EP3991232A1 - Storage battery, contact element and method for operating a storage battery - Google Patents

Storage battery, contact element and method for operating a storage battery

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Publication number
EP3991232A1
EP3991232A1 EP20734696.6A EP20734696A EP3991232A1 EP 3991232 A1 EP3991232 A1 EP 3991232A1 EP 20734696 A EP20734696 A EP 20734696A EP 3991232 A1 EP3991232 A1 EP 3991232A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
accumulator
contact
unit
external device
electrical
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Withdrawn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
EP20734696.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Georg Hornung
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.)
Sensor Technik Wiedemann GmbH
Original Assignee
Sensor Technik Wiedemann 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 Sensor Technik Wiedemann GmbH filed Critical Sensor Technik Wiedemann GmbH
Publication of EP3991232A1 publication Critical patent/EP3991232A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • HELECTRICITY
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    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/40Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries adapted for charging from various sources, e.g. AC, DC or multivoltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an accumulator for providing electrical energy having at least one rechargeable secondary cell and at least one contact unit for connecting the accumulator to an external device, to a contact element for making electrical contact with a
  • Accumulators for providing electrical energy are known in many ways.
  • a special charger is required to charge these accumulators.
  • electronics are often provided in the device in which the accumulator is used, which, for example, limits the current output of the accumulator or switches off the device if the rechargeable secondary cells of the accumulator fall below a certain operating voltage.
  • These accumulators are then often designed for a specific device which, in addition to the electronics for operating the device and the accumulator, often also has special charging electronics.
  • the object of the present invention is therefore to provide an accumulator which can be used universally and does not require a special charger or special electronics to operate the accumulator. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a contact element for making electrical contact with such an accumulator and a method for operating such an accumulator. It is also the object of the present invention to improve the provision of non-specific functions for application devices.
  • an accumulator for providing electrical energy according to claim 1 a contact element for making electrical contact with a contact unit of a accumulator according to claim 11, and a method for operating an accumulator according to claim 12.
  • An accumulator for providing electrical energy having at least one rechargeable secondary cell.
  • the accumulator preferably has a plurality of rechargeable secondary cells, so that a higher output voltage and a higher capacity of the accumulator can be achieved.
  • the exact type of secondary cells is not essential for the present invention, although secondary cells are preferred which have no or only a very low memory effect.
  • the accumulator has at least one contact unit for connecting the accumulator to an external device.
  • the contact unit is preferably a socket, a plug, or, for example, also a plurality of terminal contacts.
  • the accumulator preferably has two or four such contact units for the simultaneous connection of up to two or four external devices to the accumulator.
  • the external device is in particular an application device, a charger and / or a further accumulator.
  • Application device is understood here to mean a device that is used by Accumulator is supplied with electrical energy.
  • the charger can be any charger for charging accumulators, a conventional one
  • the contact unit is thus designed to be bidirectional, that is to say that electrical energy can both be emitted and received via it.
  • the contact unit comprises at least two, preferably more than two, electrical contacts. At least two of these electrical contacts are power contacts, that is, contacts that are provided for the transport of electrical energy. The other contacts then serve for example
  • the accumulator is characterized in that it comprises at least one electronics module, the electronics module being connected to at least one of the secondary cells, and preferably to at least one of the contact units.
  • the electronics module provides functions that no longer have to be provided separately in the external device.
  • the external device can therefore be constructed more simply and thus more cheaply, since some functions are already provided by the electronic module of the accumulator. Should one or more of these functions fail, be defective or faulty, this can be remedied simply by exchanging the defective accumulator for a functioning copy, which is even possible by untrained personnel. If the functions were integrated in the external device, this would have to be repaired by specialist staff at great expense, which is significantly more expensive and takes longer than replacing the battery.
  • the electronics module advantageously has a control unit for controlling, in particular for dynamically controlling, the electrical properties of the power contacts.
  • the electrical properties of the power contacts are understood to mean, for example, the voltage applied to the power contacts, the current provided by the power contacts, or an internal resistance of the power contacts.
  • the control unit in particular comprises at least one 2-quadrant DC-DC converter or 4-quadrant DC-DC converter.
  • the control unit preferably comprises a 2-quadrant DC-DC converter or 4-quadrant DC-DC converter for each contact unit, that is to say the number of contact units and the number of 2-quadrant DC-DC converters or 4-quadrant DC DC converters are the same. In this way, the electrical properties of each contact unit can be controlled separately.
  • 2-quadrant DC-DC converters are sufficient if the highest voltage required at the contact units is less than the voltage that can be achieved by connecting the secondary cells in series.
  • 4-quadrant DC-DC converters are preferably used, as they offer a wide range of options for controlling the electrical properties of the
  • control of the electrical properties comprises one or more of the following variants.
  • the control unit provides one or more nominal voltages at the power contacts. In particular, if several contact units and as many 2-
  • Quadrant DC-DC converters or 4-quadrant DC-DC converters are provided, provide a different nominal voltage at each contact unit, so that each application device is supplied with the voltage required by this application device.
  • a single application device can also be connected to several
  • Nominal voltages or a higher amperage required at the same nominal voltage In addition to providing a direct voltage, an alternating voltage between two channels or a 3-phase rotating field voltage between three channels can also be provided.
  • control unit can activate and deactivate the power contacts individually, i. In other words, switch the power contacts on and off individually.
  • the electronics module can also supply a constant current strength to the
  • the provision of a voltage or a current at the power contacts is independent of the secondary cells as a result of the interposed electronics module, provided that the secondary cells can supply the required voltage or current intensity. A short-term provision of a higher current is also possible, for example, if this does not cause permanent damage to the secondary cells.
  • the electronics module can also provide constant electrical power to the power contacts, if
  • the external devices and also the secondary cells are protected against short circuits and longer permanent overload secured. As a result, it is even possible to dispense with fuses in the external devices to protect them against short circuits.
  • the control unit controls the networking of several accumulators
  • the electronics module also provides a virtual internal resistance at one or more of the power contacts. So is a parallel connection of two or more
  • This internal resistance is preferably adjustable so that it can be optimally adapted to different application devices.
  • the electronics module also controls the charging process of the secondary cells on unspecific charging devices, in particular even without communication with the charging device.
  • the control unit provides an emulation of other rechargeable energy stores, i.e. the electrical properties of the accumulator then correspond to those of the accumulator for which the specific charger is designed, so that the specific charger also operates the charging process with the accumulator at hand.
  • the secondary cells can in principle be charged with any charger.
  • the control unit provides accumulators with parameterizable virtual discharge characteristics at the power contacts.
  • control unit can provide power management. This optimizes the use of electrical resources in particular, for example by choosing an output voltage that is optimal for the application device. At the operating limits of the secondary cells, the control unit also operates an active power reduction, for example the power is depending on
  • Application device prioritized so that application devices for which a power reduction has less severe consequences experience a power reduction first than application devices for which a power reduction has a
  • the control unit also provides an active adaptation to different energy sources, for example the Maxirmurm power point tracking for photovoltaic systems. This can be controlled individually on each contact unit of the accumulator.
  • the electronics module preferably also has an internal memory. Life cycle data of the secondary cells and / or configuration data, for example, can be stored in this internal memory. The electrical properties of the power contacts are then controlled taking this data into account. For example, the condition of the individual secondary cells can be taken into account and their service life extended.
  • the electronics module has at least one functional unit.
  • the functional unit can be a clock or a real-time clock, which enables, for example, a time-controlled wake-up of the accumulator or the assignment of events to real-time.
  • the functional unit can be a satellite navigation module for determining the position of the accumulator and thus the external devices connected to the accumulator.
  • Functional unit can also be a wireless network module for wireless
  • the functional unit can be an inclination sensor, a gyro sensor and / or an inertial sensor which, for example, trigger an alarm if an unauthorized and / or dangerous position or movement of the accumulator is detected.
  • the accumulator has a communication unit for communication with the external device, so that in particular one or more of the functional units can be accessed from the external device. This means that the external device can use the
  • Communication unit to access the functional unit or functional units of the accumulator, for example the real-time clock
  • Satellite navigation module or the wireless network module This has the advantage that the external device no longer needs the flardware for these functions and can thus be designed and manufactured more easily and more cost-effectively.
  • the communication unit is in particular at least one communication pin assigned to the contact unit and / or a wireless communication module. The external device then only needs the corresponding communication pin (s) or the corresponding wireless one Communication module and can thus access all or the released functional units of the accumulator.
  • the electronics module has a memory reading unit for wired and / or wireless reading and / or writing of a memory
  • the memory reading unit represents a firmly defined primary control interface.
  • the device memory is preferably located in a contact element of the external device, since this guarantees a short distance to the memory reading unit.
  • a single-wire bus is suitable, which in addition to the ground connection only requires an electrical contact.
  • NFC Near Field Communication
  • NFC can be used for wireless reading and / or writing of the device memory, since a passive chip in the external device can also be used for this.
  • other wireless transmissions are also conceivable. Writing to the device memory depends on whether the device memory or parts of it are write-protected or not.
  • the data read from the device memory of the external device contain, for example, operating parameters for the external device, such as the voltage required by the external device and / or the maximum current strength allowed for the external device.
  • the electronic module controls the power contacts via the control unit in such a way that the external device receives the electrical values it needs.
  • Wireless network unit in particular for communication with a smart device, wherein in particular parameters of the electronics module and / or external devices can be edited via the smart device.
  • the wireless network unit is preferably a Bluetooth low energy unit, which is characterized by particularly low energy consumption, but other wireless network protocols are also conceivable.
  • Communication with the accumulator is preferably carried out with a smart device, such as a smartphone or a smart watch, but it is also, for example, communication via a
  • Electronic module data from the electronic module can be read out via the smart device and parameters of the electronic module, for example relating to the control of the power contacts, can be edited. If the accumulator is also connected to one or more external devices via the communication unit, the smart device can use the wireless network unit and the Communication unit establish a connection with the external device, for example to read out data or to set parameters of the external device.
  • the accumulator advantageously has at least one additional unit that controls the operation of the accumulator and / or the operation of the accumulator
  • Additional unit is, for example, one assigned to the contact unit
  • Synchronization pin with which several contact units can be synchronized by an external device.
  • Another additional unit is a switch, preferably a pushbutton switch, with which, for example, the accumulator can be switched on or off, individual power contacts of the accumulator can be switched on or off and / or a connection to a smart device can be established via the wireless network unit.
  • Further possible additional units are an extra charging path, an auxiliary voltage contact that provides a low-power voltage source for external electronics, an activation contact for switching the accumulator on and off electronically, or power contacts of the accumulator, an emergency stop contact for switching off the accumulator in emergencies,
  • Display elements for example for displaying the state of charge of the secondary cells or for displaying the operating status of the accumulator or individual functions of the accumulator and / or monitoring elements for monitoring the voltage and / or temperature of the secondary cells.
  • the accumulator is optical and / or acoustic
  • Has indication means in particular for the physical identification of the accumulator controlled by a smart device. This means that if several accumulators are present, the accumulator currently connected to the smart device or the accumulator currently active in the smart device can be controlled via a control command in the smart device in such a way that it emits an optical and / or acoustic signal. This accumulator can thus be identified in a quick and simple manner.
  • the accumulator has a cooling surface, in particular with cooling fins. Over this cooling surface, which is enlarged by the cooling fins, heat generated during operation of the accumulator - both when providing electrical energy for application devices and during charging - is quickly released again, so that overheating of the secondary cells is avoided. Furthermore, a contact element for making electrical contact with a contact unit of a rechargeable battery according to the preceding
  • the contact element only has clamps or clamping elements.
  • the contact element has at least two electrical mating contacts.
  • the contact element also has a device memory and at least one memory output unit for wired and / or wireless output and / or writing of the device memory.
  • the device memory for example, data about the electrical requirements of a
  • Nominal voltage or a maximum current that must not be exceeded is saved.
  • the data can be output in a wired and / or wireless manner and, if this is permitted, overwritten.
  • wired outputting and / or writing for example, a single-wire bus is suitable, which in addition to the ground connection only requires an electrical contact.
  • NFC Near Field Communication
  • a contact element of an external device in particular an application device, a charger and / or a further accumulator, is connected to a contact unit of the accumulator.
  • An application device is understood here to be a device that is supplied with electrical energy from the accumulator.
  • the charger can be any charger for charging accumulators, a conventional power connection or some other source of electrical energy, for example a photovoltaic system. Due to the functions provided by an electronic module of the accumulator, there is little or no need on the accumulator or on the external device Make settings that ensure proper operation of the battery and the external device.
  • the connection of the external device to the accumulator is particularly simple and can also be carried out by untrained personnel.
  • the device memory of the external device therefore contains the data required for operating the external device
  • Data is stored, for example the nominal voltage required by the external device or the maximum current strength permitted on the external device.
  • the power contacts can thus be controlled in such a way that the external device is operated properly.
  • Information about further communication interfaces of the external device can also be stored in the device memory, via which the electronic module of the accumulator is to establish communication with the external device.
  • the device memory can be read out in a wired and / or wireless manner.
  • a single-wire bus for example, which, in addition to the ground connection, only requires an electrical contact, is suitable for wired reading. With different voltage levels on the single-wire pin
  • NFC Near Field Communication
  • a passive chip in the contact element can also be used for this.
  • one or more nominal voltages are provided at the power contacts.
  • the accumulator has several contact units and the same number of 2-quadrant DC-DC converters or 4-quadrant DC-DC converters, a different nominal voltage can be provided at each contact unit, so that each application device with the voltage required by this application device is supplied.
  • a single application device can also be connected to several contact units if, for example, there are different nominal voltages or a higher current intensity for the same
  • the power contacts can be activated and deactivated individually, ie the power contacts can be switched on or off individually.
  • the application device is supplied with a constant current strength
  • Performance contacts provided. A short-term provision of a higher current is also possible if this does not cause permanent damage to the secondary cells of the accumulator. Likewise, constant electrical power can also be provided at the power contacts when application devices with a fluctuating internal resistance require constant electrical power.
  • the flow of current at the power contacts can be limited so that the external devices and also the secondary cells are protected against short circuits and prolonged overload.
  • This internal resistance is preferably set such that it is optimally adapted to the application devices currently in operation.
  • other rechargeable energy storage devices are emulated; That is, the electrical properties of the accumulator then correspond to those of the accumulator for which the specific charger is designed, so that the specific charger also operates the charging process with the accumulator at hand.
  • the secondary cells can in principle be charged with any charger.
  • Performance contacts provided.
  • a power management can be operated. This optimizes the use of electrical resources in particular, for example by choosing an output voltage that is optimal for the application device. At the operational limits of the secondary cells, an active one is also used
  • Power reduction operated, for example, the power is depending on
  • Application device prioritized so that application devices for which a power reduction has less severe consequences experience a power reduction first than application devices for which a power reduction has a
  • the electrical properties of the power contacts are also actively adapted to various energy sources, for example with maximum power point tracking for photovoltaic systems. This can be controlled individually on each contact unit of the accumulator.
  • a wireless network connection is established between a smart device and a wireless network unit of the electronics module of the accumulator and the smart device reads out and / or new accumulator-internal data via the wireless network connection
  • Device memory of the external device can be read and / or written. Comfortable control via the smart device is therefore possible, whereby the
  • Control can also take place from a distance from the accumulator, in particular when the accumulator is difficult to access. Furthermore, the accumulator does not require any complex human-machine interface parts.
  • the establishment of the wireless network connection is particularly supported by the
  • the electronic module of the accumulator does not have to constantly search for new wireless network connections, so that no energy is used for this either.
  • the operating parameters can also be set dynamically, reacting to read-out or external data and on the basis of this the setting of the operating parameters is made. Reading and / or writing, whereby writing is only permitted if there is no write protection, of parameters in the device memory of the external device via the electronic module and the smart device also makes an extra adapter or an extra connection between the smart device and the external device obsolete.
  • Contact unit in particular at an activation contact of the contact unit, is switched on.
