DE202020103732U1 - Battery system - Google Patents

Battery system Download PDF

Info

Publication number
DE202020103732U1
DE202020103732U1 DE202020103732.3U DE202020103732U DE202020103732U1 DE 202020103732 U1 DE202020103732 U1 DE 202020103732U1 DE 202020103732 U DE202020103732 U DE 202020103732U DE 202020103732 U1 DE202020103732 U1 DE 202020103732U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
battery module
master function
master
modules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202020103732.3U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VARTA Microbattery GmbH
Original Assignee
VARTA Microbattery GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VARTA Microbattery GmbH filed Critical VARTA Microbattery GmbH
Priority to DE202020103732.3U priority Critical patent/DE202020103732U1/en
Publication of DE202020103732U1 publication Critical patent/DE202020103732U1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

Batteriesystem mit einer Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen, wobei jedes Batteriemodul mit eigenen sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten ausgestattet ist und wobei es vorgesehen ist, dass ein Batteriemodul im Batteriesystem eine Master-Funktion und das oder die übrigen Batteriemodule im System eine Slave-Funktion innehaben, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem Mittel zur Durchführung der folgenden Verfahrensschritte aufweist:
a. Im laufenden Betrieb (15) wird regelmäßig überprüft, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist (16), und
b. wenn ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System nicht vorhanden und/oder nicht aktiv ist, wird ein Batteriemodul im System zur Übernahme der Master-Funktion bestimmt (12).

Figure DE202020103732U1_0000
Battery system with a plurality of interconnected battery modules, each battery module being equipped with its own sensor and / or data processing capacities and it is provided that one battery module in the battery system has a master function and the other battery module or modules in the system have a slave function , characterized in that the battery system has means for performing the following method steps:
a. During operation (15) it is regularly checked whether a battery module with the master function is present and / or active in the system (16), and
b. if a battery module with the master function is not available in the system and / or is not active, a battery module in the system is determined to take over the master function (12).
Figure DE202020103732U1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit einer Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen, wobei jedes Batteriemodul mit eigenen sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten ausgestattet ist und wobei ein Batteriemodul im Batteriesystem eine Master-Funktion und das oder die übrigen Batteriemodule im System eine Slave-Funktion innehaben.The present invention relates to a battery system with a plurality of interconnected battery modules, each battery module being equipped with its own sensor and / or data processing capacities and with one battery module in the battery system having a master function and the other battery module or modules in the system having a slave function .

Als Batteriemodule werden vorliegend wieder aufladbare, elektrische Energiespeicher, die beispielsweise in automobilen Anwendungen aber auch in vielen anderen Bereichen eingesetzt werden, bezeichnet. In einem Batteriemodul werden eine Vielzahl einzelner elektrochemischer Zellen zusammengeschaltet, um so die für verschiedene Anwendungen erforderlichen hohen Energiemengen bereitstellen zu können.In the present case, rechargeable, electrical energy storage devices, which are used, for example, in automotive applications, but also in many other areas, are referred to as battery modules. A large number of individual electrochemical cells are interconnected in a battery module in order to be able to provide the high amounts of energy required for various applications.

Jede elektrochemische Zelle umfasst mindestens eine positive und mindestens eine negative Elektrode, welche durch einen Separator voneinander getrennt sind. In elektrochemischen Zellen findet eine elektrochemische, energieliefernde Reaktion statt, welche sich aus zwei elektrisch miteinander gekoppelten, aber räumlich voneinander getrennten Teilreaktionen zusammensetzt. Eine bei vergleichsweise niedrigerem Redoxpotential stattfindende Teilreaktion läuft an der negativen Elektrode ab, eine Teilreaktion bei vergleichsweise höherem Redoxpotential an der positiven Elektrode. Bei der Entladung werden an der negativen Elektrode durch einen Oxidationsprozess Elektronen freigesetzt, resultierend in einem Elektronenstrom über einen äußeren Verbraucher zur positiven Elektrode, von der eine entsprechende Menge an Elektronen aufgenommen wird. An der positiven Elektrode findet also ein Reduktionsprozess statt. Zeitgleich kommt es zum Zwecke des Ladungsausgleichs zu einem der Elektrodenreaktion entsprechenden lonenstrom innerhalb der elektrochemischen Zelle. Dieser lonenstrom durchquert den Separator und wird meist durch einen ionenleitenden Elektrolyten gewährleistet.Each electrochemical cell comprises at least one positive and at least one negative electrode, which are separated from one another by a separator. An electrochemical, energy-supplying reaction takes place in electrochemical cells, which is composed of two partial reactions that are electrically coupled to one another but spatially separated from one another. A partial reaction that takes place at a comparatively lower redox potential takes place on the negative electrode, while a partial reaction with a comparatively higher redox potential takes place on the positive electrode. During the discharge, electrons are released at the negative electrode through an oxidation process, resulting in a flow of electrons via an external consumer to the positive electrode, which absorbs a corresponding amount of electrons. A reduction process therefore takes place on the positive electrode. At the same time, for the purpose of charge equalization, an ion current corresponding to the electrode reaction occurs within the electrochemical cell. This stream of ions passes through the separator and is usually ensured by an ion-conducting electrolyte.

In sekundären (wieder aufladbaren) elektrochemischen Zellen ist diese Entladereaktion reversibel, es besteht also die Möglichkeit, die bei der Entladung erfolgte Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie umzukehren.In secondary (rechargeable) electrochemical cells, this discharge reaction is reversible, so it is possible to reverse the conversion of chemical energy into electrical energy that occurred during the discharge.

Eine in Batteriemodulen oftmals verwendete elektrochemische Zelle ist die Lithium-Ionen-Zelle. Diese umfasst Elektroden, die Lithium-Ionen reversibel aufnehmen und wieder abgeben können, sowie einen Lithium-Ionen enthaltenden Elektrolyten.An electrochemical cell that is often used in battery modules is the lithium-ion cell. This includes electrodes that can reversibly absorb and release lithium ions, as well as an electrolyte containing lithium ions.

In einem Batteriemodul können die einzelnen elektrochemischen Zellen in einzelnen Batterieblöcken zusammengeschaltet sein. Beispielsweise können zylindrische Rundzellen oder auch prismatische Zellen als elektrochemische Zellen verwendet werden, die in einem Batterieblock derart angeordnet sind, dass ihre Längsachsen parallel zueinander liegen. Beispielsweise können die Zellen innerhalb des Batterieblocks in einem regelmäßigen Muster in einer Ebene angeordnet sein. Zwei oder mehr derartiger Batterieblöcke können in einem Batteriemodul innerhalb eines Gehäuses zusammengefasst werden und damit eine Einheit bilden. Die Batteriemodule bilden dann die Bausteine für ein Batteriesystem.In a battery module, the individual electrochemical cells can be interconnected in individual battery blocks. For example, cylindrical round cells or prismatic cells can be used as electrochemical cells, which are arranged in a battery block in such a way that their longitudinal axes are parallel to one another. For example, the cells within the battery block can be arranged in a regular pattern in one plane. Two or more such battery blocks can be combined in a battery module within a housing and thus form a unit. The battery modules then form the building blocks for a battery system.

Für den Betrieb von Batteriemodulen ist im Allgemeinen ein Batteriemanagementsystem sinnvoll und/oder erforderlich, um die verschiedenen Parameter bei dem Betrieb eines Batteriemoduls zu steuern und/oder zu regeln. In der Regel sind daher Batteriemodule mit elektronischen und/oder sensorischen Bauelemente ausgestattet, um eine Erfassung verschiedener, relevanter Parameter und eine Datenverarbeitung und/oder Datenweiterleitung zu ermöglichen. Bei dem Betrieb eines Batteriemoduls mit einem Batteriemanagementsystem dient das Batteriemanagementsystem in erster Linie der Überwachung und Sicherheit das Batteriemoduls. Insbesondere hat das Batteriemanagementsystem die Aufgabe, den Batterieladezustand (State of Charge - SOC) und den Alterungszustand (State of Health - SOH) überwachen. Wichtige Parameter für eine Überwachung sind Zellspannungen, Zellströme und Zelltemperaturen. Durch die Überwachung derartiger Parameter kann der sichere Betrieb des Batteriemoduls gewährleistet werden, indem zum Beispiel eine Abschaltung bei Über- oder Unterspannung, bei Über- oder Untertemperatur oder das Angleichen des Ladezustands einzelner elektrochemischer Zellen des Batteriemoduls erfolgt.For the operation of battery modules, a battery management system is generally useful and / or necessary in order to control and / or regulate the various parameters during the operation of a battery module. As a rule, battery modules are therefore equipped with electronic and / or sensory components in order to enable various relevant parameters to be recorded and data processing and / or data forwarding. When a battery module is operated with a battery management system, the battery management system is primarily used for monitoring and safety of the battery module. In particular, the battery management system has the task of monitoring the battery state of charge (SOC) and the state of health (SOH). Cell voltages, cell currents and cell temperatures are important parameters for monitoring. By monitoring such parameters, the safe operation of the battery module can be guaranteed by, for example, switching off in the event of overvoltage or undervoltage, in the event of excess or undervoltage, or the adjustment of the state of charge of individual electrochemical cells of the battery module.

Es ist bekannt, mehrere einzelne Batteriemodule miteinander zu verschalten und damit ein Batteriesystem zu bilden, das insbesondere zur Bereitstellung von großen Energiemengen vorgesehen ist. Bei einer Zusammenschaltung von mehreren Batteriemodulen zu einem gemeinsamen System ist es oftmals vorgesehen, dass für eine Kommunikation mit übergeordneten Einrichtungen, zum Beispiel mit einer Benutzerschnittstelle für eine bestimmte Anwendung oder mit einer Ladeeinrichtung, für eine Datenübertragung nur ein gemeinsamer Übertragungskanal oder Kommunikationskanal zur Verfügung steht.It is known to interconnect several individual battery modules and thus to form a battery system which is provided in particular for providing large amounts of energy. When several battery modules are interconnected to form a common system, it is often provided that only one common transmission channel or communication channel is available for data transmission for communication with higher-level devices, for example with a user interface for a specific application or with a charging device.

