DE102018216316A1 - Electrochemical battery system - Google Patents

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Waleed Sahhary
Christoph Woll
Jochen Buck
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Elektrochemisches Batteriesystem umfassend eine Mehrzahl von parallel geschalteten Batteriemodulen und mindestens einer Steuereinheit, wobei jedes Batteriemodul mindestens ein Batteriesteuergerät aufweist, wobei das Batteriesteuergerät ein Batteriemanagementsystem zur Ausführung von batteriemodulspezifischen Funktionen umfasst, wobei die Batteriesteuergeräte in einer Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit stehen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist batteriemodulübergreifende Funktionen auszuführen.Electrochemical battery system comprising a plurality of battery modules connected in parallel and at least one control unit, each battery module having at least one battery control unit, the battery control unit comprising a battery management system for performing battery module-specific functions, the battery control units being in communication with the control unit, the control unit being set up Perform functions across battery modules.

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektrochemischen Batteriesystem umfassend eine Mehrzahl von parallel verschaltbaren Batteriemodulen und mindestens einer Steuereinheit, einem Verfahren zum Betreiben des elektrochemischen Batteriesystems sowie einer Verwendung des elektrochemischen Batteriesystems gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on an electrochemical battery system comprising a plurality of battery modules which can be connected in parallel and at least one control unit, a method for operating the electrochemical battery system and use of the electrochemical battery system according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft insbesondere in Elektrofahrzeugen, beispielsweise in Hybridfahrzeugen, Plug-In-Hybridfahrzeugen sowie in Elektrofahrrädern vermehrt Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an welche hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Lebensdauer gestellt werden. Für solche Anwendungen eignen sich insbesondere Batteriesysteme mit Lithium-Ionen-Batteriezellen. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.It is becoming apparent that battery systems will increasingly be used in future in particular in electric vehicles, for example in hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles and in electric bicycles, which will place high demands on reliability, performance, safety and service life. Battery systems with lithium-ion battery cells are particularly suitable for such applications. These are characterized, among other things, by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge.

In Fahrzeugen, die batterieelektrisch betrieben werden, ist der Batteriepack meist so aufgebaut, dass er aus mehreren elektrisch in Serie und/oder parallel verschalteten Batteriemodulen besteht, welche wiederum aus Batteriezellen aufgebaut sind. Bei kleinen Elektrofahrzeugen, beispielsweise Elektrorollern, liegt die Betriebsspannung üblicherweise im Niedervoltbereich zwischen 48V und 60V und der Batteriepack baut sich aus mehreren parallel verschalteten Batteriemodulen auf. Die Batteriemodule sind dabei fest miteinander elektrisch verbunden und können auch nur gemeinsam entladen und geladen werden. Ferner umfasst jedes Batteriemodul ein Batteriesteuergerät zum Steuern und Überwachen der einzelnen Batteriezellen. Die Batteriesteuergeräte stehen dabei in einer Kommunikationsverbindung mit einer zentralen Steuereinheit des Batteriesystems.In vehicles that are operated battery-electrically, the battery pack is usually constructed in such a way that it consists of several battery modules electrically connected in series and / or in parallel, which in turn are made up of battery cells. In small electric vehicles, for example electric scooters, the operating voltage is usually in the low voltage range between 48V and 60V and the battery pack is made up of several battery modules connected in parallel. The battery modules are firmly connected to each other and can only be discharged and charged together. Furthermore, each battery module comprises a battery control device for controlling and monitoring the individual battery cells. The battery control units are in a communication connection with a central control unit of the battery system.

Batteriesysteme mit Lithium-Ionen-Batteriezellen weisen hohe Anforderungen bezüglich der funktionalen Sicherheit auf. Ein nicht sachgemäßer Betrieb der Batteriezellen kann zu exothermen Reaktionen bis hin zum Brand und/oder zur Entgasung führen. Bei einer defekten Batteriezelle sowie bei einem defekten Batteriesteuergerät ist das Batteriemodul fehlerhaft und in der Regel nicht mehr voll funktionsfähig.Battery systems with lithium-ion battery cells have high requirements with regard to functional safety. Improper operation of the battery cells can lead to exothermic reactions, including fire and / or degassing. If the battery cell is defective or the battery control unit is defective, the battery module is faulty and generally no longer fully functional.

Batteriesysteme in Elektrofahrzeugen sollen, insbesondere im Hinblick auf autonomes Fahren, fehlertolerant sein. Auch bei einem fehlerhaften Batteriemodul soll das Batteriesystem weiter in Betrieb bleiben und das Elektrofahrzeug weiter mit elektrischer Energie versorgen. Dabei kann das Batteriesystem in einem reduzierten Modus betrieben werden, um das Fahrzeug sicher bis zu einem Abstellplatz oder zu einer Werkstatt zu bringen. Bei Batteriesystemarchitekturen gemäß dem Stand der Technik kann ein Ausfall eines bestimmten Batteriemoduls jedoch zu einem Ausfall des Elektrofahrzeugs führen.Battery systems in electric vehicles should be fault-tolerant, particularly with regard to autonomous driving. Even if the battery module is faulty, the battery system should continue to operate and continue to supply the electric vehicle with electrical energy. The battery system can be operated in a reduced mode to safely bring the vehicle to a parking space or to a workshop. In battery system architectures according to the prior art, however, a failure of a specific battery module can lead to a failure of the electric vehicle.

