CN103403916A - 包括至少一个电化学电池单元的装置、具有壳体的电池以及具有相应的电池的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括至少一个电化学电池单元的装置、具有壳体的电池以及具有相应的电池的机动车，它们特别是可应用于防止或至少登记所述电池的电化学电池单元的取出特别是未经授权的取出。为此，设有一种装置，其包括至少一个电化学电池单元。此外，所述装置具有壳体和闭锁机构，其中，所述壳体包括至少一个电化学电池单元。在此，如此设置所述装置，使得在闭锁闭锁机构的情况下防止从所述壳体取出或不登记地取出所述电化学电池单元中的一个或多个。

Description

包括至少一个电化学电池单元的装置、具有壳体的电池以及具有相应的电池的机动车
技术领域
本发明涉及一种包括至少一个电化学电池单元的装置、具有壳体的电池以及具有相应的电池的机动车，它们特别是可应用于防止或至少登记所述电池的电化学电池单元的取出特别是未经授权的取出。
背景技术
电池是电动或混合动力车辆的最重要的和最昂贵的部件之一。出于这个原因，大多原先的设备生产商(OEM)要求这些电池组的供应商给予对于它们电池的保障。而且除了OEM要求之外这样的保障资料如由立法对于零排放车辆(ZEV)要求。通常存在对于保障要求的期限在五至十年之间。另外的重要的方面是成本，电池组价值上千欧元，并且如果这些电池组由OME送回到供应商，那么通过新的电池代替使用过的电池成本是非常高的。
因为用于电池的保障期限和成本与用于其它车辆部件的保障期限和成本不是类似的，所以对于电池的供应商来说重要的是通过特定的措施保障，电池不会由未经授权的人(不得法的)处理。
不得法的处理可以例如基于
Figure BPA0000175359100000011
电池的错误的充电/放电和/或
Figure BPA0000175359100000012
以有故障或老化的电池更换无故障的电池。
能够根据现有技术识别到由错误的充电/放电引起的错误处理，其方法是应用电池数据记录装置，其记录在充电或放电期间馈入到电池中或从电池中取出的电流并且将充电状态存储在存储介质中，例如点可擦除的可编程只读存储器(EEPROM)或闪速EEPROM中。为了分析目的或者保障要求的有效性检查，这些记录能够在随后的时间点在电池外(外接)被分析。
由公开文献DE102007007506Al已知用于识别手持式工具机的方法。在那儿为了验证损坏的工具是否是原始部件，提出了为了识别手持式工具机，至少部分地由塑料制造手持式工具机的壳体，为所述塑料混合指示成分。
为了防止能够正常工作的电池相对于有故障的或老化的电池的交换或者至少为了登记对电池的访问至今没有解决方案。
发明内容
本发明的一个特别的优点在于，通过未经授权的人员不能够从一个电池组取出电池或电化学电池单元并且例如相对于另一电池或另一电化学电池单元交换。这通过如下方法实现，其方法是依据本发明设有一种装置，其包括至少一个电化学电池单元和包括至少一个电化学电池单元的壳体，此外，所述壳体具有闭锁机构，并且如此设置所述装置特别是所述壳体，以使得在闭锁闭锁机构情况下访问位于在所述壳体中的至少一个电化学电池单元是不可能的。特别是在闭锁闭锁机构的情况下不能够从所述壳体取出所述至少一个电化学电池单元也或仅仅一个单个的电化学电池单元。优选地以作为电池组的至少一个电化学电池单元来实现壳体。
本发明的一个备选的实施方式设置如下，在闭锁闭锁机构的情况下仍能够访问至少一个电化学电池单元并且从所述壳体中取出一个或多个电化学电池单元。能够例如通过如下方法实现这样的访问，其方法是应用如下闭锁机构，该闭锁机构即使被闭锁如果必要也能够在提高的力消耗的情况下被打开。在本发明的一个优选的设计中设有磁的优选为电磁的闭锁机构。在此能够预定所述磁的闭锁力，从而在超过该预定的力(没有验证地)时闭锁机构能够被打开。在另一优选的实施形式中设定，所述壳体具有额定断裂点，其断裂并且实现对至少一个电化学电池单元的访问，而无需解锁闭锁机构。在此，断开的额定断裂点作为登记用于打开所述壳体并且实现电化学电池单元的取出。同样在一个优选的实施形式中设定，登记至少未解锁的闭锁机构的打开、优选地也在解锁的闭锁机构时(同样)登记所述壳体的打开。因为在闭锁闭锁机构的情况下依据本发明取出电化学电池单元而至少没有登记是不可能的，因此通过对所述壳体的打开的登记至少登记了一个或多个电化学电池单元的取出的可能。
