DE102020126158A1 - Intelligent electrical connector for exchangeable battery units of an electrically powered vehicle - Google Patents

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Timo Hasenöhrl
Christian Lieb
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Smart Battery Solutions GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen intelligenten elektrischen Verbindungsstecker ausgebildet zum Kontaktieren zumindest einer Batterieeinheit mit einer elektrisch betriebenen mobilen Einheit umfassendein Stecksystem ausgebildet zum Einstecken in einen Gegenstecker, wobei das Stecksystem zumindest zwei Kontakte für den elektrischen Stromfluss und zumindest einen Kontakt zur Datenkommunikation mit der Batterieeinheit aufweist;eine Steuerelektronik (1) zum Steuern der zumindest einen Batterieeinheit;wobei die Steuerelektronik (1) zur Abfrage von Betriebsdaten der zumindest einen Batterieeinheit über den Kontakt zur Datenkommunikation ausgebildet ist,wobei die Steuerelektronik (1) eingerichtet ist Steuerbefehle für die zumindest eine Batterieeinheit basierend auf den Betriebsdaten der Batterieeinheit zu erstellen und an die zumindest eine Batterieeinheit zu senden.The invention relates to an intelligent electrical connector designed to contact at least one battery unit with an electrically operated mobile unit comprising a connector system designed to be plugged into a mating connector, the connector system having at least two contacts for the flow of electrical current and at least one contact for data communication with the battery unit; Control electronics (1) for controlling the at least one battery unit; the control electronics (1) being designed to query operating data of the at least one battery unit via the contact for data communication, the control electronics (1) being set up to issue control commands for the at least one battery unit based on the To create operating data of the battery unit and send it to the at least one battery unit.

Description

Die mobile Bereitstellung von Energie durch Batterien, Akkus oder vergleichbare Energieträger gewinnt zunehmend mehr Bedeutung. Vor einigen Jahren wurden zumeist kleinere Geräte von Nutzern, wie etwa Taschenlampen, Wecker oder Fernbedienungen mit Batterien betrieben. Um dies zu ermöglichen setzten sich für diese Batterien bestimmte Standardisierungen, wie beispielsweise A, AA oder AAA durch.The mobile provision of energy using batteries, rechargeable batteries or comparable energy sources is becoming increasingly important. A few years ago, users mostly used smaller devices such as flashlights, alarm clocks or remote controls with batteries. In order to make this possible, certain standardizations, such as A, AA or AAA, prevailed for these batteries.

Die Anforderungen an Systeme, die deutlich mehr Energie benötigen als herkömmliche Kleingeräte, wie beispielsweise elektrisch betriebene Fahrzeuge (E-Autos, E-Roller, ...), sind in vieler Hinsicht deutlich höher. Zum einen müssen die Batterien viel häufiger gewechselt werden und zum anderen verlangen die Batterien ein spezifisches Management um beispielsweise den Anforderungen der elektrisch betriebenen Fahrzeuge „E-Fahrzeuge“ gerecht zu werden. Gängige Praxis ist es daher in der Regel, individuelle Sonderanfertigungen zu produzieren, die speziell für den Einsatz in einem hierfür vorgesehenen Produktdesign entwickelt und produziert werden.The demands on systems that require significantly more energy than conventional small devices, such as electrically powered vehicles (e-cars, e-scooters, ...), are significantly higher in many respects. On the one hand, the batteries have to be changed much more frequently and, on the other hand, the batteries require specific management, for example to meet the requirements of electrically powered vehicles "e-vehicles". It is therefore common practice to produce individual custom-made products that are specially developed and produced for use in a product design intended for this purpose.

Dies wird nachstehend an einem konkreten Beispiel eines E-Rollers verdeutlicht. Typischerweise befinden sich in dem Helmfach eines E-Rollers eine oder zwei Batterieeinheiten, um den Motor des E-Rollers mit Energie zu versorgen. Um eine Batterieeinheit zu wechseln, muss zunächst ein Stecker an der Oberseite dieser Batterien gelöst werden, eine neue Batterieeinheit eingesetzt werden und der Stecker wieder aufwendig von dem Nutzer angebracht werden. Bei mehreren Batterieeinheiten ergibt sich zusätzlich das Problem, dass diese unterschiedliche Spannungslagen aufweisen können, sodass diese Batterieeinheiten durch einen hierfür speziell extern vorgesehenen Leistungsschalter „gemanagt“ werden müssen.This is illustrated below using a concrete example of an e-scooter. Typically, one or two battery packs are located in the helmet compartment of an e-scooter to power the e-scooter's motor. In order to change a battery unit, a plug on the top of these batteries must first be released, a new battery unit inserted and the plug attached again by the user, which involves a lot of effort. In the case of several battery units, there is also the problem that these can have different voltage levels, so that these battery units have to be “managed” by a circuit breaker specially provided externally for this purpose.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung Techniken anzugeben, insbesondere einen intelligenten elektrischen Verbindungsstecker, die das Betreiben und/oder das Wechseln von Batterieeinheiten in E-Fahrzeugen für Nutzer und/oder für Hersteller effizienter gestalten. Es ist insbesondere die Aufgabe der Erfindung Herstellungskosten für den Betrieb von E-Fahrzeugen zu minimieren und die Wechselzeit der Batterieeinheiten zu verkürzen.It is therefore the object of the invention to specify techniques, in particular an intelligent electrical connector, which make the operation and/or changing of battery units in electric vehicles more efficient for users and/or for manufacturers. In particular, the object of the invention is to minimize production costs for the operation of electric vehicles and to shorten the time it takes to change the battery units.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.This problem is solved with the features of the independent claims.

Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen verschiedenen Aspekte der Erfindung bzw. der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen ist oder sich technisch zwingend ausschließt.The features of the various aspects of the invention described below or of the various exemplary embodiments can be combined with one another unless this is explicitly ruled out or is technically imperative.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist intelligenter elektrischer Verbindungsstecker, auch als Smart-Connector bezeichnet, angegeben, wobei der intelligente elektrische Verbindungstecker ausgebildet ist zum Kontaktieren zumindest einer Batterieeinheit mit einer elektrisch betriebenen mobilen Einheit, insbesondere mit einem elektrisch betriebenen Fahrzeug, wobei der elektrische Verbindungsstecker folgendes umfasst
ein Stecksystem ausgebildet zum Einstecken in einen Gegenstecker, wobei das Stecksystem zumindest zwei Kontakte für den elektrischen Stromfluss und zumindest einen Kontakt zur Datenkommunikation mit der Batterieeinheit aufweist. Der Stromfluss dient zum Betreiben des E-Fahrzeugs, wobei ein Kontakt als ein Pluspol und der andere Kontakt als ein Minuspol realisiert ist;
eine Steuerelektronik zum Steuern der zumindest einen Batterieeinheit. Die Steuerelektronik kann hardwaretechnisch implementiert sein oder aber durch einen entsprechenden Algorithmus auf einer Software der Steuerelektronik. Über Schnittstellen des intelligenten elektrischen Verbindungsteckers ist es zudem möglich die Software zu aktualisieren;
wobei die Steuerelektronik zur Abfrage von Betriebsdaten der zumindest einen Batterieeinheit über den Kontakt zur Datenkommunikation ausgebildet ist;
wobei die Steuerelektronik eingerichtet ist Steuerbefehle für die zumindest eine Batterieeinheit basierend auf den Betriebsdaten der Batterieeinheit zu erstellen und an die zumindest eine Batterieeinheit zu senden.According to a first aspect of the invention, an intelligent electrical connector, also referred to as a smart connector, is specified, the intelligent electrical connector being designed to contact at least one battery unit with an electrically operated mobile unit, in particular with an electrically operated vehicle, the electrical connector includes the following
a connector system designed for plugging into a mating connector, the connector system having at least two contacts for the flow of electrical current and at least one contact for data communication with the battery unit. The current flow is used to operate the electric vehicle, with one contact being implemented as a positive pole and the other contact as a negative pole;
control electronics for controlling the at least one battery unit. The control electronics can be implemented in terms of hardware or by means of a corresponding algorithm in software for the control electronics. It is also possible to update the software via interfaces of the intelligent electrical connector;
wherein the control electronics are designed to query operating data of the at least one battery unit via the contact for data communication;
wherein the control electronics are set up to create control commands for the at least one battery unit based on the operating data of the battery unit and to send them to the at least one battery unit.

Dies bietet zum einen den Vorteil, dass mittels des Smart-Connectors Batterieeinheiten bzw. Akkus der E-Fahrzeuge schnell getauscht werden können, da das sonst üblicherweise anfallende aufwändige An- und Abklemmen der Kontakte entfällt. Dies kann technisch prinzipiell auf drei verschiedenen Wegen realisiert werden. Der Smart-Connector kann an der Batterie vorgesehen sein, in diesem Fall ist der Gegenstecker in das E-Fahrzeug integriert. Der Smart-Connector kann in das E-Fahrzeug integriert sein, in diesem Fall ist der Gegenstecker in die Batterieeinheit integriert. Oder aber der Smart-Connector bildet ein Adapter, also einen sogenannten Zwischenstecker aus, der die entsprechenden Anschlüsse des E-Fahrzeugs und der Batterieeinheit verbindet. Die letztere Möglichkeit bietet insbesondere den Vorteil, dass eine bestehende Fahrzeugflotte leicht mit der neuen Technik aufgerüstet werden kann. Der Gegenstecker weist die entsprechenden Kontakte funktional „an derselben Stelle“ wie der Smart-Connector auf. Der Smart-Connector kann bei vielfältigen elektrisch betriebenen mobilen Einheiten verwendet werden, wie etwa bei Fahrzeugen jeglicher Art, die mittels Batterieeinheiten betrieben werden können. Aber auch bei Robotern oder aber bei Ladestationen, um den Aufladevorgang intelligent zu steuern.On the one hand, this offers the advantage that the battery units or accumulators of the e-vehicles can be quickly exchanged using the smart connector, since the otherwise time-consuming connection and disconnection of the contacts is no longer necessary. In principle, this can technically be realized in three different ways. The smart connector can be provided on the battery, in which case the mating connector is integrated into the electric vehicle. The smart connector can be integrated into the electric vehicle, in which case the mating connector is integrated into the battery unit. Or the smart connector forms an adapter, i.e. a so-called adapter plug, which connects the corresponding connections of the electric vehicle and the battery tery unit connects. The latter option offers the particular advantage that an existing fleet of vehicles can easily be upgraded with the new technology. The mating connector has the corresponding contacts functionally "in the same place" as the smart connector. The smart connector can be used with a variety of electrically powered mobile units, such as vehicles of any type that can be powered by battery units. But also with robots or charging stations to intelligently control the charging process.

