用于機(jī)動(dòng)車的電池裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車的電池裝置(10)，具有多個(gè)電池模塊(12)，其中，每個(gè)電池模塊(12)都具有多個(gè)電池單體，都與相應(yīng)的控制單元(14)耦合，并且在各相鄰的電池模塊(12)之間設(shè)有用于電耦合的高壓線路(18)，其中，所述控制單元(14)分別設(shè)計(jì)用于通過高壓線路(18)交換數(shù)據(jù)。
【專利說明】用于機(jī)動(dòng)車的電池裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車的電池裝置，其具有多個(gè)電池模塊。此外，本發(fā)明還涉及一種機(jī)動(dòng)車。最后，本發(fā)明涉及一種用于對機(jī)動(dòng)車的電池裝置的至少兩個(gè)電池模塊之間的電連接進(jìn)行檢查的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)動(dòng)車中使用電池裝置來給機(jī)動(dòng)車的運(yùn)行部件供電。尤其是在電動(dòng)車輛中使用具有多個(gè)串聯(lián)的電池模塊的牽引用蓄電池來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)高的總電壓，以便能夠輸出所需的功率。這些電池模塊可以具有多個(gè)電池單體或單電池，它們例如由鋰離子單體或由具有另一單體，例如具有鎳氫蓄電池(NiMH)的單體構(gòu)成。在此，所述電池單體通常被上級(jí)的監(jiān)控設(shè)備或電池管理系統(tǒng)監(jiān)控。在此，從每個(gè)電池單體中引導(dǎo)出一條通向電池管理系統(tǒng)中的測量線路或傳感線路。在裝配這種電池設(shè)備時(shí)，借助于這些測量線路還可以獲知在總系統(tǒng)中已經(jīng)達(dá)到了什么樣的電壓。然后通過有針對性的、影響安裝順序的措施還能夠使得盡可能晚地達(dá)到危險(xiǎn)電壓，例如超過60V的直流電壓。
[0003]還公開了這種電池裝置的模塊化方法。在此所追求的是，將對單體電壓的評估保持在模塊層面上。單個(gè)電池模塊然后通過相應(yīng)的總線系統(tǒng)(例如CAN-總線)將其測量值傳輸給上級(jí)的電池管理系統(tǒng)。在此，各個(gè)電池模塊分別與一個(gè)相應(yīng)的控制單元耦合。該控制單元獲取電連接線路和由該電池模塊所提供的電壓，并將這些信息轉(zhuǎn)送給上級(jí)的監(jiān)控設(shè)備或上級(jí)的電池管理系統(tǒng)。該電池模塊的相應(yīng)的控制單元不提供關(guān)于模塊相互間連接的信息。同樣，只有在電池裝置裝配之后，在上級(jí)的電池管理系統(tǒng)中才會(huì)存在關(guān)于電池裝置所提供的電壓的信息。這導(dǎo)致在裝配電池裝置時(shí)不能夠追蹤存在于電池裝置中的電壓。因此也不能確定在電池裝置裝配過程中可能存在的危險(xiǎn)。
[0004]DE19810746B4描述了一種電路板，其具有用于監(jiān)控多單體的蓄電池的電路，利用該電路能夠獲取蓄電池中的各個(gè)單體的電壓和溫度。該電路板還具有輸入端和輸出端，它們與數(shù)據(jù)總線連接，該數(shù)據(jù)總線將蓄電池與其它電池和中央電池管理系統(tǒng)連接。
[0005]此外，DE102008058924B4公開了一種用于對工業(yè)工具的蓄電池進(jìn)行識(shí)別和質(zhì)量證明的方法。在此將蓄電池的數(shù)據(jù)，例如其序列號(hào)，存儲(chǔ)在相應(yīng)的模塊中。這些數(shù)據(jù)能夠被調(diào)制到分配給蓄電池的電線上。
[0006]DE102010016175A1描述了一種用于監(jiān)控和控制電池的裝置，其中電池中的每個(gè)電池單體都分配有一個(gè)電池監(jiān)控模塊。此外，該裝置還具有系統(tǒng)控制器，其設(shè)置用于監(jiān)控電池模塊，從這些電池模塊調(diào)取數(shù)據(jù)和執(zhí)行用于控制充電平衡的命令。
[0007]DE19545833B4描述了一種具有多個(gè)前后相連的單電池的電池，這些單電池通過用于給單電池充電的公共電線彼此相連。電池的每個(gè)單電池在此都分配有一個(gè)單電池模塊，該單電池模塊能夠接收和轉(zhuǎn)換單獨(dú)的充電信號(hào)。中央單元通過可以設(shè)計(jì)為調(diào)制的現(xiàn)場總線的導(dǎo)電線輸出單獨(dú)的充電信號(hào)。
