. If the battery cell units are designed as battery cell modules, a battery cell module-based communication takes place during the communication process.
  • a previously described communication system comprises a control unit.
  • the control unit is designed during the
  • Communication process to put each communication participant one or more times in each communication state of two communication states.
  • the two communication states occurring during the communication process of each communication subscriber comprise an active communication state in which the respective communication state
  • Communication participant sends and / or receives at least one of the communication signals. Furthermore, the two include during the
  • Communication occurring communication states each communication subscriber a passive communication state in which the respective communication participant sends and / or receives none of the communication signals.
  • time-based communication is preferably used to avoid collisions during the communication process.
  • the communication system preferably has a
  • Communication participants are assigned by means of a bus access method at least one time slot, during which the respective
  • Transmission frequency sends and / or receives.
  • This bus access method is also known by the term “Time Triggered Communication” or “Time Division Multiple Access” (TDMA).
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • each communication participant When using a previously mentioned time-based communication during the communication process, each communication participant is in each case in its active communication state during the at least one assigned time slot and otherwise in its passive one
  • the switching network In its first operating state, the switching network has a first impedance amount of its input impedance. Also, each predetermined switching network has a second impedance amount of its in its second operating state
  • each communication subscriber assigned to a predetermined switching network is designed to be during the
  • each communication subscriber associated with a predetermined switching network is adapted to be during the
  • each predetermined switching network preferably coincides with an input and / or output state of the respective predetermined coupling network.
  • Each in its input and / or decoupling state predetermined coupling network can communication signals with the
  • the second operating state of each predetermined switching network preferably coincides with a forwarding state of the respective predetermined switching network.
  • Coupling network can communicate signals with the transmission frequency with low attenuation and distortion through its two input side
  • Input impedance of each coupling network for example, by means of an attempt, a simulation, a calculation or an automatic learning process are determined.
  • Such an automatic learning process can be controlled, for example, by a communication master of the respective communication system.
  • Such an automatic learning process may also be performed, for example, once or at each start of the respective one
  • Battery management system for a battery to be installed in a drive system of a vehicle to use battery can be an optimal
  • Impedance amounts of the input impedance of each coupling network to be set to achieve the optimum transmission characteristic are coincident with the above optimum values.
  • Coupling network each have a switchable connection between its two input-side terminals.
  • each switchable connection is non-conductive in the first operating state of the respective first predetermined coupling network. Further, each switchable connection generates in the second one
  • Terminals of the respective first predetermined coupling network Under a short circuit for the communication signals between the two input-side terminals of each first predetermined coupling network is one between the two input-side terminals of each first predetermined
  • connection which has a predefined, particularly low impedance.
  • This predefined impedance has an amount that is low-impedance, in particular at the transmission frequency or only at the transmission frequency and, for example, has a value of 0 ⁇ .
  • Such a connection may comprise, for example, a capacitor and a coil. In this way, each can be connected via the switchable connection
  • Terminals of the respective switching network are provided, which generates a low attenuation of the signal energy of the communication signals.
  • all coupling networks are contained in the at least one first coupling network.
  • the two input side terminals of each coupling network are galvanically separated from the two output side terminals of the respective coupling network.
  • a fifth preferred embodiment of the invention which can be combined with one or more of the previously described preferred developments and / or their embodiments, comprises at least a second predetermined coupling network of at least one predetermined
  • Pairing network one transformer each.
  • the transformer of every second predetermined coupling network is designed to generate a first voltage generated from a voltage present between the two input-side terminals of the respective second predetermined coupling network
  • every second predetermined switching network in its second operating state has a short circuit generated by the associated communication user for the
  • a short circuit for the communication signals between the two output terminals of each second predetermined switching network is understood to mean a connection occurring between the two output terminals of every other predetermined switching network and having a predefined, particularly low impedance.
  • This predefined impedance has an amount which, in particular in the case of
  • a connection may comprise, for example, a capacitor and a coil.
  • An advantage of a communication system is that each network between the two output-side terminals of a second predetermined coupling existing short circuit for the communication signals through the transformer of the respective second predetermined coupling network is also generated between the two input-side terminals of the same coupling network. Furthermore, each short circuit for the communication signals generated between the two input side terminals of a second predetermined switching network also becomes between terminals of the one to the second predetermined one
  • the transformer of every second predetermined switching network does not have to be changed to a between the two output-side terminals of the respective second predetermined switching network existing short circuit for the communication signals between the two input side
  • transformer of every other predetermined coupling network is already provided for providing galvanic isolation between that of the respective second predetermined coupling network
  • Another advantage is that an already existing
  • all the switching networks are included in the at least one second predetermined switching network.
  • the method according to the invention preferably comprises all the functional features of a previously described communication system individually or in one
  • a method described above preferably comprises a step of
  • the at least one exemplarily selected predetermined coupling network will be selected as the first
  • the first selected coupling network has an input impedance between its single input side terminal to be used and the first ground.
  • This input impedance has the same characteristics at the transmission frequency as the input impedance, between the two input-side terminals of each at least one predetermined coupling network of a previously described
  • the first selected switching network may also have a first and a second operating state.
  • the first selected coupling network from its first to its second operating state by generating a Short circuit for communication signals are offset with the transmission frequency between its individual input-side terminal to be used and the first ground.
  • the first selected switching network can furthermore be controlled in the same way by the assigned communication subscriber, in which each predetermined switching network of a communication system described above can be controlled.
  • the first selected coupling network can continue to operate in the same way in which each predetermined switching network of a communication system described above can be operated.
  • the at least one second exemplarily selected predetermined coupling network is referred to as the second selected coupling network.
  • the second selected switching network comprises more than two input-side terminals connectable to the transmission channel and / or more than two output-side terminals connected to the associated one
  • the second selected switching network may further communicate communication signals having the transmission frequency transmitted from and to be received by the associated communication subscriber via different pairs of its output side
  • the switching network has a plurality of input impedances, each occurring between the two input-side terminals of one of its pairs of two input-side terminals to be used. These input impedances each have the same characteristics as the transmission frequency Input impedance, the between the two input-side terminals of each at least one predetermined switching network one above
  • the second selected switching network may have a first operating state and a second operating state associated with this first operating state for each of its pairs of two input-side terminals to be used.
  • the second selected switching network may have more than two operating states.
  • the first selected switching network from each of its first operating states in the associated of its second operating states by generating a
  • Short circuit for communication signals are offset with the transmission frequency between its respective two input-side terminals.
  • the second selected switching network may also be driven in the same way by the associated communication subscriber with respect to each of its pairs of two input-side terminals to be used, in which each predetermined switching network is one of those described above
  • the second selected switching network may further be operated in the same manner with respect to each of its pairs of two input-side terminals to be used, in which each predetermined switching network of a communication system described above may be operated.
  • Communication signals have at least one further transmission frequency.
  • such a communication system has the same properties with respect to each further transmission frequency as with respect to the aforementioned transmission frequency.