Die Druckschrift US 2010/185405 offenbart eine Batteriesteuervorrichtung, umfassend eine Spannungsmesseinheit, die eine Spannung einer Batterie misst, in der eine Vielzahl von Batteriezellen miteinander verbunden sind; eine Strommesseinheit, die einen in der Batterie fließenden Strom und ein Änderungsmuster dieses Stroms misst; eine Temperaturmesseinheit, die eine Temperatur der Batterie misst; eine Ladezustandserfassungseinheit, die einen Ladezustand der Batterie erfasst; eine Speichereinheit, die eine Vielzahl von Widerstandswerttabellen der Batterie in Bezug auf die Temperatur und den Ladezustand der Batterie speichert, die im Voraus gemessen werden, wenn Ströme von unterschiedlichen Änderungsmustern in der Batterie fließen; eine Berechnungseinheit, die basierend auf der Spannung und dem Strom der Batterie einen Widerstandswert für die Batterie berechnet; eine Sucheinheit, die aus der Vielzahl von in der Speichereinheit gespeicherten Widerstandswerttabellen eine Widerstandswerttabelle auswählt, die einem Änderungsmuster des in der Batterie fließenden Stroms entspricht, wenn die Spannung und der Strom der Batterie gemessen wurden und findet einen Widerstandswert von dieser Widerstandswerttabelle, der der Temperatur und dem Ladezustand der Batterie entspricht, wenn die Spannung und der Strom der Batterie gemessen wurden; und eine Bestimmungseinheit, die den von der Berechnungseinheit berechneten Widerstandswert und den von der Sucheinheit gefundenen Widerstandswert miteinander vergleicht und eine Lebensdauer für die Batterie bestimmt.The publication US 2010/185405 discloses a battery control device comprising a voltage measuring unit that measures a voltage of a battery in which a plurality of battery cells are connected to each other; a current measuring unit that measures a current flowing in the battery and a change pattern of this current; a temperature measuring unit that measures a temperature of the battery; a state of charge detection unit that detects a state of charge of the battery; a storage unit that stores a plurality of battery resistance tables with respect to the temperature and the state of charge of the battery, which are measured in advance when currents of different change patterns flow in the battery; a calculation unit that calculates a resistance value for the battery based on the voltage and the current of the battery; a search unit that selects from the plurality of resistance value tables stored in the storage unit, a resistance value table that corresponds to a change pattern of the current flowing in the battery when the voltage and current of the battery have been measured, and finds a resistance value from this resistance value table, the temperature and corresponds to the state of charge of the battery when the voltage and current of the battery have been measured; and a determination unit that compares the resistance value calculated by the calculation unit and the resistance value found by the search unit, and determines a service life for the battery.

Die Druckschrift US 2011/313613 offenbart eine elektrische Speichervorrichtung, umfassend eine elektrische Speichereinheit mit einer Vielzahl von elektrisch verbundenen elektrischen Speicherelementen; eine erste Steuereinheit, die einen Zustand jedes der elektrischen Speicherelemente misst; eine Messeinheit, die einen Zustand der elektrischen Speichereinheit misst; und eine zweite Steuereinheit, die Messzustandsinformationen über jedes der elektrischen Speicherelemente erfasst, die von der ersten Steuereinheit gemessen werden, und Messzustandsinformationen über die elektrische Speichereinheit, die von der Messeinheit gemessen werden, und den Zustand der elektrischen Speichereinheit verwaltet und steuert; wobei die zweite Steuereinheit enthält: eine Einheit, die Messzustandsinformationen über jedes der elektrischen Speicherelemente in einem unbelasteten Zustand vor oder nach einem belasteten Zustand erfasst, in dem die elektrische Speichereinheit mit einer Last verbunden ist, und einen Änderungsbetrag eines durchschnittlichen Ladezustands der elektrischen Speicherelemente im unbelasteten Zustand vor oder nach dem belasteten Zustand und einer Differenz zwischen einem mittleren Ladezustand der elektrischen Speicherelemente in einem unbelasteten Zustand nach dem belasteten Zustand und einem Ladezustand eines vorbestimmten elektrischen Speicherelements berechnet, und der ferner einen Ladungszustandsvariationskoeffizienten berechnet, der die Differenz je Betrag der Änderung des durchschnittlichen Ladezustands der elektrischen Speicherelemente im unbelasteten Zustand vor oder nach dem belasteten Zustand ist; und eine Einheit, die die Messzustandsinformation über die elektrische Speichereinheit in dem belasteten Zustand erfasst und eine Änderungsgröße des durchschnittlichen Ladezustands der elektrischen Speicherelemente in dem belasteten Zustand berechnet und ferner einen Ladezustand von einem elektrischen Speicherelement, basierend auf dem durchschnittlichen Ladungszustand der elektrischen Speicherelemente in dem belasteten Zustand und dem Ladungszustandsvariationskoeffizienten, voraussagt.The publication US 2011/313613 discloses an electrical storage device comprising an electrical storage unit having a plurality of electrically connected electrical storage elements; a first control unit that measures a state of each of the electrical storage elements; a measuring unit that measures a state of the electrical storage unit; and a second control unit that acquires measurement state information about each of the electrical storage elements measured by the first control unit and measurement state information about the electrical storage unit measured by the measurement unit and manages and controls the state of the electrical storage unit; wherein the second control unit includes: a unit that acquires measurement state information about each of the electrical storage elements in an unloaded state before or after a loaded state in which the electrical storage unit is connected to a load, and a change amount of an average state of charge of the electrical storage elements in the unloaded state before or after the loaded state and a difference between an average state of charge of the electrical storage elements in an unloaded state after the loaded state and a state of charge of a predetermined electrical Calculates the storage element, and further calculates a state of charge variation coefficient which is the difference per amount of change in the average state of charge of the electrical storage elements in the unloaded state before or after the loaded state; and a unit that acquires the measurement state information about the electrical storage unit in the loaded state and calculates a change amount of the average state of charge of the electrical storage elements in the loaded state, and further calculates a state of charge of an electrical storage element based on the average state of charge of the electrical storage elements in the loaded state State and the state of charge variation coefficient.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stand der Technik weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.It is an object of the present invention to further improve the prior art. This object is achieved by the features of the independent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche weist demgegenüber den Vorteil auf, dass jedes Batteriemodul mindestens ein Batteriesteuergerät aufweist, wobei das Batteriesteuergerät ein Batteriemanagementsystem zur Ausführung von batteriemodulspezifischen Funktionen umfasst, wobei die Batteriesteuergeräte in einer Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit stehen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist batteriemodulübergreifende Funktionen auszuführen.In contrast, the procedure according to the invention with the characterizing features of the independent claims has the advantage that each battery module has at least one battery control unit, the battery control unit comprising a battery management system for executing battery module-specific functions, the battery control units being in communication with the control unit, the control unit Cross-module functions are to be carried out.

