WO2019057613A1 - Batterieanordnung - Google Patents

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WO2019057613A1
WO2019057613A1 PCT/EP2018/074822 EP2018074822W WO2019057613A1 WO 2019057613 A1 WO2019057613 A1 WO 2019057613A1 EP 2018074822 W EP2018074822 W EP 2018074822W WO 2019057613 A1 WO2019057613 A1 WO 2019057613A1
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WO
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charge
state
light
elements
battery assembly
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/074822
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English (en)
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Inventor
Michael Grillenberger
Felix Nickl
Dominic BUCHSTALLER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/10—Fuel cells in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • Battery assembly The present invention relates to an improved battery ⁇ arrangement.
  • Batteries are interconnections of several similar galvanic cells or elements.
  • the galvanic elements are Sekundärele ⁇ elements.
  • Rechargeable batteries are indispensable in many technical fields.
  • a further field of application for Rechargeable Batte ⁇ rien is being built as a temporary storage of electrical energy in the residential sector.
  • a particular advantage of the present invention is the fact that the operating state of the battery assembly can be determined without further technical aids by untrained without Wei ⁇ teres.
  • the battery arrangement has a display control which is controlled by means of an increasing sequence of adjacent lighting elements indicates a charging process. The last luminous element reaches the current state of charge.
  • a discharge process is illustrated by the fact that initially a standing the current charging condition corresponding number of light-emitting elements illuminates wel ⁇ che then extinguished in a decreasing sequence succession.
  • Another advantage is the fact that charging and Be ⁇ operating state can be represented by the same light source.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a battery assembly
  • Fig. 2 is a schematic representation of certain circuit-technical components of the battery assembly
  • FIG. 1 an exemplary battery assembly 100 is shown sche ⁇ matically.
  • the battery device in the example of FIG. 1 is substantially parallelepiped-shaped with a height and width relative shallow depth and is therefore suitable special ⁇ DERS for wall mounting or as Aufstell réelle on a wall.
  • Battery assembly 100 has a viewing side 110.
  • the viewing side 110 is the side of the device that is best visible when used as intended. For wall mounting at a height of 1.5 m, this is, for example, the housing front facing the viewer in front of the device.
  • the viewing side 110 has openings 120, which are arranged and dimensioned such that luminous elements arranged behind these openings are at least visible when they are illuminated. In the example of FIG. 1 the openings are arranged in three rows. The three rows form three concentric circular or elliptic segments.
  • view page 110 has further openings 130 that are configured to make the segments of a two and one half digit numerical display visible.
  • the battery arrangement has a series of components shown schematically in FIG. 2: at least one rechargeable electrical system
  • Memory element 140 and a circuit 150 for monitoring the state of charge of the at least one rechargeable electric storage element 140 are further circuits, for example, circuits for controlling the charge and Ent ⁇ charging process or for monitoring the temperature of the memory element. These are useful for the functioning of the battery ⁇ arrangement or even necessary to play in the context of the present invention, however, is not particularly important and therefore remain hereinafter mentioned, with out ⁇ acceptance of the fact that these circuits in unit with the circuit 150 for Monitoring the state of charge can be implemented.
  • the charge status indicator 170 may be implemented on a circuit board or otherwise secured inside the battery assembly so that when removing or opening the view side 110 of the housing, electrical connections (eg, cables) need not be considered or separated. It is only important that, as already explained above, the opening gene 120 in relation to the lighting elements 170 (or vice versa, the lighting elements 170 formulated in relation to the openings 120) are arranged so that through the openings 120 in the view side 110 of the housing, the lighting elements are at least visible when they light up.
  • Battery assembly 100 further includes a state of charge indicator controller 160 coupled to the state of charge monitoring circuit 150. With coupling here is one
  • Coupling meant to exchange information; This coupling can be wired or wireless and does not have to be permanent, but only during the transmission of information.
  • the charge state display controller 160 has means for determining a current state of charge of the at least one rechargeable electric storage element.
  • the circuit 150 for monitoring the state of charge determines the state of charge, depending on the ⁇ mentation continuously or upon request by another component.
  • the means for determining a current state of charge implemented in connection with the state of charge indicator control 160 initiate such determination of the state of charge or inquire about the current state of charge.
  • the current state of charge detection means implemented in the state of charge indicator control 160 are passive means for receiving a state of charge transferred from the state of charge monitoring circuit 150.
