DE102015006429B4 - Connection device, motor vehicle high-voltage battery and method for operating a motor vehicle high-voltage battery as a stationary energy store - Google Patents

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Abstract

Anschlussvorrichtung (5) zum Betreiben einer Kraftfahrzeug-Hochvoltbatterie (4) als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung (1), aufweisend:- eine Kommunikationsschnittstelle (20) zum Koppeln der Anschlussvorrichtung (5) mit einer Steuereinheit (2) der Energiespeichereinrichtung (1) über eine Kommunikationseinrichtung (3),- eine Busschnittstelle (19) zum Koppeln der Anschlussvorrichtung (5) mit einem Batteriemanagementsystem (14) der Hochvoltbatterie (4) über einen Kommunikationsbus (7), und- eine mit der Busschnittstelle (19) gekoppelte Controllereinheit (21), die dazu eingerichtet ist, mit dem Batteriemanagementsystem (14) batteriespezifische Kenndaten (18) der Hochvoltbatterie (4) auszutauschen, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllereinheit (21) mit der Kommunikationsschnittstelle (20) über eine Transfereinrichtung (23) gekoppelt ist und die Transfereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, bei einer Kommunikation der Controllereinheit (21) mit der Steuereinheit (2) über die Kommunikationsschnittstelle (20) die batteriespezifischen Kenndaten (18) dahingehend zu filtern, dass nur eine vorbestimmte Untermenge der Kenndaten (18) an der Kommunikationsschnittstelle (20) bereitgestellt wird, und somit das Übertragen vorbestimmter Kenndaten (18) über die Kommunikationsschnittstelle (20) aus der Anschlussvorrichtung (5) heraus zu blockieren und hierdurch zu verhindern, dass über die Kommunikationsschnittstelle (20) vorbestimmte batteriespezifische Kenndaten (18) ausgelesen werden, wobei durch Festlegen der Untermenge der Kenndaten (18) eingestellt ist, dass nur für den Betrieb der Hochvoltbatterie (4) in der stationären Energiespeichereinrichtung (1) benötigte Kenndaten (18) austauschbar sind und die übrigen Kenndaten durch die Transfereinrichtung blockiert sind.Connection device (5) for operating a motor vehicle high-voltage battery (4) as an energy store in a stationary energy storage device (1), comprising: - a communication interface (20) for coupling the connection device (5) to a control unit (2) of the energy storage device (1) a communication device (3), - a bus interface (19) for coupling the connection device (5) to a battery management system (14) of the high-voltage battery (4) via a communication bus (7), and - a controller unit (21) coupled to the bus interface (19) ), which is set up to exchange battery-specific characteristic data (18) of the high-voltage battery (4) with the battery management system (14), characterized in that the controller unit (21) is coupled to the communication interface (20) via a transfer device (23) and the Transfer device (23) is set up for communication between the controller unit (21) and the controller unit (2) via the communication interface (20) to filter the battery-specific characteristic data (18) so that only a predetermined subset of the characteristic data (18) is provided at the communication interface (20), and thus the transmission of predetermined characteristic data (18) via the To block the communication interface (20) from the connection device (5) and thereby prevent predetermined battery-specific characteristic data (18) from being read out via the communication interface (20), whereby the subset of the characteristic data (18) is set so that only for The characteristic data (18) required for the operation of the high-voltage battery (4) in the stationary energy storage device (1) can be exchanged and the other characteristic data are blocked by the transfer device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung, über welche eine Hochvoltbatterie aus einem Kraftfahrzeugs als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung betrieben werden kann. Über die Anschlussvorrichtung werden ein Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie und eine Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung gekoppelt. Eine andere Bezeichnung für Hochvoltbatterie ist auch Traktionsbatterie. Zu der Erfindung gehört auch eine Hochvoltbatterie, in welcher eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung integriert ist. Schließlich gehört zu der Erfindung noch ein Verfahren zum Betreiben einer Hochvoltbatterie aus einem Kraftfahrzeugs in einer stationären Energiespeichereinrichtung.The invention relates to a connection device via which a high-voltage battery from a motor vehicle can be operated as an energy store in a stationary energy storage device. A battery management system of the high-voltage battery and a control unit of the energy storage device are coupled via the connection device. Another name for a high-voltage battery is a traction battery. The invention also includes a high-voltage battery in which an embodiment of the connection device according to the invention is integrated. Finally, the invention also includes a method for operating a high-voltage battery from a motor vehicle in a stationary energy storage device.

Der Einsatz einer Hochvoltbatterie in stationären Energiespeicheranwendungen findet bisher kaum Anwendung. Grund dafür ist, dass ein verhältnismäßig großer technischer Aufwand besteht, um eine Hochvoltbatterie in eine bestehende Infrastruktur einer Energiespeichereinrichtung zu integrieren. Hochvoltbatterien werden nämlich im Automotive-Bereich aufgrund von Sicherheitsanwendungen und Zulassungsvorschriften speziell dafür ausgelegt, Energie zu speichern und abzugeben und hierbei besondere Sicherungsvorkehrungen zu treffen. Das Batteriemanagementsystem (BMS) der Hochvoltbatterie prüft, ob es in Kommunikation mit einem funktionierenden, intakten Kraftfahrzeug steht, das heißt es werden Statusmeldungen anderer Steuergeräte über einen Kommunikationsbus vom Batteriemanagementsystem empfangen und überprüft. Erst wenn diese Statusmeldungen ein betriebsbereites, fehlerfreies Kraftfahrzeug signalisieren, werden die Schaltkontakte oder Schaltschütze in der Hochvoltbatterie für den Energiefluss geschaltet. Mit anderen Worten ist ein Betrieb einer Hochvoltbatterie ohne das umgebende Fahrzeug so nicht möglich. Dies macht die Integration der Hochvoltbatterie in eine stationäre Energiespeichereinrichtung technisch aufwendig, weil die Hochvoltbatterie zunächst umgerüstet werden muss.The use of a high-voltage battery in stationary energy storage applications has hardly been used to date. The reason for this is that there is a relatively large amount of technical effort involved in integrating a high-voltage battery into an existing infrastructure of an energy storage device. In the automotive sector, due to safety applications and approval regulations, high-voltage batteries are specifically designed to store and release energy and to take special safety precautions. The battery management system (BMS) of the high-voltage battery checks whether it is in communication with a functioning, intact motor vehicle, i.e. status messages from other control units are received and checked by the battery management system via a communication bus. The switching contacts or contactors in the high-voltage battery for the flow of energy are only switched when these status messages signal an operational, fault-free motor vehicle. In other words, it is not possible to operate a high-voltage battery without the surrounding vehicle. This makes the integration of the high-voltage battery in a stationary energy storage device technically complex, because the high-voltage battery must first be converted.

Diese Anpassung oder Umgestaltung der Hochvoltbatterie ist aber dadurch verhindert, dass das Batteriemanagementsystem einen Know-how-Schutz aufweist, der es Herstellern von stationären Energiespeichereinrichtungen, beispielsweise Herstellern von Photovoltaik-Anlagen oder Windkraftanlagen, unmöglich macht, selbst Hochvoltbatterien aus Kraftfahrzeugen in autarken, stationären Energiespeichereinrichtungen zu verbauen und anzupassen, da keine Eingriffe in das Batteriemanagementsystem möglich sind.This adaptation or redesign of the high-voltage battery is prevented by the fact that the battery management system has know-how protection that makes it impossible for manufacturers of stationary energy storage devices, for example manufacturers of photovoltaic systems or wind turbines, to even use high-voltage batteries from motor vehicles in self-sufficient, stationary energy storage devices to be installed and adapted, as no intervention in the battery management system is possible.

Die Nutzung von ausrangierten oder für den Betrieb im Kraftfahrzeug nicht mehr tauglichen Hochvoltbatterien in stationären, weniger anspruchsvollen oder belastenden Anwendungen ist allerdings technisch attraktiv. Es ermöglicht die Weiternutzung von Hochvoltbatterien anstelle von deren Vernichtung (sogenannte Zweitlebenanwendung (second-life application). Eine stationäre Energiespeichereinrichtung kann eine oder mehrere Hochvoltbatterien aufweisen und beispielsweise zum Zwischenspeichern von Photovoltaik-Energie in einem Haushalt oder einem Industriegebäude oder einem Parkhaus bereitgestellt sein.The use of discarded high-voltage batteries or those that are no longer suitable for use in vehicles in stationary, less demanding or stressful applications is, however, technically attractive. It enables high-voltage batteries to continue to be used instead of their destruction (so-called second-life application). A stationary energy storage device can have one or more high-voltage batteries and can be provided, for example, for the intermediate storage of photovoltaic energy in a household or an industrial building or a parking garage.

