EP3545584A1 - Batterie, batteriesystem und verfahren zum austausch von zumindest einer komponente einer batterie - Google Patents

Batterie, batteriesystem und verfahren zum austausch von zumindest einer komponente einer batterie

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EP3545584A1
EP3545584A1 EP17808333.3A EP17808333A EP3545584A1 EP 3545584 A1 EP3545584 A1 EP 3545584A1 EP 17808333 A EP17808333 A EP 17808333A EP 3545584 A1 EP3545584 A1 EP 3545584A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery
component
technical data
identification feature
control means
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17808333.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Davide Bossi
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3545584A1 publication Critical patent/EP3545584A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4221—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells with battery type recognition
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    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a battery, a battery system and a method for exchanging at least one component of a battery according to the preamble of the independent claims.
  • DE 10 2012 215 208 A1 shows a battery system and a method for detecting unauthorized module replacement on a battery system.
  • Wind turbines or solar energy systems as well as in motor vehicles, such as hybrid vehicles or electric vehicles, or in electronic devices, such as laptops or mobile phones, application.
  • the invention in the battery is based on a battery, comprising as components: a control means, at least one battery cell and at least one further electrical component.
  • the core of the invention is that the battery has an interface for data-conducting connection with an external maintenance module, wherein at least one component has an identification feature and is designed to be interchangeable, wherein the component technical data can be assigned by means of the identification feature.
  • the respective component is thus uniquely identifiable.
  • a new component for replacement with a component to be replaced also has an identification feature.
  • Identification features selectable. For identification of the respective component, the identification feature can be read out by means of the external maintenance module.
  • control means has a
  • Memory unit wherein by means of the memory unit, the identification feature and / or the technical data and / or operating parameters and / or an error status of the respective component can be stored.
  • the memory unit is designed as a nonvolatile memory. The advantage here is that the data required for the control of the components of the battery in the control means are available.
  • Control means is set, the respective component, the associated assign technical data.
  • the respective technical data of the respective component can be clearly assigned by means of the identification feature.
  • the identification features of the components of the battery and the components that can be used in the battery and the associated technical data are stored in the memory unit.
  • the identification feature is designed as an identification number or graphic code or RFID transponder.
  • the advantage here is that the respective identification feature on the respective component can be attached, in particular glued or printed.
  • the identification feature is easily readable, for example by means of a camera or a scanner.
  • the further electrical component is designed as a sensor, wherein the control means is connected in a data-conducting manner with the respective sensor.
  • the control means is set up to evaluate a signal of the respective sensor.
  • the respective sensor is designed as a temperature sensor or current sensor or voltage sensor or pressure sensor.
  • the respective sensor is associated with a respective battery cell, wherein the respective sensor for determining a current
  • Operating parameters of the respective battery cell in particular a temperature or a pressure or a voltage or a charging current and / or a
  • Discharge current is set up.
  • the operating parameters of the respective battery cell can be monitored separately. In the event of a fault, it is therefore advantageous to switch off and / or replace only that battery cell which has an error.
  • the further electrical component is designed as a precharge circuit, wherein the precharge circuit
  • the further electrical component is designed as a monitoring unit, wherein each battery cell is associated with a respective monitoring unit, wherein the respective
  • Monitoring unit is data-conducting connected to the control means, in particular wherein the respective monitoring unit is arranged for evaluating a signal of the respective battery cell associated sensor.
  • the advantage here is that the monitoring units are decentralized at the respective battery cell can be arranged.
  • the control means is relieved by means of
  • the battery has a combination of various other electrical components, wherein at least one component is designed to be interchangeable.
  • at least one component is designed to be interchangeable.
  • the invention in the battery system is based on a battery system, comprising a battery, in particular a battery as described above or according to at least one of the claims related to the battery.
  • the battery system has a maintenance module, wherein the maintenance module has an interface for data-conducting connection with the battery, wherein the maintenance module has a detection means which is set up to detect an identification feature of a replacement or new component of the battery.
  • the advantage here is that the maintenance module and the battery are two separate units.
  • the maintenance module and the battery can be connected in a data-conducting manner by means of the interfaces in order to send data from the battery to the maintenance module or to send data from the maintenance module to the battery. So that's it
  • the detection means is designed as a camera or a scanner or a radio receiver.
  • the identification feature can be detected in a simple manner.
  • the maintenance module has a storage means, wherein the identification feature and / or technical data and / or operating parameters and / or an error status of the respective component can be stored by means of the storage means.
  • data of a plurality of components for different battery types are stored in the storage means.
  • the maintenance module can therefore be used for a large number of different battery types.
  • the technical data associated with the respective identification feature are preferably stored in the storage means, wherein the maintenance module is set up to allocate the respective technical data to the respective component.
  • the battery or the control means of the battery the technical data of the respective component can be sent.
  • Error status can be used to control the respective component.
