DE102016220262A1

DE102016220262A1 - Electromechanical adapter, energy storage system and method for operating an energy storage system

Info

Publication number: DE102016220262A1
Application number: DE102016220262.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Steil
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-04-19
Also published as: CN107958581B; CN107958581A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Adapter (1) mit mehreren Schnittstellen (2, 4, 7, 8). Der Adapter (1) umfasst insbesondere eine mit einer ersten Kommunikationsschnittstelle (7) und einer zweiten Kommunikationsschnittstelle (8) elektrisch verbundene Schaltung (10) zum Umsetzen von Signalen zwischen der ersten Schnittstelle (2) und der zweiten Schnittstelle (4). Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Energiespeichersystem (14), wobei eine Mehrzahl von Energiespeichern (3, 3') elektromechanisch mit jeweils einem erfindungsgemäßen Adapter (1) verbunden sind. Eine Energieübertragung zwischen den Energiespeichern (3, 3') und einem gemeinsamen Energiebus (5) ist dabei mittels einer Steuereinheit (9) steuerbar. Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Energiespeichersystems (14).

The invention relates to an electromechanical adapter (1) with a plurality of interfaces (2, 4, 7, 8). The adapter (1) comprises in particular a circuit (10) electrically connected to a first communication interface (7) and a second communication interface (8) for converting signals between the first interface (2) and the second interface (4). The invention further provides an energy storage system (14), wherein a plurality of energy stores (3, 3 ') are electromechanically connected to an adapter (1) according to the invention. An energy transfer between the energy stores (3, 3 ') and a common power bus (5) can be controlled by means of a control unit (9). The invention further provides a method for operating an energy storage system (14) according to the invention.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind Energiespeichersysteme bekannt, welche aus einer Mehrzahl von Energiespeichern aufgebaut sind. Hierzu werden insbesondere mehrere Batterien gleicher Bauart elektrisch miteinander verbunden.Energy storage systems are known from the prior art, which are constructed from a plurality of energy storage. For this purpose, in particular several batteries of the same type are electrically connected.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schlägt vor, einen elektromechanischen Adapter einzuführen, welcher insbesondere in einem aus mehreren Energiespeichern aufgebauten Energiespeichersystem Verwendung finden kann.The invention proposes to introduce an electromechanical adapter which can be used in particular in an energy storage system constructed from a plurality of energy stores.

Erfindungsgemäß umfasst der elektromechanische Adapter eine erste elektromechanische Schnittstelle, die mit einem vorzugsweise elektrochemischen Energiespeicher elektromechanisch verbindbar ist. Der elektrochemische Energiespeicher kann beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, insbesondere ein Akkumulator, oder auch eine nicht wiederaufladbare Batterie sein. Weiter umfasst der Adapter eine zweite elektromechanische Schnittstelle, die mit einem Energiebus elektromechanisch verbindbar ist. Bei der ersten und/oder der zweiten elektromechanischen Schnittstelle kann es sich beispielsweise jeweils um einen Spannungseingang und/oder Spannungsausgang und/oder um einen Anschluss für ein Stromkabel handeln. Der Energiebus kann insbesondere eine Stromleitung sein. Zusätzlich umfasst der Adapter einen mit der ersten und der zweiten Schnittstelle elektrisch verbundenen Gleichspannungswandler zum Wandeln von Spannungsniveaus zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle.According to the invention, the electromechanical adapter comprises a first electromechanical interface, which can be electromechanically connected to a preferably electrochemical energy store. The electrochemical energy store can be, for example, a rechargeable battery, in particular an accumulator, or else a non-rechargeable battery. Further, the adapter comprises a second electromechanical interface which is electromechanically connectable to an energy bus. The first and / or the second electromechanical interface may, for example, each be a voltage input and / or voltage output and / or a connection for a power cable. The power bus may in particular be a power line. Additionally, the adapter includes a DC to DC voltage converter electrically connected to the first and second interfaces for converting voltage levels between the first and second interfaces.

Ferner umfasst der Adapter eine erste elektromechanische Kommunikationsschnittstelle, die mit dem Energiespeicher elektromechanisch verbindbar ist sowie eine zweite elektromechanische Kommunikationsschnittstelle, die mit einer Steuereinheit elektromechanisch verbindbar ist; die erste elektromechanische Kommunikationsschnittstelle und/oder die zweite Kommunikationsschnittstelle können beispielsweise jeweils einen Anschluss für einen Kommunikationsbus wie zum Beispiel für einen CAN-Bus, Lin-Bus, Flex Ray oder MOST, aufweisen. Bei der Steuereinheit kann es sich insbesondere um einen Leitrechner handeln. Erfindungsgemäß umfasst der Adapter eine mit der ersten Kommunikationsschnittstelle und der zweiten Kommunikationsschnittstelle elektrisch verbundene elektrische und/oder elektronische Schaltung zum Umsetzen von Signalen zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle. Eine elektrische Schaltung kann beispielweise dadurch charakterisiert werden, dass sie einen elektrischen Strom leitet. Eine elektronische Schaltung kann sich beispielsweise dadurch auszeichnen, dass sie eine Steuereinheit und/oder eine Regeleinheit umfasst.Furthermore, the adapter comprises a first electromechanical communication interface, which is electromechanically connectable to the energy store and a second electromechanical communication interface, which is electromechanically connectable to a control unit; For example, the first electromechanical communication interface and / or the second communication interface may each have a connection for a communication bus such as, for example, a CAN bus, Lin bus, Flex Ray or MOST. The control unit may in particular be a master computer. According to the invention, the adapter comprises an electrical and / or electronic circuit electrically connected to the first communication interface and the second communication interface for converting signals between the first and the second interface. An electrical circuit can be characterized, for example, by conducting an electric current. An electronic circuit may be distinguished, for example, in that it comprises a control unit and / or a control unit.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein derartiger Adapter hat den Vorteil, dass mit ihm auf flexible Weise ein Energiespeicher in ein Energiespeichersystem integrierbar ist. Hierzu kann vorzugsweise jeweils ein Adapter zwischen einem Energiespeicher und einem gemeinsam genutzten Energiebus geschaltet sein.Such an adapter has the advantage that it can be integrated into an energy storage system in a flexible manner an energy storage. For this purpose, an adapter between an energy store and a shared power bus can preferably be connected in each case.

Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Adapters hat beispielsweise den Vorteil, dass je nach Bedarf einer Energie und/oder in Abhängigkeit eines Zustands eines an den Adapter angeschlossenen Energiespeichers dieser Energiespeicher zugeschaltet oder vom Energiebus getrennt werden kann.The use of an adapter according to the invention has the advantage, for example, that depending on the need for energy and / or depending on a state of an energy store connected to the adapter, this energy store can be connected or disconnected from the power bus.

Weiter erlaubt ein Adapter die Kombination von Energiespeichern unterschiedlicher Bauart zu einem gemeinsamen Energiespeichersystem. So können beispielsweise die Spannungsniveaus des an den Adapter angeschlossenen Energiespeichers und des an den Adapter angeschlossenen Energiebusses aufeinander abgestimmt werden. Weiter können Energiespeicher kombiniert werden, welche ein unterschiedliches Kommunikationsprotokoll verwenden.Next, an adapter allows the combination of energy storage devices of different types to a common energy storage system. For example, the voltage levels of the energy store connected to the adapter and the power bus connected to the adapter can be matched to one another. Furthermore, energy stores that use a different communication protocol can be combined.