  • the accumulator can be switched on by an external device if required. If this current flow is interrupted, the current flow at one or more power contacts is preferably terminated by one or more contact units. The interruption of the current flow on
  • Activation contact means that the corresponding power contacts are no longer required.
  • the termination of the current flow at these power contacts saves electrical energy for the accumulator.
  • the accumulator can preferably only be switched on via the current flow to the contact unit when the
  • State of charge of the secondary cells of the accumulator exceeds a predetermined value.
  • This specified value is a nominal end of discharge and is greater than the state of charge at deep discharge. The fact that when the nominal end of discharge is reached, switching on via the current flow is prevented, and the control current required for this is also stopped, which slows down further discharge of the secondary cells, up to and including deep discharge.
  • the accumulator is advantageously switched off when a secondary cell of the accumulator falls below a predetermined state of charge. This prevents deep discharge of the secondary cells and thus the service life of the
  • the accumulator is preferably switched on again when a charging current is applied to a contact unit.
  • the secondary cells can be charged again by the charging current, so that the risk of
  • the accumulator is switched on and / or off with a switch, in particular a pushbutton switch.
  • a switch in particular a pushbutton switch.
  • the charge equalization can be carried out automatically by the electronic module of the accumulator, for example when the secondary cells are currently not being loaded. Alternatively or in addition to this, the charge balancing can also be controlled manually using the smart device.
  • Fig. 1 is a schematic drawing of an accumulator
  • FIG. 2 is a schematic drawing of a typical application of FIG.
  • FIG. 1 shows a schematic drawing of an accumulator 1 for providing electrical energy.
  • This accumulator 1 includes a plurality of
  • secondary cells 2 The exact type of secondary cells 2 is not essential for the present invention, but secondary cells 2 are preferred which have no or only a very low memory effect.
  • the accumulator has four contact units 3, a different number of contact units 3 also being possible.
  • the contact units 3 have a plurality of electrical contacts 4, two of the electrical contacts 4 being power contacts 5.
  • the contact units 3 are indicated here in the form of a socket, but can also be a plug, clamp or
  • the contact units 3 are used to electrically connect the accumulator 1 to an external device, the external device being a
  • Application device a charger and / or a further accumulator 1 can act.
  • Application device is understood here to mean a device that is used by
  • the charger can be any charger for charging accumulators, a conventional one
  • the contact unit 3 is thus designed to be bidirectional, that is to say that electrical energy can both be emitted and also received via it.
  • An electronics module 6 of the accumulator 1 is connected both to the secondary cells 2 and to the contact units 3.
  • This electronics module 6 comprises a control unit 7 for dynamically controlling the electrical properties of the power contacts 5. Among the electrical properties of the power contacts 5, for example, those on the Power contacts 5 applied voltage, the current provided by the power contacts 5 or a virtual one
  • Control unit 7 in particular four 4-quadrant DC-DC converters 8, for each
  • Power contacts 5 one or more rated voltages are provided.
  • the control unit 7 can be connected to each
  • Contact unit 3 provide a different nominal voltage, so that each application device is supplied with the voltage required by this application device.
  • an alternating voltage between two channels or a 3-phase rotating field voltage between three channels can also be provided.
  • the control unit 7 has further converters not shown in the figure. Furthermore, the
  • Control unit 7 activate and deactivate the power contacts 5 individually, i.e. switch the power contacts 5 on and off individually.
  • the electronics module 6 can also provide a constant current strength at the power contacts 5.
  • the provision of a voltage or a current at the power contacts 5 is independent of the secondary cells 2, provided that the secondary cells 2 can supply the required voltage or current intensity.
  • a short-term provision of a higher current is also possible, for example, if this does not cause permanent damage to the secondary cells 2.
  • the electronics module 6 can also provide constant electrical power at the power contacts 5 when application devices with a fluctuating internal resistance require constant electrical power.
  • the external devices and also the secondary cells 2 are secured against short circuits and prolonged overload. As a result, it is even possible to dispense with fuses in the external devices that are supposed to protect them against short circuits.
  • the control unit 7 controls the power distribution of these accumulators 1.
  • the electronics module 6 also provides a virtual internal resistance at one or more of the power contacts 5.
  • This internal resistance is preferably adjustable so that it can be optimally adapted to different application devices.
  • the electronics module 6 also controls the charging process
  • the control unit 7 provides an emulation of other rechargeable energy stores, ie the electrical properties of the accumulator 1 then correspond to those of the accumulator for which the specific charger is designed, so that the specific charger can also carry out the charging process with the accumulator at hand 1 operates.
  • the secondary cells 2 can in principle be charged using any charger.
  • control unit 7 provides parameterizable virtual ones
  • control unit 7 can provide power management. This optimizes the use of electrical resources in particular, for example by choosing an output voltage that is optimal for the application device.
  • control unit 7 also operates an active power reduction, for example the power is reduced with priority depending on the application device, so that application devices for which a power reduction has less serious consequences first experience a power reduction than application devices for which a power reduction a
  • the control unit 7 also provides an active adaptation to various energy sources, for example maximum power point racking for photovoltaic systems. This can be controlled individually on each contact unit 3 of the accumulator 1.
  • the electronics module 6 comprises a plurality of functional units, for example a real-time clock 9, a satellite navigation module 10 and a
  • the real-time clock 9 enables, for example, a time-controlled wake-up of the accumulator 1 or the assignment of events to real-time.
  • the position of the accumulator can 1 can be determined and the inertial sensor 11 can, for example, trigger an alarm if an unauthorized or dangerous movement of the
  • Accumulator 1 is recognized. Alternatively or in addition to the functional units mentioned, this can be
  • Electronic module 6 also have further functional units, for example a wireless network module for wireless communication with other devices or for access to the Internet, an inclination sensor and / or a gyro sensor.
  • a communication unit 12 of the electronics module 6 is designed for wired and / or wireless communication with the external device. If the communication unit 12 is wired, then at least one of the electrical contacts 4 of the contact unit 3 is a communication pin. In the wireless case, a large number of network protocols are possible, the communication unit 12 preferably supporting several network protocols for communication with various external devices.
  • One or more of the functional units 9, 10, 11 can be accessed from the external device via the communication unit 12. That is, the external device can access the functional units 9, 10, 11 of the accumulator 1 via the communication unit 12. This has the advantage that the external device no longer needs the flardware for these functions and can thus be designed and manufactured more easily and more cost-effectively. Even in the event that one of the functional units 9, 10, 11 can be accessed from the external device via the communication unit 12. That is, the external device can access the functional units 9, 10, 11 of the accumulator 1 via the communication unit 12. This has the advantage that the external device no longer needs the flardware for these functions and can thus be designed and manufactured more easily and more cost-effectively. Even in the event that one of the
  • the accumulator 1 can simply be exchanged and there is no need to carry out an expensive and lengthy repair on the external device.
  • the electronics module 6 has a memory reading unit 13 for wired and / or wireless reading and / or writing of a
  • the memory reading unit 13 represents a firmly defined primary control interface.
  • the device memory is preferably located in a contact element of the external device, since this guarantees a short distance to the memory reading unit 13.
  • a single-wire bus is suitable, which, in addition to the ground connection, only requires an electrical contact 4.
  • NFC Near Field Communication
  • NFC can be used for wireless reading and / or writing of the device memory, since a passive chip in the external device can also be used for this.
  • NFC Near Field Communication
  • Writing to the device memory depends on whether the device memory or parts of it are write-protected or not.
  • the data read out from the device memory of the external device contain, for example, operating parameters for the external device, such as the voltage required by the external device and / or the maximum current strength allowed for the external device. Using these operating parameters, the electronic module 6 controls the power contacts 5 via the control unit 7 in such a way that the external device receives the electrical values it needs.
  • a wireless network unit 14 of the electronics module 6 is designed in particular for communication with a smart device. In particular, parameters of the electronics module 6 and / or external devices can be edited via the smart device.
  • the wireless network unit 14 is preferably a Bluetooth low energy unit, which is characterized by a particularly low
  • Communication with the accumulator 1 takes place preferably with a smart device, such as a smartphone or a smart watch, but communication via a computer is also conceivable, for example.
  • the communication of the smart device with the electronics module 6 allows data from the electronics module 6 to be read out via the smart device and parameters of the
  • Edit electronics module 6 for example concerning the control of the power contacts. If the accumulator 1 is also connected to one or more external devices via the communication unit 12, the smart device can use the wireless network unit 14 and the communication unit 12 to provide a
  • Establish a connection with the external device for example to read out data or to set parameters of the external device.
  • the electronics module 6 has a switch 15, individual switches with which, for example, the accumulator 1 is switched on or off
  • Connection with a smart device via the wireless network unit 14 can be established.
  • Additional units 16 which improve or simplify the operation of the accumulator 1 and / or the operation of the external devices connected to the accumulator 1 are shown only schematically.
  • Such an additional unit 16 is, for example, a synchronization pin assigned to the contact unit 3, by means of which several contact units 3 are synchronized by an external device can be.
  • Further possible additional units 16 are an extra charging path, an auxiliary voltage contact which provides a low-power voltage source for external electronics, an activation contact for electronically switching the accumulator 1 or power contacts 5 on and off
  • Accumulator 1 an emergency stop contact for switching off the accumulator 1 in emergencies, display elements, for example to display the state of charge of the secondary cells 2 or to display the operating status of the accumulator 1 or individual functions of the accumulator 1 and / or monitoring elements for monitoring the voltage and / or temperature of the Secondary cells 2.
  • the physical identification of a rechargeable battery 1 can be carried out via a smart device using an indicator 17, which is shown here as a light source. That is, if several accumulators 1 are present, the one currently connected to the smart device or the one currently active in the smart device can be used
  • Accumulator 1 can be controlled via a control command in the smart device in such a way that the indication means 17 is switched on. This accumulator 1 can thus be identified in a quick and simple manner.
  • an acoustic indicator 17, for example a buzzer can also be provided.
  • the accumulator 1 has a cooling surface 18, the surface being enlarged by cooling fins 19. During operation of the accumulator 1 - both when providing electrical energy for application devices as well as during charging - generated heat is quickly given off again via this cooling surface 18, so that overheating of the secondary cells 2 is avoided.
  • FIG. 2 shows a schematic drawing of a typical application of FIG
  • the connections are made via contact elements 23, which are designed here as plugs and which are connected to the contact units 3 of the accumulators 1.
  • the contact elements 23 have at least two electrical Mating contacts with which a connection is established with the electrical contacts 4 of the contact unit 3 of the accumulator 1.
  • Contact units 3 are plugs, terminals or clamping elements are the
  • Contact elements 23 sockets, clamping elements or terminals. Furthermore, the contact elements 23 have a device memory and a
  • Memory output unit so that communication with the memory reading unit 13 of the accumulator 1 can take place.
  • the communication of the accumulators 1 with the external devices 20, 21, 22 was shown in detail in the description of FIG.
  • the accumulators 1 communicate with a smart device 24 via a
  • the upper accumulator 1 is charged by the photovoltaic system 20 and the charger 21.
  • the appropriate electrical properties of the power contacts 5 are provided by the electronics module 6 and the control unit 7.
  • the upper accumulator 1 also supplies an application device 22 with electrical energy, while the lower accumulator 1 supplies another application device 22 with electrical energy, which is connected to the accumulator 1 via three contact units 3.
  • Charge exchange can be brought about.

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Abstract

The invention relates to a storage battery (1) for providing electrical energy, comprising at least one rechargeable secondary cell (2) and at least one contact unit (3) for connecting the storage battery (1) to an external device (20; 21; 22), in particular a consumer device (22), a charging device (21) and/or an additional storage battery (1), wherein the contact unit (3) comprises at least two electrical contacts (4), at least two of the electrical contacts (4) being power contacts (5). The storage battery (1) is characterized in that the storage battery (1) comprises at least one electronic module (6), the electronic module (6) being connected to at least one of the secondary cells (2) and preferably to at least one of the contact units (3). The invention further relates to a contact element (23) for establishing an electrical contact with a contact unit (3) of a storage battery (1) according to the preceding description, and a method for operating a storage battery (1) according to the preceding description.

Description

AKKUMULATOR, KONTAKTELEMENT UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES ACCUMULATOR, CONTACT ELEMENT AND METHOD OF OPERATING A
AKKUMULATORS ACCUMULATOR
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung bezieht sich auf einen Akkumulator zum Bereitstellen von elektrischer Energie aufweisend zumindest eine wiederaufladbare Sekundärzelle und zumindest eine Kontakteinheit zum Verbinden des Akkumulators mit einem externen Gerät, auf ein Kontaktelement zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit einer The invention relates to an accumulator for providing electrical energy having at least one rechargeable secondary cell and at least one contact unit for connecting the accumulator to an external device, to a contact element for making electrical contact with a
Kontakteinheit eines Akkumulators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 und auf ein Verfahren zum Betreiben eines Akkumulators, wobei ein Kontaktelement eines externen Geräts in eine Kontakteinheit des Akkumulators gesteckt wird. Contact unit of a battery according to the preamble of claim 11 and to a method for operating a battery, wherein a contact element of an external device is plugged into a contact unit of the battery.
Stand der Technik State of the art
Akkumulatoren zum Bereitstellen von elektrischer Energie sind in vielfältiger Weise bekannt. Dabei wird zum Laden dieser Akkumulatoren ein spezielles Ladegerät benötigt. Um eine lange Lebensdauer des Akkumulators zu gewährleisten, ist häufig in dem Gerät, in dem der Akkumulator verwendet wird, eine Elektronik vorgesehen, die beispielsweise die Stromabgabe des Akkumulators begrenzt oder das Gerät abschaltet, wenn wiederaufladbare Sekundärzellen des Akkumulators eine bestimmte Betriebsspannung unterschreiten. Diese Akkumulatoren sind dann häufig für ein spezifisches Gerät ausgebildet, das neben der Elektronik zum Betrieb des Geräts und des Akkumulators auch häufig eine spezielle Ladeelektronik aufweist. Accumulators for providing electrical energy are known in many ways. A special charger is required to charge these accumulators. In order to ensure a long service life of the accumulator, electronics are often provided in the device in which the accumulator is used, which, for example, limits the current output of the accumulator or switches off the device if the rechargeable secondary cells of the accumulator fall below a certain operating voltage. These accumulators are then often designed for a specific device which, in addition to the electronics for operating the device and the accumulator, often also has special charging electronics.
Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist, dass jedes solche Gerät die The disadvantage of the known prior art is that each such device the
Elektronik zum Betrieb des Geräts und die spezielle Ladeelektronik aufweisen muss, wobei die Komponenten hierfür meist auf das jeweilige Gerät angepasst werden müssen. Electronics for operating the device and the special charging electronics must have, the components for this usually having to be adapted to the respective device.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Anwendungsgeräten bekannt, die von einem Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt werden. Diese Anwendungsgeräte weisen neben der für das Anwendungsgerät spezifischen Furthermore, a large number of application devices are known from the prior art, which are supplied with electrical energy from an accumulator. These application devices have in addition to the specific for the application device
Elektronik häufig Elektronik für viele weitere unspezifische Funktionen auf. Nachteilig daran ist, dass die Integration der Elektronik für die unspezifischen Funktionen in das Anwendungsgerät aufwendig und dadurch teuer ist. Electronics often use electronics for many other unspecific functions. Disadvantageous the reason for this is that the integration of the electronics for the unspecific functions in the application device is complex and therefore expensive.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es also einen Akkumulator bereitzustellen, der universell einsetzbar ist und keines speziellen Ladegeräts sowie keiner speziellen Elektronik zum Betrieb des Akkumulators bedarf. Des Weiteren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kontaktelement zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit einem derartigen Akkumulator sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Akkumulators bereitzustellen. Ferner ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bereitstellung von unspezifischen Funktionen für Anwendungsgeräte zu verbessern. The object of the present invention is therefore to provide an accumulator which can be used universally and does not require a special charger or special electronics to operate the accumulator. Furthermore, it is the object of the present invention to provide a contact element for making electrical contact with such an accumulator and a method for operating such an accumulator. It is also the object of the present invention to improve the provision of non-specific functions for application devices.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Akkumulator zum Bereitstellen von elektrischer Energie gemäß Patentanspruch 1, ein Kontaktelement zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit einer Kontakteinheit eines Akkumulators gemäß Patentanspruch 11, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Akkumulators gemäß Patentanspruch 12. This object is achieved by an accumulator for providing electrical energy according to claim 1, a contact element for making electrical contact with a contact unit of a accumulator according to claim 11, and a method for operating an accumulator according to claim 12.
