用于對電池的運行進行監控和調節的電池管理系統和具有這樣的電池管理系統的電池系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于對能夠再充電的、包括多個電池單池的電池的運行進行監控和調節的電池管理系統（1），該電池管理系統包括控制儀單元（2）、用于將所述電池與負載機構和/或充電機構直流隔離的隔離單元（4）、多個分別有待分配給至少一個電池單池的單池監控單元（3、5）以及用于發送和/或接收數據的通信系統，其中所述電池管理系統（1）被構造部分地用于在高電壓電位上運行并且部分地用于在低電壓電位上運行。在此根據主從原理在利用所述通信系統的情況下傳輸來自所述單池監控單元（3、5）的數據，其中所述單池監控單元之一是主?單池監控單元（5），該主?單池監控單元被構造用于在高電壓電位上運行并且用于在低電壓電位上運行，并且其中其他的單池監控單元是從?單池監控單元（3），所述從?單池監控單元被構造用于在高電壓電位上運行。此外，本發明涉及一種具有能夠再充電的、包括多個電池單池的電池以及按本發明的電池管理系統（1）的電池系統。
【專利說明】
用于對電池的運行進行監控和調節的電池管理系統和具有這樣的電池管理系統的電池系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于對能夠再充電的、包括多個電池單池的電池的運行進行監控和調節的電池管理系統，該電池管理系統包括控制儀單元、用于將所述電池與負載機構和/或充電機構直流隔離的隔離單元、多個分別有待分配給至少一個電池單池的單池監控單元以及用于發送和/或接收數據的通信系統，其中所述電池管理系統被構造部分地用于在高電壓電位上運行并且部分地用于在低電壓電位上運行。
[0002]此外，本發明涉及一種具有能夠再充電的、包括多個電池單池的電池和用于對所述電池的運行進行監控和調節的電池管理系統的電池系統。
【背景技術】
[0003]開頭所提到的電池管理系統用在電池系統中一所述電池系統包括帶有多個彼此電連接的電池單池、尤其是能夠再充電的鋰離子單池的電池一尤其是用于對所述電池的運行進行監控和調節。電池系統的電池的運行在此尤其包括電池的放電過程，也就是尤其這樣的具有相應的電負載的電池的利用以及電池的充電過程、也就是電池的再充電。所述電池管理系統在此一般來說在考慮到向所述電池提出的安全要求、功率要求和/或使用壽命要求的情況下保證可靠的運行。
[0004]對于迄今所熟知的電池管理系統來說，由多個單池監控單元、所謂的電池監測電路(CSCs)作為測量值尤其檢測所述電池單池的單池電壓，并且通過通信總線將其傳輸給中心的控制儀單元、所謂的電池控制單元(B⑶)。從公開文獻WO 2008/055505 Al中并且從公開文獻US 2010/0052428 Al中例如公開了用于對電池單池進行監控的系統，其中為了傳輸為電池的電池單池分配的單元的數據而利用主從-架構。用于傳輸電池管理系統中的數據的主從-架構此外從公開文獻WO 2012/165771 A2、US 2008/0086247 Al和US 2012/0235483 Al中得到了公開。
[0005]此外，對于電池管理系統來說，可以將由電流傳感器測量的電流作為另外的測量值來傳輸給所述控制儀單元。所述控制儀單元通過對于所述測量值的分析來確定電池性能、例如尤其各個電池單池的、也被稱為State of Charge(充電狀態)(S0C)的充電狀態以及各個電池單池的、也被稱為State of Health(健康狀態)(S0H)的老化。在此，從公開文獻US 6,4041,66 BI中公開了一種用于對電池單池進行監控的系統，其中單池監控單元通過利用所謂的菊花鏈原理(Daisy-Chain-Prinz ip)的通信連接與中心的電池監控單元相連接，以便所述中心的電池監控單元可以從所述單池監控單元處接收數據并且對其進行分析。將所述菊花鏈原理用于傳輸電池管理系統中的數據這種做法此外從公開文獻US 2011/0049977 Al中得到了公開。
