(57)【要約】  本発明は、バッテリスタック（５０）のバッテリ平面（６０）の少なくとも１つのバッテリセル（７０）の少なくとも１つのバッテリ特性を検出するための検出装置（１）に関し、少なくとも１つの電気リード要素（１１）を有するキャリア（１０）と、少なくとも１つのバッテリセル（７０）の嵌合接触部（７１）に接触する接触部（２１）を有する少なくとも１つの接触要素（２０）とを備え、接触要素（２０）は、バッテリセル（７０）の少なくとも１つのバッテリ特性を検出するためのセンサユニット（３０）を有し、センサユニット（３０）は、少なくとも１つの検出されたバッテリ特性を送信するために少なくとも１つのライン要素（１１）にデータ通信するように接続される。さらに、本発明は、少なくとも１つのバッテリセル（７０）を有する少なくとも１つのバッテリ面（６０）と、検出装置（１）とを有するバッテリスタック（５０）に関する。さらに、本発明は、少なくとも１つのバッテリセル（７０）を有する少なくとも１つのバッテリ面（６０）を有するバッテリスタック（５０）上に検出装置（１）を取り付ける方法に関し、少なくとも１つのバッテリセル（７０）は、嵌合接触部（７１）を有する。【選択図】図１
2020529183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのバッテリセル（２）を有するバッテリシステム（１）のための状態データを送信するための送信装置（２０）であって、少なくとも１つのバッテリセル（２）と、温度制御流体ライン（４）内の少なくとも一部で伝導される温度制御流体（６）による少なくとも１つのバッテリセル（２）の温度制御のための温度制御装置（３）とを有し、送信装置（２０）は、前記少なくとも１つのバッテリセル（２）の状態データを決定するためのセンサ装置（１１）へのデータ通信接続のためのセンサインタフェース（３０）と、前記状態データを処理するための制御装置（１２）へのデータ通信接続のための制御インタフェース（４０）とを有し、前記センサインタフェース（３０）は、光信号（６０）を前記温度制御流体（６）内に送信するための第１の通信ユニット（３１）と、前記温度制御流体ライン（４）内に前記第１の通信ユニット（３１）を配置するための第１配置部（３２）とを有し、前記制御インタフェース（４０）は、前記温度制御流体（６）から光信号（６０）を受信するための第２の通信ユニット（４１）と、前記温度制御流体ライン（４）内に前記第２の通信ユニット（４１）を配置するための第２の配置部（４２）とを備え、配置された状態で、光信号（６０）は、前記状態データを送信するために前記センサインタフェース（３０）前記の第１の通信ユニット（３１）によって前記温度制御流体（６）内に放射され、前記制御インタフェース（４０）の前記第２の通信ユニット（４１）によって前記温度制御流体（６）から受信され得ることを特徴とする送信装置（２０）。
【請求項２】
前記光信号（６０）は、位相同期または少なくとも実質的に位相同期および／または単色または少なくとも実質的に単色であり、特に、前記光信号（６０）は、位相同期および単色レーザ光から構成されることを特徴とする請求項１に記載の送信装置（２０）。
【請求項３】
前記温度制御流体（６）から前記光信号（６０）を受信するための前記第１の通信ユニット（３１）と、前記温度制御流体（６）に前記光信号（６０）を送信するための前記第２の通信ユニット（４１）とが、双方向送信を提供するように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の送信装置（２０）。
【請求項４】
前記送信装置（２０）は、前記温度制御流体（６）との間で前記光信号（６０）をそれぞれ送受信するための少なくとも１つの第３の通信ユニット（５１）を有する中間増幅器ユニット（５０）を備え、前記温度制御流体ライン（４）内に前記第３の通信ユニット（５１）を配置するための第３の配置部（５２）を備え、前記配置された状態で、前記第１の通信ユニット（３１）および／または第２の通信ユニット（４１）の前記光信号（６０）は、前記中間増幅器ユニット（５０）の前記少なくとも１つの第３の通信ユニット（５１）によって前記温度制御流体（６）から受信され、前記第２の通信ユニット（４１）および／または前記第１の通信ユニット（３１）に前記温度制御流体（６）内に送信され得ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の送信装置（２０）。
【請求項５】
前記第１の通信ユニット（３１）及び／又は前記第２（４１）の通信ユニット及び／又は前記第３の通信ユニット（５１）が、前記光信号（６０）を送るためのＬＥＤ素子及び／又は前記光信号（６０）を受信するための光センサ素子を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の送信装置（２０）。
【請求項６】
バッテリシステム（１）の状態データを記録するためのデータ記録装置（１０）であって、前記バッテリシステム（１）は、少なくとも１つのバッテリセル（２）と、温度制御流体ライン（４）内の少なくとも一部に導かれた温度制御流体（６）により少なくとも１つのバッテリセル（２）の温度を制御するための温度制御装置（３）とを有し、前記データ記録装置（１０）は、前記少なくとも１つのバッテリセル（２）の状態データを決定するための少なくとも１つのセンサユニット（１３）を有するセンサ装置（１１）と、前記状態データを処理するための制御装置（１２）と、前記状態データを送信するための送信装置（２０）とを有し、前記送信装置（２０）は、請求項１から５のいずれか１項に記載の構成を有することを特徴とするデータ記録装置（１０）。
【請求項７】
前記制御装置（１２）は、前記状態データを処理するための評価ユニット（１４）を有し、少なくとも前記評価ユニット（１４）及び前記第２の通信ユニット（４１）は、共通の基板（７）上に配置されることを特徴とする請求項７に記載のデータ記録装置（１０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのセンサユニット（１３）は、以下の状態データのうちの少なくとも１つを取得するように構成されることを特徴とする請求項６または７に記載のデータ記録装置（１０）。
−  温度
−  電圧
−  電流
−  漏電
【請求項９】
