用于对电池的运行进行监控和调节的电池管理系统和具有这样的电池管理系统的电池系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对能够再充电的、包括多个电池单池的电池的运行进行监控和调节的电池管理系统（1），该电池管理系统包括控制仪单元（2）、用于将所述电池与负载机构和/或充电机构直流隔离的隔离单元（4）、多个分别有待分配给至少一个电池单池的单池监控单元（3、5）以及用于发送和/或接收数据的通信系统，其中所述电池管理系统（1）被构造部分地用于在高电压电位上运行并且部分地用于在低电压电位上运行。在此根据主从原理在利用所述通信系统的情况下传输来自所述单池监控单元（3、5）的数据，其中所述单池监控单元之一是主?单池监控单元（5），该主?单池监控单元被构造用于在高电压电位上运行并且用于在低电压电位上运行，并且其中其他的单池监控单元是从?单池监控单元（3），所述从?单池监控单元被构造用于在高电压电位上运行。此外，本发明涉及一种具有能够再充电的、包括多个电池单池的电池以及按本发明的电池管理系统（1）的电池系统。
【专利说明】
用于对电池的运行进行监控和调节的电池管理系统和具有这样的电池管理系统的电池系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于对能够再充电的、包括多个电池单池的电池的运行进行监控和调节的电池管理系统，该电池管理系统包括控制仪单元、用于将所述电池与负载机构和/或充电机构直流隔离的隔离单元、多个分别有待分配给至少一个电池单池的单池监控单元以及用于发送和/或接收数据的通信系统，其中所述电池管理系统被构造部分地用于在高电压电位上运行并且部分地用于在低电压电位上运行。
[0002]此外，本发明涉及一种具有能够再充电的、包括多个电池单池的电池和用于对所述电池的运行进行监控和调节的电池管理系统的电池系统。
【背景技术】
[0003]开头所提到的电池管理系统用在电池系统中一所述电池系统包括带有多个彼此电连接的电池单池、尤其是能够再充电的锂离子单池的电池一尤其是用于对所述电池的运行进行监控和调节。电池系统的电池的运行在此尤其包括电池的放电过程，也就是尤其这样的具有相应的电负载的电池的利用以及电池的充电过程、也就是电池的再充电。所述电池管理系统在此一般来说在考虑到向所述电池提出的安全要求、功率要求和/或使用寿命要求的情况下保证可靠的运行。
[0004]对于迄今所熟知的电池管理系统来说，由多个单池监控单元、所谓的电池监测电路(CSCs)作为测量值尤其检测所述电池单池的单池电压，并且通过通信总线将其传输给中心的控制仪单元、所谓的电池控制单元(B⑶)。从公开文献WO 2008/055505 Al中并且从公开文献US 2010/0052428 Al中例如公开了用于对电池单池进行监控的系统，其中为了传输为电池的电池单池分配的单元的数据而利用主从-架构。用于传输电池管理系统中的数据的主从-架构此外从公开文献WO 2012/165771 A2、US 2008/0086247 Al和US 2012/0235483 Al中得到了公开。
[0005]此外，对于电池管理系统来说，可以将由电流传感器测量的电流作为另外的测量值来传输给所述控制仪单元。所述控制仪单元通过对于所述测量值的分析来确定电池性能、例如尤其各个电池单池的、也被称为State of Charge(充电状态)(S0C)的充电状态以及各个电池单池的、也被称为State of Health(健康状态)(S0H)的老化。在此，从公开文献US 6,4041,66 BI中公开了一种用于对电池单池进行监控的系统，其中单池监控单元通过利用所谓的菊花链原理(Daisy-Chain-Prinz ip)的通信连接与中心的电池监控单元相连接，以便所述中心的电池监控单元可以从所述单池监控单元处接收数据并且对其进行分析。将所述菊花链原理用于传输电池管理系统中的数据这种做法此外从公开文献US 2011/0049977 Al中得到了公开。