Der intelligente elektrische Verbindungstecker, also der Smart-Connector, ermöglicht es auf einfache Art und Weise sowohl mit dem Batteriemanagementsystem „BMS“ der Batterieeinheit als auch mit der „Energieeinheit“ eine Verbindung herzustellen, indem die Batterieeinheit einfach aus dem Smart-Connector herausgezogen wird und die neue Batterieeinheit eingesteckt wird. Als Standardfunktionen von Batteriemanagementsystemen sind zweckmäßig vorgesehen: Zellenschutz, Ladekontrolle, Lastmanagement, Bestimmung des Ladezustandes, Bestimmung der „Zellgesundheit“ (Alterung, Restkapazität, Innenwiderstand etc.), Ausbalancieren der Zellen, Historie, Authentifizierung und Identifizierung, Kommunikation, Temperaturüberwachung und Anpassen der Ladeschlussspannung.The intelligent electrical connection plug, i.e. the smart connector, makes it possible to easily connect to both the battery unit's "BMS" battery management system and the "energy unit" by simply pulling the battery unit out of the smart connector and the new battery unit is inserted. The following are appropriately provided as standard functions of battery management systems: cell protection, charge control, load management, determination of the state of charge, determination of "cell health" (ageing, residual capacity, internal resistance, etc.), balancing of the cells, history, authentication and identification, communication, temperature monitoring and adjustment of the end-of-charge voltage .

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass die Steuerelektronik des Smart-Connectors Betriebsdaten der Batterieeinheit von dem BMS abfragen respektive empfangen kann und diese in der Folge analysieren kann. Da Batterieeinheiten, beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, als Gefahrengut angesehen werden, ist es beispielsweise notwendig die Batterieeinheiten bei Überlastung abschalten zu können. Hierfür sind die Batterieeinheiten mit internen Leistungsschaltern ausgestattet. Die Leistungsschalter ermöglichen es also eine Batterie an- und auszuschalten. Die Steuerbefehle, die die Steuerelektronik erstellt sind beispielsweise ausgebildet den internen Leistungsschalter der Batterieeinheit anzusteuern. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass die Batterieeinheiten beispielsweise bei Überlastung schnell und effektiv ausgeschaltet werden können ohne dass hierfür externe Leistungsschalter benötigt werden. Die Steuerbefehle werden über den Kontakt zur Datenkommunikation an die Batterieeinheit übertragen. Der Smart-Connector ermöglicht eine einfache Adaption von verschiedenen Applikationen und E-Fahrzeugen mit unterschiedlichen Antriebssystemen, da die Batterieeinheiten standardisiert und unabhängig von der Steuerungselektronik arbeiten. Indem die Steuerungselektronik auf die Anforderungen des spezifischen E-Fahrzeugs programmiert wird, wird eine flexible individuelle technische Lösung bereitgestellt.This achieves the advantage that the control electronics of the smart connector can query or receive operating data of the battery unit from the BMS and can subsequently analyze them. Since battery units, for example lithium-ion batteries, are regarded as dangerous goods, it is necessary, for example, to be able to switch off the battery units if they are overloaded. The battery units are equipped with internal circuit breakers for this purpose. The circuit breakers thus enable a battery to be switched on and off. The control commands created by the control electronics are designed, for example, to control the internal circuit breaker of the battery unit. This advantageously enables the battery units to be switched off quickly and effectively in the event of an overload, for example, without the need for external power switches for this purpose. The control commands are transmitted to the battery unit via the data communication contact. The smart connector enables a simple adaptation of different applications and e-vehicles with different drive systems, since the battery units are standardized and work independently of the control electronics. By programming the control electronics to the requirements of the specific e-vehicle, a flexible individual technical solution is provided.

In einem Ausführungsbeispiel weist der intelligente elektrische Verbindungsstecker eine erste Schnittstelle für eine Datenverbindung zwischen der Steuerelektronik und einer Motorkontrolleinheit des elektrisch betriebenen Fahrzeugs zum Austausch von Motorkontrolldaten auf, wobei die Steuerelektronik zur Abfrage von Motorkontrolldaten vermittels der Schnittstelle zur Motorkontrolleinheit ausgebildet ist, wobei die Steuerelektronik eingerichtet ist Steuerbefehle für die zumindest eine Batterieeinheit basierend auf den Betriebsdaten der Batterieeinheit und den Motorkontrolldaten zu erstellen und an die zumindest eine Batterieeinheit zu senden. Vorzugsweise ist die erste Schnittstelle als ein CAN-Bus-System ausgebildet, da diese am weitesten verbreitet ist. Möglich sind aber auch I2C, Lin-Bus oder UART Systeme. Die Abkürzung CAN bedeutet Controller Area Network. Mit dem Einsatz des CAN-Bus-Systems im Fahrzeug werden elektronische Baugruppen wie Steuergeräte oder intelligente Sensoren, wie z. B. der Lenkwinkelsensor, untereinander vernetzt. Durch das CAN-Bus-System geschieht der Datenaustausch zwischen den Steuergeräten auf einer einheitlichen Plattform. Der CAN-Bus dient als sogenannte Datenautobahn. In einem Bussystem werden alle Komponenten über kurze Stichleitungen an eine gemeinsame Datenleitung angeschlossen. Der Aufwand für die Verkabelung wird dadurch minimiert, und es können leicht zusätzliche Komponenten angeschlossen werden. Der Datenfluss muss jedoch über ein Zugriffsverfahren (Protokoll) gesteuert werden, wenn alle Komponenten eine gemeinsame Busleitung benutzen. Dabei sollen möglichst auch Komponenten unterschiedlicher Hersteller zusammenarbeiten. Das Controller Area Network (CAN) verbindet mehrere gleichberechtigte Komponenten (Knoten, Node) über einen 2-Draht-Bus plus zusätzlicher Masseleitung miteinander.In one embodiment, the intelligent electrical connector plug has a first interface for a data connection between the control electronics and an engine control unit of the electrically operated vehicle for the exchange of engine control data, the control electronics being designed to query engine control data by means of the interface to the engine control unit, the control electronics being set up Create control commands for the at least one battery unit based on the operating data of the battery unit and the engine control data and send them to the at least one battery unit. The first interface is preferably designed as a CAN bus system, since this is the most widespread. However, I 2 C, Lin bus or UART systems are also possible. The abbreviation CAN means Controller Area Network. With the use of the CAN bus system in the vehicle, electronic assemblies such as control units or intelligent sensors such as e.g. B. the steering angle sensor, networked with each other. The CAN bus system allows data to be exchanged between the control units on a uniform platform. The CAN bus serves as a so-called data highway. In a bus system, all components are connected to a common data line via short stub lines. This minimizes the effort involved in cabling, and additional components can easily be connected. However, the data flow must be controlled via an access method (protocol) if all components use a common bus line. Components from different manufacturers should also work together if possible. The Controller Area Network (CAN) connects several equal components (node) with each other via a 2-wire bus plus additional ground wire.

Dies bietet den Vorteil, dass die Steuerelektronik gleichzeitig die Anforderungen des Motors des E-Fahrzeugs, bereitgestellt durch den Austausch von Motorkontrolldaten, als auch die Betriebsdaten der Batterien zum Erstellen der Steuerbefehle berücksichtigen kann. Wird beispielsweise bei einer drohenden Überlastungssituation der Batterieeinheit nur ganz wenig Leistung von dem Motor verlangt, kann das Abschalten der Batterieeinheit eventuell zunächst verschoben werden. Die Kontrolldaten können auch dergestalt sein, dass die Steuerelektronik Steuerbefehle generiert, um weitere Batterieeinheiten hinzuzuschalten. Der Smart-Connector bietet also eine intelligente Batterienüberwachung, Steuerung und Regelung sowie eine Kommunikationsverbindung aus. Noch einmal in anderen Worten: zur Steuerung und Regelung der physikalischen Vorgänge in den Zellen einer Batterieeinheit bzw. eines Akkus und dessen Zellenpaketen werden unter anderem Leistungstrennschalter, sogenannte MOSFETS, Transistoren, die Leistung unter Last schalten können, benötigt. Diese schützen die Batterieeinheit vor Unter- und Überspannung und Kurzschluss. Hierzu werden herkömmlicherweise eine Anzahl externer Leistungstrennschalter notwendig, die der Anzahl der Batterieeinheiten entspricht. Bei dem erfindungsgemäßen Smart-Connector werden die Leistungsschalter quasi softwaretechnisch durch die Steuerbefehle integriert wodurch Herstellungskosten und Herstellungsaufwand deutlich reduziert werden, da die softwaretechnisch implementierten Leistungstrennschalter der BMS verwendet werden.This offers the advantage that the control electronics can simultaneously take into account the requirements of the engine of the electric vehicle, provided by the exchange of engine control data, and the operating data of the batteries for creating the control commands. If, for example, only a very small amount of power is required from the motor in the event of an imminent overload situation of the battery unit, the switching off of the battery unit can possibly be postponed for the time being. The control data can also be such that the control electronics generate control commands in order to switch on further battery units. The smart connector therefore offers intelligent battery monitoring, control and regulation as well as a communication connection. In other words: to control and regulate the physical processes in the cells of a battery unit or a rechargeable battery and its cell packs, circuit breakers, so-called MOSFETS, transistors, among other things, switch off the power under load can, required. These protect the battery unit from undervoltage, overvoltage and short circuits. This usually requires a number of external circuit breakers that corresponds to the number of battery units. In the case of the smart connector according to the invention, the circuit breakers are integrated by the control commands in a quasi-software manner, as a result of which manufacturing costs and manufacturing effort are significantly reduced, since the circuit breakers of the BMS implemented in terms of software are used.

