CN215361033U - 电池系统及具有电池系统的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池系统（1），具有：至少一个电池单元和/或电池模块（2），以及用于传送电池模块（2）的状态信息的电池模块通信装置，所述电池模块通信装置具有：‑测量装置（3），被设计为测量所述电池模块（2）的状态信息，‑照明装置，其具有至少一个发光装置（4）并且被设计为将具有状态信息的光信号从所述发光装置（4）传送到控制单元（6），其中所述发光装置（4）布置在所述测量装置（3）上，其中所述电池系统（1）进一步具有：被设计用于电池管理的控制单元（6），以及具有所述电池模块（2）的状态信息的所述光信号能够无线地和/或无接触地传送到所述控制单元（6）。

Description

电池系统及具有电池系统的车辆

本实用新型涉及一种用于传送电池模块的状态信息的电池模块通信装置，一种具有所述电池模块通信装置的电池系统，一种具有所述电池系统的车辆，一种用于传送电池模块的状态信息的方法，一种程序元件和一种计算机可读介质。在此，所述电池模块包括至少一个串联连接的电池单元。

当今的锂离子电池配备了模块化和分布式的电池管理系统。为了传达锂离子电池单元的状态（电池单元电压、电池单元温度等），将电子模块与锂离子电池单元连接。在此，电池单元/电池模块与电池系统的主计算单元之间的通信经由有线数据传输系统进行。

本实用新型的任务是提供一种易于配置的电池系统。

该任务通过本实用新型的主题来解决。在说明书和附图中可以得到实施方式和扩展。

本实用新型的第一方面涉及一种电池模块通信装置。所述电池模块通信装置适合于传送电池单元或电池模块、特别是锂离子电池模块的状态信息。

电池模块也称为电池组，其包括至少一个电池单元。所述电池模块通信装置具有测量装置和照明装置。所述测量装置被设计为测量电池模块的状态信息，例如电池单元电势。此外，所述照明装置被设计为将包括所述电池模块的所测量的状态信息的光信号传送到控制单元。所述照明装置具有至少一个发光装置，所述发光装置布置在所述测量装置上并且将带有所述电池模块的状态信息的光信号传送到所述控制单元或从所述控制单元接收光信号并发送到所述测量装置。所述接收既可以通过所述发光装置本身实现，也可以通过附加的光接收器实现。所述状态信息至少部分地、优选完全无线地和/或无接触地在所述照明装置和所述控制单元之间传输。这意味着在所述照明装置和所述控制单元之间不会对所述状态信息进行连续的有线传输。

锂离子电池单元或模块可以例如为至少部分或完全电驱动的机动车辆提供驱动能量，或为固定系统（例如风力系统）提供运行能量。在此，通过经由各种传感器、电池控制单元和相应的通信接口进行监视，可以实现互连电池单元的功能安全。

所述电池模块通信装置的测量装置直接布置在所述电池模块上。所述测量装置可以例如是电池单元监视电子装置（所谓的Cell Supervision Circuit，电池单元监视电路，CSC）。所述电池单元监视电子装置检测所述电池模块的状态，如电池单元电压、电池单元电流、最大可能充电、最大可提取容量、电池单元温度等。所述照明装置将检测到的所述电池模块的状态信息转换为光信号，并将所述光信号传送至控制单元。所述照明装置具有发光装置，例如LED，所述发光装置借助于具有频率或频带的光来发射所述电池模块的状态信息。为了控制测量或为了安全相关的诊断，所述照明装置将来自所述控制单元的控制信息直接通过所述LED或通过其他光接收器转换为电信号，并将所述电信号提供给所述测量装置。

通过这种方式，所述电池模块的状态信息可以无线地或无接触地传送。由此可以容易地使电池模块和/或电池系统的制造过程自动化。由于不再需要有线通信，因此可以避免双绞线路的复杂机械集成。此外，可以通过所述电池模块的光通信来消除由于车辆或传动系内的电磁不兼容性而导致的对通信线路的干扰影响。根据本实用新型的一个实施方式的通信测量装置不仅适用于多个切换的电池单元，而且还适用于串联连接的电池单元。

根据本实用新型的一个实施方式，所述照明装置具有光导装置，所述光导装置被设计为将来自所述发光装置的信号传送到所述控制单元。

所述照明装置还包括光导装置，所述光导装置拾取由所述发光装置发送的光信号并传输到所述控制单元或从控制单元传输。所述光信号被所述光导装置的拾取和/或所述光信号从所述光导装置的输出优选地非接触和/或无线地进行。所述电池模块和/或所述控制单元之间的通信可以部分地借助于总线或菊花链进行。所述光导装置可以包括导光的透明部件，如由玻璃或塑料（例如，有机玻璃）制成的纤维、管或棒。

