DE102017221311B3 - A method for integrating a battery module of a battery pack in a data communication of a battery management system of the battery pack and battery pack - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Einbinden eines Batteriemoduls (10) eines Batteriestapels (1) in eine Datenkommunikation (30) in Form eines Datenstroms (31, 32) zwischen einer Kontrolleinheit (3) eines Batteriemanagementsystems (2) des Batteriestapels (1) und den einzelnen Batteriemodulen (10) des Batteriestapels (1), wobei der Batteriestapel (1) mehrere gestapelte Batteriemodule (10) mit jeweils zumindest einer Temperierfluidleitung (11) und einer Kommunikationsvorrichtung (20) aufweist und wobei ferner für eine Übertragung des Datenstroms (31, 32) zumindest abschnittsweise die Temperierfluidleitungen (11) der Batteriemodule (10) verwendet werden und durch jedes Batteriemodul (10) der Datenstrom (31, 32) von einem Moduleingang (12) der Temperierfluidleitung (11) bis zu einem Modulausgang (13) der Temperierfluidleitung (11) bereitgestellt (11) wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Ermitteln von Zustandsdaten (14) des Batteriemoduls (10) durch die Kommunikationsvorrichtung (20) des Batteriemoduls (10),
b) Eingang eines bestehenden Datenstroms (31) der Datenkommunikation (30) am Moduleingang (12) der Temperierfluidleitung (11) in das Batteriemodul (10),
c) Einspeisung der in Schritt a) ermittelten Zustandsdaten (14) in den bestehenden Datenstrom (31) durch die Kommunikationsvorrichtung (20),
d) Ausgang des durch die Einspeisung in Schritt c) erweiterten Datenstroms (32) am Modulausgang (13) der Temperierfluidleitung (11) aus dem Batteriemodul (10).

Figure DE102017221311B3_0000
Method for integrating a battery module (10) of a battery stack (1) into a data communication (31, 32) between a control unit (3) of a battery management system (2) of the battery stack (1) and the individual battery modules (10 ) of the battery stack (1), wherein the battery stack (1) has a plurality of stacked battery modules (10) each having at least one Temperierfluidleitung (11) and a communication device (20) and wherein further for transmitting the data stream (31, 32) at least partially the Temperierfluidleitungen (11) of the battery modules (10) are used and provided by each battery module (10) of the data stream (31, 32) from a module input (12) of the Temperierfluidleitung (11) to a module output (13) of the Temperierfluidleitung (11) 11), characterized by the following steps:
a) determining status data (14) of the battery module (10) by the communication device (20) of the battery module (10),
b) input of an existing data stream (31) of the data communication (30) at the module input (12) of the tempering fluid line (11) into the battery module (10),
c) feeding the state data (14) determined in step a) into the existing data stream (31) by the communication device (20),
d) output of the data stream (32), which has been expanded by the feed in step c), at the module output (13) of the tempering fluid line (11) from the battery module (10).
Figure DE102017221311B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbinden eines Batteriemoduls eines Batteriestapels in eine Datenkommunikation in Form eines Datenstroms zwischen einer Kontrolleinheit eines Batteriemanagementsystems des Batteriestapels und den einzelnen Batteriemodulen des Batteriestapels, wobei der Batteriestapel mehrere gestapelte Batteriemodule mit jeweils zumindest einer Temperierfluidleitung und einer Kommunikationsvorrichtung aufweist, und wobei ferner für eine Übertragung des Datenstroms zumindest abschnittsweise die Temperierfluidleitungen der Batteriemodule verwendet werden und durch jedes Batteriemodul der Datenstrom von einem Moduleingang der Temperierfluidleitung bis zu einem Modulausgang der Temperierfluidleitung bereitgestellt wird. Ferner betrifft die Erfindung einen Batteriestapel, aufweisend mehrere gestapelte Batteriemodule und ein Batteriemanagementsystem, wobei das Batteriemanagementsystem eine Kontrolleinheit aufweist und die Batteriemodule jeweils zumindest eine Temperierfluidleitung und eine Kommunikationsvorrichtung aufweisen.The invention relates to a method for integrating a battery module of a battery pack in a data communication in the form of a data stream between a control unit of a battery management system of the battery pack and the individual battery modules of the battery pack, the battery stack having a plurality of stacked battery modules each having at least one Temperierfluidleitung and a communication device, and wherein Furthermore, for a transmission of the data stream at least partially the Temperierfluidleitungen the battery modules are used and provided by each battery module, the data stream from a module input of Temperierfluidleitung up to a module output of the Temperierfluidleitung. Furthermore, the invention relates to a battery stack, comprising a plurality of stacked battery modules and a battery management system, wherein the battery management system comprises a control unit and the battery modules each have at least one Temperierfluidleitung and a communication device.

Elektrische Energiespeicher werden in der modernen Technik weitläufig eingesetzt, beispielsweise in Elektrofahrzeugen. Mögliche Ausgestaltungsformen derartiger Energiespeicher sind beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien. Um eine Leistungsfähigkeit derartiger Batterien zu steigern, ist es bekannt, mehrere Batteriezellen als Batterieeinheiten in einem Modulgehäuse zu einem Batteriemodul zusammenzufassen und elektrisch parallel zu verschalten. Um eine weitere Steigerung der elektrischen Leistungsfähigkeit derartiger Batterien zu erzielen, können zwei oder mehrere dieser Batteriemodule zu einem Batteriestapel in einer Stapelrichtung gestapelt werden, wobei die einzelnen Batteriemodule bevorzugt elektrisch seriell verschaltet werden können.Electrical energy storage devices are widely used in modern technology, for example in electric vehicles. Possible embodiments of such energy storage are, for example, lithium-ion batteries. In order to increase the performance of such batteries, it is known to combine a plurality of battery cells as battery units in a module housing to form a battery module and electrically connect in parallel. In order to further increase the electrical performance of such batteries, two or more of these battery modules may be stacked into a stack of batteries in a stacking direction, wherein the individual battery modules may be electrically connected in series.

Für ein kontrolliertes und geregeltes Betreiben eines derartigen Batteriestapels kann insbesondere ein Batteriemanagementsystem eingesetzt sein. Derartige Batteriemanagementsysteme weisen oftmals Kontrolleinheiten auf, die zum Auswerten und Überwachen von Zustandsdaten der einzelnen Batteriemodule ausgebildet sind und zusätzlich zumeist eine Kontrolle, Regelung bzw. Steuerung des Betriebs der einzelnen Batteriemodule bzw. gesamten Batteriestapels bereitstellen. Um dies durchführen zu können ist eine Datenkommunikation in Form eines Datenstroms zwischen den einzelnen Batteriemodulen und der Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems notwendig. Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, diese Datenkommunikation zumindest abschnittsweise in Temperierfluidleitungen der Batteriemodule durchzuführen, da dadurch eine kabelgebundene Übertragung der Zustandsdaten und die damit verbundenen Problematiken hinsichtlich sowohl einer störenden elektrischen Einstrahlung in diese kabelgebundene Datenkommunikation als auch durch die Datenkommunikation selbst verursachte Störungen eines elektrischen Betriebs des Batteriestapels vermieden werden können.For a controlled and regulated operation of such a battery stack, in particular a battery management system can be used. Such battery management systems often have control units which are designed for evaluating and monitoring status data of the individual battery modules and, in addition, usually provide control, regulation or control of the operation of the individual battery modules or the entire battery stack. In order to be able to do this, data communication in the form of a data stream between the individual battery modules and the control unit of the battery management system is necessary. It has proven to be advantageous to carry out this data communication at least in sections in tempering fluid lines of the battery modules, as this causes a cabled transmission of the status data and the associated problems with respect to both a disturbing electrical radiation in this wired data communication as well as by the data communication itself disrupted electrical operation of the Battery stack can be avoided.

