EP2664021A2 - Batterie mit steuereinrichtung und verfahren zum betrieb dieser batterie - Google Patents

Batterie mit steuereinrichtung und verfahren zum betrieb dieser batterie

Info

Publication number
EP2664021A2
EP2664021A2 EP12700147.7A EP12700147A EP2664021A2 EP 2664021 A2 EP2664021 A2 EP 2664021A2 EP 12700147 A EP12700147 A EP 12700147A EP 2664021 A2 EP2664021 A2 EP 2664021A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery
energy storage
operating state
storage device
data storage
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.)
Withdrawn
Application number
EP12700147.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tim Schaefer
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.)
Li Tec Battery GmbH
Original Assignee
Li Tec Battery 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 Li Tec Battery GmbH filed Critical Li Tec Battery GmbH
Publication of EP2664021A2 publication Critical patent/EP2664021A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44—Fibrous material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/454—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising a non-fibrous layer and a fibrous layer superimposed on one another
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/451—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising layers of only organic material and layers containing inorganic material
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a battery with a control device and a method for operating this battery.
  • the invention will be described in relation to a motor vehicle with electric drive and its supply by a battery according to the invention.
  • the invention can also be used independently of a motor vehicle drive.
  • Batteries for the supply of motor vehicle drives are known from the prior art. Some types have in common that they represent a potential hazard to their environment due to the inherent energy or their uncontrolled release or due to their chemical constituents.
  • the invention is therefore based on the object to make the handling of batteries safer.
  • a battery according to the invention has one or more electrochemical energy storage devices. These store stored energy in electrochemical form and emit electrical energy as needed.
  • a controller of the battery controls and / or monitors the supply of energy to the existing electrochemical energy storage devices and the removal of energy from these electrochemical energy storage devices.
  • a measuring device of the battery detects at least temporarily one or more physical and / or chemical parameters of one or more electrochemical energy storage devices and provides associated measured values.
  • values, in particular measured values can be stored and called up as required.
  • the values are stored together with a second value, the second value being representative of the time of the measurement.
  • the battery has an output device. This is provided to output at least temporarily one or more values stored in the data storage device.
  • a battery in the context of the invention is a device to understand, which serves in particular the supply of an electric drive with energy.
  • the battery has mechanical connection means, which are provided in particular for rapid replacement of the whole battery.
  • Invention is an apparatus to understand, which in particular for
  • the battery has a plurality of electrochemical energy storage devices. These multiple electrochemical energy storage devices are electrically interconnected. A preferred
  • Embodiment of the battery according to the invention comprises a plurality of groups of electrochemical energy storage devices, wherein the
  • a control device in the sense of the invention means a device which controls and monitors in particular the operation and the idle state of the electrochemical energy storage devices of the battery.
  • the control device serves, in particular, to process measured values, requests one or more measured values from the measuring device, stores values in the data storage device, reads values of the data storage device and / or serves in particular for communication with a higher-level controller of a machine, system or motor vehicle ,
  • control device controls the supply and removal (exchange) of energy from at least one of the electrochemical energy storage devices taking into account in particular their temperature, state of charge and / or need of
  • a measuring device is to be understood as meaning a device which, in particular for detecting physical and / or chemical parameters of one or more electrochemical
  • Measuring device one or more associated measured values available. These are further processed by the control device, in one
  • the measuring device has at least one
  • the measuring device has a measuring sensor per electrochemical energy storage device.
  • the measuring device has a measuring sensor per electrochemical energy storage device.
  • Measuring device Measuring sensor for various physical and / or chemical parameters.
  • the measuring device preferably compresses the measured values of its measuring sensors with the aid of, in particular, low-pass filters and / or forms the time average values of the measured values recorded. After a preferred
  • Embodiment asks the measuring device, in particular, without prompting the control device periodically from one another.
  • the computing time of the control device is saved.
  • a physical and / or chemical parameter in the sense of the invention means a parameter which in particular serves to detect the state of an electrochemical energy storage device.
  • these are, in particular, electrical variables such as electrical voltage, electrical current, electrical charge, internal resistance, total discharge of an electrochemical energy storage device, short-circuit current.
  • electrical variables such as electrical voltage, electrical current, electrical charge, internal resistance, total discharge of an electrochemical energy storage device, short-circuit current.
  • physical and / or chemical parameters are also advantageous temperature, in particular higher than 130 ° C, in particular the surface temperature,
  • a data storage device is to be understood as meaning a device which, for storing in particular individual values
  • Value pairs, curves of measured values, target values, target curves, progress messages of an operating software of the control device, error messages and also evaluated sizes and states are used.
  • the stored in the data storage device values, gradients, evaluations, etc. can be read by the controller and / or output from the output device, in particular to a higher-level control and / or to a non-battery external device or device.
  • the data storage device is non-volatile
  • the stored data remain in the data storage device even after failure of the power supply.
  • An output device in the sense of the invention is to be understood as meaning a device which in particular serves for outputting a value stored in the data storage device, preferably to a higher-level control and / or to an external device not belonging to the battery or to the device.
  • the output device for this purpose at least one optical and / or acoustic output means, such as in particular one or more light emitting diodes, beeper and / or a segment display.
  • Another preferred embodiment of the output device has contacts for connection to an external device or device, which is connected to the output device in particular only temporarily.
  • the output device works interactively, so that, in particular, individual values stored in the data storage device can also be accessed in a targeted manner via the external device.
  • the output device preferably outputs in particular periodically values which provide information about the state of charge of an electrochemical energy storage device, in particular its internal resistance, its rest voltage, its temperature, its internal pressure, a measured value of one of the sensors of the measuring device, a progress message of the operating software of the control device, an error message, and / or a warning message.
  • the observer should be given advantageous data and / or states or warnings or messages about perfect condition.
  • the observer can visually detect a graded state of security of the battery, up to the defect of the battery.
  • a person gains an impression of the operating state of the battery or one of its electrochemical energy storage devices.
  • the person experiences his own measurements or investigations of the battery by means of the output device in particular of unwanted or hazardous states of the battery or one of their electrochemical energy storage devices.
  • the person can take measures for their own protection or measures to protect the environment, especially before changing the battery, when transporting the battery regardless of a motor vehicle, when recovering an accident vehicle and / or at
  • the battery according to the invention makes a contribution to reducing the potential endangerment of living beings and the environment by providing the output device with information about the degree of danger potential. This solves the underlying task.
  • the battery has one or more electrochemical energy storage devices, each with an electrode stack.
  • To the electrode stack is at least a sequence of anode sheet,
  • the electrode assembly is in particular positively surrounded by the housing.
  • the enclosure is formed as a metal-containing composite foil or at least partially as a metallic, in particular deep-drawn molded part.
  • the electrode assembly is an electrode winding having at least one sequence of anode tape,
  • This electrode coil has a substantially cylindrical shape.
  • the first electrode coil has a substantially cylindrical shape.
  • Electrode assembly designed as an electrode flat winding.
  • the figure of Electrode flat wound is then more cuboid than cylindrical.
  • the electrode assembly is surrounded by the housing in a form-fitting manner.
  • the enclosure is formed as a metal-containing composite foil or at least partially as a metallic, in particular deep-drawn molded part.
  • the electrode assembly has lithium ions.
  • the electrode assembly has as
  • Active material a lithium metal phosphate (LiMP0 4 ), more preferably lithium iron phosphate.
  • the electrode assembly as active material, a mixture of a lithium-nickel-manganese-cobalt-mixed oxide (NMC), which does not in one
  • LMO lithium manganese oxide
  • the electrode assembly has a separator which is not or only poorly electron-conducting and which consists of an at least partially permeable carrier.
  • the support is preferably coated on at least one side with an inorganic material.
  • the organic material which is preferably designed as a non-woven fabric.
  • the organic material which preferably comprises a polymer and particularly preferably a polyethylene terephthalate (PET)
  • PET polyethylene terephthalate
  • the inorganic material preferably comprises at least one compound from the group of oxides, phosphates, sulfates, titanates, silicates, aluminosilicates with at least one of the elements Zr, Al, Li, particularly preferably zirconium oxide.
  • the inorganic, ion-conducting material preferably has particles with a largest diameter below 100 nm. Such a separator is for example under the trade name
  • the measuring device of the battery has an acceleration sensor.
  • the acceleration sensor is used
  • the acceleration sensor advantageously allows the detection of a fall, an accident of the battery or a
  • a measured acceleration above a predetermined, in particular design-related limit as an indication of a possible
  • an acceleration-time integral is formed and evaluated for detecting a shock or accident, in particular by the control device
  • the measuring device as
  • this is at least one predetermined breaking device in the outer region of the battery, particularly preferably arranged on an outer boundary surface of the battery.
  • the predetermined breaking device is provided to conduct in a first operating state as a signal an electric current or to deliver a voltage. After breaking and in the second operating state, the predetermined breaking device no longer emits a signal.
  • the absence of the signal of the predetermined breaking device as an indication of a possible
  • the battery has at least two operating states. In a first operating state, at least the
  • Control device preferably also measuring device, data storage device and / or output device of one or more
  • the electrochemical Energy storage devices of the battery powered by electrochemical energy storage devices of the battery.
  • the electrochemical Energy storage devices of the battery In a second operating state, the electrochemical Energy storage devices of the battery to an electrical supply of control device, data storage device, measuring device and / or
  • the battery has an electrical energy storage unit. This serves in particular, the
  • Control device, the data storage device, the measuring device and / or the output device at least temporarily to provide energy, especially during the second operating state.
  • the electrical energy storage unit is designed as a secondary battery.
