CN108574121B - 电池单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池单元(1)，包括至少两个电池模块(2)和至少两个测量和控制单元(6)，其与至少一个中央控制器(3)数据技术上相连接，其中，数据通讯作为光学自由空间通讯来实现，其中，测量和控制单元(6)分别具有至少一个光学发送器(7)且中央控制器(3)具有至少一个光学接收器(8)，其中，在测量和控制单元(6)和中央控制器(3)之间的光学自由空间通讯分别直接在排除另外的测量和控制单元(6)的情况下实现。

Description

电池单元
技术领域
本发明涉及一种电池单元，尤其作为在电动车或混合动力车辆中的高伏电池。
背景技术
这样的电池单元通常包括壳体，在其中布置有多个电池模块。电池模块本身具有多个电池单格(Batteriezellen)，它们被串联和/或并联。电池模块然后同样串联或并联。联结在一起的电池模块的外部接触然后形成电池极。在此另外已知的是，将电池模块与测量和控制单元相关联，其可测量电池单格的单格电压且若有必要温度以及可执行单格平衡(Zellenbalancing)。在此测量和控制单元与电池单元的中央控制器相连接，测量数据被传输到测量和控制单元处并且从中央控制器中接收用于单格平衡的控制指令。数据连接在此例如经由CAN总线、SPI总线、IsoSPI或I2C总线实现。
从文件DE 10 2011 016 373 A1已知电池组(或电池块，即Batteriezellen)，尤其为了测量作为在机动车中的能量存储器，带有多个电池单格，其中，电池单格彼此电气连接。电池组因此也可称为电池模块。电池单格通过装设在电池单格的出口极处的负载电流连接器至少部分地串联，其中，在电池组处装设有电子电路载体(Schaltungsträger)，其与负载电流连接器接触。在电路载体上，设置有至少一个电气监视电路，利用其可测量在各个电池单格的出口极之间的出口电压，其中，在电路载体上设置有至少一个电气对称电路，利用其取决于监视电路的测量结果改变、尤其补偿各个电池单格的出口电压。在此电路载体以柔性电路板(Flexleiterplatte)的类型构造，其可弯曲的导体电路布置在可弯曲的载体薄膜上，其中，在柔性电路板处设置有至少区段式可弯曲的接触元件，经由其监视电路和对称电路在柔性电路板上与在电池单格处的负载电流连接器接触。用于到其他的电池组或到上级的中央控制设备上的数据传递的柔性电路板的数据接口在此应优选地含有用于各个电池组的电隔离的连结元件，从而数据的传递尽管电隔离也得以实现。作为用于在各个电池组之间的电隔离的连结元件，光电耦合器例如可插入到柔性电路板的数据接口中。
文件WO 2014/094744 A1同样公开了借助于在电池模块之间的光电耦合器的数据传递。
发明内容
本发明基于如下技术问题，进一步改进带有光学自由空间通讯的电池模块。
该技术问题的解决方案通过根据本发明的电池单元得出。
电池单元包括至少两个电池模块和至少两个测量和控制单元，其与至少一个中央控制器数据技术上相连接，其中，数据通讯作为光学自由空间通讯来实现，其中，测量和控制单元分别具有至少一个光学发送器且中央控制器具有至少一个光学接收器，其中，在测量和控制单元和中央控制器之间的光学自由空间通讯分别直接在排除另外的测量和控制单元的情况下实现。这简化了数据通讯且此外相对于来自现有技术的菊花链方式(在此数据从一个电池模块传递到下一个电池模块且最终传递到中央控制器)或类似的方式(其基于在测量和控制单元之间的通讯)加速了该数据通讯。在本发明的意义中，在此直接是指，数据不由其他的测量和控制单元接收且转发，而是由一测量和控制单元传递到中央控制器处，在此但是也可出现反射。
原则上，多个电池模块也可关联有共同的测量和控制单元或但是电池模块的每个电池单格关联有测量和控制单元。优选地，然而每个电池模块关联有刚好一个测量和控制单元，相比每个电池单格关联有一个测量和控制单元，这避免了在电池模块之间的电缆铺设且不太耗费。
在另一实施方式中，电池单元具有壳体，其中，至少一个光学发送器和至少一个光学接收器如此彼此布置，使得光学自由空间通讯经由在壳体处的至少一个反射实现。在壳体内部的光学自由空间通讯的优点是，干涉光可被忽略。此外，也不存在干扰光程的可动的物体，从而传递路径可非常良好地先验地被调节。
在另一实施方式中，在壳体处布置有反射元件，其影响反射的强度和/或方向。反射元件例如是较小的镜子或在壳体处的金属化区域，其具有较高的反射度，尤其高于壳体的反射度。尤其，在此经常总归存在的由金属构成的EMV保护层可在壳体的内部中作为反射元件来使用。反射元件在此也可例如隆起地构造。
在另一实施方式中，在电池模块和/或测量和控制单元上布置有反射元件，其影响反射的强度和/或方向。
在另一实施方式中，测量和控制单元和中央控制器分别具有光学发送器和光学接收器，从而可实现双向的数据传递。
在另一实施方式中，中央控制器具有多个光学发送器和/或接收器，这简化了至不同的测量和控制单元的传递路径的设立。备选地或附加地，发送器和/接收器可移动地布置或但是至少可改变发送器的发射角。
在另一实施方式中，电池单元具有至少一个另外的控制器，这如此构造，以便执行与中央控制器的光学自由空间通讯。例如，另外的控制器是电池单元的电流传感器。
光学发送器例如是LED或激光二极管，其中，光学接收器例如是光电二极管或光敏电阻。
附图说明
本发明随后根据一种优选的实施例更详细地解释。
唯一的图显示了电池单元的示意性的侧视图，其中，移除了壳体的前侧。
具体实施方式
在图1中示出的电池单元1具有三个电池模块2、中央控制器3和另一控制器4，它们布置在共同的壳体5中。在电池模块2上分别布置有测量和控制单元6。测量和控制单元6作为数据接口分别具有至少一个光学发送器7和光学接收器8。
同样地，中央控制器3和另外的控制器4分别具有光学发送器7和接收器8。另外，壳体5、电池模块2以及测量和控制单元6具有反射元件9，其例如构造为镜子。出于清楚性原因，在此分别示出有仅一个反射元件9。电池模块2在此彼此电气联结，这同样出于清楚性原因未示出。
测量和控制单元6例如将温度值和电压值传递到中央控制器3处且获得用于单格平衡(Zell-Balancing)的控制指令，其中，数据传递通过光学自由空间通讯来实现。该光学自由空间通讯直接进行(其中存在在发送器7和接收器8之间的光学的视距连接(或视线，即Sichtverbindung))或者然而经由反射，但直接在排除另外的接收器和发送器的情况下进行。相应的发送器7在此可具有不同的发射角，其中中央控制器3的发送器7的发射角优选地可改变。备选地，中央控制器3也可具有多个发送器7，以便优化传递路径。在此，示意性地示出从中央控制器3至电池模块2的光学传递路径10，其中，传递路径10也可具有多个发射。
直接的光学自由空间通讯的优点是其抵抗电磁干扰的鲁棒性以及耗费的电缆铺设(Verkabelung)的取消。相对于以菊花链通讯的形式的自由空间通讯或基于测量和控制单元之间的通讯的类似的方式的优点是，尤其当电池模块2的数量提升时，其显著地更快。同样地，数据处理更简单。