Vorgeschlagen wird ein Akkumulator zum Bereitstellen von elektrischer Energie aufweisend zumindest eine wiederaufladbare Sekundärzelle. Vorzugsweise weist der Akkumulator mehrere wiederaufladbare Sekundärzellen auf, so dass eine höhere Ausgangsspannung und eine höhere Kapazität des Akkumulators erreicht werden kann. Die genaue Art der Sekundärzellen ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, es werden allerdings Sekundärzellen bevorzugt, die keinen oder nur einen sehr geringen Memory-Effekt aufweisen. An accumulator for providing electrical energy is proposed, having at least one rechargeable secondary cell. The accumulator preferably has a plurality of rechargeable secondary cells, so that a higher output voltage and a higher capacity of the accumulator can be achieved. The exact type of secondary cells is not essential for the present invention, although secondary cells are preferred which have no or only a very low memory effect.
Des Weiteren weist der Akkumulator zumindest eine Kontakteinheit zum Verbinden des Akkumulators mit einem externen Gerät auf. Die Kontakteinheit ist dabei vorzugsweise eine Steckdose, ein Stecker, oder beispielsweise auch eine Mehrzahl an Klemmkontakten. Vorzugsweise weist der Akkumulator zwei oder vier solcher Kontakteinheiten auf, zum gleichzeitigen Anschließen von bis zu zwei bzw. vier externen Geräten an den Akkumulator. Bei dem externen Gerät handelt es sich insbesondere um ein Anwendungsgerät, ein Ladegerät und/oder einen weiteren Akkumulator. Unter Anwendungsgerät wird hierbei ein Gerät verstanden, das vom Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Ladegerät kann ein beliebiges Ladegerät zum Laden von Akkumulatoren, ein herkömmlicher Furthermore, the accumulator has at least one contact unit for connecting the accumulator to an external device. The contact unit is preferably a socket, a plug, or, for example, also a plurality of terminal contacts. The accumulator preferably has two or four such contact units for the simultaneous connection of up to two or four external devices to the accumulator. The external device is in particular an application device, a charger and / or a further accumulator. Application device is understood here to mean a device that is used by Accumulator is supplied with electrical energy. The charger can be any charger for charging accumulators, a conventional one
Stromanschluss oder eine sonstige Quelle elektrischer Energie, beispielsweise eine Photovoltaik-Anlage, sein. Die Kontakteinheit ist also bidirektional ausgebildet, das heißt, über sie kann elektrische Energie sowohl abgegeben als auch aufgenommen werden. Dabei umfasst die Kontakteinheit zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei, elektrische Kontakte. Zumindest zwei dieser elektrischen Kontakte sind Leistungskontakte, das heißt, Kontakte, die zum Transport von elektrischer Energie vorgesehen sind. Die anderen Kontakte dienen dann beispielsweise der Power connection or some other source of electrical energy, for example a photovoltaic system. The contact unit is thus designed to be bidirectional, that is to say that electrical energy can both be emitted and received via it. The contact unit comprises at least two, preferably more than two, electrical contacts. At least two of these electrical contacts are power contacts, that is, contacts that are provided for the transport of electrical energy. The other contacts then serve for example
Kommunikation oder der Ansteuerung. Communication or control.
Der Akkumulator zeichnet sich dadurch aus, dass er zumindest ein Elektronikmodul umfasst, wobei das Elektronikmodul mit zumindest einer der Sekundärzellen, und vorzugsweise mit zumindest einer der Kontakteinheiten, verbunden ist. Das The accumulator is characterized in that it comprises at least one electronics module, the electronics module being connected to at least one of the secondary cells, and preferably to at least one of the contact units. The
Elektronikmodul stellt dabei Funktionen zur Verfügung, die dann nicht mehr separat im externen Gerät bereitgestellt werden müssen. Das externe Gerät kann also einfacher und damit günstiger konstruiert werden, da einige Funktionen schon vom Elektronikmodul des Akkumulators bereitgestellt werden. Sollte eine oder mehrere dieser Funktionen ausfallen, defekt oder fehlerhaft sein, so lässt sich dies einfach durch den Austausch des defekten Akkumulators gegen ein funktionierendes Exemplar beheben, was selbst durch nicht geschultes Personal möglich ist. Wären die Funktionen im externen Gerät integriert, so müsste dieses aufwendig von Fachpersonal repariert werden, was deutlich teurer ist und länger dauert als ein Austausch des Akkumulators. The electronics module provides functions that no longer have to be provided separately in the external device. The external device can therefore be constructed more simply and thus more cheaply, since some functions are already provided by the electronic module of the accumulator. Should one or more of these functions fail, be defective or faulty, this can be remedied simply by exchanging the defective accumulator for a functioning copy, which is even possible by untrained personnel. If the functions were integrated in the external device, this would have to be repaired by specialist staff at great expense, which is significantly more expensive and takes longer than replacing the battery.
Vorteilhafterweise weist das Elektronikmodul eine Steuereinheit zum Steuern, insbesondere zum dynamischen Steuern, der elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte auf. Unter den elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte werden dabei beispielsweise die an den Leistungskontakten anliegende Spannung, der von den Leistungskontakten bereitgestellte Strom oder ein Innenwiderstand der Leistungskontakte verstanden. Flierzu umfasst die Steuereinheit insbesondere zumindest einen 2-Quadranten DC-DC-Wandler oder 4-Quadranten DC-DC-Wandler. Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit für jede Kontakteinheit einen 2-Quadranten DC-DC-Wandler oder 4-Quadranten DC-DC-Wandler, das heißt, die Anzahl der Kontakteinheiten und die Anzahl der 2-Quadranten DC-DC-Wandler oder 4- Quadranten DC-DC-Wandler sind gleich. So können die elektrischen Eigenschaften jeder Kontakteinheit separat gesteuert werden. 2-Quadranten DC-DC-Wandler sind dabei ausreichend, wenn die höchste benötigte Spannung an den Kontakteinheiten kleiner ist als die durch Reihenschaltung der Sekundärzellen erreichbare Spannung. Vorzugsweise werden jedoch 4-Quadranten DC-DC-Wandler eingesetzt, da diese vielfältige Möglichkeiten zum Steuern der elektrischen Eigenschaften der The electronics module advantageously has a control unit for controlling, in particular for dynamically controlling, the electrical properties of the power contacts. The electrical properties of the power contacts are understood to mean, for example, the voltage applied to the power contacts, the current provided by the power contacts, or an internal resistance of the power contacts. For this purpose, the control unit in particular comprises at least one 2-quadrant DC-DC converter or 4-quadrant DC-DC converter. The control unit preferably comprises a 2-quadrant DC-DC converter or 4-quadrant DC-DC converter for each contact unit, that is to say the number of contact units and the number of 2-quadrant DC-DC converters or 4-quadrant DC DC converters are the same. In this way, the electrical properties of each contact unit can be controlled separately. 2-quadrant DC-DC converters are sufficient if the highest voltage required at the contact units is less than the voltage that can be achieved by connecting the secondary cells in series. However, 4-quadrant DC-DC converters are preferably used, as they offer a wide range of options for controlling the electrical properties of the
Leistungskontakte bereitstellen. Provide power contacts.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Steuern der elektrischen Eigenschaften eine oder mehrere der folgenden Varianten umfasst. Die Steuereinheit stellt insbesondere eine oder mehrere Nennspannungen an den Leistungskontakten bereit. Insbesondere kann die Steuereinheit, wenn mehrere Kontakteinheiten und ebenso viele 2-It is particularly advantageous if the control of the electrical properties comprises one or more of the following variants. In particular, the control unit provides one or more nominal voltages at the power contacts. In particular, if several contact units and as many 2-
Quadranten DC-DC-Wandler oder 4-Quadranten DC-DC-Wandler vorgesehen sind, an jeder Kontakteinheit eine unterschiedliche Nennspannung bereitstellen, so dass jedes Anwendungsgerät mit der von diesem Anwendungsgerät benötigten Spannung versorgt wird. Ein einzelnes Anwendungsgerät kann auch an mehreren Quadrant DC-DC converters or 4-quadrant DC-DC converters are provided, provide a different nominal voltage at each contact unit, so that each application device is supplied with the voltage required by this application device. A single application device can also be connected to several
Kontakteinheiten angeschlossen sein, wenn es beispielsweise verschiedene Contact units be connected if there are, for example, different
Nennspannungen oder eine höhere Stromstärke bei derselben Nennspannung benötigt. Neben dem Bereitstellen einer Gleichspannung kann aber auch eine Wechselspannung zwischen zwei Kanälen oder eine 3-phasige Drehfeldspannung zwischen drei Kanälen bereitgestellt werden. Nominal voltages or a higher amperage required at the same nominal voltage. In addition to providing a direct voltage, an alternating voltage between two channels or a 3-phase rotating field voltage between three channels can also be provided.
Des Weiteren kann die Steuereinheit die Leistungskontakte einzeln aktivieren und deaktivieren, d. h., die Leistungskontakte einzeln ein- bzw. ausschalten. Furthermore, the control unit can activate and deactivate the power contacts individually, i. In other words, switch the power contacts on and off individually.
Sollte ein Anwendungsgerät eine vorgegebene, insbesondere konstante, Stromquelle benötigen, so kann das Elektronikmodul auch eine konstante Stromstärke an denShould an application device require a predetermined, in particular constant, current source, the electronics module can also supply a constant current strength to the
Leistungskontakten bereitstellen. Durch das zwischengeschaltete Elektronikmodul ist die Bereitstellung einer Spannung oder eines Stroms an den Leistungskontakten von den Sekundärzellen unabhängig, sofern die Sekundärzellen die benötigte Spannung bzw. Stromstärke liefern können. Auch ein kurzfristiges Bereitstellen eines höheren Stroms ist beispielsweise möglich, wenn dies keinen dauerhaften Schaden an den Sekundärzellen verursacht. Ebenso kann das Elektronikmodul auch eine konstante elektrische Leistung an den Leistungskontakten bereitstellen, wenn Provide performance contacts. The provision of a voltage or a current at the power contacts is independent of the secondary cells as a result of the interposed electronics module, provided that the secondary cells can supply the required voltage or current intensity. A short-term provision of a higher current is also possible, for example, if this does not cause permanent damage to the secondary cells. Likewise, the electronics module can also provide constant electrical power to the power contacts, if
Anwendungsgeräte mit einem schwankenden Innenwiderstand eine konstante elektrische Leistung benötigen. Application devices with a fluctuating internal resistance require constant electrical power.
Durch das Bereitstellen einer Strombegrenzung an den Leistungskontakten werden die externen Geräte und auch die Sekundärzellen gegen Kurzschlüsse und länger andauernde Überlast gesichert. Dadurch kann in den externen Geräten sogar auf Sicherungen verzichtet werden, die sie gegen Kurzschlüsse sichern sollen. By providing a current limitation at the power contacts, the external devices and also the secondary cells are protected against short circuits and longer permanent overload secured. As a result, it is even possible to dispense with fuses in the external devices to protect them against short circuits.
Für die Vernetzung mehrerer Akkumulatoren steuert die Steuereinheit die The control unit controls the networking of several accumulators
Leistungsverteilung dieser Akkumulatoren. Zur vereinfachten Parallelschaltung von Akkumulatoren, insbesondere ohne Kommunikation untereinander, stellt das Elektronikmodul auch einen virtuellen Innenwiderstand an einem oder mehreren der Leistungskontakte bereit. So ist eine Parallelschaltung von zwei oder mehr Power distribution of these accumulators. For a simplified parallel connection of accumulators, in particular without communication with one another, the electronics module also provides a virtual internal resistance at one or more of the power contacts. So is a parallel connection of two or more
Akkumulatoren ohne weiteren Aufwand möglich, da durch die genannten Maßnahmen beispielsweise Schwingungen zwischen den Akkumulatoren vermieden werden. Accumulators are possible without further effort, since the measures mentioned prevent, for example, vibrations between the accumulators.
Vorzugsweise ist dieser Innenwiderstand einstellbar, so dass er optimal auf unterschiedliche Anwendungsgeräte angepasst werden kann. This internal resistance is preferably adjustable so that it can be optimally adapted to different application devices.
Des Weiteren steuert das Elektronikmodul auch den Ladevorgang der Sekundärzellen an unspezifischen Ladegeräten, insbesondere auch ohne Kommunikation mit dem Ladegerät. Zum Aufladen an spezifischen Ladegeräten stellt die Steuereinheit eine Emulation anderer wiederaufladbarer Energiespeicher bereit, d.h., die elektrischen Eigenschaften des Akkumulators entsprechen dann denen des Akkumulators, für den das spezifische Ladegerät ausgelegt ist, so dass das spezifische Ladegerät den Ladevorgang auch mit dem vorliegenden Akkumulator betreibt. Ein Aufladen der Sekundärzellen kann also prinzipiell mit einem beliebigen Ladegerät erfolgen. Furthermore, the electronics module also controls the charging process of the secondary cells on unspecific charging devices, in particular even without communication with the charging device. For charging on specific chargers, the control unit provides an emulation of other rechargeable energy stores, i.e. the electrical properties of the accumulator then correspond to those of the accumulator for which the specific charger is designed, so that the specific charger also operates the charging process with the accumulator at hand. The secondary cells can in principle be charged with any charger.
Zum Herstellen eines Ladungsausgleichs zwischen parallel geschalteten To establish a charge balance between parallel-connected
Akkumulatoren stellt die Steuereinheit parametrierbare virtuelle Entladekennlinien an den Leistungskontakten bereit. The control unit provides accumulators with parameterizable virtual discharge characteristics at the power contacts.
Darüber hinaus kann die Steuereinheit ein Powermanagement bereitstellen. Damit wird insbesondere die Nutzung der elektrischen Ressourcen optimiert, beispielsweise durch die Wahl einer für das Anwendungsgerät optimalen Ausgangsspannung. An den Betriebsgrenzen der Sekundärzellen betreibt die Steuereinheit darüber hinaus eine aktive Leistungsreduzierung, beispielsweise wird die Leistung je nach In addition, the control unit can provide power management. This optimizes the use of electrical resources in particular, for example by choosing an output voltage that is optimal for the application device. At the operating limits of the secondary cells, the control unit also operates an active power reduction, for example the power is depending on
Anwendungsgerät priorisiert reduziert, so dass Anwendungsgeräte, bei denen eine Leistungsreduzierung weniger schwere Folgen hat, zuerst eine Leistungsreduzierung erfahren als Anwendungsgeräte, bei denen eine Leistungsreduzierung eine Application device prioritized so that application devices for which a power reduction has less severe consequences experience a power reduction first than application devices for which a power reduction has a
Schädigung des Anwendungsgeräts oder gar eine Gefährdung von Personen zur Folge haben könnte. Die Steuereinheit stellt auch eine aktive Anpassung an verschiedene Energiequellen bereit, beispielsweise das Maxirmurm-Power-Point-Tracking für Photovoltaikanlagen. Dies kann individuell an jeder Kontakteinheit des Akkumulators gesteuert werden. Vorzugsweise weist das Elektronikmodul auch einen internen Speicher auf. In diesem internen Speicher können beispielsweise Lebenszyklusdaten der Sekundärzellen und/oder Konfigurationsdaten abgelegt werden. Die Steuerung der elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte erfolgt dann unter Berücksichtigung dieser Daten. So kann beispielsweise auf den Zustand der einzelnen Sekundärzellen Rücksicht genommen und damit ihre Lebensdauer verlängert werden. Damage the application device or even endanger people. The control unit also provides an active adaptation to different energy sources, for example the Maxirmurm power point tracking for photovoltaic systems. This can be controlled individually on each contact unit of the accumulator. The electronics module preferably also has an internal memory. Life cycle data of the secondary cells and / or configuration data, for example, can be stored in this internal memory. The electrical properties of the power contacts are then controlled taking this data into account. For example, the condition of the individual secondary cells can be taken into account and their service life extended.