  • the electrical energy storage unit is at least temporarily charged by at least one of the electrochemical energy storage devices of the battery.
  • the electrical energy storage unit is designed, in particular when falling below a predetermined
  • Measuring device, data storage device and / or output device to make at least temporarily.
  • the output device of the battery has a wireless communication device.
  • this communication device is designed as a transponder, particularly preferably as an RFID device.
  • the state of the battery can be determined without contact in this embodiment. Knowing the hazard potential of the battery, a person can take appropriate protective measures.
  • the display device and data storage device are advantageously supplied with energy in the second operating state of the battery via the wireless communication device.
  • the battery has a
  • the sending of the position information via radio or GSM.
  • the sending of the position information takes place in particular at predetermined times, in particular periodically.
  • the energy consumption of the position-determining device is limited in this way.
  • an identification is sent with the position information, which gives particular information about the design and / or the serial number of the battery.
  • the measuring device detects at least one physical and / or chemical parameter of at least one electrochemical energy storage device (step S1), preferably in particular successively different physical and / or chemical parameters to a plurality of electrochemical energy storage devices.
  • the measured values are compressed by filtering and / or by forming, in particular, time averages by the measuring device.
  • the measuring device provides measured values in particular via a signal bus (step S2) for processing by the control device and / or for storage in the data storage device (step S3).
  • a measured value is stored together with a second value, the second value being representative of the time of the measurement.
  • the control device determines, in particular according to S2, the operating state of at least one of the electrochemical energy storage devices, in particular by subtraction and / or quotient formation of the detected measured value and an associated target value stored in the data storage device for this physical and / or chemical parameter (step S4). , The result of the combination is also stored (step S6).
  • the control device determines, in particular according to S2, the operating state of at least one of the electrochemical energy storage devices, in particular by subtraction and / or quotient formation of the detected measured value and an associated target value stored in the data storage device for this physical and / or chemical parameter.
  • the result of the logic operation indicates as a result (step S7) that there is a certain operating state. This is at least
  • the controller supplies as a result, the presence of the second operating state (step S5).
  • the second operating state is preferably at least subdivided into:
  • One or more switched-off electrochemical energy storage devices (operating state 2c).
  • operating state 2c For the presence of an undesired operating state 2b or 2c, in particular temporal temperature gradients and / or temperature gradients along a distance of the battery, overtemperature, overvoltage, too high electric current, the exceeding of a meaningful limit value are suitable as conditions for the presence of the operating state.
  • overuse during transport before commissioning of the battery and after evaluation of, in particular, temperature, pressure, humidity, peak acceleration, acceleration time integral, internal resistance of a cell, short circuit of control paths and / or radiation intensity is detected.
  • the operating state 2c is present, in particular, when a measured value for an electrochemical energy storage device is outside a predetermined interval, but damage to the relevant electrochemical energy storage device can not yet be assumed.
  • a temperature of an electrochemical energy storage device above a predetermined maximum temperature and / or an internal pressure above a predetermined maximum pressure are used as conditions for the presence of the operating state 2c. in the
  • Operating state 2c advantageously allows the control device to continue
  • a battery according to the invention has groups of interconnected cells. These groups of this battery are individually monitored. Also evaluations and evaluations of the
  • the observer advantageously gains the insight that the dangers emanate from a particular group of cells.
  • the hazardous group of cells are removed and / or changed before transport.
  • values or stored information are preferably output which give a person an indication of a particular undesirable operating state of the battery.
  • the output of the values or of the operating state preferably takes place with one of the following analogous classifications:
  • This output is particularly preferably in the form of different colors
  • Light-emitting diodes in particular with the colors green for "healthy”, yellow for “disturbed” and red for “dangerous".
  • At least one signal of an acceleration sensor and / or a predetermined breaking device are evaluated to determine the presence of the second operating state. If their measured values are outside predetermined intervals, it is assumed that the second operating state exists, in particular the presence of the operating state 2b (step S8).
  • Operating method of a battery according to the invention are control device, Data storage device, output device and / or the esseins worn of the electrical energy storage unit at least temporarily supplied with electrical energy (step S9), in particular during the second
  • electrochemical energy storage devices of the battery is the
  • the output device for displaying values and / or operating conditions from the data storage device enabled (step S10).
  • the output device When supplied by the electrical energy storage unit, the output device preferably outputs contents of the data storage device only at predetermined times.
  • the second operating method the
  • a predetermined sequence of method steps is initiated in response to a query by an external device not belonging to the battery. This serves, in particular, to determine the hazard potential of the battery on the basis of as recent as possible measured values.
  • the steps S1 -S2-S4, S1 -S2-S5 or S1 -S2-S8 are performed on request by a non-battery associated external device (step S 11).
  • the external query triggers a first self-check of the battery.
  • the output device passes through a transition from a rest state, in particular during the second operating state, and under supply by the electrical energy storage unit in an activated state. This activation is triggered by a query of a non-battery associated external device (step S12).
  • Embodiment of the second operating method S1 follows S1 to S12.
  • the output device repeatedly outputs the same or the same values, in particular with a predetermined time interval between two outputs.
  • the predetermined time interval increases with decreasing
  • the time interval of up to 10 s indicates almost complete charge, the time interval of up to 50 s to 50% residual charge, the time interval of up to 100 s to 10% residual charge, the time interval of up to 1000 s to 1% residual charge out.
  • This output also particularly preferably takes place by repeated flashing of at least one light-emitting diode, in particular with one of the colors green for the state "healthy”, yellow for “disturbed” and red for “hazardous.”
  • Position determination device at least one, preferably three or more position determination signals (step S13), in particular of satellites.
  • the received position determination signals are received from the
  • Position determination device evaluated for a position indication (step S14). Further, the position determining means sends this position information (step S15). Preferably, the sending of the
  • Position indication only at predetermined times, in particular periodically.
  • the power consumption of the position determining device is limited.
  • Position determining device repeated, in particular with a
  • the predetermined time interval increases with decreasing residual charge of
  • the time interval of up to 100 s indicates full charge
  • the time interval of up to 500 s indicates 50% residual charge
  • Residual charge the time interval of up to 10,000 s to 1% residual charge.
  • the third operating method is of the
  • Position determining device is the position information sent information that provides information about the operating condition of the battery.
  • a person removed from the battery is informed about the location and the operating status of the battery.
  • the battery is designed for operation according to the first and the second operating method.
  • the battery configured in this way can also be operated according to the third operating method.
  • FIG. 1 shows a battery 1 according to the invention according to a preferred embodiment.
  • the battery 1 has series-connected electrochemical energy storage devices 2, 2a, 2b, 2c with connection terminals 15, 15a for connection to an electrical load, in particular to the electric drive of a motor vehicle.
  • the battery 1 has a
  • Control device 3 a measuring device 4, designed here as a voltmeter, a data storage device 5 and an output device 6 on. Furthermore, the battery has a position-determining device 10 and an electrical energy storage unit 9. Not completely shown that the measuring device 4 has at least one multiplexer, a buffer, filters and various sensors for electrical current, voltage, temperature and pressure. By means of the multiplexer successively physical and / or chemical
  • a flood of data is flooded, which does not facilitate an examination of the causes of a failure of the battery 1, measured values are averaged over time.
  • the measuring device 4 data packets instead of individual values available.
  • the data bus 11 connects the control device 3, the data storage device 5, the output device 6, the measuring device 4 and the Positioning device 10. From the data bus 1 1 also lead shown dashed control lines to the drive controller 14 and the switching unit 13. To the switching unit 13 are the series connection of the electrochemical
  • Power bus 12 are the control device 3, the data storage device 5, the output device 6, the measuring device 4 and the
  • the switching unit 13 has various switching positions and in particular allows the supply of control device 3,
  • electrochemical energy storage devices 2, 2a, 2b, 2c or by the electrical energy storage unit 9. Further, the switching unit 13 may be connected so that the electrical energy storage unit 9 is advantageously loaded from the electrochemical energy storage devices 2, 2a, 2b, 2c.
  • connection line 16 is further connected to a not belonging to the battery and not shown external device.
  • the output device 6 can be transferred from its idle state to its activated state. Also, via the connection line 16, data from the data storage device 6
  • the acceleration sensor 4a and the predetermined breaking device 4b are connected to the data bus 11.
  • the predetermined breaking device 4b is on the
  • the data storage device 5 is designed as a nonvolatile memory module.
  • the output device 6 has a communication device 6b for wireless communication with a non-battery related external device.
  • values of the data storage device 5 can be wirelessly transmitted via this communication device 6b to an external device.
  • Data storage device 5 and output device 6 is supplied with power wirelessly.
  • the illustrated battery 1 is operable according to the first operating method, which is shown in a preferred embodiment in Figure 2.
  • the measuring device 4 first detects the physical and / or chemical parameters of the existing electrochemical energy storage devices 2, 2a, 2b, 2c (S1).
  • the measured values are stored in the data storage device 5 (S3).
  • the measured values and / or the results of links from the control device 3 to the operating state of the battery 1 are evaluated (S4) and stored (S6).
  • the operating state of the battery is detected as a second operating state (S5, S8).
  • the energy storage unit 9 is activated (S9). This is done, as shown in Figure 1, advantageously by the switching unit 13.
  • Energy storage unit 9 by means of a passive circuit, not shown.
  • This passive circuit gives the supply by the electrochemical energy storage units 2, 2a, 2b, 2c precedence over the supply by the electrical energy storage unit 9, as long as the series connection of the electrochemical energy device 2, 2a, 2b, 2c exceeds a minimum voltage, in this case 5V. Otherwise, the supply is also the
  • Output device 6 taken over by the energy storage unit 9. After activation of the energy storage unit 9, the output device 6 displays the changed operating state at least via one of the diodes 6a (S10). In the event that one of the electrochemical energy storage device or cells appears disturbed, it is turned off.