[0006]除此以外，电池管理系统一般来说包括电流接触器，所述电流接触器用作用于将所述电池与负载机构和/或充电机构直流隔离(gavanische Trennung)的隔离单元。这样的隔离单元在此一般来说被构造用于接收作为数据的操控信号，其中对于所述隔离单元的操控同样通过所述控制仪单元来进行。尤其为所述控制仪单元分配了以下任务:当所检测到的测量值暗示这些电池单池的安全临界的(sicherhei tskrit isch)状态时，通过对于所述隔离单元的操控在电方面将各个电池单池或者一组电池单池、例如尤其是各个电池模块与所述电池的极接头隔离。这样的与电池单池的隔离具有很大的意义，以便不仅防止所述电池的较大的损坏而且防止由所述电池来馈电的电负载机构或者对所述电池再充电的充电机构的较大的损坏。
[0007]尤其在这个与安全相关的方面看来，在此存在着持续的、进一步改进电池管理系统和具有电池管理系统的电池系统的要求。除此以外，存在着降低与电池管理系统的制造相关的成本的需求。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的任务是，提供一种电池管理系统，该电池管理系统尤其能够成本更为低廉地制造。此外，所建议的电池管理系统在此应该有利地在电池系统的安全运行方面进一步得到改进。
[0009]为了解决所述任务而建议一种用于对能够再充电的、包括多个电池单池的电池的运行进行监控和调节的电池管理系统，该电池管理系统包括控制仪单元、用于将所述电池与负载机构和/或充电机构直流隔离的隔离单元、多个分别有待分配给至少一个电池单池的单池监控单元以及用于发送和/或接收数据的通信系统，其中所述电池管理系统被构造部分地用于在高电压电位上运行并且部分地用于在低电压电位上运行，并且根据主从原理在利用所述通信系统的情况下传输所述单池监控单元的数据，其中所述单池监控单元之一是主-单池监控单元，该主-单池监控单元被构造用于在高电压电位上运行并且在低电压电位上运行，并且其中其他的单池监控单元是从-单池监控单元，所述从-单池监控单元被构造用于在高电压电位上运行。尤其在此规定，所述从-单池监控单元仅仅被构造用于在高电压电位(HV电位;HV:High Voltage(高电压))上运行，也就是说，所述从-单池监控单元在此不是被构造用于在低电压电位(LV电位;LV:Low Voltage(低电压))上运行。此外尤其规定，在将所述按本发明的电池管理系统用于对电池的运行进行监控和调节时，所述电池管理系统的、被构造用于在高电压电位(HV电位;HV:High Voltage(高电压))上运行的单元和/或组件、尤其是所述单池监控单元至少部分地直接与所述电池的电池单池相连接，这些单池监控单元因此被连接到所述电池系统的高电压电路上。尤其为了对所检测到的数据或者所述电池管理系统的类似的内部的运行过程进行分析，所述电池管理系统此外具有低电压电路，其中所述电池管理系统的、被构造用于在低电压电位(LV电位;LV:Low Voltage(低电压))上运行的单元和/或组件、尤其是所述控制仪单元被连接在所述低电压电路上。
[0010]通过所述从-单池监控单元按照本发明仅仅被构造用于在高电压电位上运行这种方式，对于所述单池监控单元来说取消了所述单池监控单元上面的、为了通过私有的通信总线进行通信而有必要的低电压区域，从而使得所述按本发明的电池管理系统能够有利地成本更为低廉地制造。高电压电位与低电压电位之间的隔离有利地在所述主-单池监控单元上面进行。
