DE102019212860A1 - Battery system with flexibly interconnectable battery components and motor vehicle - Google Patents

Battery system with flexibly interconnectable battery components and motor vehicle Download PDF

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Alexander Barke
Michael Schneider
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem (11) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei für Batteriekomponenten (14) des Batteriesystems (11) jeweils eine Schalteinheit (21) bereitgestellt ist, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Schaltzustand eine aus mehreren möglichen gegenseitigen Verschaltungen (S1, S2, S3) der Batteriekomponenten (14) untereinander festzulegen, wobei eine Prozessoreinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, zum Umschalten (16) des jeweiligen Schaltzustands der Schalteinheit (21) zumindest einer der Batteriekomponenten (14) auf einen vorbestimmten Zielzustand hierzu in einem Schieberegister (27) für diese jeweilige Batteriekomponente (14) jeweils mittels eines Freischaltsignals (34) einen vorbestimmten Freischaltpegel an einem dieser Batteriekomponente (14) zugeordneten Flipflop-Ausgang (29) eines Schieberegisters (27) einzustellen und an jedem übrigen Flipflop-Ausgang (29) einen vorbestimmten Blockier-Pegel einzustellen und in zumindest einer gemeinsamen Auswahlleitung (24) das Auswahlsignal (38) für den Zielzustand zu erzeugen.The invention relates to a battery system (11) for a motor vehicle (10), a switching unit (21) being provided for each of the battery components (14) of the battery system (11) which is configured to select one of several possible depending on its respective switching state mutual interconnections (S1, S2, S3) of the battery components (14) with each other, wherein a processor device (23) is set up to switch (16) the respective switching state of the switching unit (21) at least one of the battery components (14) to a predetermined The target state for this purpose is to set a predetermined enable level at a flip-flop output (29) of a shift register (27) assigned to this battery component (14) in a shift register (27) for this respective battery component (14) by means of an enable signal (34) and at each remaining flip-flop -Output (29) to set a predetermined blocking level and in accordance with at least one lonely selection line (24) to generate the selection signal (38) for the target state.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug. Ein solches Batteriesystem kann eine Hochvolt-Spannung von mehr als 60 Volt in dem Kraftfahrzeug bereitstellen, wie es beispielsweise für einen elektrischen Fahrantrieb vorgesehen sein kann. Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriesystem.The invention relates to a battery system for a motor vehicle. Such a battery system can provide a high-voltage voltage of more than 60 volts in the motor vehicle, as can be provided, for example, for an electric drive. The invention also includes a motor vehicle with such a battery system.

Damit ein Batteriesystem eine Betriebsspannung, beispielsweise die besagte Hochvolt-Spannung, bereitstellen kann, können in einem solchen Batteriesystem mehrere Batteriekomponenten zum Erzeugen einer jeweiligen Teilspannung miteinander verschaltet sein. Eine solche Batteriekomponente kann beispielsweise eine einzelne Batteriezelle (mit einer darin enthaltenen galvanischen Zelle) oder eine Zusammenfassung mehrerer solcher Batteriezellen, nämlich ein Batteriemodul, sein. Um eine Mindeststromstärke garantieren zu können, können mehrerer solcher Batteriekomponenten in einer Parallelschaltung verschaltet sein. Um die Teilspannungen der Batteriekomponenten addieren zu können, können mehrere Batteriekomponenten in einer Reihenschaltung oder Serienschaltung verschaltet sein. Um eine defekte Batteriekomponente oder eine zu diagnostizierende Batteriekomponente aus dem Schaltungsverbund herausschalten zu können, kann eine Batteriekomponente elektrisch überbrückt werden. Um diese unterschiedlichen Verschaltungen der Batteriekomponenten während des Betriebs eines Batteriesystems variabel gestalten zu können, kann eine umschaltbare Verschaltung der Batteriekomponenten in einem Batteriesystem vorgesehen sein. Aktuell gibt es zentrale und auch dezentrale Ansätze, um Batteriekomponenten eines Batteriesystems unterschiedlich verschalten zu können. All diesen Ansätzen ist allerdings gemein, dass die verwendeten Schalteinheiten, die die unterschiedlichen möglichen Verschaltungen der Batteriekomponenten realisieren, durch einen oder mehrere Mikrocontroller gesteuert werden. Dies erfordert es zum einen, dass individuelle, frei definierbare Verschaltungen der Batteriekomponenten einen hohen Aufwand an Verkabelung erfordern, um jede Schalteinheit individuell von einem Mikrocontroller aus steuern zu können. Außerdem sind die Sicherheitsanforderungen an die verwendete Software der Mikrocontroller extrem hoch, damit es nicht zu Kurzschlüssen der Batteriekomponenten kommt, wenn durch einen Software-Fehler beispielsweise sowohl die Schalteinheit für eine Serienschaltung als auch die Schalteinheit für eine Parallelschaltung geschlossen werden. Genauso muss sichergestellt sein, dass nicht durch einen Software-Fehler die Spannungsversorgung im Kraftfahrzeug unterbrochen wird, also der Betrieb des Kraftfahrzeugs garantiert ist.So that a battery system can provide an operating voltage, for example the aforementioned high-voltage voltage, a plurality of battery components can be interconnected in such a battery system to generate a respective partial voltage. Such a battery component can be, for example, a single battery cell (with a galvanic cell contained therein) or a combination of several such battery cells, namely a battery module. In order to be able to guarantee a minimum current strength, several such battery components can be connected in parallel. In order to be able to add the partial voltages of the battery components, several battery components can be connected in a series circuit or series circuit. In order to be able to disconnect a defective battery component or a battery component to be diagnosed from the circuit system, a battery component can be bridged electrically. In order to be able to make these different interconnections of the battery components variable during the operation of a battery system, a switchable interconnection of the battery components can be provided in a battery system. There are currently centralized and also decentralized approaches to be able to interconnect battery components of a battery system differently. What all these approaches have in common, however, is that the switching units used, which implement the various possible interconnections of the battery components, are controlled by one or more microcontrollers. On the one hand, this requires that individual, freely definable interconnections of the battery components require a high level of cabling in order to be able to control each switching unit individually from a microcontroller. In addition, the safety requirements for the software used in the microcontroller are extremely high so that there are no short circuits in the battery components if, for example, both the switching unit for a series connection and the switching unit for a parallel connection are closed due to a software error. It must also be ensured that the voltage supply in the motor vehicle is not interrupted by a software error, that is, the operation of the motor vehicle is guaranteed.

Aus DE 10 2016 224 002 A1 ist ein Batteriesystem bekannt, bei welchem als Batteriekomponenten einzelne Batteriezellen mit jeweils einer Schalteinheit ausgestattet sind, um eine einzelne Batteriezelle in dem Schaltungsverbund durch elektrisches Überbrücken herausschalten zu können. Somit kann eine einzelne Batteriezelle während des Betriebs isoliert und beispielsweise einer Diagnose unterzogen werden.Out DE 10 2016 224 002 A1 A battery system is known in which individual battery cells are each equipped with a switching unit as battery components in order to be able to switch out an individual battery cell in the circuit system by electrical bridging. Thus, an individual battery cell can be isolated during operation and, for example, subjected to a diagnosis.

Im Zusammenhang mit dem sogenannt Balancing, also dem Ladungsausgleich zwischen einzelnen Batteriezellen, sind aus der WO 2010/087608 A2 und der DE 10 2016 206 919 A1 Schaltungen bekannt, die Batteriezellen individuell miteinander verschalten können, damit ein Ladungsausgleich zwischen den Batteriezelle stattfinden kann.In connection with the so-called balancing, i.e. the charge equalization between individual battery cells, the WO 2010/087608 A2 and the DE 10 2016 206 919 A1 Circuits are known which can interconnect the battery cells individually so that a charge equalization can take place between the battery cells.

Aus der DE 10 2010 037 094 A1 ist eine Balancing-Verschaltung von Batteriezellen bekannt, die einen einzigen gemeinsamen Leitungsbus (DC-Bus) zum Übertragen elektrischer Energie zwischen den Batteriezelle vorsieht. From the DE 10 2010 037 094 A1 a balancing interconnection of battery cells is known which provides a single common line bus (DC bus) for transmitting electrical energy between the battery cells.

Individuell schaltbare Batteriezellen sind auch aus der DE 10 2007 007 268 A1 bekannt.Individually switchable battery cells are also from the DE 10 2007 007 268 A1 known.

Für die bekannten Batteriesysteme ist aber keine besondere Sicherung gegen eine fehlerhafte Verschaltung (beispielsweise einen Kurzschluss) beschrieben, wie sie sich durch eine fehlerhafte Programmierung der Steuerschaltungen für die einzelnen Schalteinheiten (Schalter) ergeben kann. Zudem ist eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Schaltkomponenten vom jeweiligen Mikrocontroller aus notwendig, was einen hohen Verkabelungsaufwand oder (im funkbasierten Fall) einen hohen Kommunikationsbedarf bedeutet.For the known battery systems, however, no special protection against incorrect connection (for example a short circuit) is described, as can result from incorrect programming of the control circuits for the individual switching units (switches). In addition, individual control of the individual switching components from the respective microcontroller is necessary, which means a high amount of cabling or (in the radio-based case) a high communication requirement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Batteriesystem mit mehreren über Schalteinheiten flexibel verschaltbaren Batteriekomponenten einen Schaltungsaufwand für die Steuerschaltungen gering zu halten.The invention is based on the object of keeping the circuit complexity for the control circuits low in a battery system with a plurality of battery components that can be flexibly interconnected via switching units.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are described by the dependent claims, the following description and the figures.