  • the charge state is accommodated ⁇ up by the circuit 150 for monitoring the state of charge advantageously in percent.
  • the number of light-emitting elements 170 is stored as a parameter and a road ⁇ strategy, such as charge states to be imaged on light conditions.
  • a road ⁇ strategy such as charge states to be imaged on light conditions.
  • One possible strategy is a linear strategy.
  • DA with is meant that the charge states with a range of commonly 0% to 100% to N regions linearly mapped ⁇ to.
  • N 5 that is, the first light emitting element 171 is the state of charge region associated with 0-20%, the second light-emitting element 172 of the state of charge range 21% -40%, the third light-emitting element 173 of the state of charge ⁇ stand range 41-60%, the fourth lighting element 174, the state of charge range 61-80% and the fifth light-emitting element 175, the state of charge range 81-100%.
  • Such a linear strategy offers itself particularly then, when the discharge of the storage element has a linear characteristic, ie the reduction of the state of charge to 5 "6 with a high state of charge ⁇ stand by for example 95% on the one hand and at a niedri ⁇ gen state of charge of for example 10 % on the other hand is accompanied by the removal of the same amount of electric energy. Assigns the discharge a different course to it is to compensate before ⁇ part by way of this calculation so that the display linear as possible which still removable electrical Ener ⁇ strategy based on the total removable This compensation can be done either by the state of charge indicator control 160 or by the state of charge monitoring circuit 150.
  • the strategy for education from ⁇ now is to show not only the charge state, but also the operating status (load / unload) without providing additional lighting elements for this.
  • ⁇ closing we switched the third light element and finally the fourth.
  • the lighting time can be longer here, be ⁇ before all lighting elements are disabled and the cycle begins again. The cycle continues until the state of charge changes or charging stops or is interrupted.
  • the light-emitting elements are arranged in a row and the first light-emitting element is one of the two outer Leuch ⁇ sliding members, the second light-emitting element is immediately adjacent to said first opposite, the third light-emitting element which directly ne ⁇ ben second lying, which is not the first Leuchtele ⁇ ment is, etc.
  • the row formed line, circle, or ellipse segment
  • Benut ⁇ Zern is an increasing beam or a growing segment, what is meant without explaining Benut ⁇ Zern.
  • the fourth light-emitting element 174 (i 4) de ⁇ activated; the resulting state remains for a short, preset or configurable time, eg 1 second.
  • the second light-emitting element is turned off and finally the first.
  • unloading here refers to a discharging operation by an external consumer; the self-discharge is negligible here.
  • a fault condition can be signaled by the bulbs corresponding to the current state of charge flashing.
  • a higher frequency than normal charging or discharging can be used to signal the user to the particular situation.
  • N A further enlargement of N is possible, but will lead in the least cases to the fact that the user is better informed about the state of charge without further aids.
  • An aid would be a scale along the openings 120 on the view side 110 of the housing. This is all ⁇ absolutely not practical in all cases, since light is required for reading the scale, either implemented a ⁇ be illuminated scale or reading is only possible if there is enough ambient light.
  • a precise (eg accurate to 1%) indication of the state of charge is possible in addition to the strategies described above, by means of a at least two-and-a-half digits numerical display, which is also read through openings 130 through the view side 110 of the housing the Ladezu ⁇ stand is displayed numerically.
  • a at least two-and-a-half digits numerical display which is also read through openings 130 through the view side 110 of the housing the Ladezu ⁇ stand is displayed numerically.
  • known seven-segment displays can be used for this purpose.
  • the numeric display can also be used to display error codes in the event of an error.
  • two-colored or multi-colored lighting means are used in order to make the operating states quickly detectable.
  • three-color bulbs green / yellow / red can be used ⁇ the: activation of red signals (in addition to the rapid flashing) the presence of a fault; Activation of green indicates charging or standby condition and activation of yellow indicates discharge status.
  • each N einfarbi ⁇ ge lamps that is, for example, red / yellow / green
  • the charge status display controller 160 is placed side by side and activated by the charge status display controller 160 in accordance with the operating state. Furthermore, it is possible to make the brightness of the lamps dependent on the current state.
  • a battery assembly according to the present invention is particularly suitable for the purpose described above, namely as a buffer for electrical energy in the household sector in connection with intelligent electrical power distribution networks and decentralized generation of electrical energy by the end user itself.
  • the battery arrangement statio ⁇ när or quasistationär operated.
  • the battery assembly is for example permanently installed (wall mounting or fixed to the ground) or, for example, movable on rollers or sliders, but is not usually moved during operation.
  • One for the appli ⁇ case of use as an intermediate storage for electrical energy in Be ⁇ rich households suitable battery arrangement has at the current state of Akkumulatortechnik a considerable mass and can be transported away only with effort from the installation. All the more important is the maintenance-free operation and the clear, fast and aid-free determination of the operating state by the owner or user.
  • controller includes processors and processing units in the broadest sense, such as general purpose processors, graphics processors, digital signal processors, application specific integrated circuits (ASICs), programmable logic circuits such as FPGAs, discrete analog or digital circuits, and the like Combinations thereof, including any other processing units known to those skilled in the art or developed in the future.
  • processors can consist of one or more devices. If a processor consists of several devices, these can be configured for parallel or sequential processing of instructions.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieanordnung (100) mit einem Gehäuse, das eine Ansichtsseite (110) aufweist und zumindest einem wiederaufladbaren elektrischen Speicherelement (140) sowie einer Schaltung (150) zur Überwachung des Ladezustands des zumindest einen wiederaufladbaren elektrischen Speicherelements. Eine Ladezustandsanzeige (170) umfasst N > 2 nebeneinander angeordnete Leuchtelemente (171..175), die so angeordnet sind, dass sie durch Öffnungen (120) in der Ansichtsseite (110) des Gehäuses sichtbar sind. Die Leuchtelemente werden gesteuert von einer Ladezustandsanzeigensteuerung (160), die mit der Schaltung zur Überwachung des Ladezustands gekoppelt ist Mittel zum Ansteuern der N Leuchtelemente (170) aufweist, so dass Lade- und Betriebszustand durch die gleichen Leuchtmittel dargestellt werden.

Description

Beschreibung
Batterieanordnung Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Batterie¬ anordnung .
Batterien sind Zusammenschaltungen mehrerer gleichartiger galvanischer Zellen oder Elemente. Von Interesse im Zusammen- hang mit der vorliegenden Erfindung sind insbesondere wieder- aufladbare Batterien, deren galvanische Elemente Sekundärele¬ mente sind.
Wiederaufladbare Batterien sind in vielen Technikbereichen unverzichtbar. Im Zusammenhang mit intelligenten elektrischen Energieverteilungsnetzen und dezentraler Erzeugung elektrischer Energie durch den Endverbraucher selbst entsteht derzeit ein weiteres Anwendungsfeld für wiederaufladbare Batte¬ rien als Zwischenspeicher für elektrische Energie im Bereich privater Haushalte.
Speziell für diesen Bereich ist es von großer Bedeutung, dass die Energie ( zwischen) Speicher weitestgehend wartungsfrei ar¬ beiten und ihr Betriebszustand durch den Besitzer oder Benut- zer jederzeit ohne Hilfsmittel ermittelt werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batte¬ rieanordnung anzugeben, die das Ermitteln des Betriebszustands durch technisch Ungeübte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieanordnung gemäß Anspruch 1.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass der Betriebszustand der Batterieanordnung ohne weitere technische Hilfsmittel auch durch Ungeübte ohne Wei¬ teres ermittelt werden kann. Die Batterieanordnung verfügt über eine Anzeigesteuerung, die mittels einer zunehmenden Ab- folge benachbarter aufleuchtender Elemente einen Ladevorgang anzeigt. Das letzte erreichte leuchtende Element gibt dabei den aktuellen Ladezustand wieder. Ein Entladevorgang wird dadurch dargestellt, dass anfangs eine dem aktuellen Ladezu- stand entsprechende Anzahl von Leuchtelementen leuchtet, wel¬ che dann in einer abnehmenden Abfolge nacheinander erlöschen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass Lade- und Be¬ triebszustand durch die gleichen Leuchtmittel dargestellt werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen, insbesondere betreffend weitere Betriebszustände der Batterieanordnung, der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Batterieanordnung; Fig. 2 eine schematische Darstellung bestimmter schaltungs- technischer Komponenten der Batterieanordnung
In Fig. 1 ist eine beispielhafte Batterieanordnung 100 sche¬ matisch dargestellt. Die Batterieanordnung im Beispiel der Fig. 1 ist im Wesentlichen quaderförmig mit einer bezüglich Höhe und Breite geringen Tiefe und eignet sich daher beson¬ ders zur Wandmontage oder als Aufstellgerät an einer Wand.
Batterieanordnung 100 weist eine Ansichtsseite 110 auf. Bei der Ansichtsseite 110 handelt es sich um die Seite des Ge- räts, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung am besten sichtbar ist. Bei Wandmontage in einer Höhe von 1,5 m ist dies beispielsweise die dem vor dem Gerät stehenden Betrachter zugewandte Gehäusevorderseite. Die Ansichtsseite 110 weist erfindungsgemäß Öffnungen 120 auf, die so angeordnet und dimensioniert sind, dass hinter diesen Öffnungen angeordnete Leuchtelemente zumindest dann sichtbar sind, wenn diese leuchten. Im Beispiel der Fig. 1 sind die Öffnungen in drei Reihen angeordnet. Die drei Reihen bilden drei konzentrische Kreis- oder Ellipsensegmente.
Optional weist Ansichtsseite 110 weitere Öffnungen 130 auf, die so gestaltet sind, dass die Segmente einer zweieinhalb- stelligen numerischen Anzeige dadurch sichtbar werden.
Neben dem Gehäuse mit Ansichtseite 110 weist die Batteriean¬ ordnung eine Reihe in Fig. 2 schematisch dargestellter Kompo- nenten auf: zumindest ein wiederaufladbares elektrisches
Speicherelement 140 und eine Schaltung 150 zur Überwachung des Ladezustands des zumindest einen wiederaufladbaren elektrischen Speicherelements 140. In der Praxis werden weitere Schaltungen implementiert sein, beispielsweise Schaltungen zur Steuerung des Lade- und Ent¬ ladevorganges oder zur Überwachung der Temperatur des Speicherelements. Diese sind für das Funktionieren der Batterie¬ anordnung zwar nützlich oder sogar erforderlich, spielen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung aber keine besondere Rolle und bleiben daher im Weiteren unerwähnt, mit Aus¬ nahme des Umstandes, dass diese Schaltungen in Einheit mit der Schaltung 150 zur Überwachung des Ladezustandes implementiert sein können.
Batterieanordnung 100 weist eine Ladezustandsanzeige 170 auf, welche N > 2 nebeneinander angeordnete Leuchtelemente 171-175 aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um N = 5 Leuchtelemente. Als Leuchtelemente sind LED aufgrund ihres geringen Leistungsbedarfs und der geringen Ab¬ wärme besonders geeignet.
Die Ladezustandsanzeige 170 kann auf einer Platine realisiert oder anderweitig im Inneren der Batterieanordnung befestigt sein, so dass beim Abnehmen oder Öffnen der Ansichtsseite 110 des Gehäuses keine elektrischen Verbindungen (beispielsweise Kabel) berücksichtigt oder getrennt werden müssen. Wichtig ist lediglich, dass, wie oben bereits erläutert, die Öffnun- gen 120 in Relation zu den Leuchtelementen 170 (oder umgekehrt formuliert die Leuchtelemente 170 in Relation zu den Öffnungen 120) so angeordnet sind, dass durch die Öffnungen 120 in der Ansichtsseite 110 des Gehäuses die Leuchtelemente zumindest dann sichtbar sind, wenn sie leuchten. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel bedeutet dies, dass die Leuch¬ telemente in einer Reihe angeordnet sind, wobei die Form der Reihe einem Kreis- oder Ellipsensegment entspricht, dessen Parameter den Parametern des mittleren der drei oben genann- ten konzentrischen Kreis- oder Ellipsensegmenten zumindest annähernd entsprechen.
Batterieanordnung 100 weist ferner eine Ladezustandsanzeigensteuerung 160 auf, die mit der Schaltung 150 zur Überwachung des Ladezustands gekoppelt ist. Mit Kopplung ist hier eine
Kopplung zum Austausch von Informationen gemeint; diese Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen und muss nicht permanent, sondern nur während der Informationsübertragung bestehen .
Die Ladezustandsanzeigensteuerung 160 weist Mittel zum Ermitteln eines aktuellen Ladezustands des zumindest einen wieder- aufladbaren elektrischen Speicherelements auf. Damit ist fol¬ gendes gemeint: typischerweise ermittelt die Schaltung 150 zur Überwachung des Ladezustands den Ladezustand, je nach Im¬ plementierung kontinuierlich oder auf Anforderung durch eine andere Komponente. Abhängig von dieser Implementierung stoßen die in Zusammenhang mit der Ladezustandsanzeigensteuerung 160 implementierten Mittel zur Ermittlung eines aktuellen Ladezu- Stands eine solche Ermittlung des Ladezustands an oder fragen den aktuellen Ladezustand ab. Alternativ handelt es sich bei den in Zusammenhang mit der Ladezustandsanzeigensteuerung 160 implementierten Mitteln zur Ermittlung eines aktuellen Ladezustands um passive Mittel, die einen von der Schaltung 150 zur Überwachung des Ladezustands übertragenen Ladezustand empfangen. In wieder anderen Ausgestaltungen handelt es sich um Mittel, die den Ladezustand von einem Datenbus oder aus einem Register lesen. Der Ladezustand wird von der Schaltung 150 zur Überwachung des Ladezustands vorteilhafterweise in Prozent bereitge¬ stellt .
In der Ladezustandsanzeigensteuerung 160 ist als Parameter die Anzahl der Leuchtelemente 170 hinterlegt sowie eine Stra¬ tegie, wie Ladezustände auf Leuchtzustände abzubilden sind. Eine mögliche Strategie ist dabei eine lineare Strategie. Da- mit ist gemeint, dass die Ladezustände mit einem Wertebereich von häufig 0% bis 100% auf N Bereiche linear abgebildet wer¬ den. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gilt N = 5, d.h. dem ersten Leuchtelement 171 ist der Ladezustandsbereich 0-20% zugeordnet, dem zweiten Leuchtelement 172 der Ladezustandsbe- reich 21%-40%, dem dritten Leuchtelement 173 der Ladezu¬ standsbereich 41-60%, dem vierten Leuchtelement 174 der Ladezustandsbereich 61-80% und dem fünften Leuchtelement 175 der Ladezustandsbereich 81-100%. Eine solche lineare Strategie bietet sich insbesondere dann an, wenn die Entladung des Speicherelements einen linearen Verlauf aufweist, d.h. die Verringerung des Ladezustands um 5"6 bei einem hohen Ladezu¬ stand von beispielsweise 95% einerseits und bei einem niedri¬ gen Ladezustand von beispielsweise 10% andererseits geht mit der Entnahme der gleichen Menge elektrischer Energie einher. Weist die Entladung einen anderen Verlauf auf, ist es vor¬ teilhaft, diesen rechnerisch so zu kompensieren, dass die Anzeige möglichst linear die noch entnehmbare elektrische Ener¬ gie bezogen auf die insgesamt entnehmbare elektrische Energie wiedergibt. Diese Kompensation kann entweder durch die Lade- zustandsanzeigensteuerung 160 oder durch die Schaltung 150 zur Überwachung des Ladezustands erfolgen.
Ein weiterer Bestandteil der Strategie zur Abbildung von Ladezuständen auf Leuchtzustände wird im Folgenden erläutert.
Wie bereits beschrieben ist jedem Leuchtelement ein Ladezu¬ stand eindeutig zugeordnet. Beträgt der Ladezustand bei- spielswe.LSG 68 % ist dies im Fall von N = 5 der n = 4te Lade- zustand und entsprechend ist das n = 4te Leuchtelement 174 repräsentativ für diesen Ladezustand. Die Strategie zur Ab¬ bildung besteht nun darin, nicht nur den Ladezustand, sondern auch den Betriebszustand (Laden/Entladen) anzuzeigen, ohne hierfür weitere Leuchtelemente vorzusehen. Hierzu werden die Leuchtelemente i = l..n nacheinander aktiviert. Im Beispiel (n = 4, N = 5) sind zunächst alle Leuchtelemente 170 ausge¬ schaltet. Dann wird das erste Leuchtelement 171 (i = 1) akti¬ viert und leuchtet eine kurze, voreingestellte oder konfigu- rierbare Zeit allein, z.B. 1 Sekunde. Anschließend wird das zweite Leuchtelement 172 (i = 2) aktiviert, ohne dass das erste Leuchtelement 171 deaktiviert wird. Beide leuchten die gleiche Zeit wie zuvor das erste Leuchtelement allein. An¬ schließend wir das dritte Leuchtelement zugeschaltet und schließlich das vierte. Um anzuzeigen, dass dies der erreichte Ladezustand ist, kann die Leuchtzeit hier länger sein, be¬ vor alle Leuchtelemente deaktiviert werden und der Zyklus von vorn beginnt. Der Zyklus wird solange fortgeführt, bis sich der Ladezustandsbereich ändert oder das Laden beendet oder unterbrochen wird.
Die Leuchtelemente sind dabei in einer Reihe angeordnet und das erste Leuchtelement ist eines der beiden äußeren Leuch¬ telemente, das zweite Leuchtelement das unmittelbar neben dem ersten liegende, das dritte Leuchtelement das unmittelbar ne¬ ben dem zweiten liegende, welches nicht das erste Leuchtele¬ ment ist, usw. Je nachdem wie die Reihe geformt ist (Linie, Kreis- oder Ellipsensegment) ergibt sich beim Laden mit der vorstehend beschriebenen Strategie ein zunehmender Balken bzw. ein zunehmendes Segment, was ohne Erläuterung von Benut¬ zern verstanden wird.
Die Anzeigestrategie beim Entladen ist genau umgekehrt: die Leuchtelemente i = l..n werden zunächst aktiviert und davon ausgehend nacheinander deaktiviert. Im Beispiel (Ladezustand = 68%, n = 4, N = 5) sind zunächst Leuchtelemente i = l..n aktiviert. Dann wird das vierte Leuchtelement 174 (i = 4) de¬ aktiviert; der entstehende Zustand bleibt für eine kurze, voreingestellte oder konfigurierbare Zeit bestehen, z.B. 1 Sekunde. Anschließend wird das dritte Leuchtelement 173 (i = 3) deaktiviert, und die verbleibenden Leuchtelemente 172 und 171 leuchten die gleiche Zeit allein. Anschließend wird das zweite Leuchtelement abgeschaltet und schließlich das erste. Anschließend wird wieder der verbliebene Ladezustand ange¬ zeigt und der Zyklus beginnt von vorn. Der Zyklus wird solan¬ ge fortgeführt, bis sich der Ladezustandsbereich ändert oder das Entladen beendet oder unterbrochen wird. Sinnvollerweise bezieht sich Entladen hier auf einen Entladevorgang durch einen externen Verbraucher; die Selbstentladung sei hier vernachlässigbar klein.
Je nachdem wie die Reihe geformt ist (Linie, Kreis- oder El- lipsensegment ) ergibt sich beim Entladen mit der vorstehend beschriebenen Strategie ein abnehmender Balken bzw. ein abnehmendes Segment, was ohne Erläuterung von Benutzern verstanden wird. In Ausführungsbeispielen können weitere Betriebszustände angezeigt, ohne dass zusätzliche Leuchtelemente benötigt wer¬ den .
Ein Fehlerzustand kann signalisiert werden, indem die dem ak- tuellen Ladezustand entsprechenden Leuchtmittel blinken. Eine höhere Frequenz als beim normalen Lade- oder Entladevorgang kann genutzt werden, um dem Benutzer die besondere Situation zu signalisieren. Der Ruhe- bzw. Bereitschaftszustand, d.h. der Zustand, in dem kein Ladevorgang und kein Entladevorgang stattfindet und auch keine Fehlersituation vorliegt, kann angezeigt werden, indem der aktuelle Ladezustand dauerhaft angezeigt wird durch dau¬ erhaftes Leuchten der Leuchtmittel i = l..n für den n-ten La- dezustandsbereich .
Die Genauigkeit der Ladezustandsanzeige kann verbessert wer¬ den, indem mehr Leuchtmittel verwendet werden. Beispielsweise ergibt sich mit N = 10 Leuchtmitteln eine Auflösung von 10%, was für viele Anwendungsfälle ausreichend ist.
Eine weitere Vergrößerung von N ist zwar möglich, wird aber in den wenigsten Fällen dazu führen, dass der Benutzer ohne weitere Hilfsmittel besser über den Ladezustand informiert wird. Ein Hilfsmittel wäre eine Skala entlang der Öffnungen 120 auf der Ansichtsseite 110 des Gehäuses. Dies ist aller¬ dings nicht in allen Fällen praktikabel, da für das Ablesen der Skala Licht erforderlich ist, d.h. entweder wird eine be¬ leuchtete Skala implementiert oder das Ablesen ist nur bei genügend Umgebungslicht möglich.