Von Vorteil ist es, wenn das Elektronikmodul zumindest eine Funktionseinheit aufweist. Die Funktionseinheit kann dabei eine Uhr oder eine Echtzeituhr sein, die beispielsweise ein zeitgesteuertes Aufwachen des Akkumulators oder die Zuordnung von Ereignissen zur Echtzeit ermöglichen. Des Weiteren kann die Funktionseinheit ein Satellitennavigationsmodul zur Bestimmung der Position des Akkumulators und damit der an den Akkumulator angeschlossenen externen Geräte sein. Die It is advantageous if the electronics module has at least one functional unit. The functional unit can be a clock or a real-time clock, which enables, for example, a time-controlled wake-up of the accumulator or the assignment of events to real-time. Furthermore, the functional unit can be a satellite navigation module for determining the position of the accumulator and thus the external devices connected to the accumulator. The
Funktionseinheit kann auch ein Drahtlosnetzwerkmodul sein, zur drahtlosen Functional unit can also be a wireless network module for wireless
Kommunikation mit anderen Geräten oder beispielsweise zum Zugriff auf das Internet. Ferner kann die Funktionseinheit ein Neigungssensor, ein Gyrosensor und/oder ein Inertialsensor sein, die beispielsweise einen Alarm auslösen, wenn eine unerlaubte und/oder gefährliche Lage bzw. Bewegung des Akkumulators erkannt wird. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Akkumulator eine Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit dem externen Gerät auf, so dass insbesondere eine oder mehrere der Funktionseinheiten vom externen Gerät aus zugreifbar sind. Das heißt, das externe Gerät kann über die Communication with other devices or, for example, to access the Internet. Furthermore, the functional unit can be an inclination sensor, a gyro sensor and / or an inertial sensor which, for example, trigger an alarm if an unauthorized and / or dangerous position or movement of the accumulator is detected. In a particularly advantageous development of the invention, the accumulator has a communication unit for communication with the external device, so that in particular one or more of the functional units can be accessed from the external device. This means that the external device can use the
Kommunikationseinheit auf die Funktionseinheit bzw. Funktionseinheiten des Akkumulators zugreifen, beispielsweise auf die Echtzeituhr, das Communication unit to access the functional unit or functional units of the accumulator, for example the real-time clock
Satellitennavigationsmodul oder das Drahtlosnetzwerkmodul. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das externe Gerät die Flardware für diese Funktionen nicht mehr benötigt und somit einfacher und kostengünstiger entworfen und hergestellt werden kann. Bei der Kommunikationseinheit handelt es sich insbesondere um zumindest einen der Kontakteinheit zugeordneten Kommunikationspin und/oder um ein drahtloses Kommunikationsmodul. Das externe Gerät benötigt dann lediglich den oder die entsprechenden Kommunikationspin(s) bzw. das entsprechende drahtlose Kommunikationsmodul und kann damit auf alle, bzw. auf die freigegebenen, Funktionseinheiten des Akkumulators zugreifen. Satellite navigation module or the wireless network module. This has the advantage that the external device no longer needs the flardware for these functions and can thus be designed and manufactured more easily and more cost-effectively. The communication unit is in particular at least one communication pin assigned to the contact unit and / or a wireless communication module. The external device then only needs the corresponding communication pin (s) or the corresponding wireless one Communication module and can thus access all or the released functional units of the accumulator.
Vorteilhaft ist es, wenn das Elektronikmodul eine Speicherleseeinheit aufweist zum drahtgebundenen und/oder drahtlosen Auslesen und/oder Schreiben eines It is advantageous if the electronics module has a memory reading unit for wired and / or wireless reading and / or writing of a memory
Gerätespeichers des externen Geräts. Die Speicherleseeinheit stellt dabei ein fest definiertes primäres Steuerungsinterface dar. Der Gerätespeicher befindet sich vorzugsweise in einem Kontaktelement des externen Geräts, da hierdurch eine kurze Entfernung zur Speicherleseeinheit garantiert ist. Zum drahtgebundenen Auslesen und/oder Schreiben bietet sich beispielsweise ein Eindraht-Bus an, der zuzüglich zur Masse-Verbindung lediglich einen elektrischen Kontakt benötigt. Zum drahtlosen Auslesen und/oder Schreiben des Gerätespeichers kommt beispielsweise die Near Field Communication (NFC) in Betracht, da hierfür auch ein passiver Chip im externen Gerät verwendet werden kann. Es sind jedoch auch andere drahtlose Übertragungen denkbar. Das Schreiben des Gerätespeichers ist davon abhängig, ob ein Schreibschutz auf den Gerätespeicher oder Teile davon besteht oder nicht. In den aus dem Gerätespeicher des externen Geräts ausgelesenen Daten sind beispielsweise Betriebsparameter für das externe Gerät enthalten, wie z.B. die von dem externen Gerät benötigte Spannung und/oder die dem externen Gerät erlaubte maximale Stromstärke. Anhand dieser Betriebsparameter steuert das Elektronikmodul über die Steuereinheit die Leistungskontakte derart, dass das externe Gerät die von ihm benötigten elektrischen Werte erhält. Device memory of the external device. The memory reading unit represents a firmly defined primary control interface. The device memory is preferably located in a contact element of the external device, since this guarantees a short distance to the memory reading unit. For wired reading and / or writing, for example, a single-wire bus is suitable, which in addition to the ground connection only requires an electrical contact. For example, Near Field Communication (NFC) can be used for wireless reading and / or writing of the device memory, since a passive chip in the external device can also be used for this. However, other wireless transmissions are also conceivable. Writing to the device memory depends on whether the device memory or parts of it are write-protected or not. The data read from the device memory of the external device contain, for example, operating parameters for the external device, such as the voltage required by the external device and / or the maximum current strength allowed for the external device. Using these operating parameters, the electronic module controls the power contacts via the control unit in such a way that the external device receives the electrical values it needs.
Von Vorteil ist es, wenn das Elektronikmodul mindestens eine It is advantageous if the electronics module has at least one
Drahtlosnetzwerkeinheit, insbesondere zur Kommunikation mit einem Smart Device, aufweist, wobei insbesondere Parameter des Elektronikmoduls und/oder externer Geräte über das Smart Device editierbar sind. Bei der Drahtlosnetzwerkeinheit handelt es sich vorzugsweise um eine Bluetooth-Low-Energy-Einheit, die sich durch einen besonders geringen Energieverbrauch auszeichnet, es sind aber auch andere Drahtlosnetzwerkprotokolle denkbar. Die Kommunikation mit dem Akkumulator erfolgt vorzugsweise mit einem Smart Device, wie einem Smartphone oder einer Smartwatch, es ist aber beispielsweise auch eine Kommunikation über einen Wireless network unit, in particular for communication with a smart device, wherein in particular parameters of the electronics module and / or external devices can be edited via the smart device. The wireless network unit is preferably a Bluetooth low energy unit, which is characterized by particularly low energy consumption, but other wireless network protocols are also conceivable. Communication with the accumulator is preferably carried out with a smart device, such as a smartphone or a smart watch, but it is also, for example, communication via a
Computer denkbar. Durch die Kommunikation des Smart Devices mit dem Computer conceivable. Communication between the smart device and the
Elektronikmodul lassen sich über das Smart Device Daten des Elektronikmoduls auslesen und Parameter des Elektronikmoduls, beispielsweise die Steuerung der Leistungskontakte betreffend, editieren. Wenn der Akkumulator zudem über die Kommunikationseinheit mit einem oder mehreren externen Geräten verbunden ist, lässt sich vom Smart Device über die Drahtlosnetzwerkeinheit und die Kommunikationseinheit eine Verbindung mit dem externen Gerät aufbauen, beispielsweise zum Auslesen von Daten oder zum Einstellen von Parametern des externen Geräts. Vorteilhafterweise weist der Akkumulator zumindest eine Zusatzeinheit auf, die den Betrieb des Akkumulators und/oder den Betrieb der an den Akkumulator Electronic module data from the electronic module can be read out via the smart device and parameters of the electronic module, for example relating to the control of the power contacts, can be edited. If the accumulator is also connected to one or more external devices via the communication unit, the smart device can use the wireless network unit and the Communication unit establish a connection with the external device, for example to read out data or to set parameters of the external device. The accumulator advantageously has at least one additional unit that controls the operation of the accumulator and / or the operation of the accumulator
angeschlossenen externen Geräte verbessern oder vereinfachen. Eine solche improve or simplify connected external devices. Such
Zusatzeinheit ist beispielsweise ein der Kontakteinheit zugeordneter Additional unit is, for example, one assigned to the contact unit
Synchronisationspin, mittels dem mehrere Kontakteinheiten durch ein externes Gerät synchronisiert werden können. Eine weitere Zusatzeinheit ist ein Schalter, vorzugsweise ein Tastschalter, mit dem beispielsweise der Akkumulator ein- bzw. ausgeschaltet, einzelne Leistungskontakte des Akkumulators ein- bzw. ausgeschaltet und/oder eine Verbindung mit einem Smart Device über die Drahtlosnetzwerkeinheit hergestellt werden kann. Weitere mögliche Zusatzeinheiten sind ein extra Ladepfad, ein Hilfsspannungskontakt, der eine Spannungsquelle mit geringer Leistung für eine externe Elektronik bereitstellt, einen Aktivierungskontakt zum elektronischen Ein- bzw. Ausschalten des Akkumulators bzw. von Leistungskontakten des Akkumulators, einen Notauskontakt zum Ausschalten des Akkumulators in Notfällen, Synchronization pin with which several contact units can be synchronized by an external device. Another additional unit is a switch, preferably a pushbutton switch, with which, for example, the accumulator can be switched on or off, individual power contacts of the accumulator can be switched on or off and / or a connection to a smart device can be established via the wireless network unit. Further possible additional units are an extra charging path, an auxiliary voltage contact that provides a low-power voltage source for external electronics, an activation contact for switching the accumulator on and off electronically, or power contacts of the accumulator, an emergency stop contact for switching off the accumulator in emergencies,
Anzeigeelemente, beispielsweise zum Anzeigen des Ladezustands der Sekundärzellen oder zum Anzeigen des Betriebsstatus des Akkumulators oder einzelner Funktionen des Akkumulators und/oder Überwachungselemente zur Überwachung der Spannung und/oder Temperatur der Sekundärzellen. Display elements, for example for displaying the state of charge of the secondary cells or for displaying the operating status of the accumulator or individual functions of the accumulator and / or monitoring elements for monitoring the voltage and / or temperature of the secondary cells.
Von Vorteil ist es auch, wenn der Akkumulator optische und/oder akustische It is also advantageous if the accumulator is optical and / or acoustic
Indikationsmittel aufweist, insbesondere zur über ein Smart Device gesteuerten physikalischen Identifikation des Akkumulators. Das heißt, bei Vorhandensein mehrerer Akkumulatoren kann der gerade mit dem Smart Device verbundene bzw. der gerade im Smart Device aktive Akkumulator über einen Steuerbefehl im Smart Device derart gesteuert werden, dass er ein optisches und/oder akustisches Signal abgibt. Damit kann dieser Akkumulator auf schnelle und einfache Art und Weise identifiziert werden. Has indication means, in particular for the physical identification of the accumulator controlled by a smart device. This means that if several accumulators are present, the accumulator currently connected to the smart device or the accumulator currently active in the smart device can be controlled via a control command in the smart device in such a way that it emits an optical and / or acoustic signal. This accumulator can thus be identified in a quick and simple manner.
Es ist auch vorteilhaft, wenn der Akkumulator eine Kühloberfläche, insbesondere mit Kühlrippen, aufweist. Über diese Kühloberfläche, die durch die Kühlrippen vergrößert ist, wird beim Betrieb des Akkumulators - sowohl beim Bereitstellen von elektrischer Energie für Anwendungsgeräte als auch beim Laden - entstandene Wärme schnell wieder abgegeben, so dass eine Überhitzung der Sekundärzellen vermieden wird. Des Weiteren wird ein Kontaktelement zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit einer Kontakteinheit eines Akkumulators gemäß der vorangegangenen It is also advantageous if the accumulator has a cooling surface, in particular with cooling fins. Over this cooling surface, which is enlarged by the cooling fins, heat generated during operation of the accumulator - both when providing electrical energy for application devices and during charging - is quickly released again, so that overheating of the secondary cells is avoided. Furthermore, a contact element for making electrical contact with a contact unit of a rechargeable battery according to the preceding
Beschreibung beschrieben. Für den Fall, dass die Kontakteinheit des Akkumulators eine Steckdose ist, handelt es sich hierbei um einen Stecker und für den Fall, dass die Kontakteinheit des Akkumulators ein Stecker ist, handelt es sich um eine Description described. In the event that the contact unit of the accumulator is a socket, this is a plug and in the event that the contact unit of the accumulator is a plug, it is a
Steckdose. Es ist aber auch denkbar, dass das Kontaktelement lediglich Klemmen oder Klemmelemente aufweist. Zum Herstellen der Verbindung mit den elektrischen Kontakten der Kontakteinheit weist das Kontaktelement zumindest zwei elektrische Gegenkontakte auf. Socket. However, it is also conceivable that the contact element only has clamps or clamping elements. To establish the connection with the electrical contacts of the contact unit, the contact element has at least two electrical mating contacts.
Erfindungsgemäß weist das Kontaktelement zudem einen Gerätespeicher und zumindest eine Speicherausgabeeinheit zum drahtgebundenen und/oder drahtlosen Ausgeben und/oder Schreiben des Gerätespeichers auf. In dem Gerätespeicher sind beispielsweise Daten über die elektrischen Anforderungen eines an das According to the invention, the contact element also has a device memory and at least one memory output unit for wired and / or wireless output and / or writing of the device memory. In the device memory, for example, data about the electrical requirements of a
Kontaktelement angeschlossenen elektrischen Geräts, z.B. eine benötigte Contact element connected electrical device, e.g. one needed
Nennspannung oder ein nicht zu überschreitender Maximalstrom, gespeichert. Die Daten können dabei drahtgebunden und/oder drahtlos ausgegeben und, falls dies erlaubt ist, überschrieben werden. Zum drahtgebundenen Ausgeben und/oder Schreiben bietet sich beispielsweise ein Eindraht-Bus an, der zuzüglich zur Masse- Verbindung lediglich einen elektrischen Kontakt benötigt. Zum drahtlosen Ausgeben und/oder Schreiben des Gerätespeichers kommt beispielsweise die Near Field Communication (NFC) in Betracht, da hierfür auch ein passiver Chip im Nominal voltage or a maximum current that must not be exceeded is saved. The data can be output in a wired and / or wireless manner and, if this is permitted, overwritten. For wired outputting and / or writing, for example, a single-wire bus is suitable, which in addition to the ground connection only requires an electrical contact. For wireless outputting and / or writing of the device memory, for example, Near Field Communication (NFC) comes into consideration, since a passive chip in the
Kontaktelement verwendet werden kann. Es sind jedoch auch andere drahtlose Übertragungen denkbar. Durch den Gerätespeicher und die Speicherausgabeeinheit ist es also einfach möglich, die für den Betrieb des externen Geräts am Akkumulator notwendigen Daten an den Akkumulator weiterzugeben, so dass Leistungskontakte des Akkumulators entsprechend gesteuert werden können. Contact element can be used. However, other wireless transmissions are also conceivable. Through the device memory and the memory output unit, it is therefore easily possible to pass on the data necessary for the operation of the external device on the accumulator to the accumulator, so that the power contacts of the accumulator can be controlled accordingly.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Akkumulators gemäß der Furthermore, a method for operating an accumulator according to FIG
vorangegangenen Beschreibung vorgeschlagen. Dabei wird ein Kontaktelement eines externen Geräts, insbesondere eines Anwendungsgeräts, eines Ladegeräts und/oder eines weiteren Akkumulators, mit einer Kontakteinheit des Akkumulators verbunden. Unter Anwendungsgerät wird hierbei ein Gerät verstanden, das vom Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Ladegerät kann ein beliebiges Ladegerät zum Laden von Akkumulatoren, ein herkömmlicher Stromanschluss oder eine sonstige Quelle elektrischer Energie, beispielsweise eine Photovoltaik-Anlage, sein. Durch die von einem Elektronikmodul des Akkumulators bereitgestellten Funktionen ist nicht oder nur in geringem Maße nötig, am Akkumulator oder am externen Gerät Einstellungen vorzunehmen, die dem ordnungsgemäßen Betrieb des Akkumulators und des externen Geräts dienen. Das Verbinden des externen Geräts mit dem Akkumulator verläuft also besonders einfach und kann auch von ungeschultem Personal durchgeführt werden. previous description suggested. In this case, a contact element of an external device, in particular an application device, a charger and / or a further accumulator, is connected to a contact unit of the accumulator. An application device is understood here to be a device that is supplied with electrical energy from the accumulator. The charger can be any charger for charging accumulators, a conventional power connection or some other source of electrical energy, for example a photovoltaic system. Due to the functions provided by an electronic module of the accumulator, there is little or no need on the accumulator or on the external device Make settings that ensure proper operation of the battery and the external device. The connection of the external device to the accumulator is particularly simple and can also be carried out by untrained personnel.