[0008]此外，DE10337243A1公開了一種用于蓄電池的電池檢查模塊，其中在一個(gè)電池殼體中串聯(lián)多個(gè)電池單體。借助該電池檢查模塊能夠提供關(guān)于電池特性的信息。該電池檢查模塊設(shè)計(jì)用于接收和傳輸數(shù)據(jù)，例如電池的序列號(hào)。這些數(shù)據(jù)還能夠被提供給電池的正和負(fù)接線端。
[0009]最后，US6，184，656B1描述了一種具有多個(gè)電池模塊的電池裝置，這些電池模塊可以分別具有多個(gè)電池單體。每個(gè)電池模塊在此都分配有一個(gè)控制單元。每個(gè)控制單元都設(shè)計(jì)用于通過電連接線路發(fā)送數(shù)據(jù)和從其它控制單元接收數(shù)據(jù)，其中各個(gè)電池模塊通過該電連接線路電連接。利用這些控制單元還能夠?qū)?shù)據(jù)發(fā)送給上級(jí)的監(jiān)控設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于闡述一種如何能夠以簡單的方式更安全地執(zhí)行用于機(jī)動(dòng)車的電池裝置的安裝的途徑，該電池裝置包括多個(gè)電池模塊。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池裝置、通過根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)動(dòng)車以及通過根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法達(dá)成。在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)方案。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)動(dòng)車的電池裝置具有多個(gè)電池模塊，其中，每個(gè)電池模塊都具有多個(gè)電池單體，每個(gè)電池模塊都與各自的控制單元耦合并且在各相鄰的電池模塊之間都設(shè)有用于電耦合的高壓線路，其中，這些控制單元分別設(shè)計(jì)用于通過高壓線路交換數(shù)據(jù)。所述電池裝置例如被用作機(jī)動(dòng)車中的牽引用蓄電池。該電池裝置具有多個(gè)電池模塊，它們以串聯(lián)的方式電連接，以便在機(jī)動(dòng)車中，尤其是電動(dòng)車輛中提供所需的電功率。每個(gè)電池模塊都具有多個(gè)電池單體，它們能夠以串聯(lián)的方式電連接。在電池裝置中，每至少兩個(gè)相鄰的電池模塊能夠通過一高壓線路電耦合或連接。電池單體中的每一個(gè)都與一個(gè)控制單元耦合，借助該控制單元通常能夠監(jiān)控電池模塊中的電池單體的電壓。這些控制單元此外還設(shè)計(jì)用于通過高壓線路交換數(shù)據(jù)。例如在兩個(gè)電池模塊通過高壓線路電連接時(shí)，則可以在分別與相鄰電池模塊耦合的控制單元之間交換數(shù)據(jù)。每個(gè)控制單元都設(shè)計(jì)用于通過高壓線路發(fā)送數(shù)據(jù)，并且接收由其它控制單元通過該高壓線路所發(fā)出的數(shù)據(jù)。由此，能夠以簡單的方式在電連接的電池模塊的控制單元之間交換數(shù)據(jù)，而不必為此使用額外的數(shù)據(jù)線路。
[0013]此外，該電池裝置還具有測量設(shè)備，利用該測量設(shè)備能夠根據(jù)向監(jiān)控設(shè)備所發(fā)送的數(shù)據(jù)確定在至少兩個(gè)電池模塊之間是否存在通過高壓線路的電連接。提供給監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)包含控制單元是否分別已經(jīng)從其它控制單元接收到數(shù)據(jù)和這些相應(yīng)的控制單元從哪些其它控制單元接收到數(shù)據(jù)的信息。所述控制單元僅在相應(yīng)的控制單元與之耦合的電池模塊通過高壓線路電連接時(shí)才能從其它控制單元接收數(shù)據(jù)。借助這些信息能夠確定，哪些電池模塊彼此電連接。由此還可以推斷出由于單個(gè)電池模塊的串聯(lián)連接而存在于電池裝置中的電壓。這使得在裝配電池裝置時(shí)能夠始終監(jiān)控在電池裝置中當(dāng)前存在什么樣的電壓。