[0011]所述按本发明的电池管理系统的控制仪单元优选是中心的控制仪单元，尤其是所谓的电池控制单元(B⑶)。所述控制仪单元有利地被构造用于执行中心的控制任务。尤其规定，所述控制仪单元为了接收数据而通过所述通信系统与所述单池监控单元相连接并且接收由所述单池监控单元所检测到的运行参数、尤其是电池单池电压和/或电池单池温度。所接收的数据在此由所述控制仪单元来分析。在所述分析的范围内，尤其确定电池性能、例如电池单池的充电状态(SOC;SOC:State of Charge(充电状态))和/或电池单池的老化状态(SOH;SOH:State of Health(健康状态))。除此以外，所述控制仪单元优选具有通信接口，通过该通信接口所述控制仪单元可以与其他不属于所述电池管理系统的控制仪单元进行通信。因为尤其规定将所述按本发明的电池管理系统用在那些在混合动力车、插电式混合动力车或者电动机中使用的电池系统中，所以所述电池管理系统的控制仪单元优选被构造用于通过所述通信接口与车辆控制仪、例如所谓的车辆控制单元(VCU)进行通信。VCU在此承担一些功能，例如对于驱动力矩的协调、充电管理和/或关于车辆状态例如“充电”、“行驶”或者“停车”的控制。
[0012]所述按本发明的电池系统的单池监控单元优选被构造用于承担感测的功能，例如尤其是被构造用于检测电池单池电压和/或电池单池温度，并且/或者被构造用于在所述电池单池之间实施充电平衡。尤其规定，所述单池监控单元是所谓的电池监测电路(CSC)，其中所述作为从设备(Slave)来构成的单池监控单元(从-单池监控单元)按照本发明没有低电压区域，而所述作为主设备(Master)来构成的单池监控单元(主-单池监控单元)按照本发明不仅具有高电压区域而且具有低电压区域。此外尤其规定，在使用所述按本发明的电池管理系统时一个单池监控单元分别刚好被分配给一个电池单池。优选在所述单池监控单元上面不对所检测到的运行参数进行分析。
[0013]按照所述按本发明的电池管理系统的一种有利的设计方案来规定，所述主-单池监控单元为了传输数据而通过所述通信系统与所述控制仪单元相连接并且与所述隔离单元相连接。因此，有利地尤其由所述单池监控单元检测到的运行参数、例如尤其是电池单池电压和/或电池单池温度能够传输给所述控制仪单元和所述隔离单元，所述控制仪单元和所述隔离单元有利地被构造用于对所接收的运行参数进行分析并且/或者将其用作调节量。
[0014]所述按本发明的电池管理系统的一种优选的设计方案规定，所述控制仪单元被构造用于在低电压电位上运行，其中所述主-单池监控单元与所述控制仪单元之间的数据的传输在低电压电位上进行。尤其在此规定，所述控制仪单元仅仅被构造用于在低电压电位上运行，也就是说，所述控制仪单元在此不是被构造用于在高电压电位上运行。仅仅可在低电压电位上运行的控制仪单元有利地能够成本更为低廉地制造。
[0015]在所述按本发明的电池管理系统的另一种特别优选的设计方案中，所述隔离单元具有用于对所接收的数据进行分析的分析单元。此外，所述隔离单元有利地被构造用于在高电压电位上运行并且用于在低电压电位上运行，其中所述主-单池监控单元与所述隔离单元之间的数据的传输在高电压电位上并且/或者在低电压电位上进行。通过所述分析单元，所述隔离单元有利地在一定程度上配备有“智能”，由此所述隔离单元的功能相对于所熟知的隔离单元、尤其是相对于简单的电流接触器有利地得到扩展。优选所述用于对开关元件、尤其是电流接触器进行操控的隔离单元此外具有控制机构，其中将由所述分析单元分析的数据有利地传输给所述隔离单元的控制机构。所述隔离单元通过所述分析单元和/或所述控制机构有利地被构造用于承担与安全相关的功能，尤其触发所述电池与负载机构和/或充电机构的直流隔离，而有利地不需要通过所述控制仪单元对所述隔离单元进行相应的操控。在这种有利的设计方案中，所述控制仪单元有利地没有承担与“所述电池与负载机构和/或充电机构的直流隔离”相关联的安全功能。