Eine Möglichkeit zur Teilung eines gemeinsamen Übertragungskanals ist die Anwendung des an sich bekannten, sogenannten Master/Slave-Prinzips. Hiernach ist ein Modul des Systems der Master und alle anderen Module des Systems sind die Slaves. Ausschließlich der Master ist dazu berechtigt, auf den gemeinsamen Übertragungskanalzuzugreifen und überdiesen Datenkanal mit übergeordneten Einrichtungen zu kommunizieren. Die erforderlichen Informationen von den einzelnen Slaves können dabei von dem Master abgefragt werden, von dem Master gesammelt und dann gemeinsam weiter kommuniziert werden.One possibility for sharing a common transmission channel is to use the so-called master / slave principle, which is known per se. According to this, one module of the system is the master and all other modules of the system are the slaves. Only the master is authorized to access the common transmission channel and via this data channel with the higher-level Communicate facilities. The required information from the individual slaves can be queried by the master, collected by the master and then communicated further together.

Im Zusammenhang mit Batteriesystemen ist es beispielsweise bekannt, dass einem Batteriemodul des Batteriesystems die Master-Rolle bzw. die Master-Funktion fix zugewiesen wird und es dann im ständigen Betrieb diese Rolle ausführt. Bei anderen Batteriesystemen übernimmt eine externe Kontrolleinheit die Master-Rolle, wobei dann alle miteinander verschalteten Batteriemodule eine Slave-Rolle übernehmen. Dabei kann beispielsweise ein eigenständiges Steuergerät das Batteriemanagement übernehmen und für die Überwachung und Sicherheit des Batteriesystems sorgen.In connection with battery systems it is known, for example, that a battery module of the battery system is permanently assigned the master role or the master function and that it then performs this role in continuous operation. In other battery systems, an external control unit takes on the master role, with all interconnected battery modules then taking on a slave role. For example, an independent control unit can take over the battery management and ensure the monitoring and safety of the battery system.

Die europäische Patentanmeldung EP 2 293 375A1 beschreibt ein Einstellsystem für die Vergabe von Batterie-Identifikationsnummern (IDs), wobei ein Master-Batterie-Managementsystem zum Ausgeben von ID-Einstellsignalen und mehrere Slave-Batterie-Managementsysteme zum Senden von Batterieinformationssignalen vorgesehen sind. Das Master-Batterie-Managementsystem ist so ausgelegt, dass die Batterieinformationssignale zu dem Zweck empfangen werden, relative Batterie-IDs zuzuweisen und zu speichern, die den absoluten Batterie-IDs der Batterien entsprechen. Die relativen Batterie-IDs werden, basierend auf eine sequenziellen Reihenfolge der Batterien gemäß den Potentialunterschieden der Batterien, zugewiesen.The European patent application EP 2 293 375 A1 describes a setting system for the allocation of battery identification numbers (IDs), a master battery management system for outputting ID setting signals and a plurality of slave battery management systems for sending battery information signals are provided. The master battery management system is designed to receive the battery information signals for the purpose of assigning and storing relative battery IDs that correspond to the absolute battery IDs of the batteries. The relative battery IDs are assigned based on a sequential order of the batteries according to the potential differences of the batteries.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2012 200 489 A1 befasst sich mit einem Doppel-Ladesystem zum Laden einer Fahrzeugbatterie. Die Ladevorrichtungen sind mit einem Fahrzeug-Bus verbunden. Jede Ladevorrichtung hat dabei einen Master-Anzeige-Digitaleingang und decodiert den Eingang, um ihre Rolle als Master-Ladevorrichtung oder Slave-Ladevorrichtung zu bestimmen.The German patent application DE 10 2012 200 489 A1 deals with a double charging system for charging a vehicle battery. The charging devices are connected to a vehicle bus. Each loader has a master display digital input and decodes the input to determine its role as a master loader or slave loader.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Probleme bei Batteriesystemen, die nach einem Master/Slave-Prinzip arbeiten, zu vermeiden und gleichzeitig einen kostengünstigen und variablen Betrieb von Batteriesystemen zu ermöglichen. Hierbei sollen insbesondere Probleme vermieden werden, die auftreten können, wenn das Modul, das die Master-Rolle innehat, nicht einwandfrei arbeitet.The present invention is based on the object of avoiding problems in battery systems that work according to a master / slave principle and, at the same time, of enabling cost-effective and variable operation of battery systems. In particular, problems should be avoided that can occur if the module that has the master role does not work properly.

Diese Aufgabe wird durch ein Batteriesystem mit einer Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen gelöst, wie es sich aus dem Anspruch 1 ergibt. Bevorzugte Ausgestaltungen des Batteriesystems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a battery system with a plurality of interconnected battery modules, as is evident from claim 1. Preferred configurations of the battery system are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Batteriesystem umfasst eine Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen, insbesondere von parallel oder seriell verschalteten Batteriemodulen. Jedes Batteriemodul ist mit eigenen sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten ausgestattet. In dem erfindungsgemäßen Batteriesystem ist es vorgesehen, dass ein Batteriemodul im Batteriesystem eine Master-Funktion und das oder die übrigen Batteriemodule im System eine Slave-Funktion innehaben.The battery system according to the invention comprises a plurality of interconnected battery modules, in particular of battery modules interconnected in parallel or in series. Each battery module is equipped with its own sensor and / or data processing capacities. In the battery system according to the invention, it is provided that a battery module in the battery system has a master function and the other battery module or modules in the system have a slave function.

Der Kern der Erfindung liegt darin, dass das Batteriesystem Mittel zur Durchführung eines Verfahrens aufweist, bei dem Folgendes vorgesehen ist:

  • a. Im laufenden Betrieb wird regelmäßig überprüft, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist, und
  • b. wenn ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System nicht vorhanden und/oder nicht aktiv ist, wird ein Batteriemodul im System zur Übernahme der Master-Funktion bestimmt.
The essence of the invention is that the battery system has means for carrying out a method in which the following is provided:
  • a. During operation, regular checks are carried out to determine whether a battery module with the master function is present and / or active in the system, and
  • b. if a battery module with the master function does not exist in the system and / or is not active, a battery module in the system is determined to take over the master function.

Mit diesen Verfahrensschritten zum Betreiben des Batteriesystems wird erreicht, dass die Master-Rolle bzw. die Master-Funktion in einem Netzwerk aus zwei oder mehr miteinander verschalteten Batteriemodulen dynamisch an ein Batteriemodul (neu) vergeben wird, sofern dasjenige Batteriemodul, das ursprünglich die Master-Funktion innehatte, nicht mehr im System vorhanden oder aktiv ist. Damit ist es möglich, bei einem Defekt oder einem Ausfall oder bei einem Entfernen desjenigen Batteriemoduls, welches die Master-Funktion innehatte, im laufenden Betrieb auf ein anderes Batteriemodul, das dann die Master-Funktion übernimmt, umzustellen, ohne dass es zu Störungen im gesamten Betrieb des Batteriesystems oder zu einem Herunterfahren des gesamten Batteriesystems kommen muss. Weiterhin erlaubt das erfindungsgemäße Batteriesystem mit diesem Betriebsverfahren, einzelne neue Module in das System neu einzubinden oder Module aus dem System zu entfernen, ohne dass hierfür ein großer Aufwand erforderlich wäre. Auch das Abschalten einzelner Module in dem Batteriesystem ist problemlos möglich, selbst wenn das jeweilige Batteriemodul die Master-Funktion innehatte, da im laufenden Betrieb ein anderes Batteriemodul zur Übernahme der Master-Funktion neu bestimmt wird. Im Folgenden werden die Verfahrensschritte gemäß den oben genannten Merkmalen a. und b. auch als Master/Slave-Routine bezeichnet. Insgesamt erlaubt diese Master/Slave-Routine gemäß dem beschriebenen Verfahren einen problemlosen laufenden Betrieb, selbst wenn einzelne Batteriemodule ausfallen, nicht mehr einwandfrei arbeiten oder entfernt werden.With these procedural steps for operating the battery system it is achieved that the master role or the master function in a network of two or more interconnected battery modules is dynamically assigned to a battery module, provided that the battery module that was originally the master Held a function, no longer exists in the system or is active. This makes it possible to switch to another battery module, which then takes over the master function, during operation in the event of a defect or failure or when the battery module that had the master function is removed, without causing malfunctions in the whole Operation of the battery system or a shutdown of the entire battery system. Furthermore, with this operating method, the battery system according to the invention allows individual new modules to be reintegrated into the system or modules to be removed from the system without a great deal of effort being required for this. Switching off individual modules in the battery system is also possible without any problems, even if the respective battery module had the master function, since another battery module is redefined to take over the master function during operation. In the following, the method steps according to the above-mentioned features a. and b. also known as the master / slave routine. Overall, according to the method described, this master / slave routine allows problem-free ongoing operation, even if individual battery modules fail, no longer work properly or are removed.

Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Batteriesystems liegt darin, dass auf ein übergeordnetes Batteriemanagementsystem verzichtet werden kann, da prinzipiell alle Batteriemodule im System dazu in der Lage sind, die Master-Funktion von ihrer Ausstattung her zu übernehmen. Dies hatVorteile bei der Fertigung der Batteriemodule, da es nicht erforderlich ist, unterschiedliche Arten von Batteriemodulen bereitzustellen.Another particular advantage of the battery system according to the invention is that it is based on a higher-level battery management system can be dispensed with, since in principle all battery modules in the system are able to take over the master function in terms of their equipment. This has advantages in the manufacture of the battery modules, since it is not necessary to provide different types of battery modules.

