DE102015006429B4 - Connection device, motor vehicle high-voltage battery and method for operating a motor vehicle high-voltage battery as a stationary energy store - Google Patents
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Abstract
Anschlussvorrichtung (5) zum Betreiben einer Kraftfahrzeug-Hochvoltbatterie (4) als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung (1), aufweisend:- eine Kommunikationsschnittstelle (20) zum Koppeln der Anschlussvorrichtung (5) mit einer Steuereinheit (2) der Energiespeichereinrichtung (1) über eine Kommunikationseinrichtung (3),- eine Busschnittstelle (19) zum Koppeln der Anschlussvorrichtung (5) mit einem Batteriemanagementsystem (14) der Hochvoltbatterie (4) über einen Kommunikationsbus (7), und- eine mit der Busschnittstelle (19) gekoppelte Controllereinheit (21), die dazu eingerichtet ist, mit dem Batteriemanagementsystem (14) batteriespezifische Kenndaten (18) der Hochvoltbatterie (4) auszutauschen, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllereinheit (21) mit der Kommunikationsschnittstelle (20) über eine Transfereinrichtung (23) gekoppelt ist und die Transfereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, bei einer Kommunikation der Controllereinheit (21) mit der Steuereinheit (2) über die Kommunikationsschnittstelle (20) die batteriespezifischen Kenndaten (18) dahingehend zu filtern, dass nur eine vorbestimmte Untermenge der Kenndaten (18) an der Kommunikationsschnittstelle (20) bereitgestellt wird, und somit das Übertragen vorbestimmter Kenndaten (18) über die Kommunikationsschnittstelle (20) aus der Anschlussvorrichtung (5) heraus zu blockieren und hierdurch zu verhindern, dass über die Kommunikationsschnittstelle (20) vorbestimmte batteriespezifische Kenndaten (18) ausgelesen werden, wobei durch Festlegen der Untermenge der Kenndaten (18) eingestellt ist, dass nur für den Betrieb der Hochvoltbatterie (4) in der stationären Energiespeichereinrichtung (1) benötigte Kenndaten (18) austauschbar sind und die übrigen Kenndaten durch die Transfereinrichtung blockiert sind.Connection device (5) for operating a motor vehicle high-voltage battery (4) as an energy store in a stationary energy storage device (1), comprising: - a communication interface (20) for coupling the connection device (5) to a control unit (2) of the energy storage device (1) a communication device (3), - a bus interface (19) for coupling the connection device (5) to a battery management system (14) of the high-voltage battery (4) via a communication bus (7), and - a controller unit (21) coupled to the bus interface (19) ), which is set up to exchange battery-specific characteristic data (18) of the high-voltage battery (4) with the battery management system (14), characterized in that the controller unit (21) is coupled to the communication interface (20) via a transfer device (23) and the Transfer device (23) is set up for communication between the controller unit (21) and the controller unit (2) via the communication interface (20) to filter the battery-specific characteristic data (18) so that only a predetermined subset of the characteristic data (18) is provided at the communication interface (20), and thus the transmission of predetermined characteristic data (18) via the To block the communication interface (20) from the connection device (5) and thereby prevent predetermined battery-specific characteristic data (18) from being read out via the communication interface (20), whereby the subset of the characteristic data (18) is set so that only for The characteristic data (18) required for the operation of the high-voltage battery (4) in the stationary energy storage device (1) can be exchanged and the other characteristic data are blocked by the transfer device.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung, über welche eine Hochvoltbatterie aus einem Kraftfahrzeugs als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung betrieben werden kann. Über die Anschlussvorrichtung werden ein Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie und eine Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung gekoppelt. Eine andere Bezeichnung für Hochvoltbatterie ist auch Traktionsbatterie. Zu der Erfindung gehört auch eine Hochvoltbatterie, in welcher eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung integriert ist. Schließlich gehört zu der Erfindung noch ein Verfahren zum Betreiben einer Hochvoltbatterie aus einem Kraftfahrzeugs in einer stationären Energiespeichereinrichtung.The invention relates to a connection device via which a high-voltage battery from a motor vehicle can be operated as an energy store in a stationary energy storage device. A battery management system of the high-voltage battery and a control unit of the energy storage device are coupled via the connection device. Another name for a high-voltage battery is a traction battery. The invention also includes a high-voltage battery in which an embodiment of the connection device according to the invention is integrated. Finally, the invention also includes a method for operating a high-voltage battery from a motor vehicle in a stationary energy storage device.