Vorzugsweise ist der Kontakt zur Datenkommunikation als CAN-Bus-Kommunikation eingerichtet ist.The contact for data communication is preferably set up as CAN bus communication.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass effizient auf das typischerweise schon in den Batterieeinheiten vorhandene interne CAN-Bus-System zugegriffen werden kann und prinzipiell alle Komponenten, insbesondere der Leistungsschalter, der Batterieeinheit, die an das CAN-Bus-System angeschlossen sind, Steuerbefehle erhalten können. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind also zwei voneinander getrennte und unabhängige CAN-Bus-Systeme vorgesehen, nämlich der Kontakt zur Datenkommunikation und wie vorstehend schon beschrieben die erste Schnittstelle. Hierdurch können standardisierte Batterien einfach an verschiedene Applikationen angepasst werden, indem lediglich das Protokoll der Steuerelektronik zur Motorkontrolleinheit angepasst wird.This achieves the advantage that the internal CAN bus system, which is typically already present in the battery units, can be efficiently accessed and, in principle, all components, in particular the circuit breakers, of the battery unit that are connected to the CAN bus system receive control commands be able. In this preferred embodiment, two separate and independent CAN bus systems are provided, namely the contact for data communication and, as already described above, the first interface. This allows standardized batteries to be easily adapted to different applications by simply adapting the control electronics protocol to the engine control unit.

Zweckmäßigerweise weisen die Steuerbefehle Signale auf um die Batterieeinheit an- oder auszuschalten.The control commands expediently have signals to switch the battery unit on or off.

Dies bietet den Vorteil, dass Batterien im Überlastungsfall schnell und zuverlässig abgeschaltet werden können aber auch, dass mehrere Batterieeinheiten flexibel parallel oder je nach Systemarchitektur auch in Reihe geschaltet werden können. Die Verwendung von mehr als einer Batterieeinheit wird nachstehend noch ausführlicher beschrieben.This offers the advantage that batteries can be switched off quickly and reliably in the event of an overload, but also that several battery units can be flexibly connected in parallel or, depending on the system architecture, in series. The use of more than one battery pack is described in more detail below.

Im Fall von mehr als einer Batterieeinheit kann hierdurch das Problem behoben werden, dass Batterien nicht bei zu starken Unterschieden ihrer jeweiligen Ausgangsspannung parallel betrieben werden sollten, da in diesem Fall unerwünschte Störströme zwischen den Batterieeinheiten fließen würden. Die Steuerelektronik kann also beispielsweise detektieren (über BMS-Informationen), dass die Spannung einer ersten Batterie in einem Maße höher ist als die Spannung einer zweiten Batterie, sodass die Differenz größer ist als eine vorgegebene Spannungstoleranz innerhalb welcher Batterien parallel betrieben werden können.In the case of more than one battery unit, this can solve the problem that batteries should not be operated in parallel if their respective output voltages differ too much, since in this case undesirable interference currents would flow between the battery units. For example, the control electronics can detect (via BMS information) that the voltage of a first battery is higher than the voltage of a second battery to such an extent that the difference is greater than a predetermined voltage tolerance within which batteries can be operated in parallel.

In diesem Falle generiert die Steuerelektronik Befehle zum Anschalten respektive zum Weiterbetreiben der ersten Batterie und zum Ausschalten der zweiten Batterie zum Betrieb des E-Fahrzeugs. Während des Betriebs des E-Fahrzeugs wird demnach die Ausgangsspannung der ersten Batterie stetig kleiner, sodass wahlweise die zweite Batterie mittels eines neuen Steuerbefehls hinzu geschaltet wird, wenn sich die Spannungen der beiden Batterien innerhalb der Spannungstoleranz befinden. Hierfür kann der Algorithmus Leistungsanforderungen des Systems, wie herrschende Temperaturen und/oder das Alter der einzelnen Batterien beachten. Eine weitere Möglichkeit ist auch, dass die erste Batterie so lange alleine betrieben wird bis der Unterschied der beiden Batterien ebenfalls wieder größer ist als die Spannungstoleranz und dass dann die erste Batterie durch den Steuerbefehl abgeschaltet und die zweite Batterie angeschaltet wird.In this case, the control electronics generate commands to switch on or continue to operate the first battery and to switch off the second battery to operate the electric vehicle. During the operation of the electric vehicle, the output voltage of the first battery is therefore steadily lower, so that the second battery is optionally switched on by means of a new control command if the voltages of the two batteries are within the voltage tolerance. For this purpose, the algorithm can take into account the performance requirements of the system, such as prevailing temperatures and/or the age of the individual batteries. Another possibility is that the first battery is operated alone until the difference between the two batteries is again greater than the voltage tolerance and that the first battery is then switched off by the control command and the second battery is switched on.

Bevorzugt kann der Nutzer des E-Fahrzeugs über ein Interface wählen, ob er mehrere Batterieeinheiten parallel betreiben oder beispielsweise zunächst eine der Batterieeinheit leer fahren möchte. Die letztere Variante eignet sich insbesondere dann, wenn der Nutzer Batterieeinheiten zum Aufladen mit ins Haus nimmt. Für den Nutzer ist es nämlich zumeist komfortabler eine einzige Batterieeinheit, die vollständig entladen ist, mitzunehmen als zwei Batterieeinheiten, die jeweils einen Ladezustand von 50 % aufweisen.The user of the electric vehicle can preferably choose via an interface whether he wants to operate several battery units in parallel or, for example, first want to run one of the battery units empty. The latter variant is particularly suitable if the user takes battery units into the house for charging. It is usually more convenient for the user to take a single battery unit that is completely discharged than two battery units that each have a charge level of 50%.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der intelligente elektrische Verbindungsstecker in das elektrisch betriebene Nutzerfahrzeug oder in die Batterieeinheit integriert oder ist als ein Adapter zwischen der Batterieeinheit und des elektrisch betriebenen Nutzerfahrzeugs ausgebildet.In a preferred embodiment, the intelligent electrical connector is integrated in the electrically operated user vehicle or in the battery unit or is designed as an adapter between the battery unit and the electrically operated user vehicle.

Wenn der Smart-Connector in das E-Fahrzeug integriert ist bietet dies den Vorteil, dass die Batterien standardisiert angeboten werden können und dass beispielsweise ein Hersteller die Besonderheiten seines E-Fahrzeugs schon beim Bau in den in das E-Fahrzeug integrierte Smart-Connector, respektive in dessen Steuerungselektronik, implementieren kann. In dem Fall, dass der Smart-Connector in der Batterieeinheit integriert ist, können die Spezifikationen des E-Fahrzeugs beispielsweise dennoch über die Schnittstelle an die Steuerungselektronik als Parameter übermittelt werden. In ähnlicher Weise können die Spezifikationen des E-Fahrzeugs auch an die Steuerungselektronik des Adapters übermittelt werden. Der Adapter bietet den Vorteil, dass auch eine bestehende Fahrzeugflotte hierdurch einfach technisch aufgerüstet werden kann, sodass standardisierte Batterieeinheiten verwendet werden können.If the smart connector is integrated into the e-vehicle, this offers the advantage that the batteries can be offered in a standardized form and that, for example, a manufacturer can already integrate the special features of his e-vehicle into the smart connector integrated into the e-vehicle during construction, or in its control electronics, can implement. If the smart connector is integrated in the battery unit, the specifications of the electric vehicle can still be transmitted as parameters via the interface to the control electronics, for example. In a similar way, the specifications of the e-vehicle can also be transmitted to the adapter's control electronics. The adapter offers the The advantage is that an existing vehicle fleet can also be easily technically upgraded so that standardized battery units can be used.

Vorzugsweise weist der intelligente elektrische Verbindungsstecker eine zweite Schnittstelle zur Kommunikation mit einem zweiten intelligenten elektrischen Verbindungsstecker auf. Alternativ kann der zweiten intelligenten elektrischen Verbindungsstecker aber auch lediglich als „Kontaktierungsbrücke“ - also ohne Steuerelektronik ausgebildet sein. Ein solch unintelligenter ist kostengünstiger herzustellen.Preferably, the smart electrical connector has a second interface for communicating with a second smart electrical connector. Alternatively, the second intelligent electrical connector can also only be designed as a “contacting bridge”—that is, without control electronics. Such an unintelligent one is cheaper to manufacture.

Dies ermöglicht den Vorteil, dass in dem E-Fahrzeug mehrere Batterieeinheiten mit jeweils einem Smart-Connector parallel betrieben werden können, und dass die Steuerelektronik der jeweiligen Smart-Connectoren vermittels der zweiten Schnittstelle miteinander kommunizieren können, um die Batterieeinheiten koordiniert zu managen. Beispielsweise kann hierdurch das koordinierte An- bzw. Ausschalten ermöglicht werden.This enables the advantage that several battery units, each with a smart connector, can be operated in parallel in the electric vehicle, and that the control electronics of the respective smart connectors can communicate with one another via the second interface in order to manage the battery units in a coordinated manner. For example, in this way the coordinated switching on and off can be made possible.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuerelektronik des ersten intelligenten elektrischen Verbindungssteckers als Master-Einheit und die Steuerelektronik des zweiten intelligenten elektrischen Verbindungssteckers als Slave-Einheit ausgebildet.According to one exemplary embodiment, the control electronics of the first intelligent electrical connector are designed as a master unit and the control electronics of the second intelligent electrical connector are designed as a slave unit.