前記センサ装置（１１）が、２つ以上のバッテリセル（２）の状態データを記録するための２つ以上のセンサユニット（１３）を備え、好ましくは、前記少なくとも２つのバッテリセル（２）の各々が、少なくとも１つのセンサユニット（１３）に関連付けられることを特徴とする、請求項６から８のいずれか１項に記載のデータ記録装置（１０）。
【請求項１０】
前記バッテリセル（２）を区別するために、前記送信装置（２０）は、各関連するバッテリセル（２）のための少なくとも１つの第１の通信ユニット（３１）を有し、前記第１の通信ユニット（３１）の各々は、センサインタフェース（３０）を介して、それぞれの前記バッテリセル（２）に関連する前記センサユニット（１３）にデータ通信方式により接続されることを特徴とする、請求項９に記載のデータ記録装置（１０）。
【請求項１１】
前記第１の通信ユニット（３１）は、前記取得されたバッテリセル（２）を区別するために、周波数変調され、パルス幅変調され、および／または振幅変調された光信号（６０）を送信するように構成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のデータ記録装置（１０）。
【請求項１２】
バッテリシステム（１）のための温度制御装置（３）およびデータ記録装置（１０）を含むシステムであって、前記バッテリシステム（１）は、少なくとも１つのバッテリセルを有し、前記温度制御装置（３）は、少なくとも１つのバッテリセル（２）の温度制御のための温度制御流体ライン（４）内の少なくとも一部に導かれる温度制御流体（６）を有し、前記データ記録装置（１０）は、前記少なくとも１つのバッテリセル（２）の状態データを決定するためのセンサ装置（１１）と、前記状態データを処理するための制御装置（１２）と、前記状態データを送信するための送信装置（２０）とを有し、前記送信装置（２０）は、先行する請求項１〜５のうちの１つに従って構成され、および／またはデータ記録装置（１０）は、請求項６から１１のいずれか１項に記載の構成を有することを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記光信号（６０）の全反射を提供するために、前記温度制御流体ライン（４）は、少なくとも２つの異なる屈折率を有する内壁（５）を有し、及び／又は、前記温度制御流体ライン（４）は、内壁（５）を有し、前記内壁（５）及び前記温度制御流体（６）は、２つの異なる屈折率を有することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の通信ユニット（３１）の第１の配置位置（３３）と前記第２の通信ユニット（４１）の第２の配置位置（４３）との間の前記温度制御流体ライン（４）は、直線状または少なくとも実質的に直線状であることを特徴とする請求項１２または１４に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つのバッテリセル（２）と、温度制御装置（３）を備えるシステムと、バッテリシステム（１）用のデータ記録装置（１０）とを備えるバッテリシステムであって、前記システムは、請求項１２または１３に記載の構成を有することを特徴とするバッテリシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のバッテリシステム（１）のバッテリセル（２）の状態データを送信する方法であって、前記状態データは、前記温度制御流体（６）内の光信号（６０）として少なくとも部分的に送信されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのバッテリセルと、少なくとも１つのバッテリセルの温度制御のための温度制御装置とを有し、温度制御流体が温度制御流体ライン内の少なくとも部分的に伝導される、バッテリシステムのための状態データを送信するための送信装置であって、少なくとも１つのバッテリセルの状態データを決定するためのセンサ装置とデータ通信接続するためのセンサインタフェースと、状態データを処理するための制御装置内のデータ通信接続するための制御インタフェースとを有する送信装置に関する。さらに、本発明は、バッテリシステムの状態データを記録するためのデータ記録装置に関し、バッテリシステムは、少なくとも１つのバッテリセルと、少なくとも１つのバッテリセルの温度を制御するための温度制御装置とを有し、温度制御流体は、温度制御流体ライン内の少なくとも部分的に導かれ、データ記録装置は、少なくとも１つのバッテリセルの状態データを決定するための少なくとも１つのセンサユニットを有するセンサ装置と、状態データを処理するための制御装置と、状態データを送信するための送信装置とを有する。さらに、本発明は、少なくとも１つのバッテリセルを備え、温度制御装置が、少なくとも１つのバッテリセルの温度制御のために温度制御流体ラインにおいて少なくとも部分的に導かれる温度制御流体を備え、データ記録装置が、少なくとも１つのバッテリセルの状態データを決定するためのセンサ装置と、状態データを処理するための制御装置と、状態データを送信するための送信装置とを備える、バッテリシステムのための温度制御装置およびデータ記録装置を備えるシステムに関する。さらなる態様では、本発明は、少なくとも１つのバッテリセルと、バッテリシステムのための温度制御装置およびデータ記録装置を備えるシステムとを備えるバッテリシステムと、バッテリシステム内のバッテリセルのステータスデータを送信するための方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギー貯蔵装置としてのバッテリシステムは、現代の技術、例えば電気自動車において広く使用されている。このようなエネルギー貯蔵システムの可能な形態は、例えば、リチウムイオン電池である。そのようなバッテリシステムの性能を向上させるために、例えば、いくつかの個々のバッテリセルが１つのバッテリレベルで電気的に並列に接続され、いくつかのそのようなバッテリレベルも電気的に直列に接続されることも知られている。このようなバッテリシステムの動作安全性を保証するために、個々のバッテリセルの状態データがセンサ装置によって検出され、大抵は中央で利用可能な制御装置において検出され、これらの制御装置において評価されることが知られている。このようにして、バッテリシステムの全体的な状態と個々のバッテリセルの状態との両方に関する正確な情報を提供することができる。