Der Einsatz einer Hochvoltbatterie in stationären Energiespeicheranwendungen findet bisher kaum Anwendung. Grund dafür ist, dass ein verhältnismäßig großer technischer Aufwand besteht, um eine Hochvoltbatterie in eine bestehende Infrastruktur einer Energiespeichereinrichtung zu integrieren. Hochvoltbatterien werden nämlich im Automotive-Bereich aufgrund von Sicherheitsanwendungen und Zulassungsvorschriften speziell dafür ausgelegt, Energie zu speichern und abzugeben und hierbei besondere Sicherungsvorkehrungen zu treffen. Das Batteriemanagementsystem (BMS) der Hochvoltbatterie prüft, ob es in Kommunikation mit einem funktionierenden, intakten Kraftfahrzeug steht, das heißt es werden Statusmeldungen anderer Steuergeräte über einen Kommunikationsbus vom Batteriemanagementsystem empfangen und überprüft. Erst wenn diese Statusmeldungen ein betriebsbereites, fehlerfreies Kraftfahrzeug signalisieren, werden die Schaltkontakte oder Schaltschütze in der Hochvoltbatterie für den Energiefluss geschaltet. Mit anderen Worten ist ein Betrieb einer Hochvoltbatterie ohne das umgebende Fahrzeug so nicht möglich. Dies macht die Integration der Hochvoltbatterie in eine stationäre Energiespeichereinrichtung technisch aufwendig, weil die Hochvoltbatterie zunächst umgerüstet werden muss.The use of a high-voltage battery in stationary energy storage applications has hardly been used to date. The reason for this is that there is a relatively large amount of technical effort involved in integrating a high-voltage battery into an existing infrastructure of an energy storage device. In the automotive sector, due to safety applications and approval regulations, high-voltage batteries are specifically designed to store and release energy and to take special safety precautions. The battery management system (BMS) of the high-voltage battery checks whether it is in communication with a functioning, intact motor vehicle, i.e. status messages from other control units are received and checked by the battery management system via a communication bus. The switching contacts or contactors in the high-voltage battery for the flow of energy are only switched when these status messages signal an operational, fault-free motor vehicle. In other words, it is not possible to operate a high-voltage battery without the surrounding vehicle. This makes the integration of the high-voltage battery in a stationary energy storage device technically complex, because the high-voltage battery must first be converted.
Diese Anpassung oder Umgestaltung der Hochvoltbatterie ist aber dadurch verhindert, dass das Batteriemanagementsystem einen Know-how-Schutz aufweist, der es Herstellern von stationären Energiespeichereinrichtungen, beispielsweise Herstellern von Photovoltaik-Anlagen oder Windkraftanlagen, unmöglich macht, selbst Hochvoltbatterien aus Kraftfahrzeugen in autarken, stationären Energiespeichereinrichtungen zu verbauen und anzupassen, da keine Eingriffe in das Batteriemanagementsystem möglich sind.This adaptation or redesign of the high-voltage battery is prevented by the fact that the battery management system has know-how protection that makes it impossible for manufacturers of stationary energy storage devices, for example manufacturers of photovoltaic systems or wind turbines, to even use high-voltage batteries from motor vehicles in self-sufficient, stationary energy storage devices to be installed and adapted, as no intervention in the battery management system is possible.
