DE102020111452A1 - Zellmodul für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, entsprechende Traktionsbatterie sowie Verfahren zum Betreiben eines Zellmoduls - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zellmodul (1) für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Zellmodulgehäuse (2), in dem wenigstens eine Batteriezelle (3) sowie ein Sensor zur Bestimmung eines Zustandsparameters der Batteriezelle (3) angeordnet sind, und mit einen an den Sensor angeschlossenen Zellmodulcontroller (4). Dabei ist vorgesehen, dass das Zellmodul (1) eine Verriegelungseinrichtung (8) aufweist, die den Zellmodulcontroller (4) in einer Verriegelungseinstellung bezüglich des Zellmodulgehäuses (2) festsetzt und in einer Entriegelungseinstellung zur Verlagerung bezüglich des Zellmodulgehäuses (2) freigibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Zellmoduls (1) für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs.

Description

  • Die Erfindung betriff ein Zellmodul für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Zellmodulgehäuse, in dem wenigstens eine Batteriezelle sowie ein Sensor zur Bestimmung eines Zustandsparameters der Batteriezelle angeordnet sind, und mit einem an den Sensor angeschlossenen Zellmodulcontroller. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Traktionsbatterie sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Zellmoduls für eine Traktionsbatterie.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift EP 2 884 576 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Zellenmodul, das mit einer Zelleneinheit und einem Sensor versehen ist, der mit der Zelleneinheit verbunden ist, wobei das Modul umfasst: Eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Werts, der den Zustand der Zelleneinheit basierend auf einem vom Sensor gemessenen Wert berechnet; eine Speichereinrichtung zum Aufzeichnen des berechneten Werts, der von der Berechnungseinrichtung berechnet wurde; eine Bewertungseinrichtung zum Bewerten eines unrechtmäßigen Gebrauchs des Zellenmoduls; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Berechnungseinrichtung, der Speichereinrichtung und der Bewertungseinrichtung. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung den berechneten Wert, der in der Speichereinrichtung aufgezeichnet wurde, löscht und ein Aufzeichnen des berechneten Werts in der Speichereinrichtung verhindert, wenn die Bewertungseinrichtung bewertet, dass ein unrechtmäßiger Gebrauch aufgetreten ist.
  • Weiterhin beschreibt die Druckschrift DE 10 2011 081 688 A1 ein Fahrzeug mit einem Batteriepack, das eine Speichervorrichtung zur Speicherung von Authentifizierungsinformationen von Batteriemodulen im Batteriepack aufweist. Ein Batterie-Controller im Fahrzeug weist eine Authentifizierungseinheit auf. Die Authentifizierungseinheit bestimmt, ob das Batteriemodul ein Originalprodukt ist oder nicht. Wenn das Batteriemodul kein Originalprodukt ist, steuert eine Steuereinheit eine Kommunikationseinheit an, um Informationen zu senden, die anzeigen, dass das Batteriemodul kein Originalprodukt ist. Die von der Kommunikationseinheit gesendete Information wird auf einem Server einer öffentlichen Organisation, wie beispielsweise einer administrativen Organisation, oder dergleichen gespeichert. Die auf dem Server der administrativen Organisation gespeicherte Information wird von der administrativen Organisation oder von einem Fahrzeughersteller für eine Aktion verwendet, gemäß welcher dem Benutzer empfohlen wird, eine Originalbatterie zu verwenden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Zellmodul für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Zellmodulen Vorteile aufweist, insbesondere eine Manipulation des Zellmoduls effektiv verhindert und dennoch einen Austausch des Zellmodulcontrollers ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Zellmodul für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Zellmodul eine Verriegelungseinrichtung aufweist, die den Zellmodulcontroller in einer Verriegelungseinstellung bezüglich des Zellmodulgehäuses festsetzt und in einer Entriegelungseinstellung zur Verlagerung bezüglich des Zellmodulgehäuses freigibt.
  • Das Zellmodul kann Bestandteil der Traktionsbatterie sein, jedoch auch separat von dieser vorliegen. Die Traktionsbatterie kann wiederum als Bestandteil des Kraftfahrzeugs verbaut sein. Die Traktionsbatterie dient dem Zwischenspeichern von elektrischer Energie, die insbesondere zum Betreiben einer Antriebseinrichtung beziehungsweise eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs und somit schlussendlich zum Antreiben des Kraftfahrzeugs Verwendung findet. Die in der Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Energie wird insoweit zum Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments mittels der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats verwendet.