  • the battery shown in Figure 1 is also after a second
  • Output device 6 is activated by a wake-up signal (S12). If preset or requested, the steps S1 and S2 are first carried out. An evaluation is carried out according to the steps S4, S5 and / or S8. Recent values or older values are output (S10). Thus, the information seeker learns in which state the battery is and can take appropriate action.
  • the battery shown in Figure 1 can also be operated by a third operating method. This is shown in the lower part of Figure 2. Provided
  • the position-determining device 10 determines the position of the battery 1 (S12, S13). The position information is then sent (S15). If pre-set or requested, requested or set values are sent with the position information (S16).
  • the information seeker learns so the state of the battery, even without being in close proximity.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

Batterie mit Steuereinrichtung und Verfahren zum Betrieb dieser Batterie
B e s c h r e i b u n g
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2011 008 466.5 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Steuereinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb dieser Batterie. Die Erfindung wird in Bezug auf ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antrieb und dessen Versorgung durch eine erfindungsgemäße Batterie beschrieben. Die Erfindung kann vorteilhaft auch unabhängig von einem KFZ - Antrieb Anwendung finden.
Aus dem Stand der Technik sind Batterien zur Versorgung von KFZ - Antrieben bekannt. Einigen Bauarten ist gemein, dass sie für ihre Umgebung infolge der innewohnenden Energie bzw. deren unkontrolliertem Freiwerden oder infolge ihrer chemischen Bestandteile eine potentielle Gefahr darstellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Umgang mit Batterien sicherer zu gestalten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine erfindungsgemäße Batterie weist eine oder mehrere elektrochemische Energiespeichereinrichtungen auf. Diese speichern zugeführte Energie in elektrochemischer Form und geben bei Bedarf elektrische Energie ab. Eine Steuereinrichtung der Batterie steuert und/oder überwacht die Zufuhr von Energie in die vorhandenen elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen und die Entnahme von Energie aus diesen elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen. Eine Messeinrichtung der Batterie erfasst zumindest zeitweise einen oder mehrere physikalische und/oder chemische Parameter einer oder mehrerer elektrochemischer Energiespeichereinrichtungen und stellt zugehörige Messwerte zur Verfügung. In einer Datenspeichereinrichtung sind Werte, insbesondere Messwerte abspeicherbar und bei Bedarf abrufbar. Vorzugsweise sind die Werte gemeinsam mit einem zweiten Wert abgespeichert, wobei der zweite Wert repräsentativ für den Zeitpunkt der Messung ist. Weiter weist die Batterie eine Ausgabeeinrichtung auf. Diese ist vorgesehen, zumindest zeitweise einen oder mehrere in der Datenspeichereinrichtung abgespeicherte Werte auszugeben.
Unter einer Batterie im Sinne der Erfindung ist eine Vorrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Versorgung eines elektrischen Antriebs mit Energie dient. Dabei ist die Batterie mit Anschlussklemmen, einem Gehäuse und in bevorzugter Ausführungsform insbesondere so umfassend ausgebildet, dass zur Versorgung des Antriebs nur noch wenige elektrische Verbindungen mit der Maschine, Anlage bzw. dem Kraftfahrzeug herzustellen sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Batterie mechanische Anschlussmittel auf, welche insbesondere zum schnellen Wechsel der ganzen Batterie vorgesehen sind.
Unter einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung im Sinne der
Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere zum
Abspeichern zugeführter Energie und bei Bedarf zur Abgabe elektrischer Energie an einen Antrieb bzw. Verbraucher dient. Zum Speichern zugeführter elektrischer Energie wird diese zuvor in chemische Energie umgewandelt. Bei der Entnahme von Energie erfolgt deren Wandlung in umgekehrter Richtung. Vorzugsweise weist die Batterie mehrere elektrochemische Energiespeichereinrichtungen auf. Diese mehreren elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen sind miteinander elektrisch verschaltet. Eine bevorzugte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie weist mehrere Gruppen elektrochemischer Energiespeichereinrichtungen auf, wobei die
elektrochemischen Zellen einer Gruppe in Reihe geschaltet sind. Vorzugsweise sind mehrere Gruppen in Reihe insbesondere für höhere Spannung und/oder mehrere Gruppen parallel insbesondere für höhere Ladekapazität verschaltet. Unter einer Steuereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere den Betrieb und den Ruhezustand der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen der Batterie steuert und überwacht. Weiter dient die Steuereinrichtung insbesondere der Verarbeitung von Messwerten, fordert bei Bedarf von der Messeinrichtung einen oder mehrere Messwerte an, speichert Werte in der Datenspeichereinrichtung ab, liest Werte der Datenspeichereinrichtung und/oder dient insbesondere der Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung einer Maschine, Anlage oder Kraftfahrzeug.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform steuert die Steuereinrichtung die Zufuhr und Entnahme (Austausch) von Energie aus zumindest einer der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen unter Berücksichtigung von insbesondere deren Temperatur, Ladezustand und/oder Bedarf des
Verbrauchers. Damit wirkt die Steuereinrichtung insbesondere unterschiedlichen Ladezuständen und/oder übermäßigen Belastungen einzelner elektrochemischer Energiespeichereinrichtungen entgegen. Unter einer Messeinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere zum Erfassen von physikalischen und/oder chemischen Parametern einer oder mehrerer elektrochemischer
Energiespeichereinrichtungen der Batterie dient. Als Ergebnis stellt die
Messeinrichtung einen oder mehrere zugehörige Messwerte zur Verfügung. Diese werden von der Steuereinrichtung weiterverarbeitet, in einer
Datenspeichereinrichtung abgespeichert und/oder von einer Ausgabeeinrichtung ausgegeben. Zum Messen weist die Messeinrichtung zumindest einen
Messfühler auf. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung einen Messfühler je elektrochemischer Energiespeichereinrichtung auf. Vorzugsweise weist die
Messeinrichtung Messfühler für verschiedene physikalische und/oder chemische Parameter auf. Vorzugsweise verdichtet die Messeinrichtung die Messwerte ihrer Messfühler mithilfe von insbesondere Tiefpassfiltern und/oder bildet die zeitlichen Mittelwerte der erfassten Messwerte. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform fragt die Messeinrichtung ihre Messfühler insbesondere auch ohne Aufforderung der Steuereinrichtung periodisch nacheinander ab. Vorteilhaft wird Rechenzeit der Steuereinrichtung eingespart.
Unter einem physikalischen und/oder chemischen Parameter im Sinne der Erfindung ist ein Parameter zu verstehen, welcher insbesondere der Erfassung des Zustands einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung dient. Das sind vorliegend insbesondere elektrische Größen wie elektrische Spannung, elektrischer Strom, elektrische Ladung, Innenwiderstand, Tiefentladung einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung, Kurzschlussstrom. Vorteilhaft sind unter physikalischen und/oder chemischen Parametern auch Temperatur, insbesondere höher als 130°C, insbesondere die Oberflächentemperatur,
Innendruck einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung, Feuchtigkeit, Korrosion und Alterung zu verstehen.
Unter einer Datenspeichereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche zum Abspeichern insbesondere einzelner Werte,
Wertepaare, Verläufe von Messwerten, Zielwerten, Zielverläufe, Fortschrittsmeldungen einer Betriebssoftware der Steuereinrichtung, Fehlermeldungen und auch ausgewerteten Größen und Zuständen dient. Die in der Datenspeichereinrichtung abgespeicherten Werte, Verläufe, Auswertungen etc. können von der Steuereinrichtung ausgelesen und/oder von der Ausgabeeinrichtung ausgegeben werden, insbesondere an eine übergeordnete Steuerung und/oder an ein nicht der Batterie zugehöriges externes Gerät bzw. Einrichtung.
Vorzugsweise ist die Datenspeichereinrichtung als nichtflüchtiger
Speicherbaustein ausgebildet. Vorteilhaft bleiben die gespeicherten Daten in der Datenspeichereinrichtung auch nach Ausfall der Energieversorgung erhalten.