【０００３】
制御装置内のバッテリセル上のセンサ装置によって決定された状態データを評価できるようにするために、これらの状態データは、センサ装置から制御装置に送信されなければならない。この状態データの送信には、大抵の場合、有線送信装置が使用される。この目的のために、制御装置およびセンサ装置は、センサ装置と制御装置との間でデータを交換するために使用することができるケーブルおよび／または導体によって互いに接続される。このデータ送信は、好ましくは、ケーブルまたはワイヤを通る電気インパルスを介して実行される。
【０００４】
送信装置としてケーブルまたはワイヤを使用すると、いくつかの不都合が生じる。例えば、これらの送信装置のケーブルまたはワイヤは、それら自体の設置空間を必要とし、このことは、このタイプのバッテリシステムは、よりコンパクトでなく、および／または、境界条件が、バッテリシステムの計画および構築において考慮されなければならず、これは、例えば、バッテリシステムの最適な構成を妨げるか、または少なくとも複雑にすることを意味する。さらに、状態データのこの有線送信は、バッテリシステムの動作に影響を及ぼす可能性がある電磁不純物を生成する可能性がある。他方では、バッテリシステム自体の電磁汚染もケーブルに結合される可能性があり、これは状態データの送信を妨げる可能性がある。ケーブルおよび／またはワイヤを接続するのに必要なプラグまたはプラグ接続は、信号品質、特に最先端の送信装置の信頼性に悪影響を及ぼすこともある。これらの悪影響は、通常、そのようなプラグまたはプラグ接続がより多く使用されるほど、より深刻になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、上述の不都合を少なくとも部分的に改善することである。特に、本発明の目的は、費用効果が高く簡単な方法で、送信装置、データ記録装置、温度制御装置およびデータ記録装置を備えるシステム、バッテリシステム、および状態データを送信する方法を提供することであり、それによって、バッテリシステム内の状態データの送信を簡略化することができ、特に、追加の配線を回避することができ、状態データの送信を、電磁妨害なしに、または最小の電磁妨害だけで実行することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的は、請求項１の特徴を有する状態データを送信するための送信装置、請求項６の特徴を有するデータ記録装置、請求項１２の特徴を有する温度制御装置およびデータ記録装置を備えるシステム、請求項１５の特徴を有するバッテリシステム、および請求項１６の特徴を有するバッテリセルの状態データを送信するための方法によって解決される。本発明のさらなる特徴および詳細は、従属請求項、説明および図面から得られる。本発明による送信装置に関連して説明される特徴および詳細は、もちろん、本発明によるデータ記録装置に関連して、本発明による温度制御装置およびデータ記録装置からなる本発明によるシステム、本発明によるバッテリシステム、ならびにバッテリセルの状態データを送信するための本発明による方法、およびその逆にも適用され、その結果、開示に関して本発明の個々の態様を相互に参照することができ、または常に参照することができる。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、この目的は、少なくとも１つのバッテリセルと、少なくとも１つのバッテリセルの温度制御のための温度制御装置とを有し、温度制御流体が温度制御流体ライン内の少なくとも部分的に伝導される、バッテリシステムのための状態データを送信するための送信装置によって解決され、送信装置は、少なくとも１つのバッテリセルの状態データを決定するためのセンサ装置とデータ通信接続するためのセンサインタフェースと、状態データを処理するための制御装置とデータ通信接続するための制御インタフェースとを有する。本発明による送信装置は、センサインタフェースが、温度制御流体に光信号を送信するための第１の通信ユニットと、温度制御流体ラインに第１の通信ユニットを配置するための第１配置部とを備え、制御インタフェースが、温度制御流体から光信号を受信するための第２の通信ユニットと、温度制御流体ラインに第２の通信ユニットを配置するための第２の配置部とを備え、配置された状態で、状態データを送信するためにセンサインタフェースの第１の通信ユニットによって温度制御流体に光信号を放射することができ、制御インタフェースの第２の通信ユニットによって温度制御流体から光信号を受信することができることを特徴とする。
【０００８】
本発明による送信装置は、バッテリシステムでの使用を意図している。特に車両で使用することができるバッテリシステムは、少なくとも１つのバッテリセルを有し、このようなバッテリシステムは、通常、１つのバッテリレベルで並列に接続されることが多いいくつかのバッテリセルを有する。バッテリシステムはまた、バッテリシステムの性能をさらに向上させるために、いくつかのそのようなバッテリレベルが電気的に直列に接続されることを提供してもよい。バッテリシステムはまた、少なくとも１つのバッテリセルの温度を制御するために使用することができる温度制御装置を有する。本発明の意味における温度制御は、特に、温度制御装置によるバッテリセルの温度の制御された変化、すなわち加熱および冷却の両方を意味する。これにより、バッテリセル、ひいてはバッテリシステム全体の過冷却および過熱が防止される。さらに、温度制御装置は、特に、温度制御流体が導かれる温度制御流体ラインを有する。温度制御流体は、気体、液体および／または混合状態で存在することができる。温度制御流体は、好ましくは、温度制御装置内で循環され、従って、温度制御流体ライン内を流れ、これにより、熱エネルギーは、このようにしてバッテリセルから除去される。さらに、センサ装置が、少なくともバッテリセルの近傍に設けられ、このセンサ装置によって、バッテリセルの状態データ、例えば温度、電圧、電流などを決定することができる。これらの状態データの評価または処理のために、しばしば中央で利用可能な制御装置が設けられている。このような処理は、例えば、状態データの純粋な記録であってもよいが、例えば、状態データと基準値との比較、及び必要であれば、バッテリシステムのための対応する制御処理の実行であってもよい。
【０００９】