Die Kombination unterschiedlicher Energiespeicher kann nützlich sein, da eine große Anzahl von Energiespeichern existieren, welche beispielsweise unterschiedliche Leistungsparameter oder/oder verschiedene Kommunikationsprotokolle verwenden.The combination of different energy stores may be useful because there are a large number of energy stores that use, for example, different performance parameters or different communication protocols.

Interessant könnte in Zukunft insbesondere werden, dass infolge der wachsenden Elektromobilität eine große Anzahl von Energiespeichern verfügbar werden, welche nach einer ersten Verwendung zwar möglicherweise nicht mehr eine für den Antrieb von Elektrofahrzeugen ausreichende Leistungsfähigkeit besitzen, jedoch noch weiter als Zwischenspeicher beispielsweise in Windparks oder Photovoltaikanlagen Verwendung finden können. Derartige Energiespeicher können mithilfe der vorliegenden Erfindung einer erneuten Verwendung zugeführt werden. Dies spart Kosten und schont zugleich die Umwelt.In the future, it could become particularly interesting that as a result of the growing electromobility, a large number of energy stores will become available, which may no longer have sufficient capacity for the propulsion of electric vehicles after initial use, but will continue to be used as intermediate storage for example in wind farms or photovoltaic plants can find. Such energy stores can be reused by the present invention. This saves costs and at the same time protects the environment.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der elektromechanische Adapter eine Signalleitung zwischen der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung und dem Gleichspannungswandler zum Steuern des Gleichspannungswandlers mittels der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung umfasst. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass die von dem Gleichspannungswandler erzielte Spannungsübersetzung änderbar ist. Derartige Ausgestaltungen können den Vorteil haben, dass mit ihnen eine Anpassung der Spannung eines Energiespeichersystems an einen Referenzspannungswert ermöglicht wird und/oder dass Batterien unterschiedlicher Ausgangsspannungen in das Energiespeichersystem integrierbar sind, insbesondere indem die unterschiedlichen Ausgangsspannungen an den für alle Batterien gleichen Referenzspannungswert umgewandelt werden.In an advantageous embodiment it can be provided that the electromechanical adapter comprises a signal line between the electrical and / or electronic circuit and the DC-DC converter for controlling the DC-DC converter by means of the electrical and / or electronic circuit. As a result, it can be achieved, in particular, that the voltage ratio achieved by the DC-DC converter can be changed. Such embodiments can the Have the advantage that with them an adaptation of the voltage of an energy storage system to a reference voltage value is enabled and / or that batteries of different output voltages can be integrated into the energy storage system, in particular by the different output voltages are converted to the same reference voltage value for all batteries.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der elektromechanische Adapter einen mit der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung kabelgebundenen und/oder kabellos verbundenen Temperatursensor zum Erfassen einer Umgebungstemperatur des elektromechanischen Adapters aufweist. Hierbei kann die Umgebungstemperatur beispielsweise von einer Temperatur des Energiespeichers und/oder einer Zelle des Energiespeichers ausgehen oder abgebildet sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der elektromechanische Adapter einen mit der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung kabelgebundenen und/oder kabellos verbundenen Gassensor zum Messen einer Umgebungsgaskonzentration des elektromechanischen Adapters umfasst. Bei dem Gas kann es sich insbesondere um ein Abgas des Energiespeichers handeln. Ferner kann vorgesehen sein, dass der elektromechanische Adapter einen mit der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung kabelgebundenen und/oder kabellos verbundenen Feuchtesensor zum Messen einer Umgebungsluftfeuchtigkeit des elektromechanischen Adapters aufweist. Die hier beschriebenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Adapters können beispielsweise den Vorteil haben, dass bei Überschreiten einer Maximaltemperatur und/oder einer Maximalgaskonzentration und/oder einer Maximalluftfeuchtigkeit der Energiespeicher abschaltbar ist, beispielsweise indem von der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung ein Abschaltsignal generiert oder weitergeleitet wird, welches vorzugsweise über die erste elektromechanische Kommunikationsschnittstelle und/oder über die bereits oben genannte Signalleitung übermittelt wird.In a further advantageous embodiment it can be provided that the electromechanical adapter has a wired and / or wirelessly connected to the electrical and / or electronic circuit temperature sensor for detecting an ambient temperature of the electromechanical adapter. In this case, the ambient temperature can start or be imaged, for example, from a temperature of the energy store and / or a cell of the energy store. In a further advantageous embodiment, it can be provided that the electromechanical adapter comprises a gas sensor connected to the electrical and / or electronic circuit and / or wirelessly connected for measuring an ambient gas concentration of the electromechanical adapter. The gas may in particular be an exhaust gas of the energy store. Furthermore, it can be provided that the electromechanical adapter has a cable connected to the electrical and / or electronic circuit and / or wirelessly connected humidity sensor for measuring an ambient humidity of the electromechanical adapter. The embodiments of the adapter according to the invention described here can have, for example, the advantage that when a maximum temperature and / or a maximum gas concentration and / or a maximum air humidity is exceeded, the energy store can be switched off, for example by generating or relaying a switch-off signal from the electrical and / or electronic circuit, which is preferably transmitted via the first electromechanical communication interface and / or via the signal line already mentioned above.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Schnittstelle eine große Stromtragfähigkeit aufweisen. Dies kann vorteilhaft sein, da hierdurch ein angeschlossener Energiespeicher besonders leistungsfähig einsetzbar ist. Die Stromtragfähigkeit kann beispielsweise mindestens den Wert haben, welcher dem maximalen Lade- und/oder Entladestromwert des Energiespeichers entspricht. Diese Werte können beispielsweise den Werten einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, insbesondere eines E-Autos, entsprechen und können beispielsweise zwischen 100A und 1.000A liegen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Schnittstelle einen Anschluss für eine Spannung umfassen, welche von einer derartige Traktionsbatterie erzeugt wird, beispielsweise ein 48V-Anschluss oder ein Anschluss für einen Spannungswert, der vorzugsweise zwischen 48 Volt und 1.500 Volt liegt.In a further embodiment it can be provided that the first and the second interface have a high current carrying capacity. This can be advantageous since in this way a connected energy store can be used particularly efficiently. The current carrying capacity may, for example, have at least the value which corresponds to the maximum charge and / or discharge current value of the energy store. These values may, for example, correspond to the values of a traction battery of an electric vehicle, in particular an electric car, and may for example be between 100A and 1000A. Preferably, it may be provided that the first and second interfaces comprise a terminal for a voltage generated by such a traction battery, for example a 48V terminal or a terminal for a voltage value preferably between 48 volts and 1500 volts.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass zwischen der ersten und der zweiten Schnittstelle Mittel zum galvanischen Trennen der elektrischen Verbindung zwischen dem Gleichspannungswandler und dem vorzugsweise elektrochemischen Energiespeicher und/oder dem Energiebus vorgesehen sind. Dies kann beispielsweise den Vorteil haben, dass der Energiespeicher abschaltbar ist, wenn er nicht benötigt wird und/oder defekt ist. Als Mittel zum galvanischen Trennen kommt beispielsweise ein Schalter in Betracht. Als Mittel zum galvanischen Trennen können auch oder stattdessen passive oder aktive Sicherheitsbauteile wie beispielsweise Schmelzsicherungen oder pyrotechnische Trenneinrichtungen dienen.It may further be provided that between the first and the second interface means for electrically isolating the electrical connection between the DC-DC converter and the preferably electrochemical energy storage and / or the power bus are provided. This may, for example, have the advantage that the energy store can be switched off if it is not needed and / or is defective. As a means for galvanic separation, for example, a switch is considered. As a means for galvanic separation may also or instead serve passive or active safety components such as fuses or pyrotechnic separation devices.