Unter einer Ausgabeeinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, die insbesondere der Ausgabe eines der Datenspeichereinrichtung abgespeicherten Wertes dient, vorzugsweise an eine übergeordnete Steuerung und oder an ein nicht der Batterie zugehöriges externes Gerät bzw. zur Einrichtung. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ausgabeeinrichtung dazu zumindest ein optisches und/oder akustisches Ausgabemittel auf, wie insbesondere eine oder mehrere Leuchtdioden, Piepser und/oder eine Segmentanzeige. Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Ausgabeeinrichtung weist Kontakte zur Verbindung mit einer externen Einrichtung bzw. Gerät auf, welche mit der Ausgabeeinrichtung insbesondere nur zeitweise verbunden ist. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform arbeitet die Ausgabeeinrichtung interaktiv, sodass insbesondere über das externe Gerät gezielt auch einzelne in der Datenspeichereinrichtung abgespeicherte Werte zugänglich sind. Vorzugsweise gibt die Ausgabeeinrichtung insbesondere periodisch Werte aus, welche Aufschluss über den Ladezustand einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung geben, insbesondere deren Innenwiderstand, deren Ruhespannung, deren Temperatur, deren Innendruck, einen Messwert eines der Messfühler der Messeinrichtung, eine Fortschrittsmeldung der Betriebssoftware der Steuereinrichtung, eine Fehlermeldung, und/oder eine warnende Meldung. Dem Beobachter sollen vorteilhaft Daten und/oder Zustände bzw. Warnungen oder Meldungen über einwandfreien Zustand gegeben werden. Vorteilhaft kann der Beobachter visuell einen den nach Sicherheit abgestuften Zustand der Batterie erkennen, bis hin zum Defekt der Batterie. Mit Ausbildung einer Batterie gemäß der Erfindung gewinnt eine Person einen Eindruck zum Betriebszustand der Batterie bzw. einer ihrer elektrochemischer Energiespeichereinrichtungen. Vorteilhaft erfährt die Person auch ohne eigene Messungen oder Untersuchungen der Batterie mittels der Ausgabeeinrichtung insbesondere von unerwünschten bzw. gefährdenden Zuständen der Batterie bzw. einer ihrer elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen. Mit Kenntnis des Batteriezustands kann die Person Maßnahmen zum eigenen Schutz bzw. Maßnahmen zum Schutz der Umgebung ergreifen, insbesondere vor dem Wechsel der Batterie, beim Transport der Batterie unabhängig von einem Kraftfahrzeug, beim Bergen eines verunfallten Fahrzeuges und/oder beim
Bergen der Batterie insbesondere aus einem verunfallten Fahrzeug. So leistet die erfindungsgemäße Batterie einen Beitrag zur Verringerung der potentiellen Gefährdung von Lebewesen und Umgebung, indem die Ausgabeeinrichtung Aufschluss über den Grad des Gefährdungspotentials gibt. So wird die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst.
Nachfolgend sind zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Batterie eine oder mehrere elektrochemische Energiespeichereinrichtungen mit je einem Elektrodenstapel auf. Zum Elektrodenstapel ist zumindest eine Abfolge von Anodenblatt,
Separatorblatt und Kathodenblatt zusammengelegt. Vorzugsweise sind diese Blätter im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Die Elektrodenbaugruppe ist insbesondere formschlüssig von der Einhausung umgeben. Vorzugsweise ist die Einhausung als metallhaltige Verbundfolie oder zumindest teilweise als metallisches, insbesondere tiefgezogenes Formteil ausgebildet. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenwickel mit zumindest einer Abfolge aus Anodenband,
Separatorband und Kathodenband ausgebildet. Dieser Elektrodenwickel weist eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt auf. Vorzugsweise ist die
Elektrodenbaugruppe als Elektrodenflachwickel ausgebildet. Die Gestalt des Elektrodenflachwickels ist dann eher quaderförmig als zylindrisch. Die
Elektrodenbaugruppe ist insbesondere formschlüssig von der Einhausung umgeben. Vorzugsweise ist die Einhausung als metallhaltige Verbundfolie oder zumindest teilweise als metallisches, insbesondere tiefgezogenes Formteil ausgebildet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Elektrodenbaugruppe Lithium - Ionen auf. Vorzugsweise weist die Elektrodenbaugruppe als
Aktivmaterial ein Lithiummetallphosphat (LiMP04) auf, besonders bevorzugt Lithiumeisenphosphat. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Elektrodenbaugruppe als Aktivmaterial eine Mischung aus einem Lithium- Nickel-Mangan-Kobalt-Mischoxid (NMC) auf, welches nicht in einer
Spinellstruktur vorliegt, mit einem Lithium-Mangan-Oxid (LMO) in Spinellstruktur.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Elektrodenbaugruppe einen Separator auf, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist und welcher aus einem zumindest teilweise stoffdurchlässigen Träger besteht. Der Träger ist vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet. Als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger wird
vorzugsweise ein organisches Material verwendet, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist. Das organische Material, welches vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) umfasst, ist mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von - 40° C bis 200° C ionenleitend ist. Das anorganische Material umfasst bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate mit wenigstens einem der Elemente Zr, AI, Li, besonders bevorzugt Zirkonoxid. Bevorzugt weist das anorganische, ionenleitende Material Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm auf. Ein solcher Separator wird beispielsweise unter dem Handelsnamen
"Separion" von der Evonik AG in Deutschland vertrieben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messeinrichtung der Batterie einen Beschleunigungssensor auf. Der Beschleunigungssensor dient
insbesondere dazu, übermäßige Beschleunigungen bzw. Stöße zu erfassen, welche auf die Batterie bzw. deren elektrochemische Energiespeicher- einrichtungen einwirken. So ermöglicht der Beschleunigungssensor vorteilhaft das Erkennen eines Sturzes, eines Unfalls der Batterie oder eines
Zusammenpralls der Batterie mit einem Fremdkörper. Vorteilhaft wird eine gemessene Beschleunigung oberhalb eines vorbestimmten, insbesondere konstruktionsbedingten Grenzwerts als Hinweis auf eine mögliche
Beeinträchtigung der Funktion bzw. Sicherheit der Batterie gedeutet,
abgespeichert und ausgegeben. Vorzugsweise wird zum Erkennen eines Stoßes oder Unfalls insbesondere von der Steuereinrichtung ein Beschleunigungs-Zeit- Integral gebildet und bewertet
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messeinrichtung als
Messfühler eine oder mehrere Sollbrucheinrichtungen auf. Vorzugsweise ist diese zumindest eine Sollbrucheinrichtung im Außenbereich der Batterie, besonders bevorzugt auf einer äußeren Begrenzungsfläche der Batterie angeordnet. Vorzugsweise ist die Sollbrucheinrichtung vorgesehen, in einem ersten Betriebszustand als Signal einen elektrischen Strom zu leiten bzw. eine Spannung abzugeben. Nach Zerbrechen und im zweiten Betriebszustand gibt die Sollbrucheinrichtung kein Signal mehr ab. Vorteilhaft wird das Ausbleiben des Signals der Sollbrucheinrichtung als Hinweis auf eine mögliche
Beeinträchtigung der Funktion bzw. Sicherheit der Batterie gedeutet,
abgespeichert und ausgegeben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Batterie zumindest zwei Betriebszustände auf. In einem ersten Betriebszustand ist zumindest die
Steuereinrichtung, vorzugsweise auch Messeinrichtung, Datenspeichereinrichtung und/oder Ausgabeeinrichtung von einer oder mehreren
elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen der Batterie mit Energie versorgt. In einem zweiten Betriebszustand sind die elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen der Batterie zu einer elektrischen Versorgung von Steuereinrichtung, Datenspeichereinrichtung, Messeinrichtung und/oder
Ausgabeeinrichtung nicht in der Lage. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn eine oder mehrere elektrochemische Energiespeichereinrichtungen
unzureichend geladen sind, beschädigt sind und/oder von der Steuereinrichtung abgeschaltet bzw. isoliert wurden. Zum Erkennen der Ursache für den zweiten Betriebszustand sind insbesondere die Inhalte der Datenspeichereinrichtung aussagekräftig. Vorteilhaft kann eine Person zur Feststellung des
Betriebszustands der Batterie und/oder zur Feststellung einer Störung mittels der Ausgabeeinrichtung auf Inhalte der Datenspeichereinrichtung zugreifen bzw. die Speicherinhalte einsehen, insbesondere während des zweiten
Betriebszustands der Batterie.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Batterie eine elektrische Energiespeichereinheit auf. Diese dient insbesondere dazu, die
Steuereinrichtung, die Datenspeichereinrichtung, die Messeinrichtung und/oder die Ausgabeeinrichtung zumindest zeitweise mit Energie zu versorgen, insbesondere während des zweiten Betriebszustands. Vorzugsweise ist die elektrische Energiespeichereinheit als Sekundärbatterie ausgebildet.
Vorzugsweise wird die elektrische Energiespeichereinheit von zumindest einer der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen der Batterie zumindest zeitweise geladen. Vorteilhaft ist die elektrische Energiespeichereinheit ausgebildet, insbesondere bei Unterschreiten einer vorbestimmten
Grenzspannung der einen oder mehreren elektrochemischen
Energiespeichereinrichtungen, die Versorgung von Steuereinrichtung,
Messeinrichtung, Datenspeichereinrichtung und/oder Ausgabeeinrichtung zumindest zeitweise zu leisten.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden zumindest
Ausgabeeinrichtung und Datenspeichereinrichtung über Kontakte der
Ausgabeeinrichtung von außen mit Energie versorgt, insbesondere wenn die elektrische Energiespeichereinheit entladen ist. Vorteilhaft kann auch bei unzureichend geladener Energiespeichereinheit zumindest ein Wert aus der Datenspeichereinrichtung abgefragt und ausgegeben werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ausgabeeinrichtung der Batterie eine drahtlose Kommunikationseinrichtung auf. Vorzugsweise ist diese Kommunikationseinrichtung als Transponder ausgebildet, besonders bevorzugt als RFID-Einrichtung. Vorteilhaft kann bei dieser Ausführungsform der Zustand der Batterie berührungslos festgestellt werden. In Kenntnis des Gefährdungspotentials der Batterie kann eine Person geeignete Schutzmaßnahmen ergreifen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden Anzeigeeinrichtung und Datenspeichereinrichtung im zweiten Betriebszustand der Batterie über die drahtlose Kommunikationseinrichtung vorteilhaft mit Energie versorgt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Batterie eine
Positionsbestimmungseinrichtung auf. Diese dient insbesondere der
Übermittlung einer Angabe zur Position der Batterie. Vorzugsweise erfolgt das Versenden der Positionsangabe über Funk bzw. GSM. Vorzugsweise erfolgt das Versenden der Positionsangabe insbesondere zu vorbestimmten Zeitpunkten, insbesondere periodisch. Vorteilhaft wird auf diese Weise die Energieaufnahme der Positionsbestimmungseinrichtung begrenzt. Vorzugsweise wird mit der Positionsangabe eine Identifikation versendet, welche insbesondere Aufschluss über die Bauart und/oder die Seriennummer der Batterie gibt.
