DE102015220209A1

DE102015220209A1 - Internal battery communication through powerline and radio transmission using battery components as antennas

Info

Publication number: DE102015220209A1
Application number: DE102015220209.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Pohlmann; Klaus Dostert; Jens Strobel; Frank Freund; Patrick Nickel; Fabian Henrici
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-04-20
Also published as: CN108141246B; CN108141246A; WO2017063908A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung innerhalb eines Batteriemoduls (300) zwischen mindestens einer Überwachungsvorrichtung in einer Batteriezelle (120) und einer zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung (140) unter gleichzeitiger Verwendung von Powerline-Übertragung (150) und Funkübertragung (152), wobei vorhandene Bauteile des Batteriemoduls als für eine Signalaus- und Signaleinkopplung benötigte Antennen verwendet werden, und deren geometrische Form und Abmessungen an für die Übertragung gewählte Wellenlängen angepasst sind.The present invention relates to a method for data transmission within a battery module (300) between at least one monitoring device in a battery cell (120) and a central battery module control device (140) with simultaneous use of powerline transmission (150) and radio transmission (152), wherein existing components of the battery module are used as required for a Signalaus- and signal launch antennas, and whose geometric shape and dimensions are adapted to be selected for transmission wavelengths.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung in Batteriemodulen zwischen mindestens einer Überwachungsvorrichtung einer Batteriezelle und einer Batteriemodulsteuerungsvorrichtung unter gleichzeitiger Verwendung von Powerline-Übertragung und Funkübertragung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Batteriemodul, das eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen.The present invention relates to a method for data transmission in battery modules between at least one monitoring device of a battery cell and a battery module control device with simultaneous use of powerline transmission and radio transmission. Furthermore, the present invention relates to a battery module that is configured to carry out such a method.

Stand der TechnikState of the art

Zur Überwachung von Systemparametern ebenso wie zur Regelung eines Batteriezustands in einem Batteriemodul ist eine Kommunikation zwischen Überwachungs- und Kontrollschaltungen von einzelnen Batteriezellen und einer zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung erforderlich. In herkömmlichen Batterien werden für diese Datenübertragung Verfahren verwendet, die galvanisch isolierte Verdrahtungen einsetzen.For monitoring system parameters as well as for controlling a battery condition in a battery module, communication between monitoring and control circuits of individual battery cells and a central battery module control device is required. In conventional batteries, methods are used for this data transmission, which use galvanically insulated wiring.

Es ist ebenfalls bereits Stand der Technik, für diese Datenübertragung Verfahren zu verwenden, die keine zusätzliche Verdrahtung zwischen den Batteriezellüberwachungsschaltungen und der zentralen Steuerungsvorrichtung benötigen. Ein bekanntes Verfahren dafür ist eine Powerline-Übertragung, wobei die Powerline der elektrische Pfad ist, über den von einer Quelle kommende elektrische Leistung zu einem Verbraucher geführt wird. Dabei ist die Powerline mit ihren elektrischen Eigenschaften (z.B. eine komplexe Impedanz) primär an die Erfordernisse des elektrischen Leistungstransports von der Quelle zu dem Verbraucher (z.B. von einer Batterie zu einem Motor) angepasst.It is also already prior art to use for this data transmission methods that do not require additional wiring between the battery cell monitoring circuits and the central control device. One known method for this is a powerline transmission, where the powerline is the electrical path through which electrical power from a source is routed to a consumer. The powerline, with its electrical characteristics (e.g., complex impedance), is primarily adapted to the requirements of electric power transport from the source to the load (e.g., from a battery to a motor).

In weiteren bekannten Verfahren wird eine Funkübertragung zwischen den Überwachungsvorrichtungen der Batteriezellen und der zentralen Steuerungsvorrichtung verwendet.In other known methods, a radio transmission between the monitoring devices of the battery cells and the central control device is used.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren für eine Datenübertragung zwischen wenigstens einer Überwachungsvorrichtung einer Batteriezelle eines Batteriemoduls auf der einen und einer zentralen Steuerungsvorrichtung des Batteriemoduls auf der anderen Seite offenbart, wobei für die Datenübertragung eine Kombination aus einer Powerline-Übertragung und einer auf Wellenausbreitung basierenden Übertragung verwendet wird. Dabei werden für eine Signalaus- und eine Signaleinkopplung für die auf einer Wellenausbreitung basierende Übertragung vorhandene Batteriebauteile verwendet, und diese Batteriebauteile sind in Bezug auf ihre geometrischen Formen und/oder Abmessungen und/oder Materialeigenschaften an für die Übertragung gewählte Wellenlängen angepasst.A method is disclosed for a data transmission between at least one monitoring device of a battery cell of a battery module on the one hand and a central control device of the battery module on the other hand, wherein a combination of a powerline transmission and a wave propagation-based transmission is used for the data transmission. It uses existing battery components for signal output and signal launch for the wave propagation-based transmission, and these battery components are matched in terms of their geometric shapes and / or dimensions and / or material properties to wavelengths selected for transmission.

