DE102013204511A1 - Method and device for increasing the safety when using battery modules - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herbeiführung eines sicheren Zustands eines Batteriemoduls, wobei der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet wird und es sich bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls um einen solchen Zustand handelt, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung des Batteriemoduls verringert wird, wobei die Herbeiführung des sicheren Zustands in Abhängigkeit einer Kenngröße (Ki, Ka), die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, vollzogen wird.Method for establishing a safe state of a battery module, wherein the current state of the battery module is continuously checked and evaluated and the safe state of the battery module that is to be brought about is such a state in which the effects of a defective battery module are reduced and / or the probability of a Damage to the battery module is reduced, the induction of the safe state depending on a parameter (Ki, Ka), which indicates a temperature state of the battery module.

Description

Feld der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriemodulen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a method and a device for increasing the safety in the use of battery modules according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Sicherheitskonzepte für eigensichere Batteriemodule bekannt. Zum Stand der Technik gehören beispielsweise Schmelzsicherungen und Maßnahmen, die zu hohe Ströme und Spannungen im Bereich der Batteriemodule verhindern oder diesen entgegenwirken. Beispielsweise ist in der DE102011113798A1 eine modulare Batterie offenbart, bei der zur Vermeidung von in Zusammenhang mit der Batterie stehender Gefahren einzelne Serien- und Parallelschaltungen des Batteriemoduls an- und abgeschaltet werden können.Safety concepts for intrinsically safe battery modules are known from the prior art. The state of the art includes, for example, fuses and measures which prevent or counteract excessive currents and voltages in the region of the battery modules. For example, in the DE102011113798A1 discloses a modular battery in which to avoid battery-related dangers individual series and parallel circuits of the battery module can be switched on and off.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herbeiführung eines sicheren Zustands eines Batteriemoduls eines Fahrzeugs, wobei der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet wird und es sich bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls um einen solchen Zustand handelt, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung eines Batteriemoduls verringert wird. The invention is based on a method for establishing a safe state of a battery module of a vehicle, wherein the current state of the battery module is continuously tested and evaluated and the safe state of the battery module to be brought about is such a state in the effects of a defective battery module be reduced and / or the probability of damage to a battery module is reduced.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Herbeiführung des sicheren Zustands gemäß der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, vollzogen wird. The essence of the invention is that the achievement of the safe state according to the characterizing features of the independent claims in dependence on a characteristic indicative of a temperature condition of the battery module is completed.

Hintergrund der Erfindung ist die Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit Batteriemodulen und die Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer Schädigung eines Batteriemoduls und/oder die Verminderung der Auswirkungen von schadhaften Batteriemodulen auf die Umgebung. Eine in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, vollzogene Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls führt zu einem sicheren Betrieb des Batteriemoduls im Fall einer zu hohen Temperatur (Überhitzung) und zur Überführung des Batteriemoduls in einen sicheren Zustand. Durch die Überführung des Batteriemoduls in einen sicheren Zustand werden etwaige Gefahren, die durch ein überhitztes Batteriemodul verursacht werden können, weitestgehend vermieden. Eine zu hohe Temperatur liegt beispielsweise ab einem Bereich von 25°C bis 40°C oder beispielsweise ab einem Bereich von 35°C bis 65°C oder ab einem Bereich von 40°C bis 50°C vor.The background of the invention is to increase the safety in handling battery modules and to reduce the likelihood of damaging a battery module and / or to reduce the impact of defective battery modules on the environment. A successful execution of the safe state of the battery module as a function of a characteristic which indicates a temperature state of the battery module leads to a safe operation of the battery module in the event of a high temperature (overheating) and for the transfer of the battery module in a safe state. By transferring the battery module in a safe state any dangers that can be caused by a superheated battery module, as far as possible avoided. Too high a temperature is, for example, from a range of 25 ° C to 40 ° C or, for example, from a range of 35 ° C to 65 ° C or from a range of 40 ° C to 50 ° C before.

Erfindungsgemäß ist zudem eine Steuerung für ein eigensicheres Batteriemodul vorgesehen. Die Steuerung ist zur Herbeiführung eines sicheren Zustands des Batteriemoduls geeignet, wobei der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet wird und es sich bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls um einen solchen Zustand handelt, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit der Schädigung eines Batteriemoduls verringert wird, wobei Mittel, zur Herbeiführung des sicheren Zustands, insbesondere in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, vorgesehen sind.According to the invention, a controller for an intrinsically safe battery module is also provided. The controller is suitable for establishing a safe state of the battery module, wherein the current state of the battery module is continuously checked and evaluated, and the safe state of the battery module to be created is such a state in which effects of a defective battery module are reduced and / or the likelihood of damage to a battery module is reduced, wherein means are provided for establishing the safe state, in particular as a function of a characteristic that indicates a temperature state of the battery module.

Ferner ist erfindungsgemäß ein eigensicheres Batteriemodul vorgesehen, wobei das eigensichere Batteriemodul gesteuert werden kann.Further, an intrinsically safe battery module is provided according to the invention, wherein the intrinsically safe battery module can be controlled.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, wenigstens um die Temperatur innerhalb des Batteriemoduls oder die zeitliche Änderung der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls oder um die Temperatur außerhalb des Batteriemoduls oder die zeitliche Änderung der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls.According to a further advantageous embodiment, the parameter indicative of a temperature state of the battery module is at least the temperature within the battery module or the temporal change of the temperature within the battery module or the temperature outside the battery module or the temporal change of the temperature outside the battery module.

Der Umstand, dass es sich bei der Kenngröße wenigstens um die Temperatur innerhalb des Batteriemoduls oder die zeitliche Änderung der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls oder um die Temperatur außerhalb des Batteriemoduls oder die zeitliche Änderung der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls handelt, führt zu der Möglichkeit, die Temperatur des Batteriemoduls in Abhängigkeit einer bestimmten eingetretenen Situationen bewerten zu können. Diese Bewertung in Abhängigkeit einer bestimmten eingetretenen Situation führt zu dem Vorteil, ein entsprechend an die jeweils eingetretene Situation angepasstes Verfahren einleiten zu können.The fact that the parameter is at least the temperature within the battery module or the time change of the temperature within the battery module or the temperature outside the battery module or the time change of the temperature outside the battery module leads to the possibility of the temperature of the battery module to be able to evaluate depending on a particular occurred situations. This evaluation, depending on a specific situation that has occurred, leads to the advantage of being able to initiate a procedure that is adapted to the particular situation that has occurred.

