具有用于在多個(gè)相同類(lèi)型的串聯(lián)的電池單池模塊之間交換數(shù)據(jù)的通訊裝置的電池單池模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有用于在多個(gè)相同類(lèi)型的串聯(lián)的電池單池模塊之間交換數(shù)據(jù)的通訊裝置的電池單池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子或鋰聚合物電池單池模塊如今被作為沒(méi)有自己的智能機(jī)構(gòu)的獨(dú)立產(chǎn)品進(jìn)行制造。用于接著和監(jiān)控單池的智能機(jī)構(gòu)或者處于中央電池控制裝置上，即所謂的BCU(電池控制單元)，或者分布在部分地分散的單池監(jiān)控電路上，所謂的CSCs (電池監(jiān)控電路)。除了 B⑶以外，該CSCs還控制和/或監(jiān)測(cè)由一些電池單池模塊組成的的模塊。
[0003]單個(gè)的電池單池在其產(chǎn)品壽命周期中經(jīng)歷不同的階段，例如:制造、模壓造型、在電池組中安裝、在機(jī)動(dòng)車(chē)中運(yùn)行、修理、更換、使用終止(壽命終止)或再使用(第二生命)。
[0004]在此在其壽命周期中沒(méi)有對(duì)電池單池模塊進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)控。因此不能夠連續(xù)地探測(cè)電池單池模塊的數(shù)據(jù)。在制造和模壓期間這些數(shù)據(jù)經(jīng)由外部的監(jiān)控系統(tǒng)，所謂的MES系統(tǒng)(制造執(zhí)行系統(tǒng))探測(cè)和跟蹤。這些數(shù)據(jù)但是例如在運(yùn)行期間例如在機(jī)動(dòng)車(chē)中不再供使用。另一個(gè)斷面則在發(fā)生在維修或更換電池單池模塊時(shí)或者在過(guò)渡到另一個(gè)壽命的情況下，例如在用于在機(jī)動(dòng)車(chē)中運(yùn)行的功率變得太弱之后在固定的應(yīng)用中。
[0005]此外，需要高的費(fèi)用用于將電池單池模塊的數(shù)據(jù)傳遞到中央電池控制裝置上，因?yàn)闆](méi)有通過(guò)電池單池模塊進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的探測(cè)的當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控/控制。因此也需要大的數(shù)量的與部分地高的電壓的連接導(dǎo)線(xiàn)。在此情況下電池單池模塊和布線(xiàn)的配置是固定地分配的。
[0006]DE102010016175A1描述一種按照現(xiàn)有技術(shù)的電池監(jiān)控裝置，包括大量的在具有系統(tǒng)控制器的串聯(lián)通訊中的電池監(jiān)控模塊。
[0007]DE102011002632A1描述一種電池管理單元，其包括許多電池單池監(jiān)控單元，其中這些單元連接到一個(gè)總線(xiàn)上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]按照本發(fā)明的具有用于在多個(gè)相同類(lèi)型的串聯(lián)的電池單池模塊之間交換數(shù)據(jù)的通訊裝置的電池單池模塊包括電池單池，它被設(shè)置用于提供電池單池電壓和與一個(gè)在前的電池單池模塊的電池單池和/或與一個(gè)在后的電池單池模塊的電池單池串聯(lián)，控制單元，其具有第一通訊單元，其被設(shè)置用于接收數(shù)據(jù)信號(hào)，和第二通訊單元，其被設(shè)置用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，第一耦合單元，其被設(shè)置用于將電池單池模塊的第一通訊單元經(jīng)由在前的電池單池模塊的第二耦合單元與在前的電池單池模塊的第二通訊單元耦合或者經(jīng)由單獨(dú)的數(shù)據(jù)線(xiàn)與中央電池控制單元耦合，和第二耦合單元，其被設(shè)置用于將電池單池模塊的第二通訊單元經(jīng)由在后的電池單池模塊的第一耦合單元與在后的電池單池模塊的第一通訊單元經(jīng)由單獨(dú)的數(shù)據(jù)線(xiàn)耦合，其中，控制單元被設(shè)置用于處理經(jīng)由電池單池模塊的第一通訊單元接收的數(shù)據(jù)信號(hào)和/或在修改下或不改變下借助于電池單池模塊的第二通訊單元進(jìn)行發(fā)送。這種電池單池模塊是有利的，因?yàn)槟軌蛟谧钚〔季€(xiàn)費(fèi)用下實(shí)現(xiàn)與其它的相鄰的電池單池模塊通訊。因此通過(guò)這種電池單池模塊能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)電池單池模塊的串聯(lián)電路，在它們之間可以傳遞數(shù)據(jù)。由此除了其它方面以外也實(shí)現(xiàn)，對(duì)于通訊在全部串聯(lián)的電池單池模塊之間不需要公共的電壓水平。
