用于机动车的电池系统和机动车技术方案

本发明专利技术涉及一种用于机动车的电池系统和机动车。用于机动车(2)的电池系统(4)具有至少一个电池模块(10)和电池管理控制器(18)，电池模块具有电池胞元(12)以及用于监视和调节电池胞元的充电状态的胞元控制器(14)，电池管理控制器通过信号技术与胞元控制器耦合，其中，胞元控制器具有模数转换器(22)，模数转换器借助滤波电路(24)连接至电池模块的电池胞元，其中，频率电路(30)用于调节滤波电路的截止频率，其中，滤波电路的截止频率在采样持续时间期间被调节为第一频率值，并且在诊断持续时间期间被调节为第二频率值，在采样持续时间内，胞元控制器监视电池胞元，在诊断持续时间内，电池管理控制器监视电池胞元。

Battery systems for motor vehicles and motor vehicles

【技术实现步骤摘要】
用于机动车的电池系统和机动车
本专利技术涉及一种用于机动车的电池系统，其具有至少一个电池模块和电池管理控制器，电池模块具有一定数量的电池胞元以及用于监视和调节电池胞元的充电状态的胞元控制器，电池管理控制器通过信号技术与胞元控制器或者每个胞元控制器耦合，其中，胞元控制器具有模数转换器，模数转换器借助滤波电路连接至电池模块的电池胞元。此外，本专利技术涉及一种具有这种电池系统的机动车。
技术介绍
在机动车中，车载网络(机动车车载网络)用于向用电器和设备供应车载网络的运行电压(车载网络电压)。在电气驱动或者可驱动的机动车、例如电动车或者混合动力车中，除了车载网络以外，还设置有牵引网络作为高压电源，牵引网络提供电动机驱动器所需的较高的电功率。通常借助例如开头提到的类型的电化学电池系统形式的相应的能量存储器来提供这种车载网络或者牵引网络。在此，这种电池系统尤其是应当理解为机动车的所谓的二次电池在这种(二次)电池中，可以借助电气充电过程(充电过程)恢复转化(转换)的化学能。这种电池或者电池系统尤其是实施为电化学蓄电池(蓄电池)、例如实施为锂离子蓄电池，其中，一定数量的单电池或者蓄电池胞元组合为一个或多个电池模块。为了电池系统的安全和可靠的运行，通常设置有电池管理系统(BMS)。电池管理系统监视电池系统的运行界限，并且在必要时采取措施，以避免对电池系统和其周围环境的损害。除了这些安全功能以外，电池管理系统还确定电池模块或者各个电池胞元的状态参量、例如其当前的充电状态、可提供的功率和/或老化状态。此外，电池管理系统具有不同的通信接口，用于例如与上级的机动车系统交换数据。电池管理系统通常包括电池管理控制器(BMC，BatteryPackController(电池组控制器))和与电池模块相关联的一定数量的胞元控制器(CellController)，其例如借助CAN总线(CentralAreaNetwork，中央局域网)通过信号技术相互耦合。在电池系统正常运行时，借助相应地相关联的胞元控制器在单胞元管理的过程中监视各个电池模块或者电池胞元的运行状态，并且将对应的测量数据从胞元控制器传输至电池管理控制器。在此，胞元控制器在单胞元管理的过程中尤其是被配置为用于各个电池胞元之间的充电平衡(均衡(Balancing))，这意味着，胞元控制器具有平衡级或者均衡级，借助其可以平衡各个电池胞元之间的充电差异。为了监视电池胞元，胞元控制器分别具有胞元电压测量装置，胞元电压测量装置具有至少一个模数转换器，模数转换器借助采样频率对电池胞元的(电池)胞元电压进行采样，并且将其转换为数字(测量)信号。为了遵循奈奎斯特-香农采样定理，经常在胞元控制器的模数转换器的输入接头前面连接滤波电路、尤其是低通滤波器。这意味着，滤波电路的截止频率优选小于或者等于模数转换器的采样频率的一半。根据奈奎斯特-香农采样定理，当以至少是以最大频率限制频带的信号的最大频率的双倍大的采样频率对该信号进行了采样时，可以由一系列等距采样值准确地重建该信号。电池管理系统在运行中、优选在充电或者放电过程期间控制和/或调节以及监视电池系统。在此，尤其是借助胞元控制器在单胞元和系统层面上监视充电状态(StateofCharge,SOC)。使用另外的传感设备来测量和调节电池胞元和整个系统的电池电流、电池电压和电池温度。在此，电池管理控制器尤其是能够实现故障检测或者故障记录以及电池系统的接入和切断。尤其是在电气驱动或者可驱动的机动车、例如电动车或者混合动力车中，电池系统是机动车的排放相关系统。因此，期望电池系统满足OBD(On-Board-Diagnose，车载诊断)、尤其是所谓的OBD2的要求。这意味着，在行驶运行中监视电池系统、尤其是每个电池模块或者每个电池胞元的运行状态，并且将出现的故障存储在(机动车)控制设备的故障存储器中。换言之，周期性地或者有规律地诊断或者查询所有电池模块的运行状态。尤其是根据OBD2要求必须周期性地在经过500ms(毫秒)之后对电池系统的所有传感器和执行器进行诊断。为了降低电池系统的成本，期望减少电池管理系统的CAN节点的数量。此外，电池管理系统、因此胞元控制器应当同时满足OBD2。为此，经常使用电池系统内部的接口用于胞元控制器之间的信号通信，由此CAN节点的数量应当减少。由此不利地对最大可传输的测量值产生限制。