  • Die Traktionsbatterie verfügt beispielsweise über ein Batteriegehäuse und das Zellmodul. Das Zellmodul dient der Zwischenspeicherung der elektrischen Energie. Es weist hierzu die wenigstens eine Batteriezelle auf, vorzugsweise mehrere elektrisch miteinander verschaltete Batteriezellen. In dem Batteriegehäuse kann ein Aufnahmefach ausgebildet sein, welches zur Aufnahme des Zellmoduls vorgesehen und ausgebildet ist. Während des Herstellens der Traktionsbatterie wird das Zellmodul in das Aufnahmefach eingesetzt. Bevorzugt wird nicht lediglich ein einziges Zellmodul in dem Batteriegehäuse angeordnet, sondern es werden mehrere Zellmodule in das Batteriegehäuse eingebracht. Bei einer solchen Ausgestaltung verfügt das Batteriegehäuse zum Beispiel über ein Aufnahmefach, welches zur Aufnahme mehrerer Zellmodule ausgebildet ist, oder über mehrere Aufnahmefächer.
  • Das Zellmodul weist das Zellmodulgehäuse auf, welches bevorzugt als starres Gehäuse ausgestaltet ist. In dem Zellmodulgehäuse liegt die wenigstens eine Batteriezelle vor, welche zur Zwischenspeicherung der elektrischen Energie vorgesehen und ausgebildet ist. Vorzugsweise sind in dem Zellmodulgehäuse mehrere Batteriezellen angeordnet, welche elektrisch miteinander verschaltet sind. Bevorzugt sind alle Batteriezellen, beispielsweise über den Zellmodulcontroller, elektrisch an elektrische Anschlüsse des Zellmoduls angeschlossen, die an dem Zellmodulgehäuse, insbesondere auf einer Außenseite des Zellmodulgehäuses, angeordnet sind und einer elektrischen Kontaktierung des Zellmoduls dienen.
  • Weiterhin liegt in dem Zellmodulgehäuse der Sensor vor. Dieser kann zur Bestimmung des Zustandsparameters der Batteriezelle dienen. Der Zustandsparameter ist beispielsweise einer der folgenden Parameter: Spannung des von der Batteriezelle zur Verfügung gestellten elektrischen Stroms, Stromstärke des der Batteriezelle entnommenen und/oder zugeführten elektrischen Stroms, Temperatur, insbesondere Temperatur der Batteriezelle, Druck, insbesondere Innendruck des Zellmodulgehäuses. Sind in dem Zellmodulgehäuse mehrere Batteriezellen angeordnet, so liegen bevorzugt ebenfalls mehrere Sensoren vor. Beispielsweise ist jeder der Batteriezellen genau ein Sensor zugeordnet, mittels welchem der Zustandsparameter dieser Batteriezelle bestimmt werden kann beziehungsweis bestimmt wird.
  • Der Sensor ist an den Zellmodulcontroller angeschlossen. Zumindest ist der Zellmodulcontroller dazu vorgesehen und ausgebildet, ein von dem Sensor bereitgestelltes, den Zustandsparameter beschreibendes Sensorsignal auszuwerten. Hierzu kann der Sensor elektrisch, insbesondere konduktiv oder induktiv, an den Zellmodulcontroller angeschlossen sein. Er kann jedoch auch lediglich informationstechnisch mit dem Zellmodul verbunden sein, bevorzugt über einen Bus zur Datenübertragung. Beispielsweise steuert der Zellmodulcontroller die Batteriezelle entsprechend des mithilfe des Sensors bestimmten Zustandsparameters an. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der Zellmodulcontroller die Stromstärke, mit welcher der Batteriezelle elektrischer Strom entnommen oder zugeführt wird, auf einen bestimmten Wert begrenzt, welcher in Abhängigkeit von dem Zustandsparameter ermittelt wird.
  • Mithilfe des Zellmodulcontrollers wird üblicherweise ein Diebstahlschutz des Zellmoduls umgesetzt. Der Zellmodulcontroller ist also beispielsweise derart ausgestaltet, dass er einen Betrieb eines bestimmten Zellmoduls beziehungsweise des Zellmoduls lediglich zusammen mit einem bestimmten Kraftfahrzeug zulässt. Wird das Zellmodul in ein von dem Kraftfahrzeug verschiedenes anderes Kraftfahrzeug eingesetzt, so verhindert der Zellmodulcontroller den Betrieb des Zellmoduls in diesem anderen Kraftfahrzeug.