[0009]從屬權(quán)利要求示出本發(fā)明的優(yōu)選的擴(kuò)展方案。
[0010]有利的是，電池單池模塊的第一耦合單元和在前的電池單池模塊的第二耦合單元在耦合狀態(tài)下形成第一分壓器，它在在后的電池單池模塊的側(cè)上的電池單池的電勢(shì)和在前的電池單池模塊的第二通訊單元上的電勢(shì)之間分出一個(gè)電壓降，其中，第一分壓器的一個(gè)中間分壓抽頭(電壓抽頭)與電池單池模塊的第一通訊單元耦合。在此情況下第一分壓器的全部的電阻也可以?xún)H僅由第一或僅僅由第二耦合單元包括。因此能夠在多個(gè)電池單池模塊之間通過(guò)一個(gè)串接的單線(xiàn)接口實(shí)現(xiàn)一種特殊的成本有利的耦合。在此情況下可以放棄成本推進(jìn)型的耦合設(shè)計(jì)方案如光耦合器、感應(yīng)發(fā)送器，等等。此外在相鄰的電池單池模塊的數(shù)據(jù)通訊中提供數(shù)字式數(shù)據(jù)信號(hào)的容易探測(cè)的電壓水平，通過(guò)它們可以在數(shù)據(jù)通訊中在邏輯一和邏輯零之間可靠地進(jìn)行區(qū)別。
[0011]也有利的是，第一通訊單元此外被設(shè)計(jì)用于發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，和第二通訊單元此外被設(shè)計(jì)用于接收數(shù)據(jù)信號(hào)，其中，控制單元被設(shè)計(jì)用于將經(jīng)由電池單池模塊的第二通訊單元接收的數(shù)據(jù)信號(hào)在修改下或不改變下借助于電池單池模塊的第一通訊單元進(jìn)行發(fā)送。由此在相鄰的電池單池模塊之間實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)方向上的數(shù)據(jù)通訊。
[0012]此外有利的是，電池單池模塊的第二耦合單元和在后的電池單池模塊的第一耦合單元在耦合狀態(tài)下形成第二分壓器，它在在前的電池單池模塊的側(cè)上的電池單池的第三電勢(shì)和在后的電池單池模塊的第一通訊單元上的第四電勢(shì)之間分出一個(gè)電壓降，其中，第二分壓器的一個(gè)中間分壓抽頭(電壓抽頭)與電池單池模塊的第二通訊單元耦合。因此能夠在多個(gè)電池單池模塊之間通過(guò)一個(gè)串接的單線(xiàn)接口實(shí)現(xiàn)一種特殊的成本有利的耦合。在此情況下可以放棄成本推進(jìn)型的耦合設(shè)計(jì)方案如光耦合器、感應(yīng)發(fā)送器，等等。此外在相鄰的電池單池模塊的數(shù)據(jù)通訊中提供數(shù)字式數(shù)據(jù)信號(hào)的容易探測(cè)的電壓水平，通過(guò)它們可以在數(shù)據(jù)通訊中在邏輯一和邏輯零之間可靠地進(jìn)行區(qū)別。
[0013]尤其地，控制單元包括比較器，它將輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)與一個(gè)比較值比較，其中，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓高于比較值時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)具有邏輯一，和當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓低于比較值時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)具有邏輯零。因此通訊裝置可以識(shí)別數(shù)據(jù)通訊的數(shù)字式的數(shù)據(jù)信號(hào)，它們的針對(duì)邏輯一和零的電壓水平與其余的在控制單元中針對(duì)數(shù)字式信號(hào)使用的電壓水平是不同的。
[0014]此外有利的是，控制單元被設(shè)置用于，通過(guò)第一和/或第二通訊單元發(fā)送具有各給定的持續(xù)時(shí)間的高電平和低電平的初始化信號(hào)，其中，高電平對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)信號(hào)的邏輯一的一個(gè)電壓值和低電平對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)信號(hào)的邏輯零的一個(gè)電壓值，和接收在前或在后的電池單池模塊的初始化信號(hào)，用以將比較值確定在高電平和低電平之間的一個(gè)值上。因此可以補(bǔ)償在相鄰的電池單池模塊之間的數(shù)據(jù)通訊的數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓水平中的波動(dòng)，其尤其是通過(guò)相鄰的電池單池模塊的波動(dòng)的電池單池電壓引起。