  • Figure 1 shows an arrangement with a battery and a trained according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows an exemplarily selected coupling network of the
  • FIG. 3 shows the exemplarily selected coupling network of the
  • Figure 1 shows an arrangement with a battery 10 and a trained according to a first embodiment of the invention communication system for a battery management system for the battery 10.
  • the battery 10 includes a series circuit with a plurality of battery cell units 1 1, each as a single battery cell or each as a battery cell module are formed with at least one battery cell.
  • the series connection comprises several
  • the communication system includes several
  • Each switching network 35 is in each case assigned to a battery cell unit 1 1 and is connected via two input-side connections parallel to the associated one
  • Each switching network 35 is also over two output side terminals connected to the associated communication subscriber 30.
  • the series connection of the battery cell units 1 1 forms a transmission channel 40 for the communication system, during a communication process
  • each switching network 35 is designed to couple communication signals with the transmission frequency into the transmission channel 40 during the communication process and / or out of the transmission channel
  • Each coupling network 35 includes a transformer (not shown separately) configured to receive one of the two input terminals of the respective switching network 35
  • each coupling network 35 may comprise a capacitor.
  • Communication participant 30 is via the transformer and / or the
  • Capacitor of the associated coupling network 35 galvanically separated from the associated to the associated switching network 35 battery cell unit 1 1 and consequently also from the transmission channel 40.
  • the communication system has a system time that allows realization of time-based communication to avoid collisions during the communication process. To realize the time-based
  • Each switching network 35 has two operating states in which an input impedance occurring at the transmission frequency between the two input-side terminals of the respective switching network 35 has two different impedance amounts.
  • each switching network 35 comprises a transformer, a short circuit for the communication signals between the two output side terminals of the respective switching network 35 is generated for the purpose of offsetting each switching network 35 from a first operating state to a second operating state by the associated communication user 30.
  • the existing between the two output-side terminals of each switching network 35 existing
  • Short circuit for the communication signals is generated by the transformer of the respective switching network 35 between the two input-side terminals of the same coupling network 35.
  • each coupling network 35 has a first one in its first operating state
  • each switching network 35 may comprise a switchable connection between the two input-side terminals of the respective switching network 35, which has a non-conductive state and a conductive state. The switchable connection of each
  • switching network 35 In its conducting state, switching network 35 generates a short circuit for the communication signals between the two input terminals of the respective switching network 35.
  • the switchable connection of each switching network 35 for switching the respective switching network 35 from its first operating state to its second operating state by means of the respective switching network 35 associated communication subscriber 30 is switched from its non-conductive to its conductive state.
  • Coupling network is one occurring between the two input side or the two output side terminals of each switching network
  • This predefined impedance has an amount, in particular at the transmission frequency or only at the transmission frequency is low impedance and, for example, has a value of 0 ⁇ .
  • Connection may include, for example, a capacitor and a coil.
  • each communication subscriber 30 is designed to place the assigned switching network 35 in its first operating state during the communication process in the presence of its active communication state. Also, each communication participant 30 is trained to be in the communication process in the presence of its passive communication state.
  • FIG. 1 shows an example selected and offset in its first operating state coupling network 35 of the switching networks 35 of
  • Coupling network 35 is called.
  • Figure 2 also shows the first
  • the first communication participant 30 and the network to the first coupling 35 in parallel battery cell unit 1 1, which is referred to below as the first battery cell unit 1 1.
  • FIG. 2 also shows a first signal energy flow 50, which is derived from the
  • the first signal energy flow 50 is divided into a first smaller signal energy flow part 51 and into a second larger signal energy flow part 52 when the first battery cell unit 1 1 is crossed.
  • the first signal energy flow part 51 of the first signal energy flow 50 is forwarded via the first battery cell unit 11.
  • Signal energy flow portion 52 of the first signal energy flow 50 is transferred from the first switching network 35 from the transmission channel 40 to the first
  • FIG. 3 shows the first offset to its second operating state
  • FIG. 3 also shows a second signal energy flow 60, the communication signals transmitted from the transmission channel 40 during the communication process occurring in the presence of the first switching network 35 offset to the second operating state.
  • the second signal energy flow 60 is at crossing the first battery cell unit 1 1 in a first smaller signal energy flow part 61 and in a second larger
  • Signal energy flow part 62 divided.
  • the first signal energy flow part 61 of the second signal energy flow 60 is forwarded via the first battery cell unit 11.
  • Signal energy flow 60 is also forwarded via the two input-side terminals of the first switching network 35.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für eine Batterie (10). Ein jedes von mehreren Koppelnetzwerken (35) des Kommunikationssystems ist über zwei eingangsseitige Anschlüsse mit einem Übertragungskanal (40) und über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit einem zugeordneten von mehreren Kommunikationsteilnehmern (30) des Kommunikationssystems verbindbar oder verbunden. Der Übertragungskanal (40) ist zum Übertragen von eine Übertragungsfrequenz aufweisenden Kommunikationssignalen, die von den Kommunikationsteilnehmern (30) während eines zwischen den Kommunikationsteilnehmern (30) stattfindenden Kommunikationsvorgangs zu senden und/oder zu empfangen sind, verwendbar. Wenigstens ein vorbestimmtes Koppel netzwerk (35) der Koppelnetzwerke (35) weist jeweils einen ersten und einen zweiten Betriebszustand auf, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) vorkommende Eingangsimpedanz zwei unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist. Jeder einem vorbestimmten Koppelnetzwerk (35) zugeordnete Kommunikationsteilnehmer (30) ist dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk (35) in einen jeden seiner zwei Betriebszustände ein- oder mehrmalig zu versetzen.

Description

Beschreibung
Titel
Kommunikationssystem für ein Battenemanagementsystem für eine Batterie und Verfahren zum Betreiben wenigstens eines vorbestimmten Koppelnetzwerks eines solchen Kommunikationssystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem für ein
Batteriemanagementsystem für eine Batterie, wobei das Kommunikationssystem mehrere Kommunikationsteilnehmer und mehrere jeweils einem
Kommunikationsteilnehmer zugeordnete Koppelnetzwerke umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines
vorbestimmten Koppelnetzwerks der Koppelnetzwerke eines solchen
Kommunikationssystems. Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist ein Kommunikationssystem mit mehreren Kommunikationsteilnehmern und mehreren jeweils einem
Kommunikationsteilnehmer zugeordneten Koppelnetzwerken bekannt. Ein Übertragungskanal für das Kommunikationssystem besteht hierbei aus zwei
Versorgungsleitungen, über die eine Einheit zum Versorgen eines Verbrauchers mit elektrischer Energie mit dem Verbraucher verbunden ist. Jedes
Koppelnetzwerk ist über jeweils einen von zwei eingangsseitigen Anschlüssen mit einer jeweils anderen Versorgungsleitung der Versorgungsleitungen verbunden. Ferner ist jedes Koppelnetzwerk über zwei ausgangsseitige
Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer verbunden. Die Koppelnetzwerke sind für eine Ein- beziehungsweise Auskopplung von
Kommunikationssignalen in die beziehungsweise aus den Versorgungsleitungen vorgesehen. Spannungen, die auf den Versorgungsleitungen vorkommen, sind in der Regel sehr hoch und daher für den Kommunikationsteilnehmer
(Kommunikationsknoten) nicht direkt nutzbar. Diese Spannungen können in Abhängigkeit von einer Anwendungsart des Kommunikationssystems mehrere Hundert Volt betragen. Signalspannungen der Kommunikationssignale, die bei einer Datenübertragung zwischen den Kommunikationsteilnehmern auftreten, betragen meistens nur einige Millivolt. Diese Signalspannungen können in Sonderfällen auch im einstelligen Voltbereich liegen. Damit ein gefahrloser Betrieb des Kommunikationssystems möglich ist, muss daher eine galvanische Trennung zwischen den Eingangs- und den Ausgangsanschlüssen jedes
Koppelnetzwerks, das heißt, zwischen einer Sender- und Empfangseinheit jedes Kommunikationsteilnehmers und dem Übertragungskanal sichergestellt werden. Eine solche galvanische Trennung kann induktiv über Transformatoren oder kapazitiv über Kondensatoren erreicht werden. In der Praxis erfolgt eine solche galvanische Trennung meistens durch eine Kombination aus Transformatoren und Kondensatoren.