通过这种方式，可以无线地传送具有所述电池模块的状态信息的光信号，所述光信号使得可以轻松实现自动化的并且因此节省时间的制造过程。

根据本实用新型的一个实施方式，所述信号以光脉冲的形式发送。

根据本实用新型的一个实施方式，所述测量装置借助于冲压网格连接到所述电池模块的电池单元电势。换句话说，所述测量装置通过冲压固定在所述电池模块上。这使得可以进行灵活的电子装置设计、鲁棒的制造过程而无需内部插接连接、压接连接或端子连接。由此所述电池模块的制造过程可以轻松地自动化。

根据本实用新型的一个实施方式，所述测量装置固定在电池模块上，并且通过印刷在所述电池模块或电池单元上的电线路连接到电池单元电势。

根据本实用新型的一个实施方式，所述光导装置集成到所述电池模块的顶盖中。例如，可以将所述光导装置插入所述顶盖的内侧上的铣槽中。

根据本实用新型的一个实施方式，所述光导装置实现了所述顶盖的互锁功能。

通常，所述电池模块包装在壳体中，以防止在运输或操作期间的机械损伤，特别是在意外短路和连接端腐蚀（潮气侵入）方面。所述壳体包括顶盖，所述顶盖通常布置在所述电池模块上方。通过将光导装置集成在顶盖中，可以有效地传送来自所述发光装置的光脉冲。如果所述光导装置探测到来自所述发光装置和接收装置的错误信号，则同样传送至所述控制单元，从而实现对所述车辆的相应通知或实现用于达到所述电池系统的相应安全状态的措施。该功能称为互锁功能。所述互锁功能确保了仅当所有电池模块都正确连接时，所述电池系统才能工作。所述互锁功能特别是负责在发生事故或打开顶盖时自动关闭所述电池系统，以便在使用如在电池系统中的高压装置时提供安全性。

本实用新型的另一方面涉及一种电池系统，其具有上面和下面描述的电池模块通信装置、控制单元和至少一个电池单元。在此，所述控制单元是电池管理系统。

包括至少一个电池单元、优选地多个互连的电池模块和电子/机械组件的电池系统需要控制单元，以使它们彼此协调。在此，所述控制单元可以具有电池管理，所述电池管理在电池单元和系统级别上控制和监视充电/放电状态，并且接管作为电动车辆和电池系统之间通信的接口的功能。使用传感器系统来测量和调节各个电池单元以及整个系统的电流、电压和温度。因此，所述控制单元作为中心部件有助于安全。此外，所述控制单元还实现了错误日志记录以及所述系统的接入和断开。所述电池模块通信装置与所述控制单元之间的通信经由集成在所述电池系统的顶盖中的光导装置进行。因此，具有所述电池模块的状态信息的光信号可以无线地传送到所述控制单元。为了控制测量或为了安全相关的诊断，所述照明装置将来自所述控制单元的控制信息直接通过LED或通过其他光接收器转换为电信号，并将所述电信号提供给所述测量装置。

根据本实用新型的一个实施方式，仅当所述电池系统完全组装时才将电池模块的状态信息从所述电池模块通信装置传送到所述控制单元。换句话说，所述控制单元仅在所有电池模块都正确连接的情况下才与电池模块通信。

