用于對電池組內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于對電池組內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ撾姵亟M具有 多個(gè)電池組電池（Batteriezellen)、至少一個(gè)電池傳感器、傳感器控制設(shè)備和中央控制設(shè) 備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在電驅(qū)動的車輛（EV，Electric Vehicle (電動車輛））中作為能量源使用蓄電池。 在這種情況下，經(jīng)常使用基于鋰化學(xué)的蓄電電池（Akkuzellen)，因?yàn)樘貏e是與鎳蓄電池或 鉛蓄電池相比，這種基于鋰化學(xué)的蓄電電池在重量最輕的情況下具有迄今為止可用的最大 能量密度。鋰蓄電池在過量充電和深度放電方面非常敏感。在每個(gè)電池高于一定的電壓 值、典型地高于4. 25V的值的過量充電時(shí)，電池變得不穩(wěn)定并且可能發(fā)起自動增強(qiáng)的加熱 過程，即所謂的熱失控（thermal runaway)。低于一定閾值的放電也促進(jìn)電池內(nèi)的不利的化 學(xué)過程，所述化學(xué)過程導(dǎo)致電池的不可逆的退化。
[0003] 在大多數(shù)EV車輛中，設(shè)置電池組管理系統(tǒng)（BMS)，其借助于中央控制設(shè)備（B⑶， Battery Control Unit (電池組控制單元））在每個(gè)單個(gè)蓄電池模塊處通過所謂的電池診斷 單元（CSC，Cell Supervision Circuit(電池監(jiān)督電路））監(jiān)控電池組電池的電壓和溫度并 且如果未遵守確定的參數(shù)范圍，則可以采取適當(dāng)?shù)膶?yīng)措施。例如，過量充電和深度放電可 以通過斷開充電或主負(fù)載保護(hù)裝置得到禁止。
[0004] 從US 2010/0052615中已知一種具有中央控制設(shè)備和監(jiān)控鋰離子電池電壓的電 池診斷單元的電池組管理系統(tǒng)。中央控制設(shè)備為此向電池診斷單元發(fā)送相應(yīng)的詢問。在中 央控制設(shè)備和電池診斷單元的通信協(xié)議中設(shè)置奇偶校驗(yàn)位，其決定是否發(fā)送控制指令或數(shù) 據(jù)。
[0005] 從US 2013/0066572中已知一種具有電池組管理系統(tǒng)的電池包，其中，該電池組 管理系統(tǒng)與大量的電池組模塊通過通信信道連接。在這種情況下可能的是，電池組模塊根 據(jù)電池組管理系統(tǒng)的詢問僅僅發(fā)送回電壓值或電壓值和溫度值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本發(fā)明的用于對電池組內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，該電池組具有多 個(gè)電池組電池、至少一個(gè)電池傳感器、傳感器控制設(shè)備和中央控制設(shè)備，包括以下步驟：
[0007] a)通過中央控制設(shè)備詢問電池組電池的測量數(shù)據(jù)，
[0008] b)通過電池傳感器檢測所詢問的電池組電池的測量數(shù)據(jù)，
[0009] C)通過電池傳感器確定適用于對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒權(quán)的簽名，
[0010] d)將測量數(shù)據(jù)和簽名從電池傳感器以第一消息通過第一通信信道傳送給傳感器 控制設(shè)備，
[0011] e)將測量數(shù)據(jù)和簽名從傳感器控制設(shè)備以第二消息通過第二通信信道轉(zhuǎn)發(fā)給中 央控制設(shè)備，以及
[0012] f)通過中央控制設(shè)備借助由電池傳感器確定的簽名驗(yàn)證測量數(shù)據(jù)。
[0013] 簽名由電池傳感器確定并不加改變地通過傳感器控制設(shè)備遞送給中央控制設(shè)備。 這具有以下優(yōu)點(diǎn)，即作為傳感器控制設(shè)備可以使用對于電池組的電子系統(tǒng)不必具有安全 性相關(guān)的分級要求的構(gòu)件。優(yōu)選地，電池傳感器的簽名滿足IS026262的C級的安全性相 關(guān)的要求，也就是說，該簽名優(yōu)選地適宜于ASIL_C(ASIL，Automotive Safety Integrity Level (汽車安全完整性等級））。
[0014] 在獨(dú)立權(quán)利要求中所說明的方法的有利改進(jìn)和改善通過在從屬權(quán)利要求中提及 的措施是可能的。
[0015] 通過電池傳感器檢測和監(jiān)控的測量數(shù)據(jù)例如是電池溫度和/或電池電壓。測量數(shù) 據(jù)同樣可以包括從中導(dǎo)出的參量，例如時(shí)間上相加的或求積分的參量、彼此相乘的或以其 他方式合計(jì)的參量。
[0016] 該方法特別是可以在鋰離子電池組情況下和在鎳金屬氫化物電池組情況下被應(yīng) 用。該方法優(yōu)選地應(yīng)用于一個(gè)或基本上類似地被運(yùn)行的多個(gè)電池組的多個(gè)模塊和特別是所 有模塊。