  • the essence of the invention in the method for exchanging at least one component of a battery, in particular a battery as described above or according to one of the claims related to the battery, is that in a first method step a control means of the battery
  • Identification feature and / or technical data and / or operating parameters and / or a fault status of a component to be replaced of the battery to an external maintenance module sends that in a second method step, the component to be replaced is separated from the battery
  • Component is read from the maintenance module
  • the new component is connected to the battery
  • the identification feature and / or the technical data of the new component of the battery are sent from the maintenance module to the control means,
  • the advantage here is that a component of the battery is replaceable in a simple manner.
  • the component can be uniquely assigned technical data by means of the identification feature, which are used to control the component.
  • control means stores the identification feature and / or the technical data of the new component.
  • the maintenance module is after transmitting the data to the control means of the
  • Control means separable and usable for the maintenance of other batteries.
  • control means uses the technical data for controlling the new component and / or for evaluating signals of the new component.
  • control of the new component uses the technical data for controlling the new component and / or for evaluating signals of the new component.
  • current operating parameters of the respective component are determined and sent to the control means. These operating parameters are useful for determining the further use of the particular component.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a battery system according to the invention, comprising a battery 1 according to the invention and an external
  • the battery 1 has a control means 2, at least one battery cell (4, 5, 6) and at least one further electrical component as components. Furthermore, the battery 1 has an interface 18 for data-conducting connection with the external maintenance module 12.
  • the external maintenance module 12 has a memory means 11, an interface 19 for data-conducting connection with the interface 18 of the battery 1 and a
  • Detection means 13 for reading an identification feature of a component of the battery 1, for example a camera and / or a scanner and / or a radio receiver on.
  • a battery 1 is understood to mean, for example, a rechargeable battery, in particular an electrochemical battery cell and / or a battery
  • Battery module having at least one electrochemical battery cell and / or a battery pack having at least one battery module.
  • the battery cell is as a lithium-based battery cell, in particular lithium-ion battery cell, executable.
  • the battery cell is a lithium polymer battery cell or nickel Metal hydride battery cell or lead-acid battery cell or lithium-air battery cell or lithium-sulfur battery cell executed.
  • the control means 2 has a memory unit 3.
  • the memory unit 3 is designed as a nonvolatile memory, preferably as an EEPROM or flash memory.
  • Each component of the battery 1 is a respective identification feature
  • an identification number assigned For example, an identification number assigned.
  • Identification feature of the respective component technical data can be assigned. For example, a maximum capacity, a maximum charging current or discharge current, a maximum voltage, a maximum internal pressure or a maximum temperature can be assigned to a respective battery cell (4, 5, 6).
  • the identification feature is designed as a graphic code or RFID transponder, which is arranged on the respective battery cell (4, 5, 6), in particular printed or glued.
  • a graphic code or RFID transponder which is arranged on the respective battery cell (4, 5, 6), in particular printed or glued.
  • Identification feature executed as a barcode or QR code.
  • a further electrical component is embodied, for example, as a sensor (14, 15, 16), in particular as a current sensor and / or a voltage sensor and / or a temperature sensor and / or a pressure sensor.
  • a respective sensor (14, 15, 16) is a sensor type and a measuring range by means of its respective
  • a respective sensor (14, 15, 16) of a respective battery cell (4, 5, 6) is associated.
  • the respective sensor (14, 15, 16) is set up, current
  • the control means 2 is data-conducting connected to the sensors (14, 15, 16).
  • the control means 2 is set up to read out the sensors (14, 15, 16) and to evaluate a signal of the respective sensor (14, 15, 16).
  • the memory unit 3 By means of the memory unit 3, the identification feature and / or the
  • Identification feature associated with technical data stored is in the
  • Storage means 11 of the external maintenance module 12 is stored.
  • the control means 2 comprises a comparison means which is arranged to compare the operating parameters of the respective component with the technical data of the respective component. If a critical value of the technical data is exceeded or undershot by the operating parameters, the control means 2 assigns an error status to the component concerned and / or triggers a safety action.
  • a safety action is, for example, an exchange of the respective component and / or the battery 1, a shutdown of the respective component and / or the battery 1, a rapid discharge of a battery cell (4, 5, 6) and / or the battery 1 and / or the activation a safety mechanism of the battery 1, in particular a pressure relief valve and / or a cooling mechanism.
  • Vorladescnies 17 can be executed.
  • an inrush current of the battery 1 can be limited.
  • the precharge circuit 17 has a contactor and a resistor.
  • the precharge circuit 17 is connected to the control means 2 and controlled by the control means 2.
  • a further electrical component is designed as a monitoring unit (7, 8, 9).
  • Each battery cell (4, 5, 6) is a respective one
  • Component of a battery has the following, especially in time
  • the current operating parameters of the component to be replaced of the battery 1, in particular a battery cell (4, 5, 6) or a sensor (14, 15, 16) or a monitoring means (7, 8, 9) or Vorladeschaltun 17, are of at least one sensor (14, 15, 16) to the
  • Control means 2 sent.
  • the control means 2 sends the identification feature and / or the technical data and / or the operating parameters and / or the
  • the external maintenance module 12 selects a new component using the identification feature and / or the technical data and / or the operating parameters and / or the error status of the component to be replaced.