上述したように、センサ装置は、好ましくは、バッテリセルの近傍に配置され、一方、制御装置は、通常、バッテリシステムの中央に配置される。言い換えれば、バッテリシステム内の制御装置およびセンサ装置は、しばしば、離間される。制御装置からのセンサ装置のこの距離は、本発明による送信装置によって橋渡しすることができ、特に、センサ装置によって決定された状態データは、制御装置における処理のために、センサ装置から制御装置に送信することができる。この目的のために、送信装置は、センサインタフェースを有し、センサインタフェースは、好ましくは、センサ装置と同様に、領域内及び／又はバッテリセル上に配置される。センサインタフェースは、データを通信するためにセンサ装置に接続することができ、換言すれば、状態データは、センサ装置からセンサインタフェ―スに送信することができる。同様に、送信装置の制御インタフェースは、好ましくは、バッテリシステムの制御装置の近くに、例えば、バッテリシステム内の中央位置にも配置される。ここでも、制御インタフェースに存在する状態データを制御装置に送信できるように、制御インタフェースと制御装置との間にデータ通信接続を確立することができる。特に、送信装置のセンサインタフェースおよび送信装置の制御インタフェースは、バッテリシステム内で離間され、センサ装置および制御装置の近くに上記の位置をそれぞれ提供する。
【００１０】
本発明によれば、センサインタフェースは、温度制御流体ラインに光信号を送信するための第１の通信ユニットを備える。制御インタフェースは、温度制御流体から光信号を受信するように適合された第２の通信ユニットをさらに備える。このようにして、センサインタフェースと通信インタフェースとが離間しているにもかかわらず、これら２つのインタフェースの間で状態データを依然として送信することができるようにすることができる。この目的のために、両方のインタフェースは、センサインタフェースの第１の通信ユニットおよび制御インタフェースの第２の通信ユニットを温度制御流体ラインに配置することができるそれぞれの配置部を有する。換言すれば、配置された状態では、センサインタフェース及び通信インタフェースの少なくとも通信ユニットは、少なくとも温度制御流体ライン内に位置し、バッテリシステムの動作中に温度制御流体によって囲まれる。状態データの送信のために、光信号は、センサインタフェースの第１の通信ユニットから、配置された状態の温度制御流体に送信されることができる。温度制御流体は、光信号に対して透明であるか、または少なくとも部分的に透明であることが好ましい。光信号は、温度制御流体ライン、特に温度制御流体内で送信され、最後に、制御インタフェースの第２の通信ユニットによって温度制御流体から受信される。言い換えれば、温度制御流体ライン、特に温度制御流体自体は、センサインタフェースの第１の通信ユニットと制御インタフェースの第２の通信ユニットとの間で光信号を送信するために使用される。特に、光信号は、１つの通信ユニットから別の通信ユニット、すなわち、温度制御流体内で排他的に走り、通常は直線である経路、または、その代わりに、またはそれに加えて、直接経路とは対照的に、温度制御ラインの内壁上で光信号の１つまたは複数の反射を有する間接経路を介して、直接伝わることができる。
【００１１】
言い換えれば、状態データは、状態データがバッテリセルのセンサ装置によって決定され、次いで、データ通信方式でセンサインタフェースに送信され、センサインタフェースの第１の通信ユニットによって光信号として温度制御流体に渡され、温度制御流体によって渡され、制御インタフェースの第２の通信ユニットによって温度制御流体から再び検出されるように送信される。次に、制御インタフェースの第２の通信ユニットから受信された状態データは、制御インタフェースの制御装置とのデータ通信接続を介して制御装置に送信され、制御装置によって処理される。
【００１２】
温度制御ラインまたは温度制御流体を光信号のキャリアとして使用することによって、状態データを送信する役割を果たすワイヤおよび／またはケーブルの存在を省くことができる。その他にも、このようにして、これらのケーブルに使用される空間を節約することができる。したがって、このような送信装置を備えたバッテリシステムのよりコンパクトな全体構成を可能にすることができる。さらに、温度制御流体内の光信号による状態データの送信は、外部電磁干渉信号および／または汚染による電磁干渉の発生またはデータ送信の障害を防止することができる。全体として、本発明に基づく送信装置は、バッテリシステム内のバッテリセルの状態データの送信を改善することができる。
【００１３】
本発明による送信装置は、好ましくは、光信号が位相同期または少なくとも実質的に位相同期および単色または少なくとも実質的に単色であり、特に、光信号が位相同期および単色レーザ光から構成されるという事実によって、さらに発展させることができる。位相同期および単色光信号、特にレーザ光からの光信号を使用することによって、光信号の信号品質を大幅に改善することができる。したがって、光信号の信号品質が不十分であることに起因する状態データの誤った送信を回避することができ、または少なくとも著しく制限することができる。位相同期光は、光源、すなわち通信ユニットの個々の光波が、互いに固定された位相関係にあり、言い換えれば、高度のコヒーレンスを有し、したがって、通過時間または経路長に差がないか、またはほんのわずかしかないという事実によって特徴付けられる。単色光は、単一の波長のみ、または少なくとも非常に狭い波長スペクトルを有する。レーザ光は、これらの特性を特に容易に提供する。使用されるレーザ光の波長は、本発明による透過装置、好ましくは赤外線、ＵＶ範囲、または可視光線にあることができる。
【００１４】
双方向送信を提供するために、第１の通信ユニットが温度制御流体から光信号を受信するように構成され、第２の通信ユニットが温度制御流体に光信号を送信するように構成されることが、本発明による送信装置の場合に特に好ましいことがある。本発明の意味における双方向とは、特に、データが、センサインタフェースから制御インタフェースへ、および制御インタフェースからセンサインタフェースへの両方で送信され得ることを意味する。このようにして、例えば、制御装置がセンサ装置を制御することも可能である。このような双方向送信を可能にすることにより、制御装置からセンサ装置へのデータ通信接続のために追加の送信装置を使用する必要性も回避される。これは、本発明による送信装置を有するバッテリシステムのコンパクトな構成のさらなる増加を可能にする。