Bei einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Stromversorgung der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung mittels einer Niederspannung durch die erste und/oder zweite Kommunikationsschnittstelle und/oder durch den Gleichspannungswandler erfolgt. Hierdurch kann die Betriebsfähigkeit des Adapters erleichtert werden. Die Niederspannung kann beispielsweise 12V betragen.In a further embodiment it can be provided that a power supply of the electrical and / or electronic circuit by means of a low voltage through the first and / or second communication interface and / or by the DC-DC converter. As a result, the operability of the adapter can be facilitated. The low voltage can be for example 12V.

Bei einer weiteren Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass die erste elektromechanische Kommunikationsschnittstelle einen Ausgang für eine Netzleitung niedriger Spannung, beispielsweise einer Spannung von 12V, aufweist. Dies kann vorteilhaft sein, da über diese Netzleitung ein analoges Spannungssignal übermittelbar ist, insbesondere welches von einem oder dem angeschlossenen Energiespeicher interpretierbar ist. Beispielsweise kann über dieses Spannungssignal ein Abschalten des Energiespeichers auslösbar sein.In a further embodiment, it may further be provided that the first electromechanical communication interface has an output for a low-voltage power line, for example a voltage of 12V. This can be advantageous because an analog voltage signal can be transmitted via this power line, in particular which can be interpreted by one or the connected energy store. For example, a shutdown of the energy store can be triggered via this voltage signal.

Bei einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Mittel zur Anzeige eines Zustands und/oder eines Alarms vorgesehen sind. Als Mittel können beispielsweise Warnleuchten, Statusleuchten oder akustische Signale verwendet werden.In a further embodiment it can be provided that means for displaying a state and / or an alarm are provided. As a means, for example, warning lights, status lights or acoustic signals can be used.

Bei einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die bereits oben genannte elektrische und/oder elektronische Schaltung ferner eingerichtet ist, eine Umwandlung zwischen einem ersten Kommunikationsprotokoll und einem zweiten Kommunikationsprotokoll zu bewirken. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die mit der Schaltung umgesetzten Signale unterschiedlich kodiert sind, beispielsweise unter Verwendung verschiedener Kommunikationsprotokolle und/oder unter Verwendung sich voneinander unterscheidender Nachrichtenkodierkonventionen. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Schaltung zusätzlich eingerichtet ist, eine Umwandlung zwischen dem ersten Kommunikationsprotokoll und einem dritten Kommunikationsprotokoll zu bewirken, wobei sich das zweite und das dritte Kommunikationsprotokoll voneinander unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Kodierung mit einer dritten Nachrichtenkodierkonvention erfolgen. Die Möglichkeit von mehr als zwei unterschiedlichen Kodierungen kann den Vorteil haben, dass der Adapter in der Lage ist, eine zentralisierte Kommunikation mit unterschiedlich kommunizierenden Energiespeichern zu bewirken. Hierfür kann vorgesehen sein, dass die Schaltung eine Übersetzungseinheit aufweist. Die Übersetzungseinheit umfasst vorzugsweise einen Speicher sowie ein Programm, mit dem die Kommunikationsprotokolle ineinander übersetzbar sind. Besonders vorteilhaft kann sein, wenn die Schaltung ferner eine Auswahleinheit aufweist, mit der die ineinander zu übersetzenden Kommunikationsprotokolle auswählbar sind. Die erforderliche Auswahl kann beispielsweise in einem Speicher der Schaltung änderbar hinterlegt sein, oder mittels eines entsprechenden, beispielsweise von einer Steuereinheit oder einer Batterie generierten Signals über die erste Kommunikationsschnittstelle oder über die zweite Kommunikationsschnittstelle unmittelbar oder zur elektronischen Verarbeitung bezogen werden. Dies dient insbesondere der oben beschriebenen Übersetzungsfunktionalität.In a further embodiment it can be provided that the above-mentioned electrical and / or electronic circuit is further configured to effect a conversion between a first communication protocol and a second communication protocol. Alternatively or additionally, it can be provided that the signals converted with the circuit are coded differently, for example using different communication protocols and / or using different ones from one another Nachrichtenkodierkonventionen. It can be particularly advantageous if the circuit is additionally set up to effect a conversion between the first communication protocol and a third communication protocol, the second and the third communication protocol differing from one another. Alternatively or additionally, a coding with a third message coding convention can also take place. The possibility of more than two different codings can have the advantage that the adapter is able to effect centralized communication with different communicating energy stores. For this purpose, it can be provided that the circuit has a translation unit. The translation unit preferably comprises a memory and a program with which the communication protocols can be translated into one another. It can be particularly advantageous if the circuit also has a selection unit with which the communication protocols to be translated into one another can be selected. The required selection can for example be changeably stored in a memory of the circuit, or related directly or for electronic processing by means of a corresponding signal generated for example by a control unit or a battery via the first communication interface or via the second communication interface. This serves in particular the translation functionality described above.

Die Erfindung schlägt ferner vor, ein Energiespeichersystem mit einer Mehrzahl von vorzugsweise elektrochemischen Energiespeichern einzuführen, wobei zumindest ein Teil der Energiespeicher elektromechanisch mit jeweils einem elektromechanischen Adapter verbunden ist, wobei der jeweilige Adapter wie oben beschrieben erfindungsgemäß ausgebildet ist. Unter einer Mehrzahl soll an dieser Stelle beispielsweise zwei, vorzugsweise drei oder auch mehr als drei verstanden sein. Die Adapter sind jeweils mit einem Energiebus über eine zweite elektromechanische Schnittstelle des Adapters elektrisch verbunden. Außerdem ist vorgesehen, dass das Energiespeichersystem eine mit den Adaptern mittels eines Bussystems über eine zweite elektromechanische Kommunikationsschnittstelle des jeweiligen Adapters verbundene Steuereinheit zum Steuern einer Energieübertragung zwischen den Energiespeichern und dem Energiebus aufweist. Ein solches Energiespeichersystem kann vorteilhaft sein, da es auf flexible Weise eine Integration insbesondere auch unterschiedlicher Energiespeicher in das Energiespeichersystem ermöglicht.The invention further proposes to introduce an energy storage system with a plurality of preferably electrochemical energy stores, wherein at least a part of the energy storage is electromechanically connected to a respective electromechanical adapter, wherein the respective adapter is designed according to the invention as described above. By a plurality, for example, two, preferably three or even more than three should be understood at this point. The adapters are each electrically connected to a power bus via a second electromechanical interface of the adapter. In addition, it is provided that the energy storage system has a connected to the adapters by means of a bus system via a second electromechanical communication interface of the respective adapter control unit for controlling an energy transfer between the energy storage and the power bus. Such an energy storage system may be advantageous, since it allows flexible integration of particular different energy storage in the energy storage system.

Bei einer Ausgestaltung des Energiespeichersystems kann vorgesehen sein, dass die vorzugsweise elektrochemischen Energiespeicher jeweils mindestens eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-, Lithium-Schwefel- und/oder Lithium-Luft-Batteriezelle und/oder eine Batteriezelle mit einem Festkörperelektrolyt, umfassen. Derartig ausgebildete Energiespeicher eignen sich besonders gut zur Zwischenspeicherung von Energie.In one embodiment of the energy storage system can be provided that the preferably electrochemical energy storage in each case comprise at least one battery cell, in particular a lithium-ion, lithium-sulfur and / or lithium-air battery cell and / or a battery cell with a solid electrolyte. Such formed energy storage are particularly well suited for intermediate storage of energy.

Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs vor. Das Verfahren hat das Betreiben eines wie oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Energiespeichersystems zum Inhalt. Ein solches Verfahren ist vorteilhaft, da es eine effiziente Energiebereitstellung ermöglicht, insbesondere auch unter Verwendung bauverschiedener Energiespeicher. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 12 beschrieben. Diese Ausgestaltung verbessert die praktische Anwendbarkeit des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Energiebereitstellung.The invention further proposes a method with the features of the independent method claim. The method involves operating an energy storage system according to the invention as described above. Such a method is advantageous because it enables an efficient provision of energy, in particular also by using different energy storage devices. An advantageous embodiment of the method according to the invention is described in claim 12. This embodiment improves the practical applicability of the method for the provision of energy described above.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Format von Signalen, die mittels der ersten Kommunikationsschnittstelle bzw. zweiten Kommunikationsschnittstelle empfangen werden vor einem Senden mittels der zweiten Kommunikationsschnittstelle bzw. ersten Kommunikationsschnittstelle an die Steuereinheit bzw. an ein Batteriemanagementsystem des Energiespeichers durch die elektrische und/oder elektronische Schaltung umgesetzt wird. Die Umsetzung kann insbesondere erfolgen indem das Format von Signalen in ein anderes Format von Signalen übersetzt wird. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem ein mit einem ersten CAN-Protokoll kodiertes Signal in ein Signal übersetzt wird, welches mit einem zweiten CAN-Protokoll kodiert ist, wobei sich das zweite CAN-Protokoll vom ersten CAN-Protokoll unterscheidet.A further embodiment of the method according to the invention provides that a format of signals which are received by means of the first communication interface or second communication interface before being sent by the second communication interface or first communication interface to the control unit or to a battery management system of the energy store by the electrical and / or electronic circuit is implemented. In particular, the implementation can be done by translating the format of signals into another format of signals. This can be done, for example, by translating a coded with a first CAN protocol signal into a signal which is coded with a second CAN protocol, wherein the second CAN protocol differs from the first CAN protocol.

Zur Verbesserung der Funktionstüchtigkeit des Energiespeichersystems kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass ein momentaner Zustand des jeweiligen Energiespeichers, beispielsweise der in Anspruch 11 genannte momentane Zustand, mit einem Sollzustand und/oder einem Grenzzustand abgeglichen wird. Der Grenzzustand kann beispielsweise dadurch charakterisiert werden, dass er eine Grenze eines Toleranzbereichs für den momentanen Zustand definiert. Der Abgleich kann in dem betreffenden Adapter erfolgen oder alternativ oder zumindest teilweise in der Steuereinheit. Beispielsweise kann eine Temperatur des Energiespeichers mit einer Maximaltemperatur verglichen werden. Es kann vorgesehen sein, dass für den Fall einer Abweichung des momentanen Zustands von dem Sollzustand und/oder einer Über- oder Unterschreitung des Grenzzustands von dem betreffenden Adapter ein Steuersignal generiert und an den Energiespeicher gesendet wird. Alternativ kann auch in einem solchen Fall von dem Adapter eine Steueranfrage generiert werden und an die Steuereinheit übermittelt werden. Bei dem Steuersignal kann es sich insbesondere um ein Abschaltsignal oder um ein Strombegrenzungssignal handeln. Beispielsweise kann das Strombegrenzungssignal erzeugt werden, wenn die Temperatur des Energiespeichers die Maximaltemperatur überschreitet. Vorzugsweise wird hierbei an den betreffenden Energiespeicher zusätzlich ein simuliertes Kühlsignal übermittelt. Die Übermittlung eines simulierten Kühlsignals kann besonders vorteilhaft sein, da hierdurch auf eine Kühlung des Energiespeichers verzichtet werden kann, selbst wenn der Energiespeicher mit einem Kühlsystem ausgestattet ist. Durch die Möglichkeit der Strombegrenzung wird eine übermäßige Erwärmung des Energiespeichers nämlich effektiv verhindert.To improve the functionality of the energy storage system can be provided in a further advantageous embodiment of the method according to the invention that a current state of the respective energy storage, for example, the current state mentioned in claim 11, is matched with a desired state and / or a limit state. The limit state can be characterized, for example, by defining a limit of a tolerance range for the current state. The adjustment can be made in the adapter in question or alternatively or at least partially in the control unit. For example, a temperature of the energy store can be compared with a maximum temperature. It can be provided that, in the event of a deviation of the instantaneous state from the desired state and / or an overshoot or undershoot of the limit state, a control signal is generated by the relevant adapter and sent to the energy store. Alternatively, in such a case of the adapter a Control request generated and transmitted to the control unit. The control signal may in particular be a switch-off signal or a current-limiting signal. For example, the current limit signal can be generated when the temperature of the energy store exceeds the maximum temperature. Preferably, a simulated cooling signal is additionally transmitted to the relevant energy store. The transmission of a simulated cooling signal may be particularly advantageous, since this can be dispensed with a cooling of the energy storage, even if the energy storage is equipped with a cooling system. Due to the possibility of limiting the current, excessive heating of the energy store is effectively prevented.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Erfindung wird anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der unten beschriebenen Ausführungsbeispiele.The present invention will be explained with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings. The invention is not limited to these embodiments. Further exemplary embodiments result from a combination of the features of individual or several protection claims with one another and / or with one or more features of the exemplary embodiments described below.

Es zeigen:

1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektromechanischen Adapters;
2 einen Ausschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems; und
3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Energiespeichersystems.

Show it:

1 an embodiment of the electromechanical adapter according to the invention;
2 a section of an embodiment of the energy storage system according to the invention; and
3 a flowchart of a method according to the invention for operating an energy storage system.

Bei der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung regelmäßig übereinstimmende Bezugszahlen.In the following description of various embodiments of the invention obtained in their function matching elements even with different design or shape regularly matching reference numerals.

1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Adapters 1. Der erfindungsgemäße Adapter 1 ist insbesondere in einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem 14 integrierbar. Ein Ausschnitt eines solchen Energiespeichersystems 14 ist in 2 gezeigt. 1 shows an embodiment of the adapter according to the invention 1 , The adapter according to the invention 1 is in particular in an energy storage system according to the invention 14 integrated. A section of such an energy storage system 14 is in 2 shown.