  • Allerdings sind die wenigstens eine Batteriezelle sowie der Sensor deutlich kostenintensiver als der Zellmodulcontroller. Gleichzeitig weisen sie eine höhere Lebensdauer auf als dieser. Es kann insoweit vorkommen, dass das Zellmodul entsorgt beziehungsweise aufwendig wieder aufbereitet werden muss, obwohl die wenigstens eine Batteriezelle noch intakt ist, weil der Zellmodulcontroller defekt ist. Aus diesem Grund soll der Zellmodulcontroller austauschbar, also von dem Zellmodulgehäuse entfernbar sein.
  • Eine solche Austauschbarkeit wirft jedoch Probleme hinsichtlich des Diebstahlschutzes auf. Ist der Zellmodulcontroller kein fester Bestandteil des Zellmoduls, ist er also von dem Zellmodulgehäuse lösbar, so könnte der Zellmodulcontroller gegen einen anderen Zellmodulcontroller des anderen Kraftfahrzeugs ausgetauscht und entsprechend die wenigstens eine Batteriezelle mit dem anderen Kraftfahrzeug betrieben werden. Umgekehrt ist es natürlich möglich, den Zellmodulcontroller des Kraftfahrzeugs beizubehalten und lediglich den Rest des Zellmoduls auszutauschen, sodass also das Kraftfahrzeug mit einer anderen als der dem Zellmodulcontroller zugeordneten Batteriezelle betrieben wird.
  • Aus diesem Grund ist dem Zellmodul die Verriegelungseinrichtung zugeordnet. Die Verriegelungseinrichtung ermöglicht wahlweise ein Festsetzen oder Freigeben des Zellmodulcontrollers bezüglich des Zellmodulgehäuses. Hierzu sind an der Verriegelungseinrichtung die Verriegelungseinstellung und die Entriegelungseinstellung einstellbar. Ist die Verriegelungseinstellung an der Verriegelungseinrichtung eingestellt, so ist der Zellmodulcontroller bezüglich des Zellmodulgehäuses festgesetzt und unlösbar mit diesem verbunden. Hierunter ist zu verstehen, dass ein beschädigungsfreies Entfernen des Zellmodulcontrollers von dem Zellmodulgehäuse nicht möglich ist. Vielmehr kann der Zellmodulcontroller allenfalls unter Beschädigung des Zellmoduls von dem Zellmodulgehäuse entfernt werden.
  • Beispielsweise ist das Zellmodul derart ausgestaltet, dass bei einem gewaltsamen Entfernen des Zellmodulcontrollers von dem Zellmodulgehäuse das Zellmodul irreversibel funktionslos ist. Bei dem Entfernen des Zellmodulcontrollers von dem Zellmodulgehäuse bei Vorliegen der Verriegelungseinstellung der Verriegelungseinrichtung werden also der Zellmodulcontroller und/oder das Zellmodulgehäuse und/oder die wenigstens eine Batteriezelle und/oder der Sensor irreversibel in einen Zustand versetzt, in welchem sie nicht mehr betreibbar sind. Beispielsweise werden sie hierzu irreversibel beschädigt.
  • In der Entriegelungseinstellung der Verriegelungseinrichtung ist hingegen das Entfernen des Zellmodulcontrollers von dem Zellmodulgehäuse beschädigungsfrei möglich. Insbesondere ist das Betreiben des Zellmodulcontrollers und der Batteriezelle nachfolgend weiterhin möglich, sofern es nicht durch einen anderen Defekt verhindert ist. Das Entfernen des Zellmodulcontrollers von dem Zellmodulgehäuse ist also bei Vorliegen der Entriegelungseinstellung ohne eine mechanische Beschädigung des Zellmoduls beziehungsweise seiner Bestandteile möglich und zugelassen.