Vorteilhafterweise liest eine Speicherleseeinheit eines Elektronikmoduls des A memory reading unit of an electronics module advantageously reads the
Akkumulators einen Gerätespeicher des externen Geräts aus und steuert, Accumulator from a device memory of the external device and controls,
insbesondere dynamisch, die elektrischen Eigenschaften von Leistungskontakten der Kontakteinheit in Abhängigkeit der ausgelesenen Daten. Im Gerätespeicher des externen Geräts sind also die für den Betrieb des externen Geräts notwendigenespecially dynamic, the electrical properties of power contacts of the contact unit as a function of the data read out. The device memory of the external device therefore contains the data required for operating the external device
Daten gespeichert, beispielsweise die vom externen Gerät benötigte Nennspannung oder die am externen Gerät maximal zulässige Stromstärke. Somit können die Leistungskontakte derart gesteuert werden, dass das externe Gerät ordnungsgemäß betrieben wird. Im Gerätespeicher können auch noch Informationen über weitere Kommunikationsschnittstellen des externen Geräts gespeichert sein, über die das Elektronikmodul des Akkumulators eine Kommunikation mit dem externen Gerät aufbauen soll. Data is stored, for example the nominal voltage required by the external device or the maximum current strength permitted on the external device. The power contacts can thus be controlled in such a way that the external device is operated properly. Information about further communication interfaces of the external device can also be stored in the device memory, via which the electronic module of the accumulator is to establish communication with the external device.
Das Auslesen des Gerätespeichers kann dabei drahtgebunden und/oder drahtlos erfolgen. Zum drahtgebundenen Auslesen bietet sich beispielsweise ein Eindraht-Bus an, der zuzüglich zur Masse-Verbindung lediglich einen elektrischen Kontakt benötigt. Mit unterschiedlichen Spannungsniveaus am Eindraht-Pin können dabei The device memory can be read out in a wired and / or wireless manner. A single-wire bus, for example, which, in addition to the ground connection, only requires an electrical contact, is suitable for wired reading. With different voltage levels on the single-wire pin
unterschiedliche Betriebsparametersätze im Gerätespeicher ausgewählt werden. Zum drahtlosen Auslesen kommt beispielsweise die Near Field Communication (NFC) in Betracht, da hierfür auch ein passiver Chip im Kontaktelement verwendet werden kann. different operating parameter sets can be selected in the device memory. For example, Near Field Communication (NFC) can be used for wireless reading, since a passive chip in the contact element can also be used for this.
Beim Steuern der elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte werden beispielsweise eine oder mehrere Nennspannungen an den Leistungskontakten bereitgestellt. Insbesondere kann, wenn der Akkumulator mehrere Kontakteinheiten und ebenso viele 2-Quadranten DC-DC-Wandler oder 4-Quadranten DC-DC-Wandler aufweist, an jeder Kontakteinheit eine unterschiedliche Nennspannung bereitgestellt werden, so dass jedes Anwendungsgerät mit der von diesem Anwendungsgerät benötigten Spannung versorgt wird. Ein einzelnes Anwendungsgerät kann auch an mehreren Kontakteinheiten angeschlossen werden, wenn es beispielsweise verschiedene Nennspannungen oder eine höhere Stromstärke bei derselben When controlling the electrical properties of the power contacts, for example, one or more nominal voltages are provided at the power contacts. In particular, if the accumulator has several contact units and the same number of 2-quadrant DC-DC converters or 4-quadrant DC-DC converters, a different nominal voltage can be provided at each contact unit, so that each application device with the voltage required by this application device is supplied. A single application device can also be connected to several contact units if, for example, there are different nominal voltages or a higher current intensity for the same
Nennspannung benötigt. Es ist aber auch denkbar, dass eine Wechselspannung zwischen zwei Kanälen oder eine 3-phasige Drehfeldspannung zwischen drei Kanälen bereitgestellt wird. Darüber hinaus können die Leistungskontakte einzeln aktiviert und deaktiviert, d. h., die Leistungskontakte einzeln ein- bzw. ausgeschaltet, werden. Nominal voltage required. But it is also conceivable that an alternating voltage between two channels or a 3-phase rotating field voltage between three channels provided. In addition, the power contacts can be activated and deactivated individually, ie the power contacts can be switched on or off individually.
Sollte ein Anwendungsgerät eine vorgegebene, insbesondere konstante, Stromquelle benötigen, so wird dem Anwendungsgerät eine konstante Stromstärke an denShould an application device require a predetermined, in particular constant, current source, the application device is supplied with a constant current strength
Leistungskontakten bereitgestellt. Auch ein kurzfristiges Bereitstellen eines höheren Stroms ist möglich, wenn dies keinen dauerhaften Schaden an den Sekundärzellen des Akkumulators verursacht. Ebenso kann auch eine konstante elektrische Leistung an den Leistungskontakten bereitgestellt werden, wenn Anwendungsgeräte mit einem schwankenden Innenwiderstand eine konstante elektrische Leistung benötigen. Performance contacts provided. A short-term provision of a higher current is also possible if this does not cause permanent damage to the secondary cells of the accumulator. Likewise, constant electrical power can also be provided at the power contacts when application devices with a fluctuating internal resistance require constant electrical power.
Ferner kann der Stromfluss an den Leistungskontakten begrenzt werden, so dass die externen Geräte und auch die Sekundärzellen gegen Kurzschlüsse und länger andauernde Überlast gesichert sind. Furthermore, the flow of current at the power contacts can be limited so that the external devices and also the secondary cells are protected against short circuits and prolonged overload.
Für die Vernetzung mehrere Akkumulatoren wird die Leistungsverteilung dieser Akkumulatoren gesteuert. Zur vereinfachten Parallelschaltung von Akkumulatoren, insbesondere ohne Kommunikation untereinander, wird ein virtueller The power distribution of these accumulators is controlled for the networking of several accumulators. For simplified parallel connection of accumulators, in particular without communication with one another, a virtual one is used
Innenwiderstand an einem oder mehreren der Leistungskontakte bereitgestellt. So ist eine Parallelschaltung von zwei oder mehr Akkumulatoren ohne weiteren Aufwand möglich, da durch die genannten Maßnahmen beispielsweise Schwingungen zwischen den Akkumulatoren vermieden werden. Vorzugsweise wird dieser Innenwiderstand so eingestellt, dass er optimal auf die jeweils in Betrieb befindlichen Anwendungsgeräte angepasst ist. Internal resistance provided at one or more of the power contacts. A parallel connection of two or more accumulators is thus possible without any further effort, since the measures mentioned prevent, for example, vibrations between the accumulators. This internal resistance is preferably set such that it is optimally adapted to the application devices currently in operation.
Des Weiteren wird der Ladevorgang der Sekundärzellen an unspezifischen Furthermore, the charging process of the secondary cells is unspecific
Ladegeräten gesteuert, insbesondere auch ohne Kommunikation mit dem Ladegerät. Zum Aufladen an spezifischen Ladegeräten werden anderer wiederaufladbare Energiespeicher emuliert, d. h., die elektrischen Eigenschaften des Akkumulators entsprechen dann denen des Akkumulators, für den das spezifische Ladegerät ausgelegt ist, so dass das spezifische Ladegerät den Ladevorgang auch mit dem vorliegenden Akkumulator betreibt. Ein Aufladen der Sekundärzellen kann also prinzipiell mit einem beliebigen Ladegerät erfolgen. Chargers controlled, especially without communication with the charger. For charging on specific chargers, other rechargeable energy storage devices are emulated; That is, the electrical properties of the accumulator then correspond to those of the accumulator for which the specific charger is designed, so that the specific charger also operates the charging process with the accumulator at hand. The secondary cells can in principle be charged with any charger.
Zum Fierstellen eines Ladungsausgleichs zwischen parallel geschalteten For charging a charge equalization between parallel connected
Akkumulatoren werden parametrierbare virtuelle Entladekennlinien an den Accumulators are parameterizable virtual discharge characteristics on the
Leistungskontakten bereitgestellt. Darüber hinaus kann ein Powermanagement betrieben werden. Damit wird insbesondere die Nutzung der elektrischen Ressourcen optimiert, beispielsweise durch die Wahl einer für das Anwendungsgerät optimalen Ausgangsspannung. An den Betriebsgrenzen der Sekundärzellen wird darüber hinaus eine aktive Performance contacts provided. In addition, a power management can be operated. This optimizes the use of electrical resources in particular, for example by choosing an output voltage that is optimal for the application device. At the operational limits of the secondary cells, an active one is also used
Leistungsreduzierung betrieben, beispielsweise wird die Leistung je nach Power reduction operated, for example, the power is depending on
Anwendungsgerät priorisiert reduziert, so dass Anwendungsgeräte, bei denen eine Leistungsreduzierung weniger schwere Folgen hat, zuerst eine Leistungsreduzierung erfahren als Anwendungsgeräte, bei denen eine Leistungsreduzierung eine Application device prioritized so that application devices for which a power reduction has less severe consequences experience a power reduction first than application devices for which a power reduction has a
Schädigung des Anwendungsgeräts oder gar eine Gefährdung von Personen zur Folge haben könnte. Damage the application device or even endanger people.
Die elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte werden auch aktiv an verschiedene Energiequellen angepasst, beispielsweise mit dem Maximum-Power- Point-Tracking für Photovoltaikanlagen. Dies kann individuell an jeder Kontakteinheit des Akkumulators gesteuert werden. The electrical properties of the power contacts are also actively adapted to various energy sources, for example with maximum power point tracking for photovoltaic systems. This can be controlled individually on each contact unit of the accumulator.
Vorteilhaft ist es, wenn eine drahtlose Netzwerkverbindung zwischen einem Smart Device und einer Drahtlosnetzwerkeinheit des Elektronikmoduls des Akkumulators aufgebaut wird und von dem Smart Device über die drahtlose Netzwerkverbindung Akkumulator-interne Daten ausgelesen und/oder neue It is advantageous if a wireless network connection is established between a smart device and a wireless network unit of the electronics module of the accumulator and the smart device reads out and / or new accumulator-internal data via the wireless network connection
Betriebsparametereinstellungen vorgenommen und/oder Parameter im Operating parameter settings made and / or parameters in
Gerätespeicher des externen Geräts gelesen und/oder geschrieben werden. Es ist also eine komfortable Steuerung über das Smart Device möglich, wobei die Device memory of the external device can be read and / or written. Comfortable control via the smart device is therefore possible, whereby the
Steuerung auch aus einer Entfernung zum Akkumulator erfolgen kann, insbesondere, wenn der Akkumulator schwer zugänglich ist. Des Weiteren benötigt der Akkumulator keine aufwendige Mensch-Maschine-Schnittsteile. Control can also take place from a distance from the accumulator, in particular when the accumulator is difficult to access. Furthermore, the accumulator does not require any complex human-machine interface parts.
Der Aufbau der drahtlosen Netzwerkverbindung wird insbesondere durch das The establishment of the wireless network connection is particularly supported by the
Drücken eines Schalters des Akkumulators gestartet. So muss vom Elektronikmodul des Akkumulators nicht ständig nach neuen drahtlosen Netzwerkverbindungen gesucht werden, so dass auch keine Energie hierfür verbraucht wird. Pressing a switch of the accumulator started. The electronic module of the accumulator does not have to constantly search for new wireless network connections, so that no energy is used for this either.
Die Betriebsparameter können auch dynamisch eingestellt werden, wobei auf ausgelesene oder externe Daten reagiert und auf Grund dieser die Einstellung der Betriebsparameter vorgenommen wird. Das Lesen und/oder Schreiben, wobei das Schreiben nur erlaubt ist, wenn kein Schreibschutz besteht, von Parametern im Gerätespeicher des externen Geräts über das Elektronikmodul und das Smart Device macht zudem einen extra Adapter oder eine extra Verbindung zwischen dem Smart Device und dem externen Gerät hinfällig. The operating parameters can also be set dynamically, reacting to read-out or external data and on the basis of this the setting of the operating parameters is made. Reading and / or writing, whereby writing is only permitted if there is no write protection, of parameters in the device memory of the external device via the electronic module and the smart device also makes an extra adapter or an extra connection between the smart device and the external device obsolete.
Von Vorteil ist es, wenn der Akkumulator über einen Stromfluss an der It is advantageous if the accumulator has a current flow to the
Kontakteinheit, insbesondere an einem Aktivierungskontakt der Kontakteinheit, eingeschaltet wird. So kann der Akkumulator bei Bedarf von einem externen Gerät eingeschaltet werden. Vorzugsweise wird bei Unterbrechung dieses Stromflusses der Stromfluss an einem oder mehreren Leistungskontakten von einer oder mehreren Kontakteinheiten beendet. Die Unterbrechung des Stromflusses am Contact unit, in particular at an activation contact of the contact unit, is switched on. The accumulator can be switched on by an external device if required. If this current flow is interrupted, the current flow at one or more power contacts is preferably terminated by one or more contact units. The interruption of the current flow on
Aktivierungskontakt bedeutet, dass die entsprechenden Leistungskontakte nicht mehr benötigt werden. Das Beenden des Stromflusses an diesen Leistungskontakten spart dabei dem Akkumulator elektrische Energie. Vorzugsweise ist der Akkumulator nur dann über den Stromfluss an der Kontakteinheit einschaltbar, wenn der Activation contact means that the corresponding power contacts are no longer required. The termination of the current flow at these power contacts saves electrical energy for the accumulator. The accumulator can preferably only be switched on via the current flow to the contact unit when the
Ladezustand der Sekundärzellen des Akkumulators einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dieser vorgegebene Wert ist ein nominelles Entladeende und ist größer als der Ladezustand bei Tiefentladung. Dadurch, dass bei Erreichen des nominellen Entladeendes das Einschalten über den Stromfluss unterbunden wird, wird auch der hierzu nötige Steuerstrom gestoppt, was eine weitere Entladung der Sekundärzellen, bis hin zur Tiefentladung, verlangsamt. State of charge of the secondary cells of the accumulator exceeds a predetermined value. This specified value is a nominal end of discharge and is greater than the state of charge at deep discharge. The fact that when the nominal end of discharge is reached, switching on via the current flow is prevented, and the control current required for this is also stopped, which slows down further discharge of the secondary cells, up to and including deep discharge.