Durch die Erfindung ist ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. In dem Batteriesystem können mehrere Batteriekomponenten vorgesehen sein. Eine Batteriekomponente kann hierbei jeweils eine einzelne Batteriezelle oder ein Batteriemodule mit jeweils mehreren Batteriezellen sein. Für jede der Batteriekomponenten ist jeweils eine Schalteinheit bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Schaltzustand eine aus mehreren möglichen gegenseitigen Verschaltungen der Batteriekomponenten untereinander festzulegen. Eine solche Schalteinheit kann jeweils in der zugehörigen Batteriekomponente oder an der zugehörigen Batteriekomponente oder zwischen zwei zu verschaltenden Batteriekomponenten angeordnet sein. Je nach Schaltstellung oder Schaltzustand zumindest eines Schaltelements der Schalteinheit, beispielsweise eines Transistors der Schalteinheit, ergibt sich zwischen den Batteriekomponenten eine der mehreren möglichen gegenseitigen Verschaltungen. Beispielsweise kann durch einen Schaltzustand der Schalteinheit festgelegt sein, dass mehrere Batteriekomponenten in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind. Durch Wechseln des Schaltzustands zumindest einer Schalteinheit kann dann beispielsweise für zwei Batteriekomponenten von einer Parallelschaltung in eine Reihenschaltung umgeschaltet werden.The invention provides a battery system for a motor vehicle. Several battery components can be provided in the battery system. A battery component can be an individual battery cell or a battery module each with a plurality of battery cells. For each of the battery components, a switching unit is provided which is set up to switch to FIG Depending on their respective switching state, determine one of several possible interconnections of the battery components with one another. Such a switching unit can be arranged in the associated battery component or on the associated battery component or between two battery components to be interconnected. Depending on the switching position or switching state of at least one switching element of the switching unit, for example a transistor of the switching unit, one of the several possible mutual interconnections results between the battery components. For example, it can be determined by a switching state of the switching unit that a plurality of battery components are connected in series or in parallel with one another. By changing the switching state of at least one switching unit, it is then possible, for example, to switch from a parallel connection to a series connection for two battery components.

Für die Batteriekomponenten ist des Weiteren eine jeweilige Steuerschaltung für die jeweilige Schalteinheit bereitgestellt. Eine solche Steuerschaltung kann ebenfalls in die Batteriekomponente integriert oder an der Batteriekomponente angeordnet sein oder in einem Abstand von einem Gehäuse der Batteriekomponente selbst angeordnet sein. Bei jeder Batteriekomponente ist deren Steuerschaltung mit zumindest einer gemeinsamen Auswahlleitung verbunden, welche die Steuerschaltungen aller Batteriekomponenten mit einer Prozessoreinrichtung des Batteriesystems verbindet. Es führt also eine Auswahlleitung von der Prozessoreinrichtung vorbei oder hin zu allen Steuerschaltungen. Es können auch mehrere solcher Auswahlleitungen von der Prozessoreinrichtung hin zu allen Steuerschaltungen führen, wobei aber jede Auswahlleitung die Prozessoreinrichtung mit allen Steuerschaltungen verbindet. Die jeweilige Steuerschaltung jeder Batteriekomponente ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einem über die zumindest eine Auswahlleitung empfangenen Auswahlsignal den jeweiligen Schaltzustand der Schalteinheiten einzustellen. Erzeugt also die Prozessoreinrichtung in der zumindest einen Auswahlleitung insgesamt ein Auswahlsignal, so wird dieses Auswahlsignal von jeder Steuerschaltung empfangen. Das Auswahlsignal kann also einkanalig (nur eine Auswahlleitung) oder mehrkanalig (mehrere Auswahlleitungen) ausgestaltet sein. Jede Steuerschaltung kann in Abhängigkeit von dem Auswahlsignal den Schaltzustand der von ihr gesteuerten Schalteinheit einstellen. Die Prozessoreinrichtung erreicht also alle Steuerschaltungen gemeinsam über die zumindest eine Auswahlleitung. Damit könnte man aber nur stets denselben Schaltzustand für alle Schalteinheiten vorgeben. Furthermore, a respective control circuit for the respective switching unit is provided for the battery components. Such a control circuit can also be integrated into the battery component or arranged on the battery component or be arranged at a distance from a housing of the battery component itself. The control circuit of each battery component is connected to at least one common selection line which connects the control circuits of all battery components to a processor device of the battery system. A selection line therefore leads past the processor device or to all control circuits. A plurality of such selection lines can also lead from the processor device to all control circuits, but each selection line connects the processor device to all control circuits. The respective control circuit of each battery component is set up to set the respective switching state of the switching units as a function of a selection signal received via the at least one selection line. If the processor device generates a selection signal overall in the at least one selection line, this selection signal is received by each control circuit. The selection signal can therefore be configured as single-channel (only one selection line) or multi-channel (several selection lines). Each control circuit can set the switching state of the switching unit it controls as a function of the selection signal. The processor device thus reaches all control circuits jointly via the at least one selection line. With this, however, one could only always specify the same switching state for all switching units.

Erfindungsgemäß ist dies aber nicht der Fall. Vielmehr ist die Prozessoreinrichtung direkt oder indirekt über ein Schieberegister mit einer jeweiligen Freischaltleitung der Steuerschaltungen verbunden.According to the invention, however, this is not the case. Rather, the processor device is connected directly or indirectly via a shift register to a respective enabling line of the control circuits.

Im Falle der direkten Verbindung kann von der Prozessoreinrichtung jeweils eine Freischaltleitung zu jeweils einer der Steuerschaltungen verlegt sein.In the case of a direct connection, an enabling line can be laid from the processor device to one of the control circuits.

Im Falle der indirekten Verbindung über das Schieberegister ist bei diesem jeweils eine der Freischaltleitungen mit jeweils einem Flipflop-Ausgang von Flipflops des Schieberegisters verbunden. Das Schieberegister kann also aus einer Kaskade oder Hintereinanderschaltung mehrerer Flipflops gebildet sein, wobei jedes Flipflop ein Bit des Schieberegisters repräsentiert oder speichert. An einem Flipflop-Ausgang eines solchen Flipflops kann dieses aktuelle Bit des Schieberegisters des Flipflops ausgelesen werden. Dieser Flipflop-Ausgang ist über eine Freischaltleitung mit der Steuerschaltung einer der Batteriekomponenten verbunden. Dies ist so der Fall für jeden Flipflop-Ausgang des Schieberegisters, wobei jedes Flipflop über eine eigene Freischaltleitung mit einer anderen der Steuerschaltungen verbunden ist. In dem Schieberegister kann als Flipflop jeweils beispielsweise ein D-Flipflop mit einem Data-Eingang für einen Eingangspegel und einen C-Eingang (CLK - Clock) für eine Taktung genutzt werden.In the case of the indirect connection via the shift register, one of the enabling lines is connected to a respective flip-flop output of flip-flops of the shift register. The shift register can thus be formed from a cascade or series connection of several flip-flops, each flip-flop representing or storing one bit of the shift register. This current bit of the flip-flop's shift register can be read out at a flip-flop output of such a flip-flop. This flip-flop output is connected to the control circuit of one of the battery components via an enable line. This is the case for each flip-flop output of the shift register, each flip-flop being connected to another of the control circuits via its own enable line. In the shift register, for example, a D flip-flop with a data input for an input level and a C input (CLK - Clock) for clocking can be used as a flip-flop.

An einer Steuerschaltung ist also über die zugehörige Freischaltleitung der Zustand oder Pegel eines der Flipflop-Ausgänge des Schieberegisters oder ein direkt durch die Prozessoreinrichtung einstellbarer Zustand oder Pegel abrufbar oder messbar.The state or level of one of the flip-flop outputs of the shift register or a state or level that can be set directly by the processor device can be called up or measured on a control circuit via the associated enable line.

Bei den Batteriekomponenten weist deren jeweilige Steuerschaltung Logikgatter auf, durch welche die mit der Steuerschaltung verbundene Freischaltleitung und jeweils eine der zumindest einen gemeinsamen Auswahlleitung über ein jeweiliges UND-Gatter mit der jeweiligen Schalteinheit verbunden ist. Für jede Auswahlleitung gibt es dabei ein UND-Gatter. An jedem UND-Gatter ist auch die Freischaltleitung verbunden, die zu dem Flipflop-Ausgang eines der Flipflops führt. Durch das UND-Gatter wird also eine logische Verknüpfung zwischen der Freischaltleitung einerseits und jeweils einer Auswahlleitung andererseits durchgeführt und das Ergebnis der logischen UND-Verknüpfung für die Schalteinheit bereitgestellt.In the case of the battery components, their respective control circuit has logic gates through which the enabling line connected to the control circuit and one of the at least one common selection line are connected to the respective switching unit via a respective AND gate. There is an AND gate for each selection line. The enable line, which leads to the flip-flop output of one of the flip-flops, is also connected to each AND gate. The AND gate thus performs a logical link between the activation line on the one hand and a respective selection line on the other hand, and the result of the logical AND link is made available for the switching unit.

