DE-102017223665-B4 - Elektrisches Batteriemodul

Abstract

Elektrisches Batteriemodul (100) einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, wobei das Batteriemodul (100) eine Vielzahl von Batteriezellen (1) aufweist, wobei jeweils Gruppen (A-C) von Batteriezellen (1) Messeinrichtungen (2A-2C) mit einer Datenübertragungseinrichtung zugeordnet sind, wobei das Batteriemodul (100) mindestens einen Master (5) mit einer Schnittstelle (6) zu einem zentralen Batteriemanagement-Steuergerät aufweist, wobei die Datenübertragungseinrichtungen und der mindestens eine Master (5) optische Übertragungsstrecken umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Übertragungsstrecke jeweils einen Lichtleiter (7, 8) umfasst, der zwei benachbarten Messeinrichtungen oder einer Messeinrichtung und dem Master (5) zugeordnet ist, wobei die Lichtleiter (7, 8) als Plexiglasscheiben ausgebildet sind.

Inventors

• Stephan Schmidt
• Christian Wick

Assignees

• VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20171222

Claims (7)

1. Elektrisches Batteriemodul (100) einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, wobei das Batteriemodul (100) eine Vielzahl von Batteriezellen (1) aufweist, wobei jeweils Gruppen (A-C) von Batteriezellen (1) Messeinrichtungen (2A-2C) mit einer Datenübertragungseinrichtung zugeordnet sind, wobei das Batteriemodul (100) mindestens einen Master (5) mit einer Schnittstelle (6) zu einem zentralen Batteriemanagement-Steuergerät aufweist, wobei die Datenübertragungseinrichtungen und der mindestens eine Master (5) optische Übertragungsstrecken umfassen, dadurch gekennzeichnet , dass die optische Übertragungsstrecke jeweils einen Lichtleiter (7, 8) umfasst, der zwei benachbarten Messeinrichtungen oder einer Messeinrichtung und dem Master (5) zugeordnet ist, wobei die Lichtleiter (7, 8) als Plexiglasscheiben ausgebildet sind.
2. Elektrisches Batteriemodul (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass jeweils ein optischer Sender (3) der einen Messeinrichtung (2A-2B) und ein optischer Empfänger (4) der anderen Messeinrichtung (2B-2C) dem jeweiligen Lichtleiter (7) zugeordnet sind, wobei dem Master (5) und der letzten Messeinrichtung (2C) ein Lichtleiter (8) zugeordnet ist.
3. Elektrisches Batteriemodul (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass jeweils ein optischer Sender (3) und Empfänger (4) der einen Messeinrichtung (2A-2B) und jeweils ein optischer Sender (3) und Empfänger (4) der anderen Messeinrichtung (2B-2A) dem jeweiligen Lichtleiter (7) zugeordnet sind, wobei die Sender (3) und Empfänger (4) der Messeinrichtungen (2A-2B) derart ausgebildet sind, jeweils in zwei Lichtleiter (7) Licht einzukoppeln oder auszukoppeln.
4. Elektrisches Batteriemodul (100) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Messeinrichtungen (2A, 2B) jeweils zwei optische Sender (3) und zwei optische Empfänger (4) aufweisen, wobei jeweils ein Sender (3) und Empfänger (4) einem Lichtleiter (7) zugeordnet sind.
5. Elektrisches Batteriemodul (100) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Sender (3) und Empfänger (4) derart ausgebildet sind, dass deren Abstrahlcharakteristik und Empfangscharakteristik veränderbar sind.
6. Elektrisches Batteriemodul (100) einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, wobei das Batteriemodul (100) eine Vielzahl von Batteriezellen (1) aufweist, wobei jeweils Gruppen (A-C) von Batteriezellen (1) Messeinrichtungen (2A-2C) mit einer Datenübertragungseinrichtung zugeordnet sind, wobei das Batteriemodul (100) mindestens einen Master (5) mit einer Schnittstelle zu einem zentralen Batteriemanagement-Steuergerät aufweist, wobei die Datenübertragungseinrichtung und der mindestens eine Master (5) optische Übertragungsstrecken umfassen, dadurch gekennzeichnet , dass die Übertragungsstrecken zwischen den Messeinrichtungen (2A-2C) und dem Master (5) über einen gemeinsamen Lichtwellenleiter (10) erfolgen, wobei die Messeinrichtungen (2A-2C) und der Master (5) als vermaschtes optisches Netz konfiguriert sind, wobei der gemeinsame Lichtwellenleiter (10) als Plexiglasscheibe ausgebildet ist.