【００１５】
本発明による送信装置はまた、送信装置が、光信号を中間増幅器ユニットおよび温度制御流体から送信および受信するための少なくとも１つの第３の通信ユニットを有する中間増幅器ユニットと、温度制御流体ラインに第３の通信ユニットを配置するための第３の配置部とを備えるように構成されてもよく、配置された状態において、第１の通信ユニットおよび／または第２の通信ユニットの光信号は、中間増幅器ユニットの少なくとも１つの第３の通信ユニットによって温度制御流体ラインまたは温度制御流体から受信され、第２の通信ユニットおよび／または第１の通信ユニットに送信されて温度制御流体ラインまたは温度制御流体に入ることができる。状態データが、バッテリシステムの温度制御装置の温度制御ラインまたは温度制御流体において光信号として送信される場合、光信号は減衰され得る。これは、信号強度の減少につながる可能性があり、これは、それぞれのインタフェースの送信通信ユニットから離れるにつれて、より顕著になる可能性がある。この問題は、中間増幅器ユニットの存在によって解決されるか、または少なくとも大幅に低減されることができる。中間増幅器ユニットは、温度制御流体に光信号を送信し、温度制御流体から光信号を受信するように構成された少なくとも１つの第３の通信ユニットを有する。第３の通信ユニットでは、追加的にまたは代替的に、中間増幅器ユニットの別の適切な構成要素においても、受信された光信号は、それが再び送信される前に、信号強度を増加させるために増幅され得る。さらに、中間増幅器ユニットは、温度制御流体ライン内に配置するための第３の配置部も有する。このようにして、中間増幅器ユニット、特に中間増幅器ユニットの第３の通信ユニットも、温度制御流体ラインの内側に配置され、温度制御流体によって囲まれるようにすることができる。このような中間増幅器ユニットは、好ましくは、センサインタフェースまたは制御インタフェースによって放射される光信号を依然として安全に受信することができる温度制御ライン内の位置に配置することができる。これにより、中間増幅器ユニットは、それぞれのインタフェースからこの信号をピックアップし、それを他方のインタフェースに送り返すことができる。単方向データ送信に加えて、双方向データ送信も考えられるので、中間増幅器ユニットは、制御インタフェースとセンサインタフェースとの間の双方向通信を提供するためにも使用することができる。また、温度制御ライン内に順次配置された複数の中間増幅器ユニットを使用することも可能である。この場合、データは、１つの中間増幅器ユニットから次の中間増幅器ユニットへも送信されるので、制御インタフェースとセンサインタフェースとの間の距離をさらに増大させることができる。中間増幅器ユニットの配置の好ましい位置は、例えば、バッテリシステム温度制御装置の温度制御ワイヤの屈曲部、および／または光信号を増幅するための規則的な間隔であり得る。したがって、全体として、このような中間増幅器ユニットは、送信装置の制御インタフェースとセンサインタフェースとの間に、中間増幅器ユニットの数によってのみ実質的に制限される距離を提供することができる。したがって、特に制御インタフェースおよびセンサインタフェースの配置に関して、本発明による送信装置の特に柔軟な構成を提供することができる。
【００１６】
さらに、本発明による送信装置の場合、第１および／または第２および／または第３の通信ユニットが、光信号を送信するためのＬＥＤ素子および／または光信号を受信するための光センサ素子を有することが特に好ましい場合がある。ＬＥＤ素子および／または光センサ素子は、通信ユニットのための構成の好ましい形態を表し、それによって、技術的に感知可能および／または可能であれば、さらなる構成変形も可能である。
【００１７】
ＬＥＤ素子および光センサ素子は、流体中で光信号を生成および受信するための特に単純な素子である。ＬＥＤ素子は、電圧が印加されると刺激されて発光する半導体部品である。これらは、例えば、白熱電球または蛍光素子よりもはるかにエネルギー効率が高く、１０Ｖ未満の低電圧で動作させることができることが多い。また、特殊なＬＥＤ素子を、レーザ光を放射するように構成することもできる。光センサ素子は、通常、光信号が入射したときに刺激され得る光学活性領域を有する。したがって、温度制御流体ラインまたは温度制御流体からの光信号の検出を特に容易にすることができる。両方の要素は、電気的および電子的に単純であり、特に、ほとんどメンテナンスを必要とせず、したがって、本発明による送信装置の特に長い耐用年数を可能にする。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、目的は、バッテリシステムの状態データを記録するためのデータ記録装置によって解決され、バッテリシステムは、少なくとも１つのバッテリセルと、少なくとも１つのバッテリセルの温度制御のための温度制御装置とを有し、温度制御流体は、温度制御流体ライン内の少なくとも部分的に伝導され、データ記録装置は、少なくとも１つのバッテリセルの状態データを決定するための少なくとも１つのセンサユニットを有するセンサ装置と、状態データを処理するための制御装置と、状態データを送信するための送信装置とを有する。本発明に係るデータ記録装置は、前記送信装置が、本発明の第１の態様に係る構成であることを特徴とする。したがって、本発明の第１の態様による送信装置に関して詳細に説明したすべての利点は、本発明の第１の態様によるそのような送信装置を有する本発明の第２の態様によるデータ記録装置によっても提供することができる。
【００１９】