Die sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten der Batteriemodule sind insbesondere dazu vorgesehen, einen gesteuerten und/oder geregelten Betrieb des einzelnen Batteriemoduls und/oder des Batteriesystems zu ermöglichen. Die sensorischen Kapazitäten können dabei insbesondere für eine Überwachung der Zellspannungen, der Zellströme und/oder der Zelltemperaturen ausgelegt sein. Weitere Parameter, die mittels der sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten der Batteriemodule überwacht werden können, sind beispielsweise der Zellinnendruck oder anderes. Insbesondere können die sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten der Batteriemodule dazu ausgelegt sein, den Batterieladezustand und den Alterungszustand der Batteriemodule zu überwachen.The sensor-based and / or data-processing capacities of the battery modules are provided in particular to enable a controlled and / or regulated operation of the individual battery module and / or the battery system. The sensory capacitances can be designed in particular for monitoring the cell voltages, the cell currents and / or the cell temperatures. Further parameters that can be monitored by means of the sensor-based and / or data-processing capacities of the battery modules are, for example, the internal cell pressure or others. In particular, the sensor-based and / or data-processing capacities of the battery modules can be designed to monitor the battery charge status and the aging status of the battery modules.

Als Vorgabe für das Ablaufen der Überprüfung gemäß dem oben genannten Merkmal a. können insbesondere zeitliche Abstände als Regel vorgegeben werden. Durch entsprechend kurze Intervalle, beispielsweise einige wenige Sekunden, kann eine laufende Überprüfung erfolgen, sodass das System sehr schnell reagieren kann, falls das Modul mit der Master-Funktion nicht einwandfrei seine Rolle ausüben kann oder gegebenenfalls nicht (mehr) vorhanden ist. Prinzipiell können auch andere Regeln zum Ablaufen der Überprüfung eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Überprüfung an ein bestimmtes Ereignis geknüpft werden, beispielsweise an einen bestimmten Ladezustand einzelner Batteriemodule oder Ähnliches. Zeitliche Intervalle für die Überprüfung sind jedoch besonders vorteilhaft, da sie sehr einfach umsetzbar sind, robust sind und in einfacher Weise eine quasi-kontinuierliche Überprüfung gewährleisten.As a specification for the execution of the check according to the above-mentioned feature a. In particular, time intervals can be specified as a rule. With correspondingly short intervals, for example a few seconds, an ongoing check can be carried out so that the system can react very quickly if the module with the master function cannot perform its role properly or if it is no longer available. In principle, other rules can also be used to run the check. For example, the check can be linked to a specific event, for example to a specific state of charge of individual battery modules or the like. However, time intervals for the check are particularly advantageous since they can be implemented very easily, are robust and in a simple manner ensure a quasi-continuous check.

In besonders bevorzugten Ausgestaltungen umfasst das erfindungsgemäße Batteriesystem weiterhin ein Mittel zur Durchführung der folgenden bevorzugten Weiterbildung des Verfahrensschritts, bei dem überprüft wird, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist:

  1. a. Die Überprüfung, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist, erfolgt zyklisch.
In particularly preferred refinements, the battery system according to the invention further comprises a means for carrying out the following preferred development of the method step in which it is checked whether a battery module with the master function is present and / or active in the system:
  1. a. The check whether a battery module with the master function is present and / or active in the system is carried out cyclically.

Durch eine zyklische Überprüfung, ob das Batteriemodul mit der Master-Funktion im System noch vorhanden oder aktiv ist, wird erreicht, dass im Prinzip ständig überprüft werden kann, ob die Master-Rolle wirksam vergeben und damit die Master/Slave-Arbeitsweise funktionsfähig ist. Für die zyklische Überprüfung können insbesondere Zeitintervalle vorgegeben werden, beispielsweise ein Zeitintervall zwischen 1 s und 10 s, beispielsweise 2 s, 3 s, 4 s oder5 s. Durch diese kleinen Zeitintervalle bei der Überprüfung erfolgt eine quasi-kontinuierliche Überprüfung, so dass im Prinzip sofort reagiert werden kann, falls die Master-Funktion ausfällt. Unterbrechungen im Betrieb des Batteriesystems werden damit vermieden.A cyclical check to determine whether the battery module with the master function is still present or active in the system ensures that, in principle, it can be continuously checked whether the master role is effectively assigned and thus the master / slave mode of operation is functional. In particular, time intervals can be specified for the cyclical check, for example a time interval between 1 s and 10 s, for example 2 s, 3 s, 4 s or 5 s can react immediately if the master function fails. Interruptions in the operation of the battery system are thus avoided.

In weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungen umfasst das erfindungsgemäße Batteriesystem ein Mittel zur Durchführung der folgenden bevorzugten Weiterbildung des Verfahrensschritts, bei dem überprüft wird, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist:

  1. a. Die Überprüfung, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist, erfolgt durch regelmäßige Versendung von Mitteilungen durch alle Batteriemodule im Batteriesystem und Empfangen dieser Mitteilungen durch alle Batteriemodule im Batteriesystem, wobei bei einem Ausbleiben der Mitteilung eines Batteriemoduls mit der Master-Funktion ein Batteriemodul zur Übernahme der Master-Funktion bestimmt wird.
In further particularly preferred refinements, the battery system according to the invention comprises a means for carrying out the following preferred development of the method step in which it is checked whether a battery module with the master function is present and / or active in the system:
  1. a. The check as to whether a battery module with the master function is present and / or active in the system is carried out by regular sending of messages by all battery modules in the battery system and receiving these messages by all battery modules in the battery system, with a failure of the message from a battery module with the master function a battery module is determined to take over the master function.

Die Überprüfung durch regelmäßiges Versenden und Empfangen von Mitteilungen durch alle Batteriemodule erlaubt in besonders einfach zu realisierender Weise die Überprüfung, ob die Master-Funktion im System noch vorhanden ist bzw. ob das entsprechende Batteriemodul im System noch aktiv ist.Checking through regular sending and receiving of messages by all battery modules allows, in a particularly easy-to-implement manner, to check whether the master function is still present in the system or whether the corresponding battery module is still active in the system.

Die vorstehend beschriebene Routine, mit der die Master-Funktion im laufenden Betrieb dynamisch (neu) vergeben werden kann, kann in besonders bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Batteriesystems derart erweitert werden, dass die Verfahrensschritte beim Betrieb des Batteriesystems das folgende zusätzliche Merkmal aufweisen:

  1. a. Bei einer Erstkonfiguration des Batteriesystems erfolgt eine erstmalige Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion, wobei das oder die übrigen Batteriemodule eine Slave-Funktion übernehmen.
The above-described routine, with which the master function can be dynamically (re) assigned during operation, can be expanded in particularly preferred embodiments of the battery system according to the invention in such a way that the method steps when operating the battery system have the following additional feature:
  1. a. When the battery system is configured for the first time, a battery module is determined for the first time to take over the master function, with the other battery module or modules taking over a slave function.

Gemäß dem unmittelbar vorstehend genannten Merkmal a. erfolgt die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion nicht schon bei der Montage des Batteriesystems mit den einzelnen Batteriemodulen, sondern erst bei der Erstkonfiguration, die beispielsweise bei einem Anwender des Batteriesystems vor Ort erfolgen kann. Damit können alle Batteriemodule des Batteriesystems beispielsweise erst beim Anwender zusammengestellt und zusammengeschaltet werden. Alle Batteriemodule sind dabei mit identischer Ausstattung und Kennzeichnung versehen und stehen im Prinzip für alle Funktionen zur Verfügung. Erst bei der Erstkonfiguration, in die die eingangs erläuterte Master/Slave-Routine eingebunden werden kann, erfolgt die Zuweisung der Master-Funktion und der Slave-Funktion(en) an die Batteriemodule. Der besondere Vorteil hierbei ist, dass der Anwender sehr frei bei der Zusammenstellung der Batteriemodule für das Batteriesystem ist.According to the immediately above-mentioned feature a. the determination of a battery module to take over the master function does not take place during the assembly of the battery system with the individual battery modules, but only during the initial configuration, which can take place, for example, at a user of the battery system on site. This means that all battery modules of the battery system can, for example, only be assembled and interconnected by the user. All Battery modules are provided with identical equipment and labeling and are in principle available for all functions. The master function and the slave function (s) are only assigned to the battery modules during the initial configuration, in which the master / slave routine explained at the beginning can be integrated. The particular advantage here is that the user is very free to put together the battery modules for the battery system.

Die Zuweisung der Master-Funktion bzw. die neue und/oder erstmalige Bestimmung eines Batteriemodulszur Übernahme der Master-Funktion kann prinzipiell anhand von verschiedenen Kriterien erfolgen. In besonders bevorzugter Weise umfassen die entsprechenden Verfahrensschritte bei dem Betrieb des Batteriesystems wenigstens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale:

  1. a. Die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion erfolgt unter Berücksichtigung der Seriennummern der Batteriemodule.
  2. b. Die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion erfolgt unter Berücksichtigung des Standes der Firmware der Batteriemodule.
  3. c. Die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion erfolgt unter Berücksichtigung des Standes der Hardware der Batteriemodule.
The assignment of the master function or the new and / or initial determination of a battery module to take over the master function can in principle take place on the basis of various criteria. In a particularly preferred manner, the corresponding method steps in the operation of the battery system include at least one of the following additional features:
  1. a. The determination of a battery module to take over the master function takes into account the serial numbers of the battery modules.
  2. b. The determination of a battery module to take over the master function takes into account the status of the firmware of the battery modules.
  3. c. The determination of a battery module to take over the master function takes into account the status of the hardware of the battery modules.