Das Master/Slave-Konzept ist eine Form der hierarchischen Verwaltung des Zugriffs auf eine gemeinsame Ressource meist in Form eines gemeinsamen Datenkanals in zahlreichen Problemstellungen der Regelung und Steuerung. Wären der erste Smart-Connector und der zweite Smart-Connector „gleichberechtigte“ Einheiten, könnte dies zu Interferenzproblemen führen, da beide Smart-Connectoren prinzipiell sich widersprechende Steuerbefehle generieren könnten. Das Master/Slave-Konzept bietet also den Vorteil eines „konfliktfreien“ Betreibens mehrerer Smart-Connectoren. Prinzipiell ist eine beliebige Anzahl von Smart-Connectoren möglich. Auch bei mehr als zwei Smart-Connectoren gilt aber, dass lediglich ein Smart-Connector eine Masterfunktion erfüllt und die restlichen Smart-Connectoren als Slaves fungieren.The master/slave concept is a form of hierarchical management of access to a common resource, usually in the form of a common data channel, in numerous regulation and control problems. If the first smart connector and the second smart connector were "equal" units, this could lead to interference problems since both smart connectors could, in principle, generate conflicting control commands. The master/slave concept therefore offers the advantage of "conflict-free" operation of several smart connectors. In principle, any number of smart connectors is possible. However, even with more than two Smart Connectors, only one Smart Connector fulfills a master function and the remaining Smart Connectors act as slaves.

Bevorzugt ist das Stecksystem selbstfindend einsteckbar zum Gegenstecker ausgebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass die Pins des Smart-Connectors, die letztlich den elektrischen Kontakt ausbilden, beim Einstecken in einer Art geführt werden, dass diese zuverlässig die entsprechenden Kontakte des Gegensteckers kontaktieren. Selbstverständlich gilt dies auch umgekehrt für Pins des Gegensteckers. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zwischen den verschiedenen Pins des Smart-Connectors ausreichend Platz vorhanden ist, sodass diese zunächst von einer breiteren Führungsöffnung des Gegensteckers aufgenommen werden können, die sich aber in Richtung des entsprechenden „Gegenkontaktes“ verjüngt. Hierdurch wird eine sichere und zuverlässige Führung bereitgestellt, die ein einfaches selbstfindendes Einstecken gewährleistet.The plug-in system is preferably designed such that it can be plugged in to the mating plug in a self-locating manner. This means that the pins of the smart connector, which ultimately form the electrical contact, are guided when plugged in in such a way that they reliably contact the corresponding contacts of the mating connector. Of course, this also applies vice versa for the pins of the mating connector. This can be achieved, for example, by leaving enough space between the various pins of the smart connector so that they can initially be accommodated by a wider guide opening in the mating connector, which, however, tapers in the direction of the corresponding "mating contact". This provides safe and reliable guidance that ensures easy, self-locating insertion.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Energiebereitstellungssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug angegeben, wobei das Energiebereitstellungssystem umfasst
zumindest zwei in das elektrisch betriebene Fahrzeug integrierte intelligente elektrische Verbindungsstecker - Smart-Connectoren - wie vorstehend beschrieben; wobei die Steuerelektroniken der intelligenten elektrischen Verbindungsstecker durch ihre jeweilige zweite Schnittstelle miteinander kommunizieren, insbesondere ist der erste intelligente elektrische Verbindungsstecker als Master und der zweite intelligente elektrische Verbindungsstecker als Slave konfiguriert, wobei der Slave die Betriebsdaten der ihm zugeordneten Batterieeinheit an den Master weiterleitet;
zumindest zwei Batterieeinheiten zum jeweiligen Einstecken in die intelligenten elektrischen Verbindungsstecker, wobei die Batterieeinheit zumindest abschnittsweise als Gegenstecker ausgebildet sind;
wobei die Steuerelektronik des ersten intelligenten elektrischen Verbindungssteckers eingerichtet ist Betriebsdaten der beiden Batterieeinheiten und Motorkontrolldaten des Fahrzeugs abzufragen und hierauf basierend individuelle Steuerbefehle für die beiden Batterieeinheiten zu generieren.According to a second aspect of the invention, an energy supply system for an electrically operated vehicle is specified, the energy supply system comprising
at least two intelligent electrical connection plugs integrated into the electrically operated vehicle - smart connectors - as described above; wherein the control electronics of the intelligent electrical connectors communicate with one another through their respective second interface, in particular the first intelligent electrical connector is configured as a master and the second intelligent electrical connector is configured as a slave, with the slave forwarding the operating data of the battery unit assigned to it to the master;
at least two battery units for plugging into the intelligent electrical connection plugs, the battery units being designed at least in sections as mating plugs;
wherein the control electronics of the first intelligent electrical connector is set up to query operating data of the two battery units and engine control data of the vehicle and based on this to generate individual control commands for the two battery units.

Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass E-Fahrzeuge, insbesondere E-Autos, E-Roller oder E-Fahrräder, komfortabel mit standardisierten Batterieeinheiten betrieben werden können, wobei zugleich ein schnelles Wechseln von leergefahrenen Batterieeinheiten ermöglicht wird. Die Batterieeinheiten müssen hierfür lediglich mit entsprechenden Gegensteckern versehen sein.This achieves the advantage that e-vehicles, in particular e-cars, e-scooters or e-bicycles, can be conveniently operated with standardized battery units, while at the same time it is possible to quickly change battery units that have run out. For this purpose, the battery units only have to be provided with corresponding mating plugs.

Die Steuerelektronik der jeweiligen Smart-Connectoren fragt Betriebsdaten der ihr zugeordneten Batterieeinheit von dem BMS der Batterieeinheit ab. Die Betriebsdaten aller Batterieeinheiten laufen in der Steuerelektronik des ersten Smart-Connectors zusammen und ermöglichen dieser Steuerelektronik quasi als Cluster-Manager für die Batterieeinheiten zu fungieren und diese koordiniert softwaretechnisch zu steuern, indem individuelle Steuerbefehle für die internen Leistungsschalter der Batterieeinheiten generiert und an diese gesendet werden. In die Steuerelektronik des Smart-Connectors, insbesondere des ersten Smart-Connectors, können hardwaretechnisch oder softwaretechnisch Algorithmen implementiert sein, die festlegen wann eine Batterieeinheit ausgeschaltet werden soll, angeschaltet werden kann und/oder ob Batterieeinheiten parallel betrieben werden sollen. Beispielsweise kann ein Hersteller festlegen, dass zwei Batterieeinheiten parallel betrieben werden sollen, wenn der Betrag der Spannungsdifferenz nicht größer ist als 500 mV, bevorzugt 400 mV. Zusätzlich kann der Algorithmus bei der Entscheidung zum Parallelschalten aber auch die Zelltechnologien der jeweiligen Batterieeinheiten und/oder das Alter der Zellen berücksichtigen. Weisen zwei Batterieeinheiten beispielsweise einen deutlichen Unterschied bezüglich des Alters ihrer Zellen auf, kann es sein, dass sich die Ausgangsspannung der älteren Batterieeinheit viel schneller abbaut als die der jüngeren Batterieeinheit. In diesem Fall kann es sich als vorteilhaft erweisen, diese beiden Batterieeinheiten nur bei einer kleineren Spannungsdifferenz, beispielsweise bei einem Betrag der Spannungsdifferenz von kleiner als 100 mV, parallel zu betreiben. Indem die Steuerungselektronik auf die Anforderungen des spezifischen E-Fahrzeugs programmiert wird, wird eine flexible individuelle technische Lösung bereitgestellt.The control electronics of the respective Smart Connectors query the operating data of the battery unit assigned to it from the BMS of the battery unit. The operating data of all battery units converge in the control electronics of the first smart connector and enable this control electronics to function as a kind of cluster manager for the battery units and to control them in a coordinated manner using software. by generating and sending individual control commands for the internal circuit breakers of the battery units. In the control electronics of the smart connector, in particular the first smart connector, algorithms can be implemented in terms of hardware or software that determine when a battery unit is to be switched off, can be switched on and/or whether battery units are to be operated in parallel. For example, a manufacturer can specify that two battery units should be operated in parallel if the magnitude of the voltage difference is not greater than 500 mV, preferably 400 mV. In addition, the algorithm can also take into account the cell technologies of the respective battery units and/or the age of the cells when making the decision to connect in parallel. For example, if two battery packs have a significant difference in the age of their cells, the output voltage of the older battery pack may decay much faster than that of the younger battery pack. In this case, it can prove to be advantageous to operate these two battery units in parallel only if the voltage difference is smaller, for example if the voltage difference is less than 100 mV. By programming the control electronics to the requirements of the specific e-vehicle, a flexible individual technical solution is provided.

Zweckmäßigerweise sind die in die Batterieeinheiten integrierten Leistungsschalter eingerichtet auf die Steuerbefehle anzusprechen. Dies bietet den Vorteil, dass zum An- bzw. Ausschalten der Batterieeinheiten kein externer Schalter eingebaut werden muss, was die Herstellungskosten deutlich reduziert.The power switches integrated into the battery units are expediently set up to respond to the control commands. This offers the advantage that no external switch has to be installed to switch the battery units on and off, which significantly reduces the manufacturing costs.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Steuerbefehle über die jeweiligen CAN-Bus-Systeme der Batterieeinheiten übermittelt.According to one exemplary embodiment, the control commands are transmitted via the respective CAN bus systems of the battery units.