Die Nutzung von ausrangierten oder für den Betrieb im Kraftfahrzeug nicht mehr tauglichen Hochvoltbatterien in stationären, weniger anspruchsvollen oder belastenden Anwendungen ist allerdings technisch attraktiv. Es ermöglicht die Weiternutzung von Hochvoltbatterien anstelle von deren Vernichtung (sogenannte Zweitlebenanwendung (second-life application). Eine stationäre Energiespeichereinrichtung kann eine oder mehrere Hochvoltbatterien aufweisen und beispielsweise zum Zwischenspeichern von Photovoltaik-Energie in einem Haushalt oder einem Industriegebäude oder einem Parkhaus bereitgestellt sein.The use of discarded high-voltage batteries or those that are no longer suitable for use in vehicles in stationary, less demanding or stressful applications is, however, technically attractive. It enables high-voltage batteries to continue to be used instead of their destruction (so-called second-life application). A stationary energy storage device can have one or more high-voltage batteries and can be provided, for example, for the intermediate storage of photovoltaic energy in a household or an industrial building or a parking garage.
Aus der
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In einem Fachbeitrag von
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs in einer stationären Energiespeichereinrichtung zu betreiben.The invention is based on the object of operating a high-voltage battery of a motor vehicle in a stationary energy storage device.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous further developments of the invention are given by the features of the dependent claims.
Durch die Erfindung wird eine Anschlussvorrichtung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung zu betreiben. Die Hochvoltbatterie wird hierzu aus dem Kraftfahrzeug ausgebaut und in der Energiespeichereinrichtung bereitgestellt. Die Anschlussvorrichtung weist eine Kommunikationsschnittstelle zum Koppeln der Anschlussvorrichtung mit einer Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung sowie eine Busschnittstelle auf. Über die Busschnittstelle wird die Anschlusseinrichtung an einen Kommunikationsbus angeschlossen, sodass die Busschnittstelle die Anschlusseinrichtung mit einem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie koppelt. Über die Busschnittstelle kommuniziert eine Steuereinheit oder Controllereinheit der Anschlussvorrichtung mit dem Batteriemanagementsystem. Hierzu ist die Controllereinheit mit der Busschnittstelle gekoppelt und dazu eingerichtet, mit dem Batteriemanagementsystem batteriespezifische Kenndaten der Hochvoltbatterie auszutauschen.The invention provides a connection device which is designed to operate a high-voltage battery of a motor vehicle as an energy store in a stationary energy storage device. For this purpose, the high-voltage battery is removed from the motor vehicle and made available in the energy storage device. The connection device has a communication interface for coupling the connection device to a control unit of the energy storage device and a bus interface. The connection device is connected to a communication bus via the bus interface, so that the bus interface couples the connection device to a battery management system of the high-voltage battery. A control unit or controller unit of the connection device communicates with the battery management system via the bus interface. For this purpose, the controller unit is coupled to the bus interface and set up to exchange battery-specific characteristic data of the high-voltage battery with the battery management system.