Nachfolgend sind verschiedene Betriebsverfahren der Batterie beschrieben.
Nach einem bevorzugten ersten Verfahren zum Betrieb (erstes Betriebsverfahren) einer erfindungsgemäßen Batterie erfasst die Messeinrichtung zumindest einen physikalischen und/oder chemischen Parameter zumindest einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (Schritt S1 ), vorzugsweise insbesondere nacheinander verschiedene physikalische und/oder chemische Parameter zu mehreren elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen. Vorzugsweise erfolgt eine Verdichtung der Messwerte durch Filterung und/oder durch Bildung insbesondere zeitlicher Mittelwerte durch die Messeinrichtung. Die Messeinrichtung stellt Messwerte insbesondere über einen Signalbus zur Verfügung (Schritt S2) zum Verarbeiten durch die Steuereinrichtung und/oder zum Abspeichern in der Datenspeichereinrichtung (Schritt S3). Besonders bevorzugt wird ein Messwert gemeinsam mit einem zweiten Wert abgespeichert, wobei der zweite Wert repräsentativ für den Zeitpunkt der Messung ist.
Vorteilhaft entsteht auf diese Weise in der Datenspeichereinrichtung ein
Protokoll der Betriebsdaten der Batterie.
In bevorzugter Ausgestaltung des ersten Betriebsverfahrens bestimmt die Steuereinrichtung insbesondere nach S2 den Betriebszustand zumindest einer der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen, insbesondere durch Differenzbildung und/oder Quotientenbildung von erfasstem Messwert und einem in der Datenspeichereinrichtung abgespeicherten zugehörigen Zielwert zu diesem physikalischen und/oder chemischen Parameter (Schritt S4). Auch das Verknüpfungsergebnis wird abgespeichert (Schritt S6). Abhängig vom
Verknüpfungsergebnis gibt die Steuereinrichtung als Ergebnis an (Schritt S7), dass ein bestimmter Betriebszustand vorliegt. Dabei wird zumindest
unterschieden zwischen dem ersten Betriebszustand der Batterie und deren zweitem Betriebszustand. Sofern insbesondere die gemessen und
ausgewerteten Klemmenspannungen einer oder mehrerer elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen außerhalb eines vorbestimmten Intervalls
(erwünschte Batteriespannung) liegen, liefert die Steuereinrichtung als Ergebnis das Vorliegen des zweiten Betriebszustands (Schritt S5). Dabei ist der zweite Betriebszustand vorzugsweise zumindest unterteilt in:
• unzureichenden Ladezustand zumindest einer der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (Betriebszustand 2a),
• Defekt einer oder mehrerer elektrochemischer Energiespeichereinrichtungen (Betriebszustand 2b), und
· einer oder mehreren abgeschalteten elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen (Betriebszustand 2c). Für das Vorliegen eines unerwünschten Betriebszustands 2b oder 2c sind insbesondere zeitliche Temperaturgradienten und/oder Temperaturgradienten entlang einer Strecke der Batterie, Übertemperatur, Überspannung, zu hoher elektrischer Strom, das Überschreiten eines aussagekräftigen Grenzwerts als Bedingungen für das Vorliegen des Betriebszustands geeignet. Vorteilhaft wird Überbeanspruchung beim Transport vor Inbetriebnahme der Batterie und nach Auswerten von insbesondere Temperatur, Druck, Feuchte, Spitzenwert der Beschleunigung, Beschleunigungs-Zeit-Integral, Innenwiderstand einer Zelle Kurzschluss von Kontrollstrecken und/oder Strahlungsintensität erkannt.
Insbesondere ist eine Kombination von erfasstem Spannungsabfall und
Temperaturerhöhung im Vergleich mit in der Datenspeichereinrichtung hinterlegten Werten aussagekräftig für das Vorliegen des Betriebszustands 2b.
Der Betriebszustand 2c liegt insbesondere dann vor, wenn ein Messwert zu einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung außerhalb eines vorbestimmten Intervalls liegt, wobei von einer Schädigung der betreffenden elektrochemischen Energiespeichereinrichtung aber noch nicht ausgegangen werden kann. Vorteilhaft werden eine Temperatur einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung oberhalb einer vorbestimmten Maximaltemperatur und/oder ein Innendruck oberhalb eines vorbestimmten Maximaldrucks als Bedingungen für das Vorliegen des Betriebszustands 2c verwendet. Im
Betriebszustand 2c lässt die Steuereinrichtung vorteilhaft den weiteren
Austausch von elektrischer Energie mit der betroffenen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung insbesondere aus Gründen der Sicherheit nicht weiter zu. In bevorzugter Ausführungsform weist eine erfindungsgemäße Batterie Gruppen miteinander verschalteter Zellen auf. Diese Gruppen dieser Batterie werden einzeln überwacht. Auch erfolgen Auswertungen und Bewertungen des
Zustands gruppenweise. So gewinnt der Beobachter vorteilhaft die Erkenntnis, dass die Gefahren von einer bestimmten Zellgruppe ausgehen. Vorteilhaft kann die gefährdende Zellgruppe vor einem Transport entnommen und/oder gewechselt werden.
Im Anschluss an zumindest einen der Schritte S2 bis S6 gibt die
Ausgabeeinrichtung einen in der Datenspeichereinrichtung abgespeicherten Wert aus (Schritt S7). Dabei werden bevorzugt solche Werte bzw. solche abgespeicherten Informationen ausgegeben, welche einer Person einen Hinweis über einen insbesondere unerwünschten Betriebszustand der Batterie geben. Bevorzugt erfolgt die Ausgabe der Werte bzw. des Betriebszustands mit einer der folgenden sinngemäßen Klassifizierungen:
• "gesund" für den ersten Betriebszustand,
• "gestört" für den Betriebszustand 2a,
• "gefährdend" für die Betriebszustände 2b oder 2c.
Besonders bevorzugt erfolgt diese Ausgabe in Form verschiedenfarbiger
Leuchtdioden, insbesondere mit den Farben grün für„gesund", gelb für„gestört" und rot für„gefährdend".
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des ersten Betriebsverfahrens werden zur Bestimmung des Vorliegens des zweiten Betriebszustands zumindest ein Signal eines Beschleunigungssensors und/oder einer Sollbrucheinrichtung ausgewertet. Wenn deren Messwerte außerhalb vorbestimmter Intervalle liegen, so wird vom Vorliegen des zweiten Betriebszustandes ausgegangen, insbesondere vom Vorliegen des Betriebszustands 2b (Schritt S8). Vorteilhaft wird einer Person, die Aufschluss über den Betriebszustand der Batterie sucht, auf das mögliche Vorliegen einer Beschädigung der Batterie infolge von insbesondere Sturz und/oder Unfall hingewiesen.
Nach einem zweiten bevorzugten Verfahren zum Betrieb (zweites
Betriebsverfahren) einer erfindungsgemäßen Batterie werden Steuereinrichtung, Datenspeichereinrichtung, Ausgabeeinrichtung und/oder die esseinrichtung von der elektrischen Energiespeichereinheit zumindest zeitweise mit elektrischer Energie versorgt (Schritt S9), insbesondere während des zweiten
ßetriebszustandes der Batterie (Notstromversorgung). So ist vorteilhaft die Versorgung und Funktion von Steuereinrichtung, Datenspeichereinrichtung,
Ausgabeeinrichtung und/oder Messeinrichtung insbesondere auch während des Ausfalls einer oder mehreren elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen der Batterie gewährleistet. Bei Ausfall oder unzureichend geladenen
elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen der Batterie ist die
Ausgabeeinrichtung infolge der Versorgung durch die elektrische
Energiespeichereinheit zur Anzeige von Werten und/oder Betriebszuständen aus der Datenspeichereinrichtung befähigt (Schritt S10). Vorzugsweise gibt die Ausgabeeinrichtung bei Versorgung durch die elektrische Energiespeichereinheit Inhalte der Datenspeichereinrichtung nur zu vorbestimmten Zeitpunkten aus. In bevorzugter Ausgestaltung des zweiten Betriebsverfahrens wird die
Ausgabeeinrichtung durch Abfrage von außen zur Ausgabe aufgefordert, insbesondere durch Abfrage eines nicht der Batterie zugehörigen externen Geräts. So wird vorteilhaft der Energieverbrauch der Ausgabeeinrichtung beschränkt. In bevorzugter Ausgestaltung des zweiten Betriebsverfahrens wird auf Abfrage durch eine nicht der Batterie zugehörigen externen Einrichtung insbesondere eine vorbestimmte Folge von Verfahrensschritten eingeleitet. Das dient insbesondere dazu, das Gefährdungspotential der Batterie aufgrund einer möglichst aktueller Messwerte zu ermitteln. Bevorzugt werden auf Abfrage durch eine nicht der Batterie zugehörigen externen Einrichtung die Schritte S1 -S2-S4, S1 -S2-S5 oder S1 -S2-S8 durchgeführt (Schritt S 11 ). Vorteilhaft löst die externe Abfrage einen ersten Selbstcheck der Batterie aus.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des zweiten Betriebsverfahrens durchläuft die Ausgabeeinrichtung einen Übergang von einem Ruhezustand, insbesondere während des zweiten Betriebzustands, und unter Versorgung durch die elektrische Energiespeichereinheit in einen aktivierten Zustand. Ausgelöst wird diese Aktivierung durch eine Abfrage einer nicht der Batterie zugehörigen externen Einrichtung (Schritt S12). Vorteilhaft wird so insbesondere die
Energieaufnahme der Ausgabeeinrichtung begrenzt. In bevorzugter
Ausgestaltung des zweiten Betriebsverfahrens folgt S1 1 auf S12.
In bevorzugter Ausgestaltung des ersten und/oder zweiten Betriebsverfahrens gibt die Ausgabeeinrichtung denselben bzw. dieselben Werte wiederholt aus, insbesondere mit einem vorbestimmten Zeitintervall zwischen zwei Ausgaben. Vorzugsweise wächst das vorbestimmte Zeitintervall mit abnehmender
Restladung der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen der Batterie bzw. mit abnehmender Restladung der elektrischen Energiespeichereinheit insbesondere im zweiten Betriebszustand der Batterie. Insbesondere weist das Zeitintervall von bis zu 10 s auf nahezu vollständige Ladung hin, das Zeitintervall von bis zu 50 s auf 50% Restladung, das Zeitintervall von bis zu 100 s auf 10% Restladung, das Zeitintervall von bis zu 1000 s auf 1 % Restladung hin.
Besonders bevorzugt erfolgt diese Ausgabe auch durch wiederholtes Blinken zumindest einer Leuchtdiode insbesondere mit einer der Farben grün für den Zustand„gesund", gelb für„gestört" und rot für„gefährdend". Vorteilhaft wird eine Person gleichzeitig über den Zustand der Batterie und die Restladung informiert.
Nach einem bevorzugten dritten Betriebsverfahren empfängt die
Positionsbestimmungseinrichtung zumindest ein, vorzugsweise drei oder mehr Positionsbestimmungssignale (Schritt S13) insbesondere von Satelliten. Die empfangenen Positionsbestimmungssignale werden von der
Positionsbestimmungseinrichtung zur einer Positionsangabe ausgewertet (Schritt S14). Weiter versendet die Positionsbestimmungseinrichtung diese Positionsangabe (Schritt S15). Vorzugsweise erfolgt das Versenden der
Positionsangabe nur zu vorbestimmten Zeitpunkten insbesondere periodisch. Vorteilhaft wird so die Energieaufnahme der Positionsbestimmungseinrichtung begrenzt.
In bevorzugter Ausgestattung des dritten Betriebsverfahrens sendet die
Positionsbestimmungseinrichtung wiederholt, insbesondere mit einem
vorbestimmten Zeitintervall zwischen Sendevorgängen. Vorzugsweise wächst das vorbestimmte Zeitintervall mit abnehmender Restladung der
elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen der Batterie bzw.
insbesondere im zweiten Betriebszustand der Batterie mit abnehmender Restladung der elektrischen Energiespeichereinheit. Insbesondere weist das Zeitintervall von bis zu 100 s auf vollständige Ladung hin, das Zeitintervall von bis zu 500 s auf 50% Restladung, das Zeitintervall von 1.000 s auf 10%
Restladung, das Zeitintervall von bis zu 10.000 s auf 1 % Restladung hin.
Vorteilhaft wird eine von der Batterie entfernte Person über den Standort und die Restladung der Batterie informiert. In bevorzugter Ausgestattung des dritten Betriebsverfahrens wird von der
Positionsbestimmungseinrichtung wird der Positionsangabe eine Information versendet, welcher Aufschluss über den Betriebszustand der Batterie bietet. Vorteilhaft wird eine von der Batterie entfernte Person über den Standort und über den Betriebszustand der Batterie informiert. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Batterie zum Betrieb gemäß dem ersten und dem zweiten Betriebsverfahren ausgestaltet. Vorzugsweise ist die derart ausgestaltete Batterie auch nach dem dritten Betriebsverfahren betreibbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt Fig.1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie,
Fig.2 ein Flussdiagramm zu einem bevorzugten Betriebsverfahren
erfindungsgemäßen Batterie, und
Fig.3 ein anderes bevorzugtes Betriebsverfahren für eine erfindungsgemäße
Batterie.
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie 1 nach einer bevorzugten Ausführungsform. Die Batterie 1 weist in Reihe geschaltete elektrochemische Energiespeichereinrichtungen 2, 2a, 2b, 2c mit Anschlussklemmen 15, 15a zur Verbindung mit einem elektrischen Verbraucher auf, insbesondere mit dem elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Die Batterie 1 weist eine
Steuereinrichtung 3, eine Messeinrichtung 4, hier ausgebildet als Spannungsmesser, eine Datenspeichereinrichtung 5 sowie eine Ausgabeeinrichtung 6 auf. Weiter weist die Batterie eine Positionsbestimmungseinrichtung 10 sowie eine elektrische Energiespeichereinheit 9 auf. Nicht vollständig dargestellt ist, dass die Messeinrichtung 4 über zumindest einen Multiplexer, einen Zwischenspeicher, Filter und über diverse Messfühler für elektrischen Strom, Spannung, Temperatur und Druck verfügt. Mittels des Multiplexers werden nacheinander physikalische und/oder chemischen
Parameter der vorhandenen elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 2, 2a, 2b, 2c gemessen. Damit die Datenspeichereinrichtung 5 nicht mit einer
Fülle von Daten überflutet wird, welche eine Untersuchung der Ursachen einer Störung der Batterie 1 nicht erleichtern, werden erfasste Messwerte zeitlich gemittelt. Vorteilhaft stellt die Messeinrichtung 4 Datenpakete anstelle von Einzelwerten zur Verfügung. Der Datenbus 11 verbindet die Steuereinrichtung 3, die Datenspeichereinrichtung 5, die Ausgabeeinrichtung 6, die Messeinrichtung 4 sowie die Positionsbestimmungseinrichtung 10. Vom Datenbus 1 1 führen auch gestrichelt dargestellte Steuerleitungen zum Antriebsregler 14 sowie zur Schalteinheit 13. An die Schalteinheit 13 sind die Reihenschaltung der elektrochemischen
Energiespeichereinrichtungen 2, 2a, 2b, 2c, die elektrische
Energiespeichereinheit 9 und der Leistungsbus 12 angeschlossen. An den
Leistungsbus 12 sind die Steuereinrichtung 3, die Datenspeichereinrichtung 5, die Ausgabeeinrichtung 6, die Messeinrichtung 4 sowie die
Positionsbestimmungseinrichtung 10 zu deren Energieversorgung
angeschlossen. Die Schalteinheit 13 weist verschiedene Schaltstellungen auf und ermöglicht insbesondere die Versorgung von Steuereinrichtung 3,
Datenspeichereinrichtung 5, Ausgabeeinrichtung 6, Messeinrichtung 4 und Positionsbestimmungseinrichtung 10 durch die Reihenschaltung der
elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 2, 2a, 2b, 2c oder durch die elektrische Energiespeichereinheit 9. Weiter kann die Schalteinheit 13 so geschaltet sein, sodass die elektrische Energiespeichereinheit 9 vorteilhaft aus den elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 2, 2a, 2b, 2c geladen wird.
An den Datenbus 1 1 ist weiter die Verbindungsleitung 16 zu einer nicht zur Batterie gehörigen und nicht dargestellten externen Einrichtung angeschlossen. Mittels der Verbindungsleitung 16 kann die Ausgabeeinrichtung 6 von ihrem Ruhezustand in ihren aktivierten Zustand überführt werden. Auch können über die Verbindungsleitung 16 Daten aus der Datenspeichereinrichtung 6
ausgelesen werden.
Weiter sind der Beschleunigungssensor 4a sowie die Sollbrucheinrichtung 4b an den Datenbus 1 1 angeschlossen. Die Sollbrucheinrichtung 4b ist auf der
Außenhaut der Batterie aufgebracht. Die Datenspeichereinrichtung 5 ist als nichtflüchtiger Speicherbaustein ausgebildet. Die Ausgabeeinrichtung 6 weist eine Kommunikationseinrichtung 6b zur drahtlosen Kommunikation mit einem nicht der Batterie zugehörigen externen Gerät auf. Vorteilhaft können über diese Kommunikationseinrichtung 6b Werte der Datenspeichereinrichtung 5 drahtlos an ein externes Gerät ausgegeben werden. Vorteilhaft werden
Datenspeichereinrichtung 5 und Ausgabeeinrichtung 6 drahtlos energieversorgt.
Die dargestellte Batterie 1 ist nach dem ersten Betriebsverfahren betreibbar, welches in bevorzugter Ausgestaltung in Figur 2 dargestellt ist. Dabei erfasst die Messeinrichtung 4 zunächst die physikalischen und/oder chemischen Parameter der vorhandenen elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 2, 2a, 2b, 2c (S1 ). Die Messwerte werden in der Datenspeichereinrichtung 5 abgespeichert (S3). In vorteilhafter Erweiterung des ersten Betriebsverfahrens werden die gemessenen Werte und/oder die Ergebnisse von Verknüpfungen von der Steuereinrichtung 3 zum Betriebszustand der Batterie 1 ausgewertet (S4) und abgespeichert (S6). Bei vorliegend vorbestimmter Bedingungen wird der Betriebszustand der Batterie als zweiter Betriebszustand erkannt (S5, S8). Bei Vorliegen des zweiten Betriebszustandes wird die Energiespeichereinheit 9 aktiviert (S9). Das geschieht, wie in Figur 1 dargestellt, vorteilhaft durch die Schalteinheit 13. In bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Aktivierung der
Energiespeichereinheit 9 mittels einer nicht dargestellten passiven Schaltung. Diese passive Schaltung gewährt der Versorgung durch die elektrochemischen Energiespeichereinheiten 2, 2a, 2b, 2c den Vorrang vor der Versorgung durch die elektrische Energiespeichereinheit 9, solange die Reihenschaltung der elektrochemischen Energieeinrichtung 2, 2a, 2b, 2c eine Mindestspannung, vorliegend 5V, überschreitet. Anderenfalls wird die Versorgung auch der
Ausgabeeinrichtung 6 durch die Energiespeichereinheit 9 übernommen. Die Ausgabeeinrichtung 6 zeigt nach Aktivierung der Energiespeichereinheit 9 den geänderten Betriebszustand zumindest über eine der Dioden 6a an (S10). Für den Fall das eine der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung bzw. Zellen als gestört erscheint, so wird diese abgeschaltet.
