Titel

Batteriesystem und Vorrichtung zur Übertragung von Signalen innerhalb des Batteriesystems

Feld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriesystem gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind Batteriesysteme bekannt, wobei die Batteriesysteme einzelne Komponenten aufweisen und wobei Vorrichtungen zur draht- gebundenen Signalübertragung zwischen den Komponenten vorhanden sind.

Aus der DE102010011740A1 ist zudem eine Batterie bekannt, wobei in der Batterie Zustandsinformationen von einer Zelle drahtlos an eine Zentraleinheit gesendet werden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem, insbesondere einem Lithium- Ionen- Batteriesystem. Dabei weist das Batteriesystem mindestens ein Batte- riemodul und mindestens zwei Komponenten auf und es weist mindestens eine

Vorrichtung auf, wobei die mindestens eine Vorrichtung mindestens zwei Einheiten aufweist. Dabei sind die mindestens zwei Einheiten zum Senden und Empfangen von Signalen geeignet. Ferner ist jeweils eine der mindestens zwei Einheiten an je einer der mindestens zwei Komponenten angeordnet und die Signa- le enthalten Informationen über die mindestens zwei Komponenten und/oder die Signale sind zur Steuerung der mindestens zwei Komponenten geeignet.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung der Signale mittels Infrarot oder Kurzstreckenfunk oder

WLAN oder entsprechend eines Mobilfunkstandards zwischen den mindestens zwei Einheiten geeignet ist.

Durch den erfindungsgemäßen Umstand, dass die mindestens eine Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung der Signale mittels Infrarot oder Kurzstreckenfunk oder WLAN oder entsprechend eines Mobilfunkstandards zwischen den mindestens zwei Einheiten geeignet ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, dass die Übertragung der Signale möglichst störungsfrei vonstattengehen kann. Hintergrund der möglichst störungsfreien Übertragung der Signale ist, dass die Übertragung mittels Infrarot oder Kurzstreckenfunk oder WLAN oder entsprechend eines Mobilfunkstandards im Hinblick auf elektromagnetische Störquellen nahezu unempfindlich ist. Darüber hinaus ist die Übertragung der Signale mittels Infrarot oder Kurzstreckenfunk oder WLAN oder entsprechend eines Mobilfunkstandards im Vergleich zu anderen, elektrischen oder elektromagnetischen Über- tragungswegen mit Blick auf die zur Übertragung benötigte Energie weniger aufwendig. Ferner eignet sich die Übertragung der Signale mittels Infrarot oder Kurzstreckenfunk oder WLAN oder entsprechend eines Mobilfunkstandards gerade bei kurzen Abständen zwischen Sender und Empfänger, wie es innerhalb eines Batteriesystems der Fall ist. Hintergrund der Eignung bei kurzen Distanzen zwischen Sender und Empfänger ist, dass der Einsatz einer beispielsweise drahtgebundenen Signalübertragung mit einer höheren Wahrscheinlichkeit einer Schädigung eines Batteriesystems einhergeht als der Einsatz einer drahtlosen Signalübertragung. Die höhere Wahrscheinlichkeit im Fall einer drahtgebundenen Signalübertragung liegt beispielsweise in möglichen Kabel- oder Drahtbrü- chen und damit verbundenen Kurzschlüssen begründet.

Darüber hinaus werden andere Komponenten innerhalb des Batteriesystems im Fall einer Übertragung der Signale mittels Infrarot oder Kurzstreckenfunk oder WLAN oder entsprechend eines Mobilfunkstandards durch die Infrarot- oder Kurzstreckenfunk-oder WLAN- oder Mobilfunkstandard-Signale kaum beeinflusst. Der Umstand, dass andere Komponenten innerhalb des Batteriesystems durch die Infrarot- oder Kurzstreckenfunk- oder WLAN- oder Mobilfunkstandard- Übertragung kaum beeinflusst werden, führt zu einer Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit dem Batteriesystem und zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit im Umgang mit dem Batteriesystem, da eine Beeinflussung der anderen Komponenten eine sicherheitsrelevante Störung der Komponenten erzeugen kann.