Vorzugsweise wird entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung die Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, in Abhängigkeit wenigstens einer Temperaturgröße oder auf Grundlage anderer Informationen, insbesondere Informationen aus Fahrzeuginformationssystemen, ermittelt. Die Nutzung insbesondere von Informationen aus Fahrzeuginformationssystemen führt dazu, dass auf eine bereits vorhandene Sensorik zur Bestimmung von Temperaturgrößen zurückgegriffen werden kann. Dieser Rückgriff führt zu dem Vorteil, Temperaturgrößen, die mittels einer eigens für die Realisierung eines eigensicheren Batteriemoduls bereitgestellten Sensorik ermittelt wurden, zu ergänzen und/oder zu überprüfen.Preferably, according to an embodiment of the invention, the parameter indicative of a temperature condition of the battery module is dependent on at least one temperature quantity or on the basis of other information, in particular information Vehicle information systems, determined. The use, in particular, of information from vehicle information systems means that an existing sensor system for determining temperature variables can be used. This recourse leads to the advantage of supplementing and / or checking temperature variables which were determined by means of a sensor system provided specifically for the realization of an intrinsically safe battery module.

Vorzugsweise wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wenn es sich bei der Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, um die Temperatur innerhalb des Batteriemoduls und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls handelt,
zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls ein Vergleich der Kenngröße mit einem ersten und einem zweiten, im Vergleich zum ersten Schwellenwert größeren, Schwellenwert vollzogen und eine Aktorik (A1, A2), insbesondere eine gegebenenfalls erforderliche Vorrichtung zum Legen eines Strombypass, angesteuert und bedient, wobei mit der Aktorik (A1, A2) in Abhängigkeit der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls, für den Fall, dass die Kenngröße den ersten Schwellenwert erreicht und/oder überschreitet und den zweiten Schwellenwert weder erreicht noch überschreitet,
der maximal zulässige Wert des Ladezustands des Batteriemoduls in Abhängigkeit des Erreichens und/oder Überschreitens des ersten Schwellenwertes verkleinert wird und/oder,
für den Fall, dass der Ladestrom des Batteriemoduls negativ ist und das Batteriemodul entladen wird, die Stärke des maximal zulässigen Entladestroms des Batteriemoduls verringert wird oder,
für den Fall, dass der Ladestrom des Batteriemoduls positiv ist und das Batteriemodul geladen wird, die Stärke des maximal zulässigen Ladestroms des Batteriemoduls verringert wird und, falls erforderlich, der Strombypass aktiviert und das Batteriemodul nicht weiter geladen wird. Der erste Schwellenwert kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 30°C und 45°C, insbesondere in einem Bereich zwischen 35°C und 40°C liegen. Der zweite Schwellenwert kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 46°C und 80°C, insbesondere in einem Bereich zwischen 50°C und 60°C liegen.Preferably, according to an embodiment of the invention, when the characteristic indicative of a temperature condition of the battery module is the temperature within the battery module and / or the time change of the temperature within the battery module,
to achieve the safe state of the battery module, a comparison of the characteristic with a first and a second, compared to the first threshold larger, threshold completed and actuators (A1, A2), in particular an optionally required device for creating a current bypass, controlled and operated, wherein with the actuator system (A1, A2) as a function of the temperature within the battery module, in the event that the parameter reaches and / or exceeds the first threshold value and neither reaches nor exceeds the second threshold value,
the maximum permissible value of the state of charge of the battery module is reduced as a function of reaching and / or exceeding the first threshold value, and / or
in the event that the charging current of the battery module is negative and the battery module is discharged, the strength of the maximum permissible discharge current of the battery module is reduced, or
in the event that the charging current of the battery module is positive and the battery module is charged, the strength of the maximum permissible charging current of the battery module is reduced and, if necessary, the current bypass activated and the battery module is not charged further. The first threshold may be, for example, in a range between 30 ° C and 45 ° C, in particular in a range between 35 ° C and 40 ° C. The second threshold value may be, for example, in a range between 46 ° C and 80 ° C, in particular in a range between 50 ° C and 60 ° C.

Die Verminderung des maximal zulässigen Entladestroms des Batteriemoduls und/oder des maximal zulässigen Ladestroms des Batteriemoduls und die gegebenenfalls erfolgende Aktivierung des Strombypass verhindert eine weitere Erwärmung des Batteriemoduls durch zu hohe Ströme. Ein zu hoher Strom liegt vor bei einer Überschreitung von beispielsweise 1000A oder 600A oder 450A oder 300A. Die Angaben der Stromstärken sind Angaben nach dem Betrag.The reduction of the maximum allowable discharge of the battery module and / or the maximum allowable charging current of the battery module and the eventual activation of the current bypass prevents further heating of the battery module due to excessive currents. Excessive current is present when exceeding, for example, 1000A or 600A or 450A or 300A. The data of the currents are information according to the amount.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, wenn es sich bei der Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, um die Temperatur innerhalb des Batteriemoduls und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls handelt,
zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls ein Vergleich der Kenngröße mit einem ersten und einem zweiten, im Vergleich zum ersten Schwellenwert größeren, Schwellenwert vollzogen und eine Aktorik (A1, A2), insbesondere eine Entladevorrichtung (Discharge Device) und/oder eine Schnellentladevorrichtung (Ultrafast Discharge Device) angesteuert und bedient, wobei mit der Aktorik (A1, A2) in Abhängigkeit der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls, für den Fall, dass die Kenngröße den zweiten Schwellenwert erreicht und/oder überschreitet,
die Entladevorrichtung aktiviert wird und/oder die Schnellentladevorrichtung aktiviert wird und das Batteriemodul schnellstmöglich und weitestgehend entladen wird. Die schnellstmögliche Überführung des Batteriemoduls in einen weitestgehend ladungsfreien Zustand dient der Sicherheit von Personen die in einem Schadensfall mit dem Batteriemodul in Kontakt geraten könnten.According to a further advantageous embodiment of the invention, if the parameter indicative of a temperature state of the battery module is the temperature within the battery module and / or the temporal change of the temperature within the battery module,
To achieve the safe state of the battery module, a comparison of the characteristic with a first and a second, compared to the first threshold larger, threshold value completed and an actuators (A1, A2), in particular a discharge (Discharge Device) and / or a fast discharge device (Ultrafast Discharge Device) is controlled and operated, with the actuator (A1, A2) as a function of the temperature within the battery module, in the event that the characteristic reaches and / or exceeds the second threshold,
the discharge device is activated and / or the quick discharge device is activated and the battery module is discharged as quickly as possible and as far as possible. The fastest possible transfer of the battery module in a largely charge-free state is the safety of people who could come into contact with the battery module in case of damage.