[0016]按照所述电池管理系统的这种设计方案的一种有利的改进方案，所述电池管理系统包括至少一个用于对所述电池的电流进行测量的电流测量机构，其中所述至少一个电流测量机构优选通过所述高电压电路与所述隔离单元相连接，并且所述隔离单元被构造用于作为数据来接收由所述至少一个电流测量机构测量的电流。尤其所述电流测量机构可以是分流器。有利地，由所述隔离单元的分析单元在危急的运行状态的存在方面对由所述至少一个电流测量机构所测量的电流进行分析。优选所述电流测量机构通过LIN总线(LIN:Local Interconnect Network(局域互联网络))与所述隔离单元相连接。由此，有利地缩短关于所检测到的电流测量值的安全临界的路径，由此有利地提高了系统安全性。
[0017]所述按本发明的电池管理系统的另一种有利的设计方案规定，所述通信系统包括第一通信线路和/或第二通信线路，其中所述第一通信线路和/或所述第二通信线路为了传输数据而将所述单池监控单元彼此连接起来，其中所述主-单池监控单元与所述从-单池监控单元之间的数据的传输根据所述菊花链原理在高电压电位上进行。优选所述通信系统具有第一通信线路和第二通信线路，其中所述第二通信线路构造为相对于所述第一通信线路冗余的报警线路。尤其规定，所述从-单池监控单元与所述主-单池监控单元借助于具有专利的协议的菊花链方案尤其在利用SPI(SPI: Serial Peripheral Interface(串行外设口))的情况下进行通信。
[0018]此外，所述第一通信线路为了传输数据而有利地将所述主-单池监控单元与所述控制仪单元连接起来，其中根据所述菊花链原理尤其在低电压电位上将来自所述从-单池监控单元的数据通过所述主-单池监控单元来传输给所述控制仪单元。优选所述从-单池监控单元通过所述主-单池监控单元按照菊花链原理、尤其是在利用SPI的情况下与所述控制仪单元进行通信。优选所述控制仪单元在此包括菊花链-主机-计算机构。
[0019]有利地，所述第二通信线路为了传输数据此外将所述主-单池监控单元与所述隔离单元连接起来，其中根据所述菊花链原理尤其在低电压电位上将来自所述从-单池监控单元的数据通过所述主-单池监控单元来传输给所述隔离单元。尤其规定，所有与安全相关的数据都通过所述优选作为报警线路来构成的第二通信线路相对于通过所述第一通信线路被传输给所述控制仪单元的数据冗余地传输给所述隔离单元。通过在所述单池监控单元与所述控制仪单元之间并且在所述单池监控单元与所述隔离单元之间冗余地传输与安全相关的数据这种方式(菊花链和报警线路)来有利地进一步提高所述系统安全性并且能够实现ASIL-分解(ASIL:Automotive Safety Integrity Level(汽车安全完整性等级)，参照ISO 26262)ο
[0020]根据所述按本发明的电池管理系统的另一种有利的设计方案，所述通信系统包括至少一条通信总线，所述通信总线为了传输数据而将所述主-单池监控单元与所述控制仪单元连接起来并且/或者将所述主-单池监控单元与所述隔离单元连接起来。优选所述主_单池监控单元与所述控制仪单元之间的数据的传输和/或所述主-单池监控单元与所述隔离单元之间的数据的传输通过所述至少一条通信总线在低电压电位上进行。在这种设计方案中，优选所述从-单池监控单元不仅通过第一通信线路按照所述菊花链原理而且通过作为相对于所述第一通信线路冗余的报警线路来构成的第二通信线路来与所述主-单池监控单元进行通信。所述主-单池监控单元与所述控制仪单元之间的通信或者所述主-单池监控单元与所述隔离单元之间的通信而后有利地通过所述通信总线、尤其是通过私有的总线、优选通过CAN总线(CAN:ControIIer Area Network(控制器区域网路))来进行。优选所述主-单池监控单元在此被构造用于:将专利的菊花链协议转化为一种用于通过所述通信总线来进行传输的协议、尤其是转化为CAN协议。
[0021]尤其规定，所有与安全相关的数据都相对于通过所述通信总线进行的数据传输冗余地通过报警线路来传输，尤其是传输给所述隔离单元，其中所述报警线路有利地将所述主-单池监控单元与所述隔离单元直接连接起来，并且由此可以由所述主-单池监控单元尤其是通过对于所述隔离单元的开关元件、尤其是所述隔离单元的电流接触器的操控来直接影响所述电池与负载机构和/或充电机构的直流隔离。