Aus der US 2011/0273140 A1 ist ein Energiespeicherverbund als Second-Life-Konzept bekannt. Hierbei wird eine Kommunikation zwischen einem Batteriemanagementsystem einer Hochvoltbatterie und einer Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung durch eine Kommunikationseinheit ermöglicht. Über die Kommunikationseinheit können Kenndaten einzelner Batteriezellen der Hochvoltbatterie aus dem Batteriemanagementsystem ausgelesen werden. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass über das Auslesen von Kenndaten die Möglichkeit besteht, technische Konfigurationen der Hochvoltbatterie und damit das in der Hochvoltbatterie verbaute Know-how zu ermitteln. Dies muss von Herstellern der Hochvoltbatterie verhindert werden, damit nicht beispielsweise unautorisierte Tuningmethoden für Elektrofahrzeuge von unautorisierten Personen entwickelt werden können.From the US 2011/0273140 A1 an energy storage network is known as the second life concept. In this case, communication between a battery management system of a high-voltage battery and a control unit of the energy storage device is made possible by a communication unit. Characteristic data of individual battery cells of the high-voltage battery can be read from the battery management system via the communication unit. The disadvantage of this arrangement is that, by reading out characteristic data, it is possible to determine technical configurations of the high-voltage battery and thus the know-how built into the high-voltage battery. This must be prevented by the manufacturers of the high-voltage battery so that, for example, unauthorized tuning methods for electric vehicles cannot be developed by unauthorized persons.

Aus der US 2011/0153239 A1 ist ein Batterieteststand bekannt, um eine Fahrzeugbatterie mit Batteriemanagementsystem zu testen. Hierzu wird ein Betrieb eines Kraftfahrzeugs dahingehend simuliert, dass auf einem Kommunikationsbus, an welchen das Batteriemanagementsystem angeschlossen ist, mittels eines Simulators ein Datenverkehr erzeugt wird, wie er auch bei einem fahrenden Kraftfahrzeug vorhanden wäre.From the US 2011/0153239 A1 a battery test stand is known for testing a vehicle battery with a battery management system. For this purpose, the operation of a motor vehicle is simulated in such a way that a data traffic is generated on a communication bus to which the battery management system is connected by means of a simulator, as would also be present in a moving motor vehicle.

In der US 2013/0307476 A1 ist eine Batterieserviceeinheit beschrieben, über welche die Fahrzeugbatterie auch außerhalb des Kraftfahrzeugs betrieben werden kann. Die Batterieserviceeinheit überwacht, ob die Hochvoltbatterie einen Defekt aufweist. Des Weiteren ist die Batterieserviceeinheit dazu ausgelegt, eine Betriebsumgebung zu simulieren, wie sie sich aus Sicht der Hochvoltbatterie in einem elektrischen Fahrzeug ergeben würde.In the US 2013/0307476 A1 describes a battery service unit via which the vehicle battery can also be operated outside the motor vehicle. The battery service unit monitors whether the high-voltage battery is defective. Furthermore, the battery service unit is designed to simulate an operating environment that would result from the perspective of the high-voltage battery in an electric vehicle.

Aus der DE 10 2013 019 373 A1 ist ein System bekannt, welches Energie in Traktionsbatterien speichern kann, die aus Kraftfahrzeugen ausgebaut worden sind. Zum Steuern der Batteriemanagementsysteme der Traktionsbatterien sind die Traktionsbatterien mit einer Steuereinheit gekoppelt. Die Kopplung erfolgt über Batterieanschlüsse, welche an den Batteriemanagementsystemen Signale erzeugen, wie sie sich auch bei einem Betrieb der jeweiligen Traktionsbatterie in einem Kraftfahrzeug ergeben können. Die zentrale Steuereinheit ist für die gesamte Energiebilanzierung zuständig.From the DE 10 2013 019 373 A1 a system is known which can store energy in traction batteries that have been removed from motor vehicles. To control the battery management systems of the traction batteries, the traction batteries are coupled to a control unit. The coupling takes place via battery connections, which generate signals on the battery management systems, as they are also when the respective traction battery in a motor vehicle. The central control unit is responsible for the entire energy balance.

Aus der US 2012/0133337 A1 ist ein System zum Speichern von Energie in einer Vielzahl stationär gelagerter Batterien beschrieben. Die Batterien werden durch einen zentralen Computer gesteuert, der alle hierfür benötigten Kenndaten der Batterien aus den Batterien empfängt. In Bezug auf das Aufladen mehrerer Kraftfahrzeuge über entsprechende Ladestationen ist beschrieben, dass diese Ladestationen zentral durch einen Server geschaltet werden können, der hierzu Anschlusszeiten der Kraftfahrzeuge an die jeweilige Ladestation sowie Marktdaten und Wetterdaten berücksichtigen kann.From the US 2012/0133337 A1 describes a system for storing energy in a large number of stationary batteries. The batteries are controlled by a central computer, which receives all the necessary battery characteristics from the batteries. With regard to the charging of several motor vehicles via corresponding charging stations, it is described that these charging stations can be switched centrally by a server, which can take into account connection times of the motor vehicles to the respective charging station as well as market data and weather data.

In einem Fachbeitrag von Li et al. (Ye Li und Yehui Han, „Used-Battery Management with Integrated Battery Building Block System“, in Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), IEEE, Seiten 3177-3182, 15-19 März 2015) ist ein System zum Verwenden gebraucht der Traktionsbatterien beschrieben, die sich hierbei selbst steuern oder verwalten.In a specialist article by Li et al. (Ye Li and Yehui Han, "Used-Battery Management with Integrated Battery Building Block System", in Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), IEEE, pages 3177-3182, March 15-19, 2015) describes a system for using the traction batteries used, which control or manage themselves here.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs in einer stationären Energiespeichereinrichtung zu betreiben.The invention is based on the object of operating a high-voltage battery of a motor vehicle in a stationary energy storage device.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous further developments of the invention are given by the features of the dependent claims.

Durch die Erfindung wird eine Anschlussvorrichtung bereitgestellt, die dazu ausgelegt ist, eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung zu betreiben. Die Hochvoltbatterie wird hierzu aus dem Kraftfahrzeug ausgebaut und in der Energiespeichereinrichtung bereitgestellt. Die Anschlussvorrichtung weist eine Kommunikationsschnittstelle zum Koppeln der Anschlussvorrichtung mit einer Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung sowie eine Busschnittstelle auf. Über die Busschnittstelle wird die Anschlusseinrichtung an einen Kommunikationsbus angeschlossen, sodass die Busschnittstelle die Anschlusseinrichtung mit einem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie koppelt. Über die Busschnittstelle kommuniziert eine Steuereinheit oder Controllereinheit der Anschlussvorrichtung mit dem Batteriemanagementsystem. Hierzu ist die Controllereinheit mit der Busschnittstelle gekoppelt und dazu eingerichtet, mit dem Batteriemanagementsystem batteriespezifische Kenndaten der Hochvoltbatterie auszutauschen.The invention provides a connection device which is designed to operate a high-voltage battery of a motor vehicle as an energy store in a stationary energy storage device. For this purpose, the high-voltage battery is removed from the motor vehicle and made available in the energy storage device. The connection device has a communication interface for coupling the connection device to a control unit of the energy storage device and a bus interface. The connection device is connected to a communication bus via the bus interface, so that the bus interface couples the connection device to a battery management system of the high-voltage battery. A control unit or controller unit of the connection device communicates with the battery management system via the bus interface. For this purpose, the controller unit is coupled to the bus interface and set up to exchange battery-specific characteristic data of the high-voltage battery with the battery management system.

