DE102019104664A1

DE102019104664A1 - Akkumulatoranordnung sowie Verfahren zum Ermitteln des Zustands einer Akkumulatorzelle einer Akkumulatoranordnung

Info

Publication number: DE102019104664A1
Application number: DE102019104664.5A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kellermann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-08-27

Abstract

Eine Akkumulatoranordnung (10) umfasst eine Mehrzahl von Akkumulatorzellen (18), die in einer Akkumulatorschaltung (12) angeordnet sind. Ferner umfasst die Akkumulatoranordnung (10) einen zentralen Netzwerkknoten (14), der außerhalb der Akkumulatorschaltung (12) vorgesehen und eingerichtet ist, Daten über die Akkumulatorzellen (18) zu empfangen. Des Weiteren umfasst die Akkumulatoranordnung (10) eine Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten (20), die den Akkumulatorzellen (18) zugeordnet und parallel zu den Akkumulatorzellen (18) geschaltet sind. Die Zellnetzwerkknoten (20) sind jeweils eingerichtet, Daten durch die Akkumulatorzellen (18) zu übertragen. Des Weiteren umfasst die Akkumulatoranordnung (10) eine Steuerungsvorrichtung (16), die mit dem zentralen Netzwerkknoten (14) kommunikativ verbunden ist. Zumindest ein erster Zellnetzwerkknoten (22) der Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten (20) ist eingerichtet, Daten in einem Sende-Modus durch die Akkumulatorzellen (18) an den zentralen Netzwerkknoten (14) zu übertragen. Die Steuerungsvorrichtung (16) ist eingerichtet, aus den im Sende-Modus übermittelten Daten den Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) zugeordneten Akkumulatorzelle (18) zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln des Zustands einer Akkumulatorzelle einer Akkumulatoranordnung, die besser überwacht werden kann.
Bei zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, beispielsweise einem rein elektrischen Kraftfahrzeug oder einem Hybrid-Kraftfahrzeug, das sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen Elektromotor umfasst, kommen Akkumulatoranordnungen zum Einsatz, die eine Mehrzahl von Akkumulatorzellen umfassen. Die Akkumulatorzellen sind in einer Akkumulatorschaltung angeordnet, wobei die einzelnen Akkumulatorzellen in Serie und/oder parallel geschaltet sein können. Ferner lassen sich die Akkumulatorzellen zu Modulen kombinieren, um sogenannte Akkumulatormodule auszubilden. Typischerweise werden Lithium-Ionen-Akkumulatoren bzw. -Batterien als Akkumulatorzellen verwendet.
Im Betrieb des Kraftfahrzeugs muss der Zustand der jeweiligen Akkumulatorzelle, nämlich der sogenannte „state of health“ (SoH) bzw. „state of charge“ (SoC), ständig überwacht werden, insbesondere während des Aufladens der Akkumulatorzellen bzw. im Lastfall, wenn die Akkumulatorzellen entladen werden. Bisher ist hierfür eine separate elektronische Überwachungseinrichtung pro Akkumulatorzelle vorgesehen, die mit einer zentralen Batterieüberwachungseinrichtung verbunden ist, beispielsweise einem CAN-Bus. Als problematisch hat sich hierbei jedoch herausgestellt, dass ein hoher Spannungsunterschied von mehreren 100 Volt zwischen der ersten Akkumulatorzelle und der letzten Akkumulatorzelle gegenüber dem CAN-Bus bzw. der Batterieüberwachungseinrichtung zu isolieren ist. Aufgrund des hohen Spannungsunterschieds ist eine aufwändige Isolation notwendig, wodurch die Kosten der Akkumulatoranordnung entsprechend hoch sind.
Aus der DE 10 2015 208 464 A1 ist es bekannt, jeder Akkumulatorzelle einen Netzwerkknoten zuzuordnen, die zusammen mit einem zentralen Netzwerkknoten ein Netzwerk zur Datenübertragung ausbilden, wobei zwei Netzwerkknoten untereinander kommunizieren, um den Zustand einer einem zweiten Netzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle zu ermitteln. Hierdurch ist es möglich, auf die aufwändige Isolation zu verzichten. Allerdings lässt sich der jeweilige Zustand der Akkumulatorzelle nur mit hohem mathematischen Aufwand ermitteln.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute und kostengünstige Akkumulatoranordnung sowie ein einfaches und kostengünstiges Verfahren bereitzustellen, um den Zustand einer Akkumulatorzelle zu ermitteln.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Akkumulatoranordnung, mit

- einer Mehrzahl von Akkumulatorzellen, die in einer Akkumulatorschaltung angeordnet sind,
- einem zentralen Netzwerkknoten, der außerhalb der Akkumulatorschaltung vorgesehen und eingerichtet ist, Daten über die Akkumulatorzellen zu empfangen,
- einer Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten, die den Akkumulatorzellen zugeordnet und parallel zu den Akkumulatorzellen geschaltet sind, wobei die Zellnetzwerkknoten jeweils eingerichtet sind, Daten durch die Akkumulatorzellen zu übertragen, und
- einer Steuerungsvorrichtung, die mit einem zentralen Netzwerkknoten kommunikativ verbunden ist,

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln des Zustands einer Akkumulatorzelle einer Akkumulatoranordnung, die eine Mehrzahl von Akkumulatorzellen, die in einer Akkumulatorschaltung angeordnet sind, sowie eine Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten umfasst, die den Akkumulatorzellen zugeordnet und parallel zu den Akkumulatorzellen geschaltet sind, wobei:

- ein erster Zellnetzwerkknoten der Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten, in einem Sende-Modus, Daten durch die Akkumulatorzellen an einen zentralen Netzwerkknoten überträgt, der außerhalb der Akkumulatorschaltung vorgesehen ist, und wobei
- eine Steuerungsvorrichtung, die mit dem zentralen Netzwerkknoten kommunikativ verbunden ist, aus den im Sende-Modus übermittelten Daten den Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle ermittelt.