Weitere mögliche Ausbildungen von Kontrolleinheiten zur Übertragung eines Datenstroms sind beispielhaft aus der DE 10 2016 013 296 A1 , US 3 313 160 A , US 2014/0015488 A1 , US 2015/0054467 A1 , US 2017/0106724 A1 oder WO 2012/117113 A1 bekannt.Other possible embodiments of control units for transmitting a data stream are exemplified in DE 10 2016 013 296 A1 . US 3,313,160 A . US 2014/0015488 A1 . US 2015/0054467 A1 . US 2017/0106724 A1 or WO 2012/117113 A1 known.

Um eine umfassende Überwachung, Kontrolle, Steuerung und/oder Regelung des Batteriestapels bereitzustellen, ist es erforderlich, dass die Datenkommunikation bzw. der Datenstrom zwischen jedem einzelnen der Batteriemodule des Batteriestapels und der Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems ausgetauscht werden kann. Dies kann aufwendig sein, da insbesondere bekannte Batteriestapel oftmals eine Vielzahl von Batteriemodulen aufweisen können, insbesondere beispielsweise 20, 50 oder sogar noch mehr Batteriemodule. Auch muss bei einem Erweitern des Batteriestapels um ein weiteres Batteriemodul sichergestellt werden, dass auch dieses neue Batteriemodul in eine insbesondere bereits bestehende Datenkommunikation zwischen der Kontrolleinheit und den bereits vorhandenen Batteriemodulen eingebunden werden kann.In order to provide comprehensive monitoring, control, control and / or regulation of the battery pack, it is necessary that the data communication or the data stream between each one of the battery modules of the battery pack and the control unit of the battery management system can be replaced. This can be expensive since, in particular, known battery stacks can often have a multiplicity of battery modules, in particular, for example, 20, 50 or even more battery modules. Also, when extending the battery stack to another battery module must be ensured that even this new battery module can be integrated into a particularly existing data communication between the control unit and the existing battery modules.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise ein Verfahren zum Einbinden eines Batteriemoduls eines Batteriestapels in eine Datenkommunikation sowie einen Batteriestapel bereitzustellen, durch die ein Einbinden bzw. eine Integration eines insbesondere weiteren Batteriemoduls in eine Datenkommunikation zwischen Batteriemodulen eines Batteriestapels und einer Kontrolleinheit eines Batteriemanagementsystems des Batteriestapels bereitgestellt und/oder vereinfacht werden kann, wobei insbesondere bereitgestellt werden soll, dass bereits vorhandene Strukturen einer Datenkommunikation auch weiterhin verwendet und bevorzugt ausgebaut werden können.It is therefore an object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to provide in a cost effective and simple manner a method for incorporating a battery module of a battery pack into a data communication and a battery stack, by integrating or integrating a particular further battery module in a data communication between battery modules of a battery pack and a Control unit of a battery management system of the battery pack can be provided and / or simplified, in particular to be provided that already existing structures of data communication can continue to be used and preferably expanded.

Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Einbinden eines Batteriemoduls in eine Datenkommunikation mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch einen Batteriestapel mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriestapel und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarungen zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a method for incorporating a battery module in a data communication with the features of independent claim 1 and by a battery stack with the features of the independent claim 9. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings , In this case, features and details that are described in connection with the method according to the invention, of course, also in connection with the battery stack according to the invention and in each case vice versa, so that with respect to the disclosures to the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be made.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Einbinden eines Batteriemoduls eines Batteriestapels in eine Datenkommunikation in Form eines Datenstroms zwischen einer Kontrolleinheit eines Batteriemanagementsystems des Batteriestapels und den einzelnen Batteriemodulen des Batteriestapels, wobei der Batteriestapel mehrere gestapelte Batteriemodule mit jeweils zumindest einer Temperierfluidleitung und einer Kommunikationsvorrichtung aufweist, und wobei ferner für eine Übertragung des Datenstroms zumindest abschnittsweise die Temperierfluidleitungen der Batteriemodule verwendet werden und durch jedes Batteriemodul der Datenstrom von einem Moduleingang der Temperierfluidleitung bis zu einem Modulausgang der Temperierfluidleitung bereitgestellt wird. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:

  1. a) Ermitteln von Zustandsdaten des Batteriemoduls durch die Kommunikationsvorrichtung des Batteriemoduls,
  2. b) Eingang des bestehenden Datenstroms der Datenkommunikation am Moduleingang der Temperierfluidleitung in das Batteriemodul,
  3. c) Einspeisung der in Schritt a) ermittelten Zustandsdaten in den bestehenden Datenstrom durch die Kommunikationsvorrichtung, und
  4. d) Ausgang des durch die Einspeisung in Schritt c) erweiterten Datenstroms am Modulausgang der Temperierfluidleitung aus dem Batteriemodul.
According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a method for integrating a battery module of a battery stack into data communication in the form of a data stream between a control unit of a battery management system of the battery pack and the individual battery modules of the battery stack, wherein the battery stack comprises a plurality of stacked battery modules each having at least one Temperierfluidleitung and a communication device, and further wherein at least partially the Temperierfluidleitungen the battery modules are used for transmission of the data stream and provided by each battery module, the data stream from a module input of the Temperierfluidleitung up to a module output of the Temperierfluidleitung. A method according to the invention is characterized by the following steps:
  1. a) determining status data of the battery module by the communication device of the battery module,
  2. b) input of the existing data stream of the data communication at the module input of the tempering fluid line into the battery module,
  3. c) feeding the state data determined in step a) into the existing data stream by the communication device, and
  4. d) output of the data flow through the supply in step c) at the module output of the tempering fluid line from the battery module.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist für einen Einsatz in einem Batteriestapel vorgesehen, der zum einen mehrere, insbesondere aufeinander gestapelte, Batteriemodule und zum anderen ein Batteriemanagementsystem aufweist und verwendet, um die einzelnen Batteriemodule zu überwachen, zu kontrollieren, zu steuern und/oder zu regeln. Um dies bereitstellen zu können, ist eine Kontrolleinheit des Batteriemanagements vorgesehen, das über eine Datenkommunikation in Form eines Datenstroms mit den einzelnen Batteriemodulen datenkommunizierend verbunden ist. Daten, insbesondere Zustandsdaten der Batteriemodule, können so über den Datenstrom der Datenkommunikation an die Kontrolleinheit gemeldet werden, wobei die Kontrolleinheit dann zum Auswerten dieser Zustandsdaten und zum Ergreifen von eventuell nötigen Maßnahmen im Zuge einer Kontrolle und/oder Steuerung und/oder Regelung der einzelnen Batteriemodule befähigt ist.A method according to the invention is intended for use in a battery stack, which has, on the one hand, a plurality of battery modules stacked on top of each other and, on the other hand, a battery management system and monitors, monitors, controls and / or regulates the individual battery modules. In order to be able to provide this, a control unit of the battery management is provided, which is connected in a data-communicating manner via a data communication in the form of a data stream to the individual battery modules. Data, in particular status data of the battery modules, can be reported to the control unit via the data stream of the data communication, the control unit then to evaluate this status data and to take any necessary measures in the course of a control and / or control and / or regulation of the individual battery modules is capable.

Der Batteriestapel und insbesondere die Batteriemodule sind ferner derart ausgebildet, dass jedes dieser Batteriemodule eine Temperierfluidleitung aufweist. Durch diese Temperierfluidleitung kann ein Temperierfluid, insbesondere eine Flüssigkeit, zu den einzelnen Batteriemodulen geleitet werden, um eine Temperatur der Batteriemodule kontrolliert einzustellen, beispielsweise um die Batteriemodule zu kühlen und/oder zu erwärmen. Ferner werden diese Temperierfluidleitungen eingesetzt, um zumindest abschnittsweise eine Übertragung des Datenstroms der Datenkommunikation bereitzustellen. Eine aufwendige kabelgestützte Datenübertragung zwischen den einzelnen Batteriemodulen und der Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems mit allen oben beschriebenen Nachteilen kann dadurch vermieden werden.The battery stack and in particular the battery modules are further designed such that each of these battery modules has a Temperierfluidleitung. By this Temperierfluidleitung a tempering fluid, in particular a liquid, are passed to the individual battery modules to set a temperature of the battery modules controlled, for example, to cool the battery modules and / or to heat. Furthermore, these tempering fluid lines are used to provide, at least in sections, a transmission of the data stream of the data communication. A complex cable-based data transmission between the individual battery modules and the control unit of the battery management system with all the disadvantages described above can be avoided.