[0015]也有利的是，電池單池模塊包括監(jiān)控電路，如果電池單池模塊經(jīng)由第一訊單元和/或第二通訊單元接收到一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)，監(jiān)控電路將控制單元置于激活狀態(tài)下。由此可以最小化電池單池模塊的控制單元的能量消耗。
[0016]也有利的是，控制單元具有可改變的標(biāo)識(shí)(名稱(chēng))，它實(shí)現(xiàn)在多個(gè)電池單池模塊的一個(gè)串聯(lián)電路中電池單池模塊的尋址和/或識(shí)別，其中，該標(biāo)識(shí)被自動(dòng)地分配給控制單元。由此以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)電池單池模塊的更換，其中，不需要手動(dòng)的配置或特殊的布線(xiàn)。在此情況下不必拆除用于測(cè)量信號(hào)的信號(hào)線(xiàn)并且在更換之后可以重新連接，這減少由于高電壓造成的危險(xiǎn)以及弄錯(cuò)(混淆)危險(xiǎn)。
[0017]此外有利的是，控制單元包括振蕩器，尤其是電壓受控的振蕩器或RC振蕩器，其中，控制單元被設(shè)置用于，基于振蕩器的(時(shí)鐘)脈沖和振蕩器與一個(gè)中央的、不被電池單池模塊包括的(時(shí)鐘)脈沖計(jì)時(shí)器的偏差，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)計(jì)時(shí)。由此實(shí)現(xiàn)在多個(gè)按照本發(fā)明的電池單池模塊之間的數(shù)據(jù)通訊中的高的數(shù)據(jù)傳輸率，其中，同時(shí)可以使用成本有利的脈沖計(jì)時(shí)器。
[0018]還有利的是一種電池系統(tǒng)，其包括η個(gè)根據(jù)按照本發(fā)明的電池單池模塊，其中，多個(gè)電池單池模塊的電池單池被串聯(lián)起來(lái)，η-1個(gè)電池單池模塊的第一耦合單元與各在前的電池單池模塊的第二耦合單元耦合，和在串聯(lián)電路的開(kāi)始處布置一個(gè)中央的電池控制單元，它與串聯(lián)電路中的第一電池單池模塊的第一耦合單元耦合。這種電池系統(tǒng)具有按照本發(fā)明的電池單池模塊的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。
[0019]在此有利的是，電池系統(tǒng)的電池控制單元被設(shè)置用于將數(shù)據(jù)信號(hào)與一個(gè)交流電流，尤其是在GHz區(qū)域中的交流電流疊加，該交流電流的頻率對(duì)應(yīng)于電池單池的鋰原子的諧振頻率，以便去除在電池系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)電池單池的陽(yáng)極上的可能的鋰鍍層(L1-Plating)。
[0020]以下參見(jiàn)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1顯示了在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的按照本發(fā)明的電池系統(tǒng)1，
圖2顯示了按照本發(fā)明的第一實(shí)施方式的多個(gè)被串聯(lián)的電池單池模塊的電路圖，和圖3顯示了按照本發(fā)明的電池系統(tǒng)的一個(gè)電池單池模塊所包括的一個(gè)監(jiān)控電路。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1顯示了在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的按照本發(fā)明的電池系統(tǒng)1，它包括η個(gè)數(shù)量的按照本發(fā)明的電池單池模塊2。η個(gè)電池單池模塊2中的每個(gè)在圖1中用所屬的從#1至的序號(hào)標(biāo)示。在此，多個(gè)電池單池模塊2的電池單池3是串聯(lián)的，其中，一個(gè)電池單池3的正極分別與一個(gè)在串聯(lián)電路中在后的電池單池3的負(fù)極連接。在串聯(lián)電路中的第一電池單池3的負(fù)極與電池系統(tǒng)1的一個(gè)負(fù)的電池極4和一個(gè)中央電池控制單元6連接。第一電池單池的這個(gè)負(fù)極形成電池系統(tǒng)1的電路接