Entsprechend einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird, wenn es sich bei der Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, um die Temperatur außerhalb des Batteriemoduls und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls handelt, zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls ein Vergleich der Kenngröße mit einem dritten Schwellenwert vollzogen und eine Aktorik (A1, A2), insbesondere eine Vorrichtung zum Legen eines Strombypass und/oder eine Entladevorrichtung (Discharge Device) und/oder eine Schnellentladevorrichtung (Ultrafast Discharge Device) angesteuert und bedient, wobei mit der Aktorik (A1, A2) in Abhängigkeit der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls, für den Fall, dass die Kenngröße den dritten Schwellenwert erreicht und/oder überschreitet, die Entladevorrichtung aktiviert wird und das Batteriemodul weitestgehend entladen wird und/oder der Strombypass aktiviert und das Batteriemodul nicht weiter geladen wird. Der dritte Schwellenwert kann beispielsweise bei 40°C liegen.According to a next advantageous embodiment of the invention, if it is in the characteristic that can conclude a temperature state of the battery module is the temperature outside the battery module and / or the temporal change of temperature outside the battery module, to bring about the safe state of Battery module, a comparison of the characteristic with a third threshold completed and an actuators (A1, A2), in particular a device for laying a current bypass and / or a discharge device (Discharge Device) and / or a fast discharge device (Ultrafast Discharge Device) controlled and operated, said with the actuators (A1, A2) as a function of the temperature outside the battery module, in the event that the characteristic reaches and / or exceeds the third threshold, the discharging device is activated and the battery module is largely discharged and / or the current bypass activated andBattery module is not loaded further. The third threshold may be, for example, 40 ° C.

Hintergrund der Berücksichtigung der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls oder der zeitlichen Änderung der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls ist es, beispielsweise im Falle eines Fahrzeugbrandes durch die Berücksichtigung der Temperatur oder der zeitlichen Änderung der Temperatur, die Entladevorrichtung und/oder die Schnellentladevorrichtung rechtzeitig anzusteuern. Die weitestgehende Entladung des Batteriemoduls führt insbesondere zu einer Erhöhung des Schutzes von beispielsweise Rettungskräften, die im Falle eines Einsatzes durch zu hohe Spannungen im Bereich des Batteriemoduls gefährdet sind. Background of the consideration of the temperature outside the battery module or the time change of the temperature outside the battery module, for example, in the event of a vehicle fire by taking into account the temperature or the change in temperature, the discharge device and / or the quick discharge device to control in a timely manner. The largest possible discharge of the battery module leads in particular to an increase in the protection of, for example, rescue workers who are at risk in the event of use by excessive voltages in the battery module.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird, falls die Kenngröße den ersten Schwellenwert unterschreitet, der Strombypass deaktiviert und/oder die Entladevorrichtung deaktiviert und/oder die Schnellentladevorrichtung deaktiviert
und/oder,
falls die Kenngröße den dritten Schwellenwert unterschreitet, der Strombypass deaktiviert und/oder die Entladevorrichtung deaktiviert und/oder die Schnellentladevorrichtung deaktiviert. Durch den Umstand, bei Unterschreitung der Schwellenwerte durch die Kenngröße den Strombypass zu deaktivieren und/oder die Entladevorrichtung zu deaktivieren und/oder die Schnellentladevorrichtung zu deaktivieren kann das Batteriemodul regulär weiterbetrieben werden.According to an advantageous embodiment, if the parameter falls below the first threshold value, the current bypass is deactivated and / or the unloading device is deactivated and / or the fast discharge device is deactivated
and or,
if the characteristic falls below the third threshold value, deactivates the current bypass and / or deactivates the unloading device and / or deactivates the quick-discharging device. Due to the fact that when the threshold values are undershot by the parameter, the current bypass can be deactivated and / or the discharge device can be deactivated and / or the fast discharge device can be deactivated, the battery module can continue to be operated regularly.

Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform ist zur Bestimmung des aktuellen Zustands des Batteriemoduls vorzugsweise mindestens eine Sensorik (S) zur Erfassung physikalischer Größen des Batteriemoduls vorgesehen. In the context of an advantageous embodiment, at least one sensor system (S) for detecting physical variables of the battery module is preferably provided for determining the current state of the battery module.

Ferner sind entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung Mittel zur Vorrausage wenigstens des zeitlichen Verlaufs des Ladestroms des Batteriemoduls oder der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls oder der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls vorgesehen. Die Nutzung von Kenngrößen, die in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls und/oder des zeitlichen Verlaufs der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls ermittelt wurden, führt zu dem Vorteil, schon vor Eintreten eines Zustands des Batteriemoduls, in dem es Schaden nehmen könnte, entsprechende Maßnahmen einzuleiten, um einen sicheren Zustand des Batteriemoduls herbeizuführen.Furthermore, according to an advantageous embodiment, means are provided for predicting at least the time profile of the charging current of the battery module or the temperature within the battery module or the temperature outside the battery module. The use of parameters which were determined as a function of the time profile of the temperature within the battery module and / or the time profile of the temperature outside the battery module leads to the advantage, even before a state of the battery module in which it could be damaged, to take appropriate measures to bring about a safe state of the battery module.

Zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform mindestens eine Aktorik (A1, A2) vorgesehen.In order to bring about the safe state of the battery module, at least one actuator system (A1, A2) is provided according to an advantageous embodiment.

Vorteilhafterweise wird wenigstens das oben beschriebene Verfahren oder die Vorrichtung oder die Steuerung oder ein eigensicheres Batteriemodul wenigstens in der Fahrzeugtechnik oder in der Energietechnik verwendet.Advantageously, at least the method or the device or the control described above or an intrinsically safe battery module is used at least in vehicle technology or in power engineering.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.In the following section, the invention will be explained with reference to embodiments, from which further inventive features may arise, but to which the invention is not limited in scope. The embodiments are shown in the drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Darstellung eines eigensicheren Batteriemoduls; 1 a schematic representation of an intrinsically safe battery module;

2 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch eigensicherer Batteriemodule in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt,
und 2 a schematic representation of the method for increasing the safety when using intrinsically safe battery modules as a function of a parameter that indicates a temperature state of the battery module,
and

3 ein grundsätzliches Schaltbild eines eigensicheren Batteriemoduls, das zur Herbeiführung eines sicheren Zustands des Batteriemoduls in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, geeignet ist. 3 a basic circuit diagram of an intrinsically safe battery module, which is suitable for bringing about a safe state of the battery module as a function of a characteristic that indicates a temperature state of the battery module.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein eigensicheres Batteriemodul EB schematisch dargestellt. Bei einem eigensicheren Batteriemodul EB wird der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet und es wird ein sicherer Zustand des Batteriemoduls herbeigeführt. Bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls handelt es sich um einen solchen Zustand, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung eines Batteriemoduls verringert wird. Zu diesem Zweck verfügt das eigensichere Batteriemodul EB beispielsweise über ein geeignetes Sensor- und Aktorkonzept zur Realisierung der Eigensicherheit. In 1 an intrinsically safe battery module EB is shown schematically. In the case of an intrinsically safe battery module EB, the current state of the battery module is continuously checked and evaluated and a safe state of the battery module is brought about. The safe state of the battery module to be brought about is one in which the effects of a defective battery module are reduced and / or the likelihood of damage to a battery module is reduced. For this purpose, the intrinsically safe battery module EB has, for example, a suitable sensor and actuator concept for realizing intrinsic safety.