本発明によるデータ記録装置は、前記制御装置が、前記状態データを処理するための評価ユニットを有し、少なくとも前記評価ユニット及び前記第２の通信ユニットが、共通の基板上に配置されることをさらに特徴とすることができる。制御インタフェース、特に制御インタフェースの第２の通信ユニットは、制御ユニットへのデータ通信接続のために構成される。このことは、制御装置と第２の通信ユニットとが共通の基板上に配置されている場合に、特に容易に提供することができる。したがって、本発明によるデータ記録装置、したがってバッテリシステム全体の特にコンパクトな構成を提供することができる。第２の通信ユニットと制御装置との間のデータ通信接続は、この構成において、例えば、回路基板上の単純な導体トラックによって既に設けることができる。さらに、これは、温度制御装置の温度制御ラインによって、制御装置の温度を少なくとも部分的に制御することを特に容易にする。これは、特に、第２の通信ユニットが少なくとも部分的に温度制御ライン内に配置されることによって提供され得る。このことは、回路基板が温度制御ライン上に配置され、場合によっては、温度制御ラインの内部に延在することさえ可能であることを意味する。制御装置を同じ基板上に同時に配置することによって、この制御装置は、温度制御ラインの近くに自動的に配置され、それによって、制御装置の温度制御を特に簡単に提供することができる。要約すると、制御装置の温度制御のこの提供、および制御装置と第２の通信ユニットとの間の特に単純なデータ通信接続の可能性は、本発明によるデータ記録装置のこの構成の利点を形成する。
【００２０】
さらに、本発明によるデータ記録装置は、少なくとも１つのセンサユニットが、以下の状態データのうちの少なくとも１つを取得するように構成されるように構成されてもよい。
−  温度
−  電圧
−  電流
−  漏電
【００２１】
このリストは網羅的ではないので、技術的に合理的で可能な限り、少なくとも１つのセンサユニットによってさらなる状態データを記録することができる。センサユニットは、状態データを検出するために、バッテリセルに、またはバッテリセルの近くに配置される。これらの状態データから、制御装置における評価によって、バッテリセルの状態の包括的な検出を行うことができる。
【００２２】
加えて、本発明によるデータ記録装置は、センサ装置が、２つ以上のバッテリセルからの状態データを記録するための２つ以上のセンサユニットを備えるように構成されてもよく、好ましくは、少なくとも２つのバッテリセルの各々は、少なくとも１つのセンサユニットに関連付けられる。このようにして、包括的な監視が、バッテリシステムの複数のバッテリセルからも提供され得ることが提供され得る。センサユニット、例えば、それぞれ少なくとも１つのセンサユニットは、バッテリシステムのバッテリセルのそれぞれに対して特に好ましい。このようにして、バッテリシステムの全てのバッテリセルの監視を、特にバッテリセルに関する個々のベースで提供することができる。したがって、バッテリシステムの状態、特にエラー状態の検出を、特に欠陥のあるバッテリセルを優先的に検出することができるように正確に行うことができる。
【００２３】
本発明によるデータ記録装置は、バッテリセルを区別するために、送信装置が、各関連するバッテリセルのための少なくとも１つの第１の通信ユニットを備え、第１の通信ユニットの各々が、データを通信するように、センサインタフェースを介してそれぞれのバッテリセルに関連するセンサユニットに接続されるように、さらに展開されてもよい。このようにして、第１の通信ユニットを検出することによって、監視されるバッテリセルを区別することが可能である。それぞれの光信号がどの第１の通信ユニットに送信されたかを認識することによって、対応するバッテリセルへの割り当てを、特に簡単に、かつ大きな入力なしに行うことができる。
【００２４】
代替的に又は追加的に、本発明によるデータ記録装置は、第１の通信ユニットが、取得されたバッテリセルを区別するために周波数変調され、パルス幅変調され、及び／又は振幅変調された光信号を発するように構成されるように、更に開発されてもよい。このようにして、単一の第１の通信ユニットのみを使用する場合に、監視されるバッテリセルを区別することも可能である。使用される周波数、使用されるパルス幅、および／または使用される振幅に関して、放射される光信号を変調することによって、取得されたステータスデータが第１の通信ユニットのみで発信されるそれぞれのバッテリセルを区別することができる。単一の第１の通信ユニットのみを使用する可能性は、本発明によるデータ記録装置の全体的な構成をさらに単純化する。
【００２５】
代替的に又は付加的に、記録された状態データは、デジタル化され、温度制御流体内の光信号としてのみ送信されることができる。デジタル信号は、例えばデータパケットのヘッド部として、個々のバッテリセルを区別するための情報を含むことができる。
【００２６】
本発明の第３の態様によれば、この目的は、温度制御装置と、バッテリシステム用のデータ記録装置とを備えるシステムによって解決され、バッテリシステムは、少なくとも１つのバッテリセルを備え、温度制御装置は、少なくとも１つのバッテリセルの温度制御のために温度制御流体ライン内の少なくとも部分的に導かれる温度制御流体を備え、データ記録装置は、少なくとも１つのバッテリセルの状態データを決定するためのセンサ装置と、状態データを処理するための制御装置と、状態データを送信するための送信装置とを備える。本発明によるシステムは、送信装置が本発明の第１の態様に従って構成され、および／またはデータ記録装置が本発明の第２の態様に従って構成されることを特徴とする。したがって、本発明の第１の態様によるデータ送信装置および／または本発明の第２の態様によるデータ記録装置に関して詳細に説明したすべての利点は、本発明の第１の態様によるそのような送信装置および／または本発明の第２の態様によるそのようなデータ記録装置を有する本発明の第３の態様によるシステムによっても提供することができる。
【００２７】
本発明によるシステムは、光信号の全反射を提供するために、温度制御流体ラインが少なくとも２つの異なる屈折率を有する内壁を有し、および／または温度制御流体ラインが内壁を有し、内壁および温度制御流体が２つの異なる屈折率を有するように、さらに発展させることができる。光信号の全反射は、２つの光学的に異なる密度の媒体の間の界面で生じることができ、それによって、光信号は、光学的により密度の高い媒体内を進む。このような全反射により、光信号は、界面で有意な減衰なしに、または少なくとも有意な減衰なしに反射され、それにより、放射された光信号の範囲は、温度制御流体ライン内の本発明による送信装置において有意に増加され得る。言い換えれば、例えば、温度制御流体ラインが、光信号に対して透過性の異なる屈折率を有する２つの領域を有し、より大きな屈折率を有する領域が半径方向内側に配置され、より小さな屈折率を有する領域が半径方向外側に配置され、第１の領域を接触して取り囲む場合、光信号の全反射が、本発明によるシステムにおいて生じ得る。代替的に又は付加的に、温度制御流体と内壁との間の界面は、全反射を提供するために使用されてもよい。この目的のために、光信号に対して透明であるか、または少なくとも部分的に透明である温度制御流体が、温度制御流体を取り囲む温度制御流体ラインの内壁よりも大きい屈折率を有し、この内壁もまた、好ましくは、光信号に対して透明であることが提供され得る。全体として、両方の構成は、光信号の全反射を提供することを特に容易にする。このようにして、温度制御ラインまたは温度制御流体を通る光信号の特に良好で低損失の送信を提供することができる。