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

Vorteilhafterweise sind die Batteriesteuergeräte und/oder die Batteriemanagementsysteme der Mehrzahl von Batteriemodulen im Wesentlichen identisch. Somit umfasst das Batteriesystem nur einheitliche Batteriemodule aus Batteriezellen und Batteriesteuergeräten, was Vorteile hinsichtlich Kosten und Austauschbarkeit der Batteriemodule darstellt. Eine, den Batteriemodulen übergeordnete Steuereinheit bietet die Möglichkeit allgemeingültige Funktionalitäten eines Batteriemanagementsystems mittels batteriemodulübergreifenden Funktionen abzubilden und steht in einer Kommunikationsverbindung mit den Batteriesteuergeräten.The battery control units and / or the battery management systems of the plurality of battery modules are advantageously essentially identical. The battery system thus comprises only uniform battery modules made up of battery cells and battery control units, which represents advantages in terms of cost and interchangeability of the battery modules. A control unit superordinate to the battery modules offers the possibility of mapping the general functionalities of a battery management system by means of functions that extend beyond the battery module and is in a communication connection with the battery control units.

Bei fehlertoleranten Fahrzeugsystemen, welche ein redundantes Batteriesystem umfassen, kann das redundante, zweite Batteriesystem ein erstes Batteriesystem, beispielsweise bei Erreichen eines vorgegebenen, minimalen Alterungszustandes, vollständig ersetzen. Damit steht wieder ein neuwertiges Batteriesystem dem Fahrzeugsystem zur Verfügung und das gealterte, erste Batteriesystem ist für einen Fehlerfall weiterhin geeignet und einsatzbereit. Ein Teilaustausch von Batteriemodulen eines Batteriesystems ist ebenso möglich.In the case of fault-tolerant vehicle systems which comprise a redundant battery system, the redundant, second battery system can completely replace a first battery system, for example when a predetermined, minimal aging state has been reached. This means that a new battery system is again available to the vehicle system and the aged, first battery system is still suitable and ready for use in the event of a fault. A partial exchange of battery modules of a battery system is also possible.

Die batteriemodulspezifischen Funktionen umfassen eine Temperaturüberwachung, eine Stromüberwachung, eine Ladezustandsbestimmung, eine Alterungszustandsbestimmung und/oder einen Ladezustandsausgleich innerhalb eines Batteriemoduls.The battery module-specific functions include temperature monitoring, current monitoring, determination of the state of charge, determination of the state of aging and / or compensation of the state of charge within a battery module.

Die batteriemodulübergreifenden Funktionen umfassen eine Leistungsprädiktion, insbesondere eine Strom- und/oder Leistungsanforderung in Abhängigkeit des Fahrerwunschs, eine Reichweitenbestimmung, eine Ansteuerung eines Elektromotors, eine Ansteuerung eines Wechselrichters, einen Ladezustandsausgleich zwischen Batteriemodulen, ein Zu- und/oder Abschalten von Batteriemodulen, und/oder eine Ermittlung einer Betriebsstrategie für das Batteriesystem. Somit übernimmt die Steuereinheit eine Koordination der Batteriemodule.The cross-battery module functions include a power prediction, in particular a current and / or power requirement depending on the driver's request, a range determination, a control of an electric motor, a control of an inverter, a charge state compensation between battery modules, a switching on and / or switching off of battery modules, and / or a determination of an operating strategy for the battery system. The control unit thus coordinates the battery modules.

Vorteilhafterweise erfolgt die Ermittlung der Betriebsstrategie, insbesondere eine aus der Leistungsprädiktion abgeleitete Stromaufteilung auf die einzelnen Batteriemodule, für das Batteriesystem zentral, wodurch sichergestellt wird, dass ausreichend Leistung durch das Batteriesystem zur Verfügung gestellt wird. So steht beispielsweise eine ausreichende Fahrleistung und Reichweite einem Fahrer eines Elektrofahrzeugs beim Abschalten von Batteriemodulen in einem Fehlerfall zur Verfügung.The operating strategy, in particular a current distribution to the individual battery modules derived from the power prediction, is advantageously determined centrally for the battery system, thereby ensuring that sufficient power is made available by the battery system. For example, sufficient driving power and range are available to an electric vehicle driver when battery modules are switched off in the event of a fault.

Die Kommunikationsverbindung umfasst eine kabellose Verbindung und/oder eine kabelgebundene Verbindung, insbesondere eine Ringbus-Topologie. Bei einer Ringbus-Topologie ist beispielsweise bei einer Unterbrechung einer Busleitung zwischen zwei Batteriemodulen die Kommunikation auf dem Ringbus weiterhin sichergestellt, wodurch die Ausfallsicherheit erhöht wird und beispielsweise eine Fahrtüchtigkeit eines Elektrofahrzeugs mit dem Batteriesystem weiterhin gegeben ist.The communication connection comprises a wireless connection and / or a wired connection, in particular a ring bus topology. In a ring bus topology, for example, if a bus line between two battery modules is interrupted, communication on the ring bus is still ensured, which increases the reliability and, for example, the ability of an electric vehicle to continue to drive with the battery system.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines elektrochemischen Batteriesystems umfasst folgende Schritte:

  • a) Erkennen eines defekten Batteriemoduls, insbesondere Erkennen von defekten Batteriezellen und/oder eines defekten Batteriesteuergeräts, durch eine Steuereinheit und/oder durch ein Batteriemanagementsystem eines Batteriesteuergeräts des Batteriesystems;
  • b) Öffnen eines Schalters, insbesondere eines Schützes, eines Relais und/oder eines elektronischen Schalters, wodurch das defekte Batteriemodul vom Batteriesystem elektrisch getrennt wird und/oder Schließen eines Schalters, insbesondere eines Schützes, eines Relais und/oder eines elektronischen Schalters, wodurch das defekte Batteriemodul elektrisch überbrückt wird;
A method according to the invention for operating an electrochemical battery system comprises the following steps:
  • a) detection of a defective battery module, in particular detection of defective battery cells and / or a defective battery control unit, by a control unit and / or by a battery management system of a battery control unit of the battery system;
  • b) Opening a switch, in particular a contactor, a relay and / or an electronic switch, as a result of which the defective battery module is electrically separated from the battery system and / or closing a switch, in particular a contactor, a relay and / or an electronic switch, as a result of which defective battery module is bridged electrically;

Zur Erkennung des defekten Batteriemoduls wird ein, durch die Batteriemodule fließender elektrischer Strom, eine Batteriemodulspannung, eine Batteriemodultemperatur, eine Batteriezellspannung und/oder eine Batteriezelltemperatur gemessen, wobei auf ein defektes Batteriemodul geschlossen wird, wenn der durch das Batteriemodul fließende Strom im Wesentlichen gleich null ist, die Batteriemodulspannung einen vorgegebenen Spannungsgrenzwert unterschreitet und/oder die Batteriemodultemperatur und/oder die Batteriezelltemperatur einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert überschreitet.To detect the defective battery module, an electrical current flowing through the battery modules, a battery module voltage, a battery module temperature, a battery cell voltage and / or a battery cell temperature is measured, a defective battery module being inferred when the current flowing through the battery module is essentially zero , the battery module voltage falls below a predetermined voltage limit value and / or the battery module temperature and / or the battery cell temperature exceeds a predetermined temperature limit value.

Das erfindungsgemäße elektrochemische Batteriesystems sowie das erfindungsgemäße Verfahren finden vorteilhaft Verwendung in elektrischen Energiespeichern für Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Plug-In-Hybridfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Pedelecs oder E-Bikes, elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen, für portable Einrichtungen zur Telekommunikation oder Datenverarbeitung, für elektrische Handwerkzeuge oder Küchenmaschinen, sowie in stationären Speichern zur Speicherung insbesondere regenerativ gewonnener elektrischer Energie.The electrochemical battery system according to the invention and the method according to the invention are advantageously used in electrical energy stores for electric vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, aircraft, pedelecs or e-bikes, electrically driven work machines, for portable devices for telecommunications or data processing, for electrical hand tools or kitchen machines , as well as in stationary storage for storing in particular regenerative electrical energy.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines bekannten hierarchischen Batteriesystems; und
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems; und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Batteriesystems in einem Fehlerfall; und
  • 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Software-Architektur eines erfindungsgemäßen Batteriesystems.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a known hierarchical battery system; and
  • 2nd a schematic representation of an embodiment of a battery system according to the invention; and
  • 3rd a schematic representation of a battery system in the event of a fault; and
  • 4th is a schematic representation of an embodiment of a software architecture of a battery system according to the invention.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche V orrichtu ngskomponenten.The same reference numerals denote the same device components in all the figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines bekannten hierarchischen Batteriesystems. Das Batteriesystem 100 umfasst eine Batterie 101 mit einer Vielzahl von Batteriemodulen 104(1), 104(2), 104(3), 104(4), die mittels Stromsammelschienen 105, 106 miteinander elektrisch parallelgeschaltet sind, einen Inverter 102 sowie eine Mehrzahl von Kommunikationsverbindungen 107. 1 shows a schematic representation of a known hierarchical battery system. The battery system 100 includes a battery 101 with a variety of battery modules 104 (1) , 104 (2) , 104 (3) , 104 (4) that by means of busbars 105 , 106 are electrically connected in parallel with each other, an inverter 102 and a plurality of communication links 107 .

Die Batteriemodule 104(1), 104(2), 104(3), 104(4) umfassen jeweils mindestens ein Batteriesteuergerät 108, 109(2), 109(3), 109(4), die nach dem Master-Slave-Prinzip arbeiten. Das Batteriesteuergerät 108 ist der Master und die anderen Batteriesteuergeräte 109(2), 109(3), 109(4) sind dem Batteriesteuergerät 108 untergeordnet. Die Batteriesteuergerät 109(2), 109(3), 109(4) kommunizieren mittels der Kommunikationsverbindung 107, beispielsweise einen CAN-Bus, mit dem Batteriesteuergerät 108, welches mittels der Kommunikationsverbindung 107, beispielsweise einen CAN-Bus, mit einer Steuereinheit 103 kommuniziert. In Abhängigkeit einer Leistungsanforderung 110, beispielsweise eine Momentenanforderung eines Elektrofahrzeugs, steuert die Steuereinheit 103 das Batteriesystem 100. Sobald das Master-Batteriemodul 104(1) ausfällt kann das Batteriesystem 100 nicht weiter betrieben werden, da die Slave-Batteriemodule 104(2), 104(3), 104(4) nicht ausgebildet sind eigenständig die Batterie 101 des Batteriesystems 100 zu betreiben.The battery modules 104 (1) , 104 (2) , 104 (3) , 104 (4) each include at least one battery control unit 108 , 109 (2) , 109 (3) , 109 (4) that work according to the master-slave principle. The battery control unit 108 is the master and the other battery control units 109 (2) , 109 (3) , 109 (4) are the battery control unit 108 subordinate. The battery control unit 109 (2) , 109 (3) , 109 (4) communicate via the communication link 107 , for example a CAN bus, with the battery control unit 108 which by means of the communication link 107 , for example a CAN bus, with a control unit 103 communicates. Depending on a performance requirement 110 , for example a torque request from an electric vehicle, controls the control unit 103 the battery system 100 . Once the master battery module 104 (1) the battery system can fail 100 can no longer be operated as the slave battery modules 104 (2) , 104 (3) , 104 (4) the battery is not independently trained 101 of the battery system 100 to operate.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems. Das Batteriesystem 200 umfasst eine Batterie 201 mit einer Vielzahl von Batteriemodulen 204(1), 204(2), 204(3), 204(4), die über eine Schaltvorrichtung 211(1), 211(2), 211(3), 211(4), insbesondere einem Schütz, einem Relais und/oder einem elektronischen Schalter, den Stromsammelschienen 205, 206 individuell elektrisch parallel zu- oder abgeschaltet werden können sowie einen Inverter 202 zum Ansteuern eines nicht dargestellten Elektromotors. 2nd shows a schematic representation of an embodiment of a battery system according to the invention. The battery system 200 includes a battery 201 with a variety of battery modules 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) that have a switching device 211 (1) , 211 (2) , 211 (3) , 211 (4) , in particular a contactor, a relay and / or an electronic switch, the busbars 205 , 206 can be individually switched on or off electrically in parallel and an inverter 202 for driving an electric motor, not shown.