[0017] 簽名優(yōu)選地通過校驗(yàn)和形成，例如作為在所有測量值上的XOR函數(shù)?？商鎿Q地，校 驗(yàn)和也可以通過循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC，cyclic redundancy check(循環(huán)冗余校驗(yàn)））形成。 簽名可替換地也可以通過單向函數(shù)確定，例如通過所謂的散列（Hash)函數(shù)，特別是SHA-1、 SHA-2或SHA-3,它們適用于確認(rèn)數(shù)據(jù)的完整性。
[0018] 在步驟a)中通過中央控制設(shè)備的詢問優(yōu)選地同時(shí)涉及多個(gè)測量數(shù)據(jù)。這簡化中 央控制設(shè)備和電池傳感器的通信協(xié)議并導(dǎo)致減少通信信道的負(fù)荷。例如同時(shí)對電池溫度和 /或電池電壓進(jìn)行詢問。
[0019] 按照一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在步驟a)中傳送指示位，其中，該指示位說明是否應(yīng) 該傳送確定的測量數(shù)據(jù)，例如測量應(yīng)答除了電壓值之外是否也應(yīng)該包含溫度值。如果測量 應(yīng)該包含溫度值，那么指示位被設(shè)置為真（True)，否則指示位被設(shè)置為假（False)。同樣可 以設(shè)想，測量應(yīng)答根據(jù)電池電壓被指示，使得除了溫度值之外也應(yīng)該包含電壓值的測量與 設(shè)置為真（True)的指示位邏輯連接和無電壓值的測量與設(shè)置為假（False)的指示位邏輯 連接。消息的長度根據(jù)該實(shí)施方式按照指示位的值變化。
[0020] 按照一種優(yōu)選的實(shí)施方式，第一通信信道和第二通信信道彼此不同。第一通信信 道例如可以是同步串行數(shù)據(jù)總線，例如SPI總線（SPI，Serial Peripheral Interface(串 行外圍接口）），其中傳感器控制設(shè)備和電池傳感器通過所述同步串行數(shù)據(jù)總線相互通信。 這具有以下優(yōu)點(diǎn)，即對于傳感器不必使用安全性相關(guān)的關(guān)鍵組件，如例如IC組件。第二通 信信道優(yōu)選地是所謂的CAN總線（CAN，Controller Area Network(控制器局域網(wǎng)）），也就 是說異步串行總線。CAN總線比SPI總線更穩(wěn)定，但由此也比其更復(fù)雜，并且特別是需要比 SPI總線更大的防御耗費(fèi)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，此外建議一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其具有電池組電池的測量數(shù)據(jù)和適用于對 測量數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒權(quán)的簽名。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在實(shí)施前述方法之一時(shí)被創(chuàng)建。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在此由中央 控制設(shè)備讀取。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，此外提供一種電池組管理系統(tǒng)（BMS)，其被設(shè)立用于實(shí)施所述方法之 一，包括：
[0023] 用于檢測電池組電池的測量數(shù)據(jù)的電池傳感器，其被設(shè)立用于確定適用于對測量 數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒權(quán)的簽名，
[0024] 傳感器控制設(shè)備，其被設(shè)立用于從電池傳感器接收測量數(shù)據(jù)并且轉(zhuǎn)發(fā)給中央控制 設(shè)備，
[0025] 中央控制設(shè)備，其具有用于借助簽名對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒權(quán)的單元，
[0026] 用于將測量數(shù)據(jù)和簽名從電池傳感器通過第一通信信道傳送給傳感器控制設(shè)備 的單元，以及
[0027] 用于將測量數(shù)據(jù)和簽名從傳感器控制設(shè)備通過第二通信信道傳送給中央控制設(shè) 備的單元。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，此外提供一種電池組、特別是鋰離子電池組或鎳金屬氫化物電池組， 其包括多個(gè)電池組電池并且包括電池組管理系統(tǒng)并且可與機(jī)動車的傳動系統(tǒng)連接，其中， 該電池組管理系統(tǒng)如前所述那樣被構(gòu)造和/或被設(shè)立用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0029] 術(shù)語"電池組（Batterie) "和"電池組單元"在本說明書中與常見的語言慣用法匹 配地被用于蓄電池（Akkumulator)或蓄電池單元。電池組優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)電池組單 元，所述電池組單元可以包括電池組電池、電