Ferner wird ein Batteriemodul offenbart, das eingerichtet ist, ein solches Verfahren zur Datenübertragung zwischen wenigstens einer Überwachungsvorrichtung einer Batteriezelle des Batteriemoduls und einer Steuerungsvorrichtung des Batteriemoduls auszuführen.Furthermore, a battery module is disclosed, which is configured to carry out such a method for data transmission between at least one monitoring device of a battery cell of the battery module and a control device of the battery module.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wellenausbreitungsübertragung eine Funkübertragung.In a preferred embodiment, the wave propagation transmission is a radio transmission.

Vorteilhaft bestehen für die Funkübertragung benötigte Antennen für eine Signaleinkopplung aus Bauteilen des Batteriemoduls, welche auch für die Powerline-Übertragung verwendet werden. Dies sind zum Beispiel Verbindungselemente wie etwa Verbindungsschienen, über die eine Leistung von den Batteriezellen zu Anschlusspolen der Batterie und somit weiter zu einem Verbraucher geführt wird.Advantageously, for the radio transmission required antennas for a signal coupling of components of the battery module, which are also used for the powerline transmission. These are, for example, connecting elements, such as connecting bars, via which power is conducted from the battery cells to connection terminals of the battery and thus on to a load.

Weiter vorteilhaft bestehen für die Funkübertragung benötigte Antennen für eine Signalauskopplung aus Bauteilen des Batteriemoduls, welche auch für die Powerline-Übertragung verwendet werden.Further advantageous for the radio transmission required antennas for a signal extraction from components of the battery module, which are also used for the powerline transmission.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Signalauskopplung zu einer Bezugsmasse verwendet.In a preferred embodiment, a signal extraction is used to a reference ground.

Vorteilhaft wird bei der Funkübertagung für die Signalauskopplung eine direkte Abstrahlung verwendet.Advantageously, a direct radiation is used in the radio transmission for the signal extraction.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Signalauskopplung zu der Bezugsmasse vorteilhaft durch eine kapazitive Auskopplung.In a further preferred embodiment, the signal extraction to the reference ground is advantageously carried out by a capacitive coupling.

Bevorzugt wird die Signalauskopplung und/oder die Signaleinkopplung durch eine Formgebung der als Antennen verwendeten Batteriebauteile verbessert, wobei die geometrischen Formen und Abmessungen der als Antennen verwendeten Batteriebauteile an die für die Übertragung gewählten Wellenlängen λ beispielsweise gemäß λ/2 bzw. λ/4 angepasst sind. Umgekehrt kann es in gleicher Weise vorteilhaft sein, eine Übertragungsfrequenz an gegebene geometrische Formen und Abmessungen der als Antennen zu verwendenden Batteriebauteile anzupassen.Preferably, the signal extraction and / or the signal coupling is improved by a shaping of the battery components used as antennas, wherein the geometric shapes and dimensions of the battery components used as antennas are adapted to the wavelengths λ selected for the transmission, for example, according to λ / 2 and λ / 4 , Conversely, it may be equally advantageous to adapt a transmission frequency to given geometric shapes and dimensions of the battery components to be used as antennas.

Ferner werden vorteilhaft elektrische Bauelemente zu der Schaltung hinzugefügt, die dazu dienen, eine Abstimmung bezüglich eines Resonanzverhaltens der Schaltung bei für die Übertragung gewählten Frequenzen zu verbessern.Furthermore, electrical components are advantageously added to the circuit, which serve to vote on a Resonance behavior of the circuit at frequencies selected for transmission to improve.