  • Mit dem auf die vorstehend beschriebene Art und Weise ausgestalteten Zellmodul ist einerseits ein autorisiertes Austauschen des Zellmodulcontrollers gegen einen anderen Zellmodulcontroller möglich. Umgekehrt wird weiterhin ein effektiver Diebstahlschutz realisiert, da ein nicht autorisiertes Entfernen des Zellmodulcontrollers von dem Zellmodulgehäuse zu der irreversiblen Beschädigung des Zellmoduls führt, welche eine nachfolgende Benutzung unmöglich macht.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zellmodulgehäuse verschweißt und der Zellmodulcontroller über eine Halteeinrichtung mit einer Außenseite des Zellmodulgehäuses verbunden ist, wobei die Verriegelungseinrichtung die Verbindung in der Verriegelungseinstellung verriegelt und in der Entriegelungseinstellung entriegelt. Die wenigstens eine Batteriezelle sowie der Sensor sind in dem Zellmodulgehäuse angeordnet, welches verschweißt ist. Das bedeutet, dass das Zellmodul nicht beschädigungsfrei geöffnet und insoweit die Batteriezelle und der Sensor lediglich durch ein mechanisches Beschädigen des Zellmodulgehäuses aus diesem entnommen werden können. Das Zellmodulgehäuse bildet insoweit mit der in ihm angeordneten wenigstens einen Batteriezelle und dem Sensor eine unveränderliche Einheit.
  • Der Zellmodulcontroller ist an der Außenseite des Zellmodulgehäuses angeordnet, nämlich über die Halteeinrichtung mit dem Zellmodulgehäuse beziehungsweise der Außenseite verbunden. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise eine Formschlusseinrichtung und eine Formschlussgegeneinrichtung aufweisen, die mit der Formschlusseinrichtung zum Halten des Zellmodulcontrollers an dem Zellmodulgehäuse zusammenwirkt. Beispielsweise ist die Formschlusseinrichtung an dem Zellmodulgehäuse und die Formschlussgegeneinrichtung an dem Zellmodulcontroller angeordnet beziehungsweise ausgebildet oder umgekehrt. Die Formschlusseinrichtung liegt beispielsweise in Form eines Formschlussvorsprungs und die Formschlussgegeneinrichtung als Formschlussaufnahme vor, wobei letztere dazu vorgesehen und ausgebildet ist, den Formschlussvorsprung formschlüssig aufzunehmen.
  • Die Verbindung des Zellmodulcontrollers mit dem Zellmodulgehäuse über die Halteeinrichtung ist bei Vorliegen der Verriegelungseinstellung verriegelt, sodass der Zellmodulcontroller bezüglich des Zellmodulgehäuses festgesetzt ist. Insoweit ist das Entfernen des Zellmodulcontrollers allenfalls unter Beschädigung des Zellmoduls, insbesondere der Halteeinrichtung, möglich. In der Entriegelungseinstellung ist hingegen die Verbindung entriegelt, sodass der Zellmodulcontroller zur Verlagerung bezüglich des Zellmodulgehäuses freigegeben ist und entsprechend die von der Halteeinrichtung hergestellte Verbindung beschädigungsfrei lösbar ist. Eine derartige Ausgestaltung des Zellmoduls ermöglicht ein äußerst rasches Austauschen des Zellmodulcontrollers, weil dieser auf der Außenseite des Zellmodulgehäuses angeordnet ist. Auch ist eine Manipulation der weiteren Bestandteile des Zellmoduls, insbesondere der wenigstens einen Batteriezelle und des Sensors, aufgrund des verschweißten Zellmodulgehäuses nahezu ausgeschlossen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass über die Halteeinrichtung eine elektrische Verbindung zwischen dem Zellmodulcontroller und der wenigstens einen Batteriezelle und/oder dem Sensor hergestellt ist. Nach dem Verbinden des Zellmodulcontrollers mit dem Zellmodulgehäuse über die Halteeinrichtung ist insoweit die elektrische Verbindung automatisch hergestellt.
  • Die elektrische Verbindung liegt zwischen dem Zellmodulcontroller einerseits und der wenigstens einen Batteriezelle oder dem Sensor andererseits oder zwischen dem Zellmodulcontroller einerseits und sowohl der wenigstens einen Batteriezelle als auch dem Sensor andererseits vor. Beispielsweise weist die Formschlussgegeneinrichtung wenigstens einen elektrischen Kontakt und die Formschlussgegeneinrichtung wenigstens einen elektrischen Gegenkontakt auf. Nach dem Verbinden des Zellmodulcontrollers mit dem Zellmodulgehäuse über die Halteeinrichtung stehen der Kontakt und der Gegenkontakt in elektrischer Verbindung, insbesondere liegen sie hierzu aneinander an.