Das eigensichere Batteriemodul EB enthält mindestens ein Zellmodul Z, das mindestens eine Batteriezelle BZ enthält. Die mindestens eine Batteriezelle BZ setzt sich aus mechanischen Komponenten und wenigstens einer elektrochemischen Komponente zusammen. Die elektrochemische Komponente wird auch als Chemiesystem des eigensicheren Batteriemoduls EB bezeichnet. Beispielhaft handelt es sich bei der mindestens einen Batteriezelle BZ um eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. Vorzugsweise ist weiterhin eine Sensorik S enthalten, mit der zumindest die Spannung des eigensicheren Batteriemoduls EB oder der Strom, mit dem das eigensichere Batteriemoduls EB entladen oder beladen werden kann, oder die Temperatur und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur innerhalb und/oder außerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB oder der Druck im Inneren des eigensicheren Batteriemoduls EB ermittelt werden kann. Vorzugsweise ist ferner wenigstens eine Komponente BEP zur Batteriezustandserkennung oder zur Voraussage von Batteriezuständen des eigensicheren Batteriemoduls EB oder zur Erkennung oder zur Voraussage von Batteriezustandsgrößen des eigensicheren Batteriemoduls EB enthalten. Vorzugsweise ist ferner eine Aktorik A1 zur Herbeiführung eines sicheren Zustands des eigensicheren Batteriemoduls EB enthalten; mit der Aktorik A1 kann vorzugsweise wenigstens ein nicht dargestellter Strombypass zwischen elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB geschaltet oder eine nicht dargestellte Entladevorrichtung, insbesondere ein Discharge Device, oder eine nicht dargestellte Schnellentladevorrichtung, insbesondere ein Ultrafast Discharge Device, im Bereich des eigensicheren Batteriemoduls EB zur Anwendung gebracht werden. Zum Zweck der Anwendung, wird die Entladevorrichtung mit den Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB elektrisch verbunden. The intrinsically safe battery module EB contains at least one cell module Z, which contains at least one battery cell BZ. The at least one battery cell BZ is composed of mechanical components and at least one electrochemical component. The electrochemical component is also referred to as the chemistry system of the intrinsically safe battery module EB. By way of example, the at least one battery cell BZ is a lithium-ion battery cell. Preferably, furthermore, a sensor system S is included, with which at least the voltage of the intrinsically safe battery module EB or the current with which the intrinsically safe battery module EB can be discharged or charged, or the temperature and / or the temporal change of the temperature within and / or outside of intrinsically safe battery module EB or the pressure inside the intrinsically safe battery module EB can be determined. Furthermore, at least one component BEP for battery state detection or for prediction of Battery states of the intrinsically safe battery module EB or for detecting or predicting battery state variables of the intrinsically safe battery module EB included. Preferably, an actuator A1 is included for establishing a safe state of the intrinsically safe battery module EB; with the actuator A1 preferably at least one unrepresented current bypass between electrical connections of the intrinsically safe battery module EB connected or unloading device, not shown, in particular a Discharge Device, or a fast discharge device, not shown, in particular an Ultrafast Discharge Device, in the field of intrinsically safe battery module EB for use to be brought. For the purpose of the application, the discharger is electrically connected to the terminals of the intrinsically safe battery module EB.

Wird der Strombypass zwischen den elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB geschaltet, kann zwischen den elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB ein elektrischer Strom fließen, ohne dass dieser Strom durch die elektrochemische Komponente der mindestens einen Batteriezelle BZ des eigensicheren Batteriemoduls EB fließt. Der Strombypass kann auch zwischen den Anschlüssen der mindestens einen Batteriezelle BZ geschaltet werden. If the current bypass is connected between the electrical connections of the intrinsically safe battery module EB, an electric current can flow between the electrical connections of the intrinsically safe battery module EB without this current flowing through the electrochemical component of the at least one battery cell BZ of the intrinsically safe battery module EB. The current bypass can also be connected between the terminals of the at least one battery cell BZ.

Vorzugsweise ist ferner eine Aktorik A2 enthalten; mit der Aktorik A2 kann die Ausgangsspannung des eigensicheren Batteriemoduls EB zumindest gesteuert oder in ihrer Höhe variiert werden.Preferably, an actuator A2 is further included; With the actuator A2, the output voltage of the intrinsically safe battery module EB can at least be controlled or varied in height.

In 2 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von eigensicheren Batteriemodulen EB schematisch dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 11 wird das Verfahren eingeleitet. In einem darauf folgenden Innentemperaturprüfungsschritt 22 wird geprüft, ob eine erste Kenngröße Ki, die in Abhängigkeit einer Temperatur innerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB und/oder einer zeitlichen Änderung der Temperatur innerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB ermittelt worden ist, einen ersten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Wenn die erste Kenngröße Ki den ersten Schwellenwert weder erreicht noch überschreitet, wird der Innentemperaturprüfungsschritt 22 wiederholt. Die Berücksichtigung der zeitlichen Änderung der Temperatur innerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB, also der Ableitung der Temperatur innerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB nach der Zeit, ermöglicht unter Auswertung der Temperaturanstiegsrampe rechtzeitig entsprechende Maßnahmen einzuleiten um das eigensichere Batteriemodul EB in einen sicheren Zustand zu versetzen, in dem die Auswirkungen eines schadhaften eigensicheren Batteriemoduls EB vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit der Schädigung eines eigensicheren Batteriemoduls EB verringert wird.In 2 a method for increasing the safety when using intrinsically safe battery modules EB is shown schematically. In a first process step 11 the procedure is initiated. In a subsequent internal temperature test step 22 it is checked whether a first parameter Ki, which has been determined as a function of a temperature within the intrinsically safe battery module EB and / or a temporal change of the temperature within the intrinsically safe battery module EB, reaches or exceeds a first threshold value. If the first characteristic Ki does not reach or exceed the first threshold value, the inside temperature checking step will become 22 repeated. The consideration of the temporal change of the temperature within the intrinsically safe battery module EB, ie the derivation of the temperature within the intrinsically safe battery module EB after the time, allows taking appropriate measures to evaluate the temperature rise ramp in order to put the intrinsically safe battery module EB in a safe state, in the the effects of a defective intrinsically safe battery module EB are reduced and / or the probability of damage to an intrinsically safe battery module EB is reduced.

Wenn die erste Kenngröße Ki den ersten Schwellenwert erreicht oder überschreitet wird in einem Maximalinnentemperaturprüfungsschritt 33 geprüft, ob die erste Kenngröße Ki einen zweiten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Wenn die erste Kenngröße Ki den zweiten Schwellenwert weder erreicht noch überschreitet, wird der Maximalinnentemperaturprüfungsschritt 33 wiederholt und in Ladezustandsanpassungsschritt 55 der maximal zulässige Wert des Ladezustands des eigensicheren Batteriemoduls EB in Abhängigkeit des Erreichens und/oder Überschreitens des ersten Schwellenwertes verkleinert. Dann wird in einem nachfolgenden Ladestromprüfungsschritt 66 geprüft, ob der Ladestrom des eigensicheren Batteriemoduls EB positiv ist. Wenn der Ladestrom des eigensicheren Batteriemoduls EB nicht positiv ist, wird in Ladestromstärkenanpassungsschritt 77 die Stärke des maximal zulässigen Entladestroms des eigensicheren Batteriemoduls EB verringert. Darauf folgend wird in Abschlussschritt 88 das Verfahren abgeschlossen.When the first characteristic Ki reaches or exceeds the first threshold, it is in a maximum interior temperature checking step 33 checked whether the first characteristic Ki reaches or exceeds a second threshold. If the first characteristic Ki neither reaches nor exceeds the second threshold, the maximum internal temperature test step 33 repeatedly and in state of charge adjustment step 55 the maximum permissible value of the state of charge of the intrinsically safe battery module EB is reduced as a function of the reaching and / or exceeding of the first threshold value. Then, in a subsequent charging current test step 66 checked whether the charging current of the intrinsically safe battery module EB is positive. When the charging current of the intrinsically safe battery module EB is not positive, it will be in charging current adjusting step 77 reduces the strength of the maximum allowable discharge current of the intrinsically safe battery module EB. Following this is in final step 88 completed the procedure.