Die in Figur 1 dargestellte Batterie ist auch nach einem zweiten
Betriebsverfahren betreibbar. Die im Ruhezustand befindliche
Ausgabeeinrichtung 6 wird durch ein Wecksignal aktiviert (S12). Sofern voreingestellt oder angefordert, werden zunächst die Schritte S1 und S2 durchgeführt. Es erfolgt eine Bewertung gemäß den Schritten S4, S5 und/oder S8. Jüngst festgestellte Werte oder ältere Werte werden ausgegeben (S10). So erfährt der Informationssuchende, in welchem Zustand sich die Batterie befindet und kann entsprechende Maßnahmen ergreifen. Die in Figur 1 dargestellte Batterie ist auch nach einem dritten Betriebsverfahren betreibbar. Dieses ist im unteren Teil der Figur 2 dargestellt. Sofern
voreingestellt, insbesondere zu vorbestimmten Zeitpunkten, oder auf Abfrage stellt die Positionsbestimmungseinrichtung 10 die Position der Batterie 1 fest (S12, S13). Die Positionsangabe wird anschließend versendet (S15). Sofern voreingestellt oder angefordert, werden abgefragte oder eingestellte Werte mit der Positionsangabe versendet (S16). Vorteilhaft erfährt der Informationssuchende so den Zustand der Batterie, auch ohne sich in unmittelbarer Nähe zu befinden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Batterie (1 ) mit zumindest
einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (2, 2a, 2b, 2c), welche vorgesehen ist, elektrische Energie abzugeben;
einer Steuereinrichtung (3), welches vorgesehen ist, den Austausch von Energie mit der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (2, 2a, 2b, 2c) zu überwachen;
einer Messeinrichtung (4), welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise einen oder mehrere physikalische und/oder chemische Parameter der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (2, 2a, 2b, 2c) zu erfassen und einen zugehörigen Messwert zur Verfügung zu stellen;
einer Datenspeichereinrichtung (5), welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise mit einem Wert, insbesondere einem Messwert beschrieben zu werden, vorzugsweise gemeinsam mit einem zweiten Wert, welcher repräsentativ für den Zeitpunkt der Messung ist;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Batterie eine Ausgabeeinrichtung (6, 6a, 6b) aufweist, welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise zumindest einen in der
Datenspeichereinrichtung (5) abgespeicherten Wert auszugeben.
Batterie (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet,
dass die zumindest eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung (2, 2a, 2b, 2c) eine insbesondere Elektrodenbaugruppe (7) aufweist, welche insbesondere zum Speichern elektrischer Energie dient, und eine
Einhausung (8), welche die Elektrodenbaugruppe (7) zumindest teilweise umgibt, wobei die Einhausung (8) zumindest einen metallischen
Werkstoff aufweist,
dass vorzugsweise die Elektrodenbaugruppe (7) Lithium aufweist, dass vorzugsweise die Elektrodenbaugruppe (7) zumindest einen
Separator aufweist, wobei der Separator nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist und aus einem zumindest teilweise
stoffdurchlässigen Träger besteht, wobei der Träger vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet ist, wobei als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger vorzugsweise ein organisches Material verwendet wird, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist, wobei das organische Material vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein
Polyethylenterephthalat (PET) umfasst, wobei das organische Material mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet ist, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von - 40° C bis 200° C ionenleitend ist, wobei das anorganische Material bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate wenigstens eines der Elemente Zr, AI, Li umfasst, besonders bevorzugt Zirkonoxid, und wobei das anorganische, ionenleitende Material bevorzugt Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm aufweist.
Batterie (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (4) einen
Beschleunigungssensor (4a) und/oder eine Sollbrucheinrichtung (4b) aufweist.
Batterie (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Betriebszustand, in welchem die Steuereinrichtung von zumindest einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (2, 2a, 2b, 2c) versorgt ist,
durch einen zweiten Betriebszustand, in welchem die Steuereinrichtung (3) von keiner der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen (2, 2a, 2b, 2c) versorgt bzw. versorgbar ist, durch eine elektrische Energiespeichereinheit (9), welche vorgesehen ist, die Steuereinrichtung (3), die Datenspeichereinrichtung (5), die
Messeinrichtung (4, 4a, 4b) und/oder die Ausgabeeinrichtung (6, 6a, 6b) zumindest zeitweise mit Energie zu versorgen, insbesondere während des zweiten Betriebszustands.
Batterie (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (6, 6a, 6b) eine
insbesondere drahtlose Kommunikationseinrichtung (6b) aufweist, wobei die Kommunikationseinrichtung (6b) vorgesehen ist, zumindest zeitweise einen in der Datenspeichereinrichtung (5) abgespeicherten Messwert und/oder eine vorbestimmte Information auszugeben, wobei die vorbestimmte Information insbesondere Aufschluss über den
Betriebszustand zumindest einer der elektrochemischen
Energiespeichereinrichtungen (2, 2a, 2b, 2c) gibt.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Positionsbestimmungseinrichtung (10), welche vorgesehen ist, zumindest ein Positionsbestimmungssignal zu empfangen, das
zumindest eine Positionsbestimmungssignal zu einer Positionsangabe auszuwerten und diese Positionsangabe zu versenden.
Verfahren zum Betrieb einer Batterie (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen der Schritte
Erfassen zumindest eines physikalischen und/oder chemischen Parameters einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (2, 2a, 2b, 2c) durch die Messeinrichtung (4, 4a, 4b),
(S2) zur Verfügung Stellen eines Messwerts, welcher dem gemessenen physikalischen und/oder chemischen Parameter entspricht, durch die Messeinrichtung (4, 4a, 4b),
(53) Abspeichern des Messwerts insbesondere durch die
Steuereinrichtung (3) in der Datenspeichereinrichtung (5), besonders bevorzugt gemeinsam mit einem zweiten Wert, welcher repräsentativ für den Zeitpunkt der Messung ist.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei in der
Datenspeichereinrichtung (5) Zielwerte zu den physikalischen und/oder chemischen Parametern und vorbestimmte Ergebnisse für
Verknüpfungen abgespeichert sind, gekennzeichnet durch zumindest einen der Schritte
(54) Bestimmen des Betriebszustands zumindest einer der
elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen (2, 2a, 2b, 2c) durch die Steuereinrichtung (3) aus zumindest einem Messwert durch Verknüpfen mit einem in der Datenspeichereinrichtung (5) abgespeicherten Zielwert,
(55) Bestimmen des Vorliegens des zweiten Betriebszustands, wenn das Ergebnis der Verknüpfung aus Messwert, insbesondere einer gemessenen Spannung einer der elektrochemischen
Energiespeichereinrichtungen (2, 2a, 2b, 2c), und Zielwert einem vorbestimmten Ergebnis entspricht,
(56) Abspeichern des Ergebnisses der Verknüpfung aus Messwert und Zielwert in der Datenspeichereinrichtung (5), besonders bevorzugt gemeinsam mit einem zweiten Wert, welcher repräsentativ für den Zeitpunkt der Messung und/oder der Bestimmung ist,
(57) Ausgeben eines in der Datenspeichereinrichtung (5)
abgespeicherten Werts durch die Ausgabeeinrichtung (6, 6a, 6b), besonders bevorzugt eines Betriebszustands, eines Messwerts und/oder eines Ergebnisses einer Verknüpfung, besonders bevorzugt auf Abfrage durch eine nicht der Batterie (1) zugehörige externe Einrichtung.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die
Messeinrichtung (4, 4a, 4b) einen Beschleunigungssensor (4a) und/oder eine Sollbrucheinrichtung (4b) aufweist, gekennzeichnet durch
(58) Bestimmen des Vorliegens des zweiten Betriebszustands, wenn das Ergebnis der Verknüpfung aus Messwert des
Beschleunigungssensors (4a) und/oder Anfrage der Sollbrucheinrichtung (4b) mit einem zugehörigen Zielwert einem vorbestimmten Ergebnis entspricht.