[0022]所述通信系统有利地包括另一通信总线，其中所述控制仪单元为了传输数据而能够通过所述另一通信总线与另一控制仪单元相连接。尤其规定，所述另一控制仪单元是车辆控制仪单元，尤其是车辆控制单元(V⑶)。所述控制仪单元由此有利地被构造用于:将由所述单池监控单元接收的数据通过所述另一通信总线来传输给被连接到所述通信总线上的另一控制仪单元。在此，通过所述另一通信总线进行的数据的传输优选在低电压电位上进行。
[0023]按照所述按本发明的电池管理系统的另一种有利的设计方案，所述控制仪单元为了传输数据而通过所述通信系统、优选通过所述通信系统的通信总线尤其是在低电压电位上与所述隔离单元相连接。优选所述电池管理系统在此以下述方式构造:使得可以将来自所述单池监控单元的数据通过所述控制仪单元来传输给所述隔离单元，并且可以相对于此冗余地通过报警线路至少将与安全相关的数据直接由所述从-单池监控单元通过所述主-单池监控单元传输给所述隔离单元。
[0024]所述按本发明的电池管理系统的另一种有利的设计方案规定，所述控制仪单元是车辆控制仪单元，该车辆控制仪单元被构造用于执行电池管理系统的中心的控制任务。尤其规定，所述控制仪单元是VCU，给该VCU扩增了电池控制单元(BCU)的功能。所述车辆控制仪单元在此有利地被集成到所述电池管理系统中。在此尤其规定，所述车辆控制仪单元被构造用于执行所述电池管理系统的、不是与安全相关的或者不是安全临界的功能，并且所述隔离单元被构造用于:履行或者执行与安全相关的或者安全临界的功能，为此，所述隔离单元有利地具有分析单元和控制机构、优选是控制仪和控制器以及能够操控的开关元件。
[0025]为了解决开头所提到的任务，此外建议一种具有能够再充电的、包括多个电池单池的电池以及用于对所述电池的运行进行监控和调节的电池管理系统的电池系统，其中所述电池管理系统是按本发明的电池管理系统。在此尤其规定，所述电池管理系统的单池监控单元相应地刚好被分配给所述电池的一个电池单池。尤其规定，所述电池系统的电池单池在电方面被连接成电池模块，其中所述电池模块在电方面被连接成所述电池。此外，按照一种有利的设计变型方案来规定，具有多个电池模块的电池系统的电池管理系统对于每个电池模块来说都分别具有一个主-单池监控单元。
【附图说明】
[0026]结合在附图中示出的实施例对本发明的其他有利的细节、特征和设计方案细节进行详细解释。在此:
图1在方框图中示出了用于按本发明的电池管理系统的一种实施例的简化的图示；
图2在方框图中示出了用于按本发明的电池管理系统的另一种实施例的简化的图示；
并且图3在方框图中示出了用于按本发明的电池管理系统的另一种实施例的简化的图示。
【具体实施方式】
[0027]在图1、图2和图3中分别作为方框图示出了用于对能够再充电的、包括多个电池单池的电池的运行进行监控和调节的电池管理系统I。在图1、图2和图3中示出的电池管理系统I在此分别包括一个控制仪单元2、多个单池监控单元3、5(在附图中分别出于更好的简明的原因仅仅示出了三个单池监控单元)、一个用于将所述电池与负载机构和/或充电机构直流隔离的隔离单元4、一个通信系统和一个尤其可以作为分流器来实现的电流测量机构6。尤其规定将在图1、图2和图3中所示出的电池管理系统I用在那些在电动车中使用的电池系统中。
[0028]按照主从原理在利用所述通信系统的情况下传输来自在附图中示出的电池管理系统I的单池监控单元3、5的数据。单池监控单元5在此构造为主设备，另一单池监控单元3构造为从设备。所述作为主设备来构成的单池监控单元5(主-单池监控单元)有期限地向其他的单池监控单元3(从-单池监控单元)提供访问权。所述主-单池监控单元5因此通过对于隶属于其的从-单池监控单元3的查询来确定通信频次。从-单池监控单元3优选只有在所述主-单池监控单元5对其进行响应时才进行应答。