Dies bietet den Vorteil, dass effizient auf ein typischerweise schon vorhandenes internes Kommunikationssystem der Batterieeinheiten zurückgegriffen werden kann, welches zugleich in der Lage ist sämtliche steuerbaren Komponenten der Batterieeinheit anzusprechen.This offers the advantage that an already existing internal communication system of the battery units can be used efficiently, which is at the same time able to address all controllable components of the battery unit.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsstecker an einer der Straße entgegengesetzten Oberfläche des Fahrzeugs angebracht. Dementsprechend sind die Gegenstecker an einer im eingesetzten Zustand der Straße zugewandten Oberfläche der Batterieeinheiten vorgesehen. Wie vorstehend schon erläutert kann alternativ auch der Gegenstecker dem Fahrzeug zugeordnet sein und der Smart-Connector der Batterieeinheit. In diesem Fall wäre der Gegenstecker an einer der Straße entgegengesetzten Oberfläche des Fahrzeugs, insbesondere im Helmfach eines E-Rollers, angebracht und der Smart-Connector an einer im eingesetzten Zustand der Straße zugewandten Oberfläche der Batterieeinheit vorgesehen.According to one embodiment, the connectors are attached to a road-facing surface of the vehicle. Accordingly, the mating connectors are provided on a surface of the battery units that faces the road in the inserted state. As already explained above, the mating connector can alternatively also be assigned to the vehicle and the smart connector to the battery unit. In this case, the mating connector would be attached to a surface of the vehicle opposite the road, in particular in the helmet compartment of an e-scooter, and the smart connector would be provided on a surface of the battery unit that faces the road when inserted.

Dies bietet den Vorteil, dass bedingt durch die Schwerkraft die Kontakte des Smart-Connectors und des Gegensteckers stetig zueinander kraftbeaufschlagt werden, sodass das Energiebereitstellungssystem davor geschützt ist, dass sich beispielsweise bei Erschütterungen, die während einer Fahrt entstehen können, Verbindungsstrecker und Gegenstecker voneinander lösen und deshalb außer Kontakt geraten. Die Merkmale dieses Ausführungsbeispiels stellen also sicher, dass sich die Kontakte „immer wieder“ finden.This offers the advantage that, due to gravity, the contacts of the smart connector and the mating connector are constantly subjected to force on one another, so that the energy supply system is protected from the connector and mating connector becoming detached from one another, for example in the event of vibrations that can occur during a journey therefore out of touch. The features of this exemplary embodiment thus ensure that the contacts "always find each other".

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Wechseln einer Batterieeinheit in dem vorstehend beschriebenen Energiebereitstellungssystem angegeben, umfassend folgende Schritte Herausziehen einer der Batterieeinheiten und Einschieben des Gegensteckers einer Austauschbatterie in den intelligenten elektrischen Verbindungsstecker des elektrisch betriebenen Fahrzeugs
oder
Herausziehen einer der Batterieeinheiten und Einschieben des intelligenten elektrischen Verbindungssteckers einer Austauschbatterie in Gegenstecker des elektrisch betriebenen Fahrzeugs.According to a third aspect of the invention, a method for replacing a battery unit in the energy supply system described above is specified, comprising the following steps: pulling out one of the battery units and inserting the mating connector of a replacement battery into the intelligent electrical connector of the electrically operated vehicle
or
Pulling out one of the battery packs and inserting the smart electrical connector of a replacement battery into mating connectors of the electrified vehicle.

Dies bietet den Vorteil, dass schnell und effizient standardisierte Batterieeinheiten zum Betreiben eines E-Fahrzeugs ausgetauscht werden können.This offers the advantage that standardized battery units for operating an electric vehicle can be exchanged quickly and efficiently.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Figur erläutert:

  • 1: zeigt eine Explosionszeichnung des erfindungsgemäßen Smart-Connectors der auch als intelligenter elektrischer Verbindungsstecker bezeichnet ist.
  • 2: zeigt den Smart-Connector aus 1 in einer Draufsicht von oben.
  • 3: zeigt einen Gegenstecker zu dem Smart-Connector aus 1.
  • 4: zeigt den Smart-Connector zusammen mit dem Gegenstecker aus 3.
  • 5: einen Master-Smart-Connector und zwei Slave-Smart-Connectoren.
  • 6: zeigt schematisch ein Energiebereitstellungssystem eines E-Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Smart-Connector.
Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying figure:
  • 1 : shows an exploded drawing of the smart connector according to the invention, which is also referred to as an intelligent electrical connector.
  • 2 : shows the smart connector 1 in a top view.
  • 3 : indicates a mating connector to the smart connector 1 .
  • 4 : shows the smart connector together with the mating connector 3 .
  • 5 : a master smart connector and two slave smart connectors.
  • 6 1: schematically shows an energy supply system of an electric vehicle with the smart connector according to the invention.

Nachfolgend werden zahlreiche Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen ausführlich erläutert. Die vorliegende Offenbarung ist dabei nicht auf die konkret genannten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr lassen sich die hier genannten Merkmale beliebig zu erfindungsgemäßen Ausführungsformen kombinieren, sofern dies nachfolgend nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.Numerous features of the present invention are explained in detail below on the basis of preferred embodiments. The present disclosure is not limited to the combinations of features specifically mentioned. Rather, the features mentioned here can be combined as desired to form embodiments according to the invention, unless this is expressly excluded below.

1 zeigt eine Explosionszeichnung eines Smart-Connectors 100, der auch als intelligenter elektrischer Verbindungsstecker 100 bezeichnet ist. Der Smart-Connector 100 umfasst die folgenden aus Gründen der Übersichtlichkeit in einer Tabelle wiedergegebenen Komponenten. Bezugszeichen Art Beschreibung Anzahl 1 Steuerelektronik Cluster-Manager 1 2 Kontaktierungen Kontaktstift (Leistung) 2 3 Kontaktierungen Schnittstellen-PIN 8 4 Verbrauchsmaterial Vergussmasse 1 5 Verbrauchsmaterial Etikett Thermofilm 1 6 Schraubverbindung Sechskantmutter 2 7 Schraubverbindung Unterlegscheibe 2 8 Schraubverbindung Stahlkugel 5 9 Schraubverbindung Schraube 6 10 Schraubverbindung Sechskantmutter 2 11 Kabelsatz Master/Slave 1 12 Kabelsatz Master/Slave 1 13 Kabelsatz Betriebsstrom 1 14 Kabelsatz Betriebsstrom 1 15 Gehäuse O-Ring 4 16 Gehäuse Connector 1 17 Gehäuse Abdeckung 1 18 Gehäuse Aufnahme Connector 1 1 10 shows an exploded view of a smart connector 100, also referred to as an intelligent electrical connector plug 100. FIG. The smart connector 100 includes the following components, presented in a table for clarity. Reference sign kind description Number 1 control electronics cluster manager 1 2 contacts contact pin (power) 2 3 contacts Interface PIN 8th 4 consumables potting compound 1 5 consumables Thermal film label 1 6 screw connection hex nut 2 7 screw connection washer 2 8th screw connection steel ball 5 9 screw connection screw 6 10 screw connection hex nut 2 11 cableset master/slave 1 12 cableset master/slave 1 13 cableset operating current 1 14 cableset operating current 1 15 Housing o ring 4 16 Housing connectors 1 17 Housing cover 1 18 Housing recording connector 1

Hierbei ist die Steuerelektronik 1 als ein Cluster-Manager 1 ausgebildet. Dies umfasst, dass die Steuerelektronik 1 sowohl Betriebsinformationen einer oder mehrerer Batterieeinheiten 210, 220 als auch Motorkontrolldaten zugänglich gemacht werden und dass die Steuerelektronik 1 hierauf basierend Steuerbefehle für die eine oder mehrere Batterieeinheiten 210, 220 generiert. Die alternative Bezeichnung als Cluster-Manager 1 für die Steuerelektronik 1 ist darin begründet, dass die Steuerelektronik 1 ausgebildet ist mehrere Batterieeinheiten 210, 220 - auch als „Batterie-Cluster“ bezeichnet - zu koordinieren. Die Steuerelektronik 1 sendet die Steuerbefehle hierzu direkt in ein CAN-Bus-System der Batterieeinheiten 210, 220 und steuert hierdurch die funktionalen Komponenten der Batterieeinheiten 210, 220 direkt an. Insbesondere ermöglicht dies demnach die internen Leistungsschalter der Batterieeinheiten 210, 220 softwaretechnisch zu steuern, sodass vorteilhaft keine externen Leistungsschalter mehr benötigt werden, um die Batterieeinheiten 210, 220 an- oder auszuschalten. Der Smart-Connector 100 kombiniert auf bisher einzigartige Weise: i) Leistungs- und Signalpins für eine für E-Fahrzeuge geeignete Leistungsklasse, ii) Anzahl der Pins, iii) einen > IP65 Sicherheitsstandard, iv) selbstfindend eingerichteten Aufbau inklusive Toleranzausgleich und v) eine Steuerelektronik 1 als ein Cluster-Manager 1. In this case, the electronic control system 1 is designed as a cluster manager 1 . This includes the control electronics 1 making operating information of one or more battery units 210, 220 as well as engine control data accessible and the control electronics 1 generating control commands for the one or more battery units 210, 220 based thereon. The alternative designation as cluster manager 1 for the electronic control system 1 is based on the fact that the electronic control system 1 is designed to coordinate several battery units 210, 220—also referred to as “battery clusters”. For this purpose, the control electronics 1 sends the control commands directly into a CAN bus system of the battery units 210, 220 and thereby controls the functional components of the battery units 210, 220 directly. In particular, this enables the internal power switches of the battery units 210, 220 to be controlled by software, so that advantageously no longer external power switches are required to switch the battery units 210, 220 on or off. The Smart Connector 100 combines in a unique way: i) power and signal pins for a power class suitable for electric vehicles, ii) number of pins, iii) a > IP65 safety standard, iv) self-locating structure including tolerance compensation and v) a Control electronics 1 as a cluster manager 1.

2 zeigt den Smart-Connector 100 aus 1 in einer Draufsicht von oben. Der Smart-Connector 100 weist auf einer Oberseite bevorzugt folgende Kontakte auf:

  • Die Energie zum Betreiben des E-Fahrzeugs wird von einer Batterieeinheit 210 an einen Minuspol 101 und einen Pluspol 102 des Smart-Connectors 100 übertragen. Die Batterieeinheit 210 ist mit einem Gegenstecker 200 zum Smart-Connector 100 verbunden. Ein „Not Connected“-Kontakt 103 ist als Reservekontakt vorgesehen, sodass prinzipiell ein weiterer Signalisierungskanal in dem Smart-Connector implementiert werden kann. Ein „Chargesense“-Kontakt 104 detektiert, ob die Batterieeinheit 210 geladen wird respektive, ob ein Ladegerät an das E-Fahrzeug angeschlossen ist. Mittels eines „Pushbutton“-Kontakts 105 kann die Batterieeinheit 210 aktiviert werden. Ein „ID Pin“-Kontakt 106 ermöglicht der als Cluster-Manager fungierenden Steuerelektronik eine Zuordnung, welche Batterieeinheit 210 welchem Smart-Connector 100 zugeordnet ist, falls mehrere Smart-Connectoren 100 zum gleichzeitigen Betreiben von mehreren Batterieeinheiten 210, 220 vorgesehen sind. In anderen Worten, um eine bestimmte Batterieeinheit 210, 220 an- bzw. auszuschalten muss der Cluster-Manager wissen, wo diese Batterieeinheit 210, 220 „sitzt“. Ein „Bat“-Kontakt 107 ist ein lastfreier Kommunikationskanal für Signale. Ein „12V“-Kontakt 108 stellt eine konstante Ausgangsspannung von 12 V zum Betreiben elektrischer Komponenten des E-Fahrzeugs, wie beispielsweise Licht, Hupe etc. bereit. Ein „CAN High“-Kontakt 109 und ein „CAN Low“-Kontakt 110 bilden eine Schnittstelle zu einem CAN-Bus der Batterieeinheit 210, 220 aus.
2 shows the smart connector 100 1 in a top view. The smart connector 100 preferably has the following contacts on a top side:
  • The energy for operating the electric vehicle is transmitted from a battery unit 210 to a negative pole 101 and a positive pole 102 of the smart connector 100 . The battery unit 210 is connected to the smart connector 100 with a mating connector 200 . A "Not Connected" contact 103 is provided as a reserve contact, so that in principle an additional signaling channel can be implemented in the smart connector. A "Chargesense" contact 104 detects whether the battery unit 210 is being charged or whether a charging device is connected to the electric vehicle. The battery unit 210 can be activated by means of a “push button” contact 105 . An "ID pin" contact 106 enables the control electronics acting as a cluster manager to assign which battery unit 210 is assigned to which smart connector 100 if several smart connectors 100 are provided for the simultaneous operation of several battery units 210, 220. In other words, in order to turn a specific battery pack 210, 220 on or off, the cluster manager needs to know where that battery pack 210, 220 "sits". A "bat" pin 107 is a no-load communication channel for signals. A "12V" contact 108 provides a constant output voltage of 12V for operating electrical components of the electric vehicle, such as lights, horns, etc. ready. A “CAN High” contact 109 and a “CAN Low” contact 110 form an interface to a CAN bus of the battery unit 210, 220.

Die Batterieeinheit 210, 220 weist einen als Gegenstück zum Smart-Connector 100 ausgebildeten Gegenstecker 200 auf der in 3 ebenfalls in einer Draufsicht gezeigt ist. Quasi spiegelbildlich weist der Gegenstecker 200 funktional identische Kontakte wie der Smart-Connector 100 auf, wobei sich die funktional entsprechenden Kontakte gegenseitig kontaktieren, wenn der Gegenstecker 200 auf den Smart-Connector 100 wie in 4 gezeigt selbstfindend aufgesteckt wird. Der Gegenstecker 200 ist wiederum an der Batterieeinheit 210, 220 vorgesehen respektive ein integraler Bestandteil der Batterieeinheit. In 4 ist zu erkennen, dass entsprechende Toleranzen und Verjüngungen von Bauteilen vorgesehen sind, die ein zuverlässiges selbstfindendes Zusammenstecken ermöglichen.The battery unit 210, 220 has a mating connector 200 designed as a counterpart to the smart connector 100 on the in 3 is also shown in a plan view. The mating connector 200 has functionally identical contacts to the smart connector 100 as a quasi mirror image, with the functionally corresponding contacts contacting each other when the mating connector 200 is connected to the smart connector 100 as in FIG 4 shown self-locating is attached. The mating connector 200 is in turn provided on the battery unit 210, 220 or an integral part of the battery unit. In 4 it can be seen that corresponding tolerances and tapers of components are provided, which allow a reliable self-locating mating.

5 zeigt drei Smart-Connectoren 100. Dies ist der Fall, wenn das E-Fahrzeug mittels dreier Batterieeinheiten 210, 220 mit Betriebsstrom versorgt werden soll. Prinzipiell ist die Anzahl der Smart-Connectoren 100 und die Anzahl der ihnen jeweils zugeordneten Batterieeinheiten 210, 220 aber frei wählbar. Bei mehr als einem Smart-Connector 100 erweist es sich als vorteilhaft nur einer Steuerelektronik 1 die Generierung von Steuerbefehlen zuzuweisen. Diese ausgewählte Steuerelektronik 1 fungiert dann wie vorstehend schon beschrieben als Cluster-Manager 1. Hierzu ist einer der Smart-Connectoren 100a als Master und die beiden anderen Smart-Connectoren 100c, b als Slaves eingerichtet. Um koordinierte Entscheidungen treffen zu können, muss der Master-Smart-Connector 100a insbesondere Zugang zu den Betriebsinformationen der den Slave-Smart-Connectoren 100b, c zugeordneten Batterieeinheiten 210, 220 und zu den Motorkontrolldaten erlangen. Zugleich muss dem Master-Smart-Connector 100a ermöglicht werden die generierten Steuerbefehle an die Slave-Smart-Connectoren 100b, c zu senden. 5 shows three smart connectors 100. This is the case when the electric vehicle is to be supplied with operating current by means of three battery units 210, 220. In principle, however, the number of smart connectors 100 and the number of battery units 210, 220 assigned to them can be freely selected. In the case of more than one smart connector 100, it has proven to be advantageous to assign the generation of control commands to only one electronic control unit 1. This selected control electronics 1 then acts as a cluster manager 1, as already described above. For this purpose, one of the smart connectors 100a is set up as the master and the other two smart connectors 100c, b are set up as slaves. In order to be able to make coordinated decisions, the master smart connector 100a must in particular gain access to the operating information of the battery units 210, 220 assigned to the slave smart connectors 100b, c and to the motor control data. At the same time, the master smart connector 100a must be enabled to send the generated control commands to the slave smart connectors 100b, c.

Der Master-Smart-Connector 100a ist wie folgt ausgebildet: die kommunikationstechnische Verbindung zu einem Motorcontroller 250, der die Motorkontrolldaten bereitstellt, wird durch eine erste Schnittstelle 230 realisiert. Die kommunikationstechnische Verbindung 238 zu dem Slave-Smart-Connector 100b wird durch eine erste Slave-Schnittstelle 235 realisiert. Hier können der Steuerelektronik 1 des Master-Smart-Connector 100a also alle notwendigen Informationen zur Generierung der Steuerbefehle zugänglich gemacht werden. Prinzipiell ist es auch möglich, dass der Master-Smart-Connector 100a über seine erste Slave-Schnittstelle 235 mit mehreren Slave-Smart-Connectoren 100b, c gleichzeitig kommuniziert allerdings hat sich das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel als verkabelungstechnisch „günstiger“ erwiesen.The master smart connector 100a is designed as follows: the communication-related connection to a motor controller 250, which provides the motor control data, is implemented by a first interface 230. The communication-related connection 238 to the slave smart connector 100b is implemented by a first slave interface 235 . Here the control electronics 1 of the master smart connector 100a can be made accessible to all the necessary information for generating the control commands. In principle, it is also possible for the master smart connector 100a to communicate simultaneously with a number of slave smart connectors 100b, c via its first slave interface 235, although this has changed in 5 illustrated embodiment proved to be “cheaper” in terms of cabling.

Der Slave-Smart-Connector 100b ist wie folgt ausgebildet: ist der Slave-Smart-Connector 100b der einzige zusätzliche Smart-Connector 100 so genügt es den Slave-Smart-Connector 100b lediglich mit einer Master-Schnittstelle 240 vorzusehen. Vorliegend ist aber, wie 5 zeigt, noch zusätzlich der Slave-Smart-Connector 100c vorgesehen, sodass der Slave-Smart-Connector 100b zusätzlich eine zweite Slave-Schnittstelle 245 zum Aufbau einer kommunikationstechnischen Verbindung 248 mit dem Slave-Smart-Connector 100c aufweist. Über die zweite Slave-Schnittstelle 245 erhält der Slave-Smart-Connector 100b die Betriebsdaten der dem Slave-Smart-Connector 100c zugeordneten Batterieeinheit. Die Steuerelektronik 1 des Slave-Smart-Connector 100b leitet die erhaltenen Betriebsdaten und die Betriebsdaten der ihm zugeordneten Batterieeinheit über die Master-Schnittstelle 240 an den Master-Smart-Connector 100a und damit an den Cluster-Manager 1 weiter.The slave smart connector 100b is designed as follows: if the slave smart connector 100b is the only additional smart connector 100, it is sufficient to provide the slave smart connector 100b with just one master interface 240. However, it is present how 5 shows, the slave smart connector 100c is also provided, so that the slave smart connector 100b also has a second slave interface 245 for establishing a communication-related connection 248 with the slave smart connector 100c. The slave smart connector 100b receives the operating data of the battery unit assigned to the slave smart connector 100c via the second slave interface 245 . The control electronics 1 of the slave smart connector 100b forwards the operating data received and the operating data of the battery unit assigned to it via the master interface 240 to the master smart connector 100a and thus to the cluster manager 1 .

Der Slave-Smart-Connector 100c ist wie folgt ausgebildet: der Slave-Smart-Connector 100c weist eine dritte Slave-Schnittstelle 250 auf, um mit dem Slave-Smart-Connector 100b zu kommunizieren. Die in dem Master-Smart-Connector 100a generierten Steuerbefehle können also über die kommunikationstechnischen Verbindungen 238, 248 an beide Slave-Smart-Connectoren 100b, c übermittelt werden.The slave smart connector 100c is designed as follows: the slave smart connector 100c has a third slave interface 250 to communicate with the slave smart connector 100b. In the The control commands generated by the master smart connector 100a can therefore be transmitted to both slave smart connectors 100b, c via the communications-related connections 238, 248.

6 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Energiebereitstellungssystems 300 für E-Fahrzeuge. Die Betriebsinformationen der Batterieeinheiten 210, 220 sowie Motorkontrolldaten des Motorcontrollers 260 werden an die Steuerelektronik 1, respektive den Cluster-Manager 1, übertragen. Basierend auf diesen Informationen bzw. Anforderungen des Motorcontrollers 260 generiert der Cluster-Manager 1 auf Basis eines, insbesondere vom Hersteller des E-Fahrzeugs, festgelegten Algorithmus Steuerbefehle zur Koordinierung der Batterieeinheiten 210, 220. Der Smart-Connector 100 umfasst bevorzugt zwei CAN-Bus-Schnittstellen. Die eine CAN-Bus-Schnittstelle ist eingerichtet zur Kommunikation mit den internen Komponenten der Batterieeinheiten und die andere CAN-Bus-Schnittstelle ist eingerichtet zur Kommunikation mit dem Motorcontroller 260, wobei der Motorcontroller typischerweise von dem Hersteller des E-Fahrzeugs bereitgestellt wird. 6 shows the schematic structure of an energy supply system 300 according to the invention for electric vehicles. The operating information from the battery units 210, 220 and engine control data from the engine controller 260 are transmitted to the control electronics 1 or the cluster manager 1. Based on this information or requirements of the motor controller 260, the cluster manager 1 generates control commands for coordinating the battery units 210, 220 based on an algorithm defined in particular by the manufacturer of the electric vehicle. The smart connector 100 preferably comprises two CAN buses -Interfaces. One CAN bus interface is set up for communication with the internal components of the battery units and the other CAN bus interface is set up for communication with the motor controller 260, the motor controller typically being provided by the manufacturer of the electric vehicle.

Der Cluster-Manager 1 des Smart-Connectors 100 überwacht den Status der Batterieeinheiten 210, 220 und entscheidet in Abhängigkeit von mehreren Parametern - beispielsweise Spannung, Temperatur - welche Batterieeinheit 210, 220 aktiviert wird.The cluster manager 1 of the smart connector 100 monitors the status of the battery units 210, 220 and decides which battery unit 210, 220 is activated depending on a number of parameters, for example voltage, temperature.

Befinden sich die Ausgangsspannungen beider Batterieeinheiten 210, 220 auf einem vergleichbaren Niveau und die Betriebsinformationen der jeweiligen Batterieeinheiten 210, 220 liefern keine Fehlermeldung, generiert der Cluster-Manager 1 des Master-Smart-Connectors 100a Steuerbefehle zum parallelen Betreiben/Aktivieren beider Batterieeinheiten.If the output voltages of both battery units 210, 220 are at a comparable level and the operating information of the respective battery units 210, 220 does not provide an error message, the cluster manager 1 of the master smart connector 100a generates control commands for the parallel operation/activation of both battery units.

Sind die Spannungspegel zu sehr verschieden (die zulässige Differenz kann von dem Hersteller in den Cluster-Manager 1 implementiert werden) oder befindet sich eine Batterie im Fehlermodus, aktiviert der Cluster-Manager 1 nur eine Batterie für den seriellen Einsatz. In diesem Fall muss der Motorcontroller 260 die angeforderte Leistung auf die Verfügbarkeit von nur einer Batterieeinheiten 210, 220 anpassen.If the voltage levels are too different (the allowed difference can be implemented in the cluster manager 1 by the manufacturer) or if one battery is in failure mode, the cluster manager 1 activates only one battery for serial use. In this case, the engine controller 260 must adapt the requested power to the availability of only one battery unit 210, 220.

Im seriellen Modus aktiviert der Cluster-Manager 1 die Batterieeinheit 210, 220 mit dem höchsten Spannungsniveau, wenn sich die „Anwendung“ im Entladungsmodus (z. B. normaler Fahrbetrieb des E-Fahrzeugs) befindet. Wenn das Spannungsniveau der aktivierten Batterie dem Spannungsniveau der inaktiven Batterie entspricht, aktiviert der Cluster-Manager 1 auch die bisher inaktive Batterie, um in den Parallelmodus zu wechseln.In serial mode, the cluster manager 1 activates the battery unit 210, 220 with the highest voltage level when the “application” is in discharge mode (e.g. normal driving operation of the electric vehicle). If the voltage level of the activated battery corresponds to the voltage level of the inactive battery, the cluster manager 1 also activates the previously inactive battery to switch to parallel mode.

Wenn ein Ladegerät an den Cluster-Manager 1 angeschlossen ist, wird die Batterieeinheit 210, 220 mit dem niedrigsten Spannungsniveau aktiviert. Wenn das Spannungsniveau der aktivierten Batterieeinheit 210, 220 mit dem Spannungsniveau der inaktiven Batterieeinheit 210, 220 übereinstimmt, aktiviert der Cluster-Manager 1 auch die bisher inaktive Batterie, um in den Parallelmodus zu wechseln.If a charger is connected to the cluster manager 1, the battery unit 210, 220 with the lowest voltage level is activated. If the voltage level of the activated battery unit 210, 220 matches the voltage level of the inactive battery unit 210, 220, the cluster manager 1 also activates the previously inactive battery in order to switch to parallel mode.

Wenn eine der Batterieeinheiten 210, 220 aufgrund eines Fehlers deaktiviert wird, fährt der Cluster-Manager 1 mit nur einer Batterie fort.If one of the battery units 210, 220 is disabled due to a failure, the cluster manager 1 continues with only one battery.

Der Smart-Connector 100 bietet also folgenden Vorteil gegenüber auf dem Markt erhältlichen Systemen: Die Steuerelektronik 1, die auch als Cluster-Manager 1 betrieben werden kann, wird in den Smart-Connector 100 integriert.The smart connector 100 thus offers the following advantage over systems available on the market: the electronic control system 1, which can also be operated as a cluster manager 1, is integrated into the smart connector 100.

Dies hat folgende Vorteile gegenüber den anderen Systemen:

  • - es ist kein externer Leistungsschalter notwendig, da über Kommunikation die vorhandenen Leistungsschalter in der Batterieeinheit zum Parallelschalten verwendet werden;
  • - es wird ein redundantes System aus Sicherheit in der Batterieeinheit und Sicherheit im Cluster-Manager 1 ausgebildet;
  • - zwei getrennte CAN-Bus-Systeme: Nämlich ein erstes CAN-Bus-System (Batterieeinheiten 210, 220 untereinander) und zur Applikation hin ein zweites CAN-Bus-System (Smart-Connector 100, Motorcontroller 260). Hier kann das Bussystem der Batterien überall gleich gelassen werden, lediglich vom Cluster-Manager 1 zum Motorcontroller 260 wird das Protokoll angepasst;
  • - selbstfindendes Stecksystem für die geforderten Leistungsmerkmale, Pin-Anzahl und Dichtigkeit gegenüber Nässe;
  • - einfache Adaption um Applikationen mit unterschiedlichen Antriebssystemen ausstatten zu können und die Batteriesysteme davon unabhängig zu halten. Dies ermöglicht eine Standardisierung der Batterieeinheiten;
  • - Reduktion von zusätzlichen Leistungsschaltern.
  • - Bei mehrere Steckplätze, könnten des elektrische Fahrzeug auch nur mit einer Batterieeinheit arbeiten, die auf einen Slave-Stecker gesteckt wird. In diesem Fall muss die erste Batterieeinheit nicht auf dem Master sitzen.
This has the following advantages over the other systems:
  • - No external circuit breaker is necessary, since the existing circuit breakers in the battery unit are used for parallel switching via communication;
  • - A redundant system of safety in the battery unit and safety in the cluster manager 1 is formed;
  • - Two separate CAN bus systems: namely a first CAN bus system (battery units 210, 220 one below the other) and towards the application a second CAN bus system (smart connector 100, motor controller 260). Here, the bus system of the batteries can be left the same everywhere, only the protocol is adapted from the cluster manager 1 to the motor controller 260;
  • - Self-locating connector system for the required performance characteristics, number of pins and tightness against moisture;
  • - Simple adaptation to equip applications with different drive systems and to keep the battery systems independent of them. This allows standardization of the battery units;
  • - Reduction of additional circuit breakers.
  • - With multiple slots, the electric vehicle could also work with just one battery unit plugged into a slave connector. In this case, the first battery unit does not have to sit on the master.