Die Erfindung stellt sicher, dass mit der Datenübertragung bzw. Kommunikation über das Stromnetz ein zusätzlicher Bus und eine dann notwendige Isolation des Busses gegenüber der Schaltungsanordnung entfallen können. Der Aufwand zum Herstellen der Akkumulatoranordnung sowie die Wartung lassen sich so reduzieren.
Zudem lässt sich der Zustand der Akkumulatorzelle leichter ermitteln, da zumindest der erste Zellnetzwerkknoten direkt Daten an den zentralen Netzwerkknoten sendet, über die auf den Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle geschlossen werden kann. Insofern ist es nicht notwendig, dass eine aufwendige Rückrechnung auf die Impedanz der einzelnen Akkumulatorzelle vorgenommen werden muss, indem zunächst eine Übertragungsfunktion zwischen zwei Zellnetzwerkknoten gemessen wird, um darüber auf die Impendanz einer einzelnen Akkumulatorzelle zu schließen.
Grundsätzlich bilden der zentrale Netzwerkknoten sowie die Mehrzahl der Zellnetzwerkknoten zusammen ein Netzwerk aus, das Daten durch die Mehrzahl der Akkumulatorzellen überträgt. Eine derartige Datenübertragung über ein so ausgebildetes Stromnetz wird in der Energietechnik auch als „Power Line Communication“ (PLC) bezeichnet.
Zum Ausbilden der Netzwerkkommunikation kann zunächst vorgesehen sein, dass der zentrale Netzwerkknoten ein Einrichtungssignal aussendet, das die Akkumulatorschaltung durchläuft, um geeignete Kanäle für die Kommunikation mit den einzelnen Zellnetzwerkknoten zu finden. Dieses Verfahren wird auch als „Channel Sounding“ bezeichnet. Hierbei kann ein OFDM-Verfahren (Orthogonales Frequenzmultiplexverfahren) verwendet werden.
Nachdem die geeigneten Kanäle gefunden worden sind, lässt sich eine entsprechende Kommunikation zwischen den Zellnetzwerkknoten und dem zentralen Netzwerkknoten herstellen.
Das Einrichtungssignal kann ein Signal, das den Trägerfrequenzen eines Übertragungsverfahrens mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Trägerfrequenzen entspricht, und/oder ein Signal sein, das den Trägerfrequenzen des OFDM-Verfahrens entspricht.
Ein Aspekt sieht vor, dass der zentrale Netzwerkknoten eingerichtet ist, die vom ersten Zellnetzwerkknoten übermittelten Daten zu empfangen. Insofern werden die Daten von dem ersten Zellnetzwerkknoten an den zentralen Netzwerkknoten übermittelt, der außerhalb der Akkumulatorschaltung angeordnet ist, insbesondere nachdem geeignete Kanäle ermittelt worden sind. Der zentrale Netzwerkknoten kann die Daten empfangen und verarbeiten, sodass hierüber auf den Zustand des ersten Zellnetzwerkknotens geschlossen werden kann.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass zumindest der erste Zellnetzwerkknoten eingerichtet ist, Zustandsdaten der dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle selbsttätig und direkt zu ermitteln, insbesondere wobei der erste Zellnetzwerkknoten ausgebildet ist, die Impedanz der wenigstens einem zugeordneten Akkumulatorzelle direkt zu messen. Da der erste Zellnetzwerkknoten ausgebildet ist, die Zustandsdaten der zugeordneten Akkumulatorzelle selbstständig und direkt zu ermitteln, ist es nicht notwendig, eine Übertragungsfunktion zu messen, die zwischen dem ersten Zellnetzwerkknoten und einem anderen Zellnetzwerkknoten bzw. dem zentralen Netzwerkknoten vorliegt. Vielmehr kann der Zellnetzwerkknoten die Zustandsdaten, beispielsweise die gemessene Impedanz der zugeordneten Akkumulatorzelle, direkt ermitteln und die ermittelten Zustandsdaten an den zentralen Netzwerkknoten übertragen. Insofern handelt es sich bei den durch die Akkumulatorzellen übertragenen Daten um Zustandsdaten.
Der Zustand der dem ersten Netzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle ist demnach bereits am ersten Zellnetzwerkknoten bekannt, sodass auf den Zustand des ersten Zellnetzwerkknotens nicht mehr (aufwändig) zurückgerechnet werden muss. Vielmehr werden die Zustandsdaten der dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle vom ersten Zellnetzwerkknoten selbst ermittelt und die ermittelten Zustandsdaten nur noch an den zentralen Netzwerkknoten übersandt, an dem die Zustandsdaten von der Steuerungsvorrichtung ausgelesen werden können.
Insbesondere ist zumindest dem ersten Zellnetzwerkknoten ein Shunt-Widerstand zugeordnet, wobei der erste Zellnetzwerkknoten eingerichtet ist, die Impedanz der wenigstens einem zugeordneten Akkumulatorzelle über den Shunt-Widerstand zu ermitteln. Insofern kann der erste Zellnetzwerkknoten die Impedanz der zugeordneten Akkumulatorzelle selbst bestimmen, indem ein zusätzlicher Shunt-Widerstand vorgesehen ist, über den ein Strom gemessen werden kann. Aus dem gemessenen Strom kann auf die Impedanz der Akkumulatorzelle geschlossen werden, was wiederum genutzt wird, um den Zustand der Akkumulatorzelle zu ermitteln. Daher kann der erste Zellnetzwerkknoten selbsttätig und direkt den Zustand der Akkumulatorzelle ermitteln.
Der erste Zellnetzwerkknoten kann den Shunt-Widerstand als integrales Bauteil aufweisen. Alternativ kann der Shunt-Widerstand separat zum ersten Zellnetzwerkknoten vorgesehen sein, beispielsweise in einer Erweiterung, die mit dem Zellnetzwerkknoten gekoppelt ist. Insofern ist der Shunt-Widerstand zwischen dem ersten Zellnetzwerkknoten und der zu überwachenden Akkumulatorzelle vorgesehen.