因此，这对各个胞元电压的可能的采样率或者对采样频率产生不利的影响。滤波电路的截止频率对在OBD2的过程中需要的诊断时间有直接影响，即对用于对胞元电压测量装置或者平衡级进行诊断的持续时间有直接影响。因为在这种诊断期间，尤其是在胞元控制器的单胞元管理方面，不检测针对电池系统的正常运行的测量值，所以期望尽可能少的诊断时间。这对应于滤波电路的尽可能高的截止频率。另一方面，在正常运行时，期望滤波电路的相对低的截止频率，以尽可能确保借助模数转换器对胞元电压进行最佳的没有错误的采样。因此，在一方面针对正常运行的滤波电路的尽可能低的截止频率与另一方面针对电池系统的诊断运行的滤波电路的尽可能高的截止频率之间存在交换关系(Austauschbeziehung)。为了避免这种交换关系，例如可以想到在每个单胞元控制器与电池管理控制器之间提供直接通信，从而不出现由于接口传输产生的限制。然而，由此CAN节点的数量和所需的结构空间需求以及制造和安装成本不利地增加。替换地，同样可以想到仅设置用于诊断的冗余测量系统。然而，这些测量系统同样使得结构空间需求和制造成本不利地增加。此外，可以想到使用至少部分违背采样定理或者OBD2的要求的电池系统。然而，由此产生附加的测量误差和/或忍受在电动车或者混合动力车中不能不受限制地安装或者使用的电池系统。在DE10143732A1中描述了一种用于具有线性标尺的运动测量设备的测量信号发生器电路。该测量信号发生器电路具有有源滤波器形式的低通滤波器电路，其截止频率根据运动速度改变。为此，低通滤波器电路具有用于时间常数电路的开关电容，其借助与运动速度相关的时钟信号来控制。从DE69318787T2中已知一种用于对要称重的负载称重的称重装置，用于提供数字称重信号。该称重装置具有用于产生模拟称重信号的重量检测器。借助具有第一截止频率的滤波电路对模拟称重信号进行滤波并且馈送至模数转换器，模数转换器将模拟称重信号转换为数字称重信号。随后，利用具有高于第一截止频率的第二截止频率的数字滤波器对数字称重信号进行滤波。DE69118469T2公开了一种具有环路滤波器的锁相环电路，环路滤波器具有频率调节电路，用于设置和/或调节环路滤波器的截止频率。该已知的环路滤波器沿着环路方向具有第一欧姆电阻。在该第一电阻后面连接有节点，该节点具有接地的电流路径。在电流路径中，在节点侧连接有第二欧姆电阻，并且在接地侧连接有第一电容器。频率调节电路与第一电容器并联连接，频率调节电路具有模拟开关元件和接地的第二电容器的串联电路。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，给出一种对于机动车特别合适的电池系统。尤其是要给出一种电池系统，其一方面满足采样定理的要求，另一方面满足机动车的车载诊断的要求。此外，本专利技术要解决的技术问题在于，给出一种具有这种电池系统的机动车。根据本专利技术，该技术问题在电池系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机动车(2)的电池系统(4)，其具有至少一个电池模块(10)和电池管理控制器(18)，所述电池模块具有一定数量的电池胞元(12)以及用于监视和调节电池胞元(12)的充电状态的胞元控制器(14)，所述电池管理控制器通过信号技术与胞元控制器或者每个胞元控制器(14)耦合，其中，胞元控制器(14)具有模数转换器(22)，模数转换器借助滤波电路(24)连接至电池模块(10)的电池胞元(12)，其特征在于用于调节滤波电路(24)的截止频率(fg)的频率电路(30)，其中，滤波电路(24)的截止频率(fg)在采样持续时间(ta)期间被调节为第一频率值(f1)，并且在诊断持续时间(td)期间被调节为第二频率值(f2)，其中，在采样持续时间内，胞元控制器(14)监视电池胞元(12)，在诊断持续时间内，电池管理控制器(18)监视电池胞元(12)。

【技术特征摘要】
2018.04.03 DE 102018204971.81.一种用于机动车(2)的电池系统(4)，其具有至少一个电池模块(10)和电池管理控制器(18)，所述电池模块具有一定数量的电池胞元(12)以及用于监视和调节电池胞元(12)的充电状态的胞元控制器(14)，所述电池管理控制器通过信号技术与胞元控制器或者每个胞元控制器(14)耦合，其中，胞元控制器(14)具有模数转换器(22)，模数转换器借助滤波电路(24)连接至电池模块(10)的电池胞元(12)，其特征在于用于调节滤波电路(24)的截止频率(fg)的频率电路(30)，其中，滤波电路(24)的截止频率(fg)在采样持续时间(ta)期间被调节为第一频率值(f1)，并且在诊断持续时间(td)期间被调节为第二频率值(f2)，其中，在采样持续时间内，胞元控制器(14)监视电池胞元(12)，在诊断持续时间内，电池管理控制器(18)监视电池胞元(12)。2.根据权利要求1所述的电池系统(4)，其特征在于，多个电池模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：J朱尔，S布鲁门萨尔，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE