用于机动车的电池以及机动车

摘要

本发明涉及用于机动车的电池，其具有多个电池单体(10)，其中，相应电池单体(10)具有电池单体壳体(12)，在电池单体壳体中容纳有电元件。电池单体(10)经由相应的电连接端(20、22)与电池(28)的至少另一电池单体(10)连接。相应的电池单体(10)的控制装置(26)，与至少一个通信装置耦连。在此，电池单体(10)的至少一个通信装置构造成，以第一方式(30)与至少一个与相应电池单体(10)相邻的电池单体(10)通信。此外，电池单体(10)的至少一个通信装置构造成以第二方式(36)与至少一个上级控制装置(38)通信，第二方式与第一方式(30)不同。本发明还涉及具有至少一个电池的机动车。

权利要求

1.一种用于机动车的电池，该电池具有多个电池单体(10)，其中，相应的电池单体(10)包括电池单体壳体(12)、两个电连接端(20、22)以及控制装置(26)，在所述电池单体壳体中容纳有电元件(14)；所述电池单体(10)经由电连接端与电池(28)的至少另一电池单体(10)电连接；所述控制装置与电池单体(10)的至少一个通信装置耦连，其特征在于，

电池单体(10)的至少一个通信装置构造成，以第一方式(30)与至少一个与相应的电池单体(10)相邻的电池单体(10)通信以及以第二方式(36)与电池(28)的至少一个上级控制装置(38、42)通信，所述第二方式与所述第一方式(30)不同。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，相应的电池单体(10)为了以第一方式(30)进行通信而包括至少一个用于产生和接收压力波(58)的装置，所述装置包括线圈(60)和能相对于所述线圈(60)运动的磁体(62)和/或压电元件(88)。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，相应的电池单体(10)为了以第一方式(30)进行通信而包括用于产生和接收磁波(90)的至少一个装置，该至少一个装置包括线圈(92)。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，相应的电池单体(10)为了以第一方式(30)进行通信而包括至少一个用于产生和接收太赫兹电磁波(94)的装置，该装置布置在所述电池单体壳体(12)的外侧上。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，相应的电池单体(10)为了以第一方式(30)和/或以第二方式(36)进行通信而包括至少一个用于产生和接收千兆赫兹电磁波和/或兆赫兹电磁波的装置，该装置布置在电池单体壳体(12)的外侧上。

6.根据权利要求4或5所述的电池，其特征在于，具有用于无线地将能量从相应的电池单体(10)的电元件(14)传输到布置在所述电池单体壳体(12)的外侧上的装置和/或用于无线地将数据从控制装置(26)传输到布置在电池单体壳体(12)的外侧上的装置的器件。

7.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，相应的电池单体(10)的控制装置(26)和所述电池(28)的至少一个上级控制装置(38、42)形成完整的闭合的网络(104)的网络节点。

8.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，电池(28)包括多个电池模块(24)，所述多个电池模块分别具有一组电池单体(10)，其中，所述至少一个上级控制装置(38、42)包括模块控制器，该模块控制器用于经由蓝牙(108)与相应的电池模块(24)的电池单体(10)通信，其中，所述至少一个上级控制装置(38、42)包括电池(28)的电池控制器，所述模块控制器设计用于与电池控制器通信。

9.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，相应的电池单体(10)具有调制装置(110)，该调制装置构造成，经由电连接元件(74)与至少另一电池单体(10)和/或与上级控制装置(38、42)交换数据，该电连接元件将电池单体(10)与电池(28)的至少另一电池单体(10)和/或与所述上级控制装置(38、42)连接。

10.一种机动车，具有至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的电池。

说明书

用于机动车的电池以及机动车

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于机动车的电池，其具有多个电池单体。相应的电池单体具有电池单体壳体，在电池单体壳体中容纳有电元件。相应的电池单体经由两个电连接端与电池的至少另一电池单体连接。相应的电池单体还包括控制装置，控制装置与电池单体的至少一个通信装置耦连。本发明还涉及具有至少一个这种电池的机动车。

背景技术

[0002] 从现有技术、例如DE 102010045037A1中已知将用于提供确定的电压或确定的电流的多个电池单体连接成电池。这些电池如今尤其用作机动车中的牵引电池以提供电驱动能，机动车例如是电动汽车或混合动力汽车。

[0003] DE 11 2010 003 272 T5描述了一种电池单体，其具有集成在电池单体中的传感器元件。传感器元件构造成，测量电池单体的参数，例如电池单体的温度、压力、电气参量和电化学特性。传感器元件可与通信装置耦连，通信装置将数据和信息传输给布置在电池单体之外的数据处理装置。但是也可使电池单体本身构造有用于存储数据、用于传输数据、用于接收数据和用于处理数据的装置。

发明内容

[0004] 本发明的目的是，提供开头所述类型的电池和具有这种电池的机动车，其中，电池实现了改进的通信。

[0005] 该目的通过具有权利要求1的特征的电池以及通过具有权利要求10的特征的机动车实现。在从属权利要求中给出了本发明有利的实施方式以及适宜的改进方案。

[0006] 在根据本发明的电池中，电池单体的至少一个通信装置构造成，以第一方式与至少一个与相应的电池单体相邻的电池单体进行通信。此外，至少一个通信装置构造成，以第二方式与电池的至少一个上级控制装置进行通信，第二方式与第一方式不同。因此可在相应的接收器上使用特别适合的通信方式，其实现了特别安全且特别可靠的数据传输以防止受到干扰。由此使电池在电池单体彼此通信以及电池单体与电池的至少一个上级控制装置通信方面得以改善。

[0007] 电元件优选构造成二次电池，其能够放电以用于给电气部件供电，并且在放电之后再次充电。在此，电元件按已知地包括例如呈金属薄膜形式的导电体，导电体涂有电元件的电极的电化学活性材料。此外，设有电解液以及使电化学活性材料彼此分离的分离器。在这种电元件中导电体可堆叠式、折叠式或卷绕式地存在，从而电元件也称为电池堆叠或电池卷。

[0008] 通过设置控制装置可为电池单体赋予智能性，该电池单体也构造成所谓的“SmartCell”(智能电池单体)。控制装置可为本地的计算单元/现场计算单元，其例如呈微型控制器、专用集成电路(ASIC,application-specific integrated circuit)或FPGA(field programmable gate array，现场可编程门阵列)的形式。

[0009] 优选地，上级控制装置构造成外部的控制设备，其能够将命令输出给电池的多个电池单体。

[0010] 借助相应电池单体的控制装置能够检测关于电池单体的信息，例如相应电池单体的电元件所提供的电压。此外，借助控制装置也能够检测在电池运行时流过电池单体的电流。关于相应电池单体的电能的这些数据能够被传达给电池的上级控制装置。在此，该数据尤其能够以由相应电池单体的控制装置通过评估而处理的形式被传达。

[0011] 此外，相应电池单体的控制装置优选与至少一个传感器耦连，该传感器检测关于电池单体的其他参量。这种传感器可尤其检测如电池单体壳体内部中的压力、电池单体的温度、机械应力、电元件的电解液的特性等这样的参数并且将相应的测量值传达给电池单体的控制装置。相应电池单体的控制装置可将提供测量值或通过评估测量值而提供的数据传达给另一电池单体的控制装置和/或上级控制装置。

[0012] 以这种方式例如实现了在电池的电池单体和上级控制装置之间的通信，使得始终将关于电池单体的当前状态以及关于过去出现的状态的信息告知上级控制装置。

[0013] 在有利的实施方式中，相应电池单体为了以第一方式通信而包括用于产生和接收压力波/冲击波(Druckwellen)的装置。在借助压力波或纵向波通信的情况下无需在电联接或分离的电池单体之间的电接触。相反，仅需有适合传输压力波的连接。通过这种通信方式能够实现朝相邻电池单体的特别可靠且安全的数据传输。由此尤其能够将信息从一组的第一个电池单体朝该组的最后的电池单体传输，为此无需数据线。这使得通信特别简单。

[0014] 用于产生和接收压力波的装置可尤其布置在电池单体壳体之内，例如布置在电池单体壳体的壁上。尤其在该装置包括线圈和可相对于线圈运动的磁体时是特别有利的。那么，这种通信元件干扰特别微弱，并且其不会使电池单体变得笨重(Sperrigkeit)。

[0015] 额外地或可替代地，用于产生和接收压力波的装置可构造成压电元件，其将机械振动、尤其在超声波范围中的机械振动接入电池单体壳体和/或电池单体的电连接端中的至少一个。这种压电元件在借助压力波传输数据方面特别稳固且可靠。此外，压电元件能够构造得相对扁平，从而也可轻松实现布置在电池单体的外侧上。

[0016] 此外，相应的电池单体为了以第一方式进行通信可包括至少一个用于接收磁波的装置，其例如呈至少一个线圈的形式。因为已经证实尤其低频磁场非常适合越过相对短的距离传输数据。因为电池单体的通常由铝制成的电池单体壳体对于低频磁场具有很小的衰减，因此相应的装置能够合适地布置在电池单体壳体之内。但是也可尤其将扁平的、例如根据薄膜形式构造的线圈安装在电池单体壳体外部上，例如通过粘结。此外，用于探测磁场的结构元件、例如线圈可布置在电池单体壳体之内以及电池单体壳体的外侧上。

[0017] 然而，用于在电池单体壳体之内产生和接收磁波的装置的布置方式使得与电池单体的控制装置的联接得以简化，控制装置借助该装置发出磁波或检测由该装置接收的信号并且尤其进行评估。

[0018] 适合于借助磁波来传输数据的频率与电池单体的跨越距离和材料相关，尤其与电池单体壳体的材料相关。磁波的频率尤其可为几百赫兹或小于100赫兹。

[0019] 已经显示出进一步有利的是，相应的电池单体为了以第一方式通信包括至少一个用于产生和接收太赫兹电磁波的装置。因为这种波在空气中具有非常小的有效距离、例如几厘米的有效距离。因此确保从电池单体到相邻的电池单体的传输。但是这种通信方式几乎没有超过相邻电池的干扰影响。为了使电池单体的通信彼此干扰，必须使相应的干扰发送器以物理方式被置于距离相应电池单体只有几厘米处。因为这是不期望的，因此经由太赫兹电磁波的通信特别抗干扰。

[0020] 为了能够以特别低的能量消耗将太赫兹波从电池单体传输给相邻的电池单体，优选将用于产生和接收太赫兹波的装置布置在电池单体壳体的外侧上。

[0021] 已经证实进一步有利的是，相应的电池单体为了以第一方式进行通信而包括至少一个用于产生和接收千兆赫电磁波和/或兆赫兹电磁波的装置。借助这种电磁波尤其能够实现将数据传输给相应相邻的电池单体并且越过该相邻的电池单体。因此，用于产生和接收千兆赫电磁波和/或兆赫兹电磁波的装置也适合以第二方式通信。

[0022] 此外，借助这种装置能够特别好地实施方法，其使得电池彼此之间或电池与上级控制装置安全且可靠地通信。例如可使用时分双工(TDD，time division duplex)，分时多路复用(TDM，time division multiplex或TDMA，time division multiple access)，和/或频分多路复用(FDM，frequency-division multiplexing或FDMA，frequency-division multiple access)来传输消息。由此能够特别好地确保，不同的发送的通信装置的千兆赫兹波或兆赫兹波没有叠加地或以其他方式干扰。

[0023] 用于产生和接收千兆赫兹波或兆赫兹波的装置可布置在电池单体壳体的外侧上，由此能够以相对很小的发送功率传输数据。

[0024] 在电池单体具有布置在电池单体壳体的外侧上的装置时，可设置用于从相应的电池单体的电元件到该装置的无线地进行传输能量的器件。因为此时无需使传输能量的导线穿过电池单体壳体。为了无线的能量传输，在此尤其提供借助磁场的电感式传输。但是也能够进行电容式能量传输或电磁式能量传输。

[0025] 此外，在该装置布置在电池单体的外侧上的情况下尤其能够通过电池单体的两个连接端确保供给能量。由此能够特别简单地实现有线的能量传输。

[0026] 电池还可具有用于将数据从控制装置传输到布置在电池单体壳体的外侧上的器件，其例如可包括数据线。但是在此无线的数据传输也是有利的，因为由此无需使数据线穿过电池单体壳体。

[0027] 在电池单体之内也能够确保经由相应的导线或无线地将能量传输到控制装置和/或至少一个通信装置上。例如能够设置用于数据传输的光导体，或可利用该导体进行数据传输和能量传输。

[0028] 在控制装置和/或通信装置与电池单体的电元件导电连接时，能够特别简单地给控制装置和/或通信装置供给电能。以这种方式还能够借助控制装置特别简单地确定电池单体的电参量。

[0029] 还优选的是，电池的相应电池单体的控制装置和至少一个上级控制装置形成闭合网络的网络节点。此时提供了特别高的可靠性，因为确定的数据组能够以不同的信道输送给相应的接收器。由此，在网络节点故障的情况下能够绕到其他的网络节点，以便将数据传输给相应的接收器或从发送器接收相应的信号。

[0030] 在网络构造成完整的闭合的网络，在其中每个网络节点与每一个另外的网络节点连接时获得显著的相应优点。

[0031] 在经由千兆赫兹电磁波和/或兆赫兹电磁波进行通信时，将控制装置构造成闭合网络的网络节点尤其是有利的。

[0032] 此外，在电池包括多个电池模块，电池模块分别具有一组电池单体时，实现了特别良好有序的通信，其中，至少一个上级控制装置包括模块控制器，模块控制器构造用于与相应的电池模块的电池单体进行通信。此时无需使所有的电池单体与同一上级控制装置进行通信。而是仅属于相应的电池模块的电池单体将数据传输给模块控制器和/或从模块控制器接收命令。这简化了通信。

[0033] 至少一个上级控制装置在此还包括电池的电池控制器，模块控制器构造成用于与电池控制器通信。由此可将数据从模块控制器传输到电池控制器并且由其接收数据和命令。这种上级电池控制器尤其能够使得在相应的电池模块的模块控制器和电池单体之间的通信有序并且尤其不会同时地进行，从而特别大程度地避免了相互干扰。

[0034] 尤其能够通过蓝牙、WLAN或Wifi，优选通过蓝牙低功耗(BTLE)在模块控制器和电池单体之间进行通信。以这种方式能够简单地，例如通过广播(Broadcast)、命令输出到所有的电池单体上。此外，在此模块控制器能够依次地询问电池单体关于涉及电池单体的参数。由此能够特别可靠地并且快速地确定，在其中一个电池单体上是否有关于至少一个参数的状态变化。

[0035] 最后已经显示出有利的是，相应的电池单体具有调制装置，其构造成经由电连接元件与至少另一电池单体和/或与上级控制装置交换数据。在此，电连接元件连接电池单体与电池的至少另一电池单体和/或上级控制装置。这种通信成本特别低，因为在电池单体之间本来就有导电连接元件，因此可作为潜在的数据线提供。

[0036] 尤其在各个电池单体之间的数据交换可由此通过例如呈汇流排等形式的电连接元件来进行，其使得电池单体的电连接端或端子彼此导电连接。在此，借助调制装置将待传输的数据调制到通过连接电池单体而形成的电网上。在此可在一个或多个传输频率上同时对多个信号进行相位调制和/或幅度调制。

[0037] 尤其也能够通过不同的调制方法或通过在提供的频谱中使用不同的信道实现第一通信方式和第二通信方式。也可将相同的信息传输到不同的信道上，以便将通信干扰性保持得特别低。额外地或可替代地，可将信息以分配的方式传输到不同的信道上，从而识别出错误并且通过纠错实现特别可靠的运行。

[0038] 对于特别良好且有效的数据传输，可尤其在大量的呈电池单体形式的参与者的情况下将上级控制装置用作中央协调器。由此，上级控制装置可使得最大程度地利用提供的频率带宽。也可借助这种电池控制器使数据传输同步并在此将提供的整个带宽动态地分配给在网络中的呈电池单体形式的参与者。

[0039] 此外，不管是以第一方式通信，还是以第二方式通信都可使用加密方法，例如AES-128加密。

[0040] 此外，能够借助所谓的广播命令同时地通知所有的电池单体。此外能够为待传输的消息或命令设置优先权，由此确保优先执行重要的命令。

[0041] 这种重要的命令例如可涉及相应电池单体的开关元件的改变。相应的电池单体可具有开关元件，其构造成用于中断且用于建立在电元件的导电体和电池单体的其中至少一个电连接端之间的导电连接。在此电池单体的控制装置构造成，根据上级控制装置的命令改变开关元件的开关状态。

[0042] 允许电池单体的其中至少一个电连接端以及(在设有两个开关元件的情况下)两个电连接端切换成无电压。由此能够使得仅在期望时在电池单体的电连接端上此时才有电压。这实现了电池单体的特别可靠的运行以及对电池单体的特别可靠的操作。即，电连接端切换到无电压的电池单体可没有危险地被操作。此外，在电池单体出现故障时可分离在导电体和其中至少一个电连接端之间的导电连接。由此能够使电池不再有危险。

[0043] 通过打开开关元件，开关元件中断在导电体和连接端之间的导电连接，几乎使电池单体与网络分离。

[0044] 由此尤其能够在对包括多个电池单体且相应地可提供高的电压的电池进行组装期间确保高压防护。即，电池尤其涉及高压电池，即，电压高于60伏特的电池。尤其高压电池可构造成，提供用于机动车的牵引电池的电压，即，在几百伏特范围中的电压。通过中断导电连接也可在运输状态下，即在例如将电池运输到其应用场地时使得电池没有与高压相关的危险。

[0045] 能够中断在电池单体的导电体和至少一个连接端之间的导电连接的开关元件也可称为断流装置(current interrupt device,CID)。该实施方式优选涉及电子断流装置，其通过电池单体的控制装置进行切换。为此开关元件可尤其构造成半导体结构元件，电池单体的控制装置给该半导体结构元件施加控制电压以调节相应的开关状态。这尤其使得在有针对性的中断导电连接时参考多个参数，例如通过确定在电池单体的控制装置中的开关标准。

[0046] 此外，能够使开关元件得到命令，从而建立导电连接。此时在电池单体的连接端上施加电元件的电压。但是优选地，仅经授权的上级控制装置有能力，借助电池单体内部的控制装置实际上操纵开关元件，即，如期望地改变开关状态。这使得开关元件的切换特别可靠。

[0047] 根据本发明的机动车包括至少一个根据本发明的电池。机动车例如可构造成轿车，尤其电动汽车或混合动力汽车。此外，机动车也可为电驱动的摩托车或电驱动的自行车。

[0048] 此外，也可以将电池设置在固定的储能系统中。此外可设置成，在机动车中提供的电池作为所谓的二次利用电池继续应用，在其中电池被提供给与此不同类型的应用。因为尤其在二次利用应用中例如对电池单体的有效功率的要求低于在电池单体应用于机动车的电池时。

[0049] 上面在说明书中所述特征和特征组合以及下面在附图描述中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能够以相应给出的组合，而且也能够以其他组合或单独地使用，而不会离开本发明的范围。因此在附图中没有明确示出或提及的，但是通过分开的特征组合能够从阐述的实施方式中得出和产生的实施方式也包括在本发明中或看作是本发明公开的内容。

附图说明

[0050] 本发明的其他优点、特征和细节从权利要求、下面对优选实施方式的描述中以及根据附图得出。其中：

[0051] 图1示意性地示出了电池的电池单体，其中，相应电池单体将消息传输给相应的相邻单体；

[0052] 图2示出了电池的两个电池模块，其中，相应电池模块的电池单体与模块控制器通信并且电池模块的模块控制器构造成用于彼此交换数据；

[0053] 图3示意性地示出了电池，其包括多个根据图2的电池模块，其中，相应电池模块的模块控制器构造成用于与上级的电池控制器进行通信；

[0054] 图4示出了模块控制器和相应电池单体之间以及模块控制器和电池控制器之间的通信路径；

[0055] 图5以剖面图示意性地示出了其中一个电池单体，其具有用于产生压力波的装置，其中，额外地放大地示出了电池单体壳体的壁的部分区域的细节；

[0056] 图6示意性地示出了经由压力波将数据从电池单体传输到相邻电池单体上；

[0057] 图7示出了流程图，其示出了借助压力波传输信息；

[0058] 图8示出了具有可选的用于产生和接收压力波的装置的电池单体，该装置构造成压电元件并且布置在电池单体之内或电池单体之外；

[0059] 图9示意性地示出了电池单体，其通过磁波与相邻的电池单体通信；

[0060] 图10示出了在相邻的电池单体之间通过太赫兹波通信；

[0061] 图11示出了在图10中所示的电池单体的示意性剖面图；

[0062] 图12示出了通过闭合网络进行电池单体彼此的通信以及电池单体与上级控制装置的通信；

[0063] 图13示出了模块控制器经由蓝牙、WLAN或Wifi与电池模块的电池单体的通信；

[0064] 图14示出了电池的模块控制器经由电磁波与电池控制器的通信；

[0065] 图15示意性地示出了电池单体的调制装置的部件，其构造用于经由引导电流的连接元件在电池单体之间传输数据；

[0066] 图16示意性地示出了具有根据图15的调制装置的电池单体，调制装置能够经由电网调制数据；以及

[0067] 图17示意性示出了经由汇流排在电池的各个电池单体之间以及到上级控制装置的数据传输。

具体实施方式

[0068] 在图1示意性地示出了电池单体10，其例如可应用在机动车的电池28(参见图3)中。各个电池单体10在此例如可构造成锂离子电池单体。在机动车中可用作牵引电池的电池28中，通常使多个这种电池单体10电串联和/或并联连接，以便提供相应高的电压和电流。

[0069] 在这种电池单体10的串联电路中总共可产生电池28的非常高的电压、确切地说几百伏特的电压，例如因为分别包含有多个电池单体10的多个电池模块24(参见图2)彼此导电连接。

[0070] 在图16中详细地示出了电池单体10中的一个。因此，电池单体10包括电池单体壳体12，其在此示例性地构造成棱柱形。在电池单体壳体12之内布置有电元件14，其包括以相应的电化学材料镀层的导电体16、18。关于电元件14的包括电化学活性材料和导电体16、18的电极，在此，为了简化仅示出了引导至电池单体10的第一电连接端20(例如正极)的导电体16以及引导至电池单体10的第二电连接端22的导电体18、即引导至负极的导电体18。

[0071] 在图1所示的电池单体10中可设置成，电元件14可与连接端20、22中的至少一个电隔离。为此，此时设有(此处未示出的)开关元件，借助开关元件能够通过打开开关元件而中断在导电体16和连接端20之间的导电连接。通过闭合开关元件能够再次建立在导电体16和连接端20之间的导电连接。

[0072] 尤其可构造成半导体元件的开关元件例如通过电池单体10的构造成微型控制器的控制装置26来进行切换。控制装置26在此布置在电池单体壳体12之内。

[0073] 控制装置26与至少一个通信装置耦连，至少一个通信装置使得相应的电池单体10与其环境通信。在这种情况下，电池单体10的至少一个通信装置构造成，与相邻的电池单体10以第一方式30进行通信，该第一方式在图1中通过相应的箭头示出。在第一通信方式30的情况下将数据从电池单体10传输到下一电池单体10、即从相邻电池单体到下一相邻电池单体。