Um nun zu verhindern, dass diese batteriespezifischen Kenndaten von außen über die andere Schnittstelle, nämlich die Kommunikationsschnittstelle, ausgelesen werden und somit das beschriebene Auslesen des Know-hows aus dem Batteriemanagementsystem möglich ist, ist die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung wie folgt ausgestaltet. Die Controllereinheit ist nicht direkt mit der Kommunikationsschnittstelle gekoppelt, sondern über eine Transfereinrichtung. Diese Transfereinrichtung ist dazu eingerichtet, bei einer Kommunikation der Controllereinheit mit der zentralen Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung die batteriespezifischen Kenndaten dahingehend zu filtern, dass nur eine vorbestimmte Untermenge der Kenndaten an der Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt wird. Mit anderen Worten blockiert die Transfereinrichtung das Übertragen vorbestimmter Kenndaten über die Kommunikationsschnittstelle aus der Anschlussvorrichtung heraus. Somit ist es durch die Transfereinrichtung verhindert, dass über die Kommunikationsschnittstelle vorbestimmte batteriespezifische Kenndaten ausgelesen oder ermittelt werden. Durch Festlegen der Untermenge der Kenndaten kann eingestellt oder festgelegt werden, welche batteriespezifischen Kenndaten über die Kommunikationsschnittstelle ausgetauscht werden können. Es handelt sich hierbei um die für den Betrieb der Hochvoltbatterie in der stationären Energiespeichereinrichtung benötigten Kenndaten. Die übrigen Kenndaten können durch die Transfereinrichtung blockiert werden. Die Transfereinheit kann beispielsweise als ein Softwaremodul eines Prozessors ausgestaltet sein, durch den insbesondere auch die Controllereinheit als weiteres Softwaremodul bereitgestellt sein kann.In order to prevent this battery-specific characteristic data from being read out from the outside via the other interface, namely the communication interface, and thus the described reading of the know-how from the battery management system is possible, the connection device according to the invention is designed as follows. The controller unit is not coupled directly to the communication interface, but via a transfer device. This transfer device is set up to filter the battery-specific characteristic data when the controller unit communicates with the central control unit of the energy storage device so that only a predetermined subset of the characteristic data is provided at the communication interface. In other words, the transfer device blocks the transfer of predetermined characteristic data out of the connection device via the communication interface. The transfer device thus prevents predetermined battery-specific characteristic data from being read out or determined via the communication interface. By defining the subset of the characteristic data, it can be set or determined which battery-specific characteristic data can be exchanged via the communication interface. This is the characteristic data required for operating the high-voltage battery in the stationary energy storage device. The other characteristics can be blocked by the transfer device. The transfer unit can be designed, for example, as a software module of a processor, by means of which in particular the controller unit can also be provided as a further software module.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Hochvoltbatterie ohne Anpassungsaufwand als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung betrieben werden kann. Die Hochvoltbatterie wird über die Anschlussvorrichtung mit der Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung gekoppelt. Das Steuern der Hochvoltbatterie selbst mit batteriespezifischen Kenndaten, beispielsweise herstellerspezifischen Steuerbefehlen, und das Ermitteln von batteriespezifischen Kenndaten, beispielsweise Softwareparameter des Batteriemanagementsystems oder Sensorwerte, die durch das Batteriemanagementsystem bereitgestellt werden, kann durch die Controllereinheit durchgeführt werden. Die Controllereinheit kann dabei wiederum über standardisierte Steuerbefehle der Steuereinheit gesteuert werden und diese batteriespezifisch umsetzen. Ein Hersteller der Energiespeichereinrichtung kann auf der Grundlage der Anschlussvorrichtung somit eine Hochvoltbatterie ohne zusätzlichen Anpassungsaufwand direkt in eine herzustellende Energiespeichereinrichtung integrieren. Der Hersteller der Hochvoltbatterie kann mittels der Anschlussvorrichtung durch Festlegen der Untermenge sicherstellen, dass vorbestimmten Kenndaten nicht in über die Kommunikationsschnittstelle ausgelesen werden können.The invention has the advantage that a high-voltage battery can be operated as an energy store in a stationary energy storage device without any adaptation effort. The high-voltage battery is coupled to the control unit of the energy storage device via the connection device. The control of the high-voltage battery itself with battery-specific characteristic data, for example manufacturer-specific control commands, and the determination of battery-specific characteristic data, for example software parameters of the battery management system or sensor values that are provided by the battery management system, can be carried out by the controller unit. The controller unit can in turn be controlled via standardized control commands from the control unit and implement them in a battery-specific manner. A manufacturer of the energy storage device can therefore integrate a high-voltage battery directly into an energy storage device to be produced on the basis of the connection device without additional adaptation effort. The manufacturer of the high-voltage battery can use the connection device by defining the subset to ensure that predetermined characteristic data do not exceed the communication interface can be read out.

Im Zusammenhang mit der Erfindung sind unter batteriespezifischen Kenndaten insbesondere eine oder mehrere der folgenden Informationen zu verstehen: Sensordaten, Steuerbefehle, Versionsdaten einer Software und/oder einer Hardware, Spannungswerte, Stromwerte, ein Ladezustand (SoC - state of charge) der Hochvoltbatterie und/oder einzelner Batteriezellen der Hochvoltbatterie und/oder von Zellenmodulen der Hochvoltbatterie, ein Fehlerzustand (SoH - state of health), Temperaturwerte, Konfigurationsdaten von zumindest einem Programmmodul der Hochvoltbatterie. Als Steuerbefehle können die Kenndaten beispielsweise das Schalten von Schützen der Hochvoltbatterie steuern und/oder das Ausgeben von anderen Kenndaten und/oder das Konfigurieren von Kenndaten in der Hochvoltbatterie und/oder das Aktualisieren von Software in der Hochvoltbatterie.In connection with the invention, battery-specific characteristic data is to be understood as meaning in particular one or more of the following information: sensor data, control commands, version data of software and / or hardware, voltage values, current values, a state of charge (SoC) of the high-voltage battery and / or individual battery cells of the high-voltage battery and / or cell modules of the high-voltage battery, an error state (SoH - state of health), temperature values, configuration data from at least one program module of the high-voltage battery. As control commands, the characteristic data can, for example, control the switching of contactors of the high-voltage battery and / or the output of other characteristic data and / or the configuration of characteristic data in the high-voltage battery and / or the updating of software in the high-voltage battery.

Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche technische Vorteile ergeben.The invention also includes optional developments, the features of which result in additional technical advantages.

Gemäß einer Weiterbildung weist die Anschlussvorrichtung eine Freischalteinrichtung auf. Die Freischalteinrichtung ist dazu eingerichtet, einen Betrieb der Controllereinheit so lange zu blockieren, bis die Freischalteinrichtung Freischaltdaten empfängt. Mit anderen Worten muss sich ein Benutzer der Anschlussvorrichtung mittels der Freischaltdaten autorisieren. Zusätzlich oder alternativ zum Blockieren der Controllereinheit kann auch vorgesehen sein, dass die Untermenge, durch welche die zulässigen Kenndaten für die Kommunikationsschnittstelle festgelegt werden, in Abhängigkeit von den Freischaltdaten festgelegt wird. Hierdurch kann mittels der Freischaltdaten festgelegt werden, welche Kenndaten über die Kommunikationsschnittstelle ausgelesen werden können. Die Freischalteinrichtung kann beispielsweise als ein Softwaremodul der Controllereinheit bereitgestellt sein.According to a development, the connection device has a disconnection device. The activation device is set up to block operation of the controller unit until the activation device receives activation data. In other words, a user of the connection device must authorize himself by means of the activation data. In addition or as an alternative to blocking the controller unit, it can also be provided that the subset by which the permissible characteristic data for the communication interface are defined is defined as a function of the activation data. In this way, the activation data can be used to determine which characteristic data can be read out via the communication interface. The activation device can be provided, for example, as a software module of the controller unit.

Eine Weiterbildung betrifft das Empfangen der Freischaltdaten. Bei dieser Weiterbildung ist eine Leseeinheit zum Anschließen und Auslesen eines portablen Datenspeichers bereitgestellt. Beispielsweise kann ein Chipkartenleser oder ein USB-Anschluss (USB - universal serial bus) bereitgestellt sein. Die Freischalteinrichtung ist bei dieser Weiterbildung dazu ausgelegt, die Freischaltdaten über die Leseeinheit zu empfangen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Autorisierung nur über einen physikalischen Datenspeicher ermöglicht ist, also einen sogenannten Dongle. Dies verringert eine Manipulationsmöglichkeit der Anschlussvorrichtung. Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass die Freischalteinrichtung dazu eingerichtet ist, die Freischaltdaten über eine Internetverbindung von einem Internetserver zu empfangen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Freischaltdaten nachträglich, nach der Montage der Energiespeichereinrichtung, von der Anschlussvorrichtung empfangen werden können. Beispielsweise können auch zeitlich und/oder örtlich begrenzte Freischaltdaten bereitgestellt werden, die dann in Abhängigkeit von der aktuellen Zeit und/oder dem aktuellen Aufbauort der Anschlussvorrichtung aktualisiert oder angepasst werden können. Hierdurch kann beispielsweise ein Mieten der Energiespeichervorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum realisiert werden.A further development relates to receiving the activation data. In this development, a reading unit is provided for connecting and reading out a portable data memory. For example, a chip card reader or a USB connection (USB - universal serial bus) can be provided. In this development, the activation device is designed to receive the activation data via the reading unit. This has the advantage that the authorization is only possible via a physical data memory, i.e. a so-called dongle. This reduces the possibility of manipulation of the connection device. Another development provides that the activation device is set up to receive the activation data from an Internet server via an Internet connection. This has the advantage that the activation data can subsequently be received by the connection device after the energy storage device has been installed. For example, activation data that are limited in time and / or location can also be provided, which can then be updated or adapted as a function of the current time and / or the current installation location of the connection device. In this way, for example, the energy storage device can be rented for a predetermined period of time.