In einem ersten Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden Zustandsdaten des Batteriemoduls durch die Kommunikationsvorrichtung des Batteriemoduls ermittelt. Dieser Schritt a) kann bevorzugt kontinuierlich oder zumindest im Wesentlichen kontinuierlich durchgeführt werden und insbesondere auch gleichzeitig zu den weiteren Schritten b) bis d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden. Durch diesen Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens liegen somit in der Kommunikationsvorrichtung des Batteriemoduls Informationen darüber vor, welche Werte die verschiedenen Zustandsdaten des Batteriemoduls oder einzelner Batteriezellen des Batteriemoduls aufweisen, beispielsweise eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom oder weitere Zustandsdaten wie beispielsweise eine Temperatur oder Ähnliches. Eine Datengrundlage für eine umfassende Überwachung, Steuerung und/oder Regelung des Batteriemoduls beziehungsweise des gesamten Batteriestapels kann auf diese Weise bereitgestellt werden.In a first step a) of a method according to the invention, status data of the battery module are determined by the communication device of the battery module. This step a) may preferably be carried out continuously or at least substantially continuously and in particular also be carried out simultaneously with the further steps b) to d) of a method according to the invention. By virtue of this step a) of a method according to the invention, information is thus available in the communication device of the battery module as to which values the various status data of the battery module or individual battery cells of the battery module have, for example an electrical voltage or an electrical current or other status data such as a temperature or the like , A data basis for a comprehensive monitoring, control and / or regulation of the battery module or the entire battery stack can be provided in this way.

Der nächste Schritt b) eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Eingang eines bestehenden Datenstroms der Datenkommunikation am Moduleingang der Temperierfluidleitung in das Batteriemodul. Ein bestehender Datenstrom der Datenkommunikation im Sinne der Erfindung kann insbesondere ein Datenstrom sein, in dem Informationen über Zustandsdaten von weiteren Batteriemodulen des Batteriestapels enthalten sind. Dieser bestehende Datenstrom tritt am Moduleingang der Temperierfluidleitung des Batteriemoduls ein und wird in der Temperierfluidleitung des Batteriemoduls zumindest abschnittsweise weitergeleitet. Ohne das Vorhandensein der Kommunikationsvorrichtung des einzubindenden Batteriemoduls würde bevorzugt der bestehende Datenstrom einfach in der Temperierfluidleitung durch dieses Batteriemodul hindurchgeleitet und im Anschluss am Modulausgang der Temperierfluidleitung das Batteriemodul wieder verlassen, beispielsweise durch einen Eintritt an einem Moduleingang einer Temperierfluidleitung in ein nächstes Batteriemodul oder direkt zur Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems.The next step b) of a method according to the invention comprises an input of an existing data stream of the data communication at the module input of the tempering fluid line into the battery module. An existing data stream of the data communication in the sense of the invention may in particular be a data stream in which information about status data of further battery modules of the battery pack is contained. This existing data stream enters the module input of the temperature control fluid line of the battery module and is forwarded at least in sections in the temperature control fluid line of the battery module. Without the presence of the communication device of the battery module to be integrated, the existing data stream would preferably simply pass through the battery module in the tempering fluid line and then leave the battery module again at the module outlet of the tempering fluid line, for example by entering at one Module input of a Temperierfluidleitung in a next battery module or directly to the control unit of the battery management system.

Der nun folgende Schritt c) eines erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Einspeisung der in Schritt a) ermittelten Zustandsdaten in den bestehenden Datenstrom durch die Kommunikationsvorrichtung. Mit anderen Worten wird in diesem Schritt c) der bestehende Datenstrom durch ein Hinzufügen der in Schritt a) ermittelten Zustandsdaten erweitert. Der nun vorhandene und vorliegende erweiterte Datenstrom beinhaltet somit Informationen, bevorzugt sämtliche Informationen, die einerseits im bereits bestehenden Datenstrom enthalten waren und zusätzlich durch die ermittelten Zustandsdaten bereitgestellt werden.The now following step c) of a method according to the invention comprises the feeding of the condition data determined in step a) into the existing data stream by the communication device. In other words, in this step c) the existing data stream is extended by adding the status data determined in step a). The now existing and existing extended data stream thus contains information, preferably all information that was contained in the existing data stream on the one hand and additionally provided by the determined status data.

Der letzte Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft nun den Ausgang des durch die Einspeisung in Schritt c) erweiterten Datenstroms am Modulausgang der Temperierfluidleitung aus dem Batteriemodul. Der nun erweiterte Datenstrom, der Informationen des bestehenden Datenstroms und zusätzlich Informationen der Zustandsdaten enthält, wird in diesem Schritt d) aus dem Batteriemodul ausgeleitet, insbesondere am Modulausgang der Temperierfluidleitung. Der erweiterte Datenstrom kann beispielsweise in ein im Batteriestapel als nächstes folgendes Batteriemodul eingebracht werden, wobei der Datenstrom am Moduleingang der Temperierfluidleitung dieses weiteren Batteriemoduls nun einen bestehenden Datenstrom der Datenkommunikation bildet. Auch kann insbesondere für den Fall, dass das einzubindende Batteriemodul das letzte Batteriemodul des Batteriestapels darstellt, eine direkte Weiterleitung des erweiterten Datenstroms an die Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems vorgesehen sein. The last step d) of a method according to the invention now relates to the output of the data stream which has been expanded by the feed in step c) at the module output of the tempering fluid line from the battery module. The now extended data stream, which contains information of the existing data stream and additionally information of the status data, is discharged from the battery module in this step d), in particular at the module output of the tempering fluid line. The extended data stream can be introduced, for example, into a battery module following next in the battery pack, the data stream at the module input of the tempering fluid line of this further battery module now forming an existing data stream of the data communication. Also, in particular for the case that the battery module to be incorporated represents the last battery module of the battery pack, a direct forwarding of the extended data stream to the control unit of the battery management system can be provided.

Zusammenfassend kann somit durch ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft bereitgestellt werden, dass ein bereits bestehender Datenstrom der Datenkommunikation zwischen der Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems und den Batteriemodulen des Batteriestapels durch ein Hinzufügen von Zustandsdaten eines einzubindenden Batteriemoduls erweitert wird. Mit anderen Worten kann durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ein Einbinden eines Batteriemoduls in eine insbesondere bereits im Batteriestapel vorhandene Datenkommunikation in Form eines Datenstroms bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann ermöglicht werden, dass nicht für jedes einzelne Batteriemodul des Batteriestapels eine eigene, separate Datenkommunikation in Form eines Datenstroms zwischen dem jeweiligen Batteriemodul und der Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems bereitgestellt werden muss. Die gesamte Datenkommunikation in Form eines Datenstroms zwischen der Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems und den einzelnen Batteriemodulen des Batteriestapels kann auf diese Weise einfacher und insbesondere auch kostengünstiger bereitgestellt werden. Auch ein kompakter Aufbau des gesamten Batteriestapels kann dadurch vereinfacht bereitgestellt werden, da, wie eben beschrieben, nicht für jedes einzelne Batteriemodul eine separate, insbesondere räumlich getrennte Datenkommunikation zwischen den einzelnen Batteriemodulen und der Kontrolleinheit des Batteriemanagementsystems vorgehalten werden muss.In summary, it can thus advantageously be provided by a method according to the invention that an already existing data stream of the data communication between the control unit of the battery management system and the battery modules of the battery pack is expanded by adding status data of a battery module to be incorporated. In other words, by incorporating a method according to the invention, integration of a battery module into a data communication, in particular already present in the battery stack, can be provided in the form of a data stream. In this way it can be made possible that a separate, separate data communication in the form of a data stream between the respective battery module and the control unit of the battery management system does not have to be provided for each individual battery module of the battery stack. The entire data communication in the form of a data stream between the control unit of the battery management system and the individual battery modules of the battery pack can be provided in this way simpler and in particular more cost-effective. A compact construction of the entire battery stack can be provided in a simplified manner since, as just described, separate, in particular spatially separate, data communication between the individual battery modules and the control unit of the battery management system need not be provided for each individual battery module.

Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass für den Datenstrom der Datenkommunikation akustische Signale, insbesondere Ultraschallsignale, und/oder Lichtsignale, insbesondere Infrarotsignale, verwendet werden. Diese Ausgestaltungsformen sind insbesondere besonders bevorzugt, da sich akustische Signale und/oder Lichtsignale in den Temperierfluidleitungen besonders gut übertragen lassen. Dabei kann insbesondere für eine Übertragung des Datenstroms der Datenkommunikation bei einem Einsatz von akustischen Signalen das Temperierfluid in den Temperierfluidleitungen selbst als Träger der Übertragung des Datenstroms verwendet werden. Bei einem Einsatz von Lichtsignalen kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass beispielsweise die Wände der Temperierfluidleitungen derart ausgebildet sind, dass an ihnen eine Totalreflexion der ausgesandten Lichtsignale bereitgestellt werden kann. Für diesen Zweck können ferner die Lichtsignale bevorzugt als Laserimpulse ausgebildet sein. Eine besonders einfache und sichere Bereitstellung der Datenkommunikation in Form eines Datenstroms kann auf diese Weise bereitgestellt werden.Furthermore, it can be provided in a method according to the invention that acoustic signals, in particular ultrasonic signals, and / or light signals, in particular infrared signals, are used for the data stream of the data communication. These embodiments are particularly particularly preferred since acoustic signals and / or light signals can be transmitted particularly well in the tempering fluid lines. In this case, in particular for a transmission of the data stream of the data communication with the use of acoustic signals, the tempering fluid can be used in the Temperierfluidleitungen itself as a carrier of the transmission of the data stream. When using light signals, it may be particularly preferred that, for example, the walls of the Temperierfluidleitungen are formed such that a total reflection of the emitted light signals can be provided to them. For this purpose, furthermore, the light signals may preferably be formed as laser pulses. A particularly simple and secure provision of the data communication in the form of a data stream can be provided in this way.

Auch kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend ausgebildet sein, dass in Schritt c) die Zustandsdaten durch eine Sendevorrichtung in die Temperierfluidleitung ausgesendet werden, wobei der bestehende Datenstrom durch eine Addition der Zustandsdaten erweitert wird und ansonsten unverändert oder zumindest im Wesentlichen unverändert in der Temperierfluidleitung durch das Batteriemodul hindurchgeleitet wird. Mit anderen Worten kann in dieser Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein einfaches zusätzliches Aussenden der Zustandsdaten in den Datenstrom dieser Datenstrom von einem bestehenden Datenstrom in den erweiterten Datenstrom umgewandelt werden. Der restliche, bereits bestehende Datenstrom wird durch dieses einfache zusätzliche Aussenden, bzw. mit anderen Worten durch die Addition, der Zustandsdaten nicht oder zumindest im Wesentlichen nicht verändert. So kann beispielsweise bei einer Verwendung von akustischen Signalen und/oder Lichtsignalen jedes der Batteriemodule zum Aussenden seiner Zustandsdaten ein anderes Frequenzband verwenden. Eine Veränderung des bestehenden Datenstroms, dessen Dateninhalt aus den anderen Batteriemodulen sämtlich auf anderen Frequenzbändern vorgehalten ist, kann dadurch sicher vermieden werden.Also, a method according to the invention can be designed such that in step c) the status data are transmitted by a transmitting device into the Temperierfluidleitung, wherein the existing data stream is extended by an addition of the state data and otherwise unchanged or at least substantially unchanged in the Temperierfluidleitung by the battery module is passed through. In other words, in this embodiment of a method according to the invention, by simply additionally transmitting the status data into the data stream, this data stream can be converted from an existing data stream into the extended data stream. The remaining, already existing data stream is not or at least substantially not changed by this simple additional transmission, or in other words by the addition of the state data. Thus, for example, when acoustic signals and / or light signals are used, each of the battery modules may use a different frequency band for transmitting its status data. A change of the existing data stream, the data content from the other battery modules is all held on other frequency bands, can be safely avoided.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass in Schritt c) die Zustandsdaten durch eine Sendevorrichtung in die Temperierfluidleitungen ausgesendet werden, wobei der bestehende Datenstrom durch eine Aufprägung der Zustandsdaten verändert und erweitert wird. In dieser Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird der bestehende Datenstrom durch ein Hinzufügen der Zustandsdaten des einzubindenden Batteriemoduls verändert, wobei mit anderen Worten die Zustandsdaten des einzubindenden Batteriemoduls auf den bestehenden Datenstrom aufgeprägt werden und ihn dadurch erweitern. Eine derartige Veränderung des bestehenden Datenstroms kann beispielsweise bei akustischen Signalen und/oder Lichtsignalen durch eine Interferenz des bestehenden Datenstroms und der hinzugefügten Zustandsdaten bereitgestellt werden.According to an alternative embodiment of a method according to the invention, it can further be provided that in step c) the status data are transmitted by a transmitting device into the Temperierfluidleitungen, wherein the existing data stream is changed and extended by an impression of the state data. In this embodiment of a method according to the invention, the existing data stream is changed by adding the state data of the battery module to be integrated, in other words the state data of the battery module to be incorporated is impressed on the existing data stream and thereby extended. Such a change of the existing data stream may be provided, for example, in the case of acoustic signals and / or light signals by interference of the existing data stream and the added state data.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses dahingehend ausgebildet sein, dass der bestehende Datenstrom in Schritt b) durch eine Empfangsvorrichtung der Kommunikationsvorrichtung empfangen wird, im Schritt c) der bestehende Datenstrom durch ein Hinzufügen der ermittelten Zustandsdaten durch die Kommunikationsvorrichtung erweitert wird und in Schritt d) durch eine Sendevorrichtung der Kommunikationsvorrichtung der erweiterte Datenstrom in die Temperierfluidleitung ausgesendet wird. Mit anderen Worten wird im Schritt b) der bestehende Datenstrom der Temperierfluidleitung durch die Empfangsvorrichtung entnommen, in Schritt c) intern in der Kommunikationsvorrichtung der bestehende Datenstrom durch ein Hinzufügen der Zustandsdaten zu einem erweiterten Datenstrom umgewandelt und im letzten Schritt d) dieser neu entstandene erweiterte Datenstrom durch die Sendevorrichtung wieder in die Temperierfluidleitung ausgesendet. Das Erweitern des Datenstroms erfolgt somit mit anderen Worten bevorzugt auf eine elektrische bzw. elektronische Art und Weise im Inneren in der Kommunikationsvorrichtung, beispielsweise einer Rechnereinheit der Kommunikationsvorrichtung. Der erweiterte Datenstrom ist auf diese Weise besonders einfach und insbesondere in beliebiger Komplexität bereitstellbar. Bei einer Verwendung von akustischen Signalen und/oder Lichtsignalen sind die Empfangsvorrichtung und die Sendevorrichtung der Kommunikationsvorrichtung in dieser Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere zum Empfangen bzw. Bereitstellen von akustischen Signalen und/oder Lichtsignalen ausgebildet.According to a further alternative embodiment of a method according to the invention, this can be designed so that the existing data stream is received in step b) by a receiving device of the communication device, in step c) the existing data stream is extended by adding the determined state data by the communication device and Step d) is emitted by a transmitting device of the communication device, the extended data stream in the Temperierfluidleitung. In other words, in step b) the existing data stream of the tempering fluid line is removed by the receiving device, in step c) internally in the communication device the existing data stream is converted by adding the state data to an extended data stream and in the last step d) this newly created extended data stream sent out again by the transmitting device in the Temperierfluidleitung. In other words, the widening of the data stream preferably takes place in an electrical or electronic manner in the interior of the communication device, for example a computer unit of the communication device. The extended data stream can be provided in this way in a particularly simple manner and, in particular, in any complexity. When using acoustic signals and / or light signals, the receiving device and the transmitting device of the communication device are formed in this embodiment of a method according to the invention in particular for receiving or providing acoustic signals and / or light signals.