Allgemein ist der Shunt-Widerstand zwischen einer Spannungsquelle des Zellnetzwerkknotens und der zu überwachenden Akkumulatorzelle angeordnet.
Grundsätzlich kann über die Impedanz auf den Ladezustand der Akkumulatorzelle, die Alterung der Akkumulatorzelle, den Innenwiderstand der Akkumulatorzelle, die Temperatur der Akkumulatorzelle und/oder die mechanische Spannung, die auf die Akkumulatorzelle wirkt, geschlossen werden. Diese Parameter der Akkumulatorzelle werden auch als Zustand bezeichnet, insbesondere als „state of health“ (SoH) bzw. „state of charge“ (SoC).
Der Ladezustand, die Alterung, der Innenwiderstand, die Temperatur und die auf die Akkumulatorzelle wirkende mechanische Spannung verändern den Frequenzgang eines Signals, das an die Akkumulatorzelle anliegt, sodass die Veränderung des angelegten Signals einem bestimmten Zustand entspricht. Somit kann der entsprechende Zustand der Akkumulatorzelle mittels eines an die Akkumulatorzelle angelegten Signals ermittelt werden.
Grundsätzlich kann der entsprechende Zellnetzwerkknoten ausgebildet sein, die Dämpfung des angelegten Signals zu ermitteln, um hierüber auf den Zustand der Akkumulatorzelle zu schließen.
Es wird der Frequenzgang der Impedanz ermittelt, also die Amplitude sowie der Phasengang. Es handelt sich beim Frequenzgang um eine komplexe Funktion bzw. komplexe Größe, die einen Realteil und einen Imaginärteil umfasst.
Der Realteil ist dabei dem (ohmschen) Widerstand bzw. Wirkwiderstand (Resistenz) zugeordnet, wohingegen der Imaginärteil dem Blindwiderstand bzw. der Reaktanz zugeordnet ist.
Über den Realteil und den Imaginärteil lässt sich so der Zustand der zu überwachenden Akkumulatorzelle ermitteln, insbesondere der Ladezustand der Akkumulatorzelle, also der „state of charge“ (SoC), sowie der Gesundheits- bzw. Alterungszustand der Akkumulatorzelle, also der „state of health“ (SoH).
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass zumindest der erste Zellnetzwerkknoten als ein MIMO-Knoten ausgebildet ist, der mehrere Kommunikationskanäle umfasst, insbesondere wobei ein erster Kommunikationskanal vorgesehen ist, um ein Signal an der zugeordneten Akkumulatorzelle anzulegen, und wobei ein zweiter Kommunikationskanal vorgesehen ist, um eine Rückmeldung der Akkumulatorzelle (Antwortsignal) zu empfangen, woraus der Zustand der Akkumulatorzelle hervorgeht. Mit anderen Worten wird über den jeweiligen Frequenzgang der Akkumulatorzelle, der eine Änderung der Amplitude (Dämpfung) bzw. der Phase zur Folge hat, auf den Zustand geschlossen. Dem zweiten Kommunikationskanal ist beispielsweise der Shunt-Widerstand zugeordnet. Hierdurch ist es möglich, dass der erste Zellnetzwerkknoten selbsttätig und direkt die Zustandsdaten der zugeordneten Akkumulatorzelle ermittelt.
Beispielsweise legt der erste Zellnetzwerkknoten über den ersten Kommunikationskanal ein entsprechendes Signal an die zu überwachende Akkumulatorzelle an, wobei eine Signalantwort über den zweiten Kommunikationskanal des MIMO-Netzwerkknotens empfangen wird.
Des Weiteren können die ermittelten Daten, insbesondere die Zustandsdaten, über einen weiteren Kommunikationskanal an den zentralen Netzwerkknoten übermittelt werden.
Alternativ können die Daten an den zentralen Netzwerkknoten über einen der ersten beiden Kommunikationskanäle übermittelt werden, sofern der erste Zellnetzwerkknoten die Zustandsdaten der zuständigen Akkumulatorzelle bereits ermittelt hat.
Grundsätzlich kann der erste Zellnetzwerkknoten von der Steuerungsvorrichtung (und über den zentralen Netzwerkknoten) angewiesen worden sein, die Zustandsdaten zu ermitteln, also ein entsprechendes Signal an die zu überwachende Akkumulatorzelle anzulegen und die Rückmeldung bzw. das Antwortsignal zu empfangen.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, den ersten Zellnetzwerkknoten anzuweisen, ein Testsignal mit einer bestimmten Frequenz an die dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordnete Akkumulatorzelle anzulegen, und den zentralen Netzwerkknoten anzuweisen, eine Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle bestimmbar ist. In der zweiten Ausführungsform wird demnach die Übertragungsfunktion zwischen dem ersten Zellnetzwerkknoten und dem zentralen Netzwerkknoten ermittelt, der außerhalb der Akkumulatorschaltung vorgesehen ist, um auf den Zustand der zugeordneten Akkumulatorzelle zu schließen.
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform wird in der zweiten Ausführungsform der Zustand aus der Übertragungsfunktion zwischen dem ersten Zellnetzwerkknoten und dem zentralen Netzwerkknoten ermittelt, wohingegen in der ersten Ausführungsform die Zustandsdaten der Akkumulatorzelle direkt vom ersten Zellnetzwerkknoten ermittelt und lediglich an den zentralen Netzwerkknoten weitergeleitet worden sind.