【００２８】
さらに、本発明によるシステムでは、第１の通信ユニットの第１の配置位置と第２の通信ユニットの第２の配置位置との間の温度制御流体ラインは、直線であるか、または少なくとも実質的に直線であることが提供され得る。特に、温度制御流体ラインの曲がり、湾曲、および／または折り目は、高い減衰をもたらし、最悪の場合には、温度制御流体内の光信号の遮断をもたらす可能性がある。センサインタフェースおよび制御インタフェースの通信ユニットを、直線または少なくとも実質的に直線である温度制御流体ラインの領域に配置することによって、そのような角部、縁部、および／または屈曲部における信号強度の減少を回避することができる。同じことが、中間増幅器ユニット、特にその第３の通信ユニットの配置にも同様に当てはまる。したがって、２つの通信ユニット間の温度制御流体ラインが、通信ユニットが制御インタフェース、センサインタフェース、または中間増幅器ユニットのいずれに属するかにかかわらず、直線であるか、または少なくとも本質的に直線である場合、全体的に有利である。
【００２９】
本発明の第４の態様によれば、この目的は、少なくとも１つのバッテリセルと、バッテリシステムのための温度制御装置およびデータ記録装置のシステムとを備えるバッテリシステムによって解決される。本発明によるバッテリシステムは、システムが本発明の第３の態様に従って構成されることを特徴とする。本発明の第３の態様による本発明によるシステムは、特に、本発明の第１の態様による送信装置および／または本発明の第２の態様によるデータ記録装置を備える。したがって、全体として、本発明の第３の態様によるシステムに関連して、本発明の第１の態様による送信装置に関連して、および／または本発明の第２の態様によるデータ記録装置に関連して詳細に説明されたすべての利点は、そのようなシステム、そのような送信装置、および／またはそのようなデータ記録装置を備える本発明の第４の態様によるバッテリシステムによっても提供することができる。
【００３０】
本発明の第５の態様によれば、この目的は、本発明の第４の態様によるバッテリシステムにおけるバッテリセルの状態データを送信する方法によって解決される。本発明による方法は、状態データが、少なくとも部分的に、温度制御流体内の光信号として送信されることを特徴とする。したがって、本発明の第４の態様によるバッテリシステムにおける使用は、本発明の第５の態様による方法によって、本発明の第４の態様によるバッテリシステムに関連して詳細に説明されたすべての利点を提供することもできる。本発明の第４の態様によるバッテリシステムは、本発明の第１の態様によるデータ送信装置、本発明の第２の態様によるデータ記録装置、および／または本発明の第３の態様によるシステムを備えるので、本発明のこれらの態様に関して詳細に説明した利点は、本発明の第５の態様による方法によっても提供することができる。
【００３１】
本発明のさらなる利点、特徴、および詳細は、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する以下の説明から得られる。特許請求の範囲および明細書に記載された特徴は、本発明にとって、個々にまたは任意の組み合わせで必須であり得る。実施形態の説明は、例の文脈においてのみ本発明を説明する。もちろん、技術的に合理的であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、実施形態の個々の特徴を互いに自由に組み合わせることができる。同じ機能および動作モードを有する要素は、図面において同じ参照符号を有する。それらは概略的に以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】初期形態の本発明によるバッテリシステムを示す。
【図２】本発明による第２の実施形態に係るバッテリシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、第１の実施形態における本発明によるバッテリシステム１を示す。バッテリシステム１は、いくつかのバッテリセル２を有し、そのうちの２つのバッテリセル２が示されている。センサ装置１１のセンサユニット１３は、各バッテリセル２に配置され、それぞれのバッテリセル２の状態データ、例えば温度又は電圧又は電流のような電気的変数を記録する。さらに、バッテリシステム１の温度制御装置３、特に温度制御流体６が導かれる温度制御流体ライン４が示されている。温度制御流体６は、個々のバッテリセル２から熱エネルギーを伝導し、それにより、それらの温度を制御する。本発明によるバッテリシステム１は、特に、本発明によるデータ記録装置１０を備えている。既に上述したセンサ装置１１は、このデータ記録装置１０の一部である。他の部分は、例えば評価ユニット１４を有する制御装置１２と、本発明による送信装置２０である。図示の実施形態では、送信装置２０は、制御インタフェース４０とセンサインタフェース３０とを有する。センサインタフェース３０は、センサ装置１１のセンサユニット１３とデータ通信可能に接続されている。同様に、制御インタフェース４０は、制御装置１２の評価ユニット１４に接続され、データを通信する。制御装置１２、特に評価ユニット１４、および制御インタフェース４０も、ここでは同じ基板７上に配置され、それによって、一方では、制御インタフェース４０、特に制御インタフェース４０の第２の通信ユニット４１と評価ユニット１４との間の送信経路を最小限に抑えることができ、他方では、制御装置１２の評価ユニット１４を温度制御流体ライン４の近傍に配置することが特に容易である。このようにして、バッテリシステム１の温度制御装置３による評価ユニット１４の温度制御を特に容易にすることができる。
【００３４】