Auch kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Signale des bestehenden Datenstroms und/oder des erweiterten Datenstroms durch eine Verstärkereinheit, insbesondere durch eine Verstärkereinheit der Kommunikationsvorrichtung, verstärkt werden. Bei einer Übertragung des bestehenden Datenstroms bzw. des erweiterten Datenstroms in der Temperierfluidleitung der Batteriemodule kann es durch eine Dämpfung zu einer graduellen Verminderung der Signalqualität, schlimmstenfalls bis hin zu einem Signalverlust, des Datenstroms der Datenkommunikation kommen. Durch eine Verstärkung der Signale des bestehenden Datenstroms und/oder des erweiterten Datenstroms kann ein derartiger Verlust an Information im Datenstrom durch Dämpfung vermieden werden. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, in der letzten beschriebenen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der bestehende Datenstrom empfangen, in der Kontrollvorrichtung erweitert und anschließend wieder ausgesandt wird, kann dieses Verstärken durch eine Verstärkereinheit der Kommunikationsvorrichtung besonders einfach bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner vorgesehen sein, dass zur Bereitstellung einer bidirektionalen Datenkommunikation zwischen der Kontrolleinheit und den einzelnen Batteriemodulen der Datenstrom in beiden Richtungen ausgetauscht wird. Mit anderen Worten kann dieser Austausch des Datenstroms somit Information von den Batteriemodulen zur Kontrolleinheit und umgekehrt von der Kontrolleinheit zu den einzelnen Batteriemodulen beinhalten. Dafür können die Batteriemodule insbesondere zum Senden und Empfangen des Datenstroms und darüber hinaus auch die Kontrolleinheit zum Senden und Empfangen des Datenstroms ausgebildet sein. Sämtliche Eigenschaften und Vorteile, die oben bereits ausführlich jeweils zum Senden bzw. Empfangen des Datenstroms der Datenkommunikation beschrieben worden sind, gelten insbesondere auch für den jeweilig umgekehrten Vorgang, also einem Empfangen bzw. Senden.A method according to the invention can also be further developed in that the signals of the existing data stream and / or of the extended data stream are amplified by an amplifier unit, in particular by an amplifier unit of the communication apparatus. When transmitting the existing data stream or the extended data stream in the Temperierfluidleitung the battery modules, it may come through a damping to a gradual reduction in signal quality, at worst, to a signal loss, the data stream of the data communication. By amplifying the signals of the existing data stream and / or the extended data stream, such a loss of information in the data stream by attenuation can be avoided. In particular, but not exclusively, in the last described embodiment of a method according to the invention in which the existing data stream is received, expanded in the control device and then sent out again, this amplification by an amplifier unit of the communication device can be provided particularly easily. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the data stream is exchanged in both directions to provide bidirectional data communication between the control unit and the individual battery modules. In other words, this exchange of the data stream can thus include information from the battery modules to the control unit and vice versa from the control unit to the individual battery modules. For this purpose, the battery modules can be designed, in particular, for transmitting and receiving the data stream, and furthermore also the control unit for transmitting and receiving the data stream. All properties and advantages which have already been described in detail above for respectively transmitting and receiving the data stream of the data communication are also valid in particular for the respective reverse process, ie receiving or transmitting.

Auch kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ferner vorgesehen sein, dass in Schritt a) als Zustandsdaten zumindest ein Wert einer der folgenden Zustandsgrößen des gesamten Batteriemoduls und/oder einer Batteriezelle des Batteriemoduls ermittelt wird:

  • - Temperatur
  • - elektrische Spannung
  • - elektrischer Strom
  • - elektrische Leistung
  • - Leckage
  • - mechanische Beanspruchung
  • - Temperierfluidfluss
  • - Temperierfluidtemperatur
It can also be provided in a method according to the invention that at least one value of one of the following state variables of the entire battery module and / or a battery cell of the battery module is determined as state data in step a):
  • - temperature
  • - electrical voltage
  • - electrical current
  • - electrical power
  • - leakage
  • - mechanical load
  • - Temperierfluidfluss
  • - tempering fluid temperature

Diese Liste ist insbesondere nicht abgeschlossen, so dass auch Werte von weiteren Zustandsgrößen des gesamten Batteriemoduls und/oder einer der Batteriezellen des Batteriemoduls als Zustandsdaten ermittelt werden können. Eine umfassende Überwachung des Batteriemoduls und der im Batteriemodul verbauten Batteriezellen kann durch eine Bereitstellung dieser Zustandsdaten ermöglicht werden.This list is in particular not completed, so that values of further state variables of the entire battery module and / or one of the battery cells of the battery module can be determined as state data. Comprehensive monitoring of the battery module and the battery cells installed in the battery module can be made possible by providing this status data.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Batteriestapel, aufweisend mehrere gestapelte Batteriemodule und ein Batteriemanagementsystem, wobei das Batteriemanagementsystem eine Kontrolleinheit aufweist und die Batteriemodule jeweils zumindest eine Temperierfluidleitung und eine Kommunikationsvorrichtung aufweisen. Ein erfindungsgemäßer Batteriestapel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemanagementsystem und die Batteriemodule zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sind. Sämtliche Vorteile, die ausführlich in Bezug auf ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, können somit auch durch einen Batteriestapel bereitgestellt werden, dessen Batteriemanagementsystem und dessen Batteriemodule zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet sind.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a battery stack, comprising a plurality of stacked battery modules and a battery management system, wherein the battery management system has a control unit and the battery modules each have at least one Temperierfluidleitung and a communication device. A battery stack according to the invention is characterized in that the battery management system and the battery modules are designed to carry out a method according to the first aspect of the invention. All the advantages that have been described in detail in relation to a method according to the first aspect of the invention can thus also be provided by a battery stack whose battery management system and its battery modules are designed to carry out a method according to the first aspect of the invention.

Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Batteriestapel ferner vorgesehen sein, dass die Temperierfluidleitungen der Batteriemodule des Batteriestapels eine durchgängige Stapelfluidleitung bilden. Mit anderen Worten könne bevorzugt die Temperierfluidleitungen von im Batteriestapel aufeinanderfolgenden Batteriemodule jeweils paarweise fluidkommunizierend miteinander verbunden sein, so dass das Temperierfluid durch die so gebildete Stapelfluidleitung durch den gesamten Batteriestapel hindurchgeleitet werden kann. In dieser besonders einfachen und kompakten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Batteriestapels kann somit die Datenkommunikation in Form eines Datenstroms durch alle Batteriemodule des Batteriestapels in der Stapelfluidleitung ohne Unterbrechung durch den gesamten Batteriestapel hindurchgeleitet werden. Ohne Unterbrechung im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere auch die Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, in der der bestehende Datenstrom durch eine Empfangsvorrichtung der Kommunikationsvorrichtung empfangen und anschließend der in der Kommunikationsvorrichtung erweiterte Datenstrom durch eine Sendevorrichtung der Kommunikationsvorrichtung wieder in die Temperierfluidleitung bzw. die Stapelfluidleitung ausgesandt wird.Particularly preferably, in a battery stack according to the invention it can further be provided that the tempering fluid lines of the battery modules of the battery stack form a continuous stack fluid line. In other words, the tempering fluid lines of battery modules following one another in the battery stack may preferably be connected to each other in pairs in a fluid-communicating manner so that the tempering fluid can be passed through the stack of batteries thus formed through the entire battery stack. In this particularly simple and compact embodiment of a battery stack according to the invention, the data communication in the form of a data stream can thus be passed through all the battery modules of the battery stack in the stack fluid line without interruption through the entire battery stack. In particular, the embodiment of the method according to the invention, in which the existing data stream is received by a receiving device of the communication device, and subsequently the data stream extended in the communication device is sent by a transmitting device of the communication device back into the Temperierfluidleitung or the Stapelfluidleitung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Die Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. The explanation of the embodiments describes the present invention solely in the context of examples.

Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:

  • 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren,
  • 2 ein erfindungsgemäßer Batteriestapel bei einer Ausführung einer ersten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 ein erfindungsgemäßer Batteriestapel bei der Ausführung einer zweiten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 4 ein erfindungsgemäßer Batteriestapel bei der Ausführung einer dritten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Of course, individual features of the embodiments, if technically feasible, can be combined freely with one another, without departing from the scope of the present invention. Elements with the same function and mode of operation are provided with the same reference numerals in the figures. They show schematically:
  • 1 a method according to the invention,
  • 2 an inventive battery stack in an embodiment of a first embodiment of a method according to the invention,
  • 3 an inventive battery stack in the execution of a second embodiment of a method according to the invention, and
  • 4 an inventive battery stack in the execution of a third embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren. Die einzelnen Schritte a), b), c) und d) sind in 1 jeweils mit Großbuchstaben A bis D bezeichnet. Die im Folgenden genannten Vorrichtungen sind in 1 jeweils nicht mit abgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Bereitstellen einer Einbindung eines Batteriemoduls 10 in eine Datenkommunikation 30 eines Batteriemanagementsystems 2 in Form eines Datenstroms 31, 31 vorgesehen. Im ersten Schritt a) werden Zustandsdaten 14 eines Batteriemoduls 10 ermittelt. Dieser Schritt a) kann insbesondere neben der dargestellten sequenziellen Abfolge auch gleichzeitig mit den Schritten b) bis d) und insbesondere kontinuierlich oder zumindest im Wesentlichen kontinuierlich ausgeführt werden. Im nächsten Schritt b) geht ein bestehender Datenstrom 31 der Datenkommunikation 30 in ein einzubindendes Batteriemodul 10 ein. Der nächste Schritt c) umfasst ein Einspeisen von den in Schritt a) ermittelten Zustandsdaten 14 in diesen bestehenden Datenstrom 31, der dadurch zu einem erweiterten Datenstrom 32 erweitert wird. Der letzte Schritt d) betrifft einen Ausgang des nun erweiterten Datenstroms 32 aus dem einzubindenden Batteriemodul 10, beispielsweise in ein weiteres Batteriemodul 10 oder hin zu einer Kontrolleinheit 3 eines Batteriemanagementsystems 2 des Batteriestapels 1. 1 schematically shows a method according to the invention. The individual steps a), b), c) and d) are in 1 each with capital letters A to D designated. The following devices are in 1 each not shown. The inventive method is for providing an integration of a battery module 10 in a data communication 30 a battery management system 2 in the form of a data stream 31 . 31 intended. In the first step a) status data 14 a battery module 10 determined. This step a) can be carried out in particular in addition to the illustrated sequential sequence also simultaneously with the steps b) to d) and in particular continuously or at least substantially continuously. In the next step b) goes an existing data stream 31 the data communication 30 in a battery module to be integrated 10 on. The next step c) comprises feeding in the state data determined in step a) 14 in this existing data stream 31 This makes it an extended data stream 32 is extended. The last step d) concerns an output of the now extended data stream 32 from the battery module to be integrated 10 For example, in another battery module 10 or go to a control unit 3 a battery management system 2 of the battery pack 1 ,

Im Folgenden werden drei verschiedene Ausgestaltungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben, wobei die dafür nötigen Vorrichtungen in den einzelnen Batteriemodulen 10 bzw. im Batteriestapel 1 jeweils näher beschrieben werden. Einführend werden diejenigen Bestandteile des Batteriestapels 1 erläutert, die in allen drei Ausgestaltungsformen gleich sind.In the following, three different embodiments of a method according to the invention are described in more detail, wherein the necessary devices in the individual battery modules 10 or in the battery pack 1 each will be described in more detail. Introducing those components of the battery pack 1 which are the same in all three embodiments.

Die 2 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Batteriestapel 1, der zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Der Batteriestapel 1 weist mehrere Batteriemodule 10 auf, die aufeinander gestapelt sind. Insbesondere sind in de 2 bis 4 drei dieser Batteriemodule 10 gezeigt, wobei das mittlere Batteriemodul 10 dasjenige Batteriemodul 10 ist, das in eine Datenkommunikation 30 eingebunden werden soll. Die Datenkommunikation 30 erfolgt in Form eines Datenstroms 31, 32 zwischen einer Kontrolleinheit 3 eines Batteriemanagementsystems 2 des Batteriestapels 1 und den einzelnen Batteriemodulen 10 des Batteriestapels 1. Für diese Datenkommunikation 30, insbesondere für die Datenströme 31, 32, können bevorzugt akustische Signale, insbesondere Ultraschallsignale, und/oder Lichtsignale, insbesondere Infrarotsignale, verwendet werden, wobei ferner für eine Übertragung der Datenkommunikation 30 in den einzelnen Batteriemodulen 10 bevorzugt zumindest abschnittsweise eine Temperierfluidleitung 11 der Batteriemodule 10 verwendet wird, die in den dargestellten Ausgestaltungsformen insbesondere zusammen eine durchgängige Stapelfluidleitung 4 des Batteriestapels 1 bilden. Ferner sind in den 2 bis 4 die Datenkommunikation 30 bzw. deren Datenströme 31, 32 nur in der Richtung, von den Batteriemodulen 10 kommend zur Kontrolleinheit 3 des Batteriemanagementsystems 2, abgebildet. Zusätzlich kann die Datenkommunikation 30 in Form der Datenströme 31, 32 auch von der Kontrolleinheit 3 des Batteriemanagementsystems 2 zu den Batteriemodulen 10 erfolgen, wobei dadurch eine bidirektionale Datenkommunikation 30 zwischen der Kontrolleinheit 3 des Batteriemanagementsystems 2 und den Batteriemodulen 10 bereitgestellt werden kann. Dadurch können sowohl die in Schritt a), in 1 mit A bezeichnet, ermittelten Zustandsdaten 14 des Batteriemoduls 10, die beispielsweise eine Temperatur, elektrische und/oder mechanische Größen des Batteriemoduls 10 oder einzelner Batteriezellen des Batteriemoduls 10 sowie auch Informationen über einen Zustand des Temperierfluids umfassen können, an die Kontrolleinheit 3 übermittelt werden und gleichzeitig beispielsweise Steuersignale der Kontrolleinheit 3 zurück an die einzelnen Batteriemodule 10 übertragen werden.The 2 to 4 show a battery stack according to the invention 1 , which is designed for carrying out a method according to the invention. The battery stack 1 has several battery modules 10 on, which are stacked on each other. In particular, in de 2 to 4 three of these battery modules 10 shown, wherein the middle battery module 10 that battery module 10 is that in a data communication 30 should be included. The data communication 30 takes the form of a data stream 31 . 32 between a control unit 3 a battery management system 2 of the battery pack 1 and the individual battery modules 10 of the battery pack 1 , For this data communication 30 , in particular for the data streams 31 . 32 , acoustic signals, in particular ultrasound signals, and / or light signals, in particular infrared signals, may preferably be used, and furthermore for a transmission of the data communication 30 in the individual battery modules 10 preferably at least in sections a Temperierfluidleitung 11 the battery modules 10 in particular, together in the illustrated embodiments a continuous stack fluid line 4 of the battery pack 1 form. Furthermore, in the 2 to 4 the data communication 30 or their data streams 31 . 32 only in the direction of the battery modules 10 coming to the control unit 3 of the battery management system 2 , pictured. In addition, the data communication 30 in the form of the data streams 31 . 32 also from the control unit 3 of the battery management system 2 to the battery modules 10 be done, thereby bi-directional data communication 30 between the control unit 3 of the battery management system 2 and the battery modules 10 can be provided. As a result, both in step a), in 1 denoted by A, determined state data 14 of the battery module 10 , for example, a temperature, electrical and / or mechanical parameters of the battery module 10 or individual battery cells of the battery module 10 as well as information about a state of the tempering fluid may include, to the control unit 3 be transmitted and at the same time, for example, control signals of the control unit 3 back to the individual battery modules 10 be transmitted.