In der zweiten Ausführungsform muss also auf die Impedanz der Akkumulatorzelle zurückgerechnet werden. Mit anderen Worten wird der Zustand der Akkumulatorzelle basierend auf der Signalantwort auf das Testsignal ermittelt. Im Gegensatz zum Stand der Technik betrifft die Übertragungsfunktion, die auszuwerten ist, jedoch die Kommunikation zwischen dem der Akkumulatorzelle zugeordneten ersten Netzwerkknoten und dem zentralen Netzwerkknoten. Hierdurch lässt sich mit deutlich einfacheren Mitteln auf die Impedanz der Akkumulatorzelle und somit den entsprechenden Zustand zurückrechnen, da der Einfluss der weiteren Akkumulatorzellen der Akkumulatorschaltung vernachlässigt werden können.
Das Testsignal kann eine vorbestimmte Frequenz aufweisen, insbesondere aufgrund des zuvor über das Einrichtungssignal ermittelten Kanals. Aufgrund des Testsignals können Widerstände und Kapazitäten in der Akkumulatorzelle bestimmt werden. Beispielsweise dehnt sich die Akkumulatorzelle beim Laden aus, wodurch sich der Frequenzgang der Akkumulatorzelle verändert, wodurch auf den Zustand der Akkumulatorzelle geschlossen werden kann.
Die vorbestimmte Frequenz kann in einem Bereich von etwa 1 MHz bis etwa 100 MHz liegen, insbesondere zwischen 1 MHz und 50 MHz, beispielsweise zwischen 1 MHz und 30 MHz.
Das Testsignal kann ein Signal einer Impedanzanalyse und/oder ein Signal einer Frequenzganganalyse sein. Die Impedanzanalyse und/oder die Frequenzganganalyse können die Trägerfrequenzen eines Übertragungsverfahrens verwenden, das eine Mehrzahl unterschiedlicher Trägerfrequenzen verwendet. Das Übertragungsverfahren kann ein OFDM-Verfahren (Orthogonal Frequency Divisional Modulation) sein.
Der Zellnetzwerkknoten kann als Testsignal ein Signal verwenden, das dazu eingesetzt wird, die Bandbreite eines Übertragungskanals bei einer Mehrzahl von potentiellen Trägerfrequenzen zu bestimmen. Dies hat den Vorteil, dass bereits vorhandene Mittel und Algorithmen zum Bestimmen des Zustandes einer Akkumulatorzelle mitverwendet werden können, obwohl diese Mittel ursprünglich dazu vorgesehen waren, die Bandbreite eines Übertragungskanals zu prüfen. Ein derartiges Verfahren wird im Bereich von PLC als „Channel Sounding“ bezeichnet, wie bereits erläutert wurde.
Insbesondere ist die Steuerungsvorrichtung demnach eingerichtet, die empfangene Signalantwort auszuwerten, um die Impedanz der dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle aus der Signalantwort zu ermitteln. Insofern wird die Impedanz aus dem angelegten Testsignal ermittelt.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, die Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten nacheinander anzuweisen, jeweils ein Testsignal mit einer entsprechenden Frequenz an die jeweils zugeordnete Akkumulatorzelle anzulegen, und den zentralen Netzwerkknoten anzuweisen, eine entsprechende Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der jeweiligen Akkumulatorzelle bestimmbar ist. Insofern werden sämtliche Akkumulatorzellen nacheinander mit einem Testsignal beaufschlagt, wobei die Testsignale jeweils unterschiedliche Frequenzen haben können.
Insbesondere sind die Frequenzen der Testsignale jeweils zuvor bei der Einrichtung des Netzwerks ermittelt worden, um die entsprechenden Kanäle zwischen den einzelnen Zellnetzwerkknoten und dem zentralen Netzwerkknoten auszubilden. Die Steuerungsvorrichtung ermittelt für jedes der unterschiedlichen Testsignale die zugeordnete Impedanz der Akkumulatorzelle, sodass hierüber auf den Zustand der jeweiligen Akkumulatorzelle geschlossen werden kann.
Hierdurch ist es möglich, dass die Zustände der einzelnen Akkumulatorzelle genau bestimmt werden können, da sich etwaige Fehler bzw. Abweichungen gegeneinander aufheben bzw. kompensieren lassen, sofern die Daten sämtlicher Akkumulatorzellen vorliegen. Eine entsprechend genaue Ermittlung der Zustände der einzelnen Akkumulatorzellen ist somit sichergestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt weisen der zentrale Netzwerkknoten und jeder der Netzwerkknoten jeweils einen Empfangs-Modus und/oder einen Sende-Modus auf, wobei der jeweilige Innenwiderstand im Empfangs-Modus zumindest eine Größenordnung höher ist als im Sende-Modus. Hierdurch lässt sich ein einfaches Modell nutzen, um aufgrund der Testsignale auf die jeweilige Impedanz der zugeordneten Akkumulatorzelle in einfacher Weise schließen zu können. Dies liegt unter anderem daran, dass der um wenigstens eine Größenordnung höhere Innenwiderstand eine entsprechende Annäherung des Modells erlaubt.
Grundsätzlich kann der zentrale Netzwerkknoten eingerichtet sein, Daten durch Akkumulatorzellen zu übertragen, wobei die Zellnetzwerkknoten jeweils eingerichtet sind, Daten über die Akkumulatorzellen zu empfangen. Eine entsprechende Kommunikation im Netzwerk ist demnach möglich, sodass Daten zwischen den Netzwerkknoten ausgetauscht werden können.
Beispielsweise ist jeweils ein Zellnetzwerkknoten zwei, insbesondere benachbarten, Akkumulatorzellen zugeordnet. Hiermit lässt sich ein einfach aufgebautes Netzwerk hinsichtlich der Kommunikation ausbilden.