Claims (8)

1.一种电池单元(1)，包括至少两个电池模块(2)和至少两个测量和控制单元(6)，其与至少一个中央控制器(3)数据技术上相连接，其中，数据通讯作为光学自由空间通讯来实现，其中，所述测量和控制单元(6)分别具有至少一个光学发送器(7)且所述中央控制器(3)具有至少一个光学接收器(8)，
其特征在于，
在所述测量和控制单元(6)和所述中央控制器(3)之间的所述光学自由空间通讯分别直接在排除另外的测量和控制单元(6)的情况下实现。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，每个电池模块(2)关联有刚好一个测量和控制单元(6)。
3.根据权利要求1或2所述的电池单元，其特征在于，所述电池单元(1)具有壳体(5)，其中，至少一个光学发送器(7)和至少一个光学接收器(8)彼此布置成使得所述光学自由空间通讯经由在所述壳体(5)处的至少一个反射实现。
4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，在所述壳体(5)处布置有反射元件(9)，其影响所述反射的强度和/或方向。
5.根据权利要求1或2所述的电池单元，其特征在于，在所述电池模块(2)和/或所述测量和控制单元(6)上布置有反射元件(9)，其影响所述反射的强度和/或方向。
6.根据权利要求1或2所述的电池单元，其特征在于，所述测量和控制单元(6)和所述中央控制器(3)分别具有至少一个光学发送器(7)和光学接收器(8)。
7.根据权利要求1或2所述的电池单元，其特征在于，所述中央控制器(3)具有多个光学发送器(7)和/或接收器(8)。
8.根据权利要求1或2所述的电池单元，其特征在于，所述电池单元具有至少一个另外的控制器(4)，其构造成执行与所述中央控制器(3)的光学自由空间通讯。
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