[0006]除此以外，電池管理系統一般來說包括電流接觸器，所述電流接觸器用作用于將所述電池與負載機構和/或充電機構直流隔離(gavanische Trennung)的隔離單元。這樣的隔離單元在此一般來說被構造用于接收作為數據的操控信號，其中對于所述隔離單元的操控同樣通過所述控制儀單元來進行。尤其為所述控制儀單元分配了以下任務:當所檢測到的測量值暗示這些電池單池的安全臨界的(sicherhei tskrit isch)狀態時，通過對于所述隔離單元的操控在電方面將各個電池單池或者一組電池單池、例如尤其是各個電池模塊與所述電池的極接頭隔離。這樣的與電池單池的隔離具有很大的意義，以便不僅防止所述電池的較大的損壞而且防止由所述電池來饋電的電負載機構或者對所述電池再充電的充電機構的較大的損壞。
[0007]尤其在這個與安全相關的方面看來，在此存在著持續的、進一步改進電池管理系統和具有電池管理系統的電池系統的要求。除此以外，存在著降低與電池管理系統的制造相關的成本的需求。
【發明內容】
[0008]因此，本發明的任務是，提供一種電池管理系統，該電池管理系統尤其能夠成本更為低廉地制造。此外，所建議的電池管理系統在此應該有利地在電池系統的安全運行方面進一步得到改進。
[0009]為了解決所述任務而建議一種用于對能夠再充電的、包括多個電池單池的電池的運行進行監控和調節的電池管理系統，該電池管理系統包括控制儀單元、用于將所述電池與負載機構和/或充電機構直流隔離的隔離單元、多個分別有待分配給至少一個電池單池的單池監控單元以及用于發送和/或接收數據的通信系統，其中所述電池管理系統被構造部分地用于在高電壓電位上運行并且部分地用于在低電壓電位上運行，并且根據主從原理在利用所述通信系統的情況下傳輸所述單池監控單元的數據，其中所述單池監控單元之一是主-單池監控單元，該主-單池監控單元被構造用于在高電壓電位上運行并且在低電壓電位上運行，并且其中其他的單池監控單元是從-單池監控單元，所述從-單池監控單元被構造用于在高電壓電位上運行。尤其在此規定，所述從-單池監控單元僅僅被構造用于在高電壓電位(HV電位;HV:High Voltage(高電壓))上運行，也就是說，所述從-單池監控單元在此不是被構造用于在低電壓電位(LV電位;LV:Low Voltage(低電壓))上運行。此外尤其規定，在將所述按本發明的電池管理系統用于對電池的運行進行監控和調節時，所述電池管理系統的、被構造用于在高電壓電位(HV電位;HV:High Voltage(高電壓))上運行的單元和/或組件、尤其是所述單池監控單元至少部分地直接與所述電池的電池單池相連接，這些單池監控單元因此被連接到所述電池系統的高電壓電路上。尤其為了對所檢測到的數據或者所述電池管理系統的類似的內部的運行過程進行分析，所述電池管理系統此外具有低電壓電路，其中所述電池管理系統的、被構造用于在低電壓電位(LV電位;LV:Low Voltage(低電壓))上運行的單元和/或組件、尤其是所述控制儀單元被連接在所述低電壓電路上。
[0010]通過所述從-單池監控單元按照本發明僅僅被構造用于在高電壓電位上運行這種方式，對于所述單池監控單元來說取消了所述單池監控單元上面的、為了通過私有的通信總線進行通信而有必要的低電壓區域，從而使得所述按本發明的電池管理系統能夠有利地成本更為低廉地制造。高電壓電位與低電壓電位之間的隔離有利地在所述主-單池監控單元上面進行。
