【課題を解決するための手段】
【0003】
本発明の主題は、特に電気で駆動する車両のための、バッテリシステムであって、少なくとも1つのバッテリサブユニットと少なくとも1つの大電流線とを有し、バッテリサブユニットは、
‐少なくとも1つのガルバニック素子と、
‐ガルバニック素子に対して直列に接続され、かつガルバニック素子がそれを介して大電流線と電導的に接続可能な少なくとも1つのパワースイッチングトランジスタと、
‐パワースイッチングトランジスタ及びガルバニック素子に対して並列に接続された少なくとも1つのパワーバイパストランジスタと、
‐バッテリサブユニットの少なくとも1つの駆動パラメータを検出するよう構成され、パワースイッチングトランジスタ及び/又はパワーバイパストランジスタと通信技術により接続された少なくとも1つの電子デバイスと、を有し、
電子デバイスは、パワースイッチングトランジスタ及び/又はパワーバイパストランジスタの電気抵抗が、少なくとも1つの予め設定可能な期間に変えられるように、パワースイッチングトランジスタ及び/又はパワーバイパストランジスタを電気的に駆動することで、駆動パラメータに対応付けられたデータ信号を生成するよう構成される、上記バッテリシステムである。
【0004】
パワーバイパストランジスタ又はパワースイッチングトランジスタが本発明に基づき駆動されることによって、パワーバイパストランジスタ及び/又はパワースイッチングトランジスタの電気抵抗が、少なくとも1つの予め設定可能な期間に変えられ(modulieren)、これにより、大電流線を流れる電流の強さが変えられる。特に、これにより、大電流線を流れる電流の強さが、上記の駆動抜きで予期される電流値を介して上げられ又は下げられる。一般的に言えば、パワースイッチングトランジスタ及び/又はパワーバイパストランジスタの電気抵抗は、検出可能な電流変化をバッテリの大電流線上で生じさせることを目的として、変えられる。結果的に、大電流線で検出可能な電圧も変化する。一方の値又は両方の値が、データ信号を受信するために評価される。これにより、バッテリサブユニットの特定のバッテリパラメータがシグナリングされて、大電流線に供給され、例えば、上位の電子的な評価及び制御装置によって評価されうる。複雑なデータ信号を生成して大電流線に供給すべき場合には、パワーバイパストランジスタ又はパワースイッチングトランジスタが、連続する複数の予め設定可能な期間に、例えば周期的に、対応して電気的に駆動されうる。パワーバイパストランジスタ又はパワースイッチングトランジスタを通って流れる電流を大電流線へと供給することは、負荷調整(Lastmodulation)と関連している。
【0005】
電気で駆動する車両とは、本発明の範囲においては、例えば、ハイブリッド自動車、プラグイン(Plug‐in)ハイブリッド自動車、又は、電気自動車でありうる。
【0006】
バッテリシステムは、本発明の範囲においては、2つ以上のガルバニック素子を有しうる。バッテリサブユニットも、2つ以上のガルバニック素子を有しうる。代替的に、バッテリサブユニットは、1つのガルバニック素子を有してもよく、従って従来のバッテリセルとして構成されうる。
【0007】
各バッテリサブユニットには、当該各バッテリサブユニットの少なくとも1つの駆動パラメータを検出するよう構成された固有の電子デバイスが対応付けられうる。バッテリサブユニットは、その構成が、例えばそのガルバニック素子の数が、互いに異なっていてもよい。好適に、各バッテリサブユニットは、各ガルバニック素子に対して直列に接続された固有のパワースイッチングトランジスタを介して、大電流線と電導的に接続可能である。好適に、各バッテリサブユニットには、各パワースイッチングトランジスタ及び各ガルバニック素子に対して並列に接続された固有のパワーバイパストランジスタが対応付けられる。
【0008】
電子デバイスは、従来からあるバッテリセルの制御電子回路により、又は別の電子回路により構成されうる。電子デバイスによって検出可能な、バッテリサブユニットの駆動パラメータは、センサによって検出されうる。例えば、バッテリサブユニットの温度、少なくとも1つのガルバニック素子により生成された電圧等が、駆動パラメータと見なされる。電子デバイスにより生成されるデータ信号は、各バッテリサブユニットの2つ以上の異なる駆動パラメータについての情報も含みうる。
【0009】
有利な構成によれば、電子デバイスは、パワースイッチングトランジスタが閉鎖されパワーバイパストランジスタが開放される際には、大電流線を流れる電流の一部が少なくとも1つの予め設定可能な期間にパワースイッチングトランジスタを通って流れるように、パワーバイパストランジスタを電気的に駆動することで、及び/又は、パワーバイパストランジスタが閉鎖されパワースイッチングトランジスタが開放される際には、大電流線を流れる電流の一部が少なくとも1つの予め設定可能な期間にパワーバイパストランジスタを通って流れるように、パワースイッチングトランジスタを電気的に駆動することで、駆動パラメータに対応付けられたデータ信号を生成するよう構成される。
【0010】
有利な構成によれば、電子デバイスは、パワーバイパストランジスタ又はパワースイッチングトランジスタを、上記の少なくとも1つの予め設定可能な期間に各パワートランジスタのゲート電圧が予め設定可能な度合いだけ下げられ又は上げられるように、電気的に駆動する。これにより、少なくとも1つの予め設定可能な期間に、大電流線を流れる電流の一部が、パワーバイパストランジスタ又はパワースイッチングトランジスタを通って流れられるために、又は当該流れる電流の強さが変えられるために、パワーバイパストランジスタ又はパワースイッチングトランジスタが、一瞬(geringfuegig)閉鎖又は開放され、即ち、パワーバイパストランジスタ又はパワースイッチングトランジスタの電気抵抗が変えられる。