Vorteilhafterweise wird der Akkumulator abgeschaltet, wenn eine Sekundärzelle des Akkumulators einen vorgegebenen Ladungszustand unterschreitet. Damit wird dem Tiefentladen der Sekundärzellen vorgebeugt und somit die Lebensdauer des The accumulator is advantageously switched off when a secondary cell of the accumulator falls below a predetermined state of charge. This prevents deep discharge of the secondary cells and thus the service life of the
Akkumulators verlängert. Vorzugsweise wird der Akkumulator wieder eingeschaltet, wenn an einer Kontakteinheit ein Ladestrom angelegt wird. Durch den Ladestrom können die Sekundärzellen wieder geladen werden, so dass die Gefahr der Accumulator extended. The accumulator is preferably switched on again when a charging current is applied to a contact unit. The secondary cells can be charged again by the charging current, so that the risk of
Tiefentladung nicht mehr besteht. Deep discharge no longer exists.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Akkumulators mit einem Schalter, insbesondere einem Tastschalter, ein- und/oder ausgeschaltet wird. So können beispielsweise Akkumulatoren, bei denen das Einschalten über einen Stromfluss auf Grund des Unterschreitens des vorgegebenen Werts des Ladezustands der Sekundärzellen nicht mehr möglich ist, wieder eingeschaltet werden. It is also advantageous if the accumulator is switched on and / or off with a switch, in particular a pushbutton switch. For example, accumulators in which it is no longer possible to switch on via a current flow due to the state of charge of the secondary cells falling below the specified value can be switched on again.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn automatisch und/oder von dem Smart Device gesteuert ein Ladungsausgleich der Sekundärzellen des Akkumulators durchgeführt wird, da es für den Betrieb des Akkumulators vorteilhaft ist, wenn der Finally, it is advantageous if the secondary cells of the accumulator are charged automatically and / or controlled by the smart device is, since it is advantageous for the operation of the battery if the
Ladungszustand der Sekundärzellen ungefähr gleich ist. Der Ladungsausgleich kann dabei automatisch vom Elektronikmodul des Akkumulators durchgeführt werden, beispielsweise, wenn die Sekundärzellen gerade nicht belastet sind. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Ladungsausgleich auch über manuell über das Smart Device gesteuert werden. State of charge of the secondary cells is approximately the same. The charge equalization can be carried out automatically by the electronic module of the accumulator, for example when the secondary cells are currently not being loaded. Alternatively or in addition to this, the charge balancing can also be controlled manually using the smart device.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Developments, advantages and possible applications of the invention also emerge from the following description of exemplary embodiments and from the figures. All of the features described and / or shown in the figures, individually or in any combination, are fundamentally the subject of the invention, regardless of how they are summarized in the claims or their
Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Back relationship. The content of the claims is also made part of the description.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen The invention is to be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments in connection with the drawings. Show it
Fig. 1 eine schematische Zeichnung eines Akkumulators und Fig. 1 is a schematic drawing of an accumulator and
Fig. 2 eine schematische Zeichnung einer typischen Anwendung von FIG. 2 is a schematic drawing of a typical application of FIG
Akkumulatoren. Accumulators.
Wege zur Ausführung der Erfindung Ways of Carrying Out the Invention
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersichtlichkeit halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Figur 1 zeigt eine schematische Zeichnung eines Akkumulators 1 zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Dieser Akkumulator 1 umfasst eine Vielzahl von Identical reference symbols are used in the figures for elements of the invention that are the same or have the same effect. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures that are necessary for the description of the respective figure. FIG. 1 shows a schematic drawing of an accumulator 1 for providing electrical energy. This accumulator 1 includes a plurality of
wiederaufladbaren Sekundärzellen 2. Die genaue Art der Sekundärzellen 2 ist dabei für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, es werden allerdings Sekundärzellen 2 bevorzugt, die keinen oder nur einen sehr geringen Memory-Effekt aufweisen. rechargeable secondary cells 2. The exact type of secondary cells 2 is not essential for the present invention, but secondary cells 2 are preferred which have no or only a very low memory effect.
Des Weiteren weist der Akkumulator vier Kontakteinheiten 3 auf, wobei auch eine andere Anzahl an Kontakteinheiten 3 möglich ist. Die Kontakteinheiten 3 weisen eine Mehrzahl an elektrischen Kontakten 4 auf, wobei zwei der elektrischen Kontakte 4 Leistungskontakte 5 sind. Die Kontakteinheiten 3 sind hier in der Form einer Steckdose angedeutet, können aber auch ein Stecker, Klemmen oder Furthermore, the accumulator has four contact units 3, a different number of contact units 3 also being possible. The contact units 3 have a plurality of electrical contacts 4, two of the electrical contacts 4 being power contacts 5. The contact units 3 are indicated here in the form of a socket, but can also be a plug, clamp or
Klemmelemente sein. Be clamping elements.
Die Kontakteinheiten 3 dienen dem elektrischen Verbinden des Akkumulators 1 mit einem externen Gerät, wobei es sich bei dem externen Gerät um ein The contact units 3 are used to electrically connect the accumulator 1 to an external device, the external device being a
Anwendungsgerät, ein Ladegerät und/oder einen weiteren Akkumulator 1 handeln kann. Unter Anwendungsgerät wird hierbei ein Gerät verstanden, das vom Application device, a charger and / or a further accumulator 1 can act. Application device is understood here to mean a device that is used by
Akkumulator 1 mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Ladegerät kann ein beliebiges Ladegerät zum Laden von Akkumulatoren, ein herkömmlicher Accumulator 1 is supplied with electrical energy. The charger can be any charger for charging accumulators, a conventional one
Stromanschluss oder eine sonstige Quelle elektrischer Energie, beispielsweise eine Photovoltaik-Anlage, sein. Die Kontakteinheit 3 ist also bidirektional ausgebildet, das heißt, über sie kann elektrische Energie sowohl abgegeben als auch aufgenommen werden. Sowohl mit den Sekundärzellen 2 als auch mit den Kontakteinheiten 3 verbunden ist ein Elektronikmodul 6 des Akkumulators 1. Dieses Elektronikmodul 6 umfasst eine Steuereinheit 7 zum dynamischen Steuern der elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte 5. Unter den elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte 5 werden dabei beispielsweise die an den Leistungskontakten 5 anliegende Spannung, der von den Leistungskontakten 5 bereitgestellte Strom oder ein virtueller Power connection or some other source of electrical energy, for example a photovoltaic system. The contact unit 3 is thus designed to be bidirectional, that is to say that electrical energy can both be emitted and also received via it. An electronics module 6 of the accumulator 1 is connected both to the secondary cells 2 and to the contact units 3. This electronics module 6 comprises a control unit 7 for dynamically controlling the electrical properties of the power contacts 5. Among the electrical properties of the power contacts 5, for example, those on the Power contacts 5 applied voltage, the current provided by the power contacts 5 or a virtual one
Innenwiderstand der Leistungskontakte 5 verstanden. Flierzu umfasst die Internal resistance of the power contacts 5 understood. Flierzu includes the
Steuereinheit 7 insbesondere vier 4-Quadranten DC-DC-Wandler 8, für jede Control unit 7 in particular four 4-quadrant DC-DC converters 8, for each
Kontakteinheit 3 einen. Anstatt der 4-Quadranten DC-DC-Wandler 8 sind auch 2- Quadranten DC-DC-Wandler denkbar, 4-Quadranten DC-DC-Wandler 8 werden jedoch bevorzugt, da diese vielfältige Möglichkeiten zum Steuern der elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte 5 bereitstellen. Von den vielen Möglichkeiten, die elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte 5 zu steuern werden im Folgenden einige genannt. Zunächst können an den Contact unit 3 one. Instead of the 4-quadrant DC-DC converters 8, 2-quadrant DC-DC converters are also conceivable, but 4-quadrant DC-DC converters 8 are preferred, since these provide diverse options for controlling the electrical properties of the power contacts 5. Some of the many possibilities for controlling the electrical properties of the power contacts 5 are mentioned below. First of all, the
Leistungskontakten 5 eine oder mehrere Nennspannungen bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Steuereinheit 7, wenn mehrere Kontakteinheiten 3 und ebenso viele 4-Quadranten DC-DC-Wandler 8 vorgesehen sind, an jeder Power contacts 5 one or more rated voltages are provided. In particular, if a plurality of contact units 3 and just as many 4-quadrant DC-DC converters 8 are provided, the control unit 7 can be connected to each
Kontakteinheit 3 eine unterschiedliche Nennspannung bereitstellen, so dass jedes Anwendungsgerät mit der von diesem Anwendungsgerät benötigten Spannung versorgt wird. Neben dem Bereitstellen einer Gleichspannung kann aber auch eine Wechselspannung zwischen zwei Kanälen oder eine 3-phasige Drehfeldspannung zwischen drei Kanälen bereitgestellt werden. Hierzu weist die Steuereinheit 7 weitere, in der Figur nicht dargestellte, Wandler auf. Des Weiteren kann die Contact unit 3 provide a different nominal voltage, so that each application device is supplied with the voltage required by this application device. In addition to providing a direct voltage, an alternating voltage between two channels or a 3-phase rotating field voltage between three channels can also be provided. For this purpose, the control unit 7 has further converters not shown in the figure. Furthermore, the
Steuereinheit 7 die Leistungskontakte 5 einzeln aktivieren und deaktivieren, d.h., die Leistungskontakte 5 einzeln ein- bzw. ausschalten. Sollte ein Anwendungsgerät eine vorgegebene, insbesondere konstante, Stromquelle benötigen, so kann das Elektronikmodul 6 auch eine konstante Stromstärke an den Leistungskontakten 5 bereitstellen. Durch das zwischengeschaltete Elektronikmodul 6 ist die Bereitstellung einer Spannung oder eines Stroms an den Leistungskontakten 5 von den Sekundärzellen 2 unabhängig, sofern die Sekundärzellen 2 die benötigte Spannung bzw. Stromstärke liefern können. Auch ein kurzfristiges Bereitstellen eines höheren Stroms ist beispielsweise möglich, wenn dies keinen dauerhaften Schaden an den Sekundärzellen 2 verursacht. Ebenso kann das Elektronikmodul 6 auch eine konstante elektrische Leistung an den Leistungskontakten 5 bereitstellen, wenn Anwendungsgeräte mit einem schwankenden Innenwiderstand eine konstante elektrische Leistung benötigen. Control unit 7 activate and deactivate the power contacts 5 individually, i.e. switch the power contacts 5 on and off individually. Should an application device require a predetermined, in particular constant, current source, the electronics module 6 can also provide a constant current strength at the power contacts 5. Through the interposed electronics module 6, the provision of a voltage or a current at the power contacts 5 is independent of the secondary cells 2, provided that the secondary cells 2 can supply the required voltage or current intensity. A short-term provision of a higher current is also possible, for example, if this does not cause permanent damage to the secondary cells 2. Likewise, the electronics module 6 can also provide constant electrical power at the power contacts 5 when application devices with a fluctuating internal resistance require constant electrical power.
Durch das Bereitstellen einer Strombegrenzung an den Leistungskontakten 5 werden die externen Geräte und auch die Sekundärzellen 2 gegen Kurzschlüsse und länger andauernde Überlast gesichert. Dadurch kann in den externen Geräten sogar auf Sicherungen verzichtet werden, die sie gegen Kurzschlüsse sichern sollen. By providing a current limitation at the power contacts 5, the external devices and also the secondary cells 2 are secured against short circuits and prolonged overload. As a result, it is even possible to dispense with fuses in the external devices that are supposed to protect them against short circuits.
Für die Vernetzung mehrerer Akkumulatoren 1 steuert die Steuereinheit 7 die Leistungsverteilung dieser Akkumulatoren 1. Zur vereinfachten Parallelschaltung von Akkumulatoren 1, insbesondere ohne Kommunikation untereinander, stellt das Elektronikmodul 6 auch einen virtuellen Innenwiderstand an einem oder mehreren der Leistungskontakte 5 bereit. So ist eine Parallelschaltung von zwei oder mehr Akkumulatoren 1 ohne weiteren Aufwand möglich, da durch die genannten For the networking of several accumulators 1, the control unit 7 controls the power distribution of these accumulators 1. For simplified parallel connection of accumulators 1, in particular without communication with one another, the electronics module 6 also provides a virtual internal resistance at one or more of the power contacts 5. Thus, a parallel connection of two or more accumulators 1 is possible without any further effort, since the aforementioned
Maßnahmen beispielsweise Schwingungen zwischen den Akkumulatoren 1 vermieden werden. Vorzugsweise ist dieser Innenwiderstand einstellbar, so dass er optimal auf unterschiedliche Anwendungsgeräte angepasst werden kann. Measures such as vibrations between the accumulators 1 avoided will. This internal resistance is preferably adjustable so that it can be optimally adapted to different application devices.
Des Weiteren steuert das Elektronikmodul 6 auch den Ladevorgang der Furthermore, the electronics module 6 also controls the charging process
Sekundärzellen 2 an unspezifischen Ladegeräten, insbesondere auch ohne Secondary cells 2 on non-specific chargers, especially without
Kommunikation mit dem Ladegerät. Zum Aufladen an spezifischen Ladegeräten stellt die Steuereinheit 7 eine Emulation anderer wiederaufladbarer Energiespeicher bereit, d.h., die elektrischen Eigenschaften des Akkumulators 1 entsprechen dann denen des Akkumulators, für den das spezifische Ladegerät ausgelegt ist, so dass das spezifische Ladegerät den Ladevorgang auch mit dem vorliegenden Akkumulator 1 betreibt. Ein Aufladen der Sekundärzellen 2 kann also prinzipiell mit einem beliebigen Ladegerät erfolgen. Communication with the charger. For charging on specific chargers, the control unit 7 provides an emulation of other rechargeable energy stores, ie the electrical properties of the accumulator 1 then correspond to those of the accumulator for which the specific charger is designed, so that the specific charger can also carry out the charging process with the accumulator at hand 1 operates. The secondary cells 2 can in principle be charged using any charger.
Zum Herstellen eines Ladungsausgleichs zwischen parallel geschalteten To establish a charge balance between parallel-connected
Akkumulatoren 1 stellt die Steuereinheit 7 parametrierbare virtuelle Accumulators 1, the control unit 7 provides parameterizable virtual ones
Entladekennlinien an den Leistungskontakten 5 bereit. Discharge characteristics at the power contacts 5 ready.
Darüber hinaus kann die Steuereinheit 7 ein Powermanagement bereitstellen. Damit wird insbesondere die Nutzung der elektrischen Ressourcen optimiert, beispielsweise durch die Wahl einer für das Anwendungsgerät optimalen Ausgangsspannung. An den Betriebsgrenzen der Sekundärzellen 2 betreibt die Steuereinheit 7 darüber hinaus eine aktive Leistungsreduzierung, beispielsweise wird die Leistung je nach Anwendungsgerät priorisiert reduziert, so dass Anwendungsgeräte, bei denen eine Leistungsreduzierung weniger schwere Folgen hat, zuerst eine Leistungsreduzierung erfahren als Anwendungsgeräte, bei denen eine Leistungsreduzierung eine In addition, the control unit 7 can provide power management. This optimizes the use of electrical resources in particular, for example by choosing an output voltage that is optimal for the application device. At the operating limits of the secondary cells 2, the control unit 7 also operates an active power reduction, for example the power is reduced with priority depending on the application device, so that application devices for which a power reduction has less serious consequences first experience a power reduction than application devices for which a power reduction a
Schädigung des Anwendungsgeräts oder gar eine Gefährdung von Personen zur Folge haben könnte. Damage the application device or even endanger people.
Die Steuereinheit 7 stellt auch eine aktive Anpassung an verschiedene Energiequellen bereit, beispielsweise das Maximum-Power-Point-T racking für Photovoltaikanlagen. Dies kann individuell an jeder Kontakteinheit 3 des Akkumulators 1 gesteuert werden. The control unit 7 also provides an active adaptation to various energy sources, for example maximum power point racking for photovoltaic systems. This can be controlled individually on each contact unit 3 of the accumulator 1.