Um nun zu verhindern, dass diese batteriespezifischen Kenndaten von außen über die andere Schnittstelle, nämlich die Kommunikationsschnittstelle, ausgelesen werden und somit das beschriebene Auslesen des Know-hows aus dem Batteriemanagementsystem möglich ist, ist die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung wie folgt ausgestaltet. Die Controllereinheit ist nicht direkt mit der Kommunikationsschnittstelle gekoppelt, sondern über eine Transfereinrichtung. Diese Transfereinrichtung ist dazu eingerichtet, bei einer Kommunikation der Controllereinheit mit der zentralen Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung die batteriespezifischen Kenndaten dahingehend zu filtern, dass nur eine vorbestimmte Untermenge der Kenndaten an der Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt wird. Mit anderen Worten blockiert die Transfereinrichtung das Übertragen vorbestimmter Kenndaten über die Kommunikationsschnittstelle aus der Anschlussvorrichtung heraus. Somit ist es durch die Transfereinrichtung verhindert, dass über die Kommunikationsschnittstelle vorbestimmte batteriespezifische Kenndaten ausgelesen oder ermittelt werden. Durch Festlegen der Untermenge der Kenndaten kann eingestellt oder festgelegt werden, welche batteriespezifischen Kenndaten über die Kommunikationsschnittstelle ausgetauscht werden können. Es handelt sich hierbei um die für den Betrieb der Hochvoltbatterie in der stationären Energiespeichereinrichtung benötigten Kenndaten. Die übrigen Kenndaten können durch die Transfereinrichtung blockiert werden. Die Transfereinheit kann beispielsweise als ein Softwaremodul eines Prozessors ausgestaltet sein, durch den insbesondere auch die Controllereinheit als weiteres Softwaremodul bereitgestellt sein kann.In order to prevent this battery-specific characteristic data from being read out from the outside via the other interface, namely the communication interface, and thus the described reading of the know-how from the battery management system is possible, the connection device according to the invention is designed as follows. The controller unit is not coupled directly to the communication interface, but via a transfer device. This transfer device is set up to filter the battery-specific characteristic data when the controller unit communicates with the central control unit of the energy storage device so that only a predetermined subset of the characteristic data is provided at the communication interface. In other words, the transfer device blocks the transfer of predetermined characteristic data out of the connection device via the communication interface. The transfer device thus prevents predetermined battery-specific characteristic data from being read out or determined via the communication interface. By defining the subset of the characteristic data, it can be set or determined which battery-specific characteristic data can be exchanged via the communication interface. This is the characteristic data required for operating the high-voltage battery in the stationary energy storage device. The other characteristics can be blocked by the transfer device. The transfer unit can be designed, for example, as a software module of a processor, by means of which in particular the controller unit can also be provided as a further software module.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Hochvoltbatterie ohne Anpassungsaufwand als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung betrieben werden kann. Die Hochvoltbatterie wird über die Anschlussvorrichtung mit der Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung gekoppelt. Das Steuern der Hochvoltbatterie selbst mit batteriespezifischen Kenndaten, beispielsweise herstellerspezifischen Steuerbefehlen, und das Ermitteln von batteriespezifischen Kenndaten, beispielsweise Softwareparameter des Batteriemanagementsystems oder Sensorwerte, die durch das Batteriemanagementsystem bereitgestellt werden, kann durch die Controllereinheit durchgeführt werden. Die Controllereinheit kann dabei wiederum über standardisierte Steuerbefehle der Steuereinheit gesteuert werden und diese batteriespezifisch umsetzen. Ein Hersteller der Energiespeichereinrichtung kann auf der Grundlage der Anschlussvorrichtung somit eine Hochvoltbatterie ohne zusätzlichen Anpassungsaufwand direkt in eine herzustellende Energiespeichereinrichtung integrieren. Der Hersteller der Hochvoltbatterie kann mittels der Anschlussvorrichtung durch Festlegen der Untermenge sicherstellen, dass vorbestimmten Kenndaten nicht in über die Kommunikationsschnittstelle ausgelesen werden können.The invention has the advantage that a high-voltage battery can be operated as an energy store in a stationary energy storage device without any adaptation effort. The high-voltage battery is coupled to the control unit of the energy storage device via the connection device. The control of the high-voltage battery itself with battery-specific characteristic data, for example manufacturer-specific control commands, and the determination of battery-specific characteristic data, for example software parameters of the battery management system or sensor values that are provided by the battery management system, can be carried out by the controller unit. The controller unit can in turn be controlled via standardized control commands from the control unit and implement them in a battery-specific manner. A manufacturer of the energy storage device can therefore integrate a high-voltage battery directly into an energy storage device to be produced on the basis of the connection device without additional adaptation effort. The manufacturer of the high-voltage battery can use the connection device by defining the subset to ensure that predetermined characteristic data do not exceed the communication interface can be read out.