在依据本发明的方法的优选的实施形式中设定，至少通过未经授权的人的电池组的打开，优选地每次打开被记录在一个不可擦除的存储机构中。对此如下方式被证实为有利的，如果获取并记录至少关于打开的日期、时间的说明、打开的时间点的公里数状态、打开的人员的标志或诸如此类。这具有的优点在于，借助于这些信息能够更准确地分析情况，这些情况对于判断保障要求是重要的。本发明的一个优选的实施形式设定，使用环形存储器作为存储介质。由此优化了存储器的使用，因为仅仅使用预定的大小的存储空间，其方法是如果存储器满了，在存入一个新的条目时从存储器中“推出”老的条目。优选地自动地实现了至少说明的检测和/或记录。
在一个优选的实施形式中设定，闭锁机构的解锁仅仅在预先实现验证之后是可能的。这特别地具有的优点在于，由此能够确定壳体是否由一个对此有权的人员打开。此外，通过上述说明的记录能够(随后)分析关于壳体的打开的另外的细节，例如何时并且由何人打开壳体。因此，可以检查是否存在保修要求。优选的实施形式对此设定，所述装置包括用于输入用于验证的数据、例如标志或诸如此类的输入机构以及用于分析输入的数据的分析单元。根据分析的结果优选自动的解锁闭锁机构。在另一优选的实施形式中所述装置包括另外的用于数据输出的机构，例如显示器扬声器或诸如此类，通过所述用于数据输出的机构通知使用者分析的结果。优选地如此设置用于数据输入和输出的机构以及用于数据分析的机构，使得以对话形式的验证是可实现的。这因此是特别有利的，因为在这样的对话形式的验证中能够实现防止未经授权的打开的更高的安全性，其方法是通过所述装置可以提出对想要打开所述壳体的使用者的有关于时间、人员和/或情况的要求。优选地，为了验证，在对话内在要求打开的人员与分析单元之间至少部分地交换一体的诊断服务(UDS)的命令。
同样证实为有利的是，如果所述装置优选所述壳体或所述电池组包括电池控制单元(BCU)，其中，所述电池控制单元如此设置，以使得通过所述电池控制单元实现验证和/或通过电池控制单元实现对壳体的打开的监控。因此，这是特别有利的，因为电池组通常已经包括电池控制单元并且因此在实现本发明时能够动用已经存在的软件和硬件并因此减少材料和开发费用。
证实为有利的是，如果BCU包括硬件锁定装置例如高电压监控回路(HVIL)并且所述监控包括对通过高电压监控回路提供的信号的分析。然而，如果独立于BCU实现监控也能够被证实为是有利的。在此能够对于监控设有硬件和/或软件构件。
在另一优选的实施形式中设有如下阶段，其中电池控制单元位于在空闲模式下，以便最小化能耗。然而，监控也保持激活，而电池控制单元位于在空闲模式下。特别是HVIL在BCU的空闲模式的阶段期间也保持激活。
在另一优选的实施形式中设定，所述壳体也能够在没有在先的验证的情况下被打开。这特别是在危险情况下是有利的。在此在一个优选的实施形式中设定，在预定的情况下通过BCU(自动地)解除闭锁，由此能够没有损坏地打开电池组。
本发明的另一方面涉及一种具有壳体的电池，其中所述电池包括至少一个电化学电池单元，并且其中所述壳体具有闭锁机构并且如此构造为，使得在闭锁闭锁机构的情况下防止从所述壳体取出或不登记地取出所述电化学电池单元中的一个或多个。优选地所述电池涉及锂离子电池或者所述电池包括被构造为锂离子电池的电化学电池单元。
本发明的另一方面涉及一种机动车，其具有用于驱动所述机动车的电驱动电机和与所述电驱动电机连接的或可连接的依据在前文中描述的发明方面的电池。然而，电池不限于这样的应用目的，而是也能够应用在其他电气系统中。
通过本发明提出一种方法，其确保，由OEM(根据干扰信息)送回到供应商的电池组实际上没有由维修车间、加油站或其他未经授权的地点或人员错误地处理。
本发明特别地具有的优点在于，
Figure BPA0000175359100000051