In 2 ist eine erste Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Generell werden in einem Schritt a), in 1 mit A bezeichnet, Zustandsdaten 14 des einzubindenden Batteriemoduls 10 ermittelt. Schritt b), in 1 mit B bezeichnet, umfasst einen Eingang eines bestehenden Datenstroms 31 der Datenkommunikation 30 in das Batteriemodul 10, insbesondere an einem Moduleingang 12 der Temperierfluidleitung 11 des Batteriemoduls 10. In Schritt c), in 1 mit B bezeichnet, werden die Zustandsdaten 14 durch eine Sendevorrichtung 21 der Kommunikationsvorrichtung 20 zusätzlich in die Temperierfluidleitung 11 ausgesendet. Mit anderen Worten werden die Zustandsdaten 14 in einer Addition 40 zum bestehenden Datenstrom 31 hinzugefügt, wodurch dieser zu einem erweiterten Datenstrom 32 erweitert wird. Ansonsten wird der bestehende Datenstrom 31 nicht oder zumindest nur unwesentlich durch diese Addition 40 verändert und tritt zusammen mit den ausgesandten Zustandsdaten 14 am Modulausgang 13 im letzten Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in 1 mit D bezeichnet, aus dem Batteriemodul 10 wieder aus. Wie dargestellt, kann der erweiterte Datenstrom 32 in ein nächstes Batteriemodul 10 austreten, alternativ kann auch eine direkte Weiterleitung an die Kontrolleinheit 3 des Batteriemanagementsystems 2 erfolgen, insbesondere wenn das einzubindende Batteriemodul 10 das oberste Batteriemodul 10 des Batteriestapels 1 ist.In 2 a first embodiment of a method according to the invention is shown. Generally, in a step a), in 1 denoted by A, state data 14 of the battery module to be integrated 10 determined. Step b), in 1 With B denotes an input of an existing data stream 31 the data communication 30 in the battery module 10 , in particular at a module input 12 the tempering fluid line 11 of the battery module 10 , In step c), in 1 With B denotes the state data 14 through a transmitting device 21 the communication device 20 additionally in the tempering fluid line 11 sent out. In other words, the state data becomes 14 in an addition 40 to the existing data stream 31 added, making this an extended data stream 32 is extended. Otherwise, the existing data stream 31 not or at least only slightly by this addition 40 changes and occurs together with the transmitted status data 14 at the module output 13 in the last step d) of a method according to the invention, in 1 With D referred to, from the battery module 10 out again. As shown, the extended data stream 32 in a next battery module 10 emerge, alternatively, a direct forwarding to the control unit 3 of the battery management system 2 take place, in particular if the battery module to be incorporated 10 the top battery module 10 of the battery pack 1 is.

3 zeigt eine alternative Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Schritte a) und b), in 1 mit A und B bezeichnet, sind dabei zu der in 2 gezeigten Ausgestaltungsform identisch. In Schritt c), in 1 mit C bezeichnet, hingegen werden nun durch die Sendevorrichtung 21 der Kommunikationsvorrichtung 20 die Zustandsdaten 14 derart ausgesandt, dass sie dem bestehenden Datenstrom 31 aufgeprägt werden. Durch diese Aufprägung 50 wird der bestehende Datenstrom 31 verändert und somit zum erweiterten Datenstrom 32 erweitert. Diese Aufprägung 50 kann beispielsweise bei einem Verwenden von akustischen Signalen und/oder Lichtsignalen zur Übertragung der Datenkommunikation 30 durch Interferenzen der Zustandsdaten 14 mit dem bestehenden Datenstrom 31 bereitgestellt werden. Im letzten Schritt d), in 1 mit D bezeichnet, tritt auch in dieser Ausgestaltungsform der erweiterte Datenstrom 32 wieder am Modulausgang 13 der Temperierfluidleitung 11 aus dem Batteriemodul 10 aus. 3 shows an alternative embodiment of a method according to the invention. Steps a) and b), in 1 With A and B are designated to the in 2 identical embodiment shown. In step c), in 1 With C however, are now by the transmitting device 21 the communication device 20 the status data 14 sent out so that it matches the existing data stream 31 be imprinted. By this imprint 50 becomes the existing data stream 31 changed and thus to the extended data stream 32 extended. This imprint 50 For example, when using acoustic signals and / or light signals to transmit the data communication 30 due to interference of the status data 14 with the existing data stream 31 to be provided. In the last step d), in 1 With D In this embodiment, the extended data stream also occurs 32 again at the module output 13 the tempering fluid line 11 from the battery module 10 out.

Eine weitere alternative Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 gezeigt. In dieser Ausgestaltungsform ist wiederum der Schritt a), in 1 mit A bezeichnet, zu den in den in den 2 und 3 gezeigten Ausgestaltungsformen identisch. In Schritt b), in 1 mit B bezeichnet, wird nun der eingehende bestehende Datenstrom 31 durch eine Empfangsvorrichtung 22 der Kommunikationsvorrichtung 20 empfangen. Empfangen im Sinne der Erfindung kann insbesondere bedeuten, dass die Informationen des Datenstroms 31 durch die Empfangsvorrichtung 22 in elektrische und/oder elektronische Signale umgewandelt werden. Der Datenstrom 31 wird in Schritt c), in 1 mit C bezeichnet, eines erfindungsgemäßen Verfahrens durch ein Hinzufügen 60 der Zustandsdaten 14 verändert und erweitert. Der nun vorliegende erweiterte Datenstrom 32 wird durch die Sendevorrichtung 21 der Kommunikationsvorrichtung 20 dann wiederum in die Temperierfluidleitung 11 des Batteriemoduls 10 ausgesandt, und verlässt dieses im letzten Schritt d), in 1 mit D bezeichnet, eines erfindungsgemäßen Verfahrens wiederum am Modulausgang 13 der Temperierfluidleitung 11. Ferner ist in dieser Ausgestaltungsform besonders einfach bereitstellbar, dass durch eine Verstärkereinheit 23 der bestehende Datenstrom 31 und/oder der erweiterte Datenstrom 32 verstärkt wird. Diese Verstärkung kann auch in den anderen Ausgestaltungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens beziehungsweise eines erfindungsgemäßen Batteriestapels 1 bereitgestellt werden. Ein Datenverlust durch Dämpfung bei der Übertragung der Datenströme 31, 32 in den Temperierfluidleitungen 11 kann dadurch entgegnet werden.Another alternative embodiment of a method according to the invention is disclosed in 4 shown. In this embodiment, in turn, the step a), in 1 With A referred to, in the in the 2 and 3 identical embodiments shown. In step b), in 1 labeled B, now becomes the incoming existing data stream 31 through a receiving device 22 the communication device 20 receive. Receiving in the sense of the invention may mean in particular that the information of the data stream 31 through the receiving device 22 be converted into electrical and / or electronic signals. The data stream 31 is in step c), in 1 With C denotes a method according to the invention by adding 60 the status data 14 changed and expanded. The now extended data stream 32 is through the sending device 21 the communication device 20 then turn into the Temperierfluidleitung 11 of the battery module 10 sent out, and leaves this in the last step d), in 1 With D denotes a method according to the invention in turn at the module output 13 the tempering fluid line 11 , Furthermore, in this embodiment is particularly easy to provide that by an amplifier unit 23 the existing data stream 31 and / or the extended data stream 32 is reinforced. This reinforcement can also be used in the other embodiments of a method according to the invention or of a battery stack according to the invention 1 to be provided. A loss of data due to attenuation in the transmission of the data streams 31 . 32 in the Temperierfluidleitungen 11 can be countered by this.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Batteriestapelbattery pack
22
BatteriemanagementsystemBattery Management System
33
Kontrolleinheitcontrol unit
44
Stapelfluidleitung Stack fluid line
1010
Batteriemodulbattery module
1111
TemperierfluidleitungTemperierfluidleitung
1212
Moduleingangmodule input
1313
Modulausgangmodule output
1414
Zustandsdaten state data
2020
Kommunikationsvorrichtungcommunication device
2121
Sendevorrichtungtransmitting device
2222
Empfangsvorrichtungreceiving device
2323
Verstärkereinheit amplifier unit
3030
Datenkommunikationdata communication
3131
bestehender Datenstromexisting data stream
3232
erweiterter Datenstrom extended data stream
4040
Addition addition
5050
Aufprägung impressing
6060
HinzufügenAdd