Im Zusammenhang mit der Erfindung sind unter batteriespezifischen Kenndaten insbesondere eine oder mehrere der folgenden Informationen zu verstehen: Sensordaten, Steuerbefehle, Versionsdaten einer Software und/oder einer Hardware, Spannungswerte, Stromwerte, ein Ladezustand (SoC - state of charge) der Hochvoltbatterie und/oder einzelner Batteriezellen der Hochvoltbatterie und/oder von Zellenmodulen der Hochvoltbatterie, ein Fehlerzustand (SoH - state of health), Temperaturwerte, Konfigurationsdaten von zumindest einem Programmmodul der Hochvoltbatterie. Als Steuerbefehle können die Kenndaten beispielsweise das Schalten von Schützen der Hochvoltbatterie steuern und/oder das Ausgeben von anderen Kenndaten und/oder das Konfigurieren von Kenndaten in der Hochvoltbatterie und/oder das Aktualisieren von Software in der Hochvoltbatterie.In connection with the invention, battery-specific characteristic data is to be understood as meaning in particular one or more of the following information: sensor data, control commands, version data of software and / or hardware, voltage values, current values, a state of charge (SoC) of the high-voltage battery and / or individual battery cells of the high-voltage battery and / or cell modules of the high-voltage battery, an error state (SoH - state of health), temperature values, configuration data from at least one program module of the high-voltage battery. As control commands, the characteristic data can, for example, control the switching of contactors of the high-voltage battery and / or the output of other characteristic data and / or the configuration of characteristic data in the high-voltage battery and / or the updating of software in the high-voltage battery.
Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche technische Vorteile ergeben.The invention also includes optional developments, the features of which result in additional technical advantages.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Anschlussvorrichtung eine Freischalteinrichtung auf. Die Freischalteinrichtung ist dazu eingerichtet, einen Betrieb der Controllereinheit so lange zu blockieren, bis die Freischalteinrichtung Freischaltdaten empfängt. Mit anderen Worten muss sich ein Benutzer der Anschlussvorrichtung mittels der Freischaltdaten autorisieren. Zusätzlich oder alternativ zum Blockieren der Controllereinheit kann auch vorgesehen sein, dass die Untermenge, durch welche die zulässigen Kenndaten für die Kommunikationsschnittstelle festgelegt werden, in Abhängigkeit von den Freischaltdaten festgelegt wird. Hierdurch kann mittels der Freischaltdaten festgelegt werden, welche Kenndaten über die Kommunikationsschnittstelle ausgelesen werden können. Die Freischalteinrichtung kann beispielsweise als ein Softwaremodul der Controllereinheit bereitgestellt sein.According to a development, the connection device has a disconnection device. The activation device is set up to block operation of the controller unit until the activation device receives activation data. In other words, a user of the connection device must authorize himself by means of the activation data. In addition or as an alternative to blocking the controller unit, it can also be provided that the subset by which the permissible characteristic data for the communication interface are defined is defined as a function of the activation data. In this way, the activation data can be used to determine which characteristic data can be read out via the communication interface. The activation device can be provided, for example, as a software module of the controller unit.
Eine Weiterbildung betrifft das Empfangen der Freischaltdaten. Bei dieser Weiterbildung ist eine Leseeinheit zum Anschließen und Auslesen eines portablen Datenspeichers bereitgestellt. Beispielsweise kann ein Chipkartenleser oder ein USB-Anschluss (USB - universal serial bus) bereitgestellt sein. Die Freischalteinrichtung ist bei dieser Weiterbildung dazu ausgelegt, die Freischaltdaten über die Leseeinheit zu empfangen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Autorisierung nur über einen physikalischen Datenspeicher ermöglicht ist, also einen sogenannten Dongle. Dies verringert eine Manipulationsmöglichkeit der Anschlussvorrichtung. Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass die Freischalteinrichtung dazu eingerichtet ist, die Freischaltdaten über eine Internetverbindung von einem Internetserver zu empfangen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Freischaltdaten nachträglich, nach der Montage der Energiespeichereinrichtung, von der Anschlussvorrichtung empfangen werden können. Beispielsweise können auch zeitlich und/oder örtlich begrenzte Freischaltdaten bereitgestellt werden, die dann in Abhängigkeit von der aktuellen Zeit und/oder dem aktuellen Aufbauort der Anschlussvorrichtung aktualisiert oder angepasst werden können. Hierdurch kann beispielsweise ein Mieten der Energiespeichervorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum realisiert werden.A further development relates to receiving the activation data. In this development, a reading unit is provided for connecting and reading out a portable data memory. For example, a chip card reader or a USB connection (USB - universal serial bus) can be provided. In this development, the activation device is designed to receive the activation data via the reading unit. This has the advantage that the authorization is only possible via a physical data memory, i.e. a so-called dongle. This reduces the possibility of manipulation of the connection device. Another development provides that the activation device is set up to receive the activation data from an Internet server via an Internet connection. This has the advantage that the activation data can subsequently be received by the connection device after the energy storage device has been installed. For example, activation data that are limited in time and / or location can also be provided, which can then be updated or adapted as a function of the current time and / or the current installation location of the connection device. In this way, for example, the energy storage device can be rented for a predetermined period of time.