相比于现有技术具有BCU的可能，能够获取电池组是否由未经授权的人员打开或没有。通过获得这些事实真相实现了检查OEM的保障请求。
Figure BPA0000175359100000052
本发明进一步确保了，未经授权的人员不能够打开电池组。
本发明的有利的改进在优选的实施例中给出并且在说明书中进行说明。
附图说明
根据附图以及随后的说明对本发明的实施例进一步详细阐明。其中：
图1示出了示例性的资格审查的对话的图解；以及
图2示出了对于记录打开的说明的存储的示例性的存储管理的图解。
具体实施方式
随后根据两个实施例对本发明进行描述。本发明的一个重要的方面在于，配备具有闭锁机构机制的电池组。附加地，在另一实施形式中设定，配备有具有监控机制的电池组。在此，能够各自单独或者共同组合地设有闭锁机构和监控机制。一个优选的实施形式在此设定，为了控制监控和/或闭锁机构机制使用BCU的功能范围。
闭锁机构机制：
为了防止未经授权地打开电池组，在一个第一实施例中设有用于电池组的闭锁机构。所述闭锁机构防止没有充足验证的情况下能够打开电池组。所述闭锁机构在一个示例的实施形式中通过BCU102控制和监控。因此，所述打开仅仅对于合法的人员实现，如例如一个合法的检查员104。
为了打开，涉及的人员发送一系列命令、例如一体的诊断服务的命令到BCU102。根据这些命令BCU102决定关于人员的合法性并且根据该决定实现访问并且释放电池组的闭锁机构。优选地涉及磁的闭锁机构，特别优选地涉及电磁闭锁机构。
根据图1对示例性的命令系列进行描述：
检查员104发送UDS命令106“安全访问-请求种子”到BCU102。
BCU102通过发送108芽(种子)进行回答。
检查员104利用该芽并且在步骤110中使用安全算法计算密钥。如此产生的密钥以UDS命令112“安全访问-发送密钥”被发送到BCU102。
BCU102利用该芽并且在步骤114中验证该密钥。为此BCU102以存储器内的算法生成检查密钥。随后BCU102比较由检查员104接收的密钥与该检查密钥。如果密钥一致，那么BCU102通过发送消息116给检查员104来给出输入另外的命令的合法性。BCU102在验证之后发送的消息116能够在失败的验证的情况下也包含关于访问被巨绝的通知。
检查员104发送不同的对其进行验证的说明118例如检查员标志208、检查类型或诸如此类到BCU102。BCU102在步骤120中将这些说明118存储在一个不可擦除的存储器中。
BCU102通过发送通知122来告知检查员104说明118的成功的存储。
检查员104随后发送用于打开电池组的UDS命令124到BCU102，以便打开磁的闭锁机构，其方法是检查员发送UDS命令124“例程控制”。
在接收UDS命令124之后，BCU102在步骤126中释放磁的闭锁机构并且通过发送通知128来告知检查员104。
类似的命令系列可以被利用，用于锁定磁的闭锁机构。
出于安全的原因，在示例性的实施例中设定，如果BCU102确定一个危险状态，那么BCU102无需检查员104的要求地打开闭锁机构。此外在另一示例性的实施例中设定，例如通过应用机械力量也能够没有合法性地打开所述磁的闭锁机构。在一个磁的闭锁机构中可以实现这些，其方法是相应地选择磁力。这样的有待暴力打开的闭锁机构使得未经授权的打开是显然的，无论如何不会阻止打开，这特别是对于危险情况是重要的。在一个优选的实施例中设定，关于这样的未经授权的打开的信息被存储。
通过应用本发明确保了，能够在没有验证的合法性的情况下打开电池组。除此之外BCU102记录了，是否电池组被打开，或者在打开的这种情况下存储关于时间、日期和/或公里状态的说明。此外存储关于有权地打开该电池组的人员的信息。借助于该方式实现了对OEM的保障要求的分析。
闭锁机构和监控机制：