Grundsätzlich können alle Zellnetzwerkknoten ausgebildet sein, die Impedanz der wenigstens einen zugeordneten Akkumulatorzelle direkt zu messen. Insofern können alle Zellnetzwerkknoten jeweils einen Sende-Modus aufweisen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, einen ersten Zellnetzwerkknoten über den zentralen Netzwerkknoten anzuweisen, ein Testsignal mit einer bestimmten Frequenz an die dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordnete Akkumulatorzelle anzulegen, und einen weiteren Zellnetzwerkknoten über den zentralen Netzwerkknoten anzuweisen, eine Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle oder der Zustand der dem weiteren Zellnetzwerkknoten zugeordneten Akkumulatorzelle bestimmbar ist, wobei die Akkumulatoranordnung eingerichtet ist, den Zustand der jeweiligen Akkumulatorzelle durch Anwendung von künstlicher Intelligenz und/oder Maschinenlernen zu bestimmen. Die zuvor erwähnte komplizierte Berechnung kann umgangen werden, indem künstliche Intelligenz und/oder Maschinenlernen zum Einsatz kommen bzw. kommt, um die jeweilige Übertragungsfunktion zwischen zwei Zellnetzwerkknoten zu berechne, sodass auf den Zustand der entsprechenden Akkumulatorzelle geschlossen werden kann. Bei den Zellnetzwerkknoten kann es sich insbesondere um benachbarte Zellnetzwerkknoten handeln, also Zellnetzwerkknoten, die zwei benachbarten Akkumulatorzellen zugeordnet sind.
Grundsätzlich können alle Zellnetzwerkknoten gleich ausgebildet sein. Beispielsweise sind allen Zellnetzwerkknoten entsprechende Shunt-Widerstände zugeordnet.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung, und
- 2 ein Ersatzschaltbild, das die Kommunikation bei einer Akkumulatoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform verdeutlicht.

In 1 ist eine Akkumulatoranordnung 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, die eine Akkumulatorschaltung 12, einen zentralen Netzwerkknoten 14, der außerhalb der Akkumulatorschaltung 12 angeordnet ist, sowie eine Steuerungsvorrichtung 16 aufweist.
Die Steuerungsvorrichtung 16 ist mit dem zentralen Netzwerkknoten 14 kommunikativ verbunden, insbesondere direkt mit dem zentralen Netzwerkknoten 14 elektrisch verbunden.
Zudem sind der zentrale Netzwerkknoten 14 sowie die Steuerungsvorrichtung 16 über eine separate Spannungsquelle, beispielsweise eine Autobatterie, mit Spannung versorgt.
Die Akkumulatorschaltung 12 umfasst eine Mehrzahl von Akkumulatorzellen 18, die in der gezeigten Ausführungsform in Serie geschaltet sind. Bei den Akkumulatorzellen 18 kann es sich um Hochvolt-Akkumulatorzellen handeln.
Der zentrale Netzwerkknoten 14 ist an die Akkumulatorschaltung 12 mittels zumindest eines Koppelkondensators bezugspotenzialfrei angeschlossen. Insofern liegt am zentralen Netzwerkknoten 14 keine Hochspannung an, da der zentrale Netzwerkknoten 14 kapazitiv mit der Akkumulatorschaltung 12 gekoppelt ist. Demnach ist im Bereich des zentralen Netzwerkknotens 14 und der Steuerungsvorrichtung 16 keine anspruchsvolle Isolation notwendig.
Den Akkumulatorzellen 18 sind mehrere Zellnetzwerkknoten 20 zugeordnet, die jeweils ausgebildet sind, mit dem zentralen Netzwerkknoten 14 zu kommunizieren, insbesondere durch die Akkumulatorzellen 18.
Aus 1 wird deutlich, dass jeder der Mehrzahl von Akkumulatorzellen 18 ein eigener Zellnetzwerkknoten 20 zugeordnet ist, wobei die Zellnetzwerkknoten 20 jeweils parallel zu den jeweiligen Akkumulatorzellen 18 geschaltet sind.
Zudem ist in der gezeigten Ausführungsform einem ersten Zellnetzwerkknoten 22 der mehreren Zellnetzwerkknoten 20 ein Shunt-Widerstand 24 zugeordnet, über den ein Strom gemessen werden kann, der durch den Shunt-Widerstand 24 fließt.
Hierzu ist dem Shunt-Widerstand 24 eine Spannungsmessvorrichtung 26 zugeordnet, sodass die Spannung über den Shunt-Widerstand 24 gemessen werden kann, um hierüber auf den durch den Shunt-Widerstand 24 fließenden Strom zu schließen.
Grundsätzlich hat zumindest der erste Zellnetzwerkknoten 22 auch eine Spannungsquelle 28, über die eine Spannung bzw. ein Signal an die dem ersten Zellnetzwerkknoten 22 zugeordnete Akkumulatorzelle 18 angelegt werden kann.
Ferner ist in dem Ersatzschaltbild der 1 ein Innenwiderstand des ersten Zellnetzwerkknotens 22 eingezeichnet, der in Reihe mit der Spannungsquelle 28 und dem Shunt-Widerstand 24 geschaltet ist.
Der erste Zellnetzwerkknoten 22 ist eingerichtet, Zustandsdaten der dem ersten Zellnetzwerkknoten 22 zugeordneten Akkumulatorzelle 18 selbsttätig und direkt zu ermitteln, da über den gemessenen Strom, der durch den Shunt-Widerstand 24 erfasst wird, auf die Impedanz der zugeordneten Akkumulatorzelle 18 geschlossen werden kann.
Aus der Impedanz lässt sich wiederum auf den Innenwiderstand der Akkumulatorzelle 18, den Ladezustand der Akkumulatorzelle 18, die Alterung der Akkumulatorzelle 18, die Temperatur der Akkumulatorzelle 18 und/oder die mechanische Spannung schließen, die auf die Akkumulatorzelle 18 wirkt. Diese Parameter der Akkumulatorzelle 18 werden als Zustand der Akkumulatorzelle 18 bezeichnet.