Aufgrund von Eigenschaften des Übertragungskanals und von bei der
Datenübertragung erforderlichen Datenraten sind bei einem zuvor genannten Kommunikationssystem aufwendige Modulation- und Kodierverfahren notwendig. Diese Nutzen in der Regel einen Frequenzbereich von mehreren Megahertz. Bei diesen Frequenzen kommt es vor allem an den Enden des Übertragungskanals zu Impedanzsprüngen, die zu Reflexionen der bei der Datenübertragung vorkommenden Kommunikationssignale führen. Diese Reflexionen führen zu einer Veränderung der Kommunikationssignale und können unter Umständen dazu führen, dass auf der Empfängerseite eine Dekodierung der
Kommunikationssignale, das heißt, eine Zurückgewinnung von in den
Kommunikationssignalen enthaltenen Informationen nicht mehr möglich ist. Zur Reduzierung der genannten Veränderungen der Kommunikationssignale wird jedes Koppelnetzwerk verwendet, um eine bei der Datenübertragung
vorkommende Impedanz (Wechselstromwiderstand) des zugeordneten
Kommunikationsteilnehmers an die Impedanz des Übertragungskanals anzupassen.
Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß wird ein Kommunikationssystem für ein
Batteriemanagementsystem für eine Batterie bereitgestellt. Dabei umfasst das Kommunikationssystem mehrere Kommunikationsteilnehmer und mehrere jeweils einem Kommunikationsteilnehmer zugeordnete Koppelnetzwerke. Jedes Koppelnetzwerk ist über zwei eingangsseitige Anschlüsse mit einem
Übertragungskanal und über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer verbindbar oder verbunden. Der Übertragungskanal ist zum Übertragen von eine Übertragungsfrequenz aufweisenden Kommunikationssignalen, die von den
Kommunikationsteilnehmern während eines zwischen den
Kommunikationsteilnehmern stattfindenden Kommunikationsvorgangs zu senden und/oder zu empfangen sind, verwendbar. Dabei weist wenigstens ein vorbestimmtes Koppe In etzwerk der Koppelnetzwerke jeweils einen ersten und einen zweiten Betriebszustand auf, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen vorbestimmten
Koppelnetzwerks vorkommende Eingangsimpedanz zwei unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist. Ferner ist jeder einem vorbestimmten
Koppelnetzwerk zugeordnete Kommunikationsteilnehmer dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs das zugeordnete vorbestimmte
Koppelnetzwerk in einen jeden seiner zwei Betriebszustände ein- oder mehrmalig zu versetzen.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Betreiben wenigstens eines vorbestimmten Koppelnetzwerks von mehreren Koppelnetzwerken eines Kommunikationssystems für ein Batteriemanagementsystem für eine Batterie bereitgestellt. Dabei umfasst das Kommunikationssystem mehrere jeweils einem Koppelnetzwerk der Koppelnetzwerke zugeordnete Kommunikationsteilnehmer. Ferner ist jedes Koppelnetzwerk über zwei eingangsseitige Anschlüsse mit einem Übertragungskanal und über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer verbindbar oder verbunden. Der
Übertragungskanal ist zum Übertragen von eine Übertragungsfrequenz aufweisenden Kommunikationssignalen, die von den
Kommunikationsteilnehmern während eines zwischen den
Kommunikationsteilnehmern stattfindenden Kommunikationsvorgangs zu senden und/oder zu empfangen sind, verwendbar. Dabei weist das wenigstens eine vorbestimmte Koppelnetzwerk jeweils einen ersten und einen zweiten
Betriebszustand auf, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen vorbestimmten Koppelnetzwerks vorkommende Eingangsimpedanz zwei unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist. Das Verfahren umfasst einen Schritt eines ein- oder mehrmaligen Versetzens jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks in einen jeden
Betriebszustand seiner zwei Betriebszustände während des
Kommunikationsvorgangs.
Der Kommunikationsvorgang kann in einem Zustand des
Kommunikationssystems stattfinden, in dem die Kommunikationsteilnehmer mit dem Übertragungskanal verbunden sind.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bevorzugt sind sämtliche Koppelnetzwerke in dem wenigstens einen
vorbestimmten Koppelnetzwerk enthalten.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Batterie eine elektrische Reihenschaltung von mehreren Batteriezelleinheiten, die jeweils wenigstens eine Batteriezelle aufweisen. Dabei bildet die
Reihenschaltung den Übertragungskanal. Ferner ist jedes Koppelnetzwerk jeweils einer Batteriezelleinheit der Batteriezelleinheiten zugeordnet und über seine zwei eingangsseitigen Anschlüsse parallel zu der zugeordneten
Batteriezelleinheit geschaltet oder schaltbar.
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem umfasst die
Reihenschaltung bevorzugt Verschienungen, über die die Batteriezelleinheiten miteinander verbunden sind und über die ferner die Batterie auch mit einem Verbraucher verbindbar ist. Die Verschienungen können elektrisch leitfähige Stromschienen sein.
Die Batteriezelleinheiten der den Übertragungskanal bildende Reihenschaltung verfügen bei der Übertragungsfrequenz über Impedanzen, die eine zusätzliche Dämpfung für eine Signalenergie der von dem Übertragungskanal zu übertragenen Kommunikationssignale darstellen. Bei Verwendung der zuvor genannten Verschienungen in der Reihenschaltung entstehen an
Verbindungsstellen zwischen den Batteriezelleinheiten und den Verschienungen Impedanzsprünge, die zu Reflexionen der Kommunikationssignale führen. Durch eine geeignete Wahl von Werten der zwei Impedanzbeträge der
Eingangsimpedanz jedes Koppel netzwerks kann eine Reduzierung einer von dem Übertragungskanal erzeugten Dämpfung der Signalenergie der
Kommunikationssignale und einer Entstehungswahrscheinlichkeit der zuvor genannten Reflexionen erreicht werden. Dadurch können einfachere
Modulations- und Kodierverfahren für die Kommunikationssignale verwendet werden und damit eine Reduzierung von Herstellungskosten eines zuvor beschriebenen Kommunikationssystems erreicht werden.