Wenn hingegen der Ladestrom des eigensicheren Batteriemoduls EB positiv ist, wird in Ladestromstärkeminderungsschritt 444 die Stärke des maximal zulässigen Ladestroms des eigensicheren Batteriemoduls EB verringert und darauf folgend in Strombypassschritt 99 der Strombypass zwischen den elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB geschaltet, so das zwischen den elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB ein elektrischer Strom fließen kann, ohne dass dieser Strom durch die elektrochemische Komponente der mindestens einen Batteriezelle BZ des eigensicheren Batteriemoduls EB fließt. Darauf folgend wird in Abschlussschritt 88 das Verfahren abgeschlossen.On the other hand, when the charging current of the intrinsically safe battery module EB is positive, the charge current reducing step is performed 444 reduces the strength of the maximum permissible charging current of the intrinsically safe battery module EB and subsequently in the current bypass step 99 the current bypass between the electrical terminals of the intrinsically safe battery module EB connected, so that between the electrical terminals of the intrinsically safe battery module EB can flow an electrical current without this current flows through the electrochemical component of the at least one battery cell BZ of the intrinsically safe battery module EB. Following this is in final step 88 completed the procedure.

Wenn die erste Kenngröße Ki den zweiten Schwellenwert erreicht oder überschreitet und die erste Kenngröße Ki den zweiten Schwellenwert erreicht oder überschreitet wird in Schnellentladevorrichtungsschritt 222 die Schnellentladevorrichtung aktiviert und das eigensichere Batteriemodul EB schnellstmöglich entladen. In Abschlussschritt 88 wird das Verfahren abgeschlossen. When the first characteristic Ki reaches or exceeds the second threshold, and the first characteristic Ki reaches or exceeds the second threshold, the fast discharge device step is reached 222 activates the fast discharge device and discharge the intrinsically safe battery module EB as soon as possible. In final step 88 the procedure is completed.

Parallel oder alternativ zu dem Vergleich der ersten Kenngröße Ki mit dem ersten und zweiten Schwellenwert wird in einem Außentemperaturprüfungsschritt 44 geprüft, ob eine zweite Kenngröße Ka, die in Abhängigkeit einer Temperatur außerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB und/oder einer zeitlichen Änderung der Temperatur außerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB ermittelt worden ist, einen dritten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Die Berücksichtigung der zeitlichen Änderung der Temperatur außerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB, also der Ableitung der Temperatur außerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB nach der Zeit, ermöglicht unter Auswertung der Temperaturanstiegsrampe rechtzeitig entsprechende Maßnahmen einzuleiten um das eigensichere Batteriemodul EB in einen sicheren Zustand zu versetzen, in dem die Auswirkungen eines schadhaften eigensicheren Batteriemoduls EB vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit der Schädigung eines eigensicheren Batteriemoduls EB verringert wird.In parallel or alternatively to the comparison of the first characteristic Ki with the first and second threshold value is in an outdoor temperature test step 44 checked whether a second characteristic Ka, depending on a temperature outside the intrinsically safe battery module EB and / or a temporal Change the temperature outside the intrinsically safe battery module EB has been determined, reaches or exceeds a third threshold. The consideration of the temporal change of the temperature outside of the intrinsically safe battery module EB, ie the derivation of the temperature outside of the intrinsically safe battery module EB after the time allows taking appropriate measures to evaluate the temperature rise ramp in order to put the intrinsically safe battery module EB in a safe state, in the the effects of a defective intrinsically safe battery module EB are reduced and / or the probability of damage to an intrinsically safe battery module EB is reduced.

Wenn die zweite Kenngröße Ka den dritten Schwellenwert weder erreicht noch überschreitet, wird Außentemperaturprüfungsschritt 44 wiederholt.If the second characteristic Ka neither reaches nor exceeds the third threshold, the outside temperature check step 44 repeated.

Wenn hingegen die zweite Kenngröße Ka den dritten Schwellenwert erreicht oder überschreitet, wird in Entladevorrichtungsschritt 111 die Entladevorrichtung oder die Schnellentladevorrichtung aktiviert und das eigensichere Batteriemodul EB entladen. Darauf folgend wird in Strombypassaktivierungsschritt 333 der Strombypass zwischen den elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB geschaltet, so das zwischen den elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB ein elektrischer Strom fließen kann, ohne dass dieser Strom durch die elektrochemische Komponente der mindestens einen Batteriezelle BZ des eigensicheren Batteriemoduls EB fließt. In Abschlussschritt 88 wird das Verfahren abgeschlossen.If, on the other hand, the second characteristic Ka reaches or exceeds the third threshold, the unloading device step 111 activates the discharge device or the quick discharge device and discharges the intrinsically safe battery module EB. Subsequently, in the power bypass activation step 333 the current bypass between the electrical terminals of the intrinsically safe battery module EB connected, so that between the electrical terminals of the intrinsically safe battery module EB can flow an electrical current without this current flows through the electrochemical component of the at least one battery cell BZ of the intrinsically safe battery module EB. In final step 88 the procedure is completed.

Für das gesamte Verfahren gilt vorzugsweise, dass wenn die erste Kenngröße Ki den ersten Schwellenwert unterschreitet und die zweite Kenngröße Ka den dritten Schwellenwert unterschreitet, der Strombypass deaktiviert wird und die Entladevorrichtung deaktiviert wird und die Schnellentladevorrichtung deaktiviert wird.For the entire method, it is preferred that if the first parameter Ki falls below the first threshold value and the second parameter Ka falls below the third threshold value, the current bypass is deactivated and the unloading device is deactivated and the fast discharge device is deactivated.

Sämtliche in den oben beschriebenen Verfahrensschritten aufgeführte Zustandsgrößen des eigensicheren Batteriemoduls EB werden beispielsweise mit Hilfe einer Sensorik S ermittelt. Die Prüfung und Bewertung der Zustandsgrößen wird dabei vorzugsweise durch die Komponente BEP zur Batteriezustandserkennung durchgeführt. Die in den Verfahrensschritten durchgeführten aktorischen Vorgänge werden beispielsweise mittels Aktoren A1, A2 vorgenommen.All state variables of the intrinsically safe battery module EB listed in the method steps described above are determined, for example, with the aid of a sensor system S. The examination and evaluation of the state variables is preferably carried out by the component BEP for battery state detection. The actuator operations performed in the method steps are performed, for example, by means of actuators A1, A2.