[0029]在图1、图2和图3中分别示出的电池管理系统I的通信系统包括第一通信管路11和第二通信管路12，其中所述第一通信线路11和所述第二通信线路12为了传输数据而将所述单池监控单元3、5彼此连接起来，其中优选根据菊花链原理在所述主-单池监控单元5与所述从-单池监控单元3之间传输数据。
[0030]如在图1、图2和图3中通过不同的阴影线来标明的那样，所述电池管理系统I分别部分地被连接到高电压电路上(从左下往右上的阴影线)并且部分地被连接到低电压电路上(从左上往右下的阴影线)。所述电池管理系统I在此相应地被构造部分地用于在高电压电位(HV电位，HV:High Voltage(高电压))上运行并且部分地用于在低电压电位(LV电位，LV:Low Voltage(低电压))上运行。所述从-单池监控单元3仅仅被构造用于在高电压电位上运行并且不是被构造用于在低电压电位上运行。所述主-单池监控单元5被构造用于在高电压电位上运行并且用于在低电压电位上运行。在此，在所述主-单池监控单元5上，在高电压电位与低电压电位之间进行直流隔离。
[0031]用于将电池与在附图中示出的电池管理系统I的负载机构和/或充电机构直流隔离的隔离单元4相应地包括一个分析单元(在附图中没有明确地示出)以及一个控制机构(在附图中没有明确地示出)。所述隔离单元4的控制机构在此被构造用于对所述隔离单元4的开关元件(在附图中未明确地示出)进行操控，其中通过所述开关元件能够将电池与负载机构和/或充电机构直流隔离。所述隔离单元4此外相应地具有高电压区域(从左下往右上的阴影线)和低电压区域(从左上往右下的阴影线)，并且相应地被构造用于在高电压电位上运行并且用于在低电压电位上运行。所述电池管理系统I的电流测量机构6、尤其是分流器在所示出的实施例中相应地通过通信连接9、优选LIN总线直接与所述隔离单元4的高电压区域相连接。由此有利地在用于测量电流的组件(电流测量机构6)与所述隔离单元4之间实现直接的通信，由此经过所述通信连接9的安全临界的路径比较短。此外，所述隔离单元4有利地被构造用于:接收通过信号线7来发送的、作为数据的碰撞信号并且对其进行分析，以便在需要时触发所述电池与负载机构和/或充电机构的直流隔离。此外，所述隔离单元4有利地被构造用于对HV-连锁-信号(HV:High Voltage(高电压))进行监控，所述HV-连锁-信号通过所述信号线8被提供给所述隔离单元4。
[0032]在图1中所示出的实施例中，在所述单池监控单元3、5与所述隔离单元4之间冗余地传输与安全相关的信息。为此，所述通信系统包括通信总线11’ ’，该通信总线构造为CAN总线并且通过该通信总线在所述主-单池监控单元5与所述控制仪单元2之间并且在所述主-单池监控单元5与所述隔离单元4之间进行所述通信。所述主-单池监控单元5在此被构造用于将专利的菊花链协议转化为CAN协议。
[0033]将单池监控单元3、5彼此连接起来的第二通信线路12在图1中所示出的实施例中此外将所述主-单池监控单元5与所述隔离单元4连接起来。数据的传输在此通过所述通信线路12按照所述菊花链原理在高电压电位上进行。所述主-单池监控单元5与所述隔离单元4之间的通信线路12在此有利地构造为报警线路。通过所述通信线路12，所述主-单池监控单元5可以有利地直接地影响所述隔离单元4的开关元件控制。
[0034]在图1中示出的电池管理系统I的通信系统此外具有另一通信总线14，通过该通信总线所述控制仪单元2与车辆控制仪单元10相连接，以用于交换数据。所述通信总线14在此优选同样是CAN总线。所述车辆控制仪单元10优选是所谓的车辆控制单元(VCU)，该车辆控制单元尤其执行一些功能，例如对于所述驱动力矩的协调、充电管理和/或关于车辆状态例如充电、行驶、停车等等的控制。由所述控制仪单元2所接收的和/或所分析的数据在此可以通过所述通信总线14来传输给所述车辆控制仪单元10。