[0011]所述按本發明的電池管理系統的控制儀單元優選是中心的控制儀單元，尤其是所謂的電池控制單元(B⑶)。所述控制儀單元有利地被構造用于執行中心的控制任務。尤其規定，所述控制儀單元為了接收數據而通過所述通信系統與所述單池監控單元相連接并且接收由所述單池監控單元所檢測到的運行參數、尤其是電池單池電壓和/或電池單池溫度。所接收的數據在此由所述控制儀單元來分析。在所述分析的范圍內，尤其確定電池性能、例如電池單池的充電狀態(SOC;SOC:State of Charge(充電狀態))和/或電池單池的老化狀態(SOH;SOH:State of Health(健康狀態))。除此以外，所述控制儀單元優選具有通信接口，通過該通信接口所述控制儀單元可以與其他不屬于所述電池管理系統的控制儀單元進行通信。因為尤其規定將所述按本發明的電池管理系統用在那些在混合動力車、插電式混合動力車或者電動機中使用的電池系統中，所以所述電池管理系統的控制儀單元優選被構造用于通過所述通信接口與車輛控制儀、例如所謂的車輛控制單元(VCU)進行通信。VCU在此承擔一些功能，例如對于驅動力矩的協調、充電管理和/或關于車輛狀態例如“充電”、“行駛”或者“停車”的控制。
[0012]所述按本發明的電池系統的單池監控單元優選被構造用于承擔感測的功能，例如尤其是被構造用于檢測電池單池電壓和/或電池單池溫度，并且/或者被構造用于在所述電池單池之間實施充電平衡。尤其規定，所述單池監控單元是所謂的電池監測電路(CSC)，其中所述作為從設備(Slave)來構成的單池監控單元(從-單池監控單元)按照本發明沒有低電壓區域，而所述作為主設備(Master)來構成的單池監控單元(主-單池監控單元)按照本發明不僅具有高電壓區域而且具有低電壓區域。此外尤其規定，在使用所述按本發明的電池管理系統時一個單池監控單元分別剛好被分配給一個電池單池。優選在所述單池監控單元上面不對所檢測到的運行參數進行分析。
[0013]按照所述按本發明的電池管理系統的一種有利的設計方案來規定，所述主-單池監控單元為了傳輸數據而通過所述通信系統與所述控制儀單元相連接并且與所述隔離單元相連接。因此，有利地尤其由所述單池監控單元檢測到的運行參數、例如尤其是電池單池電壓和/或電池單池溫度能夠傳輸給所述控制儀單元和所述隔離單元，所述控制儀單元和所述隔離單元有利地被構造用于對所接收的運行參數進行分析并且/或者將其用作調節量。
[0014]所述按本發明的電池管理系統的一種優選的設計方案規定，所述控制儀單元被構造用于在低電壓電位上運行，其中所述主-單池監控單元與所述控制儀單元之間的數據的傳輸在低電壓電位上進行。尤其在此規定，所述控制儀單元僅僅被構造用于在低電壓電位上運行，也就是說，所述控制儀單元在此不是被構造用于在高電壓電位上運行。僅僅可在低電壓電位上運行的控制儀單元有利地能夠成本更為低廉地制造。
[0015]在所述按本發明的電池管理系統的另一種特別優選的設計方案中，所述隔離單元具有用于對所接收的數據進行分析的分析單元。此外，所述隔離單元有利地被構造用于在高電壓電位上運行并且用于在低電壓電位上運行，其中所述主-單池監控單元與所述隔離單元之間的數據的傳輸在高電壓電位上并且/或者在低電壓電位上進行。通過所述分析單元，所述隔離單元有利地在一定程度上配備有“智能”，由此所述隔離單元的功能相對于所熟知的隔離單元、尤其是相對于簡單的電流接觸器有利地得到擴展。優選所述用于對開關元件、尤其是電流接觸器進行操控的隔離單元此外具有控制機構，其中將由所述分析單元分析的數據有利地傳輸給所述隔離單元的控制機構。所述隔離單元通過所述分析單元和/或所述控制機構有利地被構造用于承擔與安全相關的功能，尤其觸發所述電池與負載機構和/或充電機構的直流隔離，而有利地不需要通過所述控制儀單元對所述隔離單元進行相應的操控。在這種有利的設計方案中，所述控制儀單元有利地沒有承擔與“所述電池與負載機構和/或充電機構的直流隔離”相關聯的安全功能。
