用于在具有多个电池的电池组系统处进行数据传送的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆中的蓄电池技术。本发明尤其是涉及用于在具有多个电池的电池组系统处进行数据传送的方法。本发明还尤其是涉及一种用于从具有多个单电池的电池组系统的电池向控制设备进行测量数据传送的方法、一种电池组系统、一种控制设备以及一种具有根据本发明的电池组系统和/或用于实施根据本发明的方法的控制设备的车辆、尤其是电动车辆或混合动力车辆。
【背景技术】
[0002]汽车领域中的如今的电池组系统、例如牵引电池组出于安全和/或信息技术原因配备有电池组管理系统。这样的电池组管理系统(BMS)获取各个电池的测量数据以及总电池组测量参量，并且能够尤其是在由车辆主控制设备所请求的时期内由此尤其是确定当前的电池组充电状态以及电池组关于充电和放电的性能能力的诊断。此外，使用计算算法，所述计算算法探测各个电池组电池的老化并且为之前所述的算法确定当前的电池组参数。
[0003]充电状态和功率预测算法的参数确定的第一数据输入(Bedatung)根据各个电池或整个电池组的电流和电压的高度精确的测量数据来进行，所述测量数据来自各个电池组电池处的试验台测量。但是在车辆中的构建以后，电池经历与时间有关的老化。该老化又必须在线地在车辆中被识别，以便能够执行基于电池老化的重新参数化。
[0004]为了能够执行高质量的重新参数化，对单电池电压以及在此出现的电流执行快速扫描。扫描优选地以<50ms的时间窗、例如以Ims间隔进行，以便准确地探测由欧姆电阻引起的电压骤降。针对优选的重新参数化，可以选择单电池电压以及所属电流的同步扫描。
[0005]图1示出了常规电池组管理系统的硬件架构的示例性构型。
[0006]在此，图1具有多个单电池4，所述单电池4以公知方式与CSC(Cell Supervis1nCircuit，电池监督电路)6连接。各个CSC元件6通过数据总线8a彼此连接并且与B⑶元件(Battery Control Unit，电池组控制单元)7连接。BOJ元件7可以连接不同传感器、比如电流测量传感器并且利用继电器驱动器来操控电池组系统2的继电器。电池组管理系统示例性地在使用车辆内部的通信总线Sb、例如CAN总线的情况下与车辆中的另外的控制设备连接。
[0007]在此，各个电池4的单电压的测量由相应CSC元件6来承担，所述CSC元件6与一个或多个单电池4连接。CSC元件6到电池组管理系统主控制设备、B⑶元件7的连接通过数据总线8a进行。
[0008]图2示出了 CSC元件的示例性构型。
[0009]在此，单电池4的单电压测量通常通过CSC元件6的专门器件来进行，所述专门器件检测单电池4、通常为六个或十二个单电池4的电压，在使用单电压测量芯片中的一个或多个A/D转换器的情况下对这些测量值进行模拟/数字转换，并且在使用总线系统8a的情况下将这些所确定的测量值发送到电池组管理系统主电路板、B⑶元件7。此外，这样的CSC元件6还可以具有多个温度测量点。
[0010]在大多数情况下，出于安全原因在CSC元件6中还设置有所谓的辅助芯片(Compan1nchip)，该辅助芯片可以执行关于电池电压的极限值监视。此外，在CSC元件6中还可以设置电池平衡元件，以便能够执行由其测量的电池的电池平衡或操控所属的半导体开关。在此，电池平衡是从现有技术中已知的，并且尤其是对于均衡连接成总电池包的各个电池4的(不同)状态、充电状态(State of Charge, SoC)而言是重要的。
[0011]越多的电池被互连成电池组系统、尤其是越多的CSC元件6在使用单个串行总线的情况下彼此耦合，则得出通信总线8a的载荷升高得越多，这是因为如下事实:各个CSC元件6想要彼此独立地生成其测量值并且接着通过通信总线8a传输所述测量值。这可以根据这样的系统的扩充级(Ausbaustufe)而导致数据总线8a的完全填充或者甚至过载。
【发明内容】
[0012]本发明的一个方面可以在于，提供一种用于电池组系统的电池的测量数据传送的方法，其中对于充电状态和功率预测算法所需的数据的传送出现较低的数据传送花费。