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem sind die
Batteriezelleinheiten jeweils als einzelne Batteriezelle oder jeweils als
Batteriezellmodul mit mehreren Batteriezellen ausgebildet. Wenn die
Batteriezelleinheiten als Batteriezellen ausgebildet sind, erfolgt während des Kommunikationsvorgangs eine batteriezellbasierte Kommunikation. Wenn die Batteriezelleinheiten als Batteriezellmodulen ausgebildet sind, erfolgt während des Kommunikationsvorgangs eine batteriezellmodulbasierte Kommunikation.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit der ersten bevorzugten Weiterbildung und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, umfasst ein zuvor beschriebenes Kommunikationssystem eine Steuereinheit. Dabei ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, während des
Kommunikationsvorgangs jeden Kommunikationsteilnehmer ein- oder mehrmalig in einen jeden Kommunikationszustand von zwei Kommunikationszuständen zu versetzen. Dabei umfassen die zwei während des Kommunikationsvorgangs vorkommenden Kommunikationszustände jedes Kommunikationsteilnehmers einen aktiven Kommunikationszustand, in dem der jeweilige
Kommunikationsteilnehmer zumindest eines der Kommunikationssignale sendet und/oder empfängt. Ferner umfassen die zwei während des
Kommunikationsvorgangs vorkommenden Kommunikationszustände jedes Kommunikationsteilnehmers einen passiven Kommunikationszustand, in dem der jeweilige Kommunikationsteilnehmer keines der Kommunikationssignale sendet und/oder empfängt.
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem wird zur Vermeidung von Kollisionen während des Kommunikationsvorgangs bevorzugt eine zeitbasierte Kommunikation verwendet. Zur Realisierung der zeitbasierten Kommunikation verfügt das Kommunikationssystem bevorzugt über eine
Systemzeit. Bei Vorhandensein der Systemzeit kann jedem
Kommunikationsteilnehmer mittels eines Buszugriffsverfahrens wenigstens ein Zeitschlitz zugeordnet werden, während dessen der jeweilige
Kommunikationsteilnehmer Kommunikationssignale mit der
Übertragungsfrequenz sendet und/oder empfängt. Dieses Buszugriffsverfahren ist auch unter dem Begriff„Time Triggered Communication" oder„Time Division Multiple Access" (TDMA) bekannt.
Bei Verwenden einer zuvor genannten zeitbasierten Kommunikation während des Kommunikationsvorgangs befindet sich jeder Kommunikationsteilnehmer während des wenigstens einen zugeordneten Zeitschlitzes jeweils in seinen aktiven Kommunikationszustand und sonst in seinem passiven
Kommunikationszustand.
Gemäß einer dritten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, weist jedes vorbestimmte
Koppelnetzwerk in seinem ersten Betriebszustand einen ersten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz auf. Auch weist jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinem zweiten Betriebszustand einen zweiten Impedanzbetrag seiner
Eingangsimpedanz auf, der kleiner als der erste Impedanzbetrag seiner
Eingangsimpedanz ist. Dabei ist jeder einem vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordnete Kommunikationsteilnehmer dazu ausgebildet, während des
Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines aktiven Kommunikationszustands das zugeordnete vorbestimmte Koppel netzwerk in seinen ersten Betriebszustand zu versetzen. Auch ist jeder einem vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordnete Kommunikationsteilnehmer dazu ausgebildet, während des
Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines passiven Kommunikationszustands das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinen zweiten Betriebszustand zu versetzen.
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem stimmt der erste Betriebszustand jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks bevorzugt mit einem Ein- und/oder Auskoppelzustand des jeweiligen vorbestimmten Koppel netzwerks überein. Jedes sich in seinem Ein- und/oder Auskoppelzustand befindliche vorbestimmte Koppelnetzwerk kann Kommunikationssignale mit der
Übertragungsfrequenz mit geringem Verlust ihrer Signalenergie in den
Übertragungskanal einkoppeln und/oder aus dem Übertragungskanal auskoppeln.
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem stimmt der zweite Betriebszustand jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks bevorzugt mit einem Weiterleitungszustand des jeweiligen vorbestimmten Koppelnetzwerks überein.
Jedes sich in seinem Weiterleitungszustand befindliche vorbestimmte
Koppelnetzwerk kann Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz mit geringer Dämpfung und Verzerrung über seine zwei eingangsseitigen
Anschlüsse weiterleiten.
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem können Parameter zum Bestimmen von optimalen Werten der zwei Impedanzbeträge der
Eingangsimpedanz jedes Koppel netzwerks beispielsweise mittels eines Versuch, einer Simulation, einer Berechnung oder eines automatischen Lernprozesses ermittelt werden. Ein solcher automatischer Lernprozesses kann beispielsweise durch einen Kommunikationsmaster des jeweiligen Kommunikationssystems gesteuert werden. Ein solcher automatischer Lernprozesses kann ferner beispielsweise einmalig oder bei einem jedem Start des jeweiligen
Kommunikationssystems stattfinden.
Wenn ein zuvor beschriebenes Kommunikationssystem für ein
Batteriemanagementsystem für eine in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs einzubauende Batterie zu verwenden ist, kann ein optimales
Übertragungsverhalten des Übertragungskanals des jeweiligen
Kommunikationssystems in einem Zustand ermittelt werden, in dem das jeweilige Kommunikationssystem in dem Fahrzeug eingebaut ist. Werte der zwei
Impedanzbeträge der Eingangsimpedanz jedes Koppelnetzwerks, die zum Erreichen des optimalen Übertragungsverhaltens einzustellen sind, stimmen hier mit den zuvor genannten optimalen Werten überein.
Gemäß einer vierten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, weist wenigstens ein erstes vorbestimmtes Koppelnetzwerk des wenigstens einen vorbestimmten
Koppelnetzwerks jeweils eine schaltbare Verbindung zwischen seinen zwei eingangsseitigen Anschlüssen auf. Dabei ist jede schaltbare Verbindung in dem ersten Betriebszustand des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks nicht leitend. Ferner erzeugt jede schaltbare Verbindung in dem zweiten
Betriebszustand des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppel netzwerks einen Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen
Anschlüssen des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks. Unter einem Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen jedes ersten vorbestimmten Koppel netzwerks ist eine zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen jedes ersten vorbestimmten
Koppelnetzwerks vorkommende Verbindung zu verstehen, die eine vordefinierte, besonders niedrige Impedanz aufweist. Diese vordefinierte Impedanz weist einen Betrag auf, der insbesondere bei der Übertragungsfrequenz oder nur bei der Übertragungsfrequenz niederohmig ist und beispielsweise einen Wert von 0 Ω hat. Eine solche Verbindung kann beispielsweise einen Kondensator und eine Spule umfassen. Auf diese Weise kann über die schaltbare Verbindung jedes
Koppelnetzwerks eine Verbindung zwischen den zwei eingangsseitigen
Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks bereitgestellt werden, die eine geringe Dämpfung der Signalenergie der Kommunikationssignale erzeugt.