[0035]在图2中所示出的、用于电池管理系统I的实施例中，所述通信系统包括第一通信线路11和第二通信线路12，其中所述第一通信线路11和所述第二通信线路12为了传输数据而将所述单池监控单元3、5彼此连接起来。此外，所述第一通信线路11’为了传输数据而将所述主-单池监控单元5与所述控制仪单元2连接起来，其中根据菊花链原理优选在使用串行外设口( SPI)的情况下将来自所述从-单池监控单元3的数据通过所述主-单池监控单元5来传输给所述控制仪单元2。所述第二通信线路12’此外为了传输数据而将所述主-单池监控单元5与所述隔离单元4连接起来，其中数据的传输通过所述第二通信线路12’在低电压电位上进行。所有与安全相关的数据都有利地通过所述第二通信线路12 ’相对于通过所述第一通信线路11’传输的数据来冗余地传达。所述第二通信线路12 ’在此从所述从-单池监控单元3经过所述主-单池监控单元5直接通往所述隔离单元4。通过这种方式，可以有利地直接由所述主-单池监控单元5来影响对于所述隔离单元4的开关元件的控制。除此以外，由所述控制仪单元2所接收的数据可以通过另一为了传输数据而将所述控制仪单元2与所述隔离单元4连接起来的通信线路13来传输给所述隔离单元4。此外规定，在图2中所示出的实施例中所述控制仪单元2可以将通过通信总线14所接收的和/或所分析的数据传送给另一控制仪单元10。
[0036]在图3中所示出的、用于电池管理系统I的实施例中，所述控制仪单元2是车辆控制仪单元，该车辆控制仪单元被集成到所述电池管理系统I中。尤其规定，所述控制仪单元2是车辆控制单元(V⑶)。所述控制仪单元2有利地被构造用于执行所述电池管理系统I的所有不是与安全相关的功能，例如确定充电状态(SOC)并且/或者确定健康状态(S0H)。在图3中示出的实施例的隔离单元4在此被构造用于执行所述电池管理系统I的所有与安全相关的功能。为此，将由所述单池监控单元3、5所检测的运行参数、尤其是电池单池电压和/或电池单池温度传输给所述控制仪单元2并且传输给所述隔离单元4。在此规定，按照所述菊花链原理进行从所述从-单池监控单元3到所述主-单池监控单元5的传输。所述主-单池监控单元5在此有利地包括菊花链主机(Daisy-Chain-Host)计算机。尤其规定，所述从-单池监控单元3根据所述菊花链原理用专利的协议尤其是在利用SPI的情况下与所述主-单池监控单元5进行通信。
[0037]所述主-单池监控单元5在图3中所示出的实施例中为了传输数据而通过CAN总线11’’与所述控制仪单元2相连接。在所述主-单池监控单元5上，在此将所述专利的菊花链协议转化为所述CAN协议。除此以外，所述主-单池监控单元5为了传输数据而通过所述第二通信线路12’直接与所述隔离单元4相连接。所述第二通信线路12’在此优选构造为报警线路。高电压电位(第二通信线路12)与低电压电位(第二通信线路12’)之间的第二通信线路12、12’的直流隔离在所述主-单池监控单元5上进行。所述通信线路12’由此可以直接被连接到所述隔离单元4的低电压区域上。
[0038]此外，在图3中所示出的实施例中，为了传输数据，通线总线15、优选同样是CAN总线将所述控制仪单元2与所述隔离单元4的低电压区域连接起来。由主-单池监控单元5传输给所述控制仪单元2的数据在此可以有利地由所述控制仪单元2来传送给所述隔离单元4，从而能够冗余地将来自所述主-单池监控单元5的数据传输给所述隔离单元4。在通过所述通信总线15在此优选按照CAN协议传输数据的过程中规定，将来自所述从-单池监控单元3的数据根据所述菊花链原理通过所述主-单池监控单元5来传输给所述隔离单元4。
[0039]在附图中示出的并且结合这些附图所解释的实施例用于解释本发明并且对本发明来说没有限制。
【主权项】