In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Anschlussvorrichtung vor, dass die Freischalteinrichtung dazu eingerichtet ist, die Freischaltdaten nach einer vorgegebenen Zeitdauer als ungültig zu markieren und den Betrieb der Controllereinheit wieder zu blockieren. Mit anderen Worten muss ein Betreiber der Energiespeichereinrichtung die Freischaltdaten erneuern. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch nach einer Abgabe oder Weitergabe der Hochvoltbatterie an einen Hersteller einer Energiespeichereinrichtung der Hersteller der Hochvoltbatterie die Kontrolle darüber hat, wie lange und unter welchen Umständen die Hochvoltbatterie außerhalb des Kraftfahrzeugs betrieben wird.In this context, a further development of the connection device provides that the activation device is set up to mark the activation data as invalid after a predetermined period of time and to block the operation of the controller unit again. In other words, an operator of the energy storage device must renew the activation data. This has the advantage that even after the high-voltage battery has been given or passed on to a manufacturer of an energy storage device, the high-voltage battery manufacturer has control over how long and under what circumstances the high-voltage battery is operated outside the motor vehicle.

Bei einer Weiterbildung ist die Transfereinrichtung dazu eingerichtet, zwischen der Kommunikationsschnittstelle und der Controllereinheit eine Protokollumsetzung durchzuführen. Mit anderen Worten werden Kommunikationsnachrichten, die über die Kommunikationsschnittstelle von außerhalb empfangen werden, durch die Transfereinrichtung in eine Nachricht übersetzt, die durch die Controllereinheit verarbeitet werden kann. Genauso kann die Controllereinheit Nachrichten aussenden, die durch die Transfereinrichtung übersetzt werden in Nachrichten, die von der Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung verarbeitet werden können. Mit anderen Worten können die Steuereinheit einerseits und die Controllereinheit andererseits unterschiedliche Protokolle zum Austauschen von Nachrichten verwenden. Die Transfereinheit übersetzt dann Nachrichten von dem jeweiligen Protokoll in das jeweils andere Protokoll. Hierdurch ist ermöglicht, dass die Hochvoltbatterie auch über ein Protokoll gesteuert wird, was fahrzeugfremd ist. Beispielsweise kann als Kommunikationsprotokoll für die Kommunikationsschnittstelle der Standard IEC 61850 durch die Transfereinrichtung bereitgestellt sein.In a further development, the transfer device is set up to implement a protocol conversion between the communication interface and the controller unit. In other words, communication messages that are received from outside via the communication interface are translated by the transfer device into a message that can be processed by the controller unit. In the same way, the controller unit can send out messages that are translated by the transfer device into messages that can be processed by the control unit of the energy storage device. In other words, the control unit on the one hand and the controller unit on the other hand can use different protocols for exchanging messages. The transfer unit then translates messages from the respective protocol into the other protocol. This enables the high-voltage battery to be controlled via a protocol, which is not part of the vehicle. For example, the standard IEC 61850 be provided by the transfer device.

Eine Weiterbildung löst das Problem, dass ein Batteriemanagementsystem einen Energieaustausch nur zulässt, falls weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs eine fehlerfreie Funktion signalisieren. Beispielsweise kann das Batteriemanagementsystem über den Kommunikationsbus ermitteln, ob ein Wechselrichter eines elektrischen Antriebsmotors Betriebsbereitschaft signalisiert. Ohne eine solche Statusmeldung schaltet das Batteriemanagementsystem nicht die Schütze in der Hochvoltbatterie, das heißt ein elektrischer Strom in die Hochvoltbatterie hinein oder aus der Hochvoltbatterie hinaus ist durch die offenen Schütze blockiert. In einer Energiespeichereinrichtung für den stationären Betrieb ist ein solcher Wechselrichter und sind weitere Steuergeräte des Kraftfahrzeugs nicht vorhanden. Um dennoch einen Betrieb der Hochvoltbatterie ohne eine Manipulation des Batteriemanagementsystems zu ermöglichen, sieht die Weiterbildung vor, dass die Controllereinheit dazu eingerichtet ist, an der Busschnittstelle eine Restbussimulation für das Batteriemanagementsystem durchzuführen. Diese Restbussimulation umfasst, dass in den Kommunikationsbus Statusmeldungen von Steuergeräten eines Kraftfahrzeugs ausgesendet werden. Es wird also eine Statusmeldung zumindest eines Kraftfahrzeug-Steuergeräts simuliert oder emuliert. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass dieses Kraftfahrzeug-Steuergerät nicht in der stationären Energiespeichereinrichtung bereitgestellt werden muss, um das Batteriemanagementsystem zu veranlassen, die Schütze in der Hochvoltbatterie zu schalten.A further development solves the problem that a battery management system only allows energy to be exchanged if other components of the motor vehicle signal that it is functioning correctly. For example, the battery management system can determine via the communication bus whether there is an inverter for an electric drive motor Operational readiness signals. Without such a status message, the battery management system does not switch the contactors in the high-voltage battery, i.e. an electrical current into or out of the high-voltage battery is blocked by the open contactors. Such an inverter is present in an energy storage device for stationary operation and there are no further control devices of the motor vehicle. In order to nevertheless enable the high-voltage battery to be operated without manipulating the battery management system, the development provides that the controller unit is set up to carry out a remaining bus simulation for the battery management system at the bus interface. This remaining bus simulation includes that status messages from control units of a motor vehicle are sent out in the communication bus. A status message from at least one motor vehicle control device is therefore simulated or emulated. This advantageously makes it possible for this motor vehicle control device not to have to be provided in the stationary energy storage device in order to cause the battery management system to switch the contactors in the high-voltage battery.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Controllereinheit dazu ausgelegt ist, über die Busschnittstelle eine kryptografisch verschlüsselte Kommunikation mit dem Batteriemanagementsystem durchzuführen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die batteriespezifischen Kenndaten auch nicht durch Mitlesen am Kommunikationsbus ermittelt werden können.A further development provides that the controller unit is designed to carry out cryptographically encrypted communication with the battery management system via the bus interface. This has the advantage that the battery-specific characteristic data cannot be determined by reading the communication bus either.

Die Anschlussvorrichtung kann als separates Steuergerät bereitgestellt sein. In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Anschlussvorrichtung vor, dass die Controllereinheit dazu ausgelegt ist, über die Busschnittstelle zusätzlich zu der Hochvoltbatterie noch mit zumindest einer weiteren Hochvoltbatterie zu kommunizieren. Mit anderen Worten ist die Anschlusseinrichtung dazu ausgelegt, über die Busschnittstelle mehr als eine Hochvoltbatterie zu steuern.The connection device can be provided as a separate control device. In this context, a further development of the connection device provides that the controller unit is designed to communicate with at least one further high-voltage battery via the bus interface in addition to the high-voltage battery. In other words, the connection device is designed to control more than one high-voltage battery via the bus interface.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, die Anschlussvorrichtung in eine Hochvoltbatterie zu integrieren. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass es ausreicht, eine Hochvoltbatterie zu beschaffen und ohne weitere Umbaumaßnahmen direkt mittels einer Steuereinheit einer Energiespeichereinrichtung zu betreiben. In diesem Zusammenhang umfasst die Erfindung auch eine Hochvoltbatterie mit einem Batteriemanagementsystem zum Erfassen und Einstellen von Kenndaten der Hochvoltbatterie. Das Batteriemanagementsystem kann in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein. Die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie weist des Weiteren eine in einem Innenraum eines Batteriegehäuses der Hochvoltbatterie integrierte Anschlussvorrichtung auf, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung ist.Another development provides for the connection device to be integrated into a high-voltage battery. This has the advantage that it is sufficient to procure a high-voltage battery and operate it directly by means of a control unit of an energy storage device without further conversion measures. In this context, the invention also includes a high-voltage battery with a battery management system for acquiring and setting characteristic data of the high-voltage battery. The battery management system can be designed in a manner known per se. The high-voltage battery according to the invention furthermore has a connection device integrated in an interior of a battery housing of the high-voltage battery, which is an embodiment of the connection device according to the invention.