Die Prozessoreinrichtung ist dazu eingerichtet, zum Umschalten des jeweiligen Schaltzustands der Schalteinheit einer der Batteriekomponenten oder einer Gruppe mehrerer Batteriekomponenten auf einen vorbestimmten Zielzustand hierzu in den Freischaltleitungen für diese Batteriekomponente oder für diese Batteriekomponenten der Gruppe jeweils mittels eines Freischaltsignals einen vorbestimmten Freischaltpegel an der dieser jeweiligen Batteriekomponente zugeordneten Freischaltleitung einzustellen und an jeder übrigen Freischaltleitung einen vorbestimmten Blockier-Pegel einzustellen und in der zumindest einen gemeinsamen Auswahlleitung das Auswahlsignal für den Zielzustand zu erzeugen. Mit anderen Worten wählt also die Prozessoreinrichtung durch Einstellen der Pegel an Freischaltleitungen diejenigen Batteriekomponenten aus, für die das Auswahlsignal betreffend den Zielzustand gelten soll. Hierzu wird für jede auszuwählende Batteriekomponente der Freischaltpegel (Logische 1 oder logisches WAHR/TRUE) vorgegeben und für jede übrige Batteriekomponente der Blockier-Pegel (Logische 0 oder logisches FALSCH/FALSE). Durch die UND-Gatter in den Steuerschaltungen der Batteriekomponenten erfolgt durch den Freischaltpegel in den UND-Gattern eine Freischaltung nur derjenigen Batteriekomponenten, für die der Freischaltpegel in der Freischaltleitung eingestellt wurde. Durch den Blockier-Pegel wird das jeweilige UND-Gatter jeder der Steuerschaltungen jeder übrigen Batteriekomponente blockiert. Der Blockier-Pegel kann beispielsweise 0 Volt betragen, der Freischaltpegel kann dann von 0 Volt verschieden sein. Das Auswahlsignal zum Auswählen des Zielzustands als Schaltzustand für die Schalteinheiten der ausgewählten Batteriekomponente oder den mehreren ausgewählten Batteriekomponenten kann dann über die zumindest eine gemeinsame Auswahlleitung an alle Batteriekomponenten ausgesendet werden. Durch die UND-Gatter wird das Auswahlsignal nur an diejenigen Schalteinheiten der ausgewählten Batteriekomponenten weitergeleitet. The processor device is set up to switch the respective switching state of the switching unit of one of the battery components or a group of several battery components to a predetermined target state for this purpose in the activation lines for this battery component or for these battery components of the group, in each case by means of an activation signal, a predetermined activation level at the respective one of these Set the activation line assigned to the battery component and set a predetermined blocking level on each remaining activation line and generate the selection signal for the target state in the at least one common selection line. In other words, by setting the levels on the activation lines, the processor device selects those battery components for which the selection signal relating to the target state is to apply. For this purpose, the activation level (logical 1 or logical TRUE / TRUE) and for each remaining battery component the blocking level (logical 0 or logical FALSE / FALSE). Due to the AND gates in the control circuits of the battery components, the activation level in the AND gates enables only those battery components for which the activation level was set in the activation line. The respective AND gate of each of the control circuits of every remaining battery component is blocked by the blocking level. The blocking level can be 0 volts, for example, and the release level can then differ from 0 volts. The selection signal for selecting the target state as the switching state for the switching units of the selected battery component or the plurality of selected battery components can then be transmitted to all battery components via the at least one common selection line. The selection signal is only forwarded to those switching units of the selected battery components through the AND gates.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Schalteinheiten der Batteriekomponenten über eine fest vorgegebene Schaltungslogik der Logikgatter der Steuerschaltungen mit der Prozessoreinrichtung gekoppelt sind. Ein Programmierfehler in der Prozessoreinrichtung kann dennoch nicht zu einer ungewünschten Kombination von Schaltzuständen der einzelnen Schalteinheiten in den Batteriekomponenten führen, da durch die Logikgatter stets nur gültige Schaltzustände erzwungen werden können. Zudem werden nur wenige, von den Batteriekomponenten gemeinsam genutzte Auswahlleitungen oder sogar nur eine einzige Auswahlleistung benötigt.The invention has the advantage that the switching units of the battery components are coupled to the processor device via a fixed, predetermined circuit logic of the logic gates of the control circuits. However, a programming error in the processor device cannot lead to an undesired combination of switching states of the individual switching units in the battery components, since only valid switching states can always be enforced by the logic gates. In addition, only a few selection lines shared by the battery components or even only a single selection output are required.

Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also encompasses embodiments which result in additional advantages.

In einer Ausführungsform ist für die Schalteinheit jeder Batteriekomponente jeweils als mögliche Verschaltung zumindest zwei oder alle der folgenden vorgegeben: eine Parallelschaltung der Batteriekomponente mit zumindest einer anderen der Batteriekomponenten, eine Reihenschaltung der Batteriekomponente mit zumindest einer anderen der Batteriekomponenten, eine elektrische Überbrückung der Batteriekomponente. Somit können die für den Betrieb eines Batteriesystems relevanten Verschaltungen von Batteriekomponenten untereinander über die Schalteinheit und die Logikgatter angesteuert werden.In one embodiment, at least two or all of the following are specified as possible interconnections for the switching unit of each battery component: a parallel connection of the battery component with at least one other of the battery components, a series connection of the battery component with at least one other of the battery components, an electrical bridging of the battery component. The interconnections of battery components relevant to the operation of a battery system can thus be controlled via the switching unit and the logic gates.

In einer Ausführungsform ist in der jeweiligen Steuerschaltung der Batteriekomponenten das jeweilige UND-Gatter jeder Auswahlleitung über ein Halte-Flipflop mit der Schalteinheit dieser Batteriekomponente verbunden. Das Halte-Flipflop hält das zuletzt eingestellte Auswahlsignal, wie es über die Auswahlleitung empfangen und aufgrund eines Freischaltpegels in der Freischaltleitung vom UND-Gatter durchgeleitet wurde. Das Halte-Flipflop hält den Ausgangspegel immer dann, falls über die Freischaltleitung der Blockier-Pegel anliegt, so dass also kein neues Auswahlsignal durch das UND-Gatter zu dem Halte-Flipflop durchgeleitet wird. Somit kann bei Anliegen des Blockier-Pegels dennoch der Schaltzustand der Schalteinheit durch die Steuerschaltung gehalten oder bewahrt werden. Das Halte-Flipflop stellt einen Speicher oder ein Gedächtnis für das zuletzt empfangene Auswahlsignal dar, das für die Batteriekomponente durch den Freischaltpegel freigeschaltet worden ist. Ein Halte-Flipflop kann auf der Grundlage eines RS-Flipflops realisiert werden.In one embodiment, the respective AND gate of each selection line in the respective control circuit of the battery components is connected to the switching unit of this battery component via a hold flip-flop. The hold flip-flop holds the last selected selection signal as received via the selection line and passed through by the AND gate due to an enable level in the enable line. The hold flip-flop always holds the output level if the blocking level is applied via the enable line, so that no new selection signal is passed through the AND gate to the hold flip-flop. Thus, when the blocking level is applied, the switching state of the switching unit can still be maintained or preserved by the control circuit. The hold flip-flop represents a memory or a memory for the last received selection signal that was enabled for the battery component by the enable level. A hold flip-flop can be implemented on the basis of an RS flip-flop.

In einer Ausführungsform ist in der jeweiligen Steuerschaltung der Batteriekomponente das jeweilige UND-Gatter jeder Auswahlleitung über eine Verriegelungslogik mit der Schalteinheit der Batteriekomponente verbunden. Die Verriegelungslogik gibt vor, dass über die zumindest eine Auswahlleitung nur das Auswahlsignal für eine der möglichen Verschaltungen zu der Schalteinheit gelangt. Die Verriegelungslogik kann hierzu zumindest ein XOR-Gatter (XOR - Exklusiv ODER) aufweisen. Mit anderen Worten wird durch das zumindest eine XOR-Gatter erzwungen oder sichergestellt, dass selbst für den Fall, dass über mehrere Auswahlleitungen unterschiedliche Auswahlsignale für unterschiedliche Schaltzustände empfangen werden, nur eines oder (in diesem Fall sicherheitshalber) keines dieser Auswahlsignale zu der Schalteinheit gelangt. Hierdurch kann in der Schalteinheit kein unerwünschter oder schädlicher Schaltzustand durch versehentliches Übertragen mehrerer unterschiedlicher Auswahlsignale über die zumindest eine Auswahlleitung verursacht werden. Stattdessen kann durch das zumindest eine XOR-Gatter erreicht werden, dass stets genau ein Auswahlsignal und damit stets genau ein vorbestimmter Schaltzustand für genau eine der möglichen Verschaltungen an die Schalteinheit der Batteriekomponente weitergegeben oder weitergeleitet wird. Ein XOR-Gatter kann elektronisches Bauteil oder als Bestandteils eines integrierten Schaltkreises (IC - integrated circuit) bezogen werden. Anstelle oder zusätzlich zu dem zumindest einen XOR-Gatter kann auch zumindest ein anderes logisches Gatter vorgesehen sein. Beispielsweise können alternative Gatterschaltungen mittels der boolschen Algebra hergeleitet werden.In one embodiment, the respective AND gate of each selection line in the respective control circuit of the battery component is connected to the switching unit of the battery component via an interlocking logic. The interlocking logic specifies that only the selection signal for one of the possible interconnections reaches the switching unit via the at least one selection line. For this purpose, the interlocking logic can have at least one XOR gate (XOR - exclusive OR). In other words, the at least one XOR gate enforces or ensures that even in the event that different selection signals for different switching states are received via several selection lines, only one or (in this case for safety's sake) none of these selection signals reaches the switching unit. As a result, no undesired or harmful switching state can be caused in the switching unit by inadvertent transmission of several different selection signals via the at least one selection line. Instead, the at least one XOR gate can ensure that exactly one selection signal and thus always exactly one predetermined switching state for exactly one of the possible interconnections is passed on or forwarded to the switching unit of the battery component. An XOR gate can be obtained as an electronic component or as part of an integrated circuit (IC). Instead of or in addition to the at least one XOR gate, at least one other logic gate can also be provided. For example, alternative Gate circuits can be derived using Boolean algebra.

In Bezug auf die Verwendung des Schieberegisters ergeben sich weitere Ausführungsformen.With regard to the use of the shift register, further embodiments result.

In einer Ausführungsform ist die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet, zum Einstellen des jeweiligen Freischaltpegels an zumindest einem Flipflop-Ausgang des Schieberegisters das Schieberegister vollständig durchzurotieren, also die Pegel für alle Flipflop-Ausgänge zu setzen oder zu definieren, und hierbei für jeden Flipflop-Ausgang dessen Pegel einzustellen. Somit erfolgt ein Wechsel des Schaltzustands einer Batteriekomponente stets dadurch, dass die Pegel alle Flipflop-Ausgänge eingestellt werden, also entweder auf den Freischaltpegel oder den Blockier-Pegel festgelegt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Prozessoreinrichtung stets für alle Batteriekomponenten vorgibt, ob das gesendete Auswahlsignal für diese Batteriekomponente gültig ist oder nicht.In one embodiment, the processor device is set up to completely rotate the shift register in order to set the respective activation level at at least one flip-flop output of the shift register, i.e. to set or define the levels for all flip-flop outputs, and here the level for each flip-flop output adjust. Thus, a change in the switching state of a battery component always takes place in that the levels of all flip-flop outputs are set, i.e. are set either to the enable level or the blocking level. This has the advantage that the processor device always specifies for all battery components whether or not the transmitted selection signal is valid for this battery component.