  • the component of the battery 1 to be replaced is disconnected from the battery.
  • the maintenance module 12 reads in the identification feature of the new component of the battery 1, for example by means of a scanner, a barcode or a QR code or an RFID transponder on the new
  • the new component is connected to the battery 1.
  • the maintenance module 12 transmits the identification feature and / or the technical data of the new component of the battery 1 to the
  • the control means 2 stores the identification feature and / or the technical data of the new component. -
  • the control means 12 evaluates the identification feature and assigns the new component technical data. Alternatively, that evaluates
  • the control means 2 uses the technical data to control the
  • Maintenance module 12 is sent and later sent from the maintenance module 12 to the new control means 2.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von Batterie (1), aufweisend als Komponenten: ein Steuerungsmittel (2), zumindest eine Batteriezelle (4, 5, 6) und zumindest eine weitere elektrische Komponente, wobei die Batterie (1) eine Schnittstelle (18) zur datenleitenden Verbindung mit einem externen Wartungsmodul (12) aufweist, wobei zumindest eine Komponente ein Identifikationsmerkmal aufweist und austauschbar ausgeführt ist, wobei der Komponente mittels des Identifikationsmerkmals technische Daten zuordenbar sind.

Description

Beschreibung
Titel
Batterie, Batteriesystem und Verfahren zum Austausch von zumindest einer Komponente einer Batterie
Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batterie, ein Batteriesystem und ein Verfahren zum Austausch von zumindest einer Komponente einer Batterie gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Die DE 10 2012 215 208 AI zeigt ein Batteriesystem und ein Verfahren zur Erkennung von nicht autorisiertem Modulaustausch an einem Batteriesystem.
Batteriesysteme finden sowohl in stationären Anwendungen, wie
Windkraftanlagen oder Solarenergiesystemen, als auch in Kraftfahrzeugen, wie Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge, oder in Elektronikgeräten, wie Laptops oder Mobiltelefonen, Anwendung.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung bei der Batterie geht aus von einer Batterie, aufweisend als Komponenten: ein Steuerungsmittel, zumindest eine Batteriezelle und zumindest eine weitere elektrische Komponente. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Batterie eine Schnittstelle zur datenleitenden Verbindung mit einem externen Wartungsmodul aufweist, wobei zumindest eine Komponente ein Identifikationsmerkmal aufweist und austauschbar ausgeführt ist, wobei der Komponente mittels des Identifikationsmerkmals technische Daten zuordenbar sind.
Vorteilhafterweise ist somit die jeweilige Komponente eindeutig identifizierbar. Eine neue Komponente zum Austausch mit einer auszutauschenden Komponente weist ebenfalls ein Identifikationsmerkmal auf. Die Identifikationsmerkmale der
auszutauschenden Komponente und der neuen Komponente sind vergleichbar, insbesondere mittels des externen Wartungsmoduls. Somit ist eine zu der
auszutauschenden Komponente passende neue Komponente mittels der
Identifikationsmerkmale auswählbar. Zur Identifikation der jeweiligen Komponente ist das Identifikationsmerkmal auslesbar mittels des externen Wartungsmoduls.
Somit ist eine fehlerhafte Komponente der Batterie in einfacher Art und Weise austauschbar. Die anderen Komponenten der Batterie sind dabei weiterhin nutzbar.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Steuerungsmittel eine
Speichereinheit auf, wobei mittels der Speichereinheit das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten und/oder Betriebsparameter und/oder ein Fehlerstatus der jeweiligen Komponente speicherbar sind. Vorteilhafterweise ist die Speichereinheit als nichtflüchtiger Speicher ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die für die Steuerung der Komponenten der Batterie erforderlichen Daten in dem Steuerungsmittel verfügbar sind.
Ferner ist es von Vorteil, wenn in der Speichereinheit die dem jeweiligen
Identifikationsmerkmal zugeordneten technischen Daten gespeichert sind, wo
Steuerungsmittel eingerichtet ist, der jeweiligen Komponente die zugehörigen technischen Daten zuzuordnen. Somit sind die jeweiligen technischen Daten der jeweiligen Komponente eindeutig zuordenbar mittels des Identifikationsmerkmals. Vorteilhafterweise sind die Identifikationsmerkmale der Komponenten der Batterie und der in der Batterie verwendbaren Komponenten und die zugehörigen technischen Daten in der Speichereinheit gespeichert.
Vorzugsweise ist das Identifikationsmerkmal als Identifikationsnummer oder grafischer Code oder RFID-Transponder ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass das jeweilige Identifikationsmerkmal auf der jeweiligen Komponente anbringbar ist, insbesondere aufgeklebt oder aufgedruckt. Somit ist das Identifikationsmerkmal in einfacher Weise auslesbar, beispielsweise mittels einer Kamera oder eines Scanners.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die weitere elektrische Komponente als Sensor ausgeführt, wobei das Steuerungsmittel datenleitend mit dem jeweiligen Sensor verbunden ist. Somit sind Betriebsparameter der Komponenten der Batterie überwachbar mittels eines Sensors. Dabei ist das Steuerungsmittel eingerichtet, ein Signal des jeweiligen Sensors auszuwerten.