Bei einem Batteriesystem handelt es sich um einen vorzugsweise wiederauflad- baren, elektrochemischen Energiespeicher. Das Batteriesystem enthält eine Batterievorrichtung und gegebenenfalls Vorrichtungen zur Steuerung der Batterievorrichtung, sowie vorzugsweise Kontaktvorrichtungen. Die Kontaktvorrichtungen sind insbesondere zur Übertragung elektrischer Energie von dem Batteriesystem zu einem Verbraucher geeignet. Bei dem Verbraucher kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln. Die Batterievorrichtung kann aus einem mehrstufigen Verbund elektrisch miteinander verbindbarer Energiespeichereinheiten ausgebildet sein. Die kleinste Energiespeichereinheit wird als Batteriezelle bezeichnet. Mindestens zwei Batteriezellen lassen sich zu einem Batteriemodul verbinden. Die Verbindung der Batteriezellen kann seriell oder parallel ausgestaltet sein. Mindestens zwei Batteriemodule können zu einem Batteriepack ausgebildet sein, die Verbindung der Batteriemodule kann wiederum seriell oder parallel ausgestaltet sein. Jeder Verbund der verbindbaren Energiespeichereinheiten kann als alleiniger Energiespeicher des Batteriesystems dienen und als Batterievorrichtung bezeichnet werden. Ferner kann das Batteriesystem eine Betriebsvorrichtung enthalten. Die Betriebsvorrichtung kann beispielsweise eine elektronische oder mechanische Vorrichtung zur Steuerung von elektrischen, mechanischen oder chemischen Prozessen innerhalb des Batteriesystems sein.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung liegt die Wellenlänge des Infrarots in einem Bereich von 790 nm bis 1 mm und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 850 nm bis 900 nm. Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Kurzstreckenfunk mittels Bluetooth® und/oder die Frequenz des Kurzstreckenfunks liegt in einem Bereich zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz. Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung handelt es sich bei den mindestens zwei Einheiten um mindestens zwei Bluetooth®- Schnittstellen, um mindestens zwei UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)-Schnittstellen, um mindestens zwei WLAN(Wireless Local Area Network-Schnittstellen, um mindestens zwei HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)-Schnittstellen, um mindestens zwei LTE(Long Term Evolution)- Schnittstellen, um mindestens zwei NFC(Near Field Communication)-Schnittstellen oder um mindestens zwei GPRS(General Packet Radio Service)-Schnittstellen.

Gemäß einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung handelt es sich bei einer der mindestens zwei Komponenten um eine Sensorvorrichtung oder um eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung kann insbesondere zum Betrieb des Batteriesystems oder einer der Komponenten des Batteriesystems geeignet sein.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung handelt es sich bei der Sensorvorrichtung um einen Temperatursensor, um einen Drucksensor, um einen Spannungssensor oder um einen Stromsensor. Der Umstand, dass es sich bei der Sensorvorrichtung um einen Temperatursensor, um einen Drucksensor, um einen Spannungssensor oder um einen Stromsensor handelt, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, den Zustand des Batteriesystems überwachen zu können. Der Umstand, dass der Zustand des Batteriesystems überwacht werden kann, führt zu einer Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit einem Batteriesystem. Hintergrund der Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit einem Batteriesystem ist, dass beispielsweise anhand einer Temperatur oder eines Druckes, die im Inneren des Batteriesystems herrschen, oder einer Spannung, die zwischen zwei Kontakten innerhalb des Batteriesystems anliegt, oder eines Stromes, der in einer Leitung des Batteriesystems fließt, der physische Zustand des Batteriesystems bestimmt werden kann. Eine mögliche Überhitzung oder Überdrucksituation oder eine elektrische Überladung des Batteriesystems können frühzeitig erkannt und Sicherungsmaßnahmen eingeleitet werden. Entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung handelt es sich bei der Steuervorrichtung um eine Modulsteuerung, wobei die Modulsteuerung zur Steuerung des mindestens einen Batteriemoduls geeignet ist, oder um ein Batteriesteuergerät, wobei das Batteriesteuergerät zur Steuerung des Batteriesystems geeignet ist.

Kurze Beschreibung der Figuren Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems gemäß einer ersten Ausführungsform; Figur 2 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Figur 3 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems gemäß einer dritten Ausführungsform.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt. Dabei wird das Batteriesystem mit BS bezeichnet. Das Batteriesystem BS weist mindestens ein Batteriemodul, das mit BM bezeichnet wird, und mindestens zwei Komponenten Kl und K2 auf und mindestens eine Vorrichtung, die mit V bezeichnet wird. Die mindestens zwei

Komponenten Kl und K2 können innerhalb oder außerhalb mindestens eines Batteriemoduls BM angeordnet sein. Die Vorrichtung V weist mindestens zwei Einheiten El und E2 auf. Die mindestens zwei Einheiten El und E2 sind zum Senden und Empfangen von Signalen geeignet und jeweils eine der mindestens zwei Einheiten El, E2 ist beispielsweise an je einer der mindestens zwei Korn- ponenten Kl, K2 angeordnet. Die Signale enthalten Informationen über die mindestens zwei Komponenten Kl, K2 und/oder die Signale sind zur Steuerung der mindestens zwei Komponenten Kl, K2 geeignet. Bei den Einheiten El, E2 kann es sich insbesondere um BluetoothO-Schnittstellen, um U MTS-Schnittstellen, um WLAN-Schnittstellen, um HSDPA-Schnittstellen, um LTE-Schnittstellen, um

N FC-Schnittstellen, um GPRS-Schnittstellen oder um Infrarot-Schnittstellen handeln.