Vorteilhafterweise können einzelne Batteriemodule 204(1), 204(2), 204(3), 204(4) aus einem Verbund von Batteriemodulen 204(1), 204(2), 204(3), 204(4) herausgelöst werden, beispielsweise um diese aufzuladen oder auszutauschen.Individual battery modules can advantageously be used 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) from a combination of battery modules 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) can be extracted, for example to charge or exchange them.

Die Batteriemodule 204(1), 204(2), 204(3), 204(4) umfassen jeweils ein Batteriesteuergerät 209(1), 209(2), 209(3), 209(4), welche über eine Kommunikationsverbindung 207 mit einer Steuereinheit 203 kommunizieren. In Abhängigkeit einer Leistungsanforderung 210, beispielsweise eine Momentenanforderung eines Elektrofahrzeugs, steuert die Steuereinheit 203 das Batteriesystem 200.The battery modules 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) each include a battery control unit 209 (1) , 209 (2) , 209 (3) , 209 (4) which over a communication link 207 with a control unit 203 communicate. Depending on a performance requirement 210 , for example a torque request from an electric vehicle, controls the control unit 203 the battery system 200 .

Die Steuereinheit 203 ist ausgebildet mittels der Schaltvorrichtungen 211(1), 211(2), 211(3), 211(4) Batteriemodule 204(1), 204(2), 204(3), 204(4) zu- oder abzuschalten. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einem Ausfall eines bestimmten Batteriemoduls 204(1), 204(2), 204(3), 204(4) das Batteriesystem 200 weiter betrieben werden kann. The control unit 203 is formed by means of the switching devices 211 (1) , 211 (2) , 211 (3) , 211 (4) Battery modules 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) switch on or off. This ensures that if a particular battery module fails 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) the battery system 200 can continue to be operated.

Die Batteriesteuergeräte 209(1), 209(2), 209(3), 209(4) umfassen jeweils ein Batteriemanagementsystem zur Durchführung von batteriemodulspezifischen Funktionen. Die jeweiligen Batteriemanagementsysteme der einzelnen Batteriesteuergeräte 209(1), 209(2), 209(3), 209(4) sind im Wesentlichen identisch und umfassen lediglich die modulspezifischen Funktionen. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Komplexität und Fehleranfälligkeit der Batteriesteuergeräte 209(1), 209(2), 209(3), 209(4) und/oder der Batteriemanagementsysteme im Vergleich zum Stand der Technik reduziert.The battery control units 209 (1) , 209 (2) , 209 (3) , 209 (4) each include a battery management system for performing battery module-specific functions. The respective battery management systems of the individual battery control units 209 (1) , 209 (2) , 209 (3) , 209 (4) are essentially identical and only include the module-specific functions. This advantageously makes the battery control units complex and prone to errors 209 (1) , 209 (2) , 209 (3) , 209 (4) and / or the battery management systems compared to the prior art.

Die Steuereinheit 203 ist dazu eingerichtet batteriemodulübergreifende Funktionen auszuführen. Die batteriemodulübergreifenden Funktionen umfassen Koordinationsaufgaben, wie beispielsweise Erkennen eines Ausfalls eines Batteriemoduls 204(1), 204(2), 204(3), 204(4), Abschalten eines Batteriemoduls 204(1), 204(2), 204(3), 204(4), Steuerung von Lade- und/oder Entladevorgängen, insbesondere auch bei Rekuperationsvorgängen, Ladezustandsausgleich, insbesondere bei einem Austausch von Batteriemodulen 204(1), 204(2), 204(3), 204(4) sowie eine Reichweitenbestimmung.The control unit 203 is set up to perform functions across battery modules. The functions across battery modules include coordination tasks, such as detection of a failure of a battery module 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) , Switching off a battery module 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) , Control of charging and / or discharging processes, in particular also in the case of recuperation processes, charge state compensation, in particular when battery modules are replaced 204 (1) , 204 (2) , 204 (3) , 204 (4) as well as a range determination.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriesystems in einem Fehlerfall. Das Batteriesystem 300 umfasst eine Mehrzahl, vorliegend vier elektrisch parallel verschaltbare Batteriemodule 304(1), 304(2), 304(3), 304(4). Das Batteriesystem 300 umfasst weiter eine zentrale Steuereinheit 303. 3rd shows a schematic representation of a battery system in the event of a fault. The battery system 300 comprises a plurality, in the present case four battery modules that can be connected in parallel 304 (1) , 304 (2) , 304 (3) , 304 (4) . The battery system 300 also includes a central control unit 303 .