Prinzipiell ist es auch möglich, die dynamische Zuweisung der Master-Funktion nach einem Zufallsprinzip zu realisieren. Die Kriterien gemäß den unmittelbar vorgenannten Merkmalen a., b. oder c. erlauben jedoch weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen bei dem Verfahren zum Betrieb des Batteriesystems, indem anhand dieser Kriterien bestimmte Eigenschaften der jeweiligen Batteriemodule bei der Vergabe der Master-Funktion berücksichtigt werden können. Insbesondere kann anhand dieser vorgenannten Kriterien das Alter bzw. die Aktualität der jeweiligen Batteriemodule berücksichtigt werden. Beispielsweise im Hinblick auf die Seriennummern der Batteriemodule ist es allgemein üblich, fortlaufende Seriennummern bei der Fertigung der Batteriemodule zu vergeben, so dass die aktuellsten bzw. jüngsten Batteriemodule diejenigen Batteriemodule sind, die die höchste Seriennummern tragen. Ähnliches gilt für die Firmware und/oder die Hardware der jeweiligen Batteriemodule. Auch hier werden üblicherweise bestimmte Kennnummern oder Ähnlichesvergeben, anhand derer die Aktualität der jeweiligen Firmware oder der Hardware abzulesen ist.In principle, it is also possible to implement the dynamic assignment of the master function according to a random principle. The criteria according to the characteristics a., B. or c. however, allow further, particularly advantageous refinements in the method for operating the battery system, in that certain properties of the respective battery modules can be taken into account when assigning the master function on the basis of these criteria. In particular, the age or the currentness of the respective battery modules can be taken into account on the basis of these aforementioned criteria. For example, with regard to the serial numbers of the battery modules, it is common practice to assign consecutive serial numbers during the production of the battery modules, so that the most recent or most recent battery modules are those battery modules that have the highest serial numbers. The same applies to the firmware and / or the hardware of the respective battery modules. Here, too, specific identification numbers or the like are usually assigned, by means of which the current status of the respective firmware or hardware can be read off.

Die Zuweisung der Master-Funktion kann anhand eines einzelnen der unmittelbar vorgenannten Kriterien a., b. oder c. erfolgen, beispielsweise nur anhand der Seriennummer oder nur anhand des Standes der Firmware oder nur anhand des Standes der Hardware. In besonders bevorzugten Ausgestaltungen werden jedoch zwei oderdrei dieser Kriterien bei der Auswahl berücksichtigt und miteinander kombiniert. So kann beispielsweise eine Summe aus der Seriennummer und einer dem Stand der Firmware zugeordneten Nummer und/oder dem Stand der Hardware zugeordneten Nummer gebildet werden und diese Summe als relevante Größe für die Zuweisung der Master-Funktion an ein bestimmtes Batteriemodul herangezogen werden.The assignment of the master function can be based on a single one of the criteria a., B. or c. take place, for example only on the basis of the serial number or only on the basis of the firmware version or only on the basis of the hardware version. In particularly preferred embodiments, however, two or three of these criteria are taken into account in the selection and combined with one another. For example, a sum can be formed from the serial number and a number assigned to the firmware version and / or a number assigned to the hardware version and this sum can be used as the relevant variable for assigning the master function to a specific battery module.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Batteriesystems weisen die Verfahrensschritte bei dem Verfahren zum Betrieb des Batteriesystems das folgende zusätzliche Merkmal auf:

  1. a. Das Kriterium für die Übernahme der Master-Funktion ist die jüngste Seriennummer und/oder der jüngste Stand der Firmware und/oder der jüngste Stand der Hardware der Batteriemodule.
In a particularly preferred embodiment of the battery system, the method steps in the method for operating the battery system have the following additional feature:
  1. a. The criterion for assuming the master function is the most recent serial number and / or the most recent firmware version and / or the most recent hardware version of the battery modules.

In dieser Ausgestaltung des Batteriesystems kann in besonders einfacher und praktikabler Weise das jeweils jüngste bzw. aktuellste Batteriemodul für die Master-Funktion herangezogen werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass zum einen davon auszugehen ist, dass das jeweilsaktuellste Batteriemodul bzw. das jüngste Batteriemodul die im Vergleich mit den anderen Batteriemodulen längste Betriebsdauer vor sich hat und daher für die Master-Rolle besonders geeignet ist, da auf längere Sicht nicht mit einem Ausfall dieses Batteriemoduls zu rechnen ist. Ein anderer ganz erheblicher Vorteil in dieser Ausgestaltung ist, dass in der Regel das jüngste bzw. aktuellste Batteriemodul mit dem aktuellsten Stand der Firmware dazu in der Lage ist, die anderen Batteriemodule, die in der Regel mit einer älteren Version der Firmware ausgestattet sind, upzudaten und auf den aktuellsten Stand zu bringen.In this embodiment of the battery system, the most recent or most up-to-date battery module can be used for the master function in a particularly simple and practical manner. This has the advantage, for example, that on the one hand it can be assumed that the most recent battery module or the most recent battery module has the longest operating life ahead of it in comparison with the other battery modules and is therefore particularly suitable for the master role, since not in the long term failure of this battery module is to be expected. Another very significant advantage in this embodiment is that the most recent or most recent battery module with the latest firmware version is usually able to update the other battery modules, which are usually equipped with an older version of the firmware and bring it up to date.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Batteriesystems umfassen die Verfahrensschritte zum Betrieb des Batteriesystems das folgende zusätzliche Merkmal:

  1. a. Bei einer Erstkonfiguration des Batteriesystems erfolgt eine Vergabe von unterschiedlichen ID-Nummern (Identifizierungsnummern), vorzugsweise von fortlaufenden ID-Nummern, an alle Batteriemodule im Batteriesystem.
In a particularly preferred embodiment of the battery system, the method steps for operating the battery system include the following additional feature:
  1. a. When the battery system is configured for the first time, different ID numbers (identification numbers), preferably consecutive ID numbers, are assigned to all battery modules in the battery system.

Die Vergabe bzw. Zuweisung von ID-Nummern an die Batteriemodule und zweckmäßigerweise deren Speicherung ist ein besonders geeignetes Mittel, um in einfacher und praktikabler Weise die Batteriemodule für die Zwecke der dynamischen Vergabe der Master-Funktion gemäß der eingangs beschriebenen Master/Slave-Routine zu kennzeichnen.The assignment or assignment of ID numbers to the battery modules and expediently their storage is a particularly suitable means of assigning the battery modules in a simple and practical manner for the purpose of dynamic assignment of the master function in accordance with the master / slave routine described above mark.

In diesem Zusammenhang weisen die Verfahrensschritte zum Betrieb des Batteriesystems in bevorzugter Weise das folgende zusätzliche Merkmal auf:

  1. a. Das Kriterium für die Reihenfolge der zu vergebenden ID-Nummern ist die Seriennummer und/oder der Stand der Firmware und/oder der Stand der Hardware der Batteriemodule.
In this context, the method steps for operating the battery system preferably have the following additional feature:
  1. a. The criterion for the sequence of the ID numbers to be assigned is the serial number and / or the status of the firmware and / or the status of the hardware of the battery modules.

In dieser Ausgestaltung fließen also eines oder vorzugsweise mehrere der vorstehend genannten Kriterien in die Vergabe der ID-Nummern an die einzelnen Batteriemodule ein, sodass die ID-Nummer insbesondere das Alter und/oder die Aktualität des jeweiligen Batteriemoduls in der oben erläuterten Weise widerspiegeln kann.In this embodiment, one or preferably more of the criteria mentioned above are included in the allocation of the ID numbers to the individual battery modules, so that the ID number can in particular reflect the age and / or the currentness of the respective battery module in the manner explained above.

In besonders bevorzugter Weise umfassen die Verfahrensschritte zum Betreiben des Batteriesystems demgemäß das folgende zusätzliche Merkmal:

  1. a. Die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion erfolgt anhand von vorab vergebenen ID-Nummern der Batteriemodule.
In a particularly preferred manner, the method steps for operating the battery system accordingly include the following additional feature:
  1. a. The determination of a battery module to take over the master function takes place on the basis of previously assigned ID numbers of the battery modules.

In dieser Ausgestaltung legen damit die ID-Nummern gewissermaßen die Reihenfolge fest, in der den Batteriemodulen die Master-Funktion zugewiesen wird. Dies kann sowohl bei der erstmaligen Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion als auch bei einer später gegebenenfalls erforderlichen neuen Zuweisung der Master-Funktion an ein anderes Batteriemodul in dieser Weise erfolgen.In this embodiment, the ID numbers determine the sequence in which the master function is assigned to the battery modules. This can be done in this way both when a battery module is initially determined to take over the master function and when a new assignment of the master function to another battery module may be required later.

Die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion anhand von vorab vergebenen ID-Nummern ist besonders vorteilhaft und praktikabel, da die Vergabe von ID-Nummern in einfacherWeise anhand der bereits erläuternden Kriterien erfolgen kann und dann insbesondere im Speicher des jeweiligen Batteriemoduls gespeichert und sehr einfach abgerufen werden kann, ohne dass weitere, aufwändigere Routinen ablaufen müssten. Durch die Vergabe von ID-Nummern kann damit schon im Voraus festgelegt werden, in welcher Reihenfolge die Batteriemodule, die zunächst eine Slave-Funktion innehaben, bei Bedarf die Master-Funktion übernehmen sollen.The determination of a battery module to take over the master function on the basis of previously assigned ID numbers is particularly advantageous and practicable, since the assignment of ID numbers can be done in a simple manner on the basis of the criteria already explained and then in particular stored in the memory of the respective battery module and very much can easily be called up without further, more complex routines having to run. By assigning ID numbers, it is possible to determine in advance in which order the battery modules, which initially have a slave function, should take over the master function if necessary.

Eine erstmalige Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion kann in besonders bevorzugterWeise derart erfolgen, dass die Batteriemodule vorab derart konfiguriert sind, dass sie keine mit einer Funktion belegte ID-Nummer gespeichert haben. Beispielsweise kann bei einer Vorab-Konfiguration der einzelnen Batteriemodule jedem Batteriemodul die gleiche ID-Nummer zugewiesen werden, wobei sich diese ID-Nummer außerhalb des für Funktionen vergebenen Rahmens von ID-Nummern bewegt. Erst bei der Erstkonfiguration der zusammengeschalteten Batteriemodule erfolgt eine Vergabe von unterschiedlichen ID-Nummern, die ein Verhältnis der zusammengeschalteten Batteriemodule zueinander, beispielsweise im Hinblick auf deren Aktualität oder Alter, widerspiegeln kann. Hierbei hat sich eine Vergabe von fortlaufenden ID-Nummern an die Batteriemodule eines Batteriesystems als sehr praktikabel erwiesen.A first-time determination of a battery module to take over the master function can take place in a particularly preferred manner in such a way that the battery modules are configured in advance in such a way that they do not have an ID number assigned to a function stored. For example, when the individual battery modules are configured in advance, each battery module can be assigned the same ID number, this ID number moving outside the range of ID numbers assigned for functions. It is only during the initial configuration of the interconnected battery modules that different ID numbers are assigned, which can reflect a ratio of the interconnected battery modules to one another, for example with regard to their currentness or age. Assigning consecutive ID numbers to the battery modules of a battery system has proven to be very practical.

Im Allgemeinen ist es bei Batteriemodulen vorgesehen, dass die ID 1 für das Batteriemodul mit der Master-Funktion vorgesehen ist. Bei dem Verfahren zum Betrieb des erfindungsgemäßen Batteriesystems kann es hingegen mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass bei der Erstkonfiguration des Batteriesystems fortlaufende Nummern ab der ID 2 vergeben werden. Diese IDs können dann im jeweiligen Speicher der Batteriemodule gespeichert werden.In general, it is provided for battery modules that the ID 1 is provided for the battery module with the master function. In the method for operating the battery system according to the invention, however, it can be provided with particular advantage that consecutive numbers starting with ID 2 are assigned during the initial configuration of the battery system. These IDs can then be saved in the respective memory of the battery modules.

Die ID 1, der in dieser Ausführungsform der Master-Funktion zugeordnet ist, wird bei dieser erstmaligen ID-Zuweisung noch nicht vergeben. Erst bei der erstmaligen Inbetriebnahme des Batteriesystems erfolgt die Vergabe der ID 1 und damit die Zuweisung der Master-Funktion an ein bestimmtes Batteriemodul. Dies kann insbesondere so erfolgen, dass mit der erstmaligen Inbetriebnahme (nach der Erstkonfiguration) unmittelbar die eingangs erläuterte Master/Slave-Routine abläuft, mit der überprüft wird, ob die Master-Funktion im Batteriesystem vorhanden ist bzw. ob ein entsprechendes Modul aktiv ist. Da bei der Erstkonfiguration, wie erläutert, die ID 1 noch nicht vergeben wurde, stellt das System also fest, dass die (erstmalige) Zuweisung der Master-Funktion an ein Batteriemodul erforderlich ist. In bevorzugter Weise kann für diese Funktion immerdas Batteriemodul herangezogen werden, dass die niedrigste ID-Nummer aufweist. Nach der Erstkonfiguration ist dies in diesem hier beschriebenen Beispiel das Batteriemodul mit der ID 2. Durch eine Umkonfiguration des Batteriemoduls mit der ID 2 auf ID 1 wird die Master-Funktion an dieses Batteriemodul übergeben, so dass das Batteriesystem dann betriebsbereit ist.The ID 1, which is assigned to the master function in this embodiment, is not yet assigned when this ID is assigned for the first time. Only when the battery system is put into operation for the first time is the ID 1 assigned and thus the master function assigned to a specific battery module. In particular, this can be done in such a way that the first-time start-up (after the initial configuration) runs the master / slave routine explained at the beginning, with which it is checked whether the master function is present in the battery system or whether a corresponding module is active. Since ID 1 was not yet assigned during the initial configuration, as explained, the system determines that the (initial) assignment of the master function to a battery module is necessary. In a preferred manner, the battery module that has the lowest ID number can always be used for this function. After the initial configuration, in the example described here, this is the battery module with ID 2. By reconfiguring the battery module with ID 2 to ID 1, the master function is transferred to this battery module so that the battery system is then ready for operation.

Bei den Mitteln zur Durchführung der beschriebenen Verfahrensschritte bei dem erfindungsgemäßen Batteriesystem handelt es sich insbesondere um ein Steuerprogramm für den Betrieb des Batteriesystems.The means for performing the method steps described in the battery system according to the invention are, in particular, a control program for operating the battery system.

In besonders bevorzugter Weise ist das erfindungsgemäße Batteriesystem durch wenigstens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale gekennzeichnet:

  • a. Die Master-Funktion umfasst das Sammeln von Daten und/oder Informationen von dem oder den Batteriemodul(en) mit Slave-Funktion.
  • b. Die Master-Funktion umfasst das Übermitteln von Daten und/oder Informationen aus allen Batteriemodulen an übergeordnete Einrichtungen.
In a particularly preferred manner, the battery system according to the invention is characterized by at least one of the following additional features:
  • a. The master function comprises the collection of data and / or information from the battery module (s) with a slave function.
  • b. The master function includes the transmission of data and / or information from all battery modules to higher-level devices.

Der Ausdruck „Master-Funktion“ ist im Sinne der Beschreibung dieser Erfindung gleichbedeutend mit „Master-Rolle“ zu verstehen. Zweckmäßigerweise sind die unmittelbar vorgenannten Merkmale a. und b. in Kombination miteinander verwirklicht. Bei den Daten und/oder Informationen von dem oder den Batteriemodul(en) handelt es sich insbesondere um Daten und/oder Informationen, die im Zusammenhang mit dem Batterieladezustand und/oder dem Alterungszustand der elektrochemischen Zellen bzw. der Batteriemodule stehen. Besondere Bedeutung kommt hierbei beispielsweise der Temperatur in den elektrochemischen Zellen und/oder in den Batteriemodulen zu. Weitere Parameter sind der Widerstand, die Leitfähigkeit, die Kapazität des Speichersystems oder anderes. Weitere Parameter können beispielsweise der Entladestrom, die Ausgangsspannung zum Zeitpunkt null der Entladung oder die Entladedauer oder allgemein der Ladezustand sein. Allgemein können die Daten und/oder Informationen, die von dem Batteriemodul mit der Master-Funktion gesammelt und/oder an übergeordnete Einrichtungen übermittelt werden, alle Daten und/oder Informationen sein, die für ein Batteriemanagement von Interesse sind.In the context of the description of this invention, the term “master function” is to be understood as synonymous with “master role”. The features mentioned immediately above are expediently a. and b. realized in combination with each other. The data and / or information from the battery module (s) are, in particular, data and / or information that is related to the battery charge status and / or the aging status of the electrochemical cells or the battery modules. The temperature in the electrochemical cells and / or in the battery modules, for example, is of particular importance. Further parameters are the resistance, the conductivity, the capacity of the storage system or others. Further parameters can be, for example, the discharge current, the output voltage at the point in time zero of the discharge or the discharge duration or, in general, the state of charge. In general, the data and / or information that is collected by the battery module with the master function and / or transmitted to higher-level devices can be all data and / or information that is of interest for battery management.

Neben dem Sammeln der Daten und/oder Informationen von dem oder den Batteriemodul(en) mit Slave-Funktion und deren Weiterleitung umfasst die Master-Funktion auch das Sammeln und Übermitteln der eigenen Daten und/oder Informationen, da das Batteriemodul mit der Master-Funktion im Hinblick auf die eigentliche Energiespeicherfunktion die gleiche Rolle wie die anderen Batteriemodule innehat.In addition to collecting the data and / or information from the battery module (s) with slave function and forwarding them, the master function also includes collecting and transmitting its own data and / or information, since the battery module with the master function has the same role as the other battery modules with regard to the actual energy storage function.

Die gesammelten Daten und/oder Informationen werden über einen geeigneten gemeinsamen Kommunikationskanal oder Übertragungskanal von dem Batteriemodul mit der Master-Funktion weitergeleitet bzw. übermittelt. Bei dem Kommunikationskanal kann essich insbesondere um einen Kommunikations-Bus (BUS - Binary Unit System) handeln, wie es bei Batteriesystemen aus dem Stand der Technik bekannt ist. Allgemein wird unter einem Bus-System ein System zur Datenübertragung von mehreren Teilnehmern eines Netzwerks über einen gemeinsamen Übertragungsweg verstanden.The collected data and / or information are forwarded or transmitted by the battery module with the master function via a suitable common communication channel or transmission channel. The communication channel can in particular be a communication bus (BUS - Binary Unit System), as is known from the prior art for battery systems. In general, a bus system is understood to mean a system for data transmission from several participants in a network via a common transmission path.

Im Hinblick auf die übergeordneten Einrichtungen, an die diese Daten und/oder Informationen über den Kommunikationskanal übermittelt werden, ist das erfindungsgemäße Batteriesystem insbesondere durch wenigstens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale gekennzeichnet:

  • a. Die übergeordnete Einrichtung ist eine Benutzerschnittstelle.
  • b. Die übergeordnete Einrichtung ist eine Lade-Einrichtung für die Batteriemodule.
With regard to the higher-level devices to which these data and / or information are transmitted via the communication channel, the battery system according to the invention is characterized in particular by at least one of the following additional features:
  • a. The superordinate facility is a user interface.
  • b. The superordinate device is a charging device for the battery modules.

Bei der Benutzerschnittstelle (User Interface) handelt es sich insbesondere um eine Schnittstelle für eine entsprechende Anwendung, die mit der Energie, die durch das erfindungsgemäße Batteriesystem bereitgestellt wird, arbeitet. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine entsprechende Schnittstelle für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs handeln. Selbstverständlich sind auch andere Anwendungen in diesem Zusammenhang möglich, die mittels des erfindungsgemäßen Batteriesystems mit Energie versorgt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der übergeordneten Einrichtung um eine Lade-Einrichtung für die Batteriemodule bzw. für das Batteriesystem handeln. Prinzipiell kann es sich bei der übergeordneten Einrichtung um jede Einrichtung handeln, die mit dem Batteriesystem kommuniziert und/oder interagiert.The user interface is in particular an interface for a corresponding application that works with the energy that is provided by the battery system according to the invention. This can be, for example, a corresponding interface for operating a motor vehicle. Of course, other applications that can be supplied with energy by means of the battery system according to the invention are also possible in this context. Alternatively or additionally, the higher-level device can be a charging device for the battery modules or for the battery system. In principle, the higher-level device can be any device that communicates and / or interacts with the battery system.

In einer besonders bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriesystems ist das Batteriesystem mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal gekennzeichnet:

  1. a. alle Batteriemodule des Batteriesystems weisen einen identischen Aufbau und eine identische Ausstattung auf.
In a particularly preferred and advantageous embodiment of the battery system, the battery system is characterized with the following additional feature:
  1. a. all battery modules of the battery system have an identical structure and equipment.

Durch einen identischen Aufbau und eine identische Ausstattung aller Batteriemodule des Batteriesystems wird zum einen erreicht, dass jedes Batteriemodul in dem Batteriesystem dazu in der Lage ist, die Master-Funktion zu übernehmen. Zudem bietet der identische Aufbau und die identische Ausstattung besondere Vorteile bei der Herstellung und der Vermarktung entsprechender Batteriemodule, da nur eine Art von Batteriemodulen zur Verfügung gestellt werden muss, um beispielsweise auf der Anwenderseite ein für die jeweilige Anwendung geeignetes Batteriesystem in entsprechender Dimensionierung aus einzelnen Batteriemodulen zusammenstellen zu können.Through an identical structure and an identical equipment of all battery modules of the battery system it is achieved on the one hand that each battery module in the battery system is able to take over the master function. In addition, the identical structure and the identical equipment offers particular advantages in the manufacture and marketing of corresponding battery modules, since only one type of battery module has to be made available, for example to provide a battery system suitable for the respective application from individual battery modules on the user side to be able to put together.

In besonders bevorzugter Weise ist das erfindungsgemäße Batteriesystem durch das folgende zusätzliche Merkmal gekennzeichnet:

  1. a. Alle Batteriemodule des Batteriesystems sind jeweils mit einem Batteriemanagementsystem ausgestattet.
In a particularly preferred manner, the battery system according to the invention is characterized by the following additional feature:
  1. a. All battery modules in the battery system are each equipped with a battery management system.

Insbesondere durch die Ausstattung mit einem Batteriemanagementsystem bei allen Batteriemodulen des Batteriesystems wird erreicht, dass jedes Batteriemodul des Batteriesystems alle erforderlichen sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten bereitstellt, die für die Übernahme der Master-Funktion und damit für die gesamte Funktion des Batteriesystems erforderlich sind.In particular, by equipping all battery modules of the battery system with a battery management system, it is achieved that Each battery module of the battery system provides all the necessary sensor and / or data processing capacities that are required for taking over the master function and thus for the entire function of the battery system.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems mit einer Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen, wobei jedes Batteriemodul mit eigenen sensorischen und/der datenverarbeitenden Kapazitäten ausgestattet ist und wobei es vorgesehen ist, dass ein Batteriemodul im Batteriesystem eine Master-Funktion und das oder die übrigen Batteriemodule im System eine Slave-Funktion innehaben. Das Verfahren zum Betreiben dieses Batteriesystems ist durch die oben erläuterten Verfahrensschritte gekennzeichnet, wobei insbesondere im laufenden Betrieb regelmäßig überprüft wird, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden bzw. aktiv ist. Wenn ein Batteriemodul mit der Master-Funktion nicht im System vorhanden bzw. aktiv ist, wird ein Batteriemodul im System zur Übernahme der Master-Funktion neu bestimmt. Bezüglich weiterer Einzelheiten dieses Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems wird auf die obige Beschreibung verwiesen.The invention further comprises a method for operating a battery system with a plurality of interconnected battery modules, each battery module is equipped with its own sensor and / or data processing capacities and it is provided that a battery module in the battery system has a master function and the other battery modules in the system have a slave function. The method for operating this battery system is characterized by the method steps explained above, with regular checks, in particular during operation, as to whether a battery module with the master function is present or active in the system. If a battery module with the master function is not present or active in the system, a battery module is redefined in the system to take over the master function. With regard to further details of this method for operating a battery system, reference is made to the description above.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawing. The individual features can be implemented individually or in combination with one another.

1 zeigt ein Blockdiagramm zur Illustrierung eines Verfahrens zum Betrieb des erfindungsgemäßen Batteriesystems. 1 shows a block diagram to illustrate a method for operating the battery system according to the invention.

Das erfindungsgemäße Batteriesystem selbst kann im Hinblick auf seinen Hardware-Aufbau in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein, wobei eine Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen vorgesehen ist. Die Datenkommunikation und/oder -verarbeitung bei dem Betrieb des Batteriesystems basiert auf dem an sich bekannten Master/Slave-Prinzip, wobei sich das erfindungsgemäße Batteriesystem durch eine nachfolgend noch näher erläuterte Master/Slave-Routine auszeichnet, mit der die Master-Rolle dynamisch vergeben werden kann.With regard to its hardware structure, the battery system according to the invention itself can be designed in a manner known per se, a plurality of interconnected battery modules being provided. The data communication and / or processing during the operation of the battery system is based on the master / slave principle known per se, the battery system according to the invention being characterized by a master / slave routine, which is explained in more detail below, with which the master role is dynamically assigned can be.

Jedes Batteriemodul des Batteriesystems ist mit eigenen sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten ausgestattet, so dass im Prinzip jedes Batteriemodul dazu in der Lage ist, die Master-Funktion zu übernehmen. Im Betrieb des Batteriesystems ist es vorgesehen, dass ein Batteriemodul im Batteriesystem die Master-Funktion und das oder die übrige(n) Batteriemodul(e) im System eine Slave-Funktion innehaben/innehat. Hierbei umfasst die Master-Funktion insbesondere die Sammlung aller relevanten Daten und/oder Informationen von den übrigen Batteriemodulen mit Slave-Funktion und die Kommunikation dieser Daten und/oder Informationen einschließlich der eigenen Daten und Informationen über einen gemeinsamen Kommunikationskanal. Der Kommunikationskanal kann insbesondere ein Kommunikations-Bus wie beispielweise ein CAN-Bus (CAN - Controller Area Network) sein, welcher ein Beispiel für ein serielles Bussystem darstellt.Each battery module of the battery system is equipped with its own sensor and / or data processing capacities, so that in principle each battery module is able to take over the master function. During operation of the battery system, it is provided that a battery module in the battery system has the master function and the remaining battery module (s) in the system has / has a slave function. Here, the master function includes, in particular, the collection of all relevant data and / or information from the other battery modules with slave function and the communication of this data and / or information including its own data and information via a common communication channel. The communication channel can in particular be a communication bus such as a CAN bus (CAN - Controller Area Network), which is an example of a serial bus system.

Das erfindungsgemäße Batteriesystem zeichnet sich dadurch aus, dass im laufenden Betrieb eine regelmäßige Überprüfung erfolgt, ob das Batteriemodul mit der Master-Funktion im System (noch) vorhanden bzw. aktiv ist. Sofern erforderlich, kann die Master-Funktion dynamisch neu vergeben werden. Dieses Verfahren läuft im Betrieb vorzugsweise im Hintergrund insbesondere zyklisch als Routine ab. Wird der Master, basierend auf bestimmten Kriterien, nicht mehr gefunden, so startet automatisch die dynamische Vergabe der Master-Rolle neu und es wird ein anderes Batteriemodul als Master definiert.The battery system according to the invention is characterized in that, during operation, a regular check is carried out to determine whether the battery module with the master function is (still) present or active in the system. If necessary, the master function can be reassigned dynamically. During operation, this method preferably runs in the background, in particular cyclically as a routine. If the master is no longer found based on certain criteria, the dynamic assignment of the master role automatically restarts and another battery module is defined as the master.

Das Blockdiagramm in 1 illustriert in beispielhafter Weise die Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb des erfindungsgemäßen Batteriesystems, ausgehend von einem erstmaligen Inbetriebnahme (Start-up) 10 des Batteriesystems. Nach dem Start-up 10 erfolgt eine erstmalige Master/Slave-Routine 11, bei der überprüft wird, ob das bzw. ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden bzw. aktiv ist. Bei dem hier illustrierten Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens ist bei dem erstmaligen Start des Systems die Master-Funktion noch keinem Batteriemodul zugewiesen, so dass nach der ersten Master/Slave-Routine 11 die Definition bzw. die Zuweisung der Master-Funktion 12 an ein bestimmtes Batteriemodul erfolgt. Die Zuweisung der Master-Funktion an ein Batteriemodul erfolgt anhand von bestimmten Kriterien 13, wobei diese Kriterien insbesondere die Seriennummer und/oder der Stand der Hardware und/oder der Software bzw. Firmware aller Batteriemodule des Batteriesystems umfassen können. Insbesondere anhand dieser Kriterien kann beispielsweise das aktuellste Batteriemodul festgestellt werden, welches in bevorzugter Weise als Master definiert werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung können diese Kriterien in eine Vergabe von fortlaufenden ID-Nummern an die einzelnen Batteriemodule einfließen, wobei diese ID-Nummern vorab im Rahmen einer Erstkonfiguration vergeben werden. In diesem Fall kann die Vergabe der Master-Funktion im Schritt 12 in einfacherWeise an das Batteriemodul mit der niedrigsten ID-Nummer erfolgen. Prinzipiell sind auch andere Kriterien oder eine Zufallszuweisung der Master-Funktion an ein bestimmtes Batteriemodul möglich. Nach der Definition des Masters 12 erfolgt eine Zuweisung einer Slave-Funktion 14 an alle übrigen Batteriemodule des Batteriesystems. Nach Zuweisung der Master-Funktion und der Slave-Funktionen an die Batteriemodule des Batteriesystems ist das Batteriesystem betriebsbereit. Im anschließenden laufenden Betrieb 15 des Batteriesystems erfolgt eine regelmäßige und insbesondere zyklische Überprüfung 16, ob der Master im System aktiv bzw. vorhanden ist (fortlaufende Master/Slave-Routine). Diese Überprüfung kann beispielsweise in einem Zeitintervall von 2 s erfolgen. Ergibt die Überprüfung 16, dass der Master vorhanden bzw. aktiv ist, wird der laufende Betrieb 15 fortgesetzt. Ergibt die Überprüfung 16, dass der Master im System nicht vorhanden bzw. nicht aktiv ist, springt das Verfahren zurück zur Durchführung der Master/Slave-Routine 11, bei der die Master-Rolle im Batteriesystem neu vergeben bzw. definiert (Schritt 12) wird.The block diagram in 1 illustrates in an exemplary manner the implementation of a method for operating the battery system according to the invention, based on an initial start-up (start-up) 10 of the battery system. After the start-up 10 an initial master / slave routine takes place 11 , which checks whether the battery module with the master function is present or active in the system. In the exemplary embodiment of this method illustrated here, when the system is started for the first time, the master function is not yet assigned to a battery module, so that after the first master / slave routine 11 the definition or assignment of the master function 12th to a specific battery module. The assignment of the master function to a battery module is based on certain criteria 13th , wherein these criteria can include in particular the serial number and / or the status of the hardware and / or the software or firmware of all battery modules of the battery system. In particular on the basis of these criteria, for example, the most current battery module can be determined, which can preferably be defined as the master. In a preferred embodiment, these criteria can flow into an allocation of consecutive ID numbers to the individual battery modules, these ID numbers being allocated in advance as part of an initial configuration. In this case, the assignment of the master function can be carried out in step 12th in a simple manner to the battery module with the lowest ID number. In principle, other criteria or a random assignment of the master function to a specific battery module are also possible. According to the definition of the master 12th a slave function is assigned 14th to all other battery modules in the battery system. After assigning the master Function and the slave functions to the battery modules of the battery system, the battery system is ready for operation. In the subsequent ongoing operation 15th the battery system is checked regularly and, in particular, cyclically 16 whether the master is active or present in the system (continuous master / slave routine). This check can take place, for example, in a time interval of 2 s. Results the review 16 that the master is available or active, the ongoing operation 15th continued. Results the review 16 that the master is not present in the system or is not active, the procedure jumps back to the execution of the master / slave routine 11 , in which the master role is newly assigned or defined in the battery system (step 12th ) will.