[0016]按照所述電池管理系統的這種設計方案的一種有利的改進方案，所述電池管理系統包括至少一個用于對所述電池的電流進行測量的電流測量機構，其中所述至少一個電流測量機構優選通過所述高電壓電路與所述隔離單元相連接，并且所述隔離單元被構造用于作為數據來接收由所述至少一個電流測量機構測量的電流。尤其所述電流測量機構可以是分流器。有利地，由所述隔離單元的分析單元在危急的運行狀態的存在方面對由所述至少一個電流測量機構所測量的電流進行分析。優選所述電流測量機構通過LIN總線(LIN:Local Interconnect Network(局域互聯網絡))與所述隔離單元相連接。由此，有利地縮短關于所檢測到的電流測量值的安全臨界的路徑，由此有利地提高了系統安全性。
[0017]所述按本發明的電池管理系統的另一種有利的設計方案規定，所述通信系統包括第一通信線路和/或第二通信線路，其中所述第一通信線路和/或所述第二通信線路為了傳輸數據而將所述單池監控單元彼此連接起來，其中所述主-單池監控單元與所述從-單池監控單元之間的數據的傳輸根據所述菊花鏈原理在高電壓電位上進行。優選所述通信系統具有第一通信線路和第二通信線路，其中所述第二通信線路構造為相對于所述第一通信線路冗余的報警線路。尤其規定，所述從-單池監控單元與所述主-單池監控單元借助于具有專利的協議的菊花鏈方案尤其在利用SPI(SPI: Serial Peripheral Interface(串行外設口))的情況下進行通信。
[0018]此外，所述第一通信線路為了傳輸數據而有利地將所述主-單池監控單元與所述控制儀單元連接起來，其中根據所述菊花鏈原理尤其在低電壓電位上將來自所述從-單池監控單元的數據通過所述主-單池監控單元來傳輸給所述控制儀單元。優選所述從-單池監控單元通過所述主-單池監控單元按照菊花鏈原理、尤其是在利用SPI的情況下與所述控制儀單元進行通信。優選所述控制儀單元在此包括菊花鏈-主機-計算機構。
[0019]有利地，所述第二通信線路為了傳輸數據此外將所述主-單池監控單元與所述隔離單元連接起來，其中根據所述菊花鏈原理尤其在低電壓電位上將來自所述從-單池監控單元的數據通過所述主-單池監控單元來傳輸給所述隔離單元。尤其規定，所有與安全相關的數據都通過所述優選作為報警線路來構成的第二通信線路相對于通過所述第一通信線路被傳輸給所述控制儀單元的數據冗余地傳輸給所述隔離單元。通過在所述單池監控單元與所述控制儀單元之間并且在所述單池監控單元與所述隔離單元之間冗余地傳輸與安全相關的數據這種方式(菊花鏈和報警線路)來有利地進一步提高所述系統安全性并且能夠實現ASIL-分解(ASIL:Automotive Safety Integrity Level(汽車安全完整性等級)，參照ISO 26262)ο
[0020]根據所述按本發明的電池管理系統的另一種有利的設計方案，所述通信系統包括至少一條通信總線，所述通信總線為了傳輸數據而將所述主-單池監控單元與所述控制儀單元連接起來并且/或者將所述主-單池監控單元與所述隔離單元連接起來。優選所述主_單池監控單元與所述控制儀單元之間的數據的傳輸和/或所述主-單池監控單元與所述隔離單元之間的數據的傳輸通過所述至少一條通信總線在低電壓電位上進行。在這種設計方案中，優選所述從-單池監控單元不僅通過第一通信線路按照所述菊花鏈原理而且通過作為相對于所述第一通信線路冗余的報警線路來構成的第二通信線路來與所述主-單池監控單元進行通信。所述主-單池監控單元與所述控制儀單元之間的通信或者所述主-單池監控單元與所述隔離單元之間的通信而后有利地通過所述通信總線、尤其是通過私有的總線、優選通過CAN總線(CAN:ControIIer Area Network(控制器區域網路))來進行。優選所述主-單池監控單元在此被構造用于:將專利的菊花鏈協議轉化為一種用于通過所述通信總線來進行傳輸的協議、尤其是轉化為CAN協議。
[0021]尤其規定，所有與安全相關的數據都相對于通過所述通信總線進行的數據傳輸冗余地通過報警線路來傳輸，尤其是傳輸給所述隔離單元，其中所述報警線路有利地將所述主-單池監控單元與所述隔離單元直接連接起來，并且由此可以由所述主-單池監控單元尤其是通過對于所述隔離單元的開關元件、尤其是所述隔離單元的電流接觸器的操控來直接影響所述電池與負載機構和/或充電機構的直流隔離。
