具有用于在多个相同类型的串联的电池单池模块之间交换数据的通讯装置的电池单池模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有用于在多个相同类型的串联的电池单池模块之间交换数据的通讯装置的电池单池模块。
【背景技术】
[0002]锂离子或锂聚合物电池单池模块如今被作为没有自己的智能机构的独立产品进行制造。用于接着和监控单池的智能机构或者处于中央电池控制装置上，即所谓的BCU(电池控制单元)，或者分布在部分地分散的单池监控电路上，所谓的CSCs (电池监控电路)。除了 B⑶以外，该CSCs还控制和/或监测由一些电池单池模块组成的的模块。
[0003]单个的电池单池在其产品寿命周期中经历不同的阶段，例如:制造、模压造型、在电池组中安装、在机动车中运行、修理、更换、使用终止(寿命终止)或再使用(第二生命)。
[0004]在此在其寿命周期中没有对电池单池模块进行连续的监控。因此不能够连续地探测电池单池模块的数据。在制造和模压期间这些数据经由外部的监控系统，所谓的MES系统(制造执行系统)探测和跟踪。这些数据但是例如在运行期间例如在机动车中不再供使用。另一个断面则在发生在维修或更换电池单池模块时或者在过渡到另一个寿命的情况下，例如在用于在机动车中运行的功率变得太弱之后在固定的应用中。
[0005]此外，需要高的费用用于将电池单池模块的数据传递到中央电池控制装置上，因为没有通过电池单池模块进行对数据的探测的当地的监控/控制。因此也需要大的数量的与部分地高的电压的连接导线。在此情况下电池单池模块和布线的配置是固定地分配的。
[0006]DE102010016175A1描述一种按照现有技术的电池监控装置，包括大量的在具有系统控制器的串联通讯中的电池监控模块。
[0007]DE102011002632A1描述一种电池管理单元，其包括许多电池单池监控单元，其中这些单元连接到一个总线上。
【发明内容】
[0008]按照本发明的具有用于在多个相同类型的串联的电池单池模块之间交换数据的通讯装置的电池单池模块包括电池单池，它被设置用于提供电池单池电压和与一个在前的电池单池模块的电池单池和/或与一个在后的电池单池模块的电池单池串联，控制单元，其具有第一通讯单元，其被设置用于接收数据信号，和第二通讯单元，其被设置用于发送数据信号，第一耦合单元，其被设置用于将电池单池模块的第一通讯单元经由在前的电池单池模块的第二耦合单元与在前的电池单池模块的第二通讯单元耦合或者经由单独的数据线与中央电池控制单元耦合，和第二耦合单元，其被设置用于将电池单池模块的第二通讯单元经由在后的电池单池模块的第一耦合单元与在后的电池单池模块的第一通讯单元经由单独的数据线耦合，其中，控制单元被设置用于处理经由电池单池模块的第一通讯单元接收的数据信号和/或在修改下或不改变下借助于电池单池模块的第二通讯单元进行发送。这种电池单池模块是有利的，因为能够在最小布线费用下实现与其它的相邻的电池单池模块通讯。因此通过这种电池单池模块能够实现多个电池单池模块的串联电路，在它们之间可以传递数据。由此除了其它方面以外也实现，对于通讯在全部串联的电池单池模块之间不需要公共的电压水平。
[0009]从属权利要求示出本发明的优选的扩展方案。
[0010]有利的是，电池单池模块的第一耦合单元和在前的电池单池模块的第二耦合单元在耦合状态下形成第一分压器，它在在后的电池单池模块的侧上的电池单池的电势和在前的电池单池模块的第二通讯单元上的电势之间分出一个电压降，其中，第一分压器的一个中间分压抽头(电压抽头)与电池单池模块的第一通讯单元耦合。在此情况下第一分压器的全部的电阻也可以仅仅由第一或仅仅由第二耦合单元包括。因此能够在多个电池单池模块之间通过一个串接的单线接口实现一种特殊的成本有利的耦合。在此情况下可以放弃成本推进型的耦合设计方案如光耦合器、感应发送器，等等。此外在相邻的电池单池模块的数据通讯中提供数字式数据信号的容易探测的电压水平，通过它们可以在数据通讯中在逻辑一和逻辑零之间可靠地进行区别。
[0011]也有利的是，第一通讯单元此外被设计用于发送数据信号，和第二通讯单元此外被设计用于接收数据信号，其中，控制单元被设计用于将经由电池单池模块的第二通讯单元接收的数据信号在修改下或不改变下借助于电池单池模块的第一通讯单元进行发送。由此在相邻的电池单池模块之间实现在两个方向上的数据通讯。