Claims (10)

Verfahren zum Einbinden eines Batteriemoduls (10) eines Batteriestapels (1) in eine Datenkommunikation (30) in Form eines Datenstroms (31, 32) zwischen einer Kontrolleinheit (3) eines Batteriemanagementsystems (2) des Batteriestapels (1) und den einzelnen Batteriemodulen (10) des Batteriestapels (1), wobei der Batteriestapel (1) mehrere gestapelte Batteriemodule (10) mit jeweils zumindest einer Temperierfluidleitung (11) und einer Kommunikationsvorrichtung (20) aufweist und wobei ferner für eine Übertragung des Datenstroms (31, 32) zumindest abschnittsweise die Temperierfluidleitungen (11) der Batteriemodule (10) verwendet werden und durch jedes Batteriemodul (10) der Datenstrom (31, 32) von einem Moduleingang (12) der Temperierfluidleitung (11) bis zu einem Modulausgang (13) der Temperierfluidleitung (11) bereitgestellt (11) wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Ermitteln von Zustandsdaten (14) des Batteriemoduls (10) durch die Kommunikationsvorrichtung (20) des Batteriemoduls (10), b) Eingang eines bestehenden Datenstroms (31) der Datenkommunikation (30) am Moduleingang (12) der Temperierfluidleitung (11) in das Batteriemodul (10), c) Einspeisung der in Schritt a) ermittelten Zustandsdaten (14) in den bestehenden Datenstrom (31) durch die Kommunikationsvorrichtung (20), d) Ausgang des durch die Einspeisung in Schritt c) erweiterten Datenstroms (32) am Modulausgang (13) der Temperierfluidleitung (11) aus dem Batteriemodul (10).Method for integrating a battery module (10) of a battery stack (1) into a data communication (31, 32) between a control unit (3) of a battery management system (2) of the battery stack (1) and the individual battery modules (10 ) of the battery stack (1), wherein the battery stack (1) has a plurality of stacked battery modules (10) each having at least one Temperierfluidleitung (11) and a communication device (20) and wherein further for transmitting the data stream (31, 32) at least partially the Temperierfluidleitungen (11) of the battery modules (10) are used and provided by each battery module (10) of the data stream (31, 32) from a module input (12) of the Temperierfluidleitung (11) to a module output (13) of the Temperierfluidleitung (11) 11), characterized by the steps of: a) determining state data (14) of the battery module (10) by the communication device (20) of the battery (b) input of an existing data stream (31) of the data communication (30) at the module input (12) of the tempering fluid line (11) into the battery module (10), c) feed of the state data (14) determined in step a) the existing data stream (31) through the communication device (20), d) output of the data stream (32) extended by the feed in step c) at the module output (13) of the tempering fluid line (11) from the battery module (10). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Datenstrom (31, 32) der Datenkommunikation (30) akustische Signale, insbesondere Ultraschallsignale, und/oder Lichtsignale, insbesondere Infrarotsignale, verwendet werden.Method according to Claim 1 , characterized in that for the data stream (31, 32) of the data communication (30) acoustic signals, in particular ultrasonic signals, and / or light signals, in particular infrared signals are used. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die Zustandsdaten (14) durch eine Sendevorrichtung (21) in die Temperierfluidleitung (11) ausgesendet werden, wobei der bestehende Datenstrom (31) durch eine Addition (40) der Zustandsdaten (14) erweitert wird und ansonsten unverändert oder zumindest im Wesentlichen unverändert in der Temperierfluidleitung (11) durch das Batteriemodul (10) durchgeleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step c) the state data (14) by a transmitting device (21) in the Temperierfluidleitung (11) are emitted, wherein the existing data stream (31) by an addition (40) of the state data (14) is extended and otherwise unchanged or at least substantially unchanged in the Temperierfluidleitung (11) is passed through the battery module (10). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die Zustandsdaten (14) durch eine Sendevorrichtung (21) in die Temperierfluidleitung (11) ausgesendet werden, wobei der bestehende Datenstrom (31) durch eine Aufprägung (50) der Zustandsdaten (14) verändert und erweitert wird. Method according to one of the preceding Claims 1 or 2 , characterized in that in step c) the state data (14) are sent by a transmitting device (21) in the Temperierfluidleitung (11), wherein the existing data stream (31) by an impression (50) of the state data (14) changed and extended becomes. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bestehende Datenstrom (31) in Schritt b) durch eine Empfangsvorrichtung (22) der Kommunikationsvorrichtung (20) empfangen wird, in Schritt c) der bestehende Datenstrom (31) durch ein Hinzufügen (60) der ermittelten Zustandsdaten (14) durch die Kommunikationsvorrichtung (20) erweitert wird und in Schritt d) durch eine Sendevorrichtung (21) der Kommunikationsvorrichtung (20) der erweiterte Datenstrom (32) in die Temperierfluidleitung (11) ausgesendet wird.Method according to one of the preceding Claims 1 or 2 , characterized in that the existing data stream (31) in step b) is received by a receiving device (22) of the communication device (20), in step c) the existing data stream (31) by adding (60) the determined state data (14 ) is extended by the communication device (20) and in step d) by a transmitting device (21) of the communication device (20) the extended data stream (32) in the Temperierfluidleitung (11) is emitted. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des bestehenden Datenstroms (31) und/oder des erweiterten Datenstroms (32) durch eine Verstärkereinheit (23), insbesondere durch eine Verstärkereinheit (23) der Kommunikationsvorrichtung (20), verstärkt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the signals of the existing data stream (31) and / or the extended data stream (32) by an amplifier unit (23), in particular by an amplifier unit (23) of the communication device (20) are amplified , Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung einer bidirektionalen Datenkommunikation (30) zwischen der Kontrolleinheit (3) und den einzelnen Batteriemodulen (10) der Datenstrom (31, 32) in beiden Richtungen ausgetauscht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that to provide a bidirectional data communication (30) between the control unit (3) and the individual battery modules (10) of the data stream (31, 32) is exchanged in both directions. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) als Zustandsdaten (14) zumindest ein Wert einer der folgenden Zustandsgrößen des gesamten Batteriemoduls (10) und/oder einer Batteriezelle des Batteriemoduls (10) ermittelt wird: - Temperatur - elektrische Spannung - elektrischer Strom - elektrische Leistung - Leckage - mechanische Beanspruchung - Temperierfluidfluss - TemperierfluidtemperaturMethod according to one of the preceding claims, characterized in that in step a) as state data (14) at least one value of one of the following state variables of the entire battery module (10) and / or a battery cell of the battery module (10) is determined: - temperature - electrical Voltage - Electric current - Electrical power - Leakage - Mechanical stress - Temperierfluidfluss - Temperierfluidtemperatur Batteriestapel (1), aufweisend mehrere gestapelte Batteriemodule (10) und ein Batteriemanagementsystem (2), wobei das Batteriemanagementsystem (2) eine Kontrolleinheit (3) aufweist und die Batteriemodule (10) jeweils zumindest eine Temperierfluidleitung (11) und eine Kommunikationsvorrichtung (20) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemanagementsystem (2) und die Batteriemodule (10) zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüchen ausgebildet sind.A battery stack (1), comprising a plurality of stacked battery modules (10) and a battery management system (2), the battery management system (2) having a control unit (3) and the battery modules (10) each having at least one temperature control fluid line (11) and a communication device (20). characterized in that the battery management system (2) and the battery modules (10) are adapted to carry out a method according to one of the preceding claims. Batteriestapel (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierfluidleitungen (11) der Batteriemodule (10) des Batteriestapels (1) eine durchgängige Stapelfluidleitung (4) bilden.Battery pack (1) after Claim 9 , characterized in that the Temperierfluidleitungen (11) of the battery modules (10) of the battery stack (1) form a continuous stack fluid line (4).
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