Der in 1 dargestellte elektromechanische Adapter 1 hat eine erste elektromechanische Schnittstelle 2. Diese erste Schnittstelle 2 umfasst einen elektromechanischen Anschluss für ein Stromkabel 18, an dessen abseitigen Ende eine Batterie 17, 17' anschließbar ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der elektromechanische Anschluss auch zum direkten Anschließen der Batterie 17, 17' ausgebildet sein. Hierzu kann beispielsweise eine Steckverbindung Verwendung finden. In dem hier beschrieben Ausführungsbeispiel ist die erste Schnittstelle 2 über eine zweiadrige elektrische Leitung 19 eingangsseitig mit einem Gleichspannungswandler 6 verbunden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die elektrische Leitung 19 auch mehr als zwei Adern aufweisen. Ausgangsseitig ist der Gleichspannungswandler 6 über eine weitere zweiadrige elektrische Leitung 20 mit einer zweiten elektromechanischen Schnittstelle 4 elektrisch verbunden. Die zweite Schnittstelle 4 weist einen Anschluss für ein weiteres Stromkabel 21 mit Plus- und Minus-Leiter auf, wobei das weitere Stromkabel 21 an den Energiebus 5 anschließbar ist. Hierdurch ist ein Stromfluss und somit eine Energieübertragung zwischen den beiden Schnittstellen 2 und 4 herstellbar, wobei mit dem Gleichspannungswandler 6 ein an der ersten Schnittstelle 2 anliegender Spannungswert in einen umgewandelten Spannungswert umgewandelt wird, so dass der umgewandelte Spannungswert an der Schnittstelle 4 anliegt. Ebenso kann eine Umwandlung des an der Schnittstelle 4 anliegenden Spannungswerts in einen weiteren umgewandelten Spannungswert erfolgen, so dass dieser weitere umgewandelte Spannungswert an der Schnittstelle 2 anliegt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Anschluss der zweiten Schnittstelle 4 auch zum direkten Verbinden mit dem Energiebus 5 ausgebildet sein.The in 1 illustrated electromechanical adapter 1 has a first electromechanical interface 2 , This first interface 2 includes an electromechanical connection for a power cable 18 , at the end of which a battery 17 . 17 ' is connectable. In an alternative embodiment, the electromechanical connection may also be used to directly connect the battery 17 . 17 ' be educated. For this purpose, for example, find a connector use. In the embodiment described herein, the first interface is 2 via a two-wire electrical line 19 on the input side with a DC-DC converter 6 connected. In an alternative embodiment, the electrical line 19 also have more than two wires. On the output side is the DC-DC converter 6 via another two-wire electrical line 20 with a second electromechanical interface 4 electrically connected. The second interface 4 has a connection for another power cable 21 with plus and minus conductors on, with the other power cable 21 to the power bus 5 is connectable. This is a current flow and thus an energy transfer between the two interfaces 2 and 4 can be produced, with the DC-DC converter 6 one at the first interface 2 applied voltage value is converted into a converted voltage value, so that the converted voltage value at the interface 4 is applied. Similarly, a conversion of the interface 4 applied voltage value in a further converted voltage value, so that this further converted voltage value at the interface 2 is applied. In an alternative embodiment, the port of the second interface 4 also for direct connection to the power bus 5 be educated.

Der Adapter 1 umfasst weiter eine erste elektromechanische Kommunikationsschnittstelle 7, welche mit einer Batterie 17, 17' elektrisch über einen CAN-Bus 22 sowie über eine zweiadrige 12V-Leitung 23 verbindbar ist. Hierfür weist die erste Kommunikationsschnittstelle einen CAN-Anschluss 24 sowie einen 12V-Anschluss 25 auf. Der Adapter 1 hat zusätzlich eine zweite elektromechanische Kommunikationsschnittstelle 8, welche ebenfalls einen nicht explizit in 1 abgebildeten Anschluss für einen CAN-Bus aufweist. Eine elektronische Schaltung 10 ist mit der ersten Kommunikationsschnittstelle 7 über eine Kommunikationsleitung 26 elektrisch verbunden sowie mit der zweiten Kommunikationsschnittstelle 8 über eine weitere Kommunikationsleitung 27. Die elektronische Schaltung 10 hat einen Mikroprozessor, welcher seine benötigte Energie über die Kommunikationsschnittstelle 8 und die weitere Kommunikationsleitung 27 bezieht. Zur Stromversorgung wird eine Niederspannung im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel in Höhe von 12V benötigt.The adapter 1 further includes a first electromechanical communication interface 7 which with a battery 17 . 17 ' electrically via a CAN bus 22 and via a two-wire 12V line 23 is connectable. For this purpose, the first communication interface has a CAN connection 24 and a 12V connector 25 on. The adapter 1 also has a second electromechanical communication interface 8th which also does not have an explicit in 1 illustrated connection for a CAN bus. An electronic circuit 10 is with the first communication interface 7 via a communication line 26 electrically connected as well as with the second communication interface 8th via another communication line 27 , The electronic circuit 10 has a microprocessor, which supplies its required energy via the communication interface 8th and the other communication line 27 refers. For power supply, a low voltage in the embodiment described here in the amount of 12V is required.

Die Schaltung 10 ist über eine Signalleitung 11 mit dem Gleichspannungswandler 6 elektrisch verbunden. Über diese Signalleitung 11 kann die Schaltung 10 den Gleichspannungswandler 6 steuern. Beispielsweise kann die Schaltung 10 einen Referenzspannungswert vorgeben, der von dem Gleichspannungswandler 6 ausgangsseitig eingestellt wird. Der Referenzspannungswert kann je nach konkreter Ausgestaltung des Adapter 1 beispielsweise in einem Speicher der Schaltung 10 hinterlegt sein, über die zweite Kommunikationsschnittstelle 8 empfangen werden oder durch Messen einer elektrischen Spannung eines mit dem Adapter 1 verbundenen Energiebusses 5 ermittelt werden.The circuit 10 is via a signal line 11 with the DC-DC converter 6 electrically connected. About this signal line 11 can the circuit 10 the DC-DC converter 6 Taxes. For example, the circuit 10 specify a reference voltage value that is determined by the DC converter 6 is set on the output side. The reference voltage value can, depending on the specific configuration of the adapter 1 for example, in a memory of the circuit 10 be deposited, via the second communication interface 8th be received or by measuring an electrical voltage with the adapter 1 connected power bus 5 be determined.

Der Adapter 1 umfasst ferner einen Temperatursensor 12, mit dem eine Umgebungstemperatur des Adapters 1 messbar ist. Der Temperatursensor 12 kann insbesondere eingesetzt werden, um eine Temperatur einer an den Adapter 1 angeschlossenen Batterie 17, 17' zu messen. Hierzu kann der Temperatursensor 12 mit einem Temperaturfühler ausgestattet sein, der in eine unmittelbare Nähe der Batterie 17, 17' herangeführt werden kann oder sogar in die Batterie 17, 17' eingeführt werden kann. Bei Überschreiten einer einstellbaren Maximaltemperatur wird ein Schalter betätigt, welcher den Stromfluss zwischen der ersten Schnittstelle 2 und dem Gleichspannungswandler 6 unterbricht. Durch die Unterbrechung des Stromflusses ist verhinderbar, dass eine angeschlossene Batterie 17, 17' während einer Ladung und/oder einer Entladung weiter Wärme produziert. Bei der Ladung und/oder Entladung können Wärmeverluste insbesondere infolge des Batterieinnenwiderstands entstehen oder auch durch exotherme Reaktionen innerhalb der Batterie 17, 17'. Durch die Unterbrechung des Stromflusses kann eine Brandgefahr unterbunden werden. Bei dem Schalter handelt es sich somit um ein Mittel zum galvanischen Trennen der elektrischen Verbindung zwischen dem Gleichspannungswandler 6 und dem elektrochemischen Energiespeicher 3, 3'.The adapter 1 further includes a temperature sensor 12 , with which an ambient temperature of the adapter 1 is measurable. The temperature sensor 12 In particular, it can be used to apply a temperature to the adapter 1 connected battery 17 . 17 ' to eat. For this purpose, the temperature sensor 12 be equipped with a temperature sensor in the immediate vicinity of the battery 17 . 17 ' can be brought or even in the battery 17 . 17 ' can be introduced. When an adjustable maximum temperature is exceeded, a switch is actuated, which controls the flow of current between the first interface 2 and the DC-DC converter 6 interrupts. By interrupting the flow of current is preventable that a connected battery 17 . 17 ' continues to produce heat during a charge and / or discharge. During charging and / or discharging, heat losses can occur, in particular as a result of the internal battery resistance or also due to exothermic reactions within the battery 17 . 17 ' , By interrupting the flow of current, a fire hazard can be prevented. The switch is thus a means for electrically isolating the electrical connection between the DC-DC converter 6 and the electrochemical energy storage 3 . 3. ' ,