本实用新型的另一方面涉及一种具有以上和以下描述的电池系统的车辆。所述车辆是例如机动车辆，如乘用车、公共汽车、摩托车或卡车。

本实用新型的另一方面涉及一种用于传送电池模块的状态信息的方法。所述方法具有以下步骤：

-测量电池模块的状态信息，

-将具有状态信息的光信号从照明装置传送到控制单元，其中所述传送至少部分地、优选完全无线地和/或无接触地进行。

本实用新型的另一方面涉及一种程序元件，其在电池系统的控制单元上执行时指示所述电池系统执行以下步骤：

-测量电池模块的状态信息，

-将具有状态信息的光信号从照明装置传送到控制单元，其中所述传送至少部分地、优选完全无线地和/或无接触地进行。

本实用新型的另一方面涉及一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有程序元件。

本实用新型的其他特征、优点和应用可能从下面对其他实施方式和附图的描述中得出。

附图是示意性的，并非按比例绘制。如果在附图的以下描述中说明了相同的附图标记，则这些附图标记表示相同或相似的元件。

图1示出了根据实施方式的电池系统的示意性侧视图。

图2示出了根据实施方式的电池系统的示意性平面图。

图3示出了根据另一实施方式的电池系统的示意性平面图。

图4示出了具有根据另一实施方式的通信装置的电池单元的示意性侧视图。

图5示出了具有根据另一实施方式的通信装置的电池单元的示意性平面图。

图1示出了电池系统1，其具有用于传送电池模块2的状态信息的电池模块通信装置。电池系统1例如可以用于诸如乘用车、公共汽车、摩托车或卡车的车辆中，以提供驱动能量。

电池系统1具有至少一个电池模块2，例如锂离子电池模块。在每个电池模块2上布置有测量装置3。测量装置3借助于冲压网格或印刷的电线路固定在电池模块2上，这使得可以实现有效的制造过程。测量装置3或电池单元监视电子装置3检测关于电池模块2的电池单元电压、电池单元电流、最大可能充电、最大可提取容量、电池单元温度等的状态信息。所检测的状态信息以光信号（例如光脉冲）的形式从发光装置4传输到光导装置5。光导装置5集成在电池模块2或电池系统1的顶盖7上，以便有效地传送具有电池模块2的状态信息的所述光信号。由发光装置4发送的光信号经由光导装置5传送到控制单元6。控制单元6用作电池系统1的中央控制器。控制单元6基于经由光导装置5传送的电池模块2的状态信息来监视和控制电池系统1。如果控制单元6由于电池系统1的不完全组装或部件缺陷而探测到错误信号，则在电池模块2和控制单元6之间不会发生通信。附加地，可以激活互锁功能以提供高压安全性。

图2示出了电池系统1的平面图，特别是根据一个实施方式的光导装置5。光导装置5例如可以插入到电池系统1的顶盖7的内侧上的铣槽中。电池模块2具有至少一个发光装置4。光导装置5将电池模块2的状态信息以光信号的形式从发光装置4传输至控制单元6。光导装置5部分地与电池模块2连接，以实现电池模块2和/或控制单元6之间的所谓的菊花链通信。控制单元6还可以具有发光装置4，以便经由光导装置5进一步传送接收到的数据。

图3示出了电池系统1的平面图，特别是根据另一实施方式的光导装置5。如图3所示，为了通过总线系统在电池模块2和/或控制单元6之间实现数据通信，可以将光导装置5连续集成在整个电池模块2上方的顶盖7的内侧上，直至控制单元6。

图4示出了电池单元2a（例如棱柱形电池单元）的侧视图。此外，图5示出了另一电池单元（例如袋式电池单元）的平面图。图4和5中的电池单元2a包括根据另一实施方式的通信装置。电池单元2a具有两个放电器或电池单元电势8，所述放电器或电池单元电势经由印刷在所述电池单元上的电线路9连接到测量装置3。

补充地应当指出，“具有”不排除其他元件或步骤，并且“一个”不排除多个。此外应当注意，已经参照上述实施例之一描述的特征或步骤可以与上述其他实施例的其他特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应视为限制。

Claims (10)

1.一种电池系统（1），具有：

至少一个电池单元和/或电池模块（2），以及

用于传送电池模块（2）的状态信息的电池模块通信装置，所述电池模块通信装置具有：

-测量装置（3），被设计为测量所述电池模块（2）的状态信息，

-照明装置，其具有至少一个发光装置（4）并且被设计为将具有状态信息的光信号从所述发光装置（4）传送到控制单元（6），

其中所述发光装置（4）布置在所述测量装置（3）上，其中

所述电池系统（1）进一步具有：

被设计用于电池管理的控制单元（6），以及

具有所述电池模块（2）的状态信息的所述光信号能够无线地和/或无接触地传送到所述控制单元（6）。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述照明装置还具有光导装置（5），所述光导装置（5）被设计为将来自所述发光装置（4）的光信号传送至所述控制单元（6）。

3.根据权利要求1或2所述的电池系统，其中，所述照明装置为了从所述控制单元（6）接收控制信息还具有光接收器。

4.根据权利要求1或2所述的电池系统，其中，所述光信号以光脉冲的形式发送。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的电池系统，其中，所述测量装置（3）借助于冲压网格连接至所述电池模块（2）的电池单元电势。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的电池系统，其中，所述测量装置（3）借助于印刷在所述电池模块的各部分上的电线路连接至所述电池模块（2）的电池单元电势。

7.根据权利要求2所述的电池系统，其中，所述光导装置（5）集成在所述电池模块（2）的顶盖（7）中。

8.根据权利要求7所述的电池系统，其中，所述光导装置（5）实现所述顶盖（7）的互锁功能。

9.根据权利要求7所述的电池系统（1），其中，仅当所述电池系统（1）完全组装时，才将电池模块（2）的状态信息从所述电池模块通信装置传送到所述控制单元（6）。

10.一种车辆，具有根据权利要求1至9中任一项所述的电池系统（1）。

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