Bevorzugt sind sämtliche Koppelnetzwerke in dem wenigstens einen ersten Koppelnetzwerk enthalten.
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem sind die zwei eingangsseitigen Anschlüsse jedes Koppelnetzwerks galvanisch von den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks getrennt. Gemäß einer fünften bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, umfasst wenigstens ein zweites vorbestimmtes Koppel netzwerk des wenigstens einen vorbestimmten
Koppelnetzwerks jeweils einen Transformator. Dabei ist der Transformator jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks dazu ausgebildet, eine aus einer zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks anliegenden Spannung erzeugte erste
Spannung in eine zweite Spannung umzuwandeln und die zweite Spannung zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks anzulegen.
Gemäß einer sechsten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die mit einer oder mehreren der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen und/oder deren Ausgestaltungen kombiniert werden kann, weist jedes zweite
vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinem ersten Betriebszustand keinen
Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen seinen zwei
ausgangsseitigen Anschlüssen auf. Ferner weist jedes zweite vorbestimmte Koppelnetzwerk in seinem zweiten Betriebszustand einen von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer erzeugten Kurzschluss für die
Kommunikationssignale zwischen seinen zwei ausgangsseitigen Anschlüssen auf. Unter einem Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks ist eine zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks vorkommende Verbindung zu verstehen, die eine vordefinierte, besonders niedrige Impedanz aufweist. Diese vordefinierte Impedanz weist einen Betrag auf, der insbesondere bei der
Übertragungsfrequenz oder nur bei der Übertragungsfrequenz niederohmig ist und beispielsweise einen Wert von 0 Ω hat. Eine solche Verbindung kann beispielsweise einen Kondensator und eine Spule umfassen.
Vorteilhaft bei einem Kommunikationssystem gemäß der sechsten bevorzugten Weiterbildung ist, dass jeder zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen eines zweiten vorbestimmten Koppel netzwerks vorhandene Kurzschluss für die Kommunikationssignale durch den Transformator des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks auch zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen desselben Koppelnetzwerks erzeugt wird. Ferner wird jeder zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen eines zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks erzeugte Kurzschluss für die Kommunikationssignale auch zwischen Anschlüssen der zu dem jeweiligen zweiten vorbestimmten
Koppelnetzwerk parallel geschalteten Batteriezelleinheit erzeugt. Somit wird ein Impedanzbetrag der Eingangsimpedanz jedes zweiten vorbestimmten
Koppelnetzwerks, der in Abwesenheit eines Kurzschlusses für die
Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks bei der
Übertragungsfrequenz vorkommt, stark reduziert. Vorteilhaft dabei ist, dass der Transformator jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks nicht verändert werden muss, um einen zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks vorhandenen Kurzschluss für die Kommunikationssignale auch zwischen den zwei eingangsseitigen
Anschlüssen desselben Koppelnetzwerks zu erzeugen. Hierbei zu
berücksichtigen ist, dass der Transformator jedes zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks bereits zur Bereitstellung einer galvanischen Trennung zwischen dem der jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk
zugeordneten Kommunikationsteilnehmer und dem Übertagungskanal vorhanden ist. Weiterhin vorteilhaft dabei ist, dass sich eine bereits vorhandene
Sendeendstufe jedes einem zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk
zugeordneten Kommunikationsteilnehmers zum Erzeugen des Kurzschlusses für die Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppel netzwerks anbietet. Hierbei zu berücksichtigen ist, dass zum Erzeugen des Kurzschlusses für die
Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes zweiten vorbestimmten Koppel netzwerks nur eine Anpassung einer Ansteuerung der Sendeendstufe des dem jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk zugeordneten Kommunikationsteilnehmers notwendig ist.
Bevorzugt sind sämtliche Koppelnetzwerke in dem wenigstens einen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerk enthalten. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst bevorzugt alle funktionalen Merkmale eines zuvor beschriebenen Kommunikationssystems einzeln oder in
Kombination. Ein zuvor beschriebenes Verfahren umfasst bevorzugt einen Schritt eines
Versetzens jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks in seinen zweiten
Betriebszustand durch Erzeugen eines Kurzschlusses für die
Kommunikationssignale zwischen seinen zwei eingangsseitigen Anschlüssen. Ein im Folgenden näher beschriebener erster Fall bezieht sich auf eine optionale
Ausbildungsart wenigstens eines beispielhaft ausgewählten vorbestimmten Koppelnetzwerks der Koppelnetzwerke eines zuvor beschriebenen
Kommunikationssystems. Im Folgenden wird das wenigstens eine beispielhaft ausgewählte vorbestimmte Koppelnetzwerk als das erste ausgewählte
Koppelnetzwerk bezeichnet. In dem ersten Fall wird bei dem ersten
ausgewählten Koppelnetzwerk ein einzelner eingangsseitiger Anschluss, der mit dem Übertragungskanal verbindbar ist, und/oder ein einzelner ausgangsseitiger Anschluss, der mit dem zugeordnete Kommunikationsteilnehmer verbindbar ist, für eine Übertragung von Kommunikationssignalen mit der Übertragungsfrequenz verwendet. Hierbei erfolgt eine Rückleitung der entsprechenden
Kommunikationssignale über den zu verwendenden einzelnen eingangsseitigen Anschluss und eine erste Masse und/oder über den zu verwendenden einzelnen ausgangsseitigen Anschluss und eine zweite Masse. Wenn sich der erste Fall auf eine Verwendung des einzelnen eingangsseitigen
Anschlusses bezieht, weist das erste ausgewählte Koppelnetzwerk zwischen seinem zu verwendenden einzelnen eingangsseitigen Anschluss und der ersten Masse eine Eingangsimpedanz auf. Diese Eingangsimpedanz hat bei der Übertragungsfrequenz die gleichen Eigenschaften wie die Eingangsimpedanz, die zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen jedes wenigstens einen vorbestimmten Koppel netzwerks eines weiter oben beschriebenen
Kommunikationssystems bei der Übertragungsfrequenz vorkommt. Folglich kann das erste ausgewählte Koppelnetzwerk auch einen ersten und einen zweiten Betriebszustand aufweisen. Hierbei kann das erste ausgewählte Koppelnetzwerk von seinem ersten in seinen zweiten Betriebszustand durch Erzeugen eines Kurzschlusses für Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz zwischen seinem einzelnen zu verwendenden eingangsseitigen Anschluss und der ersten Masse versetzt werden. Das erste ausgewählte Koppelnetzwerk kann ferner in gleicher weise von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer angesteuert werden, in der jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems angesteuert werden kann. Das erste ausgewählte Koppel netzwerk kann weiterhin in gleicher weise betrieben werden, in der jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems betrieben werden kann.