Der erste Zellnetzwerkknoten 22 kann hierzu als ein MIMO-Knoten ausgebildet sein, der einen ersten Kommunikationskanal sowie einen zweiten Kommunikationskanal umfasst, worüber der erste Zellnetzwerkknoten 22 mit der zugeordneten Akkumulatorzelle 18 kommunizieren kann, um die Impedanz der zugeordneten Akkumulatorzelle 18 zu ermitteln.
Beispielweise wird ein Strom bzw. ein Signal über den ersten Kommunikationskanal an die zugeordnete Akkumulatorzelle 18 angelegt, wobei eine Rückmeldung bzw. eine Signalantwort der Akkumulatorzelle 18 über den zweiten Kommunikationskanal empfangen wird. Mittels des Shunt-Widerstands 24 kann der Strom der Rückmeldung bzw. der Signalantwort gemessen werden, sodass der erste Zellnetzwerkknoten 22 die Zustandsdaten der zugeordneten Akkumulatorzelle 18 selbsttätig und direkt erfassen kann.
Anschließend kann der erste Zellnetzwerkknoten 22 die ermittelten Zustandsdaten über beispielsweise einen der beiden Kommunikationskanäle an den zentralen Netzwerkknoten 14 übermitteln, der eingerichtet ist, die vom ersten Zellnetzwerkknoten 22 übermittelten Daten, hier die Zustandsdaten, zu empfangen.
Die Steuerungsvorrichtung 16, die mit dem zentralen Netzwerkknoten 14 kommunikativ verbunden ist, kann den zentralen Netzwerkknoten 14 anweisen, die Signalantwort zu empfangen.
Zudem ist die Steuerungsvorrichtung 16 eingerichtet, auf die vom zentralen Netzwerkknoten 14 empfangenen Daten zugreifen und diese auswerten, um hierüber auf den Zustand der zugeordneten Akkumulatorzelle 18 zu schließen.
In dieser Ausführungsform ermittelt demnach der erste Zellnetzwerkknoten 22 selbsttätig und direkt die Impedanz der zugeordneten Akkumulatorzelle 18.
Das Ergebnis wird dann an den zentralen Netzwerkknoten 14 gesendet, um dann von der Steuerungsvorrichtung 16 ausgewertet zu werden.
Grundsätzlich kann die Steuerungsvorrichtung 16 (über den zentralen Netzwerkknoten 14) den ersten Zellnetzwerkknoten 22 anweisen, ein Signal an die zugeordnete Akkumulatorzelle 18 anzulegen, um selbsttätig den Zustand bzw. Zustandsdaten der Akkumulatorzelle 18 zu messen.
Ebenso kann die Steuerungsvorrichtung 16 (über den zentralen Netzwerkknoten 14) den ersten Zellnetzwerkknoten 22 anweisen, die erfassten Zustandsdaten an den zentralen Netzwerkknoten 14 zu übermitteln.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung 16 eingerichtet, den ersten Zellnetzwerkknoten 22 anzuweisen, ein Testsignal mit einer bestimmten Frequenz an die dem ersten Zellnetzwerkknoten 22 zugeordnete Akkumulatorzelle 18 anzulegen.
Die Akkumulatorzelle 18, die in der Akkumulatorschaltung 12 angeordnet ist, sendet dann eine entsprechende Signalantwort durch die Akkumulatorschatlung 12, also sämtliche Akkumulatorzellen 18, sodass die entsprechenden Daten durch die Akkumulatorzellen 18 der Akkumulatorschaltung 12 übertragen werden. Der zentrale Netzwerkknoten 14, der mit der Akkumulatorschaltung 12 verbunden ist, empfängt die Daten über die Akkumulatorzellen 18, also die von der entsprechenden Akkumulatorzelle 18 ausgesandte Signalantwort.
Zudem weist die Steuerungsvorrichtung 16 den zentralen Netzwerkknoten 14 an, eine Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten 22 zugeordneten Akkumulatorzelle 18 bestimmbar ist.
Aus der empfangenen Signalantwort kann auf die Impedanz der dem ersten Zellnetzwerkknoten 22 zugeordneten Akkumulatorzelle 18 geschlossen werden, sodass die Steuerungsvorrichtung 16 den Zustand entsprechend ermitteln kann.
Dies ist möglich, da eine Übertragungsfunktion gemessen wird, die zwischen dem zentralen Netzwerkknoten 14 und dem ersten Zellnetzwerkknoten 22 vorliegt.
Das Testsignal kann eine Frequenz von etwa 1 MHz bis etwa 100 MHz umfassen, insbesondere zwischen 1 MHz und 50 MHz, beispielsweise 1 MHz bis 30 MHz.
Innerhalb dieses Spektrums werden die Dämpfung ermittelt. Auf Grundlage des ermittelten Frequenzganges kann die Steuerungsvorrichtung 16 Werte einzelner Elemente ermitteln, insbesondere Widerstände wie der Innenwiderstand und/oder Kapazitäten der Akkumulatorzelle 18.
Hierüber kann die Steuerungsvorrichtung 16 den Ladezustand der Akkumulatorzelle 18, die Alterung der Akkumulatorzelle 18, den Innenwiderstand der Akkumulatorzelle 18, die Temperatur der Akkumulatorzelle 18 und/oder die mechanische Spannung ermitteln, die auf die Akkumulatorzelle 18 wirkt.
Generell kann die Steuerungsvorrichtung 16 eingerichtet sein, die Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten 20 nacheinander anzuweisen, jeweils ein entsprechendes Testsignal mit einer entsprechenden Frequenz an die jeweils zugeordnete Akkumulatorzelle 18 anzulegen.
Der zentrale Netzwerkknoten 14 wird dann von der Steuerungsvorrichtung 16 entsprechend angewiesen, jeweils eine zugeordnete Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der jeweiligen Akkumulatorzelle 18 bestimmbar ist.
Ferner ist der zentrale Netzwerkknoten 14 ausgebildet, die Dämpfung des Testsignals bei vorbestimmten Frequenzen zu prüfen, nachdem das Testsignal an die jeweilige Akkumulatorzelle 18 angelegt worden ist.