In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Anschlussvorrichtung vor, dass die Freischalteinrichtung dazu eingerichtet ist, die Freischaltdaten nach einer vorgegebenen Zeitdauer als ungültig zu markieren und den Betrieb der Controllereinheit wieder zu blockieren. Mit anderen Worten muss ein Betreiber der Energiespeichereinrichtung die Freischaltdaten erneuern. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch nach einer Abgabe oder Weitergabe der Hochvoltbatterie an einen Hersteller einer Energiespeichereinrichtung der Hersteller der Hochvoltbatterie die Kontrolle darüber hat, wie lange und unter welchen Umständen die Hochvoltbatterie außerhalb des Kraftfahrzeugs betrieben wird.In this context, a further development of the connection device provides that the activation device is set up to mark the activation data as invalid after a predetermined period of time and to block the operation of the controller unit again. In other words, an operator of the energy storage device must renew the activation data. This has the advantage that even after the high-voltage battery has been given or passed on to a manufacturer of an energy storage device, the high-voltage battery manufacturer has control over how long and under what circumstances the high-voltage battery is operated outside the motor vehicle.
Bei einer Weiterbildung ist die Transfereinrichtung dazu eingerichtet, zwischen der Kommunikationsschnittstelle und der Controllereinheit eine Protokollumsetzung durchzuführen. Mit anderen Worten werden Kommunikationsnachrichten, die über die Kommunikationsschnittstelle von außerhalb empfangen werden, durch die Transfereinrichtung in eine Nachricht übersetzt, die durch die Controllereinheit verarbeitet werden kann. Genauso kann die Controllereinheit Nachrichten aussenden, die durch die Transfereinrichtung übersetzt werden in Nachrichten, die von der Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung verarbeitet werden können. Mit anderen Worten können die Steuereinheit einerseits und die Controllereinheit andererseits unterschiedliche Protokolle zum Austauschen von Nachrichten verwenden. Die Transfereinheit übersetzt dann Nachrichten von dem jeweiligen Protokoll in das jeweils andere Protokoll. Hierdurch ist ermöglicht, dass die Hochvoltbatterie auch über ein Protokoll gesteuert wird, was fahrzeugfremd ist. Beispielsweise kann als Kommunikationsprotokoll für die Kommunikationsschnittstelle der Standard IEC
Eine Weiterbildung löst das Problem, dass ein Batteriemanagementsystem einen Energieaustausch nur zulässt, falls weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs eine fehlerfreie Funktion signalisieren. Beispielsweise kann das Batteriemanagementsystem über den Kommunikationsbus ermitteln, ob ein Wechselrichter eines elektrischen Antriebsmotors Betriebsbereitschaft signalisiert. Ohne eine solche Statusmeldung schaltet das Batteriemanagementsystem nicht die Schütze in der Hochvoltbatterie, das heißt ein elektrischer Strom in die Hochvoltbatterie hinein oder aus der Hochvoltbatterie hinaus ist durch die offenen Schütze blockiert. In einer Energiespeichereinrichtung für den stationären Betrieb ist ein solcher Wechselrichter und sind weitere Steuergeräte des Kraftfahrzeugs nicht vorhanden. Um dennoch einen Betrieb der Hochvoltbatterie ohne eine Manipulation des Batteriemanagementsystems zu ermöglichen, sieht die Weiterbildung vor, dass die Controllereinheit dazu eingerichtet ist, an der Busschnittstelle eine Restbussimulation für das Batteriemanagementsystem durchzuführen. Diese Restbussimulation umfasst, dass in den Kommunikationsbus Statusmeldungen von Steuergeräten eines Kraftfahrzeugs ausgesendet werden. Es wird also eine Statusmeldung zumindest eines Kraftfahrzeug-Steuergeräts simuliert oder emuliert. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass dieses Kraftfahrzeug-Steuergerät nicht in der stationären Energiespeichereinrichtung bereitgestellt werden muss, um das Batteriemanagementsystem zu veranlassen, die Schütze in der Hochvoltbatterie zu schalten.A further development solves the problem that a battery management system only allows energy to be exchanged if other components of the motor vehicle signal that it is functioning correctly. For example, the battery management system can determine via the communication bus whether there is an inverter for an electric drive motor Operational readiness signals. Without such a status message, the battery management system does not switch the contactors in the high-voltage battery, i.e. an electrical current into or out of the high-voltage battery is blocked by the open contactors. Such an inverter is present in an energy storage device for stationary operation and there are no further control devices of the motor vehicle. In order to nevertheless enable the high-voltage battery to be operated without manipulating the battery management system, the development provides that the controller unit is set up to carry out a remaining bus simulation for the battery management system at the bus interface. This remaining bus simulation includes that status messages from control units of a motor vehicle are sent out in the communication bus. A status message from at least one motor vehicle control device is therefore simulated or emulated. This advantageously makes it possible for this motor vehicle control device not to have to be provided in the stationary energy storage device in order to cause the battery management system to switch the contactors in the high-voltage battery.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Controllereinheit dazu ausgelegt ist, über die Busschnittstelle eine kryptografisch verschlüsselte Kommunikation mit dem Batteriemanagementsystem durchzuführen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die batteriespezifischen Kenndaten auch nicht durch Mitlesen am Kommunikationsbus ermittelt werden können.A further development provides that the controller unit is designed to carry out cryptographically encrypted communication with the battery management system via the bus interface. This has the advantage that the battery-specific characteristic data cannot be determined by reading the communication bus either.
Die Anschlussvorrichtung kann als separates Steuergerät bereitgestellt sein. In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Anschlussvorrichtung vor, dass die Controllereinheit dazu ausgelegt ist, über die Busschnittstelle zusätzlich zu der Hochvoltbatterie noch mit zumindest einer weiteren Hochvoltbatterie zu kommunizieren. Mit anderen Worten ist die Anschlusseinrichtung dazu ausgelegt, über die Busschnittstelle mehr als eine Hochvoltbatterie zu steuern.The connection device can be provided as a separate control device. In this context, a further development of the connection device provides that the controller unit is designed to communicate with at least one further high-voltage battery via the bus interface in addition to the high-voltage battery. In other words, the connection device is designed to control more than one high-voltage battery via the bus interface.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, die Anschlussvorrichtung in eine Hochvoltbatterie zu integrieren. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass es ausreicht, eine Hochvoltbatterie zu beschaffen und ohne weitere Umbaumaßnahmen direkt mittels einer Steuereinheit einer Energiespeichereinrichtung zu betreiben. In diesem Zusammenhang umfasst die Erfindung auch eine Hochvoltbatterie mit einem Batteriemanagementsystem zum Erfassen und Einstellen von Kenndaten der Hochvoltbatterie. Das Batteriemanagementsystem kann in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein. Die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie weist des Weiteren eine in einem Innenraum eines Batteriegehäuses der Hochvoltbatterie integrierte Anschlussvorrichtung auf, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung ist.Another development provides for the connection device to be integrated into a high-voltage battery. This has the advantage that it is sufficient to procure a high-voltage battery and operate it directly by means of a control unit of an energy storage device without further conversion measures. In this context, the invention also includes a high-voltage battery with a battery management system for acquiring and setting characteristic data of the high-voltage battery. The battery management system can be designed in a manner known per se. The high-voltage battery according to the invention furthermore has a connection device integrated in an interior of a battery housing of the high-voltage battery, which is an embodiment of the connection device according to the invention.