Ein im Folgenden näher beschriebener zweiter Fall bezieht sich auf eine optionale Ausbildungsart wenigstens eines zweiten bespielhaft ausgewählten vorbestimmten Koppelnetzwerks der Koppelnetzwerke eines zuvor
beschriebenen Kommunikationssystems. Im Folgenden wird das wenigstens eine zweite beispielhaft ausgewählte vorbestimmte Koppelnetzwerk als das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk bezeichnet. In dem zweiten Fall umfasst das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk mehr als zwei eingangsseitige Anschlüsse, die mit dem Übertragungskanal verbindbar sind, und/oder mehr als zwei ausgangsseitige Anschlüsse, die mit dem zugeordneten
Kommunikationsteilnehmer verbindbar sind. Hierbei kann das zweite
ausgewählte Koppelnetzwerk beispielsweise über unterschiedliche Paare seiner eingangsseitigen Anschlüsse Kommunikationssignale mit der
Übertragungsfrequenz in den Übertragungskanal ein- und aus dem
Übertragungskanal auskoppeln. Beispielsweise kann das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk ferner Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz, die von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer gesendet werden und zu empfangen sind, über unterschiedliche Paare seiner ausgangsseitigen
Anschlüsse übertragen. Wenn sich der zweite Fall auf eine Verwendung von mehr als zwei
eingangsseitigen Anschlüssen bezieht, weist das zweite ausgewählte
Koppelnetzwerk mehrere Eingangsimpedanzen auf, die jeweils zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen eines seiner zu verwendenden Paare von zwei eingangsseitigen Anschlüssen vorkommen. Diese Eingangsimpedanzen haben bei der Übertragungsfrequenz jeweils die gleichen Eigenschaften wie die Eingangsimpedanz, die zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen jedes wenigstens einen vorbestimmten Koppelnetzwerks eines weiter oben
beschriebenen Kommunikationssystems bei der Übertragungsfrequenz vorkommt. Folglich kann das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk für jedes seiner zu verwendenden Paare von zwei eingangsseitigen Anschlüssen einen ersten Betriebszustand und einen diesem ersten Betriebszustand zugeordneten zweiten Betriebszustand aufweisen. Folglich kann das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk mehr als zwei Betriebszustände aufweisen. Hierbei kann das erste ausgewählte Koppelnetzwerk von jedem seiner ersten Betriebszustände in den zugeordneten seiner zweiten Betriebszustände durch Erzeugen eines
Kurzschlusses für Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz zwischen seinen jeweiligen zwei eingangsseitigen Anschlüssen versetzt werden. Das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk kann ferner bezüglich jedes seiner zu verwendenden Paare von zwei eingangsseitigen Anschlüssen in gleicher weise von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer angesteuert werden, in der jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk eines weiter oben beschriebenen
Kommunikationssystems von dem jeweils zugeordneten
Kommunikationsteilnehmer angesteuert werden kann. Das zweite ausgewählte Koppelnetzwerk kann weiterhin bezüglich jedes seiner zu verwendenden Paare von zwei eingangsseitigen Anschlüssen in gleicher weise betrieben werden, in der jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk eines weiter oben beschriebenen Kommunikationssystems betrieben werden kann.
Bei einem zuvor beschriebenen Kommunikationssystem können die
Kommunikationssignale wenigstens eine weitere Übertragungsfrequenz aufweisen. Dabei hat ein solches Kommunikationssystem bezüglich jeder weiteren Übertragungsfrequenz die gleichen Eigenschaften wie bezüglich der zuvor genannten Übertragungsfrequenz. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Für gleiche Komponenten werden jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet. Jede Komponente wird jeweils einmalig eingeführt und bei Wiederholung jeweils als schon bekannt behandelt, unabhängig davon, auf welche Zeichnung oder auf welches Ausführungsbeispiel sich ein jeweils entsprechender Beschreibungsteil, in dem die entsprechende Komponente wiederholt vorkommt, bezieht. In den Zeichnungen ist:
Figur 1 eine Anordnung mit einer Batterie und einem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildeten
Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für die Batterie,
Figur 2 ein beispielshaft ausgewähltes Koppelnetzwerk des
Kommunikationssystems, welches sich in einem ersten Betriebszustand befindet, und
Figur 3 das beispielshaft ausgewählte Koppelnetzwerk des
Kommunikationssystems, welches sich in einem zweiten Betriebszustand befindet.
Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Anordnung mit einer Batterie 10 und einem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildeten Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für die Batterie 10. Die Batterie 10 umfasst eine Reihenschaltung mit mehreren Batteriezelleinheiten 1 1 , die jeweils als eine einzelne Batteriezelle oder jeweils als ein Batteriezellmodul mit wenigstens einer Batteriezelle ausgebildet sind. Die Reihenschaltung umfasst mehrere
Verschienungen 15, über die die Batteriezelleinheiten 1 1 miteinander verbunden sind und über die ferner die Batterie 10 mit einem Verbraucher 20 der Anordnung verbunden ist. Das Kommunikationssystem umfasst mehrere
Kommunikationsteilnehmer 30 und mehrere jeweils einem
Kommunikationsteilnehmer 30 zugeordnete Koppel netzwerke 35.
Jedes Koppelnetzwerk 35 ist jeweils einer Batteriezelleinheit 1 1 zugeordnet und über zwei eingangsseitige Anschlüsse parallel zu der zugeordneten
Batteriezelleinheit 1 1 geschaltet. Jedes Koppelnetzwerk 35 ist ferner über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer 30 verbunden.
Die Reihenschaltung der Batteriezelleinheiten 1 1 bildet einen Übertragungskanal 40 für das Kommunikationssystem, der während eines Kommunikationsvorgangs
Kommunikationssignale mit einer Übertragungsfrequenz, die von den
Kommunikationsteilnehmern 30 gesendet werden oder zu empfangen sind, überträgt. Ferner ist jedes Koppelnetzwerk 35 dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz in den Übertragungskanal 40 einzukoppeln und/oder aus dem Übertagungskanal
40 auszukoppeln.