[0022]所述通信系統有利地包括另一通信總線，其中所述控制儀單元為了傳輸數據而能夠通過所述另一通信總線與另一控制儀單元相連接。尤其規定，所述另一控制儀單元是車輛控制儀單元，尤其是車輛控制單元(V⑶)。所述控制儀單元由此有利地被構造用于:將由所述單池監控單元接收的數據通過所述另一通信總線來傳輸給被連接到所述通信總線上的另一控制儀單元。在此，通過所述另一通信總線進行的數據的傳輸優選在低電壓電位上進行。
[0023]按照所述按本發明的電池管理系統的另一種有利的設計方案，所述控制儀單元為了傳輸數據而通過所述通信系統、優選通過所述通信系統的通信總線尤其是在低電壓電位上與所述隔離單元相連接。優選所述電池管理系統在此以下述方式構造:使得可以將來自所述單池監控單元的數據通過所述控制儀單元來傳輸給所述隔離單元，并且可以相對于此冗余地通過報警線路至少將與安全相關的數據直接由所述從-單池監控單元通過所述主-單池監控單元傳輸給所述隔離單元。
[0024]所述按本發明的電池管理系統的另一種有利的設計方案規定，所述控制儀單元是車輛控制儀單元，該車輛控制儀單元被構造用于執行電池管理系統的中心的控制任務。尤其規定，所述控制儀單元是VCU，給該VCU擴增了電池控制單元(BCU)的功能。所述車輛控制儀單元在此有利地被集成到所述電池管理系統中。在此尤其規定，所述車輛控制儀單元被構造用于執行所述電池管理系統的、不是與安全相關的或者不是安全臨界的功能，并且所述隔離單元被構造用于:履行或者執行與安全相關的或者安全臨界的功能，為此，所述隔離單元有利地具有分析單元和控制機構、優選是控制儀和控制器以及能夠操控的開關元件。
[0025]為了解決開頭所提到的任務，此外建議一種具有能夠再充電的、包括多個電池單池的電池以及用于對所述電池的運行進行監控和調節的電池管理系統的電池系統，其中所述電池管理系統是按本發明的電池管理系統。在此尤其規定，所述電池管理系統的單池監控單元相應地剛好被分配給所述電池的一個電池單池。尤其規定，所述電池系統的電池單池在電方面被連接成電池模塊，其中所述電池模塊在電方面被連接成所述電池。此外，按照一種有利的設計變型方案來規定，具有多個電池模塊的電池系統的電池管理系統對于每個電池模塊來說都分別具有一個主-單池監控單元。
【附圖說明】
[0026]結合在附圖中示出的實施例對本發明的其他有利的細節、特征和設計方案細節進行詳細解釋。在此:
圖1在方框圖中示出了用于按本發明的電池管理系統的一種實施例的簡化的圖示；
圖2在方框圖中示出了用于按本發明的電池管理系統的另一種實施例的簡化的圖示；
并且圖3在方框圖中示出了用于按本發明的電池管理系統的另一種實施例的簡化的圖示。
【具體實施方式】
[0027]在圖1、圖2和圖3中分別作為方框圖示出了用于對能夠再充電的、包括多個電池單池的電池的運行進行監控和調節的電池管理系統I。在圖1、圖2和圖3中示出的電池管理系統I在此分別包括一個控制儀單元2、多個單池監控單元3、5(在附圖中分別出于更好的簡明的原因僅僅示出了三個單池監控單元)、一個用于將所述電池與負載機構和/或充電機構直流隔離的隔離單元4、一個通信系統和一個尤其可以作為分流器來實現的電流測量機構6。尤其規定將在圖1、圖2和圖3中所示出的電池管理系統I用在那些在電動車中使用的電池系統中。
[0028]按照主從原理在利用所述通信系統的情況下傳輸來自在附圖中示出的電池管理系統I的單池監控單元3、5的數據。單池監控單元5在此構造為主設備，另一單池監控單元3構造為從設備。所述作為主設備來構成的單池監控單元5(主-單池監控單元)有期限地向其他的單池監控單元3(從-單池監控單元)提供訪問權。所述主-單池監控單元5因此通過對于隸屬于其的從-單池監控單元3的查詢來確定通信頻次。從-單池監控單元3優選只有在所述主-單池監控單元5對其進行響應時才進行應答。