Jedes der Batteriemodule 304(1), 304(2), 304(3), 304(4) umfasst mindestens eine elektrochemische Batteriezelle sowie ein Batteriesteuergerät 309(1), 309(2), 309(3), 309(4) zum Steuern und Überwachen der Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls 304(1), 304(2), 304(3), 304(4).Each of the battery modules 304 (1) , 304 (2) , 304 (3) , 304 (4) comprises at least one electrochemical battery cell and a battery control unit 309 (1) , 309 (2) , 309 (3) , 309 (4) for controlling and monitoring the battery cells of the respective battery module 304 (1) , 304 (2) , 304 (3) , 304 (4) .

Die Batteriesteuergeräte 309(1), 309(2), 309(3), 309(4) stehen in einer Kommunikationsverbindung 312 mit der Steuereinheit 303. Dazu ist eine Busleitung 307 vorgesehen, welche vorliegend als Ringleitung ausgeführt ist. In alternativen Ausführungsformen kann die Busleitung 307 auch in anderer Form, beispielsweise sternförmig, und/oder kabellos ausgebildet seinThe battery control units 309 (1) , 309 (2) , 309 (3) , 309 (4) are in a communication connection 312 with the control unit 303 . There is a bus line for this 307 provided, which is designed here as a ring line. In alternative embodiments, the bus line 307 also in another form, for example star-shaped, and / or wireless

In dem dargestellten Fehlerfall ist eines der Batteriemodule 304(1), 304(2), 304(3), 304(4) defekt. Das fehlerhafte Batteriemodul 304(2) weist dabei ein defektes Batteriesteuergerät 309(2) auf, welches in der gezeigten Darstellung gekennzeichnet ist. Die Batteriezellen des fehlerhaften Batteriemoduls 304(2) können intakt sein.In the case of an error shown, one of the battery modules 304 (1) , 304 (2) , 304 (3) , 304 (4) malfunction. The faulty battery module 304 (2) shows a defective battery control unit 309 (2) on, which is marked in the illustration shown. The battery cells of the faulty battery module 304 (2) can be intact.

In dem dargestellten Fehlerfall ist das defekte Batteriesteuergerät 309(2) nicht mehr zur Kommunikation über die Busleitung 307 fähig. Somit stehen nur die übrigen intakten Batteriemodule 304(1), 304(3), 304(4) in einer Kommunikationsverbindung 312 mit der Steuereinheit 303.In the fault case shown, the defective battery control unit is 309 (2) no longer for communication via the bus line 307 able to. This means that only the remaining intact battery modules are in place 304 (1) , 304 (3) , 304 (4) in a communication link 312 with the control unit 303 .

Das fehlerhafte Batteriemodul 304(2) mit dem defekten Batteriesteuergerät 309(2) ist elektrisch vom Stromkreis der übrigen parallel verschaltbaren Batteriemodule 304(1), 304(3), 304(4) getrennt. Dazu ist das fehlerhafte Batteriemodul 304(2) beispielweise elektrisch überbrückt, so dass sich das fehlerhafte Batteriemodul 304(2) im Leerlauf befindet.The faulty battery module 304 (2) with the defective battery control unit 309 (2) is electrical from the circuit of the other battery modules that can be connected in parallel 304 (1) , 304 (3) , 304 (4) Cut. This is the faulty battery module 304 (2) for example electrically bridged, so that the faulty battery module 304 (2) is idle.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Software-Architektur eines erfindungsgemäßen Batteriesystems. Die Software-Architektur 400 umfasst batteriemodulübergreifende Funktionen 431, 432, 433, 434, 435, die von einer Steuereinheit 403 ausgeführt werden, sowie batteriemodulspezifische Funktionen 440, 441, 442, 443, die von Batteriesteuergeräten 409, beispielsweise mittels eines Batteriemanagementsystems, ausgeführt werden, wobei ein Datenaustausch mittels einer Kommunikationsverbindung 407 erfolgt. 4th shows a schematic representation of an embodiment of a software architecture of a battery system according to the invention. The software architecture 400 includes functions across battery modules 431 , 432 , 433 , 434 , 435 by a control unit 403 be carried out, as well as battery module-specific functions 440 , 441 , 442 , 443 by battery control units 409 , for example by means of a battery management system, with data exchange using a communication link 407 he follows.

Die batteriemodulübergreifenden Funktionen 431, 432, 433, 434, 435 umfassen beispielsweise eine Batteriesteuerung 431, eine Batterieüberwachung 432, eine Leistungsprädiktion 433, ein Thermomanagement 434 sowie eine Reichweitenbestimmung 435.The functions across the battery modules 431 , 432 , 433 , 434 , 435 include, for example, battery control 431 , a battery monitor 432 , a performance prediction 433 , thermal management 434 as well as a range determination 435 .

Die batteriemodulspezifischen Funktionen 440, 441, 442, 443 umfassen beispielsweise eine Batteriezustandserkennung 440, eine Strom-, Spannung- und Temperaturüberwachung 441, eine Steuerung 442 eines Schalters zum Zu- oder Abschalten eines Batteriemoduls, sowie eine Steuerung 443 zum Ladezustandsausgleich.The battery module-specific functions 440 , 441 , 442 , 443 include, for example, battery status detection 440 , a current, voltage and temperature monitoring 441 , a controller 442 a switch for switching a battery module on and off, as well as a controller 443 to balance the state of charge.

Durch die Trennung von batteriemodulübergreifenden Funktionen und batteriemodulspezifischen Funktionen können vorteilhafterweise beliebige Batteriemodule elektrisch zu- oder abgeschaltet werden, wodurch ein einfacher Austausch der Batteriemodule erreicht wird und in einem Fehlerfall, beispielsweise bei Ausfall eines Batteriemoduls und/oder des Bus-Systems, das Batteriesystem weiter betrieben werden kann.By separating functions spanning battery modules and functions specific to battery modules, any battery modules can advantageously be switched on or off electrically, whereby a simple exchange of the battery modules is achieved and the battery system continues to be operated in the event of a fault, for example in the event of a battery module and / or the bus system failure can be.