Alternativ zu der Sensorik S, die Teil des eigensicheren Batteriemoduls EB ist, können weitere, außerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB bestehende Sensoren zur Ermittlung von Zustandsgrößen des eigensicheren Batteriemoduls EB verwendet werden. Beispielsweise kann es sich dabei um Sensoren handeln, die zur Ausstattung eines Fahrzeugs gehören, in dem das eigensichere Batteriemodul EB verwendet wird. Beispielhaft kann es sich dabei um Sensoren zur Bestimmung elektrischer Größen – wie Strom oder Spannung – oder zur Bestimmung von Temperatur im Inneren oder Äußeren des Fahrzeugs, in dem das eigensichere Batteriemodul EB verwendet wird, oder um einen Druck handeln. Bei den Sensoren zur Bestimmung von Temperatur im Inneren oder Äußeren des Fahrzeugs, in dem das eigensichere Batteriemodul EB verwendet wird, handelt es sich beispielsweise um Sensoren des Klimageräts des Fahrzeugs, in dem das eigensichere Batteriemodul EB verwendet wird, und/oder um Sensoren zur Bestimmung der Außentemperatur des Fahrzeugs, in dem das eigensichere Batteriemodul EB verwendet wird.As an alternative to the sensor system S, which is part of the intrinsically safe battery module EB, further sensors existing outside the intrinsically safe battery module EB can be used to determine state variables of the intrinsically safe battery module EB. For example, these may be sensors that belong to the equipment of a vehicle in which the intrinsically safe battery module EB is used. By way of example, these may be sensors for determining electrical variables-such as current or voltage-or for determining temperature in the interior or exterior of the vehicle in which the intrinsically safe battery module EB is used, or a pressure. The sensors for determining temperature inside or outside the vehicle in which the intrinsically safe battery module EB is used are, for example, sensors of the air conditioner of the vehicle in which the intrinsically safe battery module EB is used, and / or sensors for determination the outside temperature of the vehicle in which the intrinsically safe battery module EB is used.

Die Verwendung eines eigensicheren Batteriemoduls EB ist in der Fahrzeugtechnik und auch in der Energietechnik möglich. The use of an intrinsically safe battery module EB is possible in vehicle technology and also in power engineering.

In 3 ist ein grundsätzliches Schaltbild eines eigensicheren Batteriemoduls EB dargestellt. Im grundsätzlichen Schaltbild sind ein Zellmodul Z, eine Zellüberwachungselektronik CSC und eine Modulüberwachungselektronik MSC dargestellt. In 3 a basic circuit diagram of an intrinsically safe battery module EB is shown. The basic circuit diagram shows a cell module Z, a cell monitoring electronics CSC and a module monitoring electronics MSC.

Das Zellmodul Z enthält mindestens eine Batteriezelle BZ. Beispielhaft handelt es sich bei der mindestens einen Batteriezelle BZ um eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.The cell module Z contains at least one battery cell BZ. By way of example, the at least one battery cell BZ is a lithium-ion battery cell.

Die Zellüberwachungselektronik CSC enthält die in der Beschreibung zu 1 genannte Sensorik S zur Erfassung eines Zustands der mindestens einen Batteriezelle BZ. Die Zellüberwachungselektronik CSC dient der Überwachung der mindestens einen Batteriezelle BZ innerhalb des Zellmoduls Z. The cell monitoring electronics CSC contains the in the description too 1 said sensor S for detecting a state of the at least one battery cell BZ. The cell monitoring electronics CSC serves to monitor the at least one battery cell BZ within the cell module Z.

Die Modulüberwachungselektronik MSC kommuniziert mit der Zellüberwachungselektronik CSC. Die Kommunikation zwischen Zellüberwachungselektronik CSC und Modulüberwachungselektronik MSC kann drahtlos oder drahtgebunden über eine Kommunikationsleitung KL erfolgen. Im Rahmen der Kommunikation zwischen der Modulüberwachungselektronik MSC und der Zellüberwachungselektronik CSC werden Daten über mindestens eine Batteriezelle BZ übertragen. Ferner verfügt die Modulüberwachungselektronik MSC über die Sensorik S zur Überwachung des Zellmoduls Z. The module monitoring electronics MSC communicates with the cell monitoring electronics CSC. The communication between cell monitoring electronics CSC and module monitoring electronics MSC can be wireless or wired via a communication line KL. As part of the communication between the module monitoring electronics MSC and the cell monitoring electronics CSC data is transmitted via at least one battery cell BZ. Furthermore, the module monitoring electronics MSC has the sensors S for monitoring the cell module Z.

In Abhängigkeit des Zustands der mindestens einen Batteriezelle BZ oder des Zellmoduls Z kann die Modulüberwachungselektronik MSC agieren. Die Modulüberwachungselektronik MSC enthält zu diesem Zweck wenigstens zwei ein- und ausschaltbare Halbleiterventile HV1 und HV2 und zwei Dioden D1 und D2. Je ein ausschaltbares Halbleiterventil und eine Diode bilden eine Halbbrückenanordnung. Eine obere Halbbrückenanordnung wird in der Zeichnung mit Ho, eine untere Halbbrückenanordnung mit Hu bezeichnet. Die obere Halbbrückenanordnung und die untere Halbbrückenanordnung bilden einen steuerbaren Leistungsschalter L.Depending on the state of the at least one battery cell BZ or of the cell module Z, the module monitoring electronics MSC can act. For this purpose, the module monitoring electronics MSC contains at least two semiconductor valves HV1 and HV2 which can be switched on and off and two diodes D1 and D2. Depending on a turn-off semiconductor valve and a diode form a half-bridge arrangement. An upper half-bridge arrangement is in the drawing with H o , a lower Half-bridge arrangement designated H u . The upper half-bridge arrangement and the lower half-bridge arrangement form a controllable power switch L.

Im Normalfall, beispielsweise dem regulären Betriebszustand eines eigensicheren Batteriemoduls EB ist die obere Halbbrückenanordnung Ho eingeschaltet, die untere Halbbrückenanordnung Hu ist ausgeschaltet. In diesem Zustand führt die Zellüberwachungselektronik CSC einen Ladungsausgleich zwischen mindestens zwei Batteriezellen BZ durch.In the normal case, for example, the operational state of an intrinsically safe battery module EB, the upper half-bridge arrangement is powered H o, the lower half-bridge arrangement H and is turned off. In this state, the cell monitoring electronics CSC carries out a charge equalization between at least two battery cells BZ.