Bei den vorbestimmten Frequenzen kann es sich um Frequenzen handeln, die zuvor für die jeweiligen Akkumulatorzellen 18 ermittelt worden sind. Hierzu kann vorab ein Schritt vorgesehen sein, in dem die Kommunikation innerhalb des Netzwerks, das den zentralen Netzwerkknoten 14 und die Zellnetzwerkknoten 20 umfasst, eingerichtet wird.
Hierbei kann der zentrale Netzwerkknoten 14 ein Einrichtungssignal aussenden, das die Akkumulatorschaltung 12 durchläuft, um geeignete Kanäle für die Kommunikation mit den jeweiligen Zellnetzwerkknoten 20 zu finden. Dieses Verfahren wird auch als „Channel Sounding“ bezeichnet. Nachdem die geeigneten Kanäle gefunden worden sind, lässt sich eine entsprechende Kommunikation zwischen den Zellnetzwerkknoten 20 und dem zentralen Netzwerkknoten 14 herstellen. Die jeweiligen Kanäle können jeweils eine vorbestimmte Frequenz aufweisen.
Das Einrichtungssignal kann ein Signal, das den Trägerfrequenzen eines Übertragungsverfahrens mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Trägerfrequenzen entspricht, und/oder ein Signal sein, das den Trägerfrequenzen eines OFDM-Verfahrens entspricht.
Grundsätzlich können der zentrale Netzwerkknoten 14 sowie jede der Zellnetzwerkknoten 20 jeweils einen Empfang-Modus und/oder einen Sende-Modus aufweisen, wobei der jeweilige Innenwiderstand im Empfangs-Modus mindestens eine Größenordnung höher ist als im Sende-Modus.
Hierdurch ist es möglich, dass eine Kommunikation zwischen einer der Zellnetzwerkknoten 20 und den zentralen Netzwerkknoten 14 gestellte Modell derart angenähert werden kann, dass die Zustandsdaten der jeweiligen Akkumulatorzelle 18 in einfacher Weise bestimmbar sind.
In Abhängigkeit der verwendeten Frequenzen für die Übertragung der jeweiligen Signale ergeben sich unterschiedliche Widerstandswerte, wobei jedoch näherungsweise der Innenwiderstand im Empfangs-Modus derart hoch ist, dass die in 2 gezeigte Näherung gültig ist.
Der zentrale Netzwerkknoten 14 ist im Empfangs-Modus (Rx), sodass der Innenwiderstand R_Rx entsprechend um eine Größenordnung höher ist als der Innenwiderstand R_Tx des ersten Zellnetzwerkknotens 22, der sich im Sende-Modus befindet.
Zudem lassen sich die übrigen Innenwiderstände R_1-2, R_4-16 bzw. Impedanzen der weiteren Akkumulatorzellen 18 zusammenfassen.
Näherungsweise ergibt sich hierbei, dass der Innenwiderstand R₃ bzw. die Impedanz der zu überwachenden Akkumulatorzelle 18 um ein Vielfaches kleiner ist als die Summe der übrigen Innenwiderstände R_1-2, R_4-16.
Hieraus folgt, dass die Dämpfung aufgrund der Impedanz der zu überwachenden Akkumulatorzelle 18 bei ungefähr R₃ / (R_Tx + R₃) liegt, sich also über den Innenwiderstand des ersten Zellnetzwerkknotens 22, der sich im Sende-Modus befindet, sowie dem Innenwiderstand der zu überwachenden Akkumulatorzelle 18 ermitteln lässt.
Aufgrund der sich verändernden Dämpfung, die auf den Zustand der zu überwachenden Akkumulatorzelle 18 zurückzuführen ist, kann also der Zustand der entsprechenden Akkumulatorzelle 18 bestimmt werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung 16 den ersten Zellnetzwerkknoten 22 über den zentralen Netzwerkknoten 14 anweist, ein Testsignal mit einer bestimmten Frequenz an die dem ersten Zellnetzwerkknoten 22 zugeordnete Akkumulatorzelle 18 anzulegen. Zudem weist die Steuerungsvorrichtung 16 einen weiteren Zellnetzwerkknoten 20 über den zentralen Netzwerkknoten 14 an, eine Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten 22 zugeordneten Akkumulatorzelle 18 oder der Zustand der dem weiteren Zellnetzwerkknoten 20 zugeordneten Akkumulatorzelle 18 bestimmbar ist. Die Akkumulatoranordnung 10 ist dabei eingerichtet, den Zustand der jeweiligen Akkumulatorzelle 18 durch Anwendung von künstlicher Intelligenz und/oder Maschinenlernen zu bestimmen.
Die komplizierte Ermittlung des Zustands der jeweiligen Akkumulatorzelle 18 kann vereinfacht werden, da künstliche Intelligenz und/oder Maschinenlernen zum Einsatz kommen bzw. kommt, um auf den Zustand einer Akkumulatorzelle 18 aus der jeweiligen Übertragungsfunktion zwischen zwei Zellnetzwerkknoten 20, 22 zu schließen.
Bei den beiden Zellnetzwerkknoten 20, 22 kann es sich insbesondere um benachbarte Zellnetzwerkknoten 20, 22 handeln, also Zellnetzwerkknoten 20, 22, die benachbarten Akkumulatorzellen 18 zugeordnet sind.