Jedes Koppelnetzwerk 35 umfasst einen Transformator (nicht separat dargestellt), der dazu ausgebildet ist, eine aus einer zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 anliegenden
Spannung erzeugte erste Spannung in eine zweite Spannung umzuwandeln und die zweite Spannung zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 anzulegen. Alternativ oder zusätzlich kann jedes Koppelnetzwerk 35 einen Kondensator aufweisen. Jeder
Kommunikationsteilnehmer 30 wird über den Transformator und/oder den
Kondensator des zugeordneten Koppel netzwerks 35 galvanisch von der zu dem zugeordneten Koppelnetzwerk 35 parallel geschalteten Batteriezelleinheit 1 1 und folglich auch von dem Übertragungskanal 40 getrennt. Das Kommunikationssystem verfügt über eine Systemzeit, die eine Realisierung einer zeitbasierte Kommunikation zur Vermeidung von Kollisionen während des Kommunikationsvorgangs ermöglicht. Zur Realisierung der zeitbasierten
Kommunikation wird während des Kommunikationsvorgangs jedem
Kommunikationsteilnehmer 30 wenigstens ein Zeitschlitz zugeordnet, während dessen der jeweilige Kommunikationsteilnehmer 30 Kommunikationssignale mit der Übertragungsfrequenz jeweils sendet und/oder empfängt. Eine solche Zuordnung wird mittels eines Buszugriffsverfahrens des Kommunikationssystems realisiert. Jeder Kommunikationsteilnehmer 30 befindet sich während des wenigstens einen zugeordneten Zeitschlitzes jeweils in einem aktiven
Kommunikationszustand und sonst in einem passiven Kommunikationszustand. Jedes Koppelnetzwerk 35 weist zwei Betriebszustände auf, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 vorkommende Eingangsimpedanz zwei unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist. Wenn jedes Koppelnetzwerk 35 einen Transformator umfasst, wird zum Versetzen jedes Koppelnetzwerks 35 von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand von dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer 30 bei geeigneter Ansteuerung ein Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 erzeugt. Der zwischen den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes Koppelnetzwerks 35 vorhandene
Kurzschluss für die Kommunikationssignale wird durch den Transformator des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 auch zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen desselben Koppelnetzwerks 35 erzeugt. Dadurch weist jedes Koppelnetzwerk 35 in seinem ersten Betriebszustand einen ersten
Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz und in dem zweiten Betriebszustand einen zweiten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz auf, der kleiner als der erste Impedanzbetrag ist. Alternativ kann jedes Koppelnetzwerk 35 eine schaltbare Verbindung zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 umfassen, die einen nicht leitenden Zustand und einen leitenden Zustand aufweist. Die schaltbare Verbindung jedes
Koppelnetzwerks 35 erzeugt in ihrem leitenden Zustand einen Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35. Dabei wird die schaltbare Verbindung jedes Koppelnetzwerks 35 zum Versetzen des jeweiligen Koppelnetzwerks 35 von seinem ersten Betriebszustand in seinen zweiten Betriebszustand mittels des dem jeweiligen Koppelnetzwerk 35 zugeordneten Kommunikationsteilnehmers 30 von ihrem nicht leitenden in ihren leitenden Zustand geschaltet.
Unter einem Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen oder den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes
Koppelnetzwerks ist eine zwischen den zwei eingangsseitigen oder den zwei ausgangsseitigen Anschlüssen jedes Koppelnetzwerks vorkommende
Verbindung zu verstehen, die eine vordefinierte, besonders niedrige Impedanz aufweist. Diese vordefinierte Impedanz weist einen Betrag auf, der insbesondere bei der Übertragungsfrequenz oder nur bei der Übertragungsfrequenz niederohmig ist und beispielsweise einen Wert von 0 Ω hat. Eine solche
Verbindung kann beispielsweise einen Kondensator und eine Spule umfassen.
Weiterhin ist jeder Kommunikationsteilnehmer 30 dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines aktiven Kommunikationszustands das zugeordnete Koppelnetzwerk 35 in seinen ersten Betriebszustand zu versetzen. Auch ist jeder Kommunikationsteilnehmer 30 dazu ausgebildet, während des Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines passiven
Kommunikationszustands das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk 35 in seinen zweiten Betriebszustand zu versetzen.
Figur 2 zeigt ein beispielhaft ausgewähltes und in seinen ersten Betriebszustand versetztes Koppel netzwerk 35 der Koppelnetzwerke 35 des
Kommunikationssystems aus der Figur 1 , das im Folgenden als erstes
Koppelnetzwerk 35 bezeichnet wird. Figur 2 zeigt auch den dem ersten
Koppelnetzwerk 35 zugeordneten Kommunikationsteilnehmer 30, der im
Folgenden als erster Kommunikationsteilnehmer 30 bezeichnet wird, und die zu dem ersten Koppel netzwerk 35 parallel geschaltete Batteriezelleinheit 1 1 , die im Folgenden als erste Batteriezelleinheit 1 1 bezeichnet wird.
Figur 2 zeigt ferner einen ersten Signalenergiefluss 50, der von dem
Übertragungskanal 40 während des Kommunikationsvorgangs übertragenen Kommunikationssignale, der bei Vorliegen des in den ersten Betriebszustand versetzten ersten Koppelnetzwerks 35 vorkommt. Der erste Signalenergiefluss 50 wird bei Überqueren der ersten Batteriezelleinheit 1 1 in einen ersten kleineren Signalenergieflussteil 51 und in einen zweiten größeren Signalenergieflussteil 52 aufgeteilt. Der erste Signalenergieflussteil 51 des ersten Signalenergieflusses 50 wird über die erste Batteriezelleinheit 1 1 weitergeleitet. Der zweite
Signalenergieflussteil 52 des ersten Signalenergieflusses 50 wird von dem ersten Koppelnetzwerk 35 von dem Übertragungskanal 40 in den ersten
Kommunikationsteilnehmer 30 eingekoppelt.
Figur 3 zeigt das in seinen zweiten Betriebszustand versetzte erste
Koppelnetzwerk 35, den ersten Kommunikationsteilnehmer 30 und die erste Batteriezelleinheit 1 1 . Figur 3 zeigt ferner einen zweiten Signalenergiefluss 60, der von dem Übertragungskanal 40 während des Kommunikationsvorgangs übertragenen Kommunikationssignale, der bei Vorliegen des in den zweiten Betriebszustand versetzten ersten Koppelnetzwerks 35 vorkommt. Der zweite Signalenergiefluss 60 wird bei Überqueren der ersten Batteriezelleinheit 1 1 in einen ersten kleineren Signalenergieflussteil 61 und in einen zweiten größeren
Signalenergieflussteil 62 aufgeteilt. Der erste Signalenergieflussteil 61 des zweiten Signalenergieflusses 60 wird über die erste Batteriezelleinheit 1 1 weitergeleitet. Der zweite Signalenergieflussteil 62 des zweiten
Signalenergieflusses 60 wird über die zwei eingangsseitigen Anschlüsse des ersten Koppelnetzwerks 35 auch weitergeleitet.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellung in den Figuren 1 bis 3 Bezug genommen.

Claims

Ansprüche
1 . Kommunikationssystem für ein Batteriemanagementsystem für eine
Batterie (10), wobei das Kommunikationssystem mehrere
Kommunikationsteilnehmer (30) und mehrere jeweils einem
Kommunikationsteilnehmer (30) zugeordnete Koppelnetzwerke (35) umfasst, wobei jedes Koppelnetzwerk (35) über zwei eingangsseitige Anschlüsse mit einem Übertragungskanal (40) und über zwei
ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten
Kommunikationsteilnehmer (30) verbindbar oder verbunden ist, wobei der Übertragungskanal (40) zum Übertragen von eine Übertragungsfrequenz aufweisenden Kommunikationssignalen, die von den
Kommunikationsteilnehmern (30) während eines zwischen den
Kommunikationsteilnehmern (30) stattfindenden Kommunikationsvorgangs zu senden und/oder zu empfangen sind, verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein vorbestimmtes Koppelnetzwerk (35) der Koppelnetzwerke (35) jeweils einen ersten und einen zweiten
Betriebszustand aufweist, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) vorkommende Eingangsimpedanz zwei unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist, wobei jeder einem vorbestimmten Koppelnetzwerk (35) zugeordnete
Kommunikationsteilnehmer (30) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationsvorgangs das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk (35) in einen jeden seiner zwei Betriebszustände ein- oder mehrmalig zu versetzen.