Erkennt die Modulüberwachungselektronik MSC anhand einer Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des eigensicheren Batteriemoduls EB schließen lässt, dass die Stärke des maximal zulässigen Entladestroms des Batteriemoduls verringert werden muss, wird die obere Halbbrückenanordnung Ho aus- und die untere Halbbrückenanordnung Hu eingeschaltet. Der Strom, der durch das Zellmodul Z fließt, fließt dann über die untere Halbbrückenanordnung Hu; wenigstens das Zellmodul Z oder mindestens die Batteriezelle BZ werden nicht mit unzulässig hohen Entladeströmen belastet. If the module monitoring electronics MSC recognizes, based on a parameter indicative of a temperature condition of the intrinsically safe battery module EB, that the maximum permissible discharge current of the battery module must be reduced, the upper half-bridge arrangement H o is switched off and the lower half-bridge arrangement H u is switched on. The current flowing through the cell module Z then flows through the lower half-bridge arrangement H u ; at least the cell module Z or at least the battery cell BZ are not loaded with unacceptably high discharge currents.

Erkennt die Modulüberwachungselektronik MSC anhand einer Kenngröße, die auf einen Temperaturzustand des eigensicheren Batteriemoduls EB schließen lässt, dass die Stärke des maximal zulässigen Ladestroms des Batteriemoduls verringert werden muss, wird die obere Halbbrückenanordnung Ho aus- und die untere Halbbrückenanordnung Hu eingeschaltet. Der Strom, der durch das Zellmodul Z fließt, fließt dann über die untere Halbbrückenanordnung Hu; wenigstens das Zellmodul Z oder mindestens die Batteriezelle BZ werden nicht mit unzulässig hohen Ladeströmen belastet. Detects the module monitoring electronics MSC based on a characteristic that indicates a temperature state of the intrinsically safe battery module EB that the strength of the maximum allowable charging current of the battery module must be reduced, the upper half-bridge arrangement H o off and the lower half-bridge arrangement H u is turned on. The current flowing through the cell module Z then flows through the lower half-bridge arrangement H u ; at least the cell module Z or at least the battery cell BZ are not loaded with unacceptably high charging currents.

Neben der in 3 dargestellten Überwachung der Batteriezellen mittels einer Zellüberwachungselektronik, ist eine batteriezelleneigene Überwachung durch je eine, der mindestens einen Batteriezelle BZ zugeordneten, Zellüberwachungselektronik CSC möglich. Dazu wird jeder Batteriezelle BZ eine eigene Unter-Zellüberwachungselektronik zugeordnet. Diese Unter-Zellüberwachungselektroniken kommunizieren mit einer Haupt-Zellüberwachungselektronik. Die Haupt-Zellüberwachungselektronik kommuniziert mit der Modulüberwachungselektronik MSC, die unter anderem in Abhängigkeit von der der Haupt-Zellüberwachungselektronik kommunizierten Information, agiert. In addition to the in 3 shown monitoring the battery cells by means of cell monitoring electronics, a battery cell's own monitoring by one, the at least one battery cell BZ associated cell monitoring electronics CSC is possible. For this purpose, each battery cell BZ is assigned its own sub-cell monitoring electronics. These sub cell monitoring electronics communicate with a main cell monitoring electronics. The main cell monitoring electronics communicates with the module monitoring electronics MSC, which acts inter alia in dependence on the information communicated to the main cell monitoring electronics.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011113798 A1 [0002] DE 102011113798 A1 [0002]

Claims (13)