1.用于对能够再充电的、包括多个电池单池的电池的运行进行监控和调节的电池管理系统(1)，该电池管理系统包括控制仪单元(2)、用于将所述电池与负载机构和/或充电机构直流隔离的隔离单元(4)、多个分别有待分配给至少一个电池单池的单池监控单元(3、5)以及用于发送和/或接收数据的通信系统，其中，所述电池管理系统(I)被构造部分地用于在高电压电位上运行并且部分地用于在低电压电位上运行，其特征在于，根据主从原理在利用所述通信系统的情况下传输来自所述单池监控单元(3、5)的数据，其中所述单池监控单元之一是主-单池监控单元(5)，该主-单池监控单元被构造用于在高电压电位上运行并且用于在低电压电位上运行，并且其中其他的单池监控单元是从-单池监控单元(3)，所述从-单池监控单元被构造用于在高电压电位上运行。2.按权利要求1所述的电池管理系统(I)，其特征在于，所述主-单池监控单元(5)为了传输数据而通过所述通信系统与所述控制仪单元(2)并且与所述隔离单元(4)相连接。3.按权利要求1所述的电池管理系统(1)，其特征在于，所述控制仪单元(2)被构造用于在低电压电位上运行，其中在所述主-单池监控单元(5)与所述控制仪单元(2)之间在低电压电位上传输数据。4.按权利要求2或权利要求3所述的电池管理系统(I)，其特征在于，所述隔离单元(4)具有用于对所接收的数据进行分析的分析单元，并且所述隔离单元(4)被构造用于在高电压电位上运行并且用于在低电压电位上运行，其中在所述主-单池监控单元(5)与所述隔离单元(4)之间在高电压电位上并且/或者在低电压电位上传输数据。5.按前述权利要求中任一项所述的电池管理系统(1)，其特征在于，所述通信系统包括第一通信线路(11)和/或第二通信线路(12)，其中所述第一通信线路(11)和/或所述第二通信线路(12)为了传输数据而将所述单池监控单元(3、5)彼此连接起来，其中在所述主-单池监控单元(5)与所述从-单池监控单元(3)之间根据菊花链原理在高电压电位上传输数据。6.按权利要求5所述的电池管理系统(1)，其特征在于，所述第一通信线路(11’)此外为了传输数据而将所述主-单池监控单元(5)与所述控制仪单元(2)连接起来，其中根据所述菊花链原理将来自所述从-单池监控单元(3)的数据通过所述主-单池监控单元(5)来传输给所述控制仪单元(2)。7.按权利要求5或权利要求6所述的电池管理系统(I)，其特征在于，所述第二通信线路(12’)此外为了传输数据而将所述主-单池监控单元(5)与所述隔离单元(4)连接起来，其中根据所述菊花链原理将来自所述从-单池监控单元(3)的数据通过所述主-单池监控单元(5)传输给所述隔离单元(4)。8.按前述权利要求中任一项所述的电池管理系统(1)，其特征在于，所述通信系统包括至少一条通信总线(11’’)，所述通信总线为了传输数据而将所述主-单池监控单元(5)与所述控制仪单元(2)连接起来并且/或者将所述主-单池监控单元(5)与所述隔离单元(4)连接起来。9.按前述权利要求中任一项所述的电池管理系统(1)，其特征在于，所述通信系统包括另一通信总线(14)，其中所述控制仪单元(2)为了传输数据而能够通过所述另一通信总线(14)与另一控制仪单元(10)相连接。10.按前述权利要求中任一项所述的电池管理系统(I)，其特征在于，所述控制仪单元(2)为了传输数据而通过所述通信系统与所述隔离单元(4)相连接。11.按前述权利要求中任一项所述的电池管理系统(I)，其特征在于，所述控制仪单元(2)是车辆控制仪单元，该车辆控制仪单元被构造用于执行电池管理系统的中心的控制任务。12.电池系统，该电池系统具有:能够再充电的、包括多个电池单池的电池；以及用于对所述电池的运行进行监控和调节的电池管理系统(I)，其特征在于，所述电池管理系统(I)是按权利要求1至11中任一项所述的电池管理系统。
【文档编号】B60L11/18GK105874643SQ201480072577
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年12月30日
【发明人】S.本兹, J.施内德, K.豪格, S.布特兹曼恩, H.帕特斯
【申请人】罗伯特·博世有限公司