Vorzugsweise ist der jeweilige Sensor als Temperatursensor oder Stromsensor oder Spannungssensor oder Drucksensor ausgeführt.
Ferner ist es von Vorteil, wenn der jeweilige Sensor einer jeweiligen Batteriezelle zugeordnet ist, wobei der jeweilige Sensor zur Bestimmung eines aktuellen
Betriebsparameters der jeweiligen Batteriezelle, insbesondere einer Temperatur oder einem Druck oder einer Spannung oder einem Ladestrom und/oder einem
Entladestrom, eingerichtet ist. Dadurch sind die Betriebsparameter der jeweiligen Batteriezelle separat überwachbar. Vorteilhafterweise ist somit im Fehlerfall nur diejenige Batteriezelle abzuschalten und/oder auszutauschen, die einen Fehler aufweist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die weitere elektrische Komponente als Vorladeschaltung ausgeführt, wobei die Vorladeschaltung
datenleitend mit dem Steuerungsmittel verbunden ist, wobei die Vorladeschaltung eingerichtet ist, einen Einschaltstrom der Batterie zu begrenzen. Dadurch ist der Verschleiß der Batterie reduzierbar, da hohe Einschaltströme verhindert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die weitere elektrische Komponente als Überwachungseinheit ausgeführt, wobei jeder Batteriezelle eine jeweilige Überwachungseinheit zugeordnet ist, wobei die jeweilige
Überwachungseinheit datenleitend mit dem Steuerungsmittel verbunden ist, insbesondere wobei die jeweilige Überwachungseinheit zur Auswertung eines Signals eines der jeweiligen Batteriezelle zugeordneten Sensors eingerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Überwachungseinheiten dezentral bei der jeweiligen Batteriezelle anordenbar sind. Das Steuerungsmittel ist entlastet mittels der
Überwachungseinheiten.
Vorteilhafterweise weist die Batterie eine Kombination von verschiedenen weiteren elektrischen Komponenten auf, wobei zumindest eine Komponente austauschbar ausgeführt ist. Somit ist eine Wiederverwendung der Batterie nach einem Ausfall einer einzelnen Komponente vereinfacht, indem nur diese defekte Komponente
ausgetauscht wird.
Die Erfindung bei dem Batteriesystem geht aus von einem Batteriesystem, aufweisend eine Batterie, insbesondere eine Batterie wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach mindestens einem der auf die Batterie bezogenen Ansprüche.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Batteriesystem ein Wartungsmodul aufweist, wobei das Wartungsmodul eine Schnittstelle aufweist zur datenleitenden Verbindung mit der Batterie, wobei das Wartungsmodul ein Erfassungsmittel aufweist, das eingerichtet ist, ein Identifikationsmerkmal einer auszutauschenden oder neuen Komponente der Batterie zu erfassen.
Von Vorteil ist dabei, dass das Wartungsmodul und die Batterie zwei getrennte Einheiten sind. Das Wartungsmodul und die Batterie sind datenleitend verbindbar mittels der Schnittstellen um Daten von der Batterie an das Wartungsmodul zu senden oder Daten von dem Wartungsmodul an die Batterie zu senden. Somit ist das
Wartungsmodul für eine Vielzahl von Batterien verwendbar. Vorzugsweise ist das Erfassungsmittel als eine Kamera oder ein Scanner oder ein Funkempfänger ausgeführt. Somit ist das Identifikationsmerkmal in einfacher Art und Weise erfassbar.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Wartungsmodul ein Speichermittel aufweist, wobei mittels des Speichermittels das Identifikationsmerkmal und/oder technische Daten und/oder Betriebsparameter und/oder ein Fehlerstatus der jeweiligen Komponente speicherbar sind. Vorteilhafterweise sind in dem Speichermittel Daten von einer Vielzahl von Komponenten für verschiedene Batterietypen gespeichert. Bei dem
Austausch einer Komponente werden nur die für die jeweilige Komponente relevanten Daten an die Batterie gesendet. Das Wartungsmodul ist also für eine Vielzahl von verschiedenen Batterietypen verwendbar.
Vorzugsweise sind in dem Speichermittel die dem jeweiligen Identifikationsmerkmal zugeordneten technischen Daten gespeichert, wobei das Wartungsmodul eingerichtet ist, der jeweiligen Komponente die zugehörigen technischen Daten zuzuordnen. Somit sind der Batterie beziehungsweise dem Steuerungsmittel der Batterie die technischen Daten der jeweiligen Komponente sendbar.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Wartungsmodul eingerichtet ist, ein
Identifikationsmerkmal und/oder technische Daten und/oder Betriebsparameter und/oder einen Fehlerstatus der jeweiligen Komponente mittels der Schnittstelle an ein Steuerungsmittel der Batterie zu senden. Somit sind das Identifikationsmerkmal und/oder die technische Daten und/oder die Betriebsparameter und/oder der
Fehlerstatus zur Steuerung der jeweiligen Komponente verwendbar.
Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Austausch von zumindest einer Komponente einer Batterie, insbesondere einer Batterie wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf die Batterie bezogenen Ansprüche, ist, dass in einem ersten Verfahrensschritt ein Steuerungsmittel der Batterie ein
Identifikationsmerkmal und/oder technische Daten und/oder Betriebsparameter und/oder einen Fehlerstatus einer auszutauschenden Komponente der Batterie an ein externes Wartungsmodul sendet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt die auszutauschende Komponente von der Batterie getrennt wird,
dass in einem dritten Verfahrensschritt ein Identifikationsmerkmal einer neuen
Komponente von dem Wartungsmodul eingelesen wird,
dass in einem vierten Verfahrensschritt die neue Komponente mit der Batterie verbunden wird,
dass in einem fünften Verfahrensschritt das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten der neuen Komponente der Batterie von dem Wartungsmodul an das Steuerungsmittel gesendet werden,
wobei das Identifikationsmerkmal ausgewertet wird, wodurch der neuen Komponente technische Daten zugeordnet werden.
Von Vorteil ist dabei, dass eine Komponente der Batterie in einfacher Art und Weise austauschbar ist. Der Komponente sind mittels des Identifikationsmerkmals eindeutig technische Daten zuordenbar, die zur Steuerung der Komponente verwendet werden.
Vorteilhafterweise sind die Betriebsparameter der jeweiligen Komponente zur
Bestimmung einer weiteren Verwendung der jeweiligen Komponente verwendbar. Beispielsweise ist eine Batteriezelle, deren maximale Kapazität unter einen für mobile Anwendungen erforderlichen Mindestwert gefallen ist, weiterhin für stationäre
Anwendungen verwendbar.
Vorzugsweise speichert in einem sechsten Verfahrensschritt das Steuerungsmittel das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten der neuen Komponente. Somit ist das Wartungsmodul nach dem Senden der Daten an das Steuerungsmittel von dem
Steuerungsmittel trennbar und zur Wartung weiterer Batterien verwendbar.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Steuerungsmittel die technischen Daten zur Steuerung der neuen Komponente und/oder zur Auswertung von Signalen der neuen Komponente verwendet. Somit ist die Steuerung der neuen Komponente
beziehungsweise die Auswertung des Signals der neuen Komponente vereinfacht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird mittels des
Identifikationsmerkmals und/oder der technischen Daten und/oder der Betriebsparameter und/oder eines Fehlerstatus der auszutauschenden Komponente die neue Komponente ausgewählt, wobei das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten der auszutauschenden Komponente und der neuen Komponente verglichen werden, insbesondere wobei das externe Wartungsmodul die neue
Komponente auswählt. Somit ist die Sicherheit verbessert, da nur passende
Komponenten mit der Batterie verbunden werden.
Vorzugsweise werden aktuelle Betriebsparameter der jeweiligen Komponente bestimmt und an das Steuerungsmittel gesendet. Diese Betriebsparameter sind für die Bestimmung der weiteren Verwendung der jeweiligen Komponente verwendbar.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die aktuellen Betriebsparameter ausgewertet und mit einem jeweiligen kritischen Grenzwert der technischen Daten verglichen werden, wobei bei Überschreiten oder Unterschreiten des kritischen Grenzwerts eine
Sicherheitsaktion ausgelöst wird. Somit ist die Sicherheit verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden beim Austausch des Steuerungsmittels im ersten Verfahrensschritt zusätzlich Identifikationsmerkmale und/oder technische Daten und/oder Betriebsparameter und/oder ein jeweiliger Fehlerstatus aller Komponenten der Batterie an das Wartungsmodul gesendet, und im fünften Verfahrensschritt werden zusätzlich die Identifikationsmerkmale und/oder die technischen Daten und/oder die Betriebsparameter und/oder der
Fehlerstatus aller Komponenten der Batterie an das neue Steuerungsmittel gesendet. Somit stehen dem neuen Steuerungsmittel alle erforderlichen Daten von dem auszutauschenden Steuerungsmittel zur Verfügung. Die Identifikationsmerkmale der Komponenten der Batterie müssen nicht erneut eingelesen und ausgewertet werden. Dadurch ist eine schnelle Inbetriebnahme des neuen Steuerungsmittels ermöglicht. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems, aufweisend eine erfindungsgemäße Batterie 1 und ein externes
Wartungsmodul 12.
Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Batteriesystem gezeigt. Die Batterie 1 weist ein Steuerungsmittel 2, zumindest eine Batteriezelle (4, 5, 6) und zumindest eine weitere elektrische Komponente als Komponenten auf. Weiterhin weist die Batterie 1 eine Schnittstelle 18 zur datenleitenden Verbindung mit dem externen Wartungsmodul 12 auf.
Das externe Wartungsmodul 12 weist ein Speichermittel 11, eine Schnittstelle 19 zur datenleitenden Verbindung mit der Schnittstelle 18 der Batterie 1 und ein
Erfassungsmittel 13 zum Lesen eines Identifikationsmerkmals einer Komponente der Batterie 1, beispielsweise eine Kamera und/oder einen Scanner und/oder einen Funkempfänger, auf.