Nachfolgend wird eine beispielhafte Durchführung dieser Verfahrensschritte beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Batteriesystems mit weiteren Details erläutert, wobei zunächst eine Erstkonfiguration des Batteriesystems beschrieben ist. Anschließend erfolgt der Normalbetrieb bzw. der laufende Betrieb des Systems, bei dem die dynamische Master/Slave-Routine weiter zum Einsatz kommt. In diesem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgen die Vergabe der Master-Rolle und die Vergabe der Slave-Rolle(n) anhand von ID-Nummern der Batteriemodule, die vorab vergeben werden.An exemplary implementation of these method steps during the operation of a battery system according to the invention is explained below with further details, an initial configuration of the battery system being described first. This is followed by normal operation or ongoing operation of the system in which the dynamic master / slave routine continues to be used. In this exemplary embodiment described here, the assignment of the master role and the assignment of the slave role (s) take place on the basis of ID numbers of the battery modules, which are assigned in advance.

Die Erstkonfiguration des Batteriesystems erfolgt, wenn einzelne Batteriemodule erstmals zusammengeschaltet werden. Zu diesem Zeitpunkt ist allen Batteriemodulen eine ID-Nummer zugewiesen, die sich außerhalb eines definierten Bereichs befindet, so dass diese ID-Nummern, beispielsweise die ID 205, ohne Funktion im Hinblick auf das Master/Slave-Prinzip bei dem Betrieb des Batteriemodulssind. Nachdem die Batteriemodule zusammengeschaltet wurden, wird die Erstkonfiguration gestartet, indem beispielsweise bei einem der Batteriemodule ein Knopf für eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise für mehrere Sekunden, gedrückt wird. Durch ein solches Signal wird die Routine zur ID-Vergabe gestartet. Hierbei sendet zunächst dasjenige Batteriemodul, das durch Drücken des Knopfs betätigt wurde, eine nicht konforme CAN open-Mitteilung, die beispielsweise aus der Seriennummer und einer Nummer für die Firmware-Version besteht, auf dem CAN-Bus. Diese Mitteilung wird von allen auf dem CAN-Bus zusammengeschalteten Batteriemodulen empfangen. Diese übrigen Batteriemodule starten daraufhin ihrerseits die Routine für die ID-Vergabe, indem sie eine entsprechende Mitteilung auf dem CAN-Bus verschicken.The initial configuration of the battery system takes place when individual battery modules are connected together for the first time. At this point in time, all battery modules are assigned an ID number that is outside a defined range, so that these ID numbers, for example the ID 205, have no function with regard to the master / slave principle in the operation of the battery module. After the battery modules have been interconnected, the initial configuration is started by, for example, pressing a button on one of the battery modules for a certain period of time, for example for several seconds. Such a signal starts the routine for ID assignment. In this case, the battery module that was actuated by pressing the button first sends a non-compliant CAN open message, which consists, for example, of the serial number and a number for the firmware version, on the CAN bus. This message is received by all interconnected battery modules on the CAN bus. These remaining battery modules then start the routine for the ID assignment by sending a corresponding message on the CAN bus.

Jedes Batteriemodul im Batteriesystem sortiert nun die empfangenen Mitteilungen nach Seriennummer und/oder Nummer der Firmware-Version vorzugsweise in aufsteigender Reihenfolge. Basierend auf dieser Liste weiß nun jedes Batteriemodul, an welcher Stelle es steht. Das Batteriemodul mit der Position an der Spitze dieser Liste, also in der Regel das neueste bzw. aktuellste Batteriemodul, wird als ID 2 definiert. Das auf der Liste folgende Batteriemodul mit beispielsweise der zweithöchsten Seriennummer wird nun als ID 3 definiert und die übrigen Batteriemodule werden in entsprechender Weise fortlaufend nummeriert. Die ID wird nun im Speicher des jeweiligen Batteriemoduls abgelegt, so dass beim nächsten Start des Batteriesystems die ID-Vergabe abgeschlossen ist und eine entsprechende Routine nicht mehr gestartet werden muss.Each battery module in the battery system now sorts the messages received by serial number and / or number of the firmware version, preferably in ascending order. Based on this list, each battery module now knows where it is. The battery module with the position at the top of this list, i.e. usually the newest or most up-to-date battery module, is defined as ID 2. The battery module following on the list with, for example, the second highest serial number is now defined as ID 3 and the remaining battery modules are numbered consecutively in a corresponding manner. The ID is now stored in the memory of the respective battery module so that the ID assignment is completed the next time the battery system is started and a corresponding routine no longer has to be started.

Wenn dieses nun konfigurierte Batteriesystem erstmalig in Betrieb genommen wird (Power-up), startet die dynamische Master/Slave-Routine und es erfolgt die Überprüfung, ob ein Batteriemodul mit der Master-Rolle im System vorhanden bzw. aktiv ist. Da die Master-Rolle der ID 1 zugewiesen ist, ist die Master-Rolle im erstmals konfigurierten System noch nicht vergeben, da bei der Erstkonfiguration die ID-Nummern beginnend mit ID 2 vergeben wurden. Im Rahmen der Master/Slave-Routine wird daher das Batteriemodul mit der ID 2 auf ID 1 umkonfiguriert, so dass dieses Batteriemodul nun die Master-Rolle innehat. Dieses Batteriemodul mit ID 1 startet den CAN-Bus und das System ist von nun an betriebsbereit. Jedes Modul auf dem CAN-Bus einschließlich des Batteriemoduls mit der Master-Funktion sendet zyklisch eine Mitteilung, beispielsweise alle 2 s. Diese Mitteilung wird von allen Batteriemodulen empfangen. Sobald das Batteriemodul mit der Master-Funktion aufhört, zyklisch diese Mitteilung zu senden, beispielsweise aufgrund einer Beschädigung oder Unterbrechung des CAN-Bus-Signals, erkennen dies die anderen Batteriemodule. In diesem Fall übernimmt dann sofort das Batteriemodul mit ID 3 die Master-Rolle und wird also umkonfiguriert auf die ID 1. Durch dieses regelmäßige bzw. zyklische Senden von Mitteilungen kann also in einfacherWeise überprüft werden, ob der Master im System noch aktiv bzw. vorhanden ist.When this now configured battery system is put into operation for the first time (power-up), the dynamic master / slave routine starts and a check is made as to whether a battery module with the master role is present or active in the system. Since the master role is assigned to ID 1, the master role has not yet been assigned in the system configured for the first time, as the ID numbers were assigned starting with ID 2 during the initial configuration. As part of the master / slave routine, the battery module with ID 2 is reconfigured to ID 1 so that this battery module now has the master role. This battery module with ID 1 starts the CAN bus and the system is ready for operation from now on. Each module on the CAN bus including the battery module with the master function sends a message cyclically, for example every 2 seconds.This message is received by all battery modules. As soon as the battery module with the master function stops sending this message cyclically, for example due to damage or interruption of the CAN bus signal, the other battery modules recognize this. In this case, the battery module with ID 3 immediately takes over the master role and is therefore reconfigured to ID 1. This regular or cyclical sending of messages makes it easy to check whether the master is still active or present in the system is.

Wenn der Fall auftritt, dass das Batteriemodul, das vorher die Master-Funktion innehatte und das beispielsweise aufgrund einer vorübergehenden Unterbrechung des CAN-Signals ausgefallen war, sich wieder auf dem CAN-Bus meldet, ergibt sich für den Fall, dass die Master-Rolle bereits neu vergeben wurde, kurzzeitig eine Kollision mit dem aktuellen Master, da ja beide mit ID 1 konfiguriert wurden. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass die Routine für die ID-Vergabe, die anhand der Erstkonfiguration erläutert wurde, erneut gestartet wird, so dass diese Kollision gelöst werden kann und das Batteriesystem schnell wieder in die Betriebsbereitschaft übergehen kann.If the case occurs that the battery module, which previously held the master function and which had failed due to a temporary interruption of the CAN signal, for example, reports on the CAN bus again, the result is that the master role has already been reassigned, there was a brief collision with the current master, since both were configured with ID 1. In this case it can be provided that the routine for the ID assignment, which was explained with reference to the initial configuration, is restarted so that this collision can be resolved and the battery system can quickly return to operational readiness.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 2293375 A1 [0011]EP 2293375 A1 [0011]
  • DE 102012200489 A1 [0012]DE 102012200489 A1 [0012]

Claims (14)