Es ist generell möglich, den Zustand einzelner Akkumulatorzellen 18 einer Akkumulatoranordnung 10 in einfacher Weise zu bestimmen und die zugeordneten Daten zu übermitteln, da hierfür PLC-Techniken verwendet werden, die eine aufwändige Isolation der Steuerungsvorrichtung 16 überflüssig machen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015208464 A1 [0004]

Claims

Akkumulatoranordnung (10), mit - einer Mehrzahl von Akkumulatorzellen (18), die in einer Akkumulatorschaltung (12) angeordnet sind, - einem zentralen Netzwerkknoten (14), der außerhalb der Akkumulatorschaltung (12) vorgesehen und eingerichtet ist, Daten über die Akkumulatorzellen (18) zu empfangen, - einer Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten (20), die den Akkumulatorzellen (18) zugeordnet und parallel zu den Akkumulatorzellen (18) geschaltet sind, wobei die Zellnetzwerkknoten (20) jeweils eingerichtet sind, Daten durch die Akkumulatorzellen (18) zu übertragen, und - einer Steuerungsvorrichtung (16), die mit dem zentralen Netzwerkknoten (14) kommunikativ verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Zellnetzwerkknoten (22) der Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten (20) eingerichtet ist, Daten in einem Sende-Modus durch die Akkumulatorzellen (18) an den zentralen Netzwerkknoten (14) zu übertragen, und wobei die Steuerungsvorrichtung (16) eingerichtet ist, aus den im Sende-Modus übermittelten Daten den Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) zugeordneten Akkumulatorzelle (18) zu ermitteln.
Akkumulatoranordnung (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei die Steuerungsvorrichtung (16) eingerichtet ist, einen ersten Zellnetzwerkknoten (22) über den zentralen Netzwerkknoten (14) anzuweisen, ein Testsignal mit einer bestimmten Frequenz an die dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) zugeordnete Akkumulatorzelle (18) anzulegen, und einen weiteren Zellnetzwerkknoten (20) über den zentralen Netzwerkknoten (14) anzuweisen, eine Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) zugeordneten Akkumulatorzelle (18) oder der Zustand der dem weiteren Zellnetzwerkknoten (20) zugeordneten Akkumulatorzelle (18) bestimmbar ist, wobei die Akkumulatoranordnung (10) eingerichtet ist, den Zustand der jeweiligen Akkumulatorzelle (18) durch Anwendung von künstlicher Intelligenz und/oder Maschinenlernen zu bestimmen.
Akkumulatoranordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Netzwerkknoten (14) eingerichtet ist, die vom ersten Zellnetzwerkknoten (18) übermittelten Daten zu empfangen.
Akkumulatoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Zellnetzwerkknoten (20) eingerichtet ist, Zustandsdaten der dem ersten Zellnetzwerkknoten (20) zugeordneten Akkumulatorzelle (10) selbsttätig und direkt zu ermitteln, insbesondere wobei der erste Zellnetzwerkknoten (22) ausgebildet ist, die Impedanz der wenigstens einen zugeordneten Akkumulatorzelle (18) direkt zu messen.
Akkumulatoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) ein Shunt-Widerstand (24) zugeordnet ist, wobei der erste Zellnetzwerkknoten (22) eingerichtet ist, die Impedanz der wenigstens einen zugeordneten Akkumulatorzelle (18) über den Shunt-Widerstand (24) zu ermitteln.
Akkumulatoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Zellnetzwerkknoten (22) als ein MIMO-Knoten ausgebildet ist, der mehrere Kommunikationskanäle umfasst, insbesondere wobei ein erster Kommunikationskanal vorgesehen ist, um ein Signal an der zugeordneten Akkumulatorzelle (18) anzulegen, und wobei ein zweiter Kommunikationskanal vorgesehen ist, um eine Rückmeldung der Akkumulatorzelle (18) zu empfangen, woraus der Zustand der Akkumulatorzelle (18) hervorgeht.
Akkumulatoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (16) eingerichtet ist, den ersten Zellnetzwerkknoten (22) anzuweisen, ein Testsignal mit einer bestimmten Frequenz an die dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) zugeordnete Akkumulatorzelle (18) anzulegen, und den zentralen Netzwerkknoten (14) anzuweisen, eine Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) zugeordneten Akkumulatorzelle (18) bestimmbar ist.
Akkumulatoranordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (16) eingerichtet ist, die empfangene Signalantwort auszuwerten, um die Impedanz der dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) zugeordnete Akkumulatorzelle (18) aus der Signalantwort zu ermitteln.
Akkumulatoranordnung (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (16) eingerichtet ist, die Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten (20) nacheinander anzuweisen, jeweils ein Testsignal mit einer entsprechenden Frequenz an die jeweils zugeordnete Akkumulatorzelle (18) anzulegen, und den zentralen Netzwerkknoten (14) anzuweisen, eine entsprecehnde Signalantwort zu empfangen, über die der Zustand der jeweiligen Akkumulatorzelle (18) bestimmbar ist
Akkumulatoranordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Netzwerkknoten (14) und jeder der Zellnetzwerkknoten (20) jeweils einen Empfangs-Modus und/oder einen Sende-Modus aufweisen, wobei der jeweilige Innenwiderstand im Empfangs-Modus zumindest eine Größenordnung höher ist als im Sende-Modus.
Verfahren zum Ermitteln des Zustands einer Akkumulatorzelle (18) einer Akkumulatoranordnung (10), die eine Mehrzahl von Akkumulatorzellen (18), die in einer Akkumulatorschaltung (12) angeordnet sind, sowie eine Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten (20) umfasst, die den Akkumulatorzellen (18) zugeordnet und parallel zu den Akkumulatorzellen (18) geschaltet sind, wobei: - ein erster Zellnetzwerkknoten (22) der Mehrzahl von Zellnetzwerkknoten (20), in einem Sende-Modus, Daten durch die Akkumulatorzellen (18) an einen zentralen Netzwerkknoten (14) überträgt, der außerhalb der Akkumulatorschaltung (12) vorgesehen ist, und wobei - eine Steuerungsvorrichtung (14), die mit dem zentralen Netzwerkknoten (14) kommunikativ verbunden ist, aus den im Sende-Modus übermittelten Daten den Zustand der dem ersten Zellnetzwerkknoten (22) zugeordneten Akkumulatorzelle (18) ermittelt.