Die Schaltung 10 ist ferner eingerichtet, eine Umwandlung zwischen einem ersten Kommunikationsprotokoll und einem zweiten Kommunikationsprotokoll zu bewirken. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei beiden Kommunikationsprotokollen um sich voneinander unterscheidende CAN-Protokolle. In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die beiden Kommunikationsprotokolle identisch, die von der Schaltung 10 umgesetzten Signale sind allerdings dennoch auf jeweils unterschiedliche Weise kodiert. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist weiter die Schaltung 10 auch eingerichtet, eine Umwandlung zwischen dem ersten Kommunikationsprotokoll und einem dritten Kommunikationsprotokoll zu bewirken. Mit dem Adapter 1 ist somit eine zentralisierte Kommunikation mit unterschiedlich kommunizierenden Energiespeichern 3, 3' bewirkbar. Hierfür weist die Schaltung 10 eine Übersetzungseinheit auf. Die Schaltung 10 weist ferner eine Auswahleinheit aus, mit der die ineinander zu übersetzenden Kommunikationsprotokolle auswählbar sind.The circuit 10 is further arranged to effect a conversion between a first communication protocol and a second communication protocol. In the exemplary embodiment described here, both communication protocols are CAN protocols differing from one another. In an alternative embodiment, the two communication protocols are identical to those of the circuit 10 However, converted signals are nevertheless coded in different ways. In the embodiment described here is further the circuit 10 also arranged to effect a conversion between the first communication protocol and a third communication protocol. With the adapter 1 is thus a centralized communication with differently communicating energy stores 3 . 3. ' effected. For this purpose, the circuit 10 a translation unit. The circuit 10 also has a selection unit with which the communication protocols to be translated into each other can be selected.

2 zeigt einen Ausschnitt eines Energiespeichersystems 14. Von der Vielzahl von Batterien 17, 17', aus denen das Energiespeichersystem 14 aufgebaut ist, zeigt 2 lediglich zwei jeweils einen Energiespeicher 3, 3' bildende Batterien 17, 17'. Die Batterien 17, 17' sind jeweils über einen Adapter 1 der in 1 gezeigten und zuvor beschriebenen Art an einen eine Stromleitung bildenden Energiebus 5 angeschlossen. 2 shows a section of an energy storage system 14 , From the variety of batteries 17 . 17 ' that make up the energy storage system 14 is constructed, shows 2 only two each one energy storage 3 . 3. ' forming batteries 17 . 17 ' , The batteries 17 . 17 ' are each via an adapter 1 the in 1 shown and previously described type to a power line forming power bus 5 connected.

In dem in 2 gezeigten Ausschnitt des Energiespeichersystems 14 unterscheiden sich die an den jeweiligen Adapter 1 angeschlossen Batterien 17, 17' zumindest insoweit voneinander, dass sie unterschiedliche Ausgangsspannungen aufweisen und dass sie jeweils ein unterschiedliches CAN-Protokoll verwenden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel verwenden die Batterien 17, 17' das gleiche CAN-Protokoll, die zu übermittelnden Signale werden allerdings unterschiedlich kodiert. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Steuerung der Batterien 17, 17'jeweils mittels eines Batteriemanagementsystems 16, 16', welches über einen nicht explizit in 2 dargestellten CAN-Anschluss Steuersignale mit dem jeweiligen Adapter 1 austauschen kann. Die beiden abgebildeten Adapter 1 sind jeweils über ein Stromkabel 21 an den Energiebus 5 angeschlossen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können der Adapter 1 und der Energiebus 5 auch auf andere Weise elektrisch miteinander verbunden sein, beispielsweise im Wege einer direkten elektrischen Verbindung.In the in 2 shown section of the energy storage system 14 differ to the respective adapter 1 connected batteries 17 . 17 ' at least to the extent that they have different output voltages and that they each use a different CAN protocol. In an alternative embodiment, the batteries use 17 . 17 ' the same CAN protocol, but the signals to be transmitted are coded differently. In the embodiment described here, the control of the batteries takes place 17 . 17 ' each by means of a battery management system 16 . 16 ' , which does not have an explicitly in 2 represented CAN connection control signals with the respective adapter 1 can exchange. The two illustrated adapters 1 are each via a power cable 21 to the power bus 5 connected. In an alternative embodiment, the adapter 1 and the power bus 5 be electrically connected to each other in other ways, for example by means of a direct electrical connection.

Ferner sind die Adapter 1 jeweils über ein einen Industriebus bildendes Bussystem 15 mit der Steuereinheit 9 verbunden. Die Steuereinheit 9 steuert das Energiespeichersystem 14. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel gibt sie einen Spannungswert des Energiebusses 5 vor und leitet diesen Wert an die Adapter 1. Weiter ist die Steuereinheit 9 programmiert, bei Erfüllen einer bestimmten Bedingung eine oder mehrere geeignete Batterien 3, 3' abzuschalten. Die Erfüllung der Bedingung kann extern auslösbar sein oder auch durch Empfang eines die Bedingung erfüllenden Zustandssignals der abzuschaltenden Batterie 3, 3'. Das Zustandssignal kann von der Batterie 3, 3' erzeugt sein, möglicherweise von dem Adapter 1 verarbeitet worden sein oder auch aus einem von dem Adapter 1 ermittelten Messwert erhalten sein.Further, the adapters 1 in each case via a bus system forming an industrial bus 15 with the control unit 9 connected. The control unit 9 controls the energy storage system 14 , In the exemplary embodiment described here, it gives a voltage value of the power bus 5 and passes this value to the adapters 1 , Next is the control unit 9 programmed to meet one or more suitable batteries when a particular condition is met 3 . 3. ' off. The fulfillment of the condition can be triggered externally or by receiving a condition-fulfilling condition signal of the battery to be disconnected 3 . 3. ' , The status signal can be from the battery 3 . 3. ' may be generated by the adapter 1 or have been processed from one of the adapters 1 be obtained measured value.

In 3 ist ein erfindungsgemäßer Verfahrensverlauf gezeigt, wobei das Verfahren mit dem oben beschriebenen Energiespeichersystem 14 ausführbar ist. In einem ersten Schritt 101 werden die Adapter 1 eingeschaltet, indem die Steuereinheit 9 über das Bussystem 15 ein Einschaltsignal an die Adapter 1 sendet. In einem nächsten Schritt 102 werden von dem Adapter 1 herstellerspezifische Eigenschaften der an den jeweiligen Adapter 1 angeschlossenen Energiespeicher 3, 3' ermittelt, indem eine entsprechende Information über die erste Kommunikationsschnittstelle 7 empfangen wird und von der Schaltung 10 verarbeitet wird. In einem nachfolgenden Schritt 103 werden zuvor ermittelte herstellerspezifische Eigenschaften an die Steuereinheit 9 übermittelt. In einem Prüfschritt 104 wird in der Steuereinheit 9 sodann ermittelt, ob ein Energieübertragungsbedarf zwischen den Energiespeichern 3, 3' und dem Energiebus 5 besteht. Die Prüfung erfolgt wiederholt, bis ein solcher Bedarf festgestellt ist. In 3 ist die möglicherweise zu wiederholende Prüfung durch den Rückpfeil 105 angedeutet. Der Bedarf kann von einem Verbraucher ausgehen oder auch von einem teilweise oder vollständig entladenen Energiespeicher.In 3 an inventive method is shown, wherein the method with the energy storage system described above 14 is executable. In a first step 101 become the adapters 1 turned on by the control unit 9 over the bus system 15 a switch-on signal to the adapters 1 sends. In a next step 102 be from the adapter 1 Manufacturer-specific properties of the respective adapter 1 connected energy storage 3 . 3. ' determined by a corresponding information on the first communication interface 7 is received and from the circuit 10 is processed. In a subsequent step 103 previously determined manufacturer-specific properties to the control unit 9 transmitted. In a test step 104 is in the control unit 9 then determines whether an energy transfer requirement between the energy storage 3 . 3. ' and the power bus 5 consists. The test is repeated until such need has been established. In 3 is the back-to-back check that may need to be repeated 105 indicated. The demand can come from a consumer or from a partially or completely discharged energy storage.