2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (10) eine elektrische Reihenschaltung von mehreren
Batteriezelleinheiten (1 1 ) umfasst, die jeweils wenigstens eine Batteriezelle aufweisen, wobei die Reihenschaltung den Übertragungskanal (40) bildet, jedes Koppelnetzwerk (35) jeweils einer Batteriezelleinheit (1 1 ) der Batteriezelleinheiten (1 1 ) zugeordnet ist und über seine zwei
eingangsseitigen Anschlüsse parallel zu der zugeordneten
Batteriezelleinheit (1 1 ) geschaltet oder schaltbar ist.
Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationsvorgangs jeden Kommunikationsteilnehmer (30) in einen jeden von zwei Kommunikationszuständen ein- oder mehrmalig zu versetzen, wobei die zwei während des
Kommunikationsvorgangs vorkommenden Kommunikationszustände jedes Kommunikationsteilnehmers (30) einen aktiven Kommunikationszustand, in dem der jeweilige Kommunikationsteilnehmer (30) zumindest eines der Kommunikationssignale sendet und/oder empfängt, und einen passiven Kommunikationszustand, in dem der jeweilige Kommunikationsteilnehmer (30) keines der Kommunikationssignale sendet und/oder empfängt, umfassen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk (35) in seinem ersten Betriebszustand einen ersten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz aufweist und in seinem zweiten Betriebszustand einen zweiten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz, der kleiner als der erste Impedanzbetrag ist, aufweist, wobei jeder einem vorbestimmten Koppelnetzwerk (35) zugeordnete Kommunikationsteilnehmer (30) dazu ausgebildet ist, während des Kommunikationsvorgangs bei Vorliegen seines aktiven
Kommunikationszustands das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk (35) in seinen ersten Betriebszustand und bei Vorliegen seines passiven Kommunikationszustands das zugeordnete vorbestimmte Koppelnetzwerk (35) in seinen zweiten Betriebszustand zu versetzen.
Kommunikationssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes vorbestimmtes Koppelnetzwerk (35) des wenigstens einen vorbestimmten
Koppelnetzwerks (35) jeweils eine schaltbare Verbindung zwischen seinen zwei eingangsseitigen Anschlüssen aufweist, die in dem ersten
Betriebszustand des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) nicht leitend ist und in dem zweiten Betriebszustand des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) einen Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen ersten vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) erzeugt.
Kommunikationssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweites vorbestimmtes Koppelnetzwerk (35) des wenigstens einen vorbestimmten
Koppelnetzwerks (35) jeweils einen Transformator umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine aus einer zwischen den zwei eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) anliegenden Spannung erzeugte erste Spannung in eine zweite Spannung umzuwandeln und die zweite Spannung zwischen den zwei
ausgangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen zweiten vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) anzulegen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zweite vorbestimmte Koppelnetzwerk (35) in seinem ersten
Betriebszustand keinen Kurzschluss für die Kommunikationssignale zwischen seinen zwei ausgangsseitigen Anschlüssen aufweist und in seinem zweiten Betriebszustand einen von dem zugeordneten
Kommunikationsteilnehmer (30) erzeugten Kurzschluss für die
Kommunikationssignale zwischen seinen zwei ausgangsseitigen
Anschlüssen aufweist.
Verfahren zum Betreiben wenigstens eines vorbestimmten
Koppelnetzwerks (35) von mehreren Koppelnetzwerken (35) eines Kommunikationssystems für ein Batteriemanagementsystem für eine Batterie (10), wobei das Kommunikationssystem mehrere jeweils einem Koppelnetzwerk (35) der Koppelnetzwerke (35) zugeordnete
Kommunikationsteilnehmer (30) umfasst und jedes Koppelnetzwerk (35) über zwei eingangsseitige Anschlüsse mit einem Übertragungskanal (40) und über zwei ausgangsseitige Anschlüsse mit dem zugeordneten Kommunikationsteilnehmer (30) verbindbar oder verbunden ist, wobei der Übertragungskanal (40) zum Übertragen von eine Übertragungsfrequenz aufweisenden Kommunikationssignalen, die von den
Kommunikationsteilnehmern (30) während eines zwischen den
Kommunikationsteilnehmern (30) stattfindenden Kommunikationsvorgangs zu senden und/oder zu empfangen sind, verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens ein vorbestimmtes Koppe In etzwerk (35) jeweils einen ersten und einen zweiten Betriebszustand aufweist, in denen eine bei der Übertragungsfrequenz zwischen den zwei
eingangsseitigen Anschlüssen des jeweiligen vorbestimmten
Koppelnetzwerks (35) vorkommende Eingangsimpedanz zwei
unterschiedliche Impedanzbeträge aufweist, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
Ein- oder mehrmaliges Versetzen jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) in einen jeden Betriebszustand seiner zwei Betriebszustände während des Kommunikationsvorgangs.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch:
Ein- oder mehrmaliges Versetzen jedes Kommunikationsteilnehmers (30) in einen jeden Kommunikationszustand von zwei Kommunikationszustände während des Kommunikationsvorgang, wobei die zwei während des Kommunikationsvorgangs vorkommenden Kommunikationszustände jedes Kommunikationsteilnehmers (30) einen aktiven Kommunikationszustand, in dem der jeweilige Kommunikationsteilnehmer (30) Kommunikationssignale der Kommunikationssignale sendet und/oder empfängt, und einen passiven Kommunikationszustand, in dem der jeweilige Kommunikationsteilnehmer (30) keine Kommunikationssignale der Kommunikationssignale sendet und/oder empfängt, umfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes vorbestimmte Koppelnetzwerk (35) in seinem ersten Betriebszustand einen ersten Impedanzbetrag seiner Eingangsimpedanz aufweist und in seinem zweiten Betriebszustand einen zweiten Impedanzbetrag seiner
Eingangsimpedanz, der kleiner als der erste Impedanzbetrag ist, aufweist, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst: Versetzen jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) bei Vorliegen des aktiven Kommunikationszustands des zugeordneten
Kommunikationsteilnehmers (30) in seinen ersten Betriebszustand und bei Vorliegen des passiven Kommunikationszustands des zugeordneten Kommunikationsteilnehmers (30) in seinen zweiten Betriebszustand während des Kommunikationsvorgangs. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch: Versetzen jedes vorbestimmten Koppelnetzwerks (35) in seinen zweiten Betriebszustand durch Erzeugen eines Kurzschlusses für die
Kommunikationssignale zwischen seinen zwei eingangsseitigen
Anschlüssen.
PCT/EP2016/073381 2015-10-12 2016-09-30 Kommunikationssystem für ein batteriemanagementsystem für eine batterie und verfahren zum betreiben wenigstens eines vorbestimmten koppelnetzwerks eines solchen kommunikationssystems WO2017063897A1 (de)

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US15/765,228 US10277040B2 (en) 2015-10-12 2016-09-30 Communication system for a battery-management system for a battery, and method for operating at least one predefined coupling network of such a communications system

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