In einer Ausführungsform ist die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet, beim Einstellen des Schieberegisters über den letzten Flipflop-Ausgang des Schieberegisters die eingestellten Pegel einzulesen und mit einem jeweiligen Zielpegel zu vergleichen. Wird also das Schieberegister vollständig durchrotiert, so sind am letzten Flipflop-Ausgang nacheinander die Pegel aller bisher in dem Schieberegister eingestellten Flipflop-Ausgänge auslesbar. Diese werden von der Prozessoreinrichtung rückgelesen oder eingelesen. Nun kann die Prozessoreinrichtung überprüfen, ob die bisher eingestellten Pegel mit dem jeweiligen Zielpegel (Freischaltpegel oder Blockier-Pegel) übereingestimmt haben und somit bisher die Batteriekomponenten korrekt geschaltet gewesen sind. Bei einer Abweichung eines der Pegel von dem jeweiligen Zielpegel ist die Prozessoreinrichtung dazu eingerichtet, für diesen Fall eine vorbestimmte Sicherungsmaßnahme auszulösen. Somit kann die Prozessoreinrichtung die Funktionstüchtigkeit des Schieberegisters verifizieren und im Fehlerfall eine Sicherungsmaßnahme auslösen, beispielsweise das Batteriesystem abschalten oder den Vorgang wiederholen.In one embodiment, the processor device is set up to read in the set levels when setting the shift register via the last flip-flop output of the shift register and to compare them with a respective target level. If the shift register is completely rotated, the levels of all flip-flop outputs previously set in the shift register can be read out one after the other at the last flip-flop output. These are read back or read in by the processor device. The processor device can now check whether the levels set so far have agreed with the respective target level (release level or blocking level) and thus the battery components have been switched correctly so far. If one of the levels deviates from the respective target level, the processor device is set up to trigger a predetermined safety measure for this case. The processor device can thus verify the functionality of the shift register and, in the event of a fault, initiate a safety measure, for example switch off the battery system or repeat the process.

Das Einlesen oder Rücklesen eines von der Prozessoreinrichtung ausgegebenen Signals kann auch für die zumindest eine Auswahlleitung angewendet werden.The reading in or reading back of a signal output by the processor device can also be used for the at least one selection line.

In einer Ausführungsform ist die zumindest eine Auswahlleitung, über welche die Prozessoreinrichtung den Zielzustand für jede freigeschaltete Batteriekomponente mittels des Auswahlsignals auswählt, als eine jeweilige Ringschaltung ausgestaltet, bei welcher ein Leitungsende der Auswahlleitung an einem jeweiligen Lese-Eingang der Prozessoreinrichtung verschaltet oder verbunden ist. Mit anderen Worten ist ein Leitungsende jeder Auswahlleitung jeweils mit einem Signalausgang der Prozessoreinrichtung verbunden, über welchen die Prozessoreinrichtung das Auswahlsignal in die jeweilige Auswahlleitung einspeist, und das andere Leitungsende der Auswahlleitung ist mit jeweils einem Lese-Eingang der Prozessoreinrichtung verbunden. Die Prozessoreinrichtung ist dazu eingerichtet, bei Ausgeben eines Auswahlsignals in die jeweilige Auswahlleitung an dem Lese-Eingang zu prüfen, ob das Auswahlsignal auch an dem Lese-Eingang anliegt, also einmal vollständig durch die Auswahlleitung geleitet worden ist. Bei Ausbleiben des Auswahlsignals an dem Lese-Eingang löst die Prozessoreinrichtung eine vorbestimmte Notfallmaßnahme aus. Beispielsweise kann das Batteriesystem als Notfallmaßnahme abgeschaltet werden. Hierdurch ist von der Prozessoreinrichtung aus also auch die fehlerfreie Verschaltung mit den Steuerschaltungen der Batteriekomponenten über die Auswahlleitung überprüfbar.In one embodiment, the at least one selection line, via which the processor device selects the target state for each activated battery component by means of the selection signal, is designed as a respective ring circuit, in which one line end of the selection line is wired or connected to a respective read input of the processor device. In other words, one line end of each selection line is connected to a signal output of the processor device via which the processor device feeds the selection signal into the respective selection line, and the other line end of the selection line is connected to a read input of the processor device. When a selection signal is output in the respective selection line at the read input, the processor device is set up to check whether the selection signal is also applied to the read input, that is to say whether it has been completely passed through the selection line once. If there is no selection signal at the read input, the processor device triggers a predetermined emergency measure. For example, the battery system can be switched off as an emergency measure. As a result, the processor device can also check the fault-free interconnection with the control circuits of the battery components via the selection line.

In einer Ausführungsform ist pro möglicher Verschaltung (Serienschaltung, Parallelschaltung und/oder Überbrückung) eine eigene Auswahlleitung zum Übertragen eines Auswahlsignals für diese mögliche Verschaltung vorgesehen. Bei drei möglichen Verschaltungen sind also drei Auswahlleitungen vorgesehen, um nur ein Beispiel zu nennen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass jede mögliche Verschaltung über eine eigene elektrische Verbindung realisiert ist und somit die Steuerung robust erfolgt. Alternativ dazu ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass weniger Auswahlleitungen als die Anzahl der möglichen Verschaltungen vorgesehen sind und eine kodierte Übertragung eines Auswahlsignals vorgesehen ist. Für beispielsweise drei mögliche Verschaltungen (Parallelschaltung, Reihenschaltung, Überbrückung) sind dann also weniger als drei Auswahlleitungen, beispielsweise zwei Auswahlleitungen, vorgesehen. Die mögliche Verschaltung kann dann durch ein binärkodiertes Signal (bei zwei Auswahlleitungen beispielsweise 00, 01, 10) beschrieben oder festgelegt werden. Hierdurch kann die Anzahl der Auswahlleitungen verringert werden.In one embodiment, a separate selection line for transmitting a selection signal for this possible connection is provided for each possible connection (series connection, parallel connection and / or bridging). With three possible interconnections, three selection lines are provided, to name just one example. This has the advantage that every possible interconnection is implemented via its own electrical connection, and the control is therefore robust. As an alternative to this, one embodiment provides for fewer selection lines than the number of possible interconnections to be provided and for coded transmission of a selection signal to be provided. For example, for three possible interconnections (parallel connection, series connection, bridging), fewer than three selection lines, for example two selection lines, are then provided. The possible interconnection can then be described or specified by a binary-coded signal (with two selection lines, for example 00, 01, 10). This can reduce the number of selection lines.

In einer Ausführungsform ist in jeder Batteriekomponente deren Schalteinheit pro möglicher Verschaltung mit zumindest einem eigenen, also für jede Verschaltung dedizierten, Schaltelement ausgestattet. Pro möglicher Verschaltung ist also jeweils zumindest ein eigenes Schaltelement vorgesehen. Ein solches Schaltelement kann beispielsweise als ein Transistor, beispielsweise ein MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) oder allgemein als ein Feldeffekt-Transistor, ausgestaltet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei Beschädigung eines Schaltelements die Schalteinheit dennoch die verbleibenden möglichen Verschaltungen realisieren oder durchführen kann.In one embodiment, the switching unit of each battery component is equipped with at least one switching element of its own for each possible connection, that is to say that is dedicated for each connection. At least one switching element is provided for each possible interconnection. Such a switching element can be designed, for example, as a transistor, for example a MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) or generally as a field-effect transistor. This has the advantage that if a switching element is damaged, the switching unit can still implement or carry out the remaining possible interconnections.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuerschaltung mit der Schalteinheit über eine galvanische Trenneinrichtung gekoppelt ist. Hierdurch kann die Steuerschaltung auf einem anderen Spannungsniveau betrieben werden als das zumindest eine Schaltelement der Schalteinheit. So kann beispielsweise das zumindest eine Schaltelement der Schalteinheit in einem Hochvolt-Spannungsniveau (oberhalb oder größer als 60 Volt) betrieben werden, während die Steuerschaltung bei Niedervolt-Spannung (kleiner als 60 Volt, insbesondere kleiner als 40 Volt) betrieben werden kann. Eine galvanische Trenneinrichtung kann beispielswiese mittels eines Optokopplers oder einen Trenntransformators realisiert werden.One embodiment provides that the control circuit is coupled to the switching unit via a galvanic isolating device. As a result, the control circuit can be operated at a different voltage level than the at least one switching element of the switching unit. For example, the at least one switching element of the switching unit can be operated at a high voltage level (above or greater than 60 volts), while the control circuit can be operated at low voltage (less than 60 volts, in particular less than 40 volts). A galvanic isolating device can be implemented, for example, by means of an optocoupler or an isolating transformer.

Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, welches zumindest einen elektrischen Verbraucher aufweist. Ein solcher elektrischer Verbraucher kann beispielsweise eine elektrische Maschine für einen Fahrantrieb des Kraftfahrzeugs sein. Ein weiterer möglicher elektrischer Verbraucher kann beispielsweise ein Klimakompressor sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriesystems auf, welches mit dem zumindest einen elektrischen Verbraucher gekoppelt ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.As already stated, the invention also includes a motor vehicle which has at least one electrical consumer. Such an electrical consumer can be, for example, an electrical machine for driving the motor vehicle. Another possible electrical consumer can be an air conditioning compressor, for example. The motor vehicle according to the invention has an embodiment of the battery system according to the invention which is coupled to the at least one electrical consumer. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Batteriesystems des Kraftfahrzeugs von 1; und
  • 3 Steuerschaltungen von Batteriekomponenten, wie sie in dem Batteriesystem von 2 bereitgestellt sein können.
Exemplary embodiments of the invention are described below. This shows:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention;
  • 2 a schematic representation of a battery system of the motor vehicle from FIG 1 ; and
  • 3rd Control circuits of battery components as used in the battery system of 2 can be provided.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention which are to be considered independently of one another and which also further develop the invention in each case independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to include combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical elements.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. In dem Kraftfahrzeug 10 kann ein Batteriesystem 11 bereitgestellt sein, durch welches in dem Kraftfahrzeug 10 eine Versorgungsspannung U beispielsweise in einem elektrischen Bordnetz 12 bereitgestellt werden kann. Über das Bordnetz 12 kann zumindest ein elektrischer Verbraucher 13 mit elektrischer Energie aus dem Batteriesystem 11 versorgt werden. Als Beispiel für einen elektrischen Verbraucher 13 kann an dem Bordnetz 12 beispielsweise eine elektrische Maschine oder ein Klimakompressor angeschlossen sein. Die Betriebsspannung U kann insbesondere eine Hochvolt-Spannung mit einem Spannungswert größer als 60 Volt sein. Zum Erzeugen der Betriebsspannung U können in dem Batteriesystem 11 Batteriekomponenten 14 vorgesehen sein, die beispielsweise jeweils als Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen oder als einzelne Batteriezellen ausgestaltet sein können. Die in 1 beispielhaft dargestellten vier Batteriekomponenten sind nur eine mögliche Ausgestaltung. Es können mehr oder weniger als vier Batteriekomponenten 14 vorgesehen sein. Zum Erzeugen der Betriebsspannung U können die Batteriekomponenten 14 miteinander in einem Schaltungsverbund 15 miteinander verschaltet sein. In 1 sind drei mögliche Schaltzustände S1, S2 und S3 dargestellt, wobei aber mehr als die drei dargestellten Verschaltungen S1, S2, S3 vorgesehen sein können. Die Verschaltung S1 sieht vor, dass über schaltbare elektrische Verbindungen 17 die dargestellten Batteriekomponenten 14 in einer Serienschaltung verschaltet sind, so dass sich vier serielle (4s) Verschaltungen mit jeweils einer einfachen Batteriekomponente 14 (hier bezeichnet als 1 p) ergeben. Die Verschaltung S2 sieht dagegen vor, dass jeweils zwei Batteriekomponenten 14 parallel geschaltet sind (2p) und diese zwei Parallelschaltungen seriell geschaltet sind (2s). Die Verschaltung S3 sieht vor, dass die Batteriekomponenten einfach seriell geschaltet sind (1p) und hierbei aber eine der Batteriekomponenten (hier bezeichnet als Batteriekomponente 14') durch eine schaltbare elektrische Überbrückung 17' elektrisch überbrückt ist (also aus dem Schaltungsverbund 15 herausgenommen oder im Schaltungsverbund 15 deaktiviert ist), so dass sich eine dreifache Serienschaltung (3s) ergibt. 1 shows a motor vehicle 10 , which can be a motor vehicle, in particular a passenger car or truck. In the motor vehicle 10 can be a battery system 11 be provided by which in the motor vehicle 10 a supply voltage U, for example in an on-board electrical system 12th can be provided. Via the on-board network 12th can at least one electrical consumer 13th with electrical energy from the battery system 11 are supplied. As an example for an electrical consumer 13th can be connected to the electrical system 12th for example, an electrical machine or an air conditioning compressor can be connected. The operating voltage U can in particular be a high-voltage voltage with a voltage value greater than 60 volts. To generate the operating voltage U can in the battery system 11 Battery components 14th be provided, which can be designed, for example, as a battery module with a plurality of battery cells or as individual battery cells. In the 1 The four battery components shown by way of example are only one possible configuration. There can be more or less than four battery components 14th be provided. To generate the operating voltage U, the battery components 14th with each other in a circuit 15th be interconnected. In 1 are three possible switching states S1 , S2 and S3 shown, but with more than the three shown interconnections S1 , S2 , S3 can be provided. The interconnection S1 provides that via switchable electrical connections 17th the battery components shown 14th are interconnected in a series circuit, so that there are four serial (4s) interconnections, each with a simple battery component 14th (referred to here as 1 p). The interconnection S2 provides, however, that two battery components 14th are connected in parallel (2p) and these two parallel connections are connected in series (2s). The interconnection S3 provides that the battery components are simply connected in series (1p) and one of the battery components (referred to here as the battery component) 14 ' ) by a switchable electrical bypass 17 ' is electrically bridged (i.e. from the circuit network 15th taken out or in the circuit network 15th deactivated), so that a triple series connection ( 3s) results.

In dem Batteriesystem 11 können die Verschaltungen S1, S2, S3 um weitere mögliche Verschaltungen durch einen jeweiligen Umschaltvorgang ein Umschalten 16 ermöglicht sein, durch welches die gegenseitigen Verschaltungen über die schalbaren Verbindungen 17 der Batteriekomponenten 14 verändert oder umgeschaltet werden können. Durch die schaltbaren gegenseitigen Verbindungen 17 können die elektrischen Kontakte oder Pole 18 der Batteriekomponenten 14 je nach gewünschter Verschaltung S1, S2, S3 anders elektrisch miteinander verbunden werden.In the battery system 11 can make the interconnections S1 , S2 , S3 for further possible interconnections through a respective Switching operation on switching 16 be made possible by which the mutual interconnections via the switchable connections 17th of the battery components 14th can be changed or switched. Through the switchable mutual connections 17th can be the electrical contacts or poles 18th of the battery components 14th depending on the desired interconnection S1 , S2 , S3 be electrically connected to each other differently.

2 veranschaulicht hierzu, wie zum Einstellen einer Verschaltung S1, S2, S3 eine elektrische Verbindung für jede Batteriekomponente 14 eine Steuerschaltung 20 vorgesehen sein. 2 illustrates how to set an interconnection S1 , S2 , S3 an electrical connection for each battery component 14th a control circuit 20th be provided.

3 veranschaulicht, wie durch jede Steuerschaltung 20 in der jeweiligen Batteriekomponente 14 eine Schalteinheit 21 mit zumindest einem Schaltelement 22 gesteuert werden kann. Das jeweilige Schaltelement 22 kann hierbei den Schaltzustand für jeweils eine elektrische Verbindung 17 zwischen den Polen 18 der Batteriekomponenten 14 festlegen. Zur weiteren Unterscheidung der Batteriekomponenten 14 sind in 3 die Batteriekomponenten 14 bezeichnet als T1, T2, T3, wobei in 3 nur drei Batteriekomponenten 14 dargestellt sind. Die Schalteinheiten 21 können beispielsweise auf der Grundlage von Feldeffekttransistoren, beispielsweise MOSFETs, beruhen. 3rd illustrates how through each control circuit 20th in the respective battery component 14th a switching unit 21 with at least one switching element 22nd can be controlled. The respective switching element 22nd can change the switching status for one electrical connection 17th between the poles 18th of the battery components 14th establish. To further differentiate the battery components 14th are in 3rd the battery components 14th referred to as T1, T2, T3, where in 3rd only three battery components 14th are shown. The switching units 21 can for example be based on field effect transistors, for example MOSFETs.

Durch Einstellen eines jeweiligen Schaltzustands der Schaltelemente 22 jeder Schalteinheit 21 in den Batteriekomponenten 14 ergeben sich die beschriebenen Verschaltungen S1, S2, S3 und weitere mögliche Verschaltungen.By setting a respective switching state of the switching elements 22nd each switching unit 21 in the battery components 14th the described interconnections result S1 , S2 , S3 and other possible interconnections.

Welche Verschaltung S1, S2, S3 eingestellt werden soll, kann durch eine Prozessoreinrichtung (siehe 2) 23 festgelegt werden. die Prozessoreinrichtung 23 kann hierzu beispielsweise einen Programmcode oder Programminstruktionen ausführen, die in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein können. Zum Ausführen der Programminstruktionen kann die Prozessoreinrichtung 23 zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen Mikroprozessor aufweisen.What interconnection S1 , S2 , S3 should be set, can be set by a processor device (see 2 ) 23 be determined. the processor device 23 can for this purpose, for example, execute a program code or program instructions which can be stored in a data memory of the processor device. To execute the program instructions, the processor device 23 have at least one microcontroller and / or at least one microprocessor.

Die Verschaltung S1, S2, S3 kann jeweils beispielsweise in Abhängigkeit von einem Ladebetrieb und/oder Fahrbetrieb und/oder einer Diagnostik des Batteriesystems 11 festgelegt oder vorgegeben sein.The interconnection S1 , S2 , S3 can in each case, for example, as a function of a charging mode and / or driving mode and / or diagnostics of the battery system 11 be specified or specified.

Um ausgehend von der Prozessoreinrichtung 23 einen jeweiligen Schaltzustand für die Schaltelemente 22 der Schalteinheiten 21 einzustellen, kann die Prozessoreinrichtung 23 mit den Steuerschaltungen 20 für die einzelnen Schalteinheiten 21 über Auswahlleitungen 24 verschaltet sein, die hier zur weiteren Unterscheidung als x_g, y_g, z_g bezeichnet sind. die Auswahlleitungen 24 sind nicht vollständig durchgezeichnet, sondern jeweils durch ihre konkreten Bezeichnungen x_g, y_g, z_g in 2 dargestellt. Jede Auswahlleitung 24 verbindet dabei die Prozessoreinrichtung 23 mit jeder der Steuerschaltungen 20 und ist anschließend als Ringschaltung 25 jeweils mit einem Lese-Eingang 26 der Prozessoreinrichtung selbst verbunden.To proceeding from the processor device 23 a respective switching state for the switching elements 22nd the switching units 21 can set the processor device 23 with the control circuits 20th for the individual switching units 21 via selection lines 24 be connected, which are designated here as x_g, y_g, z_g for further differentiation. the selection management 24 are not drawn in full, but rather by their specific designations x_g, y_g, z_g in 2 shown. Each selection line 24 connects the processor device 23 with each of the control circuits 20th and is then as a ring circuit 25th each with a read input 26th connected to the processor device itself.