在作为监控装置的应用中不仅闭锁电池组，而且附加地(或者备选地)在一个示例性的实施例中通过BCU监控电池组的打开。这例如由此实现，其方法是利用那个电池管理系统(BMS)的已经存在的硬件锁定装置。作为这样的硬件锁定装置能够例如使用高电压监控回路(HVIL)。硬件锁定装置实现了未连接的单独存在的触点的获取，以便防止人员接触导通高压的线路。硬件锁定装置包括一个PWM信号发生器(PWM-脉宽调制)，其给一系列的滑动触点施加其信号。如果高电压连接端部被连接，那么链中断。这样的中断的链通过BMS的硬件锁定装置被识别到，BMS在这种情况下不再接收PWM信号。在这种情况下BMS立刻分离所有的触点。此外所有其他激活的构件——其能够发出高电压到总线——同样被阻止，发出高电压到总线上。因此硬件锁定装置确保了电池组不能够被打开，BCU不会被通知电池组的打开。为了避免BCU软件不断地是激活的，能够为在断开的点火时的BCU设有一个空闲模式。然后，BCU软件能够通过HVIL事件又被唤醒。这样的空闲模式帮助节能。
以这样的机制BCU能够获得并且记录电池组的每次打开。BCU监控硬件锁定装置的信号(HVIL信号)并且当电池组被打开时获得一个脉冲。当BCU接收到所述脉冲之后，BCU将描述事件的数据、例如日期202、时间204、公里状态206、检查者标志208或诸如此类存储在一个不可擦除的存储器中。优选地这些数据不应该被删除，甚至OEM检查者104也不可以。
在示例性的实施形式中通过BCU确保，每个事件“打开的电池组”被检测并且相应的数据被存储在不可擦除的存储器中。为了优化存储器利用，BCU提供预定的长度的环形存储器200。在环形存储器中存储新的记录时继续移动已经存储的记录，如在图2中通过附图标记210所图解的那样。如果环形存储器200是满的，那么老的记录被删除(参照图2)。
如果现在OEM发送一个有故障的电池组到供应商，那么供应商可以检查电池组是否由某人被打开过。在电池组被打开过的情况下从BCU读出打开的日期202和时间204。借助于这些说明供应商能够确定，是否保修要求有效。
因为能够发生BCU位于在空闲模式中，如果电池组由某人被打开，那么在一个优选的实施形式中设定，在打开时发送一个唤醒信号。
本发明在其实施形式上不限于前述给出的优选的实施例。而是多种变型是可考虑的，这些变型也在原则上不同性质的设计中使用依据本发明的装置、依据本发明的电池和依据本发明的机动车。

Claims (10)

1.一种包括至少一个电化学电池单元和含有所述至少一个电化学电池单元的壳体的装置，其中，所述壳体具有闭锁机构，其特征在于，如此设置所述装置，以使得在闭锁闭锁机构的情况下防止从所述壳体取出或不登记地取出所述电化学电池单元中的一个或多个。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，为了解锁所述闭锁机构需要验证。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置包括用于数据输入的机构和用于分析所述输入的数据的机构，以监控对所述至少一个电化学电池单元的访问。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述装置包括用于对话形式地验证的机构。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中，所述装置除了在所述验证之后打开所述壳体的可能之外还提供无需所述验证地打开所述壳体的可能。
6.根据上述权利要求之一所述的装置，其中，监控所述壳体的打开。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的装置，其中，所述装置包括电池控制单元(102)，并且通过所述电池控制单元(102)实现或支持至少对所述打开的验证和/或监控。
8.根据上述权利要求之一所述的装置，其中，所述闭锁机构被构造为磁的闭锁机构。
9.一种具有壳体的电池，其中，所述电池包括至少一个电化学电池单元，并且其中，所述壳体具有闭锁机构并且如此构造为，使得在闭锁闭锁机构的情况下防止从所述壳体取出或不登记地取出所述电化学电池单元中的一个或多个。
10.一种机动车，其具有用于驱动所述机动车的电驱动电机和与所述电驱动电机连接的或可连接的依据权利要求9所述的电池。
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