[0029]在圖1、圖2和圖3中分別示出的電池管理系統I的通信系統包括第一通信管路11和第二通信管路12，其中所述第一通信線路11和所述第二通信線路12為了傳輸數據而將所述單池監控單元3、5彼此連接起來，其中優選根據菊花鏈原理在所述主-單池監控單元5與所述從-單池監控單元3之間傳輸數據。
[0030]如在圖1、圖2和圖3中通過不同的陰影線來標明的那樣，所述電池管理系統I分別部分地被連接到高電壓電路上(從左下往右上的陰影線)并且部分地被連接到低電壓電路上(從左上往右下的陰影線)。所述電池管理系統I在此相應地被構造部分地用于在高電壓電位(HV電位，HV:High Voltage(高電壓))上運行并且部分地用于在低電壓電位(LV電位，LV:Low Voltage(低電壓))上運行。所述從-單池監控單元3僅僅被構造用于在高電壓電位上運行并且不是被構造用于在低電壓電位上運行。所述主-單池監控單元5被構造用于在高電壓電位上運行并且用于在低電壓電位上運行。在此，在所述主-單池監控單元5上，在高電壓電位與低電壓電位之間進行直流隔離。
[0031]用于將電池與在附圖中示出的電池管理系統I的負載機構和/或充電機構直流隔離的隔離單元4相應地包括一個分析單元(在附圖中沒有明確地示出)以及一個控制機構(在附圖中沒有明確地示出)。所述隔離單元4的控制機構在此被構造用于對所述隔離單元4的開關元件(在附圖中未明確地示出)進行操控，其中通過所述開關元件能夠將電池與負載機構和/或充電機構直流隔離。所述隔離單元4此外相應地具有高電壓區域(從左下往右上的陰影線)和低電壓區域(從左上往右下的陰影線)，并且相應地被構造用于在高電壓電位上運行并且用于在低電壓電位上運行。所述電池管理系統I的電流測量機構6、尤其是分流器在所示出的實施例中相應地通過通信連接9、優選LIN總線直接與所述隔離單元4的高電壓區域相連接。由此有利地在用于測量電流的組件(電流測量機構6)與所述隔離單元4之間實現直接的通信，由此經過所述通信連接9的安全臨界的路徑比較短。此外，所述隔離單元4有利地被構造用于:接收通過信號線7來發送的、作為數據的碰撞信號并且對其進行分析，以便在需要時觸發所述電池與負載機構和/或充電機構的直流隔離。此外，所述隔離單元4有利地被構造用于對HV-連鎖-信號(HV:High Voltage(高電壓))進行監控，所述HV-連鎖-信號通過所述信號線8被提供給所述隔離單元4。
[0032]在圖1中所示出的實施例中，在所述單池監控單元3、5與所述隔離單元4之間冗余地傳輸與安全相關的信息。為此，所述通信系統包括通信總線11’ ’，該通信總線構造為CAN總線并且通過該通信總線在所述主-單池監控單元5與所述控制儀單元2之間并且在所述主-單池監控單元5與所述隔離單元4之間進行所述通信。所述主-單池監控單元5在此被構造用于將專利的菊花鏈協議轉化為CAN協議。
[0033]將單池監控單元3、5彼此連接起來的第二通信線路12在圖1中所示出的實施例中此外將所述主-單池監控單元5與所述隔離單元4連接起來。數據的傳輸在此通過所述通信線路12按照所述菊花鏈原理在高電壓電位上進行。所述主-單池監控單元5與所述隔離單元4之間的通信線路12在此有利地構造為報警線路。通過所述通信線路12，所述主-單池監控單元5可以有利地直接地影響所述隔離單元4的開關元件控制。
[0034]在圖1中示出的電池管理系統I的通信系統此外具有另一通信總線14，通過該通信總線所述控制儀單元2與車輛控制儀單元10相連接，以用于交換數據。所述通信總線14在此優選同樣是CAN總線。所述車輛控制儀單元10優選是所謂的車輛控制單元(VCU)，該車輛控制單元尤其執行一些功能，例如對于所述驅動力矩的協調、充電管理和/或關于車輛狀態例如充電、行駛、停車等等的控制。由所述控制儀單元2所接收的和/或所分析的數據在此可以通過所述通信總線14來傳輸給所述車輛控制儀單元10。