Die Prozessoreinrichtung 23 kann des Weiteren mit einem Schieberegister 27 verbunden sein, das jeweils Flipflops 28 aufweisen kann, um an einem jeweiligen Flipflop-Ausgang 29 ein Bit des Schieberegisters 27 darzustellen. Zwischen den Flipflops 28 können jeweils ein weiteres Verzögerungs-Flipflop 30 vorgesehen sein, damit in an sich bekannter Weise das Schieberegister 27 realisiert ist.The processor facility 23 can also be equipped with a shift register 27 be connected, each of the flip-flops 28 may have to at a respective flip-flop output 29 one bit of the shift register 27 to represent. Between the flip-flops 28 can each have an additional delay flip-flop 30th be provided so that the shift register in a manner known per se 27 is realized.

Zum Steuern des Schieberegisters 27 kann die Prozessoreinrichtung 23 mit einem Registereingang 31 und einem Takteingang 32 des Schieberegisters 27 verbunden sein. Über den Takteingang 32 kann ein Clock-Signal (CLK) oder Taktsignal 33 zum Schieben oder Takten des Schieberegisters 27 durch die Prozessoreinrichtung 23 vorgegeben werden. Zum Setzen eines jeweiligen Pegels an dem ersten Flipflop 28' kann ein Freischaltsignal 34 durch die Prozessoreinrichtung 23 an dem Registereingang 31 bereitgestellt werden. Das Freischaltsignal 34 kann in Kombination mit dem Taktsignal 33 für jeden Flipflop-Ausgang 29 als möglichen Pegel einen Freischaltpegel oder einen Blockier-Pegel vorgeben.For controlling the shift register 27 can the processor device 23 with a register input 31 and a clock input 32 of the shift register 27 be connected. Via the clock input 32 can be a clock signal (CLK) or clock signal 33 for shifting or clocking the shift register 27 by the processor device 23 can be specified. For setting a respective level on the first flip-flop 28 ' can be an activation signal 34 by the processor device 23 at the register entrance 31 to be provided. The activation signal 34 can be used in combination with the clock signal 33 for each flip-flop output 29 specify a release level or a blocking level as the possible level.

Ein letztes Flipflop 28" des Schieberegisters 27 kann mit seinem letzten Flipflop-Ausgang 29" über eine Rückführleitung 35 mit einem Lese-Eingang 36 der Prozessoreinrichtung 23 verbunden sein. Somit kann in der Prozessoreinrichtung 23 beim Durchrotieren des Schieberegisters 27 der jeweilige Pegel der letzten Einstellung ausgelesen werden.One last flip-flop 28 " of the shift register 27 can with its last flip-flop output 29 " via a return line 35 with a read input 36 the processor device 23 be connected. Thus, in the processor device 23 when rotating the shift register 27 the respective level of the last setting can be read out.

Die Prozessoreinrichtung 23 kann für jede Steuerschaltung 20 vorgeben, welchen Schaltzustand die Steuerschaltung 20 in der von ihr gesteuerten Schalteinheit 21 einstellen soll. Über die Auswahlleitungen 24 kann die Prozessoreinrichtung 23 hierzu ein Auswahlsignal 38 ausgeben, das den einzustellenden Schaltzustand, das heißt den Zielzustand, vorgibt. Da die Auswahlleitungen 24 zu jeder der Steuerschaltungen 20 führen, muss noch vorgegeben werden, welche der Steuerschaltungen 20 das Auswahlsignal 38 tatsächlich umsetzen soll, das heißt den Zielzustand in der von ihr gesteuerten Schalteinheit 21 einstellen soll. Hierzu kann die Prozessoreinrichtung 23 über das Freischaltsignal 34 in dem Schieberegister 27 an den Flipflop-Ausgängen 29 festlegen, welche der Steuerschaltungen für das Einstellen des Zielzustands freigeschaltet werden soll. Hierzu ist jeweils ein Flipflop-Ausgang 29 über eine Freischaltleitung 39 mit einer der Steuerschaltungen 20 elektrisch verbunden.The processor facility 23 can for each control circuit 20th specify which switching state the control circuit 20th in the switching unit it controls 21 should set. Via the selection lines 24 can the processor device 23 for this purpose a selection signal 38 output that specifies the switching state to be set, i.e. the target state. As the selection lines 24 to each of the control circuits 20th lead, it still has to be specified which of the control circuits 20th the selection signal 38 should actually implement, i.e. the target state in the switching unit controlled by it 21 should set. The processor device 23 via the activation signal 34 in the shift register 27 at the flip-flop outputs 29 determine which of the control circuits is to be enabled for setting the target state. There is a flip-flop output for each 29 via an activation line 39 with one of the control circuits 20th electrically connected.

In jeder Steuerschaltung 20 sind Logikgatter 40 bereitgestellt, wobei die jeweilige Freischaltleitung 39 einerseits und jeweils eine der Auswahlleitungen 24 andererseits über jeweils ein UND-Gatter 41 gekoppelt ist. Jedes UND-Gatter 41 kann an seinem Ausgang mit einem Halte-Flipflop 42 verbunden sein, welches ein Ergebnis der UND-Verknüpfung des jeweiligen UND-Gatters 41 als gültiges Auswahlsignal x1, y1, z1, x2, y2, z2, x3, y3, z3 speichern oder halten kann, bis das UND-Gatter 41 einen geänderten Spannungswert ausgibt.In every control circuit 20th are logic gates 40 provided, the respective activation line 39 on the one hand and one of the selection lines 24 on the other hand via an AND gate each 41 is coupled. Every AND gate 41 can at its output with a hold flip-flop 42 be connected, which is a result of the AND operation of the respective AND gate 41 can store or hold as a valid selection signal x1, y1, z1, x2, y2, z2, x3, y3, z3 until the AND gate 41 outputs a changed voltage value.

Durch das jeweilige UND-Gatter 41 wird der Pegel des jeweiligen Flipflop-Ausgangs 29 einerseits und der Spannungspegel der jeweiligen Auswahlleitung 24 andererseits durch eine UND-Verknüpfung verknüpft und am Schalteingang S (S-Set) des jeweiligen Halte-Flipflops 42 bereitgestellt. Der Freischaltpegel (logische 1) für den jeweiligen Flipflop-Ausgang 29 schaltet hierbei das UND-Gatter 41 zum Durchschalten des Auswahlsignals 38 frei, während der Blockier-Pegel (logische 0) das UND-Gatter 41 blockiert.Through the respective AND gate 41 becomes the level of the respective flip-flop output 29 on the one hand and the voltage level of the respective selection line 24 on the other hand linked by an AND link and connected to the switching input S (S-Set) of the respective holding flip-flop 42 provided. The activation level (logical 1) for the respective flip-flop output 29 switches the AND gate 41 for switching through the selection signal 38 free, while the blocking level (logical 0) the AND gate 41 blocked.

An einem jeweiligen Flipflop-Ausgang 43 jedes Halte-Flipflops 42 ist somit für den Fall, dass ein Freischaltpegel vorliegt, das Auswahlsignal 38 der einzelnen Auswahlleitungen 24 verfügbar oder durchgeschaltet.At a respective flip-flop output 43 each holding flip-flops 42 is therefore the selection signal in the event that a release level is present 38 of the individual selection lines 24 available or connected.

3 veranschaulicht, wie die Halte-Flipflops 42 mit den Schaltelementen 22 der Schalteinheit 21 über eine Verriegelungslogik 45 verschaltet sein können. Die Verriegelungslogik 45 kann beispielsweise auf mehreren XOR-Gattern 46 beruhen. Durch die Verriegelungslogik 45 kann sichergestellt werden, dass die an den Flipflop-Ausgängen 43 anliegenden Auswahlsignale (hier unterschieden als X_1, Y_1, Z_1 für die Batteriekomponente C1 und entsprechend X_2, Y_2, Z_2 für die Batteriekomponente C2 und X_3, Y_3, Z_3 für die Batteriekomponente C3) nur eines davon an die Schaltelemente 22 weitergeleitet wird, so dass erzwungen ist, dass stets nur ein gültiger Schaltzustand in der Schalteinheit 21 vorliegt. 3rd illustrates how the hold flip-flops 42 with the switching elements 22nd the switching unit 21 via an interlocking logic 45 can be interconnected. The interlocking logic 45 can for example on several XOR gates 46 are based. Through the interlocking logic 45 it can be ensured that the at the flip-flop outputs 43 pending selection signals (differentiated here as X_1, Y_1, Z_1 for the battery component C1 and correspondingly X_2, Y_2, Z_2 for the battery component C2 and X_3, Y_3, Z_3 for the battery component C3 ) only one of them to the switching elements 22nd is forwarded, so that it is forced that there is always only one valid switching state in the switching unit 21 is present.

Die Prozessoreinrichtung 23 kann zum Einstellen einer Verschaltung S1, S2, S3 das Schieberegister 27 vollständig durchrollieren oder durchrotieren und am Lese-Eingang 36 die eintreffenden Pegel aus dem letzten Flipflop 28" mit einem jeweiligen Sollpegel oder Zielpegel 50, wie er zum letzten Zustand der Verschaltung S1, S2, S3 vorgesehen war, vergleichen. Wird eine Abweichung vom Zielpegel 50 durch die Prozessoreinrichtung 23 erkannt, so kann diese eine Sicherungsmaßnahme 51 auslösen.The processor facility 23 can be used to set an interconnection S1 , S2 , S3 the shift register 27 roll through completely or through and at the reading input 36 the incoming levels from the last flip-flop 28 " with a respective nominal level or target level 50 how he went to the last state of the interconnection S1 , S2 , S3 was intended to compare. Will be a deviation from the target level 50 by the processor device 23 recognized, this can be a security measure 51 trigger.