10. Verfahren zum Betrieb einer Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, vorzugsweise gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass
(59) die Steuereinrichtung (3), die Datenspeichereinrichtung (5), die Ausgabeeinrichtung (6, 6a, 6b) und/oder die Messeinrichtung (4, 4a, 4b) von der elektrischen Energiespeichereinheit (9) zumindest zeitweise mit elektrischer Energie versorgt werden, insbesondere während des zweiten Betriebszustands.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
(S10) die Ausgabeeinrichtung (6, 6a, 6b), vorzugsweise auf Abfrage
durch eine nicht der Batterie (1) zugehörigen externen Einrichtung, einen in der Datenspeichereinrichtung (5) abgespeicherten Wert ausgibt, vorzugsweise einen Betriebszustand, einen Messwert und/oder ein Ergebnis einer Verknüpfung. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass
(511 ) auf Abfrage durch eine nicht der Batterie (1 ) zugehörigen externen Einrichtung zumindest einer der Schritte S1 bis S10 durchgeführt wird,
vorzugsweise die Schrittfolgen S1 , S2, S4, und/oder S1 , S2, S5, und/oder S1 , S2, S8.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (6, 6a, 6b) sich zunächst in einem Ruhezustand befindet, insbesondere während des zweiten
Betriebszustands,
(512) dass die Ausgabeeinrichtung (6, 6a, 6b) nach einer Abfrage von einer nicht der Batterie (1) zugehörigen externen Einrichtung von dem Ruhestand in einen aktivierten Zustand überführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass
(S13) die Positionsbestimmungseinrichtung (10) zumindest zeitweise oder mehrere Positionsbestimmungssignale empfängt;
(S14) die Positionsbestimmungseinrichtung (10) die empfangenen
Positionsbestimmungssignale zu einer Positionsangabe verarbeitet; und
(S15) die Positionsbestimmungseinrichtung (10) diese Positionsangabe versendet, vorzugsweise abhängig von einem Betriebszustand, einem Messwert und/oder einem Ergebnis einer Verknüpfung; dass vorzugsweise die Positionsbestimmungseinrichtung (10) während des zweiten Betriebszustands von der elektrischen
Energiespeichereinheit (9) mit Energie versorgt wird.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
(S16) dass die Positionsbestimmungseinrichtung (10) mit der
Positionsangabe zumindest einen Betriebszustand, einen Messwert und/oder einen Ergebnis einer Verknüpfung sendet, insbesondere während eines zweiten Betriebszustands.
EP12700147.7A 2011-01-13 2012-01-09 Batterie mit steuereinrichtung und verfahren zum betrieb dieser batterie Withdrawn EP2664021A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110008466 DE102011008466A1 (de) 2011-01-13 2011-01-13 Batterie mit Steuereinrichtung und Verfahren zum Betrieb dieser Batterie
PCT/EP2012/000064 WO2012095292A2 (de) 2011-01-13 2012-01-09 Batterie mit steuereinrichtung und verfahren zum betrieb dieser batterie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2664021A2 true EP2664021A2 (de) 2013-11-20

Family

ID=45470552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12700147.7A Withdrawn EP2664021A2 (de) 2011-01-13 2012-01-09 Batterie mit steuereinrichtung und verfahren zum betrieb dieser batterie

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20140077593A1 (de)
EP (1) EP2664021A2 (de)
JP (1) JP2014505337A (de)
KR (1) KR20140005959A (de)
CN (1) CN103299476A (de)
DE (1) DE102011008466A1 (de)
WO (1) WO2012095292A2 (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015039949A (ja) * 2013-08-21 2015-03-02 株式会社デンソー 車載通信システム及び通信装置
US9660301B2 (en) 2013-10-29 2017-05-23 Xiaomi Inc. Methods and devices for battery protection
CN103812090B (zh) * 2013-10-29 2017-08-01 小米科技有限责任公司 电子设备、电池保护方法和装置
US9124085B2 (en) * 2013-11-04 2015-09-01 Gogoro Inc. Apparatus, method and article for power storage device failure safety
DE102014200096A1 (de) * 2014-01-08 2015-07-09 Robert Bosch Gmbh Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Regeln des Betriebs einer Batterie und Batteriesystem mit einem solchen Batteriemanagementsystem
DE102014208316A1 (de) 2014-05-05 2015-11-05 Siemens Aktiengesellschaft Erfassen der Betriebsführung eines Batteriespeichers
KR101596754B1 (ko) * 2014-10-15 2016-02-23 현대자동차주식회사 비상호 시스템
KR102359315B1 (ko) 2015-03-09 2022-02-07 삼성전자주식회사 배터리 상태 추정 장치 및 방법
JP6701619B2 (ja) * 2015-03-20 2020-05-27 日本電気株式会社 電気設備資産管理システム、電気設備資産管理方法および電気設備資産管理プログラム
DE102016104040A1 (de) * 2016-03-07 2017-09-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Batteriemanagementsystem zum Messen des Verschleißgrades einer Batterie
DE102016109283A1 (de) * 2016-05-20 2017-11-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Energiespeichereinheit für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Montage einer Energiespeichereinheit
CN106848448A (zh) * 2017-01-12 2017-06-13 深圳市信宇人科技有限公司 基于无线传输方式的锂离子动力电池在线监测方法及其动力电池
DE102018221666A1 (de) * 2018-12-13 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Plausibilisieren einer elektronischen Schaltung zur Zeitmessung eines elektrochemischen Energiespeichersystems
KR102183401B1 (ko) 2019-07-23 2020-11-26 조금복 용기 위치결정 라벨 부착기
US20220200070A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-23 Brunswick Corporation Marine battery with water ingress and shock detection

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4007883A1 (de) * 1990-03-13 1991-09-19 Moto Meter Ag Verfahren und batteriepruefgeraet zum bestimmen des zustands einer bleibatterie
US5422558A (en) * 1993-05-05 1995-06-06 Astec International Ltd. Multicell battery power system
US5438549A (en) * 1994-02-28 1995-08-01 Intel Corporation Nonvolatile memory with volatile memory buffer and a backup power supply system
WO1998054811A1 (en) * 1997-05-28 1998-12-03 Euston Holdings Limited Battery and battery controller
JP2003256084A (ja) * 2002-03-06 2003-09-10 Fujitsu Ltd バッテリ監視システム
US7679334B2 (en) * 2006-09-22 2010-03-16 Panasonic Corporation Power supply unit and electric apparatus
DE102007063188A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 Daimler Ag Batterie und Verfahren zum Betreiben einer Batterie
DE102008009970A1 (de) * 2008-02-20 2009-08-27 Li-Tec Vermögensverwaltungs GmbH Batteriemanagementsystem
DE102008059491A1 (de) * 2008-11-28 2010-06-10 Siemens Aktiengesellschaft Energiespeichereinrichtung mit Elektronikbaugruppe
DE102009005498A1 (de) * 2009-01-21 2010-07-29 Li-Tec Battery Gmbh Galvanische Zelle mit Umhüllung
US20110001442A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Chong Uk Lee Electric bicycle drive system with regenerative charging

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012095292A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103299476A (zh) 2013-09-11
US20140077593A1 (en) 2014-03-20
KR20140005959A (ko) 2014-01-15
JP2014505337A (ja) 2014-02-27
WO2012095292A3 (de) 2012-09-13
DE102011008466A1 (de) 2012-07-19
WO2012095292A2 (de) 2012-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2664021A2 (de) Batterie mit steuereinrichtung und verfahren zum betrieb dieser batterie
EP2534726B1 (de) Hochstrombatteriesystem und Verfahren zur Steuerung eines Hochstrombatteriesystems
EP2446286B1 (de) Warnsystem für Batteriesysteme
EP2442427B2 (de) Akkumulator-Kontrollvorrichtung, sowie Verfahren und System zur elektrischen Hilfsversorgung
DE102015002069B4 (de) Batterie und Kraftfahrzeug
DE102017211047A1 (de) Batteriepack und Verfahren zum Betreiben eines Batteriepacks
DE102013012652A1 (de) Batterie, batteriemanagementsystem und verfahren zum steuern bzw. regeln einer batterie
DE102012205553A1 (de) Batteriezelle für ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Abkopplung und/oder Überbrückung von Anschlüssen der Batteriezelle
EP2774193A1 (de) Energiespeicherzelle und energiespeichervorrichtung mit mehreren solchen energiespeicherzellen
DE102011075361A1 (de) Verfahren zur Überwachung der Temperatur einer Batteriezelle
DE102014208627A1 (de) Batteriezelle
EP1229339A2 (de) Verfahren zur Überwachung der Betriebssicherheit von wiederaufladbaren Li-Zellen
WO2020239353A1 (de) Verfahren zum betreiben eines elektrischen energiespeichers, elektrischer energiespeicher und vorrichtung
WO2015173000A1 (de) Verfahren zum betreiben einer energiespeichereinheit, batteriemanagementsystem zur ausführung eines solchen verfahrens sowie energiespeichereinheit mit einem solchen batteriemanagementsystem
EP2692012A1 (de) Verfahren zur steuerung und handhabung von elektrochemischen zellen bzw. von batterien, elektrochemische zelle und batterie
DE102013204524A1 (de) Batteriezelleinrichtung mit Überladungssicherheitsfunktion und Verfahren zum Überwachen einer Batteriezelle
DE102013204509A1 (de) Batteriemodul und Verfahren zum Überwachen eines Batteriemoduls
WO2016113099A1 (de) Verfahren zur überwachung einer batterie sowie überwachungseinrichtung
DE102013204523A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherung beim Gebrauch von Batteriemodulen
DE102012212380A1 (de) Verfahren zur Bereitstellung von Kennzahlen für den Gefährdungszustand einer Batterie
DE102013204520A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriemodulen
DE102020117706B4 (de) Technik zur Bestimmung mechanischer Spannungen in einem Traktionsenergiespeicher
WO2014063793A1 (de) Rahmen für eine energiespeichereinrichtung, batteriezelle mit dem rahmen und der energiespeichereinrichtung, batterie mit zwei dieser batteriezellen sowie verfahren zur herstellung des rahmens
DE102013204536A1 (de) Batteriezelleinrichtung mit Transportsicherheitsfunktion und Verfahren zum Überwachen einer Batteriezelle
DE102011080605A1 (de) fahren zur Detektion eines kritischen Zustandes in einer Batterie

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20130726

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140301