[0014]此外，如果由所述至少兩個(gè)電池模塊之間的電連接向高壓線路提供的總電壓超過預(yù)先規(guī)定的極限值，那么可以通過測量設(shè)備發(fā)出警報(bào)信號(hào)。由此，如果電池裝置中的電壓超Seov的直流電壓，那么能夠通過測量設(shè)備例如發(fā)出信號(hào)。因此能夠考慮相應(yīng)的安全措施，或者配備相應(yīng)的防護(hù)服。由此能夠特別安全地裝配用于機(jī)動(dòng)車的、特別是用于電動(dòng)車輛的電池裝置。
[0015]每個(gè)控制單元都優(yōu)選設(shè)計(jì)用于發(fā)送包含與之耦合的電池模塊的識(shí)別標(biāo)志的數(shù)據(jù)。這種識(shí)別標(biāo)志例如可以是相應(yīng)電池模塊的相應(yīng)的識(shí)別號(hào)。此外，這些控制單元設(shè)計(jì)用于從其它控制單元接收數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)分別包含相應(yīng)控制單元與之耦合的電池模塊的一個(gè)識(shí)別標(biāo)志。如果電池模塊相互之間通過高壓線路連接，那么還可以通過高壓線路傳輸數(shù)據(jù)。由此能夠以簡單的方式在所述電池裝置中實(shí)現(xiàn)各個(gè)電池模塊之間的通信。
[0016]在一種實(shí)施方式中，為交換數(shù)據(jù)，控制單元對由至少一個(gè)電池模塊在高壓線路上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行調(diào)制。通過控制單元分別將包含識(shí)別標(biāo)志的相應(yīng)的信號(hào)調(diào)制到至少兩個(gè)電池模塊通過其串聯(lián)連接的高壓電路上。這例如可以通過對電壓或由高壓線路所傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)的脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)。為此目的，這些控制單元分別具有一個(gè)相應(yīng)的電子件，借助該電子件可以調(diào)制電壓信號(hào)。
[0017]在一種實(shí)施方式中，每個(gè)控制單元都為了交換數(shù)據(jù)通過測量線路與高壓線路電連接，其中，控制單元在測量線路上獲取與之耦合的電池模塊的至少一個(gè)電池單體的電壓。每個(gè)電池模塊中的電池單體或單電池分別通過相應(yīng)的測量線路或傳感線路與控制單元相連。由此，控制單元可以監(jiān)控單電池的電壓?，F(xiàn)在，如果高壓線路電連接到相應(yīng)的電池模塊上，那么優(yōu)選使設(shè)置在電池模塊兩端的電池單體中的測量線路與高壓線路相連。由此能夠以簡單的方式從控制單元將調(diào)制的信號(hào)通過測量線路傳輸給高壓線路。同樣可以將相應(yīng)的信號(hào)從高壓線路通過該測量線路傳輸給控制單元。
[0018]在一種實(shí)施方案中，每個(gè)控制單元都設(shè)計(jì)用于將分別通過相應(yīng)的高壓線路所接收的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送給上級(jí)的監(jiān)控設(shè)備。電池裝置中的電池模塊的控制單元全都通過數(shù)據(jù)總線，尤其是CAN總線，與上級(jí)的監(jiān)控設(shè)備或電池管理系統(tǒng)相連。由此，在上級(jí)的電池管理系統(tǒng)中存在關(guān)于從其它控制單元接收到哪些控制單元數(shù)據(jù)的信息。通常在電動(dòng)車輛中都存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)總線和上級(jí)的監(jiān)控設(shè)備，所以不會(huì)產(chǎn)生附加成本。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車包括上述的電池裝置。所述機(jī)動(dòng)車尤其是其中將電池裝置作為牽引用蓄電池使用的電動(dòng)車輛。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的用于對機(jī)動(dòng)車的電池裝置的至少兩個(gè)電池模塊之間的電連接進(jìn)行檢查的方法，包括:提供電池模塊，其中，每個(gè)電池模塊都具有多個(gè)電池單體，并且每個(gè)電池模塊都與一相應(yīng)的控制設(shè)備耦合；將至少兩個(gè)相鄰的電池模塊通過分別一個(gè)高壓線路電連接；利用每個(gè)控制單元發(fā)送數(shù)據(jù)，其中，這些控制單元設(shè)計(jì)用于通過高壓線路傳輸數(shù)據(jù)；借助由控制單元分別從其它控制單元所接收到的數(shù)據(jù)，檢查在至少兩個(gè)電池模塊之間的電連接；如果由該至少兩個(gè)電池模塊之間的電連接所提供的電壓超過預(yù)先規(guī)定的極限值，那么就發(fā)出警報(bào)信號(hào)。