[0035]在圖2中所示出的、用于電池管理系統I的實施例中，所述通信系統包括第一通信線路11和第二通信線路12，其中所述第一通信線路11和所述第二通信線路12為了傳輸數據而將所述單池監控單元3、5彼此連接起來。此外，所述第一通信線路11’為了傳輸數據而將所述主-單池監控單元5與所述控制儀單元2連接起來，其中根據菊花鏈原理優選在使用串行外設口( SPI)的情況下將來自所述從-單池監控單元3的數據通過所述主-單池監控單元5來傳輸給所述控制儀單元2。所述第二通信線路12’此外為了傳輸數據而將所述主-單池監控單元5與所述隔離單元4連接起來，其中數據的傳輸通過所述第二通信線路12’在低電壓電位上進行。所有與安全相關的數據都有利地通過所述第二通信線路12 ’相對于通過所述第一通信線路11’傳輸的數據來冗余地傳達。所述第二通信線路12 ’在此從所述從-單池監控單元3經過所述主-單池監控單元5直接通往所述隔離單元4。通過這種方式，可以有利地直接由所述主-單池監控單元5來影響對于所述隔離單元4的開關元件的控制。除此以外，由所述控制儀單元2所接收的數據可以通過另一為了傳輸數據而將所述控制儀單元2與所述隔離單元4連接起來的通信線路13來傳輸給所述隔離單元4。此外規定，在圖2中所示出的實施例中所述控制儀單元2可以將通過通信總線14所接收的和/或所分析的數據傳送給另一控制儀單元10。
[0036]在圖3中所示出的、用于電池管理系統I的實施例中，所述控制儀單元2是車輛控制儀單元，該車輛控制儀單元被集成到所述電池管理系統I中。尤其規定，所述控制儀單元2是車輛控制單元(V⑶)。所述控制儀單元2有利地被構造用于執行所述電池管理系統I的所有不是與安全相關的功能，例如確定充電狀態(SOC)并且/或者確定健康狀態(S0H)。在圖3中示出的實施例的隔離單元4在此被構造用于執行所述電池管理系統I的所有與安全相關的功能。為此，將由所述單池監控單元3、5所檢測的運行參數、尤其是電池單池電壓和/或電池單池溫度傳輸給所述控制儀單元2并且傳輸給所述隔離單元4。在此規定，按照所述菊花鏈原理進行從所述從-單池監控單元3到所述主-單池監控單元5的傳輸。所述主-單池監控單元5在此有利地包括菊花鏈主機(Daisy-Chain-Host)計算機。尤其規定，所述從-單池監控單元3根據所述菊花鏈原理用專利的協議尤其是在利用SPI的情況下與所述主-單池監控單元5進行通信。
[0037]所述主-單池監控單元5在圖3中所示出的實施例中為了傳輸數據而通過CAN總線11’’與所述控制儀單元2相連接。在所述主-單池監控單元5上，在此將所述專利的菊花鏈協議轉化為所述CAN協議。除此以外，所述主-單池監控單元5為了傳輸數據而通過所述第二通信線路12’直接與所述隔離單元4相連接。所述第二通信線路12’在此優選構造為報警線路。高電壓電位(第二通信線路12)與低電壓電位(第二通信線路12’)之間的第二通信線路12、12’的直流隔離在所述主-單池監控單元5上進行。所述通信線路12’由此可以直接被連接到所述隔離單元4的低電壓區域上。
[0038]此外，在圖3中所示出的實施例中，為了傳輸數據，通線總線15、優選同樣是CAN總線將所述控制儀單元2與所述隔離單元4的低電壓區域連接起來。由主-單池監控單元5傳輸給所述控制儀單元2的數據在此可以有利地由所述控制儀單元2來傳送給所述隔離單元4，從而能夠冗余地將來自所述主-單池監控單元5的數據傳輸給所述隔離單元4。在通過所述通信總線15在此優選按照CAN協議傳輸數據的過程中規定，將來自所述從-單池監控單元3的數據根據所述菊花鏈原理通過所述主-單池監控單元5來傳輸給所述隔離單元4。
[0039]在附圖中示出的并且結合這些附圖所解釋的實施例用于解釋本發明并且對本發明來說沒有限制。
【主權項】