  • Bevorzugt ist es vorgesehen, dass bei einem Entfernen des Zellmodulcontrollers von dem Zellmodulgehäuse bei Vorliegen der Verriegelungseinstellung die elektrische Verbindung irreversibel getrennt wird, beispielsweise durch eine irreversible Beschädigung der Halteeinrichtung, insbesondere der Formschlusseinrichtung und/oder der Formschlussgegeneinrichtung beziehungsweise des Kontakts und/oder des Gegenkontakts. Hierdurch ist eine hohe Manipulationssicherheit des Zellmoduls realisiert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zellmodulgehäuse einen Deckel aufweist, der in einer Offenstellung eine den Zellmodulcontroller aufnehmende Controlleraufnahme freigibt und in einer Geschlossenstellung verschließt, wobei die Verriegelungseinrichtung in der Verriegelungseinstellung den Deckel in der Geschlossenstellung verriegelt und in der Entriegelungseinstellung zur Verlagerung aus der Geschlossenstellung in Richtung der Offenstellung freigibt. Insoweit ist nun nicht ein Verriegeln des Zellmodulcontrollers an dem Zellmodulgehäuse vorgesehen, wenngleich ein solches zusätzlich realisiert werden kann. Vielmehr wird der Zellmodulcontroller durch das Verriegeln des Deckels in der Geschlossenstellung an beziehungsweise in dem Zellmodulgehäuse gehalten beziehungsweise bezüglich diesem festgesetzt.
  • Das Zellmodulgehäuse verfügt bei dieser Ausgestaltung über die Controlleraufnahme, in welcher der Zellmodulcontroller angeordnet werden kann beziehungsweise angeordnet ist. Vorzugsweise ist nach der Anordnung des Zellmodulcontrollers in der Controlleraufnahme automatisch eine elektrische Verbindung zwischen dem Zellmodulcontroller einerseits und der wenigstens eine Batteriezelle und/oder dem Sensor andererseits hergestellt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die elektrische Verbindung lediglich bei Anordnung des Deckels in der Geschlossenstellung vorliegt, also beispielsweise bei der Verlagerung des Deckels aus der Offenstellung in die Geschlossenstellung automatisch hergestellt wird. In diesem Fall verläuft die elektrische Verbindung bevorzugt über den Deckel, ist also über diesen hergestellt.
  • Der Deckel verschließt in seiner Geschlossenstellung die Controlleraufnahme, zumindest derart, dass er ein Entnehmen des Zellmodulcontrollers aus der Controlleraufnahme verhindert. Der Deckel dient insoweit beispielsweise dazu, den Zellmodulcontroller formschlüssig in der Controlleraufnahme zu halten. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Deckel die Controlleraufnahme in seiner Geschlossenstellung vollständig verschließt, insbesondere fluiddicht verschließt. Bei einer solchen Ausgestaltung ist zusätzlich ein zuverlässiger Schutz der Batteriezelle und des Sensors vor äußeren Einflüssen gewährleistet.
  • Die Verriegelungseinrichtung dient nun dazu, in ihrer Verriegelungseinstellung den Deckel in der Geschlossenstellung festzusetzen beziehungsweise zu verriegeln. Wird also die Verriegelungseinstellung eingestellt, wenn sich der Deckel ins seiner Geschlossenstellung befindet, so ist er nachfolgend in dieser verriegelt und kann nicht aus der Geschlossenstellung in Richtung der Offenstellung verlagert werden. In der Entriegelungseinstellung gibt die Verriegelungseinrichtung hingegen den Deckel zur Verlagerung frei, insbesondere zur Verlagerung aus der Geschlossenstellung heraus. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht ebenfalls ein rasches Austauschen des Zellmodulcontrollers. Überdies kann ein zuverlässiger Schutz des Zellmodulcontrollers vor äußeren Einflüssen realisiert sein.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verriegelungseinrichtung Bestandteil des Zellmodulcontrollers ist. Die Verriegelungseinrichtung ist also an oder in dem Zellmodulcontroller angeordnet. Hierdurch sind keine zusätzlichen Bauteile an dem Zellmodulgehäuse selbst notwendig, sodass auf einfache Art und Weise eine hohe Manipulationssicherheit hergestellt ist. Beispielsweise verfügt die Verriegelungseinrichtung über einen Verriegelungsbolzen, welcher an dem Zellmodulcontroller verlagerbar gelagert ist. Zusätzlich kann der Zellmodulcontroller einen Aktuator zur Verlagerung des Verriegelungsbolzens aufweisen.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verriegelungseinrichtung einen verlagerbaren Verriegelungsbolzen aufweist, der in der Verriegelungseinstellung in einer Verriegelungsstellung und in der Entriegelungseinstellung in einer Entriegelungsstellung angeordnet ist. Der Verriegelungsbolzen ist verlagerbar gelagert, beispielsweise an dem Zellmodulcontroller. Er ist in wenigstens zwei Stellungen anordenbar, nämlich in der Verriegelungsstellung und in der Entriegelungsstellung. Die Verriegelungsstellung liegt bei Vorliegen der Verriegelungseinstellung vor, die Entriegelungsstellung bei Vorliegen der Entriegelungseinstellung.
  • In der Verriegelungsstellung wirkt der Verriegelungsbolzen formschlüssig mit einer Bolzenaufnahme zusammen, um den Zellmodulcontroller bezüglich des Zellmodulgehäuses festzusetzen. Hierzu greift der Verriegelungsbolzen in die Bolzenaufnahme ein. In der Entriegelungsstellung ist der Verriegelungsbolzen außerhalb der Bolzenaufnahme angeordnet, wodurch der Zellmodulcontroller zur Verlagerung bezüglich des Zellmodulgehäuses freigegeben ist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht einen konstruktiv einfachen Aufbau und ist daher kostengünstig realisierbar.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verriegelungseinrichtung ein mittels eines Schlüssels betätigbares Schloss aufweist. Das Schloss dient zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung und insoweit zum Auswählen und Einstellen der Verriegelungseinstellung oder der Entriegelungseinstellung. Das Schloss ist mithilfe des passenden Schlüssels betätigbar. In anderen Worten kann die Verriegelungseinrichtung mithilfe des Schlüssels aus der Verriegelungseinstellung in die Entriegelungseinstellung beziehungsweise umgekehrt aus der Entriegelungseinstellung in die Verriegelungseinstellung gebracht werden. Eine solche rein mechanische Ausgestaltung der Verriegelungseinrichtung ist besonders einfach und kostengünstig umsetzbar.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verriegelungseinrichtung ein Authentifizierungsmodul mit einer elektronischen Schnittstelle aufweist, das bei einer erfolgreichen Authentifizierung über die Schnittstelle die Entriegelungseinstellung einstellt. Dem Authentifizierungsmodul sind über die elektronische Schnittstelle Daten zuführbar. Das Authentifizierungsmodul überprüft die zugeführten Daten, beispielsweise vergleicht sie mit einem hinterlegten elektronischen Schlüssel. Bei einer Übereinstimmung der Daten mit dem hinterlegten Schlüssel stellt das Authentifizierungsmodul die erfolgreiche Authentifizierung fest. Entsprechend stellt es die Entriegelungseinstellung ein, sodass der Zellmodulcontroller nachfolgend zur Verlagerung bezüglich des Zellmodulgehäuses freigegeben ist.
  • Das Authentifizierungsmodul liegt beispielsweise als System on a Chip (SoC) vor. Das Authentifizierungsmodul kann an dem Zellmodulcontroller oder an dem Zellmodulgehäuse angeordnet sein. Die elektronische Schnittstelle ist beispielsweise eine USB-Schnittstelle. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass bei einer Übertragung von Daten an das Authentifizierungsmodul über die elektronische Schnittstelle, für welche keine erfolgreiche Authentifizierung vorliegt, eine Wartezeit eingeleitet wird, während welcher keine Authentifizierung zugelassen wird.
  • Beispielsweise wird während dieser Zeitspanne die Übertragung von Daten über die elektronische Schnittstelle von dem Authentifizierungsmodul unterbunden. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass das Authentifizierungsmodul bei einer nicht erfolgreichen Authentifizierung einen Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher hinterlegt. Besonders bevorzugt ist der Fehlereintrag nicht löschbar. Der Fehlerspeicher ist beispielsweise Teil des Zellmodulcontrollers oder - alternativ - an dem Zellmodulgehäuse angeordnet.