Weiter ist es vorteilhaft, für die Isolierung der als Antennen zu verwendenden Batteriebauteile, wie etwa der Batteriezellverbindungselemente, Materialien mit geringer Abschirmwirkung für die zur Übertragung gewählten Funkfrequenzen zu verwenden, um so ein Abstrahlverhalten zu verbessern.Further, for the isolation of the battery components to be used as antennas, such as the battery cell connectors, it is advantageous to use low-shielding materials for the radio frequencies selected for transmission so as to improve radiation performance.

Bevorzugt ist weiter ein Abstand zwischen Batteriezellabdeckungen und einem Batteriemodulgehäuse verringert oder an die für die Übertragung gewählten Wellenlängen angepasst. Durch diese und weitere Maßnahmen einer geeigneten Formgebung von Bereichen des Batteriemoduls und des Batteriemodulgehäuses kann eine Funkausbreitung im dem Batteriemodul optimiert werden.Furthermore, a distance between battery cell covers and a battery module housing is preferably reduced or adapted to the wavelengths selected for the transmission. By means of these and further measures of suitable shaping of regions of the battery module and of the battery module housing, radio propagation in the battery module can be optimized.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Daten auf zwei unterschiedlichen Wegen parallel übertragen werden, so dass zum Beispiel bei einem Ausfall des einen Signalpfades oder bei einer Beeinträchtigung der Signalqualität auf einem der Signalpfade eine Kommunikation zwischen den Überwachungsvorrichtungen der Batteriezellen und der zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung dennoch gewährleistet werden kann. So kann durch den zusätzlichen Übertragungspfad eine Störanfälligkeit gegenüber einer reinen Powerline-Übertragung entscheidend verringert werden.A significant advantage of the present invention is that data is transmitted in parallel in two different ways, such that, for example, if one signal path fails or signal quality degrades on one of the signal paths, communication between the monitoring devices of the battery cells and the central battery module control device nevertheless can be guaranteed. Thus, a susceptibility to interference compared to a pure powerline transmission can be significantly reduced by the additional transmission path.

Ferner ist in bevorzugten Ausführungsformen ein Batteriemodul eingerichtet, das offenbarte Verfahren auszuführen.Further, in preferred embodiments, a battery module is configured to perform the disclosed method.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In den Zeichnung sind:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing are:

1 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Verbindungsanordnung von Batteriezellen innerhalb eines Batteriemoduls mit Powerline-Übertragung; 1 an exemplary schematic representation of a connection arrangement of battery cells within a battery module with powerline transmission;

2 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Verbindungsanordnung von Batteriezellen innerhalb eines Batteriemoduls mit Funkübertragung; 2 an exemplary schematic representation of a connection arrangement of battery cells within a battery module with radio transmission;

3 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Verbindungsanordnung von Batteriezellen innerhalb eines Batteriemoduls mit Powerline-Übertragung und Funkübertragung zwischen Powerline-Segmenten; 3 an exemplary schematic representation of a connection arrangement of battery cells within a battery module with powerline transmission and radio transmission between powerline segments;

4 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Verbindungsanordnung von Batteriezellen innerhalb eines Batteriemoduls mit Powerline-Übertragung und Funkübertragung zwischen Powerline-Segmenten und Batteriemodulgehäuseteilen; 4 an exemplary schematic representation of a connection arrangement of battery cells within a battery module with powerline transmission and radio transmission between powerline segments and battery module housing parts;

5 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Verbindungsanordnung von Batteriezellen innerhalb eines Batteriemoduls mit Powerline-Übertragung und Funkübertragung mit kapazitiven Bauelementen zur Signalauskopplung; 5 an exemplary schematic representation of a connection arrangement of battery cells within a battery module with powerline transmission and radio transmission with capacitive components for signal extraction;