[0013]因此，根据独立权利要求展示出一种用于从具有多个单电池的电池组系统的电池向控制设备进行测量数据传送的方法、被设立为执行根据本发明的方法的一种电池组系统以及一种控制设备、以及具有这样的电池组系统和/或控制设备的一种车辆、尤其是电动车辆或者混合动力车辆。优选的构型由从属权利要求中得出。
[0014]在此，根据本发明的方法是在考虑到该系统的总线负载的情况下提高电池组管理系统的可扩展性或可伸缩性的一种成本有利的可能性。
[0015]已知的系统大多具有有限的可扩展性，因为由CSC元件构成的链越长，则总线负载由于升高的电池数目以及因此由CSC元件放置到总线上的数据分组提高得就越多。常规而言，现在为了补偿减缓了扫描时间或提高可单电池电压的扫描间隔，但是这带来了测量值质量或尤其是在线参数确定的数据质量的降低。如果不再足够频繁和精确地确定电池组参数，则这降低充电状态确定和性能诊断算法的说服力。
[0016]在此，根据本发明的方法寻求一种所谓的“电池聚焦(cell focussing)”方法，该方法能够在其它方面不变的总线参数的情况下降低或避免数据总线的过载。根据本发明的系统规定:特定的单电池在CSC元件处以与初始试验台处的扫描速率可比较的高扫描速率、例如Ims被扫描。电流扫描也可以同样快地进行。这些测量值中的至少一个可以适当地通过模拟方式被前置滤波。
[0017]本发明的一个方面现在在于，聚焦特定的单电池，因此选择所述特定的单电池以用于分析。这同时意味着，该电池连接到的相应CSC元件也被聚焦或选择。在该上下文中，聚焦是指，测量数据以第一质量、尤其是高质量或高频率被生成并在此尤其是基本上完整地和无延迟地放置到数据总线上。
[0018]由此首先保证:被聚焦的电池可以基本上无延迟地和完整地将其测量数据传送给BMS系统的BCU元件并且不受总线容量的限制。另外的电池、尤其是除被聚焦电池以外的那些电池的测量数据被有延迟地或可能不完整地可能在使用CSC元件中的合适数字前置滤波的情况下被写入到内部总线上。将未被聚焦电池“写入到内部总线上”的该较慢的栅格例如可以被构造为，使得不是未被聚焦的电池的已由CSC元件生成的全部测量数据都被传输，而是仅仅例如每第10个、每第100个或每第1000个的值被传输。此外，这些测量数据被称为具有第二质量的测量数据。
[0019]而被聚焦的单电池的第一质量的测量数据被尽可能快地、尤其是如扫描能够被执行那样快地被放置到总线上。在该上下文中，尽可能快地在考虑CSC元件中的可能的数据制备和处理的情况下来理解。对于特别优选的参数标识，给被聚焦的单电池加载荷的电流的测量以及施加在其上的电压的测量在时间上被同步。这样的同步例如可以通过由BMS主电路板发送的时钟消息来实现，利用所述时钟消息被聚焦的单电池或其被聚焦的CSC元件以及电流传感器同步。
[0020]在本发明的范围内，区分测量数据的两个质量级，第一质量以及第二质量，其中第一质量具有比第二质量或质量级更高的质量或质量级。第一质量或高质量级包含:被聚焦的单电池的电池单电压被快速地并且尤其是与到该电池的电流时间同步地例如以Ims栅格被扫描。在此，第二质量或较低质量级能够与其余单电池的其余单电压有关，所述单电压被较慢地并且可能在已经经数字滤波的情况下以较慢的栅格、例如以Is栅格或由例如CAN总线的复用消息来传输。在此，第二质量的单个测量值尤其是在测量值的分辨率和精度方面不一定必须比第一质量的测量值更差。
[0021]在特定时期内，现在对被聚焦的单电池执行在线参数标识。该时期可以一方面受到时间极限的限制，但是优选受到基于要标识的电池组参数的收敛的极限的限制。换言之，这样的参数标识一直被执行，直到彼此相继的参数值的区别仅仅在于:参数值的差异或Δ不超过定义的极限。如果当前被聚焦的电池的测量由于该时期结束了，则下一单电池可以如之前所述那样被聚焦，因此被选择用于经同步的电流和电压测量。
[0022]这样的被聚焦的测量也可以通过可信度检查来触发，所述可信度检查在观察正常测量数据、由此第二质量的测量数据时探测不符合标准的过程。这样的可信度检查例如可以考虑通常不一起出现的电压以及