Schließlich gehört zu der Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Hochvoltbatterie aus einem Kraftfahrzeug in einer stationären Energiespeichereinrichtung. Durch eine Controllereinheit werden über eine Busschnittstelle batteriespezifische Kenndaten der Hochvoltbatterie mit einem Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterie ausgetauscht. Die Controllereinheit kann hierüber den aktuellen Betriebszustand der Hochvoltbatterie ermitteln und/oder die Hochvoltbatterie steuern. Auf der anderen Seite kommuniziert die Controllereinheit mit einer Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung. Bei der Kommunikation der Controllereinheit mit der Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung filtert eine Transfereinrichtung die batteriespezifischen Kenndaten dahingehend, dass nur eine vorbestimmte Untermenge der Kenndaten an einer Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt wird, über welche die Controllereinheit mit der Steuereinheit kommuniziert. Hierdurch ergibt sich in der beschriebenen Weise der Schutz vor einem Ermitteln derjenigen batteriespezifischen Kenndaten, die nicht zum Betrieb der Hochvoltbatterie in der Energiespeichereinrichtung nötig sind und die dennoch zwischen der Controllereinheit und dem Batteriemanagementsystem ausgetauscht werden können.Finally, the invention also includes a method for operating a high-voltage battery from a motor vehicle in a stationary energy storage device. A controller unit exchanges battery-specific characteristics of the high-voltage battery with a battery management system of the high-voltage battery via a bus interface. The controller unit can use this to determine the current operating state of the high-voltage battery and / or control the high-voltage battery. On the other hand, the controller unit communicates with a control unit of the energy storage device. When the controller unit communicates with the control unit of the energy storage device, a transfer device filters the battery-specific characteristic data so that only a predetermined subset of the characteristic data is provided at a communication interface via which the controller unit communicates with the control unit. This provides protection in the manner described from determining those battery-specific characteristic data that are not required for operating the high-voltage battery in the energy storage device and that can nonetheless be exchanged between the controller unit and the battery management system.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, welche Merkmalen der entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung entsprechen. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention which have features which correspond to features of the corresponding developments of the connection device according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer stationären Energiespeichereinrichtung, in welcher Hochvoltbatterien jeweils über eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung mit einer Steuereinheit der Energiespeichereinrichtung gekoppelt sind, und
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung.
An exemplary embodiment of the invention is described below. This shows:
  • 1 a schematic representation of a stationary energy storage device in which high-voltage batteries are each coupled to a control unit of the energy storage device via an embodiment of the connection device according to the invention, and
  • 2 a schematic representation of an embodiment of the connection device according to the invention.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention which are to be considered independently of one another and which also the invention develop independently of one another and are therefore also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than the one shown. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference symbols.

1 zeigt eine Energiespeichereinrichtung 1 mit einer zentralen Steuereinheit 2, einer Kommunikationseinrichtung 3, einer oder mehreren Hochvoltbatterien 4 und jeweiligen Gateways oder Anschlussvorrichtungen 5, über die jeweils eine Hochvoltbatterie 4 mit der Kommunikationseinrichtung 3 gekoppelt sein kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Hochvoltbatterien 4 (HV) über eine einzelne Anschlussvorrichtung 5 (Gateway) mit der Kommunikationseinrichtung 3 gekoppelt sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 nur einige der Hochvoltbatterien 4 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Hochvoltbatterien 4 können neuwertige Hochvoltbatterien sein oder gebrauchte, aus Kraftfahrzeugen ausgebaute Hochvoltbatterien. In der Energiespeichereinrichtung 1 werden die Hochvoltbatterien 4 außerhalb von Kraftfahrzeugen betrieben. 1 shows an energy storage device 1 with a central control unit 2 , a communication device 3 , one or more high-voltage batteries 4th and respective gateways or connection devices 5 , each with a high-voltage battery 4th with the communication facility 3 can be coupled. It can also be provided that several high-voltage batteries 4th (HV) via a single connection device 5 (Gateway) with the communication device 3 are coupled. For the sake of clarity, in 1 just some of the high voltage batteries 4th provided with a reference number. The high-voltage batteries 4th can be new high-voltage batteries or used high-voltage batteries removed from motor vehicles. In the energy storage device 1 the high-voltage batteries 4th operated outside of motor vehicles.

Die Energiespeichereinrichtung 1 kann beispielsweise in einem Gebäude oder für einen Stadtteil oder auch verteilt über eine Stadt oder ein Land ausgestaltet sein. Die Energiespeichereinrichtung 1 kann ein Energienetz oder Smart Grid darstellen. Die Steuereinheit 2 stellt eine zentrale Steuerung und/oder Regelung dar, über welche die Energieaufnahme und/oder die Energieabgabe der Hochvoltbatterien 4 gesteuert wird. Hierzu kommuniziert die Steuereinheit 2 mit den Anschlussvorrichtungen 5 über die Kommunikationseinrichtung 3. Die Kommunikationseinrichtung 3 kann drahtgebunden oder drahtlos ausgestaltet sein. Sie kann als drahtlose Einrichtung z.B. auf einem WLAN-Standard (WLAN - Wireless Local Area Network) basieren. Die Kommunikationseinrichtung 3 kann beispielsweise durch ein IP-basiertes Netzwerk (IP - Internetprotokoll), beispielsweise das Internet und/oder ein Ethernet-Netzwerk, gebildet sein. Die Kommunikationseinrichtung 3 kann auch beispielsweise durch einen Kommunikationsbus, beispielsweise einen CAN-Bus (CAN - controller area network) gebildet sein. Die Kommunikation zwischen der Steuereinheit 2 und den Anschlussvorrichtungen 5 bildet einen offenen Bereich 6, der dahingehend eine unsichere oder ungeschützte Kommunikation darstellt, dass auf der Grundlage der über die Kommunikationseinrichtung 3 ausgetauschten Kommunikationsdaten kein Rückschluss auf eine interne Betriebsweise der Hochvoltbatterien 4 möglich ist. Mit anderen Worten ist die Kommunikation über den offenen Bereich standardisiert und/oder unabhängig vom Bautyp der Hochvoltbatterien 4. Mit anderen Worten erfolgt die Kommunikation mittels eines Kommunikationsprotokolls, das unabhängig von einem Batterietyp der Hochvoltbatterien 4 ist. Die Anschlussvorrichtungen 5 kommunizieren mit den ihnen zugeordneten Hochvoltbatterien 4 über einen Kommunikationsbus 7, wie er auch in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen ist, in welchem die Hochvoltbatterie 4 ebenfalls betrieben werden kann. Bei der Kommunikation über den Kommunikationsbus 7 ist dabei ein jeweiliger sicherer Bereich oder geschützter Bereich 8 realisiert, der eine batterietypspezifische Kommunikation darstellt. Mit anderen Worten kann auf Grundlage der Kommunikation über den Kommunikationsbus 7 im geschützten Bereich 8 ein Rückschluss auf eine interne Betriebsweise der Hochvoltbatterie 4 möglich sein.The energy storage device 1 can be designed for example in a building or for a district or also distributed over a city or a country. The energy storage device 1 can represent an energy network or smart grid. The control unit 2 represents a central control and / or regulation via which the energy consumption and / or the energy output of the high-voltage batteries 4th is controlled. The control unit communicates for this purpose 2 with the connection devices 5 via the communication facility 3 . The communication facility 3 can be wired or wireless. As a wireless device, it can be based, for example, on a WLAN standard (WLAN - Wireless Local Area Network). The communication facility 3 can for example be formed by an IP-based network (IP - Internet Protocol), for example the Internet and / or an Ethernet network. The communication facility 3 can also be formed, for example, by a communication bus, for example a CAN bus (CAN - controller area network). Communication between the control unit 2 and the connection devices 5 forms an open area 6th that represents unsecure or unprotected communication in that based on the communication facility 3 exchanged communication data does not indicate an internal operating mode of the high-voltage batteries 4th is possible. In other words, communication via the open area is standardized and / or independent of the type of high-voltage battery 4th . In other words, the communication takes place by means of a communication protocol that is independent of a battery type of the high-voltage batteries 4th is. The connection devices 5 communicate with the high-voltage batteries assigned to them 4th via a communication bus 7th , as it is to be provided in a motor vehicle in which the high-voltage battery 4th can also be operated. When communicating via the communication bus 7th is a respective safe area or protected area 8th realized, which represents a battery type-specific communication. In other words, it can be based on the communication via the communication bus 7th in the protected area 8th a conclusion about an internal operating mode of the high-voltage battery 4th to be possible.

Durch die Anschlussvorrichtungen 5 werden diejenigen Kenndaten, die zwischen der Anschlussvorrichtung 5 und der Hochvoltbatterie 4 ausgetauscht werden, dahingehend gefiltert, dass nur solche Kenndaten an die Kommunikationseinrichtung 3 übertragen oder weitergeleitet werden, durch welche eine ungeschützte Kommunikation oder ein offener Bereich 6 realisiert werden kann.Through the connection devices 5 are those characteristics that are between the connection device 5 and the high-voltage battery 4th are exchanged, filtered to the effect that only such characteristic data to the communication device 3 transmitted or forwarded through which an unprotected communication or an open area 6th can be realized.

Über die Anschlussvorrichtung 5 wird somit eine Kommunikationsschnittstelle geschaffen, über die ein Energieversorger mit einem jeweiligen Batteriemanagementsystem der Hochvoltbatterien 4 sicher kommunizieren kann. Es werden hierbei bidirektional Kommunikationsdaten zwischen der Steuereinheit 2 und dem Batteriemanagementsystem ausgetauscht, und die Anschlussvorrichtung 5 fungiert als Übersetzer (Translator). Die Anschlussvorrichtung 5 bietet eine Möglichkeit, zu schützende Kenndaten, zum Beispiel von dem Hochvolt-Batteriesystem, zu entschlüsseln oder zu filtern und eine Translation oder Übertragung zum Beispiel auf einen für Dritte zugänglichen Datensatz durchzuführen. Dieser Datensatz kann dann über die Kommunikationseinrichtung 3 übertragen werden. Hierdurch werden Fahrzeug- oder Hochvolt-Batteriesysteminformationen für Dritte ausgeblendet und verborgen. Wesentliche Grundinformationen können aber durch die Anschlussvorrichtung 5 für Dritte in der Kommunikationseinrichtung 3 zugänglich gemacht werden, zum Beispiel Spannungen, Strom, SoC, SoH, Temperaturen. Genauso können aus dem offenen Bereich 6 solche Grundinformationen vorgegeben werden, beispielsweise zum Schalten der Hochvoltbatterien 4. Verborgene Informationen, z. B. batteriespezifische Steuerbefehle, bleiben weiterhin von der Außenwelt abgeschirmt, das heißt vom offenen Bereich 6.Via the connection device 5 a communication interface is thus created through which an energy supplier can use a respective battery management system for the high-voltage batteries 4th can communicate securely. There are bidirectional communication data between the control unit 2 and the battery management system replaced, and the connection device 5 acts as a translator. The connection device 5 offers the possibility to decrypt or filter characteristic data to be protected, for example from the high-voltage battery system, and to carry out a translation or transfer, for example to a data record accessible to third parties. This data record can then be used via the communication device 3 be transmitted. This means that vehicle or high-voltage battery system information is hidden and hidden from third parties. However, essential basic information can be obtained through the connection device 5 for third parties in the communication facility 3 can be made accessible, for example voltages, currents, SoC, SoH, temperatures. You can do the same from the open area 6th such basic information can be specified, for example for switching the high-voltage batteries 4th . Hidden information, e.g. B. battery-specific control commands, remain shielded from the outside world, that is, from the open area 6th .

In 2 ist zur weiteren Veranschaulichung der Funktionsweise eine Anschlussvorrichtung 5 zusammen mit einer Hochvoltbatterie 4 und der Kommunikationseinrichtung 3 gezeigt. Gezeigt ist, wie zwischen einem öffentlichen elektrischen Versorgungsnetz 9 und Hochvoltanschlüssen 10 der Hochvoltbatterie 4 ein Energiefluss 11 über einen Wandler 12 (bidirektionaler AC-DC-Wandler) realisiert sein kann. Damit der Energiefluss 11 ermöglicht ist, müssen Schütze 13 der Hochvoltbatterie 4 in einen geschlossenen Zustand geschaltet werden. Das Steuern der Schütze 13 erfolgt durch ein Batteriemanagementsystem 14 (BMS). Hierzu können Schaltanforderungen 15 durch die Steuereinheit 2 über die Kommunikationseinrichtung 3 an die Anschlussvorrichtung 5 gesendet werden. Die Anschlussvorrichtung 5 kann des Weiteren Statusmeldungen 16 über die Kommunikationseinrichtung 3 an die Steuereinheit 3 aussenden. Die Statusmeldungen 16 geben in der beschriebenen Weise den Betriebszustand der Hochvoltbatterie 4 an. Das Austauschen der Anforderungen 15 und der Statusmeldungen 16 erfolgt im offenen Bereich 6.In 2 is a connection device for further illustration of the functionality 5 together with a high-voltage battery 4th and the communication device 3 shown. Shown is how between a public electric Supply network 9 and high-voltage connections 10 the high-voltage battery 4th a flow of energy 11 via a converter 12th (bidirectional AC-DC converter) can be realized. So that the flow of energy 11 must be made possible by Sagittarius 13th the high-voltage battery 4th can be switched to a closed state. Controlling the shooter 13th takes place through a battery management system 14th (BMS). Switching requests 15th through the control unit 2 via the communication facility 3 to the connection device 5 be sent. The connection device 5 can also provide status messages 16 via the communication facility 3 to the control unit 3 send out. The status messages 16 indicate the operating status of the high-voltage battery in the manner described 4th at. The exchange of requirements 15th and the status messages 16 takes place in the open area 6th .

Zur Steuerung der Hochvoltbatterie 4 kommuniziert die Anschlussvorrichtung 5 über den Kommunikationsbus 7 mit dem Batteriemanagementsystem 14 und sendet hierüber batteriespezifische Anforderungen 17 aus und/oder empfängt batteriespezifische Statusmeldungen 18 von dem Batteriemanagementsystem 14. Die Anschlussvorrichtung 5 ist hierzu über eine Batterieschnittstelle 19 mit dem Kommunikationsbus 7 gekoppelt. Der Kommunikationsbus 7 kann beispielsweise ein CAN-Bus sein. Die batteriespezifischen Anforderungen 17 und die batteriespezifischen Statusmeldungen 18 werden durch eine Controllereinheit 21 der Anschlussvorrichtung 5 verarbeitet. Des Weiteren kann die Controllereinheit 21 simulierte Statusmeldungen 22 über den Kommunikationsbus 7 aussenden. Die simulierten Statusmeldungen 22 stellen Statusmeldungen dar, wie sie innerhalb eines Kraftfahrzeugs durch weitere Steuergeräte des Kraftfahrzeugs erzeugt werden und durch das Batteriemanagementsystem 14 dahingehend überprüft werden, ob ein Schließen der Schütze 13 durchgeführt werden soll. Mittels der simulierten Statusmeldungen 22 findet eine Restbussimulation statt.For controlling the high-voltage battery 4th communicates the connection device 5 via the communication bus 7th with the battery management system 14th and uses this to send battery-specific requests 17th from and / or receives battery-specific status messages 18th from the battery management system 14th . The connection device 5 is for this purpose via a battery interface 19th with the communication bus 7th coupled. The communication bus 7th can be a CAN bus, for example. The battery specific requirements 17th and the battery-specific status messages 18th are controlled by a controller unit 21 the connection device 5 processed. Furthermore, the controller unit 21 simulated status messages 22nd via the communication bus 7th send out. The simulated status messages 22nd represent status reports as they are generated within a motor vehicle by further control units of the motor vehicle and by the battery management system 14th be checked to determine whether a closing of the contactors 13th should be carried out. Using the simulated status messages 22nd a remaining bus simulation takes place.

Durch die Controllereinheit 21 wird das Batteriemanagementsystem 14 in derselben Weise gesteuert, wie es auch innerhalb eines Kraftfahrzeugs durch ein entsprechendes Steuergerät des Kraftfahrzeugs erfolgen würde.Through the controller unit 21 becomes the battery management system 14th controlled in the same way as would also be done inside a motor vehicle by a corresponding control unit of the motor vehicle.

Mit der Kommunikationseinrichtung 3 ist die Anschlussvorrichtung 5 über eine Kommunikationsschnittstelle 20 gekoppelt. Die Kommunikationsschnittstelle 20 kann beispielsweise nach dem Standard IEC 61850 ausgestaltet sein. Durch die Kommunikationsschnittstelle 20 kann eine standardisierte Schnittstelle (open-interface) bereitgestellt werden. Diese kann individuell an die Anforderungen angepasst werden. Sie wird von dem Hersteller der Energiespeichereinrichtung 1 beziehungsweise von einer Norm vorgegeben.With the communication facility 3 is the connection device 5 via a communication interface 20th coupled. The communication interface 20th can for example according to the standard IEC 61850 be designed. Through the communication interface 20th a standardized interface (open interface) can be provided. This can be individually adapted to the requirements. It is supplied by the manufacturer of the energy storage device 1 or specified by a standard.