Beim Ausgeben des Auswahlsignals 38 auf den Auswahlleitungen 24 kann über die Lese-Eingänge 36 und die Ringschaltung 25 erkannt werden, ob das Auswahlsignal 38 alle Steuerschaltungen 20 erreicht hat. Wird ein Ausbleiben 52 des Auswahlsignals 38 auf einer der Auswahlleitungen 24 am Lese-Eingang 36 erkannt, so kann eine Notfallmaßnahme 53 durch die Prozessoreinrichtung 23 ausgelöst werden.When outputting the selection signal 38 on the selection lines 24 can via the read inputs 36 and the ring circuit 25th can be recognized whether the selection signal 38 all control circuits 20th has reached. Will be an absence 52 of the selection signal 38 on one of the selection lines 24 at the reading input 36 detected, it can be an emergency measure 53 by the processor device 23 to be triggered.

Das Schieberegister 27 und/oder die Logikgatter 40 können als diskretes Logikgatter-Bauelement oder als integrierter Schaltkreis, beispielsweise als ASIC (Application Specific Integrated Circuit) oder FPGA (Field Programmable Gate Array) realisiert sein.The shift register 27 and / or the logic gates 40 can be implemented as a discrete logic gate component or as an integrated circuit, for example as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field Programmable Gate Array).

Die individuelle frei definierbare Verschaltung der Batteriekomponenten erfordert somit keinen hohen Aufwand an Verkabelung. Außerdem sind die Sicherheitsanforderungen an die Software niedriger, da es nicht zu Kurzschlüssen der Batteriekomponenten kommen kann oder die Spannungsversorgung plötzlich unterbrochen werden könnte. Denn durch die Schaltungslogik kann sich in den Schalteinheiten 21 nur immer genau einer der möglichen oder zulässigen Schaltzustände und damit nur eine der möglichen Verschaltungen S1, S2, S3,... ergeben.The individual, freely definable interconnection of the battery components therefore does not require a lot of cabling. In addition, the safety requirements for the software are lower, since the battery components cannot short-circuit or the power supply could suddenly be interrupted. Because through the circuit logic can be in the switching units 21 only ever exactly one of the possible or permissible switching states and thus only one of the possible interconnections S1 , S2 , S3 , ... surrender.

Durch geeignete Hardwareschaltungen werden hierzu die Sicherheitsanforderungen von der Software in die Hardware verlagert. Diese Hardware kann zentral in einem Steuergerät untergebracht sein, dezentral in jeder Batteriekomponente oder in einer Kombination aus beidem. Je nach Topologie kann damit auch der Verkabelungsaufwand zu den Batteriekomponenten und zwischen diesen reduziert werden.For this purpose, the security requirements are shifted from the software to the hardware by means of suitable hardware circuits. This hardware can be housed centrally in a control unit, decentrally in each battery component or in a combination of both. Depending on the topology, the cabling effort to and between the battery components can also be reduced.

Mit der Schaltung kann es ermöglicht sein, Batteriekomponenten parallel oder seriell zu verschalten und defekte Batteriekomponenten zu überbrücken. Damit wird eine maximale Flexibilität und Verfügbarkeit der Batterie erreicht.The circuit can make it possible to connect battery components in parallel or in series and to bridge defective battery components. This achieves maximum flexibility and availability of the battery.

Nachfolgend sind bespielhaft Möglichkeiten aufgeführt, wie die Batteriekomponenten mit Hilfe von drei Schaltelementen 22 verschaltet werden können. Es ist damit möglich, die Batteriekomponenten seriell in Reihe zu schalten, die Batteriekomponenten können parallel geschaltet werden und es können defekte Batteriekomponenten übersprungen werden.The following are examples of options for how the battery components can be operated with the help of three switching elements 22nd can be interconnected. It is thus possible to connect the battery components in series, the battery components can be connected in parallel and defective battery components can be skipped.

Vorteile sind: Geringere Sicherheitsanforderungen in der Software, da die Logik eigensicher in Hardware aufgebaut wird und auch reduzierter Verkabelungsaufwand.Advantages are: Lower safety requirements in the software, since the logic is built up intrinsically safe in hardware and also reduced cabling effort.

Bespielhaft Umsetzungen sind wie folgt realisierbar: Durch eine geeignete Hardwareschaltung werden die Schalteinheiten 21 zwischen den Batteriekomponenten so verschaltet, dass keine Kurzschlüsse oder ungewollte Unterbrechungen auftreten können. Dabei wird die Schaltung auf möglichst einfache Grundelemente der logischen Schaltungen reduziert. Das Beispiel zeigt die Umsetzung mit drei Auswahlleitungen 24, die von Batteriekomponente zu Batteriekomponente durchgeschleift werden (Ringverschaltung 25) und einer diskreten Freischaltleitung 39 pro Batteriekomponente.Exemplary implementations can be implemented as follows: The switching units 21 connected between the battery components in such a way that no short circuits or unwanted interruptions can occur. The circuit will be as close as possible simple basic elements of the logic circuits are reduced. The example shows the implementation with three selection lines 24 that are looped through from battery component to battery component (ring connection 25th ) and a discrete activation line 39 per battery component.

Es wäre auch möglich, die gleiche Information über zwei Auswahlleitungen (binär codiert) zu übertragen.It would also be possible to transmit the same information over two selection lines (binary coded).

2 veranschaulicht das Schieberegister 27, um die einzelnen Batteriekomponenten zu adressieren. Das Schieberegister in 2 gibt Pulse vom Mikrocontroller der Prozessoreinrichtung weiter und selektiert damit die einzelnen Batteriekomponenten. Beispielhaft sind vier Batteriekomponenten dargestellt. 2 illustrates the shift register 27 to address the individual battery components. The shift register in 2 transmits pulses from the microcontroller to the processor device and thus selects the individual battery components. Four battery components are shown as an example.

Über eine Leitung für das Freischaltsignal 34 werden die High-Impulse (sogenannte logische 1, Freischaltpegel) zur Selektion weitergegeben, die Leitung für das Taktsignal 33 ist der Takt. Mit jeder steigenden Flanke des Taktsignals 33 wandert die Information eine Batteriekomponente weiter. So ist es möglich, mit zwei Anschlüssen am Mikrocontrollerjede beliebige Zell zu selektieren. Das Ausgangssignal am Ende des Schieberegisters kann zusätzlich am Mikrocontroller der Prozessoreinrichtung 23 eingelesen werden, um eine Möglichkeit der Verifikation zu haben. Damit kann geprüft werden, ob die Pulse korrekt durch das Schieberegister propagiert wurden.Via a line for the activation signal 34 the high pulses (so-called logical 1, activation level) are passed on for selection, the line for the clock signal 33 is the tact. With every rising edge of the clock signal 33 the information travels on a battery component. So it is possible to select any cell with two connections on the microcontroller. The output signal at the end of the shift register can also be sent to the microcontroller of the processor device 23 be read in to have a possibility of verification. This can be used to check whether the pulses were correctly propagated through the shift register.

Die Auswahlleitungen x_g, y_g und z_g sind die drei Ringleitungen, die vom Mikrocontroller der Prozessoreinrichtung 23 kommen. Die Leitungen X_1 bis Z_4 gehen zur Schalteinheit 21 der jeweiligen Batteriekomponente. 3 zeigt die Verschaltung innerhalb der Steuerschaltung 20. Beispielhaft sind drei Batteriekomponenten dargestellt.The selection lines x_g, y_g and z_g are the three ring lines from the microcontroller of the processor device 23 come. The lines X_1 to Z_4 go to the switching unit 21 the respective battery component. 3rd shows the interconnection within the control circuit 20th . Three battery components are shown as an example.

Die drei Leitungen x_g, y_g und z_g werden ringförmig durch das Batteriesystem über alle Batteriekomponenten geschleift. Diese kommen vom Mikrocontroller und können bei Bedarf zur Erhöhung der Sicherheit am Ende wieder im Mikrocontroller eingelesen werden. Die Freischaltleitungen 39 zu jeder Batteriekomponente kommen entweder vom in 2 dargestellten Schieberegister 27 oder direkt vom Mikrocontroller.The three lines x_g, y_g and z_g are looped in a ring through the battery system over all battery components. These come from the microcontroller and, if necessary, can be read back into the microcontroller to increase security. The activation lines 39 to each battery component come either from the in 2 shown shift register 27 or directly from the microcontroller.