Ist ein Bedarf festgestellt, wird das Verfahren in den Schritt 106 übergeleitet, in dem von dem jeweiligen Adapter 1 die von der an den Adapter 1 angeschlossenen Batterie 17, 17' aufgebaute elektrische Spannung ermittelt wird. In einem nachfolgenden Schritt 107 wird ein Referenzspannungswert ermittelt, indem mit dem jeweiligen Adapter 1 eine Spannung des an den jeweiligen Adapter 1 angeschlossenen Energiebusses 5 gemessen wird. In einem sich anschließenden Schritt 108 wird von den Adaptern 1 jeweils ein momentaner Zustand der jeweiligen an den Adapter 1 angeschlossenen Batterie 17, 17' ermittelt. Zu den ermittelten Zustandsdaten zählen insbesondere ein Ladezustand sowie eine Temperatur der jeweils angeschlossenen Batterie 17, 17'. Die Temperatur wird ermittelt, indem diese mithilfe des Temperatursensors 12 gemessen wird. Dies kann beispielsweise wie bereits oben beschrieben erfolgen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Wert aus dem Batteriemanagementsystem 16 der angeschlossenen Batterie 17,17' über den CAN-Bus 22 ausgelesen werden. Sodann wird in einem Schritt 109 der jeweils ermittelte momentane Zustand der Steuereinheit 9 mitgeteilt. If a need is found, the procedure is in the step 106 in which of the respective adapter 1 from the to the adapter 1 connected battery 17 . 17 ' built-up electrical voltage is determined. In a subsequent step 107 a reference voltage value is determined by using the respective adapter 1 a voltage to the respective adapter 1 connected power bus 5 is measured. In a subsequent step 108 is from the adapters 1 in each case a momentary state of the respective to the adapter 1 connected battery 17 . 17 ' determined. In particular, a state of charge and a temperature of the battery connected in each case belong to the determined state data 17 . 17 ' , The temperature is determined by these by using the temperature sensor 12 is measured. This can be done, for example, as already described above. In an alternative embodiment, the value may be from the battery management system 16 the connected battery 17 , 17 'via the CAN bus 22 be read out. Then in one step 109 the respectively determined instantaneous state of the control unit 9 communicated.

Die Steuereinheit 9 wertet in einem nächsten Schritt 110 die an sie übermittelten momentanen Zustandswerte aus und wählt diejenigen Energiespeicher 3, 3' aus, welche für eine Energieübertragung an den Energiebus 5 zugeschaltet werden sollen. Für jeden Energiespeicher 3, 3', welcher nicht zugeschaltet werden soll, erfolgt eine sich regelmäßig wiederholende Auswertung des momentanen Zustands und eine erneute Auswahlentscheidung, angedeutet durch den Pfeil 111.The control unit 9 evaluates in a next step 110 the current state values transmitted to them and selects those energy stores 3 . 3. ' which is for an energy transfer to the power bus 5 to be switched on. For every energy storage 3 . 3. ' , which should not be switched on, there is a regularly repeating evaluation of the current state and a new selection decision, indicated by the arrow 111 ,

Bezüglich jedes Energiespeichers 3, 3', der zugeschaltet werden soll, wird das Verfahren in den Schritt 112 übergeleitet. In Schritt 112 wird dem jeweiligen Adapter 1 ein Steuersignal von der Steuereinheit 9 übermittelt, welches eine Zuschaltung der an den jeweiligen Adapter 1 angeschlossenen Batterie 17, 17' zulässt. Hierzu wird in einem nachfolgenden Schritt 113 unter Verarbeitung und/oder Weiterleitung des Steuersignals durch die Schaltung 10 des jeweiligen Adapters 1 dessen Gleichspannungswandler 6 angesteuert. Hierzu kann beispielsweise jeweils der Schalter geschlossen werden. Durch die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 6 wird für den Fall einer Energieeinspeisung in den Energiebus 5 aus dem jeweiligen Energiespeicher 3, 3' der an der ersten Schnittstelle 2 des Adapter 1 anliegende Spannungswert in den Spannungswert umgewandelt, welcher der Netzspannung des Energiebusses 5 entspricht. Für den Fall des Ladens des jeweiligen Energiespeichers 3, 3' aus dem Energiebus 5 wird mithilfe des Gleichspannungswandlers 6 der an der Schnittstelle 4 anliegende Spannungswert in einen zur Ladung des jeweiligen Energiespeichers optimalen Ladespannungswert umgewandelt. Sodann wird in einem Schritt 114 Energie zwischen den ausgewählten Energiespeichern 3, 3' und dem Energiebus 5 übertragen, indem ein Strom zwischen dem Energiebus 5 und der betreffenden Batterie 17, 17' zu fließen beginnt. Dieser Stromfluss kann insbesondere zu einer Entladung oder zu einer Ladung des jeweiligen Energiespeichers 3, 3' führen.Regarding any energy storage 3 . 3. ' To be connected, the procedure is in the step 112 reconciled. In step 112 is the respective adapter 1 a control signal from the control unit 9 transmitted, which is a connection to the respective adapter 1 connected battery 17 . 17 ' allows. This will be done in a subsequent step 113 under processing and / or forwarding of the control signal by the circuit 10 of the respective adapter 1 its DC-DC converter 6 driven. For this purpose, for example, each of the switch can be closed. By controlling the DC-DC converter 6 becomes in the case of an energy feed into the energy bus 5 from the respective energy store 3 . 3. ' the one at the first interface 2 of the adapter 1 applied voltage value is converted into the voltage value, which is the mains voltage of the power bus 5 equivalent. In the case of charging the respective energy storage 3 . 3. ' from the power bus 5 is using the DC-DC converter 6 the at the interface 4 applied voltage value is converted into a charge voltage value optimal for charging the respective energy store. Then in one step 114 Energy between the selected energy stores 3 . 3. ' and the power bus 5 transferred by a current between the power bus 5 and the relevant battery 17 . 17 ' begins to flow. This current flow can in particular lead to a discharge or to a charge of the respective energy store 3 . 3. ' to lead.

In einem weiteren Prüfschritt 115 wird der momentane Zustand jedes zugeschalteten Energiespeicher 3, 3' von der Steuereinheit 9 geprüft. Außerdem wird der Energieübertragungsbedarf geprüft. Soweit kein Bedarf mehr besteht, wird das Verfahren in Schritt 116 beendet. Hierzu wird insbesondere die Energieübertragung zwischen den Energiespeichern 3, 3' und dem Energiebus 5 beendet. Dies geschieht, indem der betreffenden Schalter geöffnet wird, insbesondere nachdem der DC/DC-Wandlers abgeschaltet werden die betreffenden Schalter lastfrei geöffnet, wodurch vorteilhafterweise ein Alterungsvorgang der Schalter reduziert wird. Hierdurch wird der zwischen dem Energiebus 5 und der betreffenden Batterie 17, 17' bestehende Stromfluss unterbrochen. Besteht weiterhin ein Bedarf für eine Energieübertragung, wird das Verfahren in Schritt 104 weitergeführt.In a further test step 115 becomes the current state of each energized energy store 3 . 3. ' from the control unit 9 checked. In addition, the energy transfer requirement is checked. If there is no longer any need, the procedure in step 116 completed. In particular, this is the energy transfer between the energy storage 3 . 3. ' and the power bus 5 completed. This is done by the respective switch is opened, in particular after the DC / DC converter are turned off, the respective switch open without load, thereby advantageously an aging process of the switch is reduced. As a result, the between the power bus 5 and the relevant battery 17 . 17 ' existing current flow interrupted. If there is still a need for energy transfer, the process in step 104 continued.