Des Weiteren umfasst das Elektronikmodul 6 eine Mehrzahl an Funktionseinheiten, beispielsweise eine Echtzeituhr 9, ein Satellitennavigationsmodul 10 und einenFurthermore, the electronics module 6 comprises a plurality of functional units, for example a real-time clock 9, a satellite navigation module 10 and a
Inertialsensor 11. Dabei ist mit der Echtzeituhr 9 beispielsweise ein zeitgesteuertes Aufwachen des Akkumulators 1 oder die Zuordnung von Ereignissen zur Echtzeit möglich. Mit dem Satellitennavigationsmodul 10 kann die Position des Akkumulators 1 bestimmt werden und durch den Inertialsensor 11 kann beispielsweise ein Alarm ausgelöst werden, wenn eine unerlaubte oder gefährliche Bewegung des Inertial sensor 11. The real-time clock 9 enables, for example, a time-controlled wake-up of the accumulator 1 or the assignment of events to real-time. With the satellite navigation module 10, the position of the accumulator can 1 can be determined and the inertial sensor 11 can, for example, trigger an alarm if an unauthorized or dangerous movement of the
Akkumulators 1 erkannt wird . Alternativ oder zusätzlich zu den genannten Funktionseinheiten kann das Accumulator 1 is recognized. Alternatively or in addition to the functional units mentioned, this can be
Elektronikmodul 6 noch weitere Funktionseinheiten aufweisen, beispielsweise ein Drahtlosnetzwerkmodul zur drahtlosen Kommunikation mit anderen Geräten oder zum Zugriff auf das Internet, einen Neigungssensor und/oder einen Gyrosensor. Eine Kommunikationseinheit 12 des Elektronikmoduls 6 ist zur drahtgebundenen und/oder drahtlosen Kommunikation mit dem externen Gerät ausgebildet. Ist die Kommunikationseinheit 12 drahtgebunden, dann ist zumindest einer der elektrischen Kontakte 4 der Kontakteinheit 3 ein Kommunikationspin. Im drahtlosen Fall sind eine Vielzahl von Netzwerkprotokollen möglich, wobei die Kommunikationseinheit 12 vorzugsweise mehrere Netzwerkprotokolle unterstützt zur Kommunikation mit verschiedenen externen Geräten. Electronic module 6 also have further functional units, for example a wireless network module for wireless communication with other devices or for access to the Internet, an inclination sensor and / or a gyro sensor. A communication unit 12 of the electronics module 6 is designed for wired and / or wireless communication with the external device. If the communication unit 12 is wired, then at least one of the electrical contacts 4 of the contact unit 3 is a communication pin. In the wireless case, a large number of network protocols are possible, the communication unit 12 preferably supporting several network protocols for communication with various external devices.
Über die Kommunikationseinheit 12 sind eine oder mehrere der Funktionseinheiten 9, 10, 11 vom externen Gerät aus zugreifbar. Das heißt, das externe Gerät kann über die Kommunikationseinheit 12 auf die Funktionseinheiten 9, 10, 11 des Akkumulators 1 zugreifen. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das externe Gerät die Flardware für diese Funktionen nicht mehr benötigt und somit einfacher und kostengünstiger entworfen und hergestellt werden kann. Auch in dem Fall, dass eine der One or more of the functional units 9, 10, 11 can be accessed from the external device via the communication unit 12. That is, the external device can access the functional units 9, 10, 11 of the accumulator 1 via the communication unit 12. This has the advantage that the external device no longer needs the flardware for these functions and can thus be designed and manufactured more easily and more cost-effectively. Even in the event that one of the
Funktionseinheiten 9, 10, 11 ausfällt, kann einfach der Akkumulator 1 getauscht werden und es muss nicht eine teure und langwierige Reparatur am externen Gerät durchgeführt werden. If functional units 9, 10, 11 fail, the accumulator 1 can simply be exchanged and there is no need to carry out an expensive and lengthy repair on the external device.
Darüber hinaus weist das Elektronikmodul 6 eine Speicherleseeinheit 13 auf, zum drahtgebundenen und/oder drahtlosen Auslesen und/oder Schreiben eines In addition, the electronics module 6 has a memory reading unit 13 for wired and / or wireless reading and / or writing of a
Gerätespeichers des externen Geräts. Die Speicherleseeinheit 13 stellt dabei ein fest definiertes primäres Steuerungsinterface dar. Der Gerätespeicher befindet sich vorzugsweise in einem Kontaktelement des externen Geräts, da hierdurch eine kurze Entfernung zur Speicherleseeinheit 13 garantiert ist. Zum drahtgebundenen Auslesen und/oder Schreiben bietet sich beispielsweise ein Eindraht-Bus an, der zuzüglich zur Masse-Verbindung lediglich einen elektrischen Kontakt 4 benötigt. Zum drahtlosen Auslesen und/oder Schreiben des Gerätespeichers kommt beispielsweise die Near Field Communication (NFC) in Betracht, da hierfür auch ein passiver Chip im externen Gerät verwendet werden kann. Es sind jedoch auch andere drahtlose Übertragungen denkbar. Das Schreiben des Gerätespeichers ist davon abhängig, ob ein Schreibschutz auf den Gerätespeicher oder Teile davon besteht oder nicht. In den aus dem Gerätespeicher des externen Geräts ausgelesenen Daten sind beispielsweise Betriebsparameter für das externe Gerät enthalten, wie z.B. die von dem externen Gerät benötigte Spannung und/oder die dem externen Gerät erlaubte maximale Stromstärke. Anhand dieser Betriebsparameter steuert das Elektronikmodul 6 über die Steuereinheit 7 die Leistungskontakte 5 derart, dass das externe Gerät die von ihm benötigten elektrischen Werte erhält. Eine Drahtlosnetzwerkeinheit 14 des Elektronikmoduls 6 ist insbesondere zur Kommunikation mit einem Smart Device ausgebildet. Dabei sind insbesondere Parameter des Elektronikmoduls 6 und/oder externer Geräte über das Smart Device editierbar. Bei der Drahtlosnetzwerkeinheit 14 handelt es sich vorzugsweise um eine Bluetooth-Low-Energy-Einheit, die sich durch einen besonders geringen Device memory of the external device. The memory reading unit 13 represents a firmly defined primary control interface. The device memory is preferably located in a contact element of the external device, since this guarantees a short distance to the memory reading unit 13. For wired reading out and / or writing, for example, a single-wire bus is suitable, which, in addition to the ground connection, only requires an electrical contact 4. For example, Near Field Communication (NFC) can be used for wireless reading and / or writing of the device memory, since a passive chip in the external device can also be used for this. However, there are other wireless ones as well Transfers possible. Writing to the device memory depends on whether the device memory or parts of it are write-protected or not. The data read out from the device memory of the external device contain, for example, operating parameters for the external device, such as the voltage required by the external device and / or the maximum current strength allowed for the external device. Using these operating parameters, the electronic module 6 controls the power contacts 5 via the control unit 7 in such a way that the external device receives the electrical values it needs. A wireless network unit 14 of the electronics module 6 is designed in particular for communication with a smart device. In particular, parameters of the electronics module 6 and / or external devices can be edited via the smart device. The wireless network unit 14 is preferably a Bluetooth low energy unit, which is characterized by a particularly low
Energieverbrauch auszeichnet, es sind aber auch andere Drahtlosnetzwerkprotokolle denkbar. Die Kommunikation mit dem Akkumulator 1 erfolgt vorzugsweise mit einem Smart Device, wie einem Smartphone oder einer Smartwatch, es ist aber beispielsweise auch eine Kommunikation über einen Computer denkbar. Durch die Kommunikation des Smart Devices mit dem Elektronikmodul 6 lassen sich über das Smart Device Daten des Elektronikmoduls 6 auslesen und Parameter des Energy consumption, but other wireless network protocols are also conceivable. Communication with the accumulator 1 takes place preferably with a smart device, such as a smartphone or a smart watch, but communication via a computer is also conceivable, for example. The communication of the smart device with the electronics module 6 allows data from the electronics module 6 to be read out via the smart device and parameters of the
Elektronikmoduls 6, beispielsweise die Steuerung der Leistungskontakte betreffend, editieren. Wenn der Akkumulator 1 zudem über die Kommunikationseinheit 12 mit einem oder mehreren externen Geräten verbunden ist, lässt sich vom Smart Device über die Drahtlosnetzwerkeinheit 14 und die Kommunikationseinheit 12 eine Edit electronics module 6, for example concerning the control of the power contacts. If the accumulator 1 is also connected to one or more external devices via the communication unit 12, the smart device can use the wireless network unit 14 and the communication unit 12 to provide a
Verbindung mit dem externen Gerät aufbauen, beispielsweise zum Auslesen von Daten oder zum Einstellen von Parametern des externen Geräts. Establish a connection with the external device, for example to read out data or to set parameters of the external device.
Des Weiteren weist das Elektronikmodul 6 einen Schalter 15 auf, Schalter, mit dem beispielsweise der Akkumulator 1 ein- bzw. ausgeschaltet, einzelne Furthermore, the electronics module 6 has a switch 15, individual switches with which, for example, the accumulator 1 is switched on or off
Leistungskontakte 5 des Akkumulators 1 ein- bzw. ausgeschaltet und/oder einePower contacts 5 of the accumulator 1 switched on or off and / or a
Verbindung mit einem Smart Device über die Drahtlosnetzwerkeinheit 14 hergestellt werden kann. Connection with a smart device via the wireless network unit 14 can be established.
Weitere mögliche Zusatzeinheiten 16 die den Betrieb des Akkumulators 1 und/oder den Betrieb der an den Akkumulator 1 angeschlossenen externen Geräte verbessern oder vereinfachen, sind lediglich schematisch dargestellt. Eine solche Zusatzeinheit 16 ist beispielsweise ein der Kontakteinheit 3 zugeordneter Synchronisationspin, mittels dem mehrere Kontakteinheiten 3 durch ein externes Gerät synchronisiert werden können. Weitere mögliche Zusatzeinheiten 16 sind ein extra Ladepfad, ein Hilfsspannungskontakt, der eine Spannungsquelle mit geringer Leistung für eine externe Elektronik bereitstellt, einen Aktivierungskontakt zum elektronischen Ein- bzw. Ausschalten des Akkumulators 1 bzw. von Leistungskontakten 5 des Further possible additional units 16 which improve or simplify the operation of the accumulator 1 and / or the operation of the external devices connected to the accumulator 1 are shown only schematically. Such an additional unit 16 is, for example, a synchronization pin assigned to the contact unit 3, by means of which several contact units 3 are synchronized by an external device can be. Further possible additional units 16 are an extra charging path, an auxiliary voltage contact which provides a low-power voltage source for external electronics, an activation contact for electronically switching the accumulator 1 or power contacts 5 on and off
Akkumulators 1, einen Notauskontakt zum Ausschalten des Akkumulators 1 in Notfällen, Anzeigeelemente, beispielsweise zum Anzeigen des Ladezustands der Sekundärzellen 2 oder zum Anzeigen des Betriebsstatus des Akkumulators 1 oder einzelner Funktionen des Akkumulators 1 und/oder Überwachungselemente zur Überwachung der Spannung und/oder Temperatur der Sekundärzellen 2. Accumulator 1, an emergency stop contact for switching off the accumulator 1 in emergencies, display elements, for example to display the state of charge of the secondary cells 2 or to display the operating status of the accumulator 1 or individual functions of the accumulator 1 and / or monitoring elements for monitoring the voltage and / or temperature of the Secondary cells 2.
Über ein Indikationsmittel 17, das hier als Lichtquelle dargestellt ist, kann über ein Smart Device die physikalische Identifikation eines Akkumulators 1 durchgeführt werden. Das heißt, bei Vorhandensein mehrerer Akkumulatoren 1 kann der gerade mit dem Smart Device verbundene bzw. der gerade im Smart Device aktive The physical identification of a rechargeable battery 1 can be carried out via a smart device using an indicator 17, which is shown here as a light source. That is, if several accumulators 1 are present, the one currently connected to the smart device or the one currently active in the smart device can be used
Akkumulator 1 über einen Steuerbefehl im Smart Device derart gesteuert werden, dass das Indikationsmittel 17 angeschaltet wird. Damit kann dieser Akkumulator 1 auf schnelle und einfache Art und Weise identifiziert werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer Lichtquelle kann auch ein akustisches Indikationsmittel 17, beispielsweise ein Buzzer, vorgesehen sein. Accumulator 1 can be controlled via a control command in the smart device in such a way that the indication means 17 is switched on. This accumulator 1 can thus be identified in a quick and simple manner. As an alternative or in addition to a light source, an acoustic indicator 17, for example a buzzer, can also be provided.
Schließlich weist der Akkumulator 1 eine Kühloberfläche 18 auf, wobei die Oberfläche durch Kühlrippen 19 vergrößert ist. Über diese Kühloberfläche 18 wird beim Betrieb des Akkumulators 1 - sowohl beim Bereitstellen von elektrischer Energie für Anwendungsgeräte als auch beim Laden - entstandene Wärme schnell wieder abgegeben, so dass eine Überhitzung der Sekundärzellen 2 vermieden wird. Finally, the accumulator 1 has a cooling surface 18, the surface being enlarged by cooling fins 19. During operation of the accumulator 1 - both when providing electrical energy for application devices as well as during charging - generated heat is quickly given off again via this cooling surface 18, so that overheating of the secondary cells 2 is avoided.
Figur 2 zeigt eine schematische Zeichnung einer typischen Anwendung von FIG. 2 shows a schematic drawing of a typical application of FIG
Akkumulatoren 1, wie sie beispielsweise in einem Wohnmobil oder einem Hausboot auftreten kann. Im Rahmen der Patentansprüche sind jedoch viele weitere Accumulators 1, as can occur, for example, in a mobile home or a houseboat. However, many more are within the scope of the claims
Anwendungsmöglichkeiten denkbar. Dabei sind zwei Akkumulatoren 1 mit einer Mehrzahl an externen Geräten, nämlich einer Photovolta ik-Anlage 20, einem Possible applications are conceivable. There are two accumulators 1 with a plurality of external devices, namely a photovoltaic system 20, one
Ladegerät 21, und zwei Anwendungsgeräten 22 verbunden. Darüber hinaus sind die Akkumulatoren 1 noch miteinander verbunden. Die Verbindungslinien sind dabei lediglich schematisch zu verstehen. Charger 21, and two application devices 22 connected. In addition, the accumulators 1 are still connected to one another. The connecting lines are to be understood only schematically.
Die Verbindungen erfolgen dabei über Kontaktelemente 23, die hier als Stecker ausgeführt sind und die mit den Kontakteinheiten 3 der Akkumulatoren 1 verbunden sind. Die Kontaktelemente 23 weisen dabei zumindest zwei elektrische Gegenkontakte auf, mit denen mit den elektrischen Kontakten 4 der Kontakteinheit 3 des Akkumulators 1 eine Verbindung hergestellt wird. Für den Fall, dass die The connections are made via contact elements 23, which are designed here as plugs and which are connected to the contact units 3 of the accumulators 1. The contact elements 23 have at least two electrical Mating contacts with which a connection is established with the electrical contacts 4 of the contact unit 3 of the accumulator 1. In the event that the
Kontakteinheiten 3 Stecker, Klemmen oder Klemmelemente sind, sind die Contact units 3 are plugs, terminals or clamping elements are the
Kontaktelemente 23 Steckdosen, Klemmelemente bzw. Klemmen. Des Weiteren weisen die Kontaktelemente 23 einen Gerätespeicher und eine Contact elements 23 sockets, clamping elements or terminals. Furthermore, the contact elements 23 have a device memory and a
Speicherausgabeeinheit auf, so dass die Kommunikation mit der Speicherleseeinheit 13 des Akkumulators 1 stattfinden kann. Memory output unit so that communication with the memory reading unit 13 of the accumulator 1 can take place.