Unter einer Batterie 1 wird hierbei beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie verstanden, insbesondere eine elektrochemische Batteriezelle und/oder ein
Batteriemodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Batteriezelle und/oder ein Batteriepack aufweisend zumindest ein Batteriemodul. Die Batteriezelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Batteriezelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel- Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt.
Das Steuerungsmittel 2 weist eine Speichereinheit 3 auf. Die Speichereinheit 3 ist als nichtflüchtiger Speicher ausgeführt, vorzugsweise als EEPROM oder Flashspeicher.
Jeder Komponente der Batterie 1 ist ein jeweiliges Identifikationsmerkmal,
beispielsweise eine Identifikationsnummer, zugeordnet. Mittels des
Identifikationsmerkmals sind der jeweiligen Komponente technische Daten zuordenbar. Beispielsweise ist einer jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6) eine maximale Kapazität, ein maximaler Ladestrom oder Entladestrom, eine maximale Spannung, ein maximaler Innendruck oder eine maximale Temperatur zuordenbar.
Vorzugsweise ist das Identifikationsmerkmal als grafischer Code oder RFID- Transponder ausgeführt, der auf der jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6) angeordnet ist, insbesondere aufgedruckt oder aufgeklebt. Beispielsweise ist das
Identifikationsmerkmal als Barcode oder QR-Code ausgeführt.
Eine weitere elektrische Komponente ist beispielsweise als Sensor (14, 15, 16) ausgeführt, insbesondere als ein Stromsensor und/oder ein Spannungssensor und/oder ein Temperatursensor und/oder ein Drucksensor. Einem jeweiligen Sensor (14, 15, 16) sind ein Sensortyp und ein Messbereich mittels seines jeweiligen
Identifikationsmerkmals zuordenbar.
Vorzugsweise ist ein jeweiliger Sensor (14, 15, 16) einer jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6) zugeordnet. Der jeweilige Sensor (14, 15, 16) ist eingerichtet, aktuelle
Betriebsparameter der jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6) zu bestimmen, insbesondere den aktuellen Ladestrom, die Temperatur, den Innendruck oder die Spannung der jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6).
Das Steuerungsmittel 2 ist datenleitend mit den Sensoren (14, 15, 16) verbunden. Das Steuerungsmittel 2 ist eingerichtet, die Sensoren (14, 15, 16) auszulesen und ein Signal des jeweiligen Sensors (14, 15, 16) auszuwerten. Mittels der Speichereinheit 3 sind das Identifikationsmerkmal und/oder die
Betriebsparameter und/oder ein Fehlerstatus der jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6) speicherbar. Vorzugsweise sind in der Speichereinheit 3 die einem
Identifikationsmerkmal zugeordneten technischen Daten gespeichert. Alternativ sind die einem Identifikationsmerkmal zugeordneten technischen Daten in dem
Speichermittel 11 des externen Wartungsmoduls 12 gespeichert.
Vorzugsweise weist das Steuerungsmittel 2 ein Vergleichsmittel auf, das eingerichtet ist, die Betriebsparameter der jeweiligen Komponente mit den technischen Daten der jeweiligen Komponente zu vergleichen. Bei Überschreitung oder Unterschreitung eines kritischen Werts der technischen Daten durch die Betriebsparameter, ordnet das Steuerungsmittel 2 der betroffenen Komponente einen Fehlerstatus zu und/oder löst eine Sicherheitsaktion aus. Eine Sicherheitsaktion ist beispielsweise ein Austausch der jeweiligen Komponente und/oder der Batterie 1, eine Abschaltung der jeweiligen Komponente und/oder der Batterie 1, eine Schnellentladung einer Batteriezelle (4, 5, 6) und/oder der Batterie 1 und/oder die Aktivierung eines Sicherheitsmechanismus der Batterie 1, insbesondere eines Überdruckventils und/oder eines Kühlmechanismus.
Weiterhin ist eine weitere elektrische Komponente als Vorladeschaltung 17 ausführbar. Mittels der Vorladeschaltung 17 ist ein Einschaltstrom der Batterie 1 begrenzbar.
Vorzugsweise weist die Vorladeschaltung 17 ein Schütz und einen Widerstand auf. Die Vorladeschaltung 17 ist mit dem Steuerungsmittel 2 verbunden und mittels des Steuerungsmittels 2 ansteuerbar.
Vorteilhafterweise ist eine weitere elektrische Komponente als Überwachungseinheit (7, 8, 9) ausgeführt. Dabei ist jeder Batteriezelle (4, 5, 6) eine jeweilige
Überwachungseinheit (7, 8, 9) zugeordnet. Vorzugsweise ist die jeweilige
Überwachungseinheit (7, 8, 9) mit zumindest einem der jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6) zugeordneten Sensor (14, 15, 16) verbunden und zur Auswertung eines Signals des jeweiligen Sensors (14, 15, 16) eingerichtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Austausch von zumindest einer
Komponente einer Batterie weist die folgenden, insbesondere zeitlich
aufeinanderfolgenden, Verfahrensschritte auf: Die aktuellen Betriebsparameter der auszutauschenden Komponente der Batterie 1, insbesondere einer Batteriezelle (4, 5, 6) oder eines Sensors (14, 15, 16) oder eines Überwachungsmittels (7, 8, 9) oder einer Vorladeschaltun 17, werden von zumindest einem Sensor (14, 15, 16) an das
Steuerungsmittel 2 gesendet.