6 eine beispielhafte schematische Darstellung einer Verbindungsanordnung von Batteriezellen innerhalb eines Batteriemoduls mit unterbrochener Powerline-Übertragung und Funkübertragung als Ausweichmöglichkeit. 6 an exemplary schematic representation of a connection arrangement of battery cells within a battery module with interrupted powerline transmission and radio transmission as an alternative option.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 100, das ein Batteriemodulgehäuse 110, einen Minuspol-Anschluss 112 und einem Pluspol-Anschluss 114 aufweist. In dem Batteriemodulgehäuse 110 sind eine erste Batteriezelle 120a mit einem ersten Plus-Anschluss 122a und einem ersten Minus-Anschluss 124a, eine zweite Batteriezelle 120b mit einem zweiten Plus-Anschluss 122b und eine zweiten Minus-Anschluss 124b, eine dritte Batteriezelle 120c mit einem dritten Plus-Anschluss 122c und einem dritten Minus-Anschluss 124c und eine vierte Batteriezelle 120d mit einem vierten Plus-Anschluss 122d und einem vierten Minus-Anschluss 124d angeordnet. In dem gezeigten Beispiel in 1 sind die Batteriezellen so miteinander verbunden, dass der erste Plus-Anschluss 122a der ersten Batteriezelle 120a über ein erstes Verbindungselement 130a mit dem zweiten Minus-Anschluss 124b zweiten Batteriezelle 120b verbunden ist, der zweite Plus-Anschluss 122b der zweiten Batteriezelle 120b über ein zweites Verbindungselement 130b mit dem dritten Minus-Anschluss 124c der dritten Batteriezelle 120c verbunden ist und der dritte Plus-Anschluss 122c der dritten Batteriezelle 120c über ein drittes Verbindungselement 130c mit dem vierten Minus-Anschluss 124d der vierten Batteriezelle 120d verbunden ist. Der erste Minus-Anschluss 124a der ersten Batteriezelle 120a ist über ein viertes Verbindungselement 130d mit dem Minuspol-Anschluss 112 des Batteriemoduls 100 verbunden, und der vierte Plus-Anschluss 122d der vierten Batteriezelle 120d ist über ein fünftes Verbindungselement 130e mit dem Pluspol-Anschluss 114 des Batteriemoduls 100 verbunden. Die Verbindungselemente 130a, ..., 130e können zum Beispiel Verbindungsschienen sein. 1 shows a schematic representation of a battery module 100 , which is a battery module housing 110 , a negative terminal 112 and a positive pole connection 114 having. In the battery module housing 110 are a first battery cell 120a with a first plus connection 122a and a first minus connection 124a , a second battery cell 120b with a second plus connection 122b and a second minus connection 124b , a third battery cell 120c with a third plus connection 122c and a third minus connection 124c and a fourth battery cell 120d with a fourth plus connection 122d and a fourth minus connection 124d arranged. In the example shown in FIG 1 the battery cells are connected together so that the first positive terminal 122a the first battery cell 120a via a first connecting element 130a with the second minus connection 124b second battery cell 120b connected, the second plus connector 122b the second battery cell 120b via a second connecting element 130b with the third minus connection 124c the third battery cell 120c connected and the third plus connection 122c the third battery cell 120c via a third connecting element 130c with the fourth minus connection 124d the fourth battery cell 120d connected is. The first minus connection 124a the first battery cell 120a is over a fourth connection element 130d with the negative pole connection 112 of the battery module 100 connected, and the fourth plus connector 122d the fourth battery cell 120d is about a fifth connecting element 130e with the positive pole connection 114 of the battery module 100 connected. The connecting elements 130a , ..., 130e may be, for example, connecting rails.

Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, repräsentieren die Verbindungselemente 130a, ..., 130e, welche im Wesentlichen eine elektrische Leistung von den Batteriezellen 120a, ..., 120d zu den Batteriepolen 112 und 114 leiten, gleichzeitig auch Segmente einer Powerline für eine Powerline-Übertragung 150 zwischen Überwachungsvorrichtungen in den Batteriezellen 120a, ..., 120d und einer zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140. Mit Hilfe dieser Powerline-Übertragung kann somit die zentrale Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 mit den Überwachungsvorrichtungen in jeder der Batteriezellen 120a, ..., 120d Daten austauschen.How farther 1 can be seen represent the fasteners 130a , ..., 130e which is essentially an electrical power of the battery cells 120a , ..., 120d to the battery poles 112 and 114 at the same time also segments of a powerline for a powerline transmission 150 between monitoring devices in the battery cells 120a , ..., 120d and a central battery module control device 140 , With the help of this powerline transmission can thus the central battery module control device 140 with the monitoring devices in each of the battery cells 120a , ..., 120d Exchange data.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 200, welches ähnlich aufgebaut ist, wie das Batteriemodul 100 aus 1. Daher wird eine Beschreibung aller übereinstimmenden Bauteile der Kürze wegen nicht wiederholt. Im Unterschied zu dem Batteriemodul 100 aus 1 verwendet das Batteriemodul 200 in 2 für eine Datenübertragung zwischen den Überwachungsvorrichtungen in den Batteriezellen 120a, ..., 120d und der zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 eine Funkübertragung 252a, 252b. Dazu weisen die erste Batteriezelle 120a eine erste Sende-/Empfangsvorrichtung 210a, die zweite Batteriezelle 120b eine zweite Sende-/Empfangsvorrichtung 210b, die dritte Batteriezelle 120c eine dritte Sende-/Empfangsvorrichtung 210c und die vierte Batteriezelle 120d eine vierte Sende-/Empfangsvorrichtung 210d auf. Außerdem weist die zentrale Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 eine zentrale Sende-/Empfangsvorrichtung 220 auf. Mit Hilfe dieser Funkübertragung 252a, 252b kann somit die zentrale Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 mit den Überwachungsvorrichtungen in jeder der Batteriezelle 120a, ..., 120d Daten austauschen. 2 shows a schematic representation of a battery module 200 which is similar in construction to the battery module 100 out 1 , Therefore, a description of all matching components will not be repeated for the sake of brevity. Unlike the battery module 100 out 1 uses the battery module 200 in 2 for data transmission between the monitoring devices in the battery cells 120a , ..., 120d and the central battery module control device 140 a radio transmission 252a . 252b , For this purpose, the first battery cell 120a a first transmitting / receiving device 210a , the second battery cell 120b a second transceiver 210b , the third battery cell 120c a third transceiver 210c and the fourth battery cell 120d a fourth transceiver 210d on. In addition, the central battery module control device 140 a central transceiver 220 on. With the help of this radio transmission 252a . 252b Thus, the central battery module control device 140 with the monitoring devices in each of the battery cells 120a , ..., 120d Exchange data.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 300, welches ähnlich aufgebaut ist, wie das Batteriemodul 100 aus 1. Daher wird eine Beschreibung aller übereinstimmenden Bauteile der Kürze wegen nicht wiederholt. Wie aus 3 ersichtlich ist, wird in dem Batteriemodul 300 für den Datenaustausch zwischen den Batteriezellen 120a, ..., 120d und der zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 eine Kombination aus einer Powerline-Übertragung 150 und einer Funkübertragung 352 eingesetzt. Dabei gleicht die Powerline-Übertragung 150 derjenigen in dem Batteriemodul 100 aus 1. 3 shows a schematic representation of a battery module 300 which is similar in construction to the battery module 100 out 1 , Therefore, a description of all matching components will not be repeated for the sake of brevity. How out 3 is apparent in the battery module 300 for data exchange between the battery cells 120a , ..., 120d and the central battery module control device 140 a combination of a powerline transmission 150 and a radio transmission 352 used. This is similar to the powerline transmission 150 that in the battery module 100 out 1 ,

Ein Teil der auf die Powerline aufmodulierten Leistung wird von Segmenten der Powerline, abgestrahlt und von anderen Segmenten wieder eingekoppelt. Dies gilt insbesondere für geometrisch große Objekte, d.h. bei Abmessungen in der Größenordnung einer zur Übertragung gewählten Wellenlänge λ. Das heißt zum Beispiel für λ = c/f, wobei

c: = Lichtgeschwindigkeit im Medium (z.B. ca. 3e⁸m/s im Vakuum) und
f: = Frequenz,

dass sich bei einer Beispielfrequenz von 100MHz eine Wellenlänge von etwa 3m ergibt. Zum Beispiel durch eine mäanderförmige Anordnung der Batteriezellenverbindungselemente kann somit ein Powerline-Signalweg im Bereich der zur Übertragung gewählten Wellenlänge erreicht werden. Weitere günstige geometrische Abmessung ergeben sich zum Beispiel für λ/2 oder λ/4.Part of the Powerline modulated power is radiated by Powerline segments, and re-injected from other segments. This applies in particular to geometrically large objects, ie with dimensions in the order of magnitude of a wavelength λ selected for transmission. That means for example

λ = c / f, where

c: = Speed of light in the medium (eg approx. 3e ⁸ m / s in vacuum) and
f: = Frequency,

that at a sample frequency of 100MHz results in a wavelength of about 3m. For example, by a meandering arrangement of the battery cell connection elements, a powerline signal path in the range of the wavelength selected for the transmission can thus be achieved. Further favorable geometrical dimensions result, for example, for λ / 2 or λ / 4.