Damit die Controllereinheit 21 die Anforderungen 15 verarbeiten kann und daraus batteriespezifische Anforderungen 17 erzeugen kann, weist die Anschlussvorrichtung 5 eine Transfereinrichtung 23 auf, welche eine Übertragung von Kommunikationsdaten zwischen dem offenen Bereich 6 und dem geschützten Bereich 8 durchführt. Die Transfereinrichtung 23 übersetzt somit Daten in batteriespezifische Anforderungen und übermittelt diese an die Controllereinheit 21. Der Datentransfer erfolgt bidirektional, das heißt auch Informationen über die Hochvoltbatterie 4 können an die Steuereinheit 2 übertragen werden. In der Transfereinrichtung 23 erfolgt somit eine Protokollumsetzung. Bei dieser Umsetzung können Daten/Informationen weggelassen werden, wenn diese von der Controllereinheit 21 oder für den Betrieb der Hochvoltbatterie 4 nicht benötigt werden. Hierdurch wird die Controllereinheit 21 vor einer Belastung durch unnötige Daten aus der Kommunikationseinrichtung 3 geschützt. Ebenso erfolgt eine Filterung der batteriespezifischen Statusmeldungen 18. Die Statusmeldungen 18 umfassen Kenndaten der Hochvoltbatterie 4. Die Filterung erfolgt somit in Richtung der Steuereinheit 2 und/oder in Richtung der Kommunikationseinrichtung 3.So that the controller unit 21 the requirements 15th can process and from this battery-specific requirements 17th can generate, has the connection device 5 a transfer facility 23 on which a transfer of communication data between the open area 6th and the protected area 8th performs. The transfer facility 23 thus translates data into battery-specific requirements and transmits them to the controller unit 21 . The data transfer is bidirectional, i.e. also information about the high-voltage battery 4th can connect to the control unit 2 be transmitted. In the transfer facility 23 a protocol implementation thus takes place. In this implementation, data / information can be omitted if this is done by the controller unit 21 or for operating the high-voltage battery 4th are not needed. This becomes the controller unit 21 from exposure to unnecessary data from the communication device 3 protected. The battery-specific status messages are also filtered 18th . The status messages 18th include characteristics of the high-voltage battery 4th . The filtering thus takes place in the direction of the control unit 2 and / or in the direction of the communication device 3 .

Die Anschlussvorrichtung 5 kann des Weiteren eine übergeordnete Freischalteinrichtung 24 (SEC - security) aufweisen. Durch die Freischalteinrichtung 24 kann eine Freischaltung von Informationen über eine Verschlüsselung beziehungsweise Verschlüsselungsebenen erfolgen, beispielsweise durch Überprüfen, ob das Batteriemanagementsystem 14 geheime Daten über den Kommunikationsbus 7 bereitstellt, die zu weiteren geheimen Daten passen, die innerhalb der Freischalteinrichtung 24 gespeichert sind. Hierdurch ist eine typspezifische Kombination der Anschlussvorrichtung 5 mit einer Hochvoltbatterie 4 erzwungen. Zudem ist auch möglich, eine Chipkarte zum Bereitstellen externer Freischaltdaten einzulesen, durch welche ein Betreiber der Anschlussvorrichtung 5 sich für den Betrieb autorisieren kann. Die Kommunikation über den Kommunikationsbus 7 und/oder die Kommunikationseinrichtung 3 kann des Weiteren verschlüsselt sein, sodass an den Datenaustauschbussen keine Informationen mitgeloggt werden können.The connection device 5 can also have a higher-level disconnection device 24 (SEC - security). Through the isolation device 24 information can be released via encryption or encryption levels, for example by checking whether the battery management system is running 14th secret data via the communication bus 7th provides that match other secret data within the activation device 24 are stored. This creates a type-specific combination of the connection device 5 with a high-voltage battery 4th forced. In addition, it is also possible to read in a chip card for providing external activation data, through which an operator of the connection device 5 can authorize himself for the operation. Communication via the communication bus 7th and / or the communication device 3 can also be encrypted so that no information can be logged on the data exchange buses.

Einen vergrößerten Einsatzbereich der Anschlussvorrichtung 5 kann man ermöglichen, indem über eine Datenbank in der Anschlussvorrichtung 5 selbst viele vorab installierte Software- und Hardwareversionen verschiedener Hochvoltbatterien 4 hinterlegt oder gespeichert sind und für den aktuelle vorliegenden Typ von Hochvoltbatterien 4 entsprechende Steuerdaten oder Konfigurationsdaten aus der Datenbank ermittelt werden können. Es kann auch vorgesehen sein, über die Kommunikationsschnittstelle 20 oder über eine weitere (nicht dargestellte) Kommunikationsschnittstelle entsprechende Typdaten von einem zentralen Server beispielsweise des Internets zu empfangen.An enlarged area of application of the connection device 5 can be made possible by having a database in the connection device 5 even many pre-installed software and hardware versions of various high-voltage batteries 4th are stored or saved and for the current type of high-voltage battery 4th corresponding control data or configuration data can be determined from the database. It can also be provided via the communication interface 20th or to receive corresponding type data from a central server, for example of the Internet, via a further communication interface (not shown).

Die Anschlussvorrichtung 5 kann zum Beispiel als hochintegriertes und/oder gegen Auslesen geschütztes Halbleiterbauelement ausgeführt sein. Die Controllereinheit 21 und/oder die Transfereinheit 23 kann als ASIC (applicationspecific intergrated circuit), FPGA (field programmable gate array) oder als Mikrocontroller ausgestaltet sein.The connection device 5 can be designed, for example, as a highly integrated and / or read-out protected semiconductor component. The controller unit 21 and / or the transfer unit 23 can be designed as an ASIC (applications-specific integrated circuit), FPGA (field programmable gate array) or as a microcontroller.

Die Anschlussvorrichtung 5 kann als separates Steuergerät bereitgestellt sein oder in eine Hochvoltbatterie 4 integriert sein. Die Schnittstelle zum Energieversorgung, das heißt der Steuereinheit 2, wird durch bereits definierte Standards abgebildet und kann je nach Einsatzzweck und Einsatzort entsprechend angepasst werden. Die Schnittstelle zur Hochvoltbatterie 4 obliegt der Verantwortung des Herstellers und braucht nicht dem Hersteller der Energiespeichereinrichtung 1 offengelegt werden. Neben dem beschriebenen Routing zwischen den unterschiedlichen Kommunikationsschnittstellen wird durch die Anschlussvorrichtung 5 auch die Bedingung für die Hochvoltbatterie 4 simuliert, durch welche der Betrieb ermöglicht ist (RestbusSimulation). Des Weiteren werden Batteriekenngrößen des Batteriemanagementsystems 14 erfasst, überwacht und bewertet.The connection device 5 can be provided as a separate control unit or in a high-voltage battery 4th be integrated. The interface to the power supply, i.e. the control unit 2 , is mapped by standards that have already been defined and can be adapted accordingly depending on the purpose and location. The interface to the high-voltage battery 4th is the responsibility of the manufacturer and does not need the manufacturer of the energy storage device 1 be disclosed. In addition to the described routing between the different communication interfaces, the connection device 5 also the condition for the high-voltage battery 4th simulates which enable operation (residual bus simulation). Furthermore, battery parameters of the battery management system 14th recorded, monitored and evaluated.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Gateway für einen Energiespeicher bereitgestellt werden kann, der speziell für 2nd-Life Anwendungen von Fahrzeug-Traktionsbatterien vorgesehen ist.Overall, the example shows how the invention can be used to provide a gateway for an energy store that is specifically intended for 2nd-life applications of vehicle traction batteries.