  • Besonders bevorzugt ist das Authentifizierungsmodul ein kryptografisches Modul. In diesem Fall erfolgt das Authentifizieren beispielsweise über eine Public-Key-Authentifizierung beziehungsweise eine digitale Signatur. Bevorzugt ist hierbei in dem Authentifizierungsmodul ein öffentlicher Schlüssel eines Schlüsselpaars hinterlegt. Wird über die elektronische Schnittstelle dem Authentifizierungsmodul ein privater Schlüssel des Schlüsselpaars zugeführt, so erfolgt die Authentifizierung und die Entriegelungseinstellung wird eingestellt. Die Public-Key-Authentifizierung basiert beispielsweise auf dem RSA-Verfahren oder einem ähnlichen Verfahren. Hierdurch ist eine besonders hohe Manipulationssicherheit realisiert.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Batteriegehäuse, in welchem wenigstens ein Zellmodul gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung angeordnet ist. Hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Ausgestaltung sei auf die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung verwiesen. Selbstverständlich ist es vorteilhaft, wenn in dem Batteriegehäuse mehrere Zellmodule angeordnet sind, welche jeweils wie erläutert ausgestaltet sind.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Zellmoduls für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Zellmoduls gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei das Zellmodul über wenigstens ein Zellmodulgehäuse verfügt, in dem wenigstens eine Batteriezelle sowie ein Sensor zur Bestimmung eines Zustandsparameters der Batteriezelle angeordnet sind, und mit einem an den Sensor angeschlossenen Zellmodulcontroller. Dabei ist vorgesehen, dass das Zellmodul eine Verriegelungseinrichtung aufweist, die den Zellmodulcontroller in einer Verriegelungseinstellung bezüglich des Zellmodulgehäuses festsetzt und in einer Entriegelungseinstellung zur Verlagerung bezüglich des Zellmodulgehäuses freigibt, wobei aus der Verriegelungseinstellung und der Entriegelungseinstellung eine Einstellung ausgewählt und an der Verriegelungseinrichtung eingestellt wird.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung des Zellmoduls wurde bereits eingegangen. Sowohl das Zellmodul als auch das Verfahren zu seinem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
    • Figur eine schematische Darstellung eines Zellmoduls für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs.
  • Die Figur zeigt eine äußerst schematische Darstellung eines Zellmoduls 1, wie es beispielsweise für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs Anwendung findet. Das Zellmodul 1 verfügt über ein Zellmodulgehäuse 2, in welchem wenigstens eine Batteriezelle 3 angeordnet ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegen mehrere Batteriezellen in dem Zellmodulgehäuse 2 vor, welche beispielsweise als prismatische Zellen oder als Pouch-Zellen ausgestaltet sind. Lediglich einige der Batteriezellen 3 sind beispielhaft gekennzeichnet.
  • Ebenso liegt in dem Zellmodulgehäuse 2 wenigstens ein hier nicht gesondert dargestellter Sensor vor. Der Sensor kann Bestandteil der Batteriezelle 3 sein. Der Sensor ist elektrisch an einem Zellmodulcontroller 4 angeschlossen. Zusätzlich kann dies ebenfalls für die Batteriezelle 3 der Fall sein. Der Zellmodulcontroller 4 ist auf einer Außenseite des Zellmodulgehäuses 2 an diesem angeordnet und an ihm befestigt. Hierzu dient eine Halteeinrichtung 5, welche eine Formschlusseinrichtung 6 sowie eine Formschlussgegeneinrichtung 7 aufweist. Die Formschlusseinrichtung 6 ist beispielsweise ein Vorsprung des Zellmodulgehäuses 2, die Formschlussgegeneinrichtung 7 eine Formschlussaufnahme, in welcher der Formschlussvorsprung zum Halten des Zellmodulcontrollers 4 an dem Zellmodulgehäuse 2 angeordnet ist.
  • Zur Erzielung einer hohen Manipulationssicherheit weist das Zellmodul 1 eine Verriegelungseinrichtung 8 auf. Diese verfügt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über wenigstens einen Verriegelungsbolzen 9, beispielsweise mehrere Verriegelungsbolzen 9. Der oder die Verriegelungsbolzen 9 sind mittels eines Aktuators 10 verlagerbar. In einer Verriegelungsstellung des Verriegelungsbolzens 9 wirkt dieser mit der Halteeinrichtung 5 verriegelnd zusammen, nämlich derart, dass der Zellmodulcontroller 4 bezüglich des Zellmodulgehäuses 2 festgesetzt ist. In einer Entriegelungsstellung hingegen gibt der Verriegelungsbolzen 9 den Zellmodulcontroller 4 zum Verlagern bezüglich des Zellmodulgehäuses 2 frei. Die Verriegelungsstellung des Verriegelungsbolzens 9 liegt bei einer Verriegelungseinstellung der Verriegelungseinrichtung 8 und die Entriegelungsstellung bei einer Entriegelungseinstellung vor.