7. Elektrisches Batteriemodul (100) nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Messeinrichtungen (2A-2C) und der Master (5) als voll vermaschtes optisches Netz konfiguriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Batteriemodul. Elektrische Batteriemodule werden z.B. in Elektrofahrzeugen als Bestandteil einer Traktionsbatterie eingesetzt. Dabei weist ein Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen auf, die in Reihe und/oder parallel geschaltet sind, wobei dann mehrere Batteriemodule in Reihe und/oder parallel geschaltet werden, um so eine Batterieeinheit mit gewünschter Spannung und Kapazität zu bilden. Die einzelnen Batteriemodule sind dabei datentechnisch mit einem zentralen Steuergerät, dem Batteriemanagement-Steuergerät, verbunden. Die Datenverbindung zwischen den Steuergeräten der Batteriemodule und dem zentralen Batteriemanagement-Steuergerät ist beispielsweise als CAN-Bus ausgebildet. In dem Batteriemodul sind jeweils Gruppen von Batteriezellen Messeinrichtungen zugeordnet, die beispielsweise Spannung und Temperatur der zugeordneten Batteriezellen erfassen und an ein zentrales Steuergerät des Batteriemoduls übermitteln. Dieses zentrale Steuergerät kann auch Steuerbefehle an die Messeinrichtungen übermitteln, damit beispielsweise ein Zell-Balancing durchgeführt wird. Dieses zentrale Steuergerät des Batteriemoduls kann auch als Master bezeichnet werden. Die Datenübertragung zwischen den Messeinrichtungen und dem Master kann dabei elektrisch oder optisch sein. Aus der DE 10 2009 058 879 A1 ist ein gattungsgemäßes elektrisches Energiespeichersystem eines Elektrofahrzeugs bekannt, umfassend eine Mehrzahl von elektrischen Komponenten und Datenübertragungseinrichtungen zur Übertragung von Datensignalen von und/oder zu wenigstens einer der Komponenten. Dabei umfassen die Datenübertragungseinrichtungen wenigstens eine Übertragungsstrecke für elektromagnetische Strahlung zur Datenübertragung. Vorzugsweise ist wenigstens eine Übertragungsstrecke als Lichtwellenleiter zur optischen Datensignalübertragung ausgebildet, wobei vorzugsweise der Lichtwellenleiter über einen Steckverbinder mit der betroffenen Komponente verbunden ist. Weiter ist auch offenbart, dass mindestens eine Übertragungsstrecke als Optokoppler ausgebildet ist. Aus der DE 10 2012 202 690 A1 ist ein Fahrzeug mit einem Datenbussystem und einem elektrischen Hochvoltspeicher bekannt, welcher in das Datenbussystem des Fahrzeugs integriert ist und welches eine Speichermanagementeinheit und zumindest ein Zellmodul aufweist. Dabei ist die Speichermanagementeinheit an das Datenbussystem des Fahrzeugs angeschlossen. Weiter ist dem zumindest einen Zellmodul eine elektronische Zellüberwachungseinheit zugeordnet, wobei ein optisches Datenbussystem die Speichermanagementeinheit und die elektrische Zellüberwachungseinheit miteinander verbindet. Aus der DE 20 2016 007 525 U1 ist ein Batteriemanagementsystem mit einer optischen Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung von Informationen wie Batteriezustand und Temperatur zwischen verschiedenen Überwachungseinheiten bekannt, wobei vorzugsweise ein optisch kommunizierendes Überwachungsmodul die Daten einzelner oder multipler Batteriezellen überwacht, wobei die optischen Kommunikationsschnittstellen mit Lichtwellenleitern verbunden sind. Aus der EP 1 641 148 A1 ist ein Verfahren zur Optimierung der Lichtleistung in einem optischen Netzwerk bekannt. Aus der DE 10 2017 204 138 A1 ist eine Batterieeinheit bekannt, umfassend mindestens zwei Batteriemodule und mindestens zwei Mess- und Steuereinheiten, die mit mindestens einem zentralen Steuergerät datentechnisch verbunden sind, wobei die Datenkommunikation als optische Freiraumkommunikation realisiert ist. Dabei weisen die Mess- und Steuereinheiten jeweils mindestens einen optischen Sender und das mindestens eine zentrale Steuergerät mindestens einen optischen Empfänger auf, wobei die optische Freiraumkommunikation zwischen den Mess- und Steuereinheiten und dem zentralen Steuergerät jeweils direkt unter Ausschluss der weiteren Mess- und Steuereinheiten erfolgt. Aus der WO 2014/094 744 A1 ist ein Batteriesystem aus Sekundärzellen bekannt, umfassend eine Batterieeinheit, mindestens eine weitere Batterie und ein Regelungssystem zur Regelung der Batteriesystem-Spannung während des Aufladevorgangs, wobei die erste Batterie und jede weitere Batterie jeweils mit einer als Balancer ausgebildeten Batterie-Spannungsreglereinheit zur Beeinflussung des Aufladevorgangs verbunden sind, die verschiedene Parameter wie Temperatur der Batterie, anliegende Spannung, fließenden Strom misst und an eine zentrale Verarbeitungseinheit weiterleitet, wobei die Batterie-Spannungsreglereinheiten mit Optokopplern aufweisende Lichtsender und Lichtempfänger ausgestattet sind, über welche ermittelte Daten an andere Batterie-Spannungsreglereinheiten weitergegeben werden können. Aus der DE 31 03 884 A1 ist ein Fernwirksystem zum selektiven Ansteuern von Verbrauchern bekannt, wobei eine Steuerleitung aus einem Lichtleiter besteht, welcher die Signale durch zyklische Lichtimpulsfolgen zwischen einer Sendestation und den Empfangsstationen überträgt. Der Erfindung liegt da