Die Kommunikation der Akkumulatoren 1 mit den externen Geräten 20, 21, 22 wurde in der Beschreibung von Figur 1 ausführlich dargestellt. Zusätzlich dazu kommunizieren die Akkumulatoren 1 mit einem Smart Device 24 über eine The communication of the accumulators 1 with the external devices 20, 21, 22 was shown in detail in the description of FIG. In addition, the accumulators 1 communicate with a smart device 24 via a
Drahtlosnetzwerkeinheit 14, was auch in der vorangegangenen Beschreibung ausführlich dargestellt wurde. In der vorliegenden Anwendung wird der obere Akkumulator 1 von der Photovoltaik- Anlage 20 und dem Ladegerät 21 geladen. Die hierfür passenden elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte 5 werden dabei durch das Elektronikmodul 6 und die Steuereinheit 7 bereitgestellt. Der obere Akkumulator 1 versorgt zudem ein Anwendungsgerät 22 mit elektrischer Energie, während der untere Akkumulator 1 ein weiteres Anwendungsgerät 22 mit elektrischer Energie versorgt, das über drei Kontakteinheiten 3 am Akkumulator 1 angeschlossen ist. Wireless network unit 14, which was also shown in detail in the preceding description. In the present application, the upper accumulator 1 is charged by the photovoltaic system 20 and the charger 21. The appropriate electrical properties of the power contacts 5 are provided by the electronics module 6 and the control unit 7. The upper accumulator 1 also supplies an application device 22 with electrical energy, while the lower accumulator 1 supplies another application device 22 with electrical energy, which is connected to the accumulator 1 via three contact units 3.
Um beide Akkumulatoren 1 auf den gleichen Ladezustand zu bringen, sind diese miteinander verbunden. Über das Smart Device 24 gesteuert kann ein In order to bring both accumulators 1 to the same state of charge, they are connected to one another. Controlled via the smart device 24, a
Ladungsaustausch herbeigeführt werden. Charge exchange can be brought about.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Akkumulator 1 accumulator
2 Sekundärzelle 2 secondary cell
3 Kontakteinheit 3 contact unit
4 elektrischer Kontakt 4 electrical contact
5 Leistungskontakt 5 power contact
6 Elektronikmodul 6 electronics module
7 Steuereinheit 7 control unit
8 4-Quadranten DC-DC-Wandler 8 4-quadrant DC-DC converters
9 Echtzeituhr 9 Real-time clock
10 Satellitennavigationsmodul 10 satellite navigation module
11 Inertialsensor 11 inertial sensor
12 Kommunikationseinheit 12 communication unit
13 Speicherleseeinheit 13 Memory reader
14 Drahtlosnetzwerkeinheit 14 Wireless Network Unit
15 Schalter 15 switches
16 Zusatzeinheit 16 additional unit
17 Indikationsmittel 17 means of indication
18 Kühloberfläche 18 cooling surface
19 Kühlrippen 19 cooling fins
20 Photovolta ik-An läge 20 photovoltaic systems
21 Ladegerät 21 charger
22 Anwendungsgerät 22 Application device
23 Kontaktelement 23 contact element
24 Smart Device 24 Smart Device

Claims

Patentansprüche Claims
1. Akkumulator zum Bereitstellen von elektrischer Energie, aufweisend zumindest eine wiederaufladbare Sekundärzelle (2), zumindest eine Kontakteinheit (3) zum Verbinden des Akkumulators (1) mit einem externen Gerät (20; 21; 22), insbesondere einem Anwendungsgerät (22), einem Ladegerät (21) und/oder einem weiteren Akkumulator (1), wobei die Kontakteinheit (3) zumindest zwei elektrische Kontakte (4) umfasst, wobei zumindest zwei der elektrischen 1. Accumulator for providing electrical energy, having at least one rechargeable secondary cell (2), at least one contact unit (3) for connecting the accumulator (1) to an external device (20; 21; 22), in particular an application device (22), a charger (21) and / or a further accumulator (1), wherein the contact unit (3) comprises at least two electrical contacts (4), at least two of the electrical
Kontakte (4) Leistungskontakte (5) sind, und zumindest ein Elektronikmodul (6), wobei das Elektronikmodul (6) mit zumindest einer der Sekundärzellen (2), und vorzugsweise mit zumindest einer der Kontakteinheiten (3), verbunden ist. Contacts (4) are power contacts (5), and at least one electronics module (6), the electronics module (6) being connected to at least one of the secondary cells (2), and preferably to at least one of the contact units (3).
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 2. Accumulator according to claim 1, characterized in that the
Elektronikmodul (6) eine Steuereinheit (7) zum Steuern, insbesondere zum dynamischen Steuern, der elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte (5) aufweist, wobei insbesondere die Steuereinheit (7) zumindest einen, Electronic module (6) has a control unit (7) for controlling, in particular for dynamic control, the electrical properties of the power contacts (5), with in particular the control unit (7) at least one
vorzugsweise für jede Kontakteinheit einen, 2-Quadranten DC-DC-Wandler oder 4-Quadranten DC-DC-Wandler (8) umfasst. preferably comprises a 2-quadrant DC-DC converter or 4-quadrant DC-DC converter (8) for each contact unit.
3. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuern der elektrischen Eigenschaften der Leistungskontakte (5) das Bereitstellen einer oder mehrerer Nennspannungen, das Bereitstellen des Aktivierens und 3. Accumulator according to claim 2, characterized in that the control of the electrical properties of the power contacts (5) the provision of one or more nominal voltages, the provision of the activation and
Deaktivierens der Leistungskontakte (5), das Bereitstellen einer Deactivating the power contacts (5), providing a
Strombegrenzung der Leistungskontakte (5), das Bereitstellen einer Current limitation of the power contacts (5), the provision of a
Leistungsverteilung bei der Vernetzung mehrerer Akkumulatoren (1), das Power distribution when networking several accumulators (1), the
Bereitstellen eines, vorzugsweise einstellbaren, virtuellen Innenwiderstands zur vereinfachten Parallelschaltung von Akkumulatoren (1), das Bereitstellen einer Emulation anderer wiederaufladbarer Energiespeicher zum Aufladen an spezifischen Ladegeräten (21), das Bereitstellen von parametrierbaren virtuellen Entladekennlinien zum Ladungsausgleich zwischen parallel geschalteten Provision of a preferably adjustable, virtual internal resistance for the simplified parallel connection of accumulators (1), the provision of an emulation of other rechargeable energy storage devices for charging on specific chargers (21), the provision of parameterizable virtual discharge characteristics for charge equalization between parallel-connected
Akkumulatoren (1), das Bereitstellen eines Powermanagements und/oder das Bereitstellen von Maximum-Power-Point-Tracking umfasst. Accumulators (1) comprising providing power management and / or providing maximum power point tracking.
4. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (6) zumindest eine Funktionseinheit (9; 10; 11), insbesondere eine Uhr, eine Echtzeituhr (9), ein Satellitennavigationsmodul (10), ein Drahtlosnetzwerkmodul, einen Neigungssensor, einen Gyrosensor und/oder einen Inertialsensor (11), aufweist. 4. Accumulator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electronic module (6) has at least one functional unit (9; 10; 11), in particular a clock, a real-time clock (9), a satellite navigation module (10), a wireless network module, a tilt sensor, a gyro sensor and / or an inertial sensor (11).
5. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ( 1) eine Kommunikationseinheit ( 12), insbesondere zumindest einen der Kontakteinheit (3) zugeordneten Kommunikationspin und/oder ein drahtloses Kommunikationsmodul, zur Kommunikation mit dem externen Gerät (20; 21 ; 22) aufweist, so dass insbesondere eine oder mehrere der Funktionseinheiten (9; 10; 11) vom externen Gerät (20; 21 ; 22) aus zugreifbar sind. 5. Accumulator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the accumulator (1) has a communication unit (12), in particular at least one communication pin assigned to the contact unit (3) and / or a wireless communication module, for communication with the external device ( 20; 21; 22), so that in particular one or more of the functional units (9; 10; 11) can be accessed from the external device (20; 21; 22).
6. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (6) eine Speicherleseeinheit ( 13) aufweist zum drahtgebundenen und/oder drahtlosen Auslesen und/oder Schreiben eines Gerätespeichers des externen Geräts (20; 21 ; 22) . 6. Accumulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electronic module (6) has a memory reading unit (13) for wired and / or wireless reading and / or writing of a device memory of the external device (20; 21; 22).
7. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul (6) mindestens eine Drahtlosnetzwerkeinheit ( 14), insbesondere zur Kommunikation mit einem Smart Device (24), aufweist, wobei insbesondere Parameter des Elektronikmoduls (6) und/oder externer Geräte (20; 21 ; 22) über das Smart Device (24) editierbar sind . 7. Accumulator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electronic module (6) has at least one wireless network unit (14), in particular for communication with a smart device (24), wherein in particular parameters of the electronic module (6) and / or external devices (20; 21; 22) can be edited via the smart device (24).
8. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ( 1) zumindest eine Zusatzeinheit ( 15; 16), insbesondere einen Synchronisationspin zur Synchronisation der Kontakteinheiten (3) durch ein externes Gerät (20; 21 ; 22), einen Schalter ( 15), vorzugsweise einen Tastschalter, insbesondere zum Ein- und/oder Ausschalten des Akkumulators8. Accumulator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the accumulator (1) has at least one additional unit (15; 16), in particular a synchronization pin for synchronizing the contact units (3) by an external device (20; 21; 22) , a switch (15), preferably a pushbutton switch, in particular for switching the accumulator on and / or off
( 1), einen extra Ladepfad, einen Hilfsspannungskontakt, einen (1), an extra charging path, an auxiliary voltage contact, a
Aktivierungskontakt, einen Notauskontakt, Anzeigeelemente, Activation contact, an emergency stop contact, display elements,
Überwachungselemente zur Überwachung der Spannung und/oder Temperatur der Sekundärzellen (2), aufweist. Monitoring elements for monitoring the voltage and / or temperature of the secondary cells (2).
9. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ( 1) optische und/oder akustische Indikationsmittel ( 17) aufweist, insbesondere zur über ein Smart Device (24) gesteuerten 9. Accumulator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the accumulator (1) has optical and / or acoustic indication means (17), in particular for controlled via a smart device (24)
physikalischen Identifikation des Akkumulators ( 1) . physical identification of the accumulator (1).
10. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ( 1) eine Kühloberfläche ( 18), insbesondere mit Kühlrippen ( 19), aufweist. 10. Accumulator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the accumulator (1) has a cooling surface (18), in particular with cooling fins (19).
11. Kontaktelement zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit einer 11. Contact element for making electrical contact with a
Kontakteinheit (3) eines Akkumulators ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend zumindest zwei elektrische Gegenkontakte zum Herstellen der Verbindung mit den elektrischen Kontakten (4) der Kontakteinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (23) einen Gerätespeicher und zumindest eine Speicherausgabeeinheit zum drahtgebundenen und/oder drahtlosen Ausgeben und/oder Schreiben des Gerätespeichers aufweist. Contact unit (3) of a rechargeable battery (1) according to one of Claims 1 to 10, having at least two electrical mating contacts for establishing the connection with the electrical contacts (4) of the contact unit (3), characterized in that the contact element (23) has a device memory and has at least one memory output unit for wired and / or wireless output and / or writing of the device memory.
12. Verfahren zum Betreiben eines Akkumulators ( 1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Kontaktelement (23) eines externen Geräts (20; 21 ; 22), insbesondere eines Anwendungsgeräts (22), eines Ladegeräts (21) und/oder eines weiteren Akkumulators ( 1), mit einer Kontakteinheit (3) des Akkumulators ( 1) verbunden wird . 12. The method for operating a rechargeable battery (1) according to one of claims 1 to 10, wherein a contact element (23) of an external device (20; 21; 22), in particular an application device (22), a charger (21) and / or a further accumulator (1) is connected to a contact unit (3) of the accumulator (1).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine 13. The method according to claim 12, characterized in that a
Speicherleseeinheit ( 13) eines Elektronikmoduls (6) des Akkumulators ( 1) einen Gerätespeicher des externen Geräts (20; 21 ; 22) ausliest und die elektrischen Eigenschaften von Leistungskontakten (5) der Kontakteinheit (3) in Abhängigkeit der ausgelesenen Daten, insbesondere dynamisch, steuert. Memory reading unit (13) of an electronic module (6) of the accumulator (1) reads a device memory of the external device (20; 21; 22) and the electrical properties of power contacts (5) of the contact unit (3) as a function of the data read out, in particular dynamically, controls.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass, 14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that,
insbesondere durch Drücken eines Schalters ( 15) des Akkumulators ( 1), eine drahtlose Netzwerkverbindung zwischen einem Smart Device (24) und einer Drahtlosnetzwerkeinheit ( 14) des Elektronikmoduls (6) des Akkumulators ( 1) aufgebaut wird und von dem Smart Device (24) über die drahtlose in particular by pressing a switch (15) of the accumulator (1), a wireless network connection between a smart device (24) and a wireless network unit (14) of the electronic module (6) of the accumulator (1) is established and the smart device (24) over the wireless
Netzwerkverbindung Akkumulator-interne Daten ausgelesen und/oder neue Betriebsparametereinstellungen vorgenommen und/oder Parameter im Network connection Internal accumulator data read out and / or new operating parameter settings made and / or parameters in
Gerätespeicher des externen Geräts (20; 21 ; 22) gelesen und/oder geschrieben werden. Device memory of the external device (20; 21; 22) can be read and / or written.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ( 1) über einen Stromfluss an der Kontakteinheit (3), insbesondere an einem Aktivierungskontakt der Kontakteinheit (3), eingeschaltet wird, und vorzugsweise bei Unterbrechung dieses Stromflusses der Stromfluss an einem oder mehreren Leistungskontakten (5) von einer oder mehreren Kontakteinheiten (3) beendet wird, und der Akkumulator ( 1) vorzugsweise nur dann über den Stromfluss an der Kontakteinheit (3) einschaltbar ist, wenn der Ladezustand der Sekundärzellen (2) des Akkumulators ( 1) einen vorgegebenen Wert überschreitet. 15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the accumulator (1) is switched on via a current flow to the contact unit (3), in particular to an activation contact of the contact unit (3), and preferably when this current flow is interrupted Current flow at one or more power contacts (5) is terminated by one or more contact units (3), and the accumulator (1) can only be switched on via the current flow at the contact unit (3) when the The state of charge of the secondary cells (2) of the accumulator (1) exceeds a predetermined value.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ( 1) abgeschaltet wird, wenn eine Sekundärzelle (2) des16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the accumulator (1) is switched off when a secondary cell (2) of the
Akkumulators ( 1) einen vorgegebenen Ladungszustand unterschreitet und vorzugsweise der Akkumulator ( 1) wieder eingeschaltet wird, wenn an einer Kontakteinheit (3) ein Ladestrom angelegt wird . Accumulator (1) falls below a predetermined state of charge and the accumulator (1) is preferably switched on again when a charging current is applied to a contact unit (3).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator ( 1) mit einem Schalter ( 15), insbesondere einem Tastschalter, ein- und/oder ausgeschaltet wird . 17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the accumulator (1) with a switch (15), in particular a push button switch, is switched on and / or off.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass automatisch und/oder von dem Smart Device (24) gesteuert ein 18. The method according to any one of claims 12 to 17, characterized in that automatically and / or controlled by the smart device (24)
Ladungsausgleich der Sekundärzellen (2) des Akkumulators ( 1) durchgeführt wird . Charge equalization of the secondary cells (2) of the accumulator (1) is carried out.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19907498C2 (en) * 1999-02-22 2001-03-15 Sanyo Energy Europ Corporate G Contact device for contacting an electrical energy store and energy storage arrangement
EP1780867B1 (en) * 2005-10-28 2016-11-30 Black & Decker Inc. Battery pack for cordless power tools
EP1952518B1 (en) * 2005-11-23 2018-01-10 Metabowerke GmbH Rechargeable battery for connection to a load
DE102010024235B4 (en) * 2010-06-18 2016-11-10 Continental Automotive Gmbh Battery cell and battery
DE102011107053A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Li-Tec Battery Gmbh Electrochemical energy storage device, and method of operation thereof

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