Durch die dargestellte diskrete Logik können alle oben beschriebenen Verschaltungen realisiert werden. Symbolhaft sind noch die FETs (Feldeffekttransistoren) für die Schaltelemente 22 dargestellt. Nicht dargestellt ist eine mögliche galvanische Trennung. Diese ist vorteilhaft, um das Potential der Batteriekomponenten von dem der Prozessoreinrichtung 23 zu trennen. Die galvanische Trennung kann entweder direkt an den FETs (Schaltelemente 22) oder aber an den Auswahlleitungen x_g, y_g und z_g bereitgestellt werden.All the interconnections described above can be implemented using the discrete logic shown. The FETs (field effect transistors) for the switching elements are also symbolic 22nd shown. A possible galvanic separation is not shown. This is advantageous in order to differentiate the potential of the battery components from that of the processor device 23 to separate. The galvanic isolation can either be done directly on the FETs (switching elements 22nd ) or on the selection lines x_g, y_g and z_g.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine individuelle Zellverschaltung von Batteriezellen innerhalb eine Hochvolt-Batterie bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the invention can provide individual cell interconnection of battery cells within a high-voltage battery.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Batteriesystem (11) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei für Batteriekomponenten (14) des Batteriesystems (11) jeweils eine Schalteinheit (21) bereitgestellt ist, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Schaltzustand eine aus mehreren möglichen gegenseitigen Verschaltungen (S1, S2, S3) der Batteriekomponenten (14) untereinander festzulegen, und für die Batteriekomponenten (14) eine jeweilige Steuerschaltung (20) für die Schalteinheit (21) bereitgestellt ist, wobei bei jeder Batteriekomponente (14) deren Steuerschaltung (20) mit zumindest einer gemeinsamen Auswahlleitung (24) verbunden ist, welche die Steuerschaltungen (20) aller der Batteriekomponenten (14) mit einer Prozessoreinrichtung (23) des Batteriesystems verbindet, wobei die jeweilige Steuerschaltung (20) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem über die zumindest eine Auswahlleitung (24) empfangenen Auswahlsignal (38) den jeweiligen Schaltzustand der Schalteinheiten (21) einzustellen, und die Prozessoreinrichtung (23) direkt oder über ein Schieberegister (27) mit einer jeweiligen Freischaltleitung (39) der Steuerschaltungen (20) verbunden ist, wobei im Falle des Schieberegisters (27) jeweils eine der Freischaltleitungen (39) mit jeweils einem Flipflop-Ausgang (29) von Flipflops (27) des Schieberegisters (27) verbunden ist, wobei bei den Batteriekomponenten (14) deren jeweilige Steuerschaltung (20) zumindest ein Logikgatter (40) aufweist, über welches jeweils die Freischaltleitung (39) der Steuerschaltung (20) und jeweils eine der zumindest einen gemeinsamen Auswahlleitung (24) über ein jeweiliges UND-Gatter (41) mit der jeweiligen Schalteinheit (21) gekoppelt ist, und die Prozessoreinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, zum Umschalten (16) des jeweiligen Schaltzustands der Schalteinheit (21) einer der Batteriekomponenten (14) oder einer Gruppe aus mehreren der Batteriekomponenten (14) auf einen vorbestimmten Zielzustand hierzu direkt in den Freischaltleitungen (39) oder in dem Schieberegister (27) für diese jeweilige Batteriekomponente (14) jeweils mittels eines Freischaltsignals (34) einen vorbestimmten Freischaltpegel an der dieser Batteriekomponente (14) zugeordneten Freischaltleitung (39) einzustellen und an jeder übrigen Freischaltleitung (39) einen vorbestimmten Blockier-Pegel einzustellen und in der zumindest einen gemeinsamen Auswahlleitung (24) das Auswahlsignal (38) für den Zielzustand zu erzeugen.Battery system (11) for a motor vehicle (10), a switching unit (21) being provided for each of the battery components (14) of the battery system (11), which is set up to switch one of several possible mutual interconnections (S1 , S2, S3) of the battery components (14) to one another, and a respective control circuit (20) for the switching unit (21) is provided for the battery components (14), the control circuit (20) of each battery component (14) being connected to at least one common selection line (24) which connects the control circuits (20) connects all of the battery components (14) to a processor device (23) of the battery system, the respective control circuit (20) being configured to determine the respective switching status of the switching units (38) as a function of a selection signal (38) received via the at least one selection line (24). 21), and the processor device (23) is connected directly or via a shift register (27) to a respective enabling line (39) of the control circuits (20), in the case of the shift register (27) each having one of the enabling lines (39) each with a flip-flop output (29) of flip-flops (27) of the shift register (27) is connected, wherein the respective control circuit (20) of the battery components (14) has at least one logic gate (40) via which the activation line (39) of the control circuit (20) and one of the at least one common selection line (24) via a respective AND gate (41) is coupled to the respective switching unit (21), and the processor device (23) is set up to switch (16) the respective switching state of the switching unit (21) of one of the battery components (14) or a group of several of the battery components (14) to a predetermined target state for this purpose directly in the activation lines (39) or in the shift register (27) for this respective battery component (14) by means of a release signal (34) to set a predetermined release level on the release line (39) assigned to this battery component (14) and a predetermined blocking level on each remaining release line (39) and to generate the selection signal (38) for the target state in the at least one common selection line (24). Batteriesystem (11) nach Anspruch 1, wobei als mögliche Verschaltungen (S1, S2, S3) zumindest zwei oder alle der folgenden vorgegeben sind: eine Parallelschaltung der Batteriekomponente (14) mit zumindest einer anderen der Batteriekomponenten (14), eine Reihenschaltung der Batteriekomponente (14) mit der zumindest einer anderen der Batteriekomponenten (14), eine elektrische Überbrückung (17') der Batteriekomponente (14').Battery system (11) Claim 1 , at least two or all of the following are specified as possible interconnections (S1, S2, S3): a parallel connection of the battery component (14) with at least one other of the battery components (14), a series connection of the battery component (14) with the at least one other of the battery components (14), an electrical bridging (17 ') of the battery component (14'). Batteriesystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der jeweiligen Steuerschaltung (20) der Batteriekomponenten (14) das jeweilige UND-Gatter (41) jeder Auswahlleitung (24) über ein Halte-Flipflop (42) mit der Schalteinheit (21) der Batteriekomponente (14) gekoppelt ist und das Halte-Flipflop (42) das zuletzt eingestellte Auswahlsignal (x1-z3) hält, falls über die Freischaltleitung (39) der Blockier-Pegel anliegt.Battery system (11) according to one of the preceding claims, wherein in the respective control circuit (20) of the battery components (14) the respective AND gate (41) of each selection line (24) via a hold flip-flop (42) with the switching unit (21) the battery component (14) is coupled and the hold flip-flop (42) holds the last selected selection signal (x1-z3) if the blocking level is applied via the enable line (39). Batteriesystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der jeweiligen Steuerschaltung (20) der Batteriekomponenten (14) das jeweilige UND-Gatter (41) jeder Auswahlleitung (24) über eine Verriegelungslogik (45) mit der Schalteinheit (21) der Batteriekomponente (14) gekoppelt ist und die Verriegelungslogik (45) vorgibt, dass über die zumindest eine Auswahlleitung (24) nur das Auswahlsignal (38) für eine der möglichen Verschaltungen (S1, S2, S3) zu der Schalteinheit (21) gelangt.Battery system (11) according to one of the preceding claims, wherein in the respective control circuit (20) of the battery components (14) the respective AND gate (41) of each selection line (24) via an interlocking logic (45) with the switching unit (21) of the battery component (14) is coupled and the locking logic (45) specifies that only the selection signal (38) for one of the possible interconnections (S1, S2, S3) reaches the switching unit (21) via the at least one selection line (24). Batteriesystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozessoreinrichtung (23) zum Einstellen des jeweiligen Freischaltpegels das Schieberegister (27) vollständig durchrotiert und hierbei für jeden Flipflop-Ausgang (29) dessen Pegel einstellt.Battery system (11) according to one of the preceding claims, wherein the processor device (23) for setting the respective activation level rotates the shift register (27) completely and hereby sets its level for each flip-flop output (29). Batteriesystem nach (11) einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozessoreinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, beim Einstellen des Schiebregisters (27) über den letzten Flipflop-Ausgang (29") des Schieberegisters (27) die eingestellten Pegel einzulesen und mit einem jeweiligen Zielpegel (50) zu vergleichen und bei einer Abweichung eines der eingelesenen Pegel von dem jeweiligen Zielpegel (50) eine vorbestimmte Sicherungsmaßnahme (51) auszulösen.Battery system according to (11) one of the preceding claims, wherein the processor device (23) is set up to read in the set level when setting the shift register (27) via the last flip-flop output (29 ") of the shift register (27) and with a respective To compare target level (50) and to trigger a predetermined safety measure (51) if one of the levels read in deviates from the respective target level (50). Batteriesystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Auswahlleitung (24) als eine jeweilige Ringschaltung (25) ausgestaltet ist, bei welcher ein Leitungsende der Auswahlleitung (24) mit einem jeweiligen Lese-Eingang (26) der Prozessoreinrichtung (23) verbunden ist, und die Prozessoreinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, bei Ausgeben des Auswahlsignals (38) in die jeweilige Auswahlleitung (24) dabei an dem Lese-Eingang (26) zu überprüfen, ob das Auswahlsignal (38) auch an dem Lese-Eingang (26) anliegt, und bei Ausbleiben (52) des Auswahlsignals (38) an dem Lese-Eingang (26) eine vorbestimmte Notfallmaßnahme (53) auszulösen.Battery system (11) according to one of the preceding claims, wherein the at least one selection line (24) is designed as a respective ring circuit (25), in which one line end of the selection line (24) with a respective read input (26) of the processor device (23 ) is connected, and the processor device (23) is set up to check when outputting the selection signal (38) in the respective selection line (24) at the read input (26) whether the selection signal (38) is also at the read -Input (26) is applied, and in the absence (52) of the selection signal (38) at the read input (26) to trigger a predetermined emergency measure (53). Batteriesystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei pro möglicher Verschaltung (S1, S2, S3) eine eigene Auswahlleitung (24) zum Übertragen des Auswahlsignals (38) für diese mögliche Verschaltung (S1, S2, S3) vorgesehen ist oder wobei weniger Auswahlleitungen (24) als eine Anzahl der möglichen Verschaltungen (S1, S2, S3) und eine codierte Übertragung des Auswahlsignals (38) vorgesehen ist.Battery system (11) according to one of the preceding claims, wherein for each possible interconnection (S1, S2, S3) a separate selection line (24) for transmitting the selection signal (38) for this possible interconnection (S1, S2, S3) or with fewer selection lines (24) than a number of possible interconnections (S1, S2, S3) and a coded transmission of the selection signal (38) is. Batteriesystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in jeder Batteriekomponente (14) deren Schalteinheit (21) pro möglicher Verschaltung (S1, S2, S3) zumindest ein eigenes Schaltelement (22) vorgesehen ist.Battery system (11) according to one of the preceding claims, wherein in each battery component (14) its switching unit (21) is provided for each possible interconnection (S1, S2, S3) at least one separate switching element (22). Kraftfahrzeug (10) mit zumindest einem elektrischen Verbraucher (13) und mit einem Batteriesystem (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mit dem zumindest einen elektrischen Verbraucher (13) gekoppelt ist.Motor vehicle (10) with at least one electrical consumer (13) and with a battery system (11) according to one of the preceding claims, which is coupled to the at least one electrical consumer (13).
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