Weiter wird die Komplexität der Batteriemanagementsysteme der Batteriesteuergeräte reduziert und eine Kostenreduktion erreicht.Furthermore, the complexity of the battery management systems of the battery control units is reduced and a cost reduction is achieved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2010185405 [0006]US 2010185405 [0006]
  • US 2011313613 [0007]US 2011313613 [0007]

Claims (8)

Elektrochemisches Batteriesystem (200, 300) umfassend eine Mehrzahl von parallel verschaltbaren Batteriemodulen (204(1), 204(2), 204(3), 204(4), 304(1), 304(2), 304(3), 304(4)) und mindestens einer Steuereinheit (203, 303, 403), wobei jedes Batteriemodul (204(1), 204(2), 204(3), 204(4), 304(1), 304(2), 304(3), 304(4)) mindestens ein Batteriesteuergerät (209(1), 209(2), 209(3), 209(4), 309(1), 309(2), 309(3), 309(4), 409) aufweist, wobei das Batteriesteuergerät (209(1), 209(2), 209(3), 209(4), 309(1), 309(2), 309(3), 309(4), 409) ein Batteriemanagementsystem zur Ausführung von batteriemodulspezifischen Funktionen (440, 441, 442, 443) umfasst, wobei die Batteriesteuergeräte (209(1), 209(2), 209(3), 209(4), 309(1), 309(2), 309(3), 309(4), 409) in einer Kommunikationsverbindung (207, 307, 407) mit der Steuereinheit (203, 303, 403) stehen, wobei die Steuereinheit (203, 303, 403) eingerichtet ist batteriemodulübergreifende Funktionen (431, 432, 433, 434) auszuführen.Electrochemical battery system (200, 300) comprising a plurality of battery modules (204 (1), 204 (2), 204 (3), 204 (4), 304 (1), 304 (2), 304 (3) which can be connected in parallel, 304 (4)) and at least one control unit (203, 303, 403), each battery module (204 (1), 204 (2), 204 (3), 204 (4), 304 (1), 304 (2) , 304 (3), 304 (4)) at least one battery control unit (209 (1), 209 (2), 209 (3), 209 (4), 309 (1), 309 (2), 309 (3), 309 (4), 409), the battery control unit (209 (1), 209 (2), 209 (3), 209 (4), 309 (1), 309 (2), 309 (3), 309 ( 4), 409) comprises a battery management system for performing battery module-specific functions (440, 441, 442, 443), the battery control units (209 (1), 209 (2), 209 (3), 209 (4), 309 (1 ), 309 (2), 309 (3), 309 (4), 409) are in a communication connection (207, 307, 407) with the control unit (203, 303, 403), the control unit (203, 303, 403 ) cross-module functions (431, 432, 433, 434) must be set up. Elektrochemisches Batteriesystem (200, 300) nach Anspruch 1, wobei die Batteriesteuergeräte (209(1), 209(2), 209(3), 209(4), 309(1), 309(2), 309(3), 309(4), 409) und/oder die Batteriemanagementsysteme der Mehrzahl von Batteriemodulen (204(1), 204(2), 204(3), 204(4), 304(1), 304(2), 304(3), 304(4)) im Wesentlichen identisch sind.Electrochemical battery system (200, 300) according to Claim 1 , wherein the battery control units (209 (1), 209 (2), 209 (3), 209 (4), 309 (1), 309 (2), 309 (3), 309 (4), 409) and / or the battery management systems of the plurality of battery modules (204 (1), 204 (2), 204 (3), 204 (4), 304 (1), 304 (2), 304 (3), 304 (4)) are essentially identical are. Elektrochemisches Batteriesystem (200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die batteriemodulspezifischen Funktionen (440, 441, 442, 443) eine Temperaturüberwachung, eine Stromüberwachung, eine Ladezustandsbestimmung, eine Alterungszustandsbestimmung und/oder einen Ladezustandsausgleich innerhalb eines Batteriemoduls (204(1), 204(2), 204(3), 204(4), 304(1), 304(2), 304(3), 304(4)) umfassen.Electrochemical battery system (200, 300) according to one of the preceding claims, wherein the battery module-specific functions (440, 441, 442, 443) include temperature monitoring, current monitoring, charge status determination, aging status determination and / or charge status compensation within a battery module (204 (1) , 204 (2), 204 (3), 204 (4), 304 (1), 304 (2), 304 (3), 304 (4)). Elektrochemisches Batteriesystem (200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die batteriemodulübergreifenden Funktionen (431, 432, 433, 434) eine Leistungsprädiktion, eine Reichweitenbestimmung, eine Ansteuerung eines Elektromotors, eine Ansteuerung eines Wechselrichters, einen Ladezustandsausgleich zwischen Batteriemodulen (204(1), 204(2), 204(3), 204(4), 304(1), 304(2), 304(3), 304(4)), ein Zu- und/oder Abschalten von Batteriemodulen (204(1), 204(2), 204(3), 204(4), 304(1), 304(2), 304(3), 304(4)), und/oder eine Ermittlung einer Betriebsstrategie für das Batteriesystem (200, 300) umfassen.Electrochemical battery system (200, 300) according to one of the preceding claims, wherein the functions across the battery modules (431, 432, 433, 434) predict performance, determine range, control an electric motor, control an inverter, charge state compensation between battery modules (204 (1 ), 204 (2), 204 (3), 204 (4), 304 (1), 304 (2), 304 (3), 304 (4)), switching battery modules on and / or off (204 ( 1), 204 (2), 204 (3), 204 (4), 304 (1), 304 (2), 304 (3), 304 (4)), and / or a determination of an operating strategy for the battery system ( 200, 300). Elektrochemisches Batteriesystem (200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsverbindung (207, 307, 407) eine kabellose Verbindung und/oder eine kabelgebundene Verbindung, insbesondere eine Ringbus-Topologie, umfasst.Electrochemical battery system (200, 300) according to one of the preceding claims, wherein the communication link (207, 307, 407) comprises a wireless connection and / or a wired connection, in particular a ring bus topology. Verfahren zum Betreiben eines elektrochemischen Batteriesystems (200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend folgende Schritte: a. Erkennen eines defekten Batteriemoduls (309(2)), insbesondere Erkennen von defekten Batteriezellen und/oder eines defekten Batteriesteuergeräts (209(1), 209(2), 209(3), 209(4), 309(1), 309(2), 309(3), 309(4), 409), durch eine Steuereinheit (203, 303, 403) und/oder durch ein Batteriemanagementsystem eines Batteriesteuergeräts (209(1), 209(2), 209(3), 209(4), 309(1), 309(2), 309(3), 309(4), 409) des Batteriesystems (200, 300); b. Öffnen eines Schalters (211(1), 211(2), 211(3), 211(4)), insbesondere eines Schützes, eines Relais und/oder eines elektronischen Schalters, wodurch das defekte Batteriemodul (309(2)) vom Batteriesystem (200, 300) elektrisch getrennt wird und/oder Schließen eines Schalters (211(1), 211(2), 211(3), 211(4)), insbesondere eines Schützes, eines Relais und/oder eines elektronischen Schalters, wodurch das defekte Batteriemodul (309(2)) elektrisch überbrückt wird;Method for operating an electrochemical battery system (200, 300) according to one of the Claims 1 to 5 , comprising the following steps: a. Detection of a defective battery module (309 (2)), in particular detection of defective battery cells and / or a defective battery control unit (209 (1), 209 (2), 209 (3), 209 (4), 309 (1), 309 ( 2), 309 (3), 309 (4), 409), by a control unit (203, 303, 403) and / or by a battery management system of a battery control device (209 (1), 209 (2), 209 (3), 209 (4), 309 (1), 309 (2), 309 (3), 309 (4), 409) of the battery system (200, 300); b. Opening a switch (211 (1), 211 (2), 211 (3), 211 (4)), in particular a contactor, a relay and / or an electronic switch, whereby the defective battery module (309 (2)) from the battery system (200, 300) is electrically separated and / or closing a switch (211 (1), 211 (2), 211 (3), 211 (4)), in particular a contactor, a relay and / or an electronic switch, whereby the defective battery module (309 (2)) is bridged electrically; Verfahren zum Betreiben eines elektrochemischen Batteriesystems (200, 300) gemäß Anspruch 6, wobei zur Erkennung des defekten Batteriemoduls (309(2)) ein durch die Batteriemodule (204(1), 204(2), 204(3), 204(4), 304(1), 304(2), 304(3)) fließender elektrischer Strom, eine Batteriemodulspannung, eine Batteriemodultemperatur, eine Batteriezellspannung und/oder eine Batteriezelltemperatur gemessen wird, wobei auf ein defektes Batteriemodul (309(2)) geschlossen wird, wenn der durch das Batteriemodul (204(1), 204(2), 204(3), 204(4), 304(1), 304(2), 304(3)), 304(4)) fließende Strom im Wesentlichen gleich null ist, die Batteriemodulspannung einen vorgegebenen Spannungsgrenzwert unterschreitet und/oder die Batteriemodultemperatur und/oder die Batteriezelltemperatur einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert überschreitet.Method for operating an electrochemical battery system (200, 300) according to Claim 6 , in order to identify the defective battery module (309 (2)) by the battery modules (204 (1), 204 (2), 204 (3), 204 (4), 304 (1), 304 (2), 304 ( 3)) flowing electrical current, a battery module voltage, a battery module temperature, a battery cell voltage and / or a battery cell temperature is measured, whereby a defective battery module (309 (2)) is inferred if the battery module (204 (1), 204 ( 2), 204 (3), 204 (4), 304 (1), 304 (2), 304 (3)), 304 (4)) the current flowing is substantially zero, the battery module voltage falls below a predetermined voltage limit and / or the battery module temperature and / or the battery cell temperature exceeds a predetermined temperature limit. Verwendung eines elektrochemischen Batteriesystems (200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 oder 7 für Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Plug-In-Hybridfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Pedelecs oder E-Bikes, elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen, für portable Einrichtungen zur Telekommunikation oder Datenverarbeitung, für elektrische Handwerkzeuge oder Küchenmaschinen, sowie in stationären Speichern zur Speicherung insbesondere regenerativ gewonnener elektrischer Energie.Use of an electrochemical battery system (200, 300) according to one of the Claims 1 to 5 and / or a method according to one of the Claims 6 or 7 for electric vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, aircraft, pedelecs or e-bikes, electrically powered work machines, for portable devices for telecommunications or data processing, for electric hand tools or kitchen machines, as well as in stationary memories for storing, in particular, regeneratively obtained electrical energy.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020207865A1 (en) 2020-06-25 2021-12-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Battery system and method for operating a battery system
DE102022128260A1 (en) 2022-10-25 2024-04-25 Elringklinger Ag Battery management system in a battery system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160276855A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Thunder Power Hong Kong Ltd. Battery pack and connecting circuits of battery modules
US20180099579A1 (en) * 2015-04-20 2018-04-12 Upgrade Technology Engineering Ltd. Battery system comprising a control system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160276855A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Thunder Power Hong Kong Ltd. Battery pack and connecting circuits of battery modules
US20180099579A1 (en) * 2015-04-20 2018-04-12 Upgrade Technology Engineering Ltd. Battery system comprising a control system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020207865A1 (en) 2020-06-25 2021-12-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Battery system and method for operating a battery system
DE102022128260A1 (en) 2022-10-25 2024-04-25 Elringklinger Ag Battery management system in a battery system

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