Schließlich gehört zu der Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Hochvoltbatterie aus einem Kraftfahrzeug in einer stationären Energiespeichereinrichtung. Durch eine Controllereinheit werden über eine Busschnittstelle batteriespezifische Kenndaten der Hochvoltbatterie mit einem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie ausgetauscht. Die Controllereinheit kann hierüber den aktuellen Betriebszustand der Hochvoltbatterie ermitteln und/oder die Hochvoltbatterie steuern. Auf der anderen Seite kommuniziert die Controllereinheit mit einer Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung. Bei der Kommunikation der Controllereinheit mit der Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung filtert eine Transfereinrichtung die batteriespezifischen Kenndaten dahingehend, dass nur eine vorbestimmte Untermenge der Kenndaten an einer Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt wird, über welche die Controllereinheit mit der Steuereinheit kommuniziert. Hierdurch ergibt sich in der beschriebenen Weise der Schutz vor einem Ermitteln derjenigen batteriespezifischen Kenndaten, die nicht zum Betrieb der Hochvoltbatterie in der Energiespeichereinrichtung nötig sind und die dennoch zwischen der Controllereinheit und dem Batteriemanagementsystem ausgetauscht werden können.Finally, the invention also includes a method for operating a high-voltage battery from a motor vehicle in a stationary energy storage device. A controller unit exchanges battery-specific characteristics of the high-voltage battery with a battery management system of the high-voltage battery via a bus interface. The controller unit can use this to determine the current operating state of the high-voltage battery and / or control the high-voltage battery. On the other hand, the controller unit communicates with a control unit of the energy storage device. When the controller unit communicates with the control unit of the energy storage device, a transfer device filters the battery-specific characteristic data so that only a predetermined subset of the characteristic data is provided at a communication interface via which the controller unit communicates with the control unit. This provides protection in the manner described from determining those battery-specific characteristic data that are not required for operating the high-voltage battery in the energy storage device and that can nonetheless be exchanged between the controller unit and the battery management system.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, welche Merkmalen der entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung entsprechen. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention which have features which correspond to features of the corresponding developments of the connection device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer stationären Energiespeichereinrichtung, in welcher Hochvoltbatterien jeweils über eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung mit einer Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung gekoppelt sind, und -
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung.
-
1 a schematic representation of a stationary energy storage device in which high-voltage batteries are each coupled to a control unit of the energy storage device via an embodiment of the connection device according to the invention, and -
2 a schematic representation of an embodiment of the connection device according to the invention.
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention which are to be considered independently of one another and which also the invention develop independently of one another and are therefore also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than the one shown. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference symbols.
Die Energiespeichereinrichtung
Durch die Anschlussvorrichtungen
Über die Anschlussvorrichtung
In
Zur Steuerung der Hochvoltbatterie
Durch die Controllereinheit
Mit der Kommunikationseinrichtung
Damit die Controllereinheit
Die Anschlussvorrichtung
Einen vergrößerten Einsatzbereich der Anschlussvorrichtung
Die Anschlussvorrichtung
Die Anschlussvorrichtung
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Gateway für einen Energiespeicher bereitgestellt werden kann, der speziell für 2nd-Life Anwendungen von Fahrzeug-Traktionsbatterien vorgesehen ist.Overall, the example shows how the invention can be used to provide a gateway for an energy store that is specifically intended for 2nd-life applications of vehicle traction batteries.
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