Batteriesystem mit einer Mehrzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen, wobei jedes Batteriemodul mit eigenen sensorischen und/oder datenverarbeitenden Kapazitäten ausgestattet ist und wobei es vorgesehen ist, dass ein Batteriemodul im Batteriesystem eine Master-Funktion und das oder die übrigen Batteriemodule im System eine Slave-Funktion innehaben, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem Mittel zur Durchführung der folgenden Verfahrensschritte aufweist: a. Im laufenden Betrieb (15) wird regelmäßig überprüft, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist (16), und b. wenn ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System nicht vorhanden und/oder nicht aktiv ist, wird ein Batteriemodul im System zur Übernahme der Master-Funktion bestimmt (12).Battery system with a plurality of interconnected battery modules, each battery module being equipped with its own sensor and / or data processing capacities and it is provided that one battery module in the battery system has a master function and the other battery module or modules in the system have a slave function , characterized in that the battery system has means for performing the following method steps: a. During operation (15) it is regularly checked whether a battery module with the master function is present and / or active in the system (16), and b. If a battery module with the master function is not available in the system and / or is not active, a battery module is determined in the system to take over the master function (12). Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei die Verfahrensschritte das folgende zusätzliche Merkmal aufweisen: a. die Überprüfung, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist (16), erfolgt zyklisch.Battery system according to Claim 1 , wherein the method steps have the following additional feature: a. the check as to whether a battery module with the master function is present and / or active in the system (16) is carried out cyclically. Batteriesystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Verfahrensschritte das folgende zusätzliche Merkmal aufweisen: a. die Überprüfung, ob ein Batteriemodul mit der Master-Funktion im System vorhanden und/oder aktiv ist (16), erfolgt durch regelmäßige Versendung von Mitteilungen durch alle Batteriemodule im Batteriesystem und Empfangen dieser Mitteilungen durch alle Batteriemodule im Batteriesystem, wobei bei einem Ausbleiben der Mitteilung eines Batteriemoduls mit der Master-Funktion ein Batteriemodul zur Übernahme der Master-Funktion bestimmt wird.Battery system according to Claim 1 or Claim 2 , wherein the method steps have the following additional feature: a. The check as to whether a battery module with the master function is present and / or active in the system (16) is carried out by regular sending of messages by all battery modules in the battery system and receiving these messages by all battery modules in the battery system, whereby if the message is not received of a battery module with the master function, a battery module is determined to take over the master function. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte das folgende zusätzliche Merkmal aufweisen: a. bei einer Erstkonfiguration des Batteriesystems erfolgt eine erstmalige Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion (12), wobei das oder die übrigen Batteriemodule eine Slave-Funktion übernehmen (14).Battery system according to one of the preceding claims, wherein the method steps have the following additional feature: a. When the battery system is configured for the first time, a battery module is determined for the first time to take over the master function (12), with the remaining battery module or modules taking over a slave function (14). Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte wenigstens eines der folgenden zusätzlichen Merkmale aufweisen: a. die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion (12) erfolgt unter Berücksichtigung der Seriennummern der Batteriemodule, b. die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion (12) erfolgt unter Berücksichtigung des Standes der Firmware der Batteriemodule, c. die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion (12) erfolgt unter Berücksichtigung des Standes der Hardware der Batteriemodule.Battery system according to one of the preceding claims, wherein the method steps have at least one of the following additional features: a. the determination of a battery module to take over the master function (12) takes into account the serial numbers of the battery modules, b. the determination of a battery module to take over the master function (12) takes into account the status of the firmware of the battery modules, c. the determination of a battery module to take over the master function (12) takes place taking into account the status of the hardware of the battery modules. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte das folgende zusätzliche Merkmal aufweisen: a. das Kriterium (13) für die Übernahme der Master-Funktion ist die jüngste Seriennummer und/oder der jüngste Stand der Firmware und/oder der jüngste Stand der Hardware der Batteriemodule.Battery system according to one of the preceding claims, wherein the method steps have the following additional feature: a. the criterion (13) for taking over the master function is the most recent serial number and / or the most recent version of the firmware and / or the most recent version of the hardware of the battery modules. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte das folgende zusätzliche Merkmal aufweisen: a. bei einer Erstkonfiguration des Batteriesystems erfolgt eine Vergabe von unterschiedlichen ID-Nummern, vorzugsweise von fortlaufenden ID-Nummern, an alle Batteriemodule im Batteriesystem.Battery system according to one of the preceding claims, wherein the method steps have the following additional feature: a. When the battery system is configured for the first time, different ID numbers, preferably consecutive ID numbers, are assigned to all battery modules in the battery system. Batteriesystem nach Anspruch 7, wobei die Verfahrensschritte das folgende zusätzliche Merkmal aufweisen: a. das Kriterium für die Reihenfolge der zu vergebenden ID-Nummern ist die Seriennummer und/oder der Stand der Firmware und/oder der Stand der Hardware der Batteriemodule.Battery system according to Claim 7 , wherein the method steps have the following additional feature: a. the criterion for the sequence of the ID numbers to be assigned is the serial number and / or the firmware status and / or the hardware status of the battery modules. Batteriesystem nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Verfahrensschritte das folgende zusätzliche Merkmal aufweisen: a. die Bestimmung eines Batteriemoduls zur Übernahme der Master-Funktion (12) erfolgt anhand der Reihenfolge der vorab vergebenen ID-Nummern der Batteriemodule.Battery system according to Claim 7 or Claim 8 , wherein the method steps have the following additional feature: a. the determination of a battery module to take over the master function (12) takes place on the basis of the sequence of the previously assigned ID numbers of the battery modules. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. die Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte sind ein Steuerprogramm.Battery system according to one of the preceding claims with the following additional feature: a. the means for carrying out the process steps are a control program. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. die Master-Funktion umfasst das Sammeln von Daten und/oder Informationen von dem oder den Batteriemodul(en) mit Slave-Funktion, b. die Master-Funktion umfasst das Übermitteln von Daten und/oder Informationen aus allen Batteriemodulen an übergeordnete Einrichtungen.Battery system according to one of the preceding claims with at least one of the following additional features: a. the master function includes the collection of data and / or information from the battery module (s) with slave function, b. the master function comprises the transmission of data and / or information from all battery modules to higher-level devices. Batteriesystem nach Anspruch 11 mit wenigstens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. die übergeordnete Einrichtung ist oder umfasst eine Benutzerschnittstelle, b. die übergeordnete Einrichtung ist oder umfasst eine Lade-Einrichtung für die Batteriemodule.Battery system according to Claim 11 having at least one of the following additional features: a. the superordinate facility is or comprises a user interface, b. the superordinate device is or comprises a charging device for the battery modules. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. alle Batteriemodule des Batteriesystems weisen einen identischen Aufbau und eine identische Ausstattung auf.Battery system according to one of the preceding claims with the following additional feature: a. all battery modules of the battery system have an identical structure and equipment. Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. alle Batteriemodule des Batteriesystems sind jeweils mit einem Batteriemanagementsystem ausgestattet.Battery system according to one of the preceding claims with the following additional feature: a. all battery modules of the battery system are each equipped with a battery management system.
DE202020103732.3U 2020-06-29 2020-06-29 Battery system Active DE202020103732U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202020103732.3U DE202020103732U1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202020103732.3U DE202020103732U1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Battery system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202020103732U1 true DE202020103732U1 (en) 2021-10-04

Family

ID=78232127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202020103732.3U Active DE202020103732U1 (en) 2020-06-29 2020-06-29 Battery system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202020103732U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114336842A (en) * 2021-12-28 2022-04-12 苏州古顶能源科技有限公司 Parallel operation address intelligent distribution method and storage medium

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2293375A1 (en) 2009-08-03 2011-03-09 Samsung SDI Co., Ltd. Battery identification setting system and method of setting battery identification parameters
DE102012200489A1 (en) 2011-01-14 2012-07-19 Lear Corporation Double-charging system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2293375A1 (en) 2009-08-03 2011-03-09 Samsung SDI Co., Ltd. Battery identification setting system and method of setting battery identification parameters
DE102012200489A1 (en) 2011-01-14 2012-07-19 Lear Corporation Double-charging system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114336842A (en) * 2021-12-28 2022-04-12 苏州古顶能源科技有限公司 Parallel operation address intelligent distribution method and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3209518B1 (en) Method for operating an energy storage device in a motor vehicle, and motor vehicle
EP2534726B1 (en) High voltage battery system and method for controlling same
DE102017104958B4 (en) Battery storage system
EP3146605B1 (en) Method for operating an onboard power supply system of a motor vehicle, and motor vehicle
DE102011108231A1 (en) Energiespeicheranordung
DE102014219889A1 (en) Vehicle and method for controlling a battery in a vehicle
DE102016215564A1 (en) Power supply of vehicle components in emergency mode
DE102020210046A1 (en) Method for operating a battery system
DE102015116508A1 (en) Power tool with several battery packs
DE202020103732U1 (en) Battery system
DE102012009738A1 (en) Electrical circuit arrangement for use in motor car, has electrical switching unit switched between energy storage units formed from storage elements, where one of storage elements forms one of storage units based on lithium compound
DE10317362B4 (en) Vehicle electrical system and method for operating a vehicle electrical system
DE102016220860A1 (en) Method, apparatus and system for evaluating a traction battery
WO2021165490A1 (en) Battery module for constructing a battery system for a vehicle
DE102020121612A1 (en) Method for determining a state of charge of a battery, battery and vehicle
WO2015104204A1 (en) Method for starting a battery management system
DE10317986B4 (en) Motor vehicle battery
DE102018210750A1 (en) Battery system for an electric vehicle, method for operating a battery system and electric vehicle
DE102020134125A1 (en) Device and method for determining a residual capacity of an electrical energy store that can be formed from battery cells
EP3649680A1 (en) Master control device for a battery system
EP3243693B1 (en) Energy storage system of a motor vehicle and operating method for same and motor vehicle
WO2018095726A1 (en) System and method for storing a battery
DE102015005067A1 (en) A method of operating a rechargeable electric energy storage in a motor vehicle
DE102023003559A1 (en) Battery system for supplying a load with the required electrical energy and its method
DE102022109753A1 (en) Method and control device for determining whether a certain minimum amount of energy is stored in an energy storage device or not

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R082 Change of representative

Representative=s name: OSTERTAG & PARTNER, PATENTANWAELTE MBB, DE

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years