Eine präzise (z.B. auf 1% genaue) Anzeige des Ladezustands ist zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Strategien möglich, indem mittels einer wenigstens zweieinhalbstelligen numerischen Anzeige, die durch Öffnungen 130 ebenfalls durch die Ansichtsseite 110 des Gehäuses ablesbar ist der Ladezu¬ stand numerisch angezeigt wird. Für diesen Zweck können bei- spielsweise bekannte Siebensegmentanzeigen verwendet werden. Die numerische Anzeige kann im Fehlerfall auch zur Anzeige von Fehlercodes verwendet werden.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden zwei- oder mehrfarbige Leuchtmittel eingesetzt, um die Be- triebszustände rasch erfassbar zu gestalten. Beispielsweise können dreifarbige Leuchtmittel grün/gelb/rot verwendet wer¬ den: Aktivierung von rot signalisiert (neben dem raschen Blinken) das vorliegen eines Fehlers; Aktivierung von grün signalisiert Lade- oder Bereitschaftszustand und Aktivierung von gelb signalisiert Entladezustand .
Anstelle mehrfarbiger Leuchtmittel können auch je N einfarbi¬ ge Leuchtmittel in geeigneten Farben (also beispielsweise rot/gelb/grün) nebeneinander platziert und durch die Ladezustandsanzeigensteuerung 160 entsprechend des Betriebszustandes aktiviert werden. Ferner ist es möglich, die Helligkeit der Leuchtmittel vom aktuellen Zustand abhängig zu machen.
Eine Batterieanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eig- net sich insbesondere für den eingangs beschriebenen Anwendungszweck, nämlich als Zwischenspeicher für elektrische Energie im Bereich privater Haushalte im Zusammenhang mit intelligenten elektrischen Energieverteilungsnetzen und dezentraler Erzeugung elektrischer Energie durch den Endverbraucher selbst. In diesem Kontext wird die Batterieanordnung statio¬ när oder quasistationär betrieben. Damit ist gemeint, dass die Batterieanordnung beispielsweise fest installiert wird (Wandmontage oder am Boden fixiert) oder aber beispielsweise auf Rollen oder Gleitern beweglich ist, während des Betriebs aber üblicherweise nicht bewegt wird. Eine für den Anwen¬ dungsfall als Zwischenspeicher für elektrische Energie im Be¬ reich privater Haushalte geeignete Batterieanordnung hat nach dem heutigen Stand der Akkumulatortechnik eine beachtliche Masse und kann nur mit Aufwand vom Installationsort abtrans- portiert werden. Umso wichtiger ist der wartungsfreie Betrieb und die eindeutige, schnelle und hilfsmittelfreie Ermittlung des Betriebszustands durch den Besitzer oder Benutzer.
Der Begriff "Steuerung", wie hier verwendet, umfasst Prozes- soren und Verarbeitungseinheiten im weitesten Sinne, also beispielsweise Universalprozessoren, Grafikprozessoren, digitale Signalprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) , programmierbare Logikschaltungen wie FPGAs, diskrete analoge oder digitale Schaltungen und belie- bige Kombinationen davon, einschließlich aller anderen dem Fachmann bekannten oder in Zukunft entwickelten Verarbeitungseinheiten. Prozessoren können dabei aus einer oder mehreren Vorrichtungen bestehen. Besteht ein Prozessor aus mehreren Vorrichtungen, können diese zur parallelen oder sequen- tiellen Verarbeitung von Instruktionen konfiguriert sein.
Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Aus¬ führungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht als Defi- nition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich der beigefügten Ansprüche.