In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem BS gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit BZ werden Batteriezellen bezeichnet. Mehrere Batteriezellen BZ bilden mindestens ein Batteriemodul BM. Die Steuerung und/oder Überwachung des mindestens einen Batteriemoduls BM kann mittels mindestens einer Komponente Kl durchgeführt werden. Die mindestens eine Komponente Kl ist insbesondere zur Steuerung und/oder Überwa- chung der Batteriezellen BZ über Leitungen mit den Batteriezellen BZ verbunden.

Mit K2 wird mindestens eine Komponente bezeichnet, die zur Erfassung einer physikalischen Größe innerhalb des Batteriesystems BS geeignet ist. Bei der physikalischen Größe kann es sich beispielsweise um einen Strom handeln, der in einer Leitung des Batteriesystems BS fließt. Mit HSG wird ein Hauptsteuerge- rät bezeichnet. Das Hauptsteuergerät HSG ist beispielsweise zur Steuerung und/oder Überwachung mindestens eines Batteriemoduls BM geeignet. Mittels mindestens zwei Einheiten El, E2 können Signale zwischen dem Hauptsteuergerät HSG, der mindestens einen Komponente K2 und mindestens einer Komponente Kl übertragen werden. Die Signale können Informationen über mindes- tens ein Batteriemodul BM oder mindestens eine Batteriezelle BZ enthalten und/oder zur Steuerung und/oder Überwachung mindestens eines Batteriemoduls BM oder mindestens einer Batteriezelle BZ geeignet sein. Bei den Informationen über mindestens eine Batteriezelle BZ kann es sich vorzugsweise um eine Spannung, die zwischen zwei Polen der mindestens einen Batteriezelle BZ an- liegt, oder um eine Zelltemperatur oder um einen Zellinnendruck, die jeweils im

Inneren der mindestens einen Batteriezelle BZ herrschen, handeln. Bei den Einheiten El, E2 kann es sich insbesondere um BluetoothO-Schnittstellen, um U MTS-Schnittstellen, um WLAN-Schnittstellen, um HSDPA-Schnittstellen, um LTE-Schnittstellen, um N FC-Schnittstellen, um GPRS-Schnittstellen oder um Inf- rarot-Schnittstellen handeln. In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem BS gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch dargestellt. Im Unterschied zur der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform, sind die einzelnen Batteriezellen BZ drahtlos mit mindestens einer Komponente Kl verbunden. Zur Übertragung von Signalen mindestens einer Komponente Kl, der mindestens einen Komponente K2 oder des Hauptsteuergeräts HSG zu und von mindestens einer Batteriezelle BZ, ist an mindestens einer Batteriezelle BZ mindestens eine Vorrichtung E _n angeordnet. Die Signale können Informationen über mindestens ein Batteriemodul BM oder mindestens eine Batteriezelle BZ enthalten und/oder zur Steuerung und/oder Überwachung mindestens eines Batteriemoduls BM oder mindestens einer Batteriezelle BZ geeignet sein. Bei der Steuerung durch die Signale kann es sich um ein Steuerung eines Stromes oder einer Spannung handeln die innerhalb einer Leitung mindestens eines Batteriemoduls BM oder mindestens einer Batteriezelle BZ fließt beziehungsweise zwischen zwei Anschlüssen mindestens eines Batteriemoduls BM oder mindestens einer Batteriezelle BZ anliegt. Ferner können durch die Steuerung durch die Signale beispielsweise sicherheitsrelevante Verfahren eingeleitet werden, so kann beispielsweise mindestens ein Batteriemodul BM oder mindestens eine Batteriezelle BZ entladen werden. Bei der mindestens einen Vorrichtung E _n kann es sich insbesondere um eine Bluetooth®- Schnittstelle, um eine UMTS-Schnittstelle, um eine WLAN-Schnittstelle, um eine HSDPA-Schnittstelle, um eine LTE-Schnittstelle, um eine N FC-Schnittstelle, um eine GPRS-Schnittstelle oder um eine Infrarot-Schnittstelle handeln.