  • Die Verriegelungseinrichtung 8 ist derart ausgestaltet, dass bei Vorliegen der Verriegelungseinstellung ein beschädigungsfreies Entfernen des Zellmodulcontrollers 4 von dem Zellmodulgehäuse 2 unmöglich oder zumindest nahezu unmöglich ist. Mit dem beschriebenen Zellmodul 1 wird insoweit eine sehr hohe Manipulationssicherheit erzielt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zellmodul
    2
    Zellmodulgehäuse
    3
    Batteriezelle
    4
    Zellmodulcontroller
    5
    Halteeinrichtung
    6
    Formschlusseinrichtung
    7
    Formschlussgegeneinrichtung
    8
    Verriegelungseinrichtung
    9
    Verriegelungsbolzen
    10
    Aktuator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2884576 A1 [0002]
    • DE 102011081688 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Zellmodul (1) für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Zellmodulgehäuse (2), in dem wenigstens eine Batteriezelle (3) sowie ein Sensor zur Bestimmung eines Zustandsparameters der Batteriezelle (3) angeordnet sind, und mit einen an den Sensor angeschlossenen Zellmodulcontroller (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Zellmodul (1) eine Verriegelungseinrichtung (8) aufweist, die den Zellmodulcontroller (4) in einer Verriegelungseinstellung bezüglich des Zellmodulgehäuses (2) festsetzt und in einer Entriegelungseinstellung zur Verlagerung bezüglich des Zellmodulgehäuses (2) freigibt.
  2. Zellmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellmodulgehäuse (2) verschweißt und der Zellmodulcontroller (4) über eine Halteeinrichtung (5) mit einer Außenseite des Zellmodulgehäuses (2) verbunden ist, wobei die Verriegelungseinrichtung (8) die Verbindung in der Verriegelungseinstellung verriegelt und in der Entriegelungseinstellung entriegelt.
  3. Zellmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Halteeinrichtung (5) eine elektrische Verbindung zwischen dem Zellmodulcontroller (4) und der wenigstens einen Batteriezelle (3) und/oder dem Sensor hergestellt ist.
  4. Zellmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellmodulgehäuse (2) einen Deckel aufweist, der in einer Offenstellung eine den Zellmodulcontroller (4) aufnehmende Controlleraufnahme freigibt und in eine Geschlossenstellung verschließt, wobei die Verriegelungseinrichtung (8) in der Verriegelungseinstellung den Deckel in der Geschlossenstellung verriegelt und in der Entriegelungseinstellung zur Verlagerung aus der Geschlossenstellung in Richtung der Offenstellung freigibt.
  5. Zellmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (8) Bestandteil des Zellmodulcontrollers (4) ist.
  6. Zellmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (8) einen verlagerbaren Verriegelungsbolzen (9) aufweist, der in der Verriegelungseinstellung in einer Verriegelungsstellung und in der Entriegelungseinstellung in einer Entriegelungsstellung angeordnet ist.
  7. Zellmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (8) ein mittels eines Schlüssels betätigbares Schloss aufweist.
  8. Zellmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinrichtung (8) ein Authentifizierungsmodul mit einer elektronischen Schnittstelle aufweist, das bei einer erfolgreichen Authentifizierung über die Schnittstelle die Entriegelungseinstellung einstellt.
  9. Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, mit einem Batteriegehäuse, in welchem wenigstens ein Zellmodul (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Zellmoduls (1) für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Zellmoduls (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zellmodul (1) über wenigstens ein Zellmodulgehäuse (2) verfügt, in dem wenigstens eine Batteriezelle (3) sowie ein Sensor zur Bestimmung eines Zustandsparameters der Batteriezelle (3) angeordnet sind, und mit einem an den Sensor angeschlossenen Zellmodulcontroller (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Zellmodul (1) eine Verriegelungseinrichtung (8) aufweist, die den Zellmodulcontroller (4) in einer Verriegelungseinstellung bezüglich des Zellmodulgehäuses (2) festsetzt und in einer Entriegelungseinstellung zur Verlagerung bezüglich des Zellmodulgehäuses (2) freigibt, wobei aus der Verriegelungseinstellung und der Entriegelungseinstellung eine Einstellung ausgewählt und an der Verriegelungseinrichtung (8) eingestellt wird.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040239502A1 (en) 2001-10-29 2004-12-02 Kenji Yamauchi Storage battery loaded onto vehicle
DE102011081688A1 (de) 2010-08-27 2012-03-29 Denso Corporation Batteriemanagement-vorrichtung, -system und -verfahren
US20120301758A1 (en) 2010-02-05 2012-11-29 Yangjiang Mingyang Electronic Technology Co., Ltd. Intelligent multifunctional accumulator
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