本質的に、センサインタフェース３０は、第１の通信ユニット３１を有し、制御インタフェース４０は、第２の通信ユニット４１を有する。両方の通信ユニット３０、４１は、図示のように、温度制御流体６との間で光信号６０を送受信するように構成されている。温度制御流体６は、光信号６０に対して透明であることが好ましい。通信ユニット３１、４１は、例えば、光信号６０を受信するための光センサ素子及び／又は送信するためのＬＥＤ素子を備えることができる。これを提供するために、センサインタフェース３０は、第１の通信ユニット３１を温度制御流体ライン４の内部に配置することができるように、第１の配置部３２も有する。同様に、制御インタフェース４０は、第２の通信ユニット４１も温度制御流体ライン４の内部に配置することを可能にするための第２の配置部４２を有する。好ましくは、図示されるように、センサインタフェース３０の第１の通信ユニット３１は、第１の配置位置３３に配置され、制御インタフェース４０の第２の通信ユニット４１は、第１の配置位置３３と第２の配置位置４３との間の温度制御流体ライン４１が直線または少なくとも実質的に直線であるように、第２の配置位置４３に配置される。したがって、温度制御流体ライン４の角部、縁部、または屈曲部による光信号６０の弱化を回避することができる。さらに、温度制御流体ライン４は内壁５を有する。既に、内壁５自体は、全反射を提供するために、異なる屈折率を有する２つの領域を有することができ、それによって、より高い屈折率を有する領域は、半径方向にさらに内側に配置される。代替的に又は付加的に、温度制御流体ライン４の内壁５と温度制御流体６との間の境界層を用いて全反射を提供することもでき、この構成では、温度制御流体６は、温度制御流体ライン４の内壁５よりも大きい屈折率を有する。全体として、光信号６０の信号強度の弱まりは、回避されるか、又は全反射によって少なくとも著しく制限されることができる。ここで、センサインタフェースの第１の通信ユニット３１は、センサ装置１１のセンサユニット１３によって取得された状態データを送信するために、光信号６０を、好ましくは透明な温度制御流体６に送信する（３０）。これらの光信号６０は、温度制御流体６内で送信され、制御インタフェース４０の第２の通信ユニット４１によって受信される。言い換えれば、本発明によるデータ記録装置１０、したがって本発明による送信装置２０を有する本発明によるバッテリシステム１では、温度制御流体ライン４および温度制御流体６はそれぞれ、状態データを含む光信号６０を送信するために使用される。状態データを送信するための追加のワイヤおよび／またはケーブルを回避することができる。さらに、図示のセンサインタフェース３０は、センサ装置１１の２つのセンサユニット１３に接続されている。状態データを個々のバッテリセル２に割り当てることができるようにするために、例えば、第１の通信ユニット３１が、放射された光信号６０の周波数、パルス幅、および／または振幅に関して放射された光信号６０を変調するように構成されることが可能である。また、状態データをデジタル化し、それぞれのバッテリセル２を、例えば、データパッケージのヘッド部にコード化することも可能である。このようにして、単一の第１の通信ユニット３１で多数のバッテリセル２を識別することができる。
【００３５】
図２は、本発明１によるバッテリシステムのさらなるバージョンを示す。制御インタフェース４０およびその構成要素、ならびに制御装置１２およびそれらの構成要素は、図１に示すバージョンと同様に構成されているので、ここでの説明を参照されたい。センサ装置１１のセンサユニット１３によってそれぞれ監視される２つのバッテリセル２も、図２に示す本発明によるバッテリシステム１の実施形態に示されている。図１に示される実施形態の変形とは対照的に、センサインタフェース３０の別個の第１の通信ユニット３１が、センサユニット１３のそれぞれに設けられる。このようにして、状態データが検出されたそれぞれのバッテリセル２を区別することも可能である。温度制御流体ライン４は、内壁５を有し、内壁５は、単独で、または温度制御流体６と組み合わせて、光信号６０の全反射を生成するように構成される。バッテリシステム１のデータ記録装置１０と温度制御装置３とから成る本発明のシステムのこの実施形態においても、光信号６０の全反射は、光信号６０の信号強度の減少を防止することができる。さらに、図示された実施形態には、第３の配置部５２によって温度制御流体ライン４の内部に配置された第３の通信ユニット５１を備える中間増幅器ユニット５０が示されている。第３の通信ユニット５１は、光信号６０を送受信するように構成され、その結果、光信号６０は、例えば、センサインタフェース３０から制御インタフェース４０に送信されることができる。また、例えば双方向データ送信で起こり得るような逆方向データ送信は、そのような中間増幅器ユニット５０によって提供され得る。図示の実施例では、中間増幅器ユニット５０は、温度制御流体ライン４の湾曲部に配置されている。その代わりに、またはそれに加えて、このような中間増幅器ユニット５０は、光信号６０の信号強度の低下が既に起こり得る温度制御流体ライン４内の位置に配置することもできる。中間増幅ユニット５０内で光信号６０を増幅し、光信号６０を再送信することによって、温度制御流体ライン４内の光信号６０の範囲を著しく増大させることができる。このようにして、本発明による送信装置２０の制御インタフェース４０とセンサインタフェース３０との間のほぼ任意の距離を提供することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１   バッテリシステム
２   バッテリセル
３   温度制御装置
４   温度制御流体ライン
５   内壁
６   温度制御
７   基板
１０ データ記録装置
１１ センサ装置
１２ 制御装置
１３ センサユニット
１４ 評価ユニット
２０ 送信装置
３０ センサインタフェース
３１ 第１の通信ユニット
３２ 第１の配置部
３３ 第１の配置位置
４０ 制御インタフェース
４１ 第２の通信ユニット
４２ 第２の配置部
４３ 第２の配置位置
５０ 中間増幅ユニット
５１ 第３の通信ユニット
５２ 第３の配置部
６０ 光信号
【図１】
2020529183.tif 000003
【図２】
2020529183.tif 000004
【国際調査報告】
2020529183.tif 000005
2020529183.tif 000006
2020529183.tif 000007
2020529183.tif 000008