Claims (13)

Intelligenter elektrischer Verbindungsstecker ausgebildet zum Kontaktieren zumindest einer Batterieeinheit mit einer elektrisch betriebenen mobilen Einheit, insbesondere einer Batterieeinheit eines elektrischen betriebenen Fahrzeugs, umfassend ein Stecksystem ausgebildet zum Einstecken in einen Gegenstecker, wobei das Stecksystem zumindest zwei Kontakte (101, 102) für den elektrischen Stromfluss und zumindest einen Kontakt zur Datenkommunikation (109, 110) mit der Batterieeinheit aufweist; eine Steuerelektronik (1) zum Steuern der zumindest einen Batterieeinheit (210, 220); wobei die Steuerelektronik (1) zur Abfrage von Betriebsdaten der zumindest einen Batterieeinheit (210, 220) über den Kontakt zur Datenkommunikation ausgebildet ist, wobei die Steuerelektronik (1) eingerichtet ist Steuerbefehle für die zumindest eine Batterieeinheit (210, 220) basierend auf den Betriebsdaten der Batterieeinheit (210, 220) zu erstellen und an die zumindest eine Batterieeinheit (210, 220) zu senden.Intelligent electrical connector designed to contact at least one battery unit with an electrically operated mobile unit, in particular a battery unit of an electrically operated vehicle, comprising a connector system designed for plugging into a mating connector, the connector system having at least two contacts (101, 102) for the flow of electrical current and at least one contact for data communication (109, 110) with the battery unit; control electronics (1) for controlling the at least one battery unit (210, 220); wherein the control electronics (1) are designed to query operating data of the at least one battery unit (210, 220) via the contact for data communication, wherein the control electronics (1) are set up to create control commands for the at least one battery unit (210, 220) based on the operating data of the battery unit (210, 220) and to send them to the at least one battery unit (210, 220). Intelligenter elektrischer Verbindungsstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der intelligente elektrische Verbindungsstecker eine erste Schnittstelle für eine Datenverbindung zwischen der Steuerelektronik (1) und einer Motorkontrolleinheit, insbesondere des elektrisch betriebenen Fahrzeugs, zum Austausch von Motorkontrolldaten aufweist, wobei die Steuerelektronik (1) zur Abfrage von Motorkontrolldaten vermittels der Schnittstelle zur Motorkontrolleinheit ausgebildet ist, wobei die Steuerelektronik (1) eingerichtet ist Steuerbefehle für die zumindest eine Batterieeinheit (210, 220) basierend auf den Betriebsdaten der Batterieeinheit (210, 220) und den Motorkontrolldaten zu erstellen und an die zumindest eine Batterieeinheit (210, 220) zu senden.Intelligent electrical connector plug after claim 1 , characterized in that the intelligent electrical connector plug has a first interface for a data connection between the control electronics (1) and an engine control unit, in particular of the electrically operated vehicle, for the exchange of engine control data, the control electronics (1) for querying engine control data by means of the interface is designed to form the engine control unit, the control electronics (1) being set up to create control commands for the at least one battery unit (210, 220) based on the operating data of the battery unit (210, 220) and the engine control data and to transmit them to the at least one battery unit (210, 220 ) to send. Intelligenter elektrischer Verbindungsstecker nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt zur Datenkommunikation als CAN-Bus Kommunikation eingerichtet ist.Intelligent electrical connector according to one of the preceding claims, characterized in that the contact for data communication is set up as CAN bus communication. Intelligenter elektrischer Verbindungsstecker nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbefehle Signale aufweisen, um die Batterieeinheit (210, 220) an- oder auszuschalten.Intelligent electrical connection plug according to one of the preceding claims, characterized in that the control commands have signals in order to switch the battery unit (210, 220) on or off. Intelligenter elektrischer Verbindungsstecker nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der intelligente elektrische Verbindungsstecker in eine elektrisch betriebene mobile Einheit, insbesondere in das elektrisch betriebene Nutzerfahrzeug, oder in die Batterieeinheit (210, 220) integriert ist oder als ein Adapter zwischen der Batterieeinheit (210, 220) und der elektrisch betriebenen mobile Einheit, insbesondere des elektrisch betriebenen Nutzerfahrzeugs, ausgebildet ist.Intelligent electrical connector according to one of the preceding claims, characterized in that the intelligent electrical connector is integrated into an electrically operated mobile unit, in particular in the electrically operated user vehicle, or in the battery unit (210, 220) or as an adapter between the battery unit ( 210, 220) and the electrically operated mobile unit, in particular the electrically operated user vehicle. Intelligenter elektrischer Verbindungsstecker nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der intelligente elektrische Verbindungsstecker eine zweite Schnittstelle zur Kommunikation mit einem zweiten intelligenten elektrischen Verbindungsstecker (235, 245, 250) aufweist.Intelligent electrical connector according to one of the preceding claims, characterized in that the intelligent electrical connector has a second interface for communication with a second intelligent electrical connector (235, 245, 250). Intelligenter elektrischer Verbindungsstecker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (1) des intelligenten elektrischen Verbindungssteckers als Master-Einheit und die Steuerelektronik (1) des zweiten intelligenten elektrischen Verbindungssteckers als Slave-Einheit ausgebildet ist.Intelligent electrical connector plug after claim 6 , characterized in that the control electronics (1) of the intelligent electrical connector as a master unit and the control electronics (1) of the second intelligent electrical connector is designed as a slave unit. Intelligenter elektrischer Verbindungsstecker nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stecksystem selbstfindend einsteckbar zum Gegenstecker ausgebildet ist.Intelligent electrical connection plug according to one of the preceding claims, characterized in that the plug-in system is designed so that it can be plugged in to the mating plug in a self-locating manner. Energiebereitstellungssystem für eine elektrisch betriebene mobile Einheit, insbesondere ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, umfassend zumindest zwei in die elektrisch betriebene Einheit integrierte intelligente elektrische Verbindungsstecker (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; wobei die Steuerelektroniken (1) der intelligenten elektrischen Verbindungsstecker (100) durch ihre jeweilige zweite Schnittstelle (235, 245, 250) miteinander kommunizieren, insbesondere ist der erste intelligente elektrische Verbindungsstecker (100a) als Master und der zweite intelligente elektrische Verbindungsstecker (100b) als Slave konfiguriert; zumindest zwei Batterieeinheiten (210, 220) zum jeweiligen Einstecken in die intelligenten elektrischen Verbindungsstecker (100), wobei die Batterieeinheit (210, 220) zumindest abschnittsweise als Gegenstecker (300) ausgebildet sind; wobei die Steuerelektronik (1) des ersten intelligenten elektrischen Verbindungssteckers (100) eingerichtet ist Betriebsdaten der beiden Batterieeinheiten und Motorkontrolldaten der mobilen Einheit abzufragen und hierauf basierend individuelle Steuerbefehle für die beiden Batterieeinheiten (210, 220) zu generieren.Energy supply system for an electrically operated mobile unit, in particular an electrically operated vehicle, comprising at least two intelligent electrical connection plugs integrated into the electrically operated unit (100) after one of the Claims 1 until 8th ; wherein the control electronics (1) of the intelligent electrical connectors (100) communicate with each other through their respective second interface (235, 245, 250), in particular the first intelligent electrical connector (100a) is the master and the second intelligent electrical connector (100b) is the slave configured; at least two battery units (210, 220) for plugging into the intelligent electrical connection plugs (100), the battery units (210, 220) being designed at least in sections as mating plugs (300); wherein the electronic control system (1) of the first intelligent electrical connector (100) is set up to query operating data from the two battery units and engine control data from the mobile unit and based on this to generate individual control commands for the two battery units (210, 220). Energiebereitstellungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die Batterieeinheiten (210, 220) integrierte Leistungsschalter eingerichtet sind auf die Steuerbefehle anzusprechen.energy supply system claim 9 , characterized in that in the battery units (210, 220) integrated circuit breakers are set up to respond to the control commands. Energiebereitstellungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbefehle über die jeweiligen CAN-Bus System der Batterieeinheiten (210, 220) übermittelt werden.Energy supply system according to one of claims 9 until 10 , characterized in that the control commands are transmitted via the respective CAN bus system of the battery units (210, 220). Energiebereitstellungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungstecker (100) an einer der Straße entgegengesetzten Oberfläche des Fahrzeugs angebracht sind.Energy supply system according to one of claims 9 until 11 characterized in that the connectors (100) are mounted on a road-facing surface of the vehicle. Verfahren zum Wechseln einer Batterieeinheit in einem Energiebereitstellungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch Herausziehen einer der Batterieeinheiten (210, 220) und Einschieben des Gegensteckers (300) einer Austauschbatterie (210, 220) in den intelligenten elektrischen Verbindungsstecker (100) der elektrisch betriebenen mobilen Einheit, insbesondere des elektrisch betriebenen Fahrzeugs, oder Herausziehen einer der Batterieeinheiten (210, 220) und Einschieben des intelligenten elektrischen Verbindungssteckers (100) einer Austauschbatterie (210, 220) in den Gegenstecker (300) der elektrisch betriebenen mobilen Einheit.Method for changing a battery unit in an energy supply system according to one of claims 9 until 12 , characterized by pulling out one of the battery units (210, 220) and inserting the mating plug (300) of a replacement battery (210, 220) into the intelligent electrical connector (100) of the electrically operated mobile unit, in particular the electrically operated vehicle, or pulling out one of the battery units (210, 220) and inserting the intelligent electrical connector (100) of a replacement battery (210, 220) into the mating connector (300) of the electrically operated mobile unit.
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