Um eine Kommunikation zwischen den Batterien 17, 17' und der Steuereinheit 9 zu ermöglichen, erfolgt in dem jeweiligen Adapter 1 eine Übersetzung zwischen denjenigen Kommunikationssignalen, welche zwischen dem jeweiligen Adapter 1 und der an ihn angeschlossenen Batterie 17, 17' ausgetauscht werden, und denjenigen Kommunikationssignalen, welche zwischen der Steuereinheit 9 und dem jeweiligen Adapter 1 ausgetauscht werden. Hierzu erfolgt insbesondere eine Übersetzung zwischen dem von dem Bussystem 15 verwendeten ersten Kommunikationsprotokoll und dem von der Batterie 17 verwendeten zweiten Kommunikationsprotokoll sowie zwischen dem von dem Bussystem 15 verwendeten ersten Kommunikationsprotokoll und dem von der Batterie 17' verwendeten dritten Kommunikationsprotokoll. In einem alternativen Ausführungsbeispiel erfolgt die Übersetzung, indem zwar das Kommunikationsprotokoll gleich bleibt, die mit diesem Kommunikationsprotokoll kodierten Nachrichten jedoch gemäß einer jeweils unterschiedlichen Nachrichtenkodierkonvention kodiert werden.To communicate between the batteries 17 . 17 ' and the control unit 9 to allow, takes place in the respective adapter 1 a translation between those communication signals which exist between the respective adapter 1 and the battery connected to it 17 . 17 ' are exchanged, and those communication signals which are between the control unit 9 and the respective adapter 1 be replaced. For this purpose, in particular a translation between that of the bus system 15 used first communication protocol and that of the battery 17 used second communication protocol as well as between the bus system 15 used first communication protocol and that of the battery 17 ' used third communication protocol. In an alternative embodiment, the translation is done by keeping the communication protocol the same, but the messages encoded with this communication protocol are encoded according to a different message encoding convention.

Claims

Electromechanical adapter (1) comprising: - A first electromechanical interface (2) which is electromechanically connectable with an electrochemical energy store (3, 3 '); - A second electromechanical interface (4) which is electromechanically connectable to a power bus (5); - a DC-DC converter (6) electrically connected to the first interface (2) and the second interface (4) for converting voltage levels between the first interface (2) and the second interface (4); - A first electromechanical communication interface (7) which is electromechanically connectable to the electrochemical energy store (3, 3 '); - A second electromechanical communication interface (8) which is electromechanically connectable to a control unit (9); - One with the first communication interface (7) and the second communication interface (8) electrically connected electrical and / or electronic circuit (10) for converting signals between the first interface (2) and the second interface (4).

Electromechanical adapter (1) according to Claim 1 further comprising: - a signal line (11) between the electrical and / or electronic circuit (10) and the DC-DC converter (6) for controlling the DC-DC converter (6) by means of the electrical and / or electronic circuit (10).

Electromechanical adapter (1) according to one of the preceding claims further comprising: - A connected to the electrical and / or electronic circuit (10) wired and / or wireless temperature sensor (12) for detecting an ambient temperature of the electromechanical adapter (1).

Electromechanical adapter (1) according to one of the preceding claims further comprising: - A with the electrical and / or electronic circuit (10) wired and / or wirelessly connected gas sensor for measuring an ambient gas concentration of the electromechanical adapter (1).

Electromechanical adapter (1) according to one of the preceding claims further comprising: - A connected to the electrical and / or electronic circuit (10) wired and / or wireless moisture sensor for measuring an ambient humidity of the electromechanical adapter (1).

Electromechanical adapter according to one of the preceding claims, wherein the first interface (2) and the second interface (4) have a high current carrying capacity.

Electromechanical adapter (1) according to one of the preceding claims, wherein between the first interface (2) and the second interface (4) means for electrically isolating the electrical connection between the DC-DC converter (6) and the electrochemical energy store (3, 3 ') and / or the power bus (5) are provided.

Electromechanical adapter (1) according to one of the preceding claims, wherein a power supply of the electrical and / or electronic circuit (10) by means of a low voltage through the first communication interface (7) and / or second communication interface (8) and / or by the DC-DC converter (6 ) he follows.

Energy storage system (14) having a plurality of electrochemical energy stores (3, 3 '), wherein at least a part of the energy storage (3, 3') electromechanically with in each case an electromechanical adapter (1) according to one of Claims 1 to 8th is connected, wherein the adapter (1) with an energy bus (5) via a respective second electromechanical interface (8) of the adapter (1) are electrically connected and one with the adapters (1) by means of a bus system (15) via a second electromechanical Communication interface (8) of the adapter (1) connected control unit (9) for controlling an energy transfer between the energy storage (3, 3 ') and the power bus (5).

Energy storage system after Claim 9 , Wherein the electrochemical energy store each comprise at least one battery cell, in particular a lithium-ion, lithium-sulfur and / or lithium-air battery cell and / or a battery cell with a solid electrolyte.

Method for operating an energy storage system (14) having a plurality of electrochemical energy stores (3, 3 ') according to one of Claims 9 or 10 comprising the following steps: - switching the respective adapter (1) by the control unit (9) by means of a generated signal to the electrical and / or electronic circuit (10) of the adapter (1), wherein the signal by means of the bus system (15) to the second electromechanical Communication interface (8) of the adapter (1) is transmitted; - Determining manufacturer-specific properties of the respective energy store (3, 3 ') by means of the first communication interface (7), in particular a CAN interface, by the electrical and / or electronic circuit (10); - Transmission of the manufacturer-specific properties by the electrical and / or electronic circuit (10) of the respective adapter (1) by means of the second communication interface (8) connected bus system (15) to the control unit (9); - Determining an energy transfer requirement between the electrochemical energy stores (3, 3 ') and the power bus (5) by the control unit (9); - Measuring an electrical voltage of the respective energy storage device (3, 3 ') by the DC-DC converter (6) and / or determining an electrical voltage across the first electromechanical interface (2); - Measuring an electrical voltage of the respective adapter (1) via the second electromechanical interface (4) of the adapter (1) connected to the power bus (5); - Determining a current state, in particular a state of charge, a health status, a fitness state and / or a temperature of the respective energy store (3, 3 ') by the adapter (1); - Transmitting the current state via the second communication interface (8) to the control unit (9); - Selecting energy stores (3, 3 '), which are suitable for energy transmission depending on the current state by the control unit (9); - Transmission of a control signal of the control unit (9) to the electrical and / or electronic circuit (10) of the adapter (1) of the selected energy store (3, 3 '); - Driving the DC-DC converter (6) by the respective electrical and / or electronic circuits (10) of the adapter (1); - Transmission of energy between the selected energy storage (3, 3 ') and the power bus (5).

Method according to Claim 11 , further comprising the following step: terminating the energy transfer between the respective energy store (3, 3 ') and the power bus (5) as a function of a need for energy transfer and / or as a function of the determined current state of the respective energy store (3, 3') ,

Method according to one of Claims 12 or 13 in which a format of signals received by means of the first communication interface (7) or second communication interface (8) is sent to the control unit (9) before being sent by the second communication interface (8) or first communication interface (7) a battery management system (16, 16 ') of the energy store (3, 3') is implemented by the electrical and / or electronic circuit (10).