[0012]此外有利的是，电池单池模块的第二耦合单元和在后的电池单池模块的第一耦合单元在耦合状态下形成第二分压器，它在在前的电池单池模块的侧上的电池单池的第三电势和在后的电池单池模块的第一通讯单元上的第四电势之间分出一个电压降，其中，第二分压器的一个中间分压抽头(电压抽头)与电池单池模块的第二通讯单元耦合。因此能够在多个电池单池模块之间通过一个串接的单线接口实现一种特殊的成本有利的耦合。在此情况下可以放弃成本推进型的耦合设计方案如光耦合器、感应发送器，等等。此外在相邻的电池单池模块的数据通讯中提供数字式数据信号的容易探测的电压水平，通过它们可以在数据通讯中在逻辑一和逻辑零之间可靠地进行区别。
[0013]尤其地，控制单元包括比较器，它将输入的数据信号与一个比较值比较，其中，当数据信号的电压高于比较值时，数据信号具有逻辑一，和当数据信号的电压低于比较值时，数据信号具有逻辑零。因此通讯装置可以识别数据通讯的数字式的数据信号，它们的针对逻辑一和零的电压水平与其余的在控制单元中针对数字式信号使用的电压水平是不同的。
[0014]此外有利的是，控制单元被设置用于，通过第一和/或第二通讯单元发送具有各给定的持续时间的高电平和低电平的初始化信号，其中，高电平对应于数据信号的逻辑一的一个电压值和低电平对应于数据信号的逻辑零的一个电压值，和接收在前或在后的电池单池模块的初始化信号，用以将比较值确定在高电平和低电平之间的一个值上。因此可以补偿在相邻的电池单池模块之间的数据通讯的数据信号的电压水平中的波动，其尤其是通过相邻的电池单池模块的波动的电池单池电压引起。
[0015]也有利的是，电池单池模块包括监控电路，如果电池单池模块经由第一讯单元和/或第二通讯单元接收到一个数据信号，监控电路将控制单元置于激活状态下。由此可以最小化电池单池模块的控制单元的能量消耗。
[0016]也有利的是，控制单元具有可改变的标识(名称)，它实现在多个电池单池模块的一个串联电路中电池单池模块的寻址和/或识别，其中，该标识被自动地分配给控制单元。由此以简单的方式实现电池单池模块的更换，其中，不需要手动的配置或特殊的布线。在此情况下不必拆除用于测量信号的信号线并且在更换之后可以重新连接，这减少由于高电压造成的危险以及弄错(混淆)危险。
[0017]此外有利的是，控制单元包括振荡器，尤其是电压受控的振荡器或RC振荡器，其中，控制单元被设置用于，基于振荡器的(时钟)脉冲和振荡器与一个中央的、不被电池单池模块包括的(时钟)脉冲计时器的偏差，对数据信号计时。由此实现在多个按照本发明的电池单池模块之间的数据通讯中的高的数据传输率，其中，同时可以使用成本有利的脉冲计时器。
[0018]还有利的是一种电池系统，其包括η个根据按照本发明的电池单池模块，其中，多个电池单池模块的电池单池被串联起来，η-1个电池单池模块的第一耦合单元与各在前的电池单池模块的第二耦合单元耦合，和在串联电路的开始处布置一个中央的电池控制单元，它与串联电路中的第一电池单池模块的第一耦合单元耦合。这种电池系统具有按照本发明的电池单池模块的全部优点。
[0019]在此有利的是，电池系统的电池控制单元被设置用于将数据信号与一个交流电流，尤其是在GHz区域中的交流电流叠加，该交流电流的频率对应于电池单池的锂原子的谐振频率，以便去除在电池系统的一个或多个电池单池的阳极上的可能的锂镀层(L1-Plating)。
[0020]以下参见附图详细描述本发明的实施例。
【附图说明】
[0021]图1显示了在本发明的第一实施方式中的按照本发明的电池系统1，
图2显示了按照本发明的第一实施方式的多个被串联的电池单池模块的电路图，和图3显示了按照本发明的电池系统的一个电池单池模块所包括的一个监控电路。
【具体实施方式】
[0022]图1显示了在本发明的第一实施方式中的按照本发明的电池系统1，它包括η个数量的按照本发明的电池单池模块2。η个电池单池模块2中的每个在图1中用所属的从#1至的序号标示。在此，多个电池单池模块2的电池单池3是串联的，其中，一个电池单池3的正极分别与一个在串联电路中在后的电池单池3的负极连接。在串联电路中的第一电池单池3的负极与电池系统1的一个负的电池极4和一个中央电池控制单元6连接。第一电池单池的这个负极形成电池系统1的电路接