Verfahren zur Herbeiführung eines sicheren Zustands eines Batteriemoduls, wobei der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet wird und es sich bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls um einen solchen Zustand handelt, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung des Batteriemoduls verringert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Herbeiführung des sicheren Zustands in Abhängigkeit einer Kenngröße (Ki, Ka), die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, vollzogen wird. A method for establishing a safe state of a battery module, wherein the current state of the battery module is continuously tested and evaluated and the safe state of the battery module to be brought about is such a state in which effects of a defective battery module are reduced and / or the probability of Damage to the battery module is reduced, characterized in that the establishment of the safe state in dependence on a characteristic (Ki, Ka), which can conclude a temperature state of the battery module is completed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kenngröße (Ki, Ka), die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, um die Temperatur innerhalb des Batteriemoduls und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls und/oder um die Temperatur außerhalb des Batteriemoduls und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls handelt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the characteristic (Ki, Ka) indicative of a temperature state of the battery module is the temperature within the battery module and / or the temporal change of the temperature within the battery module and / or or the temperature outside the battery module and / or the time change of the temperature outside the battery module. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße (Ki, Ka), die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, in Abhängigkeit einer Temperaturgröße und/oder auf Grundlage anderer Informationen, insbesondere Informationen aus Fahrzeuginformationssystemen, ermittelt wird. A method according to claim 2, characterized in that the parameter (Ki, Ka), which indicates a temperature state of the battery module is determined in dependence on a temperature variable and / or on the basis of other information, in particular information from vehicle information systems. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn es sich bei der Kenngröße (Ki), die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, um die Temperatur innerhalb des Batteriemoduls und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls handelt, zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls ein Vergleich der Kenngröße (Ki) mit einem ersten und einem zweiten, im Vergleich zum ersten Schwellenwert größeren, Schwellenwert vollzogen wird und eine Aktorik (A1, A2), insbesondere eine Vorrichtung zum Legen eines Strombypass in Abhängigkeit des Ladezustands des Batteriemoduls angesteuert wird, wobei mit der Aktorik (A1, A2) in Abhängigkeit der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls für den Fall, dass die Kenngröße (Ki) den ersten Schwellenwert erreicht und/oder überschreitet und den zweiten Schwellenwert weder erreicht noch überschreitet – der maximal zulässige Wert des Ladezustands des Batteriemoduls in Abhängigkeit des Erreichens und/oder Überschreitens des ersten Schwellenwertes verkleinert wird und/oder – für den Fall, dass der Ladestrom des Batteriemoduls negativ ist und das Batteriemodul entladen wird, die Stärke des maximal zulässigen Entladestroms des Batteriemoduls verringert wird oder – für den Fall, dass der Ladestrom des Batteriemoduls positiv ist und das Batteriemodul geladen wird, die Stärke des maximal zulässigen Ladestroms des Batteriemoduls verringert wird und insbesondere der Strombypass aktiviert und das Batteriemodul somit nicht weiter geladen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, when the parameter (Ki) indicative of a temperature condition of the battery module, the temperature within the battery module and / or the temporal change of the temperature within the battery module, to achieve the safe state of the battery module, a comparison of the characteristic (Ki) with a first and a second, compared to the first threshold larger, threshold value is completed and an actuator (A1, A2), in particular a device for laying a current bypass in dependence of Charge state of the battery module is controlled, with the actuators (A1, A2) as a function of the temperature within the battery module in the event that the characteristic (Ki) reaches and / or exceeds the first threshold and the second threshold neither reaches nor exceeds - maximum permissible value of the charge state of B is reduced in dependence on the reaching and / or exceeding of the first threshold value and / or - in the event that the charging current of the battery module is negative and the battery module is discharged, the strength of the maximum allowable discharge current of the battery module is reduced or - in the event in that the charging current of the battery module is positive and the battery module is charged, the strength of the maximum permissible charging current of the battery module is reduced, and in particular the current bypass is activated and the battery module is thus no longer charged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn es sich bei der Kenngröße (Ki), die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, um die Temperatur innerhalb des Batteriemoduls und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls handelt, zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls ein Vergleich der Kenngröße (Ki) mit einem ersten und einem zweiten, im Vergleich zum ersten Schwellenwert größeren, Schwellenwert vollzogen wird und eine Aktorik (A1, A2), insbesondere eine Entladevorrichtung (Discharge Device) und/oder eine Schnellentladevorrichtung (Ultrafast Discharge Device) angesteuert wird, wobei mit der Aktorik (A1, A2) in Abhängigkeit der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls für den Fall, dass die Kenngröße (Ki) den zweiten Schwellenwert erreicht und/oder überschreitet – die Entladevorrichtung aktiviert wird und/oder die Schnellentladevorrichtung aktiviert wird und das Batteriemodul schnellstmöglich und/oder weitestgehend entladen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, when the parameter (Ki) indicative of a temperature condition of the battery module, the temperature within the battery module and / or the temporal change of the temperature within the battery module, To achieve the safe state of the battery module, a comparison of the characteristic (Ki) with a first and a second, compared to the first threshold larger, threshold value is completed and an actuators (A1, A2), in particular a discharge (Discharge Device) and / or a fast discharge device (Ultrafast Discharge Device) is driven, wherein the actuator (A1, A2) as a function of the temperature within the battery module in the event that the characteristic (Ki) reaches and / or exceeds the second threshold - the unloading device is activated and / or the quick discharge device is activated and the Battery module is discharged as soon as possible and / or as far as possible. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn es sich bei der Kenngröße (Ka), die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, um die Temperatur außerhalb des Batteriemoduls und/oder die zeitliche Änderung der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls handelt, zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls ein Vergleich der Kenngröße (Ka) mit einem dritten Schwellenwert vollzogen wird, und eine Aktorik (A1, A2), insbesondere eine Vorrichtung zum Legen eines Strombypass und/oder eine Entladevorrichtung (Discharge Device) und/oder eine Schnellentladevorrichtung (Ultrafast Discharge Device) angesteuert wird, wobei mit der Aktorik (A1, A2) in Abhängigkeit der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls für den Fall, dass die Kenngröße (Ka) den dritten Schwellenwert erreicht und/oder überschreitet – die Entladevorrichtung und/oder die Schnellentladevorrichtung aktiviert wird und das Batteriemodul weitestgehend entladen wird und/oder – der Strombypass aktiviert und das Batteriemodul nicht weiter geladen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, when the parameter (Ka) indicative of a temperature condition of the battery module is the temperature outside the battery module and / or the temporal change of the temperature outside the battery module, To achieve the safe state of the battery module, a comparison of the characteristic (Ka) is performed with a third threshold, and an actuator (A1, A2), in particular a device for laying a current bypass and / or a discharge device (Discharge Device) and / or a Fast discharge device (Ultrafast Discharge Device) is controlled, wherein the actuator (A1, A2) as a function of temperature outside the battery module in the event that the characteristic (Ka) reaches and / or exceeds the third threshold - the unloading device and / or Quick Discharge device is activated and the battery module weitestgehe nd is discharged and / or - the current bypass activated and the battery module is not charged further. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass, falls die Kenngröße (Ki) den ersten Schwellenwert unterschreitet, der Strombypass deaktiviert wird und/oder die Entladevorrichtung deaktiviert wird und/oder die Schnellentladevorrichtung deaktiviert wird und/oder, falls die Kenngröße (Ka) den dritten Schwellenwert unterschreitet, der Strombypass deaktiviert wird und/oder die Entladevorrichtung deaktiviert wird und/oder die Schnellentladevorrichtung deaktiviert wird.Method according to one of the preceding claims 4, 5 or 6, characterized in that, if the characteristic (Ki) falls below the first threshold value, the current bypass is deactivated and / or the unloading device is deactivated and / or the quick discharge device is deactivated and / or if the characteristic (Ka) falls below the third threshold value, the current bypass is deactivated and / or the unloading device is deactivated and / or the quick discharge device is deactivated. Steuerung für ein eigensicheres Batteriemodul (EB), geeignet zur Herbeiführung eines sicheren Zustands des Batteriemoduls, wobei der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet wird und es sich bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls um einen solchen Zustand handelt, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung des Batteriemoduls verringert wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel, zur Herbeiführung des sicheren Zustands in Abhängigkeit einer Kenngröße (Ki, Ka), die auf einen Temperaturzustand des Batteriemoduls schließen lässt, vorgesehen sind, insbesondere unter Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Control for an intrinsically safe battery module (EB), suitable for establishing a safe state of the battery module, wherein the current state of the battery module is continuously tested and evaluated and the safe state of the battery module to be brought about is such a state in which the effects of a defective one Battery module can be reduced and / or the likelihood of damage to the battery module is reduced, characterized in that means are provided for bringing about the safe state depending on a characteristic (Ki, Ka), which indicates a temperature state of the battery module, in particular Implementation of a method according to one of the preceding claims. Eigensicheres Batteriemodul (EB), dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung nach Anspruch 8 vorgesehen ist.Intrinsically safe battery module (EB), characterized in that a controller is provided according to claim 8. Eigensicheres Batteriemodul (EB) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des aktuellen Zustands des Batteriemoduls mindestens eine Sensorik (S) zur Erfassung physikalischer Größen des Batteriemoduls, vorgesehen ist. Intrinsically safe battery module (EB) according to claim 9, characterized in that for determining the current state of the battery module at least one sensor (S) for detecting physical quantities of the battery module, is provided. Eigensicheres Batteriemodul (EB) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Vorrausage des zeitlichen Verlaufs des Ladestroms des Batteriemoduls und/oder der Temperatur innerhalb des Batteriemoduls und/oder der Temperatur außerhalb des Batteriemoduls vorgesehen sind. Intrinsically safe battery module (EB) according to claim 9, characterized in that means for Vorrausage the time course of the charging current of the battery module and / or the temperature within the battery module and / or the temperature outside the battery module are provided. Eigensicheres Batteriemodul (EB) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls mindestens eine Aktorik (A1, A2) vorgesehen ist. Intrinsically safe battery module (EB) according to claim 9, characterized in that at least one actuator (A1, A2) is provided for bringing about the safe state of the battery module. Verwendung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 und/oder einer Steuerung gemäß Anspruch 8 und/oder eines eigensicheren Batteriemoduls (EB) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12 in der Fahrzeugtechnik und/oder in der Energietechnik. Use of a method according to any one of claims 1 to 7 and / or a device according to one of claims 8 to 12 and / or a controller according to claim 8 and / or an intrinsically safe battery module (EB) according to one of claims 9 to 12 in the vehicle technology and / or in power engineering.
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