Für die Funkübertragung 152 zeigt 3 beispielhaft eine Signalauskopplung durch direkte Abstrahlung von dem ersten Batteriezellenverbindungselement 130a und eine Signaleinkopplung in das dritte Batteriezellenverbindungselement 130c.For the radio transmission 152 shows 3 exemplary signal extraction by direct radiation from the first battery cell connection element 130a and a signal input to the third battery cell connector 130c ,

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 400, welches ähnlich aufgebaut ist, wie das Batteriemodul 100 aus 1. Daher wird eine Beschreibung aller übereinstimmenden Bauteile der Kürze wegen nicht wiederholt. Wie aus 4 ersichtlich ist, wird in dem Batteriemodul 400 für den Datenaustausch zwischen den Batteriezellen 120a, ..., 120d und der zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 eine Kombination aus einer Powerline-Übertragung 150 und einer Funkübertragung 452a, 452b unter Verwendung einer Bezugsmasse 460 eingesetzt. Dabei gleicht die Powerline-Übertragung 150 derjenigen in dem Batteriemodul 100 aus 1. Die Bezugsmasse 460 ist in dem gezeigten Beispiel mit dem Batteriemodulgehäuse 110 verbunden. Für die Funkübertragung 452a, 452b zeigt 4 beispielhaft eine Signalauskopplung durch direkte Abstrahlung von dem ersten Batteriezellenverbindungselement 130a in das Batteriemodulgehäuse 110, und von dem Batteriemodulgehäuse 110 in das Batteriezellenverbindungselement 130c. Bei dieser Ausführungsform können Reflexionseigenschaften des Batteriemodulgehäuses 110 für die Funkübertragung positiv genutzt werden. 4 shows a schematic representation of a battery module 400 which is similar in construction to the battery module 100 out 1 , Therefore, a description of all matching components will not be repeated for the sake of brevity. How out 4 is apparent in the battery module 400 for data exchange between the battery cells 120a , ..., 120d and the central battery module control device 140 a combination of a powerline transmission 150 and a radio transmission 452a . 452b using a reference mass 460 used. This is similar to the powerline transmission 150 that in the battery module 100 out 1 , The reference ground 460 is in the example shown with the battery module housing 110 connected. For the radio transmission 452a . 452b shows 4 exemplary signal extraction by direct radiation from the first battery cell connection element 130a in the battery module housing 110 , and from the battery module housing 110 in the battery cell connector 130c , In this embodiment, reflective properties of the battery module housing 110 be used positively for the radio transmission.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 500, welches ähnlich aufgebaut ist, wie das Batteriemodul 400 aus 4. Daher wird eine Beschreibung aller übereinstimmenden Bauteile der Kürze wegen nicht wiederholt. Wie aus 5 ersichtlich ist, wird in dem Batteriemodul 500 für den Datenaustausch zwischen den Batteriezellen 120a, ..., 120d und der zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 eine Kombination aus einer Powerline-Übertragung 150 und einer Funkübertragung 452b unter Verwendung einer Bezugsmasse 160 eingesetzt. Dabei gleicht die Powerline-Übertragung 150 derjenigen in dem Batteriemodul 100 aus 1. Die Bezugsmasse 160 ist in dem gezeigten Beispiel mit dem Batteriemodulgehäuse 110 verbunden. 5 zeigt beispielhaft eine Signalauskopplung aus dem ersten Batteriezellenverbindungselement 130a in das Batteriemodulgehäuse 110 durch eine kapazitive Kopplung über eine Kapazität 510, die zwischen dem ersten Batteriezellenverbindungselement 130a und dem Batteriemodulgehäuse 110 angeordnet ist. Das Batteriemodulgehäuse 110 strahlt das zu übertragende Signal an einer anderen Stelle ab, so dass das Signal von dem Batteriezellenverbindungselement 130c wieder eingekoppelt werden kann. 5 shows a schematic representation of a battery module 500 which is similar in construction to the battery module 400 out 4 , Therefore, a description of all matching components will not be repeated for the sake of brevity. How out 5 is apparent in the battery module 500 for data exchange between the battery cells 120a , ..., 120d and the central battery module control device 140 a combination of a powerline transmission 150 and a radio transmission 452b using a reference mass 160 used. This is similar to the powerline transmission 150 that in the battery module 100 out 1 , The reference ground 160 is in the example shown with the battery module housing 110 connected. 5 shows by way of example a signal extraction from the first battery cell connection element 130a in the battery module housing 110 by a capacitive coupling via a capacitance 510 between the first battery cell connector 130a and the battery module housing 110 is arranged. The battery module housing 110 emits the signal to be transmitted in another place, so that the signal from the battery cell connection element 130c can be coupled again.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 600, welches ähnlich aufgebaut ist, wie das Batteriemodul 300 aus 3. Daher wird eine Beschreibung aller übereinstimmenden Bauteile der Kürze wegen nicht wiederholt. Wie aus 6 ersichtlich ist, wird in dem Batteriemodul 600 für den Datenaustausch zwischen den Batteriezellen 120a, ..., 120d und der zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 eine Kombination aus einer Powerline-Übertragung 150 und einer Funkübertragung 352 eingesetzt. Wie weiter aus 6 ersichtlich ist, ist das Batteriezellenverbindungselement 130b zwischen der zweiten Batteriezelle 120b und der dritten Batteriezelle 120c unterbrochen, so dass der Powerline-Signalpfad 150 unterbrochen ist. Eine solche Unterbrechung kann zum Beispiel durch Korrosion entstehen. In dem in 6 gezeigten Beispiel strahlt das erste Batteriezellenverbindungselement 130a das zu übertragende Signal auch direkt ab, und es kann von dem dritten Batteriezellenverbindungselement 130c wieder eingekoppelt werden. Dadurch ist es möglich trotz der Unterbrechung des Powerline-Signalpfades 150 einen Datenaustausch zwischen allen Batteriezellen 120a, ..., 120d und der zentralen Batteriemodulsteuerungsvorrichtung 140 aufrecht zu erhalten. 6 shows a schematic representation of a battery module 600 which is similar in construction to the battery module 300 out 3 , Therefore, a description of all matching components will not be repeated for the sake of brevity. How out 6 is apparent in the battery module 600 for data exchange between the battery cells 120a , ..., 120d and the central battery module control device 140 a combination of a powerline transmission 150 and a radio transmission 352 used. How farther 6 is apparent, is the battery cell connector 130b between the second battery cell 120b and the third battery cell 120c interrupted, leaving the powerline signal path 150 is interrupted. Such an interruption can be caused by corrosion, for example. In the in 6 As shown, the first battery cell connector radiates 130a The signal to be transmitted also directly from, and it can from the third battery cell connector 130c be coupled again. This makes it possible despite the interruption of the powerline signal path 150 a data exchange between all battery cells 120a , ..., 120d and the central battery module control device 140 to maintain.

Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellungen in den 1 bis 6 verwiesen.In addition to the above written disclosure is hereby further disclosure of the invention in addition to the illustrations in the 1 to 6 directed.

Claims

Method for a data transmission between at least one monitoring device of a battery cell of a battery module and a central battery module control device of the battery module, wherein for the data transmission a combination of a powerline transmission and a wave propagation based transmission is used, characterized in that for a Signalaus- and a signal launch for the wave propagation based transmission existing battery components are used, and these battery components are adapted in terms of their geometric shapes and / or dimensions and / or material properties at wavelengths selected for the transmission.

A method according to claim 1, characterized in that the wave propagation based transmission is a radio transmission.

A method according to claim 2, characterized in that required for the radio transmission antennas for a signal coupling consist of components of the battery module, which are also used for the powerline transmission.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that required for the radio transmission antennas for signal extraction consist of components of the battery module, which are also used for the powerline transmission.

Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that a coupling to a reference ground is used for the signal extraction.

Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that in the radio transmission for the signal extraction direct emission is used.

A method according to claim 5, characterized in that the signal extraction to the reference ground is effected by a capacitive coupling.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the signal extraction and / or the signal coupling is improved by a shaping of the battery components used as antennas, wherein the geometric shapes and dimensions of the battery components used as antennas are adapted to the wavelengths λ selected for the transmission ,

Method according to one of the preceding claims, characterized in that electrical components are added to the circuit, which improve a tuning with respect to a resonance behavior of the circuit at frequencies selected for the transmission.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, for isolating the battery components to be used as antennas, materials with a low shielding effect are used for the frequencies selected for the transmission.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a distance between battery cell covers and a Battery module housing is reduced or adapted to the wavelengths selected for the transmission.

A battery module configured to perform a method of data transfer between at least one monitoring device of a battery cell of the battery module and a control device of the battery module according to any one of the preceding claims.