1.用于對能夠再充電的、包括多個電池單池的電池的運行進行監控和調節的電池管理系統(1)，該電池管理系統包括控制儀單元(2)、用于將所述電池與負載機構和/或充電機構直流隔離的隔離單元(4)、多個分別有待分配給至少一個電池單池的單池監控單元(3、5)以及用于發送和/或接收數據的通信系統，其中，所述電池管理系統(I)被構造部分地用于在高電壓電位上運行并且部分地用于在低電壓電位上運行，其特征在于，根據主從原理在利用所述通信系統的情況下傳輸來自所述單池監控單元(3、5)的數據，其中所述單池監控單元之一是主-單池監控單元(5)，該主-單池監控單元被構造用于在高電壓電位上運行并且用于在低電壓電位上運行，并且其中其他的單池監控單元是從-單池監控單元(3)，所述從-單池監控單元被構造用于在高電壓電位上運行。2.按權利要求1所述的電池管理系統(I)，其特征在于，所述主-單池監控單元(5)為了傳輸數據而通過所述通信系統與所述控制儀單元(2)并且與所述隔離單元(4)相連接。3.按權利要求1所述的電池管理系統(1)，其特征在于，所述控制儀單元(2)被構造用于在低電壓電位上運行，其中在所述主-單池監控單元(5)與所述控制儀單元(2)之間在低電壓電位上傳輸數據。4.按權利要求2或權利要求3所述的電池管理系統(I)，其特征在于，所述隔離單元(4)具有用于對所接收的數據進行分析的分析單元，并且所述隔離單元(4)被構造用于在高電壓電位上運行并且用于在低電壓電位上運行，其中在所述主-單池監控單元(5)與所述隔離單元(4)之間在高電壓電位上并且/或者在低電壓電位上傳輸數據。5.按前述權利要求中任一項所述的電池管理系統(1)，其特征在于，所述通信系統包括第一通信線路(11)和/或第二通信線路(12)，其中所述第一通信線路(11)和/或所述第二通信線路(12)為了傳輸數據而將所述單池監控單元(3、5)彼此連接起來，其中在所述主-單池監控單元(5)與所述從-單池監控單元(3)之間根據菊花鏈原理在高電壓電位上傳輸數據。6.按權利要求5所述的電池管理系統(1)，其特征在于，所述第一通信線路(11’)此外為了傳輸數據而將所述主-單池監控單元(5)與所述控制儀單元(2)連接起來，其中根據所述菊花鏈原理將來自所述從-單池監控單元(3)的數據通過所述主-單池監控單元(5)來傳輸給所述控制儀單元(2)。7.按權利要求5或權利要求6所述的電池管理系統(I)，其特征在于，所述第二通信線路(12’)此外為了傳輸數據而將所述主-單池監控單元(5)與所述隔離單元(4)連接起來，其中根據所述菊花鏈原理將來自所述從-單池監控單元(3)的數據通過所述主-單池監控單元(5)傳輸給所述隔離單元(4)。8.按前述權利要求中任一項所述的電池管理系統(1)，其特征在于，所述通信系統包括至少一條通信總線(11’’)，所述通信總線為了傳輸數據而將所述主-單池監控單元(5)與所述控制儀單元(2)連接起來并且/或者將所述主-單池監控單元(5)與所述隔離單元(4)連接起來。9.按前述權利要求中任一項所述的電池管理系統(1)，其特征在于，所述通信系統包括另一通信總線(14)，其中所述控制儀單元(2)為了傳輸數據而能夠通過所述另一通信總線(14)與另一控制儀單元(10)相連接。10.按前述權利要求中任一項所述的電池管理系統(I)，其特征在于，所述控制儀單元(2)為了傳輸數據而通過所述通信系統與所述隔離單元(4)相連接。11.按前述權利要求中任一項所述的電池管理系統(I)，其特征在于，所述控制儀單元(2)是車輛控制儀單元，該車輛控制儀單元被構造用于執行電池管理系統的中心的控制任務。12.電池系統，該電池系統具有:能夠再充電的、包括多個電池單池的電池；以及用于對所述電池的運行進行監控和調節的電池管理系統(I)，其特征在于，所述電池管理系統(I)是按權利要求1至11中任一項所述的電池管理系統。
【文檔編號】B60L11/18GK105874643SQ201480072577
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月30日
【發明人】S.本茲, J.施內德, K.豪格, S.布特茲曼恩, H.帕特斯
【申請人】羅伯特·博世有限公司