Claims

Patentansprüche
1. Batterieanordnung (100) mit
- einem Gehäuse, das eine Ansichtsseite (110) aufweist;
- zumindest einem wiederaufladbaren elektrischen Speicherelement (140);
- einer Schaltung (150) zur Überwachung des Ladezustands des zumindest einen wiederaufladbaren elektrischen Speicherelements;
- einer Ladezustandsanzeige (170) umfassend N > 2 nebeneinan¬ der angeordnete Leuchtelemente (171..175), die im Innern der Batterieanordnung befestigt und so angeordnet sind, dass sie durch Öffnungen (120) in der Ansichtsseite (110) des Gehäuses sichtbar sind und beim Abnehmen oder Öffnen der Ansichtsseite (110) des Gehäuses keine elektrischen Verbindungen der Lade¬ zustandsanzeige berücksichtigt oder getrennt werden müssen;
- einer Ladezustandsanzeigensteuerung (160), die mit der Schaltung zur Überwachung des Ladezustands gekoppelt ist und folgendes aufweist:
- Mittel zum Ermitteln eines aktuellen Ladezustands;
- Mittel zum Ansteuern der N Leuchtelemente (170) der¬ art, dass
- wenn der aktuelle Ladezustand in einem n-ten La¬ dezustandsbereich des in N Ladezustandsbereiche aufgeteilten maximalen Ladezustands liegt und das zumindest eine Speicherelement aufgeladen wird, al¬ le nebenineinander angeordneten i = l..n Leuchtelemente beginnend mit einem ersten äußeren Leuchtele¬ ment (i = 1) nacheinander aktiviert werden, für ei- ne voreingestellte oder konfigurierbare Zeit ge¬ meinsam leuchten, anschließend deaktiviert werden, anschließend erneut beginnend mit dem ersten äuße¬ ren Leuchtelement (i = 1) nacheinander aktiviert werden, für die voreingestellte oder konfigurierba- re Zeit gemeinsam leuchten, anschließend deakti¬ viert werden und so fort bis der aktuelle Ladezu¬ stand in einen anderen Ladezustandsbereich fällt oder das Speicherelement nicht mehr aufgeladen wird;
- wenn der aktuelle Ladezustand in einem n-ten La¬ dezustandsbereich des in N Ladezustandsbereiche aufgeteilten maximalen Ladezustands liegt und das zumindest eine Speicherelement durch einen Verbrau¬ cher entladen wird, alle nebenineinander angeordneten i = n..l Leuchtelemente aktiviert werden und beginnend mit n-ten Leuchtelement nacheinander de- aktiviert werden, für eine voreingestellte oder konfigurierbare Zeit kein Leuchtelement leuchtet, anschließend erneut aktiviert werden und erneut be¬ ginnend mit dem n-ten Leuchtelement nacheinander deaktiviert werden und anschließend für die vorein- gestellte oder konfigurierbare Zeit kein Leuchtele¬ ment leuchte und so fort bis ein anderer Ladezu¬ standsbereich erreicht wird oder das Speicherele¬ ment nicht mehr durch einen externen Verbraucher entladen wird.
2. Batterieanordnung nach Anspruch 1, deren Ladezustandsanzeigensteuerung zusätzlich folgendes aufweist:
- Mittel zum Ansteuern der N Leuchtelemente derart, dass
- wenn der aktuelle Ladezustand in einem n-ten Ladezu- Standsbereich des in N Ladezustandsbereiche aufgeteilten maximalen Ladezustands liegt und für das zumindest eine Speicherelement eine von der Schaltung zur Überwachung des Ladezustands generierte Fehlermitteilung vorliegt, alle nebenineinander angeordneten i = l..n Leuchtelemen- te beginnend mit einem ersten äußeren Leuchtelement (i =
1) gleichzeitig mit einer voreingestellten oder konfigu¬ rierbaren Frequenz blinken bis der aktuelle Ladezustand in einen anderen Ladezustandsbereich fällt oder eine von der Schaltung zur Überwachung des Ladezustands generier- te Fehlerendemitteilung vorliegt.
3. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Ladezustandsanzeigensteuerung zusätzlich folgendes aufweist:
- Mittel zum Ansteuern der N Leuchtelemente derart, dass
- wenn der aktuelle Ladezustand in einem n-ten Ladezu¬ standsbereich des in N Ladezustandsbereiche aufgeteilten maximalen Ladezustands liegt und das zumindest eine Speicherelement weder aufgeladen noch durch einen externen Verbraucher entladen wird, alle nebenineinander an- geordneten i = l..n Leuchtelemente gleichzeitig dauer¬ haft leuchten bis aufgrund unvermeidbarer Entladung durch die Batterieanordnung selbst ein anderer Ladezustandsbereich erreicht wird oder das Speicherelement in einen anderen Betriebszustand versetzt wird.
4. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die folgendes aufweist:
- N mehrfarbige Leuchtelemente sowie
- Mittel zum Ansteuern der N mehrfarbigen Leuchtelemente der- art, dass
- die n Leuchtelemente während eines Aufladevorgangs in einer ersten Farbe leuchten und während eines Entlade¬ vorgangs in einer zweiten Farbe leuchten.
5. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Leuchtelemente und Öffnungen in der Ansichtsseite des Gehäuses entlang eines Kreis- oder Ellipsensegments angeord¬ net sind.
6. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung stationär oder quasistationär ist.
7. Elektrische Haushaltsanlage umfassend eine Batterieanord- nung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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