[0021]之前結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的電池裝置所述的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)方案可以以相同的方式轉(zhuǎn)用于根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車和根據(jù)本發(fā)明的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]現(xiàn)在借助附圖對本發(fā)明詳細(xì)說明。在此，唯一的視圖示出了用于機(jī)動(dòng)車的電池裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面詳細(xì)說明的實(shí)施例是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0024]附圖示出了電池裝置10的示意圖。該電池裝置10可以應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車中，尤其是應(yīng)用在電動(dòng)車輛中。該電池裝置10尤其可以作為牽引用蓄電池使用。這種電池裝置10通常具有多個(gè)電池模塊12，附圖示出了包括三個(gè)電池模塊12的電池裝置10。
[0025]每個(gè)電池模塊都具有多個(gè)電池單體，在附圖中未詳細(xì)示出所述電池單體。這些電池單體可以是鋰離子單體或具有其它化學(xué)電池單體(Zellchemie)的單體。在電池模塊12中的這些電池通常都以串聯(lián)方式電連接。電池模塊12尤其具有相同數(shù)目的電池單體或單電池。
[0026]每個(gè)電池模塊12都與一控制單元14耦合。電池模塊12的每個(gè)電池單體都能夠與相應(yīng)的測量線路相連，該測量線路又與相應(yīng)的控制單元14電連接。由此,該控制單元14例如能夠監(jiān)控電池模塊12中的單個(gè)電池單體的電壓。電池模塊12的各個(gè)控制單元14通過數(shù)據(jù)線路16彼此連接。該數(shù)據(jù)線路例如可以是CAN-總線。各個(gè)控制單元14通過數(shù)據(jù)線路16與在此未示出的上級(jí)的監(jiān)控設(shè)備或電池管理系統(tǒng)相連。
[0027]在裝配電池裝置10時(shí)，各相鄰的電池模塊12可以通過高壓線路18電連接，尤其是串聯(lián)。通過各個(gè)電池模塊12經(jīng)由相應(yīng)的高壓線路18的串聯(lián)電連接，可以提供在機(jī)動(dòng)車中所需的電壓或電功率。
[0028]該控制單元14還設(shè)計(jì)用于通過高壓線路18交換數(shù)據(jù)。每個(gè)控制單元14都能夠向其它控制單元14發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收由其它控制單元14通過高壓線路18所發(fā)出的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)，如由控制單元14中的一個(gè)所發(fā)出的數(shù)據(jù)，優(yōu)選包含與該控制單元14耦合的電池模塊12的識(shí)別標(biāo)志。這種在兩個(gè)控制單元14之間的數(shù)據(jù)交換只有在分配給控制單元14的電池模塊12彼此通過高壓線路18電連接時(shí)才能進(jìn)行。
[0029]每個(gè)控制單元14通過數(shù)據(jù)總線16與之相連的上級(jí)監(jiān)控設(shè)備可以從每個(gè)控制單元14接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包含關(guān)于控制單元14中的一個(gè)是否從至少另一個(gè)控制單元14接收到數(shù)據(jù)和該控制單元從哪些控制單元接收到了數(shù)據(jù)的信息。這些存儲(chǔ)在上級(jí)控制設(shè)備或電池管理系統(tǒng)中的信息可以由未示出的測量設(shè)備評估。借助這些信息，測量設(shè)備可以確定哪些控制單元14分別從其它控制單元14接收到了數(shù)據(jù)。