【0011】
さらに、本発明の主題は、特に電気で駆動する車両のための、バッテリシステムであって、少なくとも1つのバッテリサブユニットと少なくとも1つの大電流線とを有し、バッテリサブユニットは、
‐少なくとも1つのガルバニック素子と、
‐ガルバニック素子に対して直列に接続され、かつガルバニック素子がそれを介して大電流線と電導的に接続可能な少なくとも1つのパワースイッチングトランジスタと、
‐パワースイッチングトランジスタ及びガルバニック素子に対して並列に接続された少なくとも1つのパワーバイパストランジスタと、
‐バッテリサブユニットの少なくとも1つの駆動パラメータを検出するよう構成され、かつパワースイッチングトランジスタ及び/又はパワーバイパストランジスタと通信技術により接続された少なくとも1つの電子デバイスと、を有し、
電子デバイスは、パワーバイパストランジスタが開放される際には、パワースイッチングトランジスタの少なくとも1つの実際の切り替え時点が、予め設定可能な度合いだけ所定の切り替えパターンから外れるように、パワースイッチングトランジスタを電気的に駆動することで、駆動パラメータに対応付けられたデータ信号を生成するよう構成される、上記バッテリシステムである。
【0012】
所定の切り替えパターンからの、予め設定可能な度合いでのパワースイッチングトランジスタの少なくとも1つの実際の切り替え時点のずれが、バッテリサブユニットの駆動状態に対応付けられたデータ信号として、大電流線に供給されて検出されうる。好適に、既存の仕様(ジッタ、Jitter)の範囲に収まる上記ずれは、受信者装置によって、目的的な通信として検知されうる。パワースイッチングトランジスタの作動時点及び/又は停止時点は、所定の切り替えパターンから外れていてもよく、この所定の切り替えパターンは、実際の切り替え時点との比較が行えるように、例えば、他の電子デバイス及び/又は上位の中央電子デバイスに格納されていてもよい。作動時点は、その後に続く停止時点に対して逆向きに、予期される切り替え時点に対してずらされてもよい。
【0013】
他の有利な構成によれば、電子デバイスは、他のバッテリサブユニットに対応付けられた電子デバイスによって生成されたデータ信号を受信して、評価するよう構成される。これにより、バッテリサブユニット同士の通信が可能となる。さらに、バッテリの全ての電子デバイスも対応して構成されうる。
【0014】
更に別の有利な構成によれば、バッテリシステムは、少なくとも1つの中央の電子的な評価及び制御装置を有し、この少なくとも1つの中央の電子的な評価及び制御装置は、大電流線、及び/又は、当該大電流線を通って流れる電流を測定する電流センサ、と接続され、データ信号を受信して評価するよう構成される。中央の電子的な評価及び制御装置は、バッテリサブユニットの上位に位置づけらうる。さらに、中央の電子的な評価及び制御装置は、従来のバッテリ制御ユニット(所謂「バッテリコントロールユニット」(BCU:Battery Control Unit)により構成されうる。中央の電子的な評価及び制御装置は、電子デバイスからデータ信号を受信できるために、バッテリの大電流線を流れる電流を測定することが可能である。代替的に、データ信号を受信するために、中央の電子的な評価及び制御装置によって、大電流線の末端で、即ちバッテリの出力口で設定される電圧又は電圧調整(Spannungsmodulation)が測定されうる。
【0015】
更に別の有利な構成では、中央の電子的な評価及び制御装置がデータ信号を生成して、大電流線を介して少なくとも1つの電子デバイスへと送信するよう構成されることが構想される。これにより、中央の電子的な評価及び制御装置と電子デバイスとの間の双方向通信が可能である。
【0016】
本発明の主題は、さらに、バッテリ、特に電気で駆動する車両のバッテリのバッテリサブユニットの少なくとも1つの駆動パラメータに対応付けられたデータ信号を生成する方法であって、バッテリサブユニットは、少なくとも1つのガルバニック素子と少なくとも1つのパワースイッチングトランジスタとを有し、ガルバニック素子は、パワースイッチングトランジスタを介してバッテリの大電流線と電導的に接続可能である、上記方法において、パワースイッチングトランジスタの少なくとも1つの実際の切り替え時点が、予め設定可能な度合いだけ所定の切り替えパターンから外れるように、パワースイッチングトランジスタが電気的に駆動されることで、データ信号が生成されることを特徴とする、上記方法である。
【0017】
本方法は、対応して構成されたバッテリシステムに関して得られる上記の効果と、対応して結び付いている。
【0018】
さらに、本発明の主題は、バッテリ、特に電気で駆動する車両のバッテリのバッテリサブユニットを、バッテリの大電流線と接続するパワートランジスタであって、バッテリサブユニットの少なくとも1つの駆動パラメータに対応付けられたデータ信号を生成するため、及びデータ信号を大電流線に導入するための上記パワートランジスタの利用である。
【0019】
従って本方法によって、電気で駆動する車両のバッテリシステム内、特にリチウムイオンバッテリシステム内でセンサと制御装置との間で情報を交換するための通信方法が可能である。
【0020】
以下では、本方法が、添付の図面を参照して、好適な実施例により例を挙げて解説され、以下に提示される特徴は、それ自体が、又は様々な組み合わせにおいて本発明の観点となりうる。