Das Steuerungsmittel 2 sendet das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten und/oder die Betriebsparameter und/oder den
Fehlerstatus der auszutauschenden Komponente der Batterie 1 an das externe Wartungsmodul 12.
Das externe Wartungsmodul 12 wählt mithilfe des Identifikationsmerkmals und/oder der technischen Daten und/oder der Betriebsparameter und/oder des Fehlerstatus der auszutauschenden Komponente eine neue Komponent aus.
Die auszutauschende Komponente der Batterie 1 wird von der Batterie getrennt.
Das Wartungsmodul 12 liest das Identifikationsmerkmal der neuen Komponent der Batterie 1 ein, beispielsweise mittels eines Scanners, der einen Barcode oder einen QR-Code oder einen RFID-Transponder auf der neuen
Komponente einliest.
Die neue Komponente wird mit der Batterie 1 verbunden.
Das Wartungsmodul 12 überträgt das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten der neuen Komponente der Batterie 1 an das
Steuerungsmittel 2.
Das Steuerungsmittel 2 speichert das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten der neuen Komponente. - Das Steuerungsmittel 12 wertet das Identifikationsmerkmal aus und ordnet der neuen Komponente technische Daten zu. Alternativ wertet das
Wartungsmodul 12 das Identifikationsmerkmal aus und ordnet der neuen
Komponente technische Daten zu.
- Das Steuerungsmittel 2 verwendet die technischen Daten zur Steuerung der
neuen Komponente und/oder zur Auswertung der Signale der neuen
Komponente. Zum Austausch des Steuerungsmittels 2 werden zusätzlich zu dem
Identifikationsmerkmal und/oder den technischen Daten des Steuerungsmittels 2 alle in der Speichereinheit 3 des Steuerungsmittels 2 gespeicherten Daten an das
Wartungsmodul 12 gesendet und später von dem Wartungsmodul 12 an das neue Steuerungsmittel 2 gesendet. Es werden also die Identifikationsmerkmale und/oder die technischen Daten und/oder die Betriebsparameter und/oder der Fehlerstatus aller
Komponenten der Batterie 1 von dem Steuerungsmittel 2 an das Wartungsmodul 12 gesendet.

Claims

Ansprüche
1. Batterie (1), aufweisend als Komponenten:
ein Steuerungsmittel (2),
zumindest eine Batteriezelle (4, 5, 6) und
zumindest eine weitere elektrische Komponente,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Batterie (1) eine Schnittstelle (18) zur datenleitenden Verbindung mit einem externen Wartungsmodul (12) aufweist,
wobei zumindest eine Komponente ein Identifikationsmerkmal aufweist und austauschbar ausgeführt ist,
wobei der Komponente mittels des Identifikationsmerkmals technische Daten zuordenbar sind.
2. Batterie (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steuerungsmittel (2) eine Speichereinheit (3) aufweist,
wobei mittels der Speichereinheit (3) das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten und/oder Betriebsparameter und/oder ein Fehlerstatus der jeweiligen Komponente speicherbar sind.
3. Batterie (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Speichereinheit (3) die dem jeweiligen Identifikationsmerkmal zugeordneten technischen Daten gespeichert sind,
wobei das Steuerungsmittel (2) eingerichtet ist, der jeweiligen Komponente die zugehörigen technischen Daten zuzuordnen.
4. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Identifikationsmerkmal als Identifikationsnummer oder grafischer Code oder RFID-Transponder ausgeführt ist.
5. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die weitere elektrische Komponente als Sensor (14, 15, 16) ausgeführt ist, wobei das Steuerungsmittel (2) datenleitend mit dem jeweiligen Sensor (14, 15, 16) verbunden ist.
6. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der jeweilige Sensor (14, 15, 16) als Temperatursensor oder Stromsensor oder Spannungssensor oder Drucksensor ausgeführt ist.
7. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der jeweilige Sensor (14, 15, 16) einer jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6) zugeordnet ist, wobei der jeweilige Sensor (14, 15, 16) zur Bestimmung eines aktuellen Betriebsparameters der jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6), insbesondere einer Temperatur oder einem Druck oder einer Spannung oder einem Ladestrom und/oder einem Entladestrom, eingerichtet ist.
8. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die weitere elektrische Komponente als Vorladeschaltung (17) ausgeführt ist, wobei die Vorladeschaltung (17) datenleitend mit dem Steuerungsmittel (2) verbunden ist,
wobei die Vorladeschaltung eingerichtet ist, einen Einschaltstrom der Batterie (1) zu begrenzen.
9. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die weitere elektrische Komponente als Überwachungseinheit (7, 8, 9) ausgeführt ist,
wobei jeder Batteriezelle (4, 5, 6) eine jeweilige Überwachungseinheit (7, 8, 9) zugeordnet ist, wobei die jeweilige Überwachungseinheit (7, 8, 9) datenleitend mit dem
Steuerungsmittel (2) verbunden ist,
insbesondere wobei die jeweilige Überwachungseinheit (7, 8, 9) zur Auswertung eines Signals eines der jeweiligen Batteriezelle (4, 5, 6) zugeordneten Sensors (14, 15, 16) eingerichtet ist.
10. Batteriesystem, aufweisend eine Batterie (1), insbesondere eine Batterie (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Batteriesystem ein Wartungsmodul (12) aufweist,
wobei das Wartungsmodul (12) eine Schnittstelle (19) aufweist zur datenleitenden Verbindung mit der Batterie (1),
wobei das Wartungsmodul (12) ein Erfassungsmittel (13) aufweist, das eingerichtet ist, ein Identifikationsmerkmal einer auszutauschenden oder neuen Komponente der Batterie (1) zu erfassen.
11. Batteriesystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Erfassungs mittel (13) als eine Kamera oder ein Scanner oder ein
Funkempfänger ausgeführt ist.
12. Batteriesystem nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wartungsmodul (12) ein Speichermittel (11) aufweist,
wobei mittels des Speichermittels (11) das Identifikationsmerkmal und/oder technische Daten und/oder Betriebsparameter und/oder ein Fehlerstatus der jeweiligen Komponente speicherbar sind.
13. Batteriesystem nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Speichermittel (11) die dem jeweiligen Identifikationsmerkmal
zugeordneten technischen Daten gespeichert sind,
wobei das Wartungsmodul (12) eingerichtet ist, der jeweiligen Komponente die zugehörigen technischen Daten zuzuordnen.
14. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wartungsmodul (12) eingerichtet ist, ein Identifikationsmerkmal und/oder technische Daten und/oder Betriebsparameter und/oder einen Fehlerstatus der jeweiligen Komponente mittels der Schnittstelle (19) an ein Steuerungsmittel (2) der Batterie (1) zu senden.
15. Verfahren zum Austausch von zumindest einer Komponente einer Batterie,
insbesondere einer Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem ersten Verfahrensschritt ein Steuerungsmittel (2) der Batterie (1) ein Identifikationsmerkmal und/oder technische Daten und/oder Betriebsparameter und/oder einen Fehlerstatus einer auszutauschenden Komponente der Batterie (1) an ein externes Wartungsmodul (12) sendet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt die auszutauschende Komponente von der Batterie (1) getrennt wird, dass in einem dritten Verfahrensschritt ein Identifikationsmerkmal einer neuen Komponente von dem Wartungsmodul (12) eingelesen wird, dass in einem vierten Verfahrensschritt die neue Komponente mit der Batterie (1) verbunden wird, dass in einem fünften Verfahrensschritt das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten der neuen Komponente der Batterie (1) von dem
Wartungsmodul (12) an das Steuerungsmittel (2) gesendet werden, wobei das Identifikationsmerkmal ausgewertet wird, wodurch der neuen
Komponente technische Daten zugeordnet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem sechsten Verfahrensschritt das Steuerungsmittel (2) das
Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten der neuen Komponente speichert.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Steuerungsmittel (2) die technischen Daten zur Steuerung der neuen Komponente und/oder zur Auswertung von Signalen der neuen Komponente verwendet.
18. Verfahren nach Anspruch 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels des Identifikationsmerkmals und/oder der technischen Daten und/oder der
Betriebsparameter und/oder eines Fehlerstatus der auszutauschenden
Komponente die neue Komponente ausgewählt wird,
wobei das Identifikationsmerkmal und/oder die technischen Daten der auszutauschenden Komponente und der neuen Komponente verglichen werden, insbesondere wobei das externe Wartungsmodul (12) die neue Komponente auswählt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
aktuelle Betriebsparameter der jeweiligen Komponente bestimmt werden und an das Steuerungsmittel (2) gesendet werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
die aktuellen Betriebsparameter ausgewertet und mit einem jeweiligen kritischen Grenzwert der technischen Daten verglichen werden, wobei bei Überschreiten oder Unterschreiten des kritischen Grenzwerts eine Sicherheitsaktion ausgelöst wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass beim Austausch des Steuerungsmittels (2) im ersten Verfahrensschritt zusätzlich Identifikationsmerkmale und/oder technische Daten und/oder Betriebsparameter und/oder ein jeweiliger Fehlerstatus aller Komponenten der Batterie (1) an das Wartungsmodul (12) gesendet werden,
und dass im fünften Verfahrensschritt zusätzlich die Identifikationsmerkmale und/oder die technischen Daten und/oder die Betriebsparameter und/oder der Fehlerstatus aller Komponenten der Batterie (1) an das neue Steuerungsmittel (2) gesendet werden.
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