Claims (10)

Anschlussvorrichtung (5) zum Betreiben einer Kraftfahrzeug-Hochvoltbatterie (4) als Energiespeicher in einer stationären Energiespeichereinrichtung (1), aufweisend: - eine Kommunikationsschnittstelle (20) zum Koppeln der Anschlussvorrichtung (5) mit einer Steuereinheit (2) der Energiespeichereinrichtung (1) über eine Kommunikationseinrichtung (3), - eine Busschnittstelle (19) zum Koppeln der Anschlussvorrichtung (5) mit einem Batteriemanagementsystem (14) der Hochvoltbatterie (4) über einen Kommunikationsbus (7), und - eine mit der Busschnittstelle (19) gekoppelte Controllereinheit (21), die dazu eingerichtet ist, mit dem Batteriemanagementsystem (14) batteriespezifische Kenndaten (18) der Hochvoltbatterie (4) auszutauschen, dadurch gekennzeichnet, dass die Controllereinheit (21) mit der Kommunikationsschnittstelle (20) über eine Transfereinrichtung (23) gekoppelt ist und die Transfereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, bei einer Kommunikation der Controllereinheit (21) mit der Steuereinheit (2) über die Kommunikationsschnittstelle (20) die batteriespezifischen Kenndaten (18) dahingehend zu filtern, dass nur eine vorbestimmte Untermenge der Kenndaten (18) an der Kommunikationsschnittstelle (20) bereitgestellt wird, und somit das Übertragen vorbestimmter Kenndaten (18) über die Kommunikationsschnittstelle (20) aus der Anschlussvorrichtung (5) heraus zu blockieren und hierdurch zu verhindern, dass über die Kommunikationsschnittstelle (20) vorbestimmte batteriespezifische Kenndaten (18) ausgelesen werden, wobei durch Festlegen der Untermenge der Kenndaten (18) eingestellt ist, dass nur für den Betrieb der Hochvoltbatterie (4) in der stationären Energiespeichereinrichtung (1) benötigte Kenndaten (18) austauschbar sind und die übrigen Kenndaten durch die Transfereinrichtung blockiert sind.Connection device (5) for operating a motor vehicle high-voltage battery (4) as an energy store in a stationary energy storage device (1), comprising: - a communication interface (20) for coupling the connection device (5) to a control unit (2) of the energy storage device (1) a communication device (3), - a bus interface (19) for coupling the connection device (5) to a battery management system (14) of the high-voltage battery (4) via a communication bus (7), and - a controller unit (21) coupled to the bus interface (19) ), which is set up to exchange battery-specific characteristic data (18) of the high-voltage battery (4) with the battery management system (14), characterized in that the controller unit (21) is coupled to the communication interface (20) via a transfer device (23) and the Transfer device (23) is set up to, when the controller unit (21) communicates with the Ste ueinheit (2) to filter the battery-specific characteristic data (18) via the communication interface (20) so that only a predetermined subset of the characteristic data (18) is provided at the communication interface (20), and thus the transmission of predetermined characteristic data (18) via the To block the communication interface (20) from the connection device (5) and thereby prevent predetermined battery-specific characteristic data (18) from being read out via the communication interface (20), whereby the subset of the characteristic data (18) is set so that only for The characteristic data (18) required for the operation of the high-voltage battery (4) in the stationary energy storage device (1) can be exchanged and the other characteristic data are blocked by the transfer device. Anschlussvorrichtung (5) nach Anspruch 1, wobei die Anschlussvorrichtung (5) eine Freischalteinrichtung (24) aufweist und die Freischalteinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, einen Betrieb der Controllereinheit (21) solange zu blockieren, bis die Freischalteinrichtung (24) Freischaltdaten empfängt, und/oder die Untermenge in Abhängigkeit von den Freischaltdaten festzulegen.Connection device (5) according to Claim 1 , wherein the connection device (5) has an activation device (24) and the activation device (24) is set up to block operation of the controller unit (21) until the activation device (24) receives activation data, and / or the subset as a function to be determined by the activation data. Anschlussvorrichtung (5) nach Anspruch 2, wobei eine Leseeinheit zum Anschließen und Auslesen eines portablen Datenspeicher bereitgestellt ist und die Freischalteinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, die Freischaltdaten über die Leseeinheit zu empfangen, und/oder wobei die Freischalteinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, die Freischaltdaten über eine Internetverbindung von einem Internetserver zu empfangen.Connection device (5) according to Claim 2 , wherein a reading unit is provided for connecting and reading out a portable data memory and the activation device (24) is set up to receive the activation data via the reading unit, and / or wherein the activation device (24) is set up to transmit the activation data via an Internet connection from an internet server. Anschlussvorrichtung (5) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Freischalteinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, die Freischaltdaten nach einer vorgegebenen Zeitdauer als ungültig zu markieren und den Betrieb der Controllereinheit (21) wieder zu blockieren.Connection device (5) according to Claim 2 or 3 , wherein the activation device (24) is set up to mark the activation data as invalid after a predetermined period of time and to block the operation of the controller unit (21) again. Anschlussvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transfereinrichtung (23) dazu eingerichtet ist, zwischen der Kommunikationsschnittstelle (20) und der Controllereinheit (21) eine Protokollumsetzung durchzuführen.Connection device (5) according to one of the preceding claims, wherein the transfer device (23) is set up to implement a protocol conversion between the communication interface (20) and the controller unit (21). Anschlussvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Controllereinheit (21) dazu eingereichtet ist, an der Busschnittstelle (19) eine Restbussimulation für das Batteriemanagementsystem (14) durchzuführen, wobei die Restbussimulation umfasst, dass in den Kommunikationsbus (7) simulierte Statusmeldungen (22) zumindest eines Kraftfahrzeug-Steuergeräts ausgesendet werden.Connection device (5) according to one of the preceding claims, wherein the controller unit (21) is set up to carry out a remaining bus simulation for the battery management system (14) at the bus interface (19), the remaining bus simulation comprising status messages simulated in the communication bus (7) (22) at least one motor vehicle control unit can be transmitted. Anschlussvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Controllereinheit (21) dazu ausgelegt ist, über die Busschnittstelle (19) eine kryptographisch verschlüsselte Kommunikation mit dem Batteriemanagementsystem (14) durchzuführen.Connection device (5) according to one of the preceding claims, wherein the controller unit (21) is designed to carry out cryptographically encrypted communication with the battery management system (14) via the bus interface (19). Anschlussvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Controllereinheit (21) dazu ausgelegt ist, über die Busschnittstelle (19) mit zumindest einer weiteren Hochvoltbatterie (4) zu kommunizieren.Connection device (5) according to one of the preceding claims, wherein the controller unit (21) is designed to communicate with at least one further high-voltage battery (4) via the bus interface (19). Hochvoltbatterie (4) mit einem Batteriemanagementsystem (14) zum Erfassen und Einstellen von Kenndaten (17, 18) der Hochvoltbatterie (4) und mit einer in einem Innenraum eines Batteriegehäuses der Hochvoltbatterie (4) integrierten Anschlussvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.High-voltage battery (4) with a battery management system (14) for detecting and setting characteristic data (17, 18) of the high-voltage battery (4) and with a connection device (5) according to one of the preceding claims integrated in an interior of a battery housing of the high-voltage battery (4). Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeug-Hochvoltbatterie (4) in einer stationären Energiespeichereinrichtung (1), wobei durch eine Controllereinheit (21) über eine Busschnittstelle (19) batteriespezifische Kenndaten (18) der Hochvoltbatterie mit einem Batteriemanagementsystem (14) der Hochvoltbatterie (4) ausgetauscht werden und eine Transfereinrichtung (23) bei einer Kommunikation der Controllereinheit (21) mit einer Steuereinheit (2) der Energiespeichereinrichtung (1) die batteriespezifischen Kenndaten (18) dahingehend filtert, dass nur eine vorbestimmte Untermenge der Kenndaten (18) an einer Kommunikationsschnittstelle (20) bereitgestellt wird, über welche die Controllereinheit (21) mit der Steuereinheit (2) kommuniziert, und somit das Übertragen vorbestimmter Kenndaten (18) über die Kommunikationsschnittstelle (20) aus der Anschlussvorrichtung (5) heraus blockiert und hierdurch verhindert wird, dass über die Kommunikationsschnittstelle (20) vorbestimmte batteriespezifische Kenndaten (18) ausgelesen werden, wobei durch Festlegen der Untermenge der Kenndaten (18) eingestellt ist, dass nur für den Betrieb der Hochvoltbatterie (4) in der stationären Energiespeichereinrichtung (1) benötigte Kenndaten (18) ausgetauscht und die übrigen Kenndaten durch die Transfereinrichtung blockiert werden.Method for operating a motor vehicle high-voltage battery (4) in a stationary energy storage device (1), wherein a controller unit (21) exchanges battery-specific characteristic data (18) of the high-voltage battery with a battery management system (14) of the high-voltage battery (4) via a bus interface (19) and a transfer device (23) filters the battery-specific characteristic data (18) during communication between the controller unit (21) and a control unit (2) of the energy storage device (1) so that only a predetermined subset of the characteristic data (18) is transmitted to a communication interface (20 ) is provided, via which the controller unit (21) communicates with the control unit (2), and thus the transmission of predetermined characteristic data (18) via the communication interface (20) from the connection device (5) is blocked and thereby prevented from being transmitted via the Communication interface (20) predetermined battery-specific identifier data (18) are read out, whereby the setting of the subset of the characteristic data (18) is set so that only characteristic data (18) required for the operation of the high-voltage battery (4) in the stationary energy storage device (1) are exchanged and the other characteristic data are exchanged by the transfer device blocked.
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