[0030]由于數(shù)據(jù)的傳輸是通過高壓線路18進(jìn)行的，所以測量設(shè)備根據(jù)這些信息可以確定哪些電池模塊12分別通過高壓線路18彼此電連接。借助該信息和提供相應(yīng)的電池模塊12的電壓的額外信息，測量設(shè)備可以確定當(dāng)前存在于電池裝置10中的電壓。此外，如果電池裝置10中的電壓超過預(yù)先規(guī)定的極限值，那么測量設(shè)備能夠發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)信號(hào)。由此可以保證在裝配具有多個(gè)電池模塊12的電池裝置10時(shí)的高安全性。
【權(quán)利要求】
1.一種用于機(jī)動(dòng)車的電池裝置(10)，具有多個(gè)電池模塊(12)，其中每個(gè)電池模塊(12)都 -具有多個(gè)電池單體， -與各自的控制單元(14)耦合，并且 -在各相鄰的電池模塊(12)之間設(shè)有用于電耦合的高壓線路(18)，其中-所述控制單元(14)分別設(shè)計(jì)用于通過高壓線路(18)交換數(shù)據(jù)，并且將經(jīng)由相應(yīng)的高壓線路(18)所接收到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線(16)發(fā)送給上級(jí)的監(jiān)控設(shè)備， 其特征在于， -所述電池裝置(10)具有測量設(shè)備，通過該測量設(shè)備能夠根據(jù)發(fā)送給所述監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)確定:在電池模塊(2)中的至少兩個(gè)之間是否存在通過高壓線路(18)的電連接，和-在由至少兩個(gè)電池模塊(12)之間的電連接所提供的總電壓超過預(yù)先規(guī)定的極限值的情況下，借助該測量設(shè)備能夠發(fā)出警報(bào)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池裝置(10)，其特征在于，每個(gè)控制單元(14)都設(shè)計(jì)用于發(fā)送包含與該控制單元耦合的電池模塊(12)的識(shí)別標(biāo)志的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池裝置(10)，其特征在于，所述控制單元(14)為了交換數(shù)據(jù)而對由至少一個(gè)電池模塊(12)在所述高壓線路(18)上產(chǎn)生的電壓進(jìn)行調(diào)制。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電池裝置(10)，其特征在于，每個(gè)控制單元(14)都為了交換數(shù)據(jù)而通過一測量線路與所述高壓線路(18)電連接，其中，該控制單元(14)在該測量線路上獲取與該控制單元耦合的電池模塊(12)的至少一個(gè)電池單體的電壓。
5.一種機(jī)動(dòng)車，具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電池裝置(10)。
6.一種用于對機(jī)動(dòng)車的電池裝置(10)的至少兩個(gè)電池模塊(12)之間的電連接進(jìn)行檢查的方法,包括 提供電池模塊(12)，其中，每個(gè)電池模塊(12)具有多個(gè)電池單體，并且每個(gè)電池模塊(12)與各自的控制設(shè)備(14)耦合， 通過一高壓線路(14)將至少兩個(gè)相鄰的電池模塊電連接，和 利用每個(gè)控制單元(14)發(fā)送數(shù)據(jù)，其中，這些控制單元(14)設(shè)計(jì)用于通過高壓線路(18)傳輸數(shù)據(jù)， 其特征在于，所述方法還包括 -根據(jù)由控制單元(14)分別從其它控制單元(14)所接收到的數(shù)據(jù)檢查在至少兩個(gè)電池模塊(12)之間的電連接，和 -在由所述至少兩個(gè)電池模塊(12)之間的電連接所提供的總電壓超過預(yù)先規(guī)定的極限值的情況下發(fā)出警報(bào)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK104054213SQ201280066382
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月13日
【發(fā)明者】J·施密特, M·辛特伯格, R·阿維迪克, E·阿基克高茨, D·斯托克特 申請人:奧迪股份公司