[0074] 从图2中可见，电池28的电池单体10能够组成组，其形成相应的电池模块24。在电池模块24之内，各个电池单体10可电并联和/或串联连接。在此，例如第一电池模块24的正电的模块连接端32与第二电池模块24的负的模块连接端34导电连接，使得两个电池模块24电串联连接。在可替代的实施方式中，也可使电池模块24并联连接。

[0075] 在相应的电池模块24中，各个电池单体10不仅彼此电连接，而且也机械连接。为此例如可使用汇流排74(参见图17)，汇流排也称为母线。此外，相应的电池模块24可具有模块壳体，在模块壳体中布置有单个的电池单体10。

[0076] 相应的电池单体10的至少一个通信装置在此也构造成，与电池28的上级控制装置以第二方式36通信，在图2中同样通过箭头示出了该第二方式。在此，数据交换或通信的第二方式36与数据交换或通信的第一方式30不同。

[0077] 与电池模块24的相应的电池单体10通信的上级控制装置例如可以是模块控制器38。相应的电池模块24的模块控制器38可彼此通信，这在图2中通过相应的双箭头40示出。

[0078] 如尤其从图3中可看出，相应的电池模块24的模块控制器38然而不仅能够彼此相互交换数据，而且能与电池单体10交换数据，而且也能够与电池28的另一上级控制装置通信。该另一上级控制装置例如可以是电池28的电池管理系统的电池控制器42。在图3中通过相应的另一箭头44示出了模块控制器38与电池控制器42的通信。

[0079] 如从图3中进一步得出，电池28具有电池壳体46。在高压连接端48、50上可通过电池28提供相应的高电压，如例如在电池28作为牵引电池应用在电动车辆或混合动力车辆中那样。

[0080] 图4根据相应的箭头示出了在模块控制器38和相应的电池单体10之间的双向通信，其中，也通过这种双箭头额外地示出了在模块控制器38和电池控制器42之间的双向通信。此外，在图4中示出了电池28的系统界限52，例如越过该系统界限，电池控制器42能够与机动车的其他控制设备54和/或与功率电子设备通信。

[0081] 根据图5可看出第一通信方式30的变型方案。在此，通过相应的电池单体10发出或接收压力波58。为此设置的装置可位于电池单体壳体12之内。在此，相应的装置包括线圈60和可通过给线圈60通电而运动的磁体62。以这种方式，电池单体10可发出压力波58。以类似的方式，在接收压力波58时磁体62运动并且相应地借助控制装置26检测线圈60的电场变化。为了操控线圈60，使线圈与电池单体10的控制装置26连接。借助呈磁体62和线圈60的形式的装置不仅能够产生而且能够接收压力波58。

[0082] 在图5中示出了，借助磁体62也能够仅使电池单体壳体12的相应的壁的区域64振动。为此可通过缩入部或类似的变窄部66来划分该区域64与电池单体壳体12的壁的邻接区域的界限。由此该区域64可如扬声器的膜片那样形成振动并且发出压力波58。

[0083] 根据图6可看出数据以第一方式30在相邻的电池单体10之间的传输。例如，在图6中左侧示出的第一电池单体10发出压力波58。为此相应地，控制装置26操控线圈60，这导致磁体62的运动。压力波58传播穿过电绝缘装置68，电绝缘装置使得相邻的电池单体10的例如由铝制成的电池单体壳体12彼此电隔离。

[0084] 该电绝缘装置68也用于相对于电池28或相应的电池模块24的板70电隔离，板例如可构造成散热板。压力波58穿过板70朝向相邻的电池单体10传播。在此，相应的呈线圈60和磁体62的形式的通信元件用作接收器。由其所接收的压力波优选借助放大器72被放大并且输送给控制装置26以进行评估。由此，相应的包括线圈60和磁体62的装置用作例如呈励磁线圈(其构造成共振器)形式的致动器或用作麦克风等类型的传感器。

[0085] 压力波58也可经由相应的电池单体10的电连接端20、22传递到汇流排74上，汇流排使各个电池单体10彼此导电连接(参见图17)。为此，相应的电连接端20、22的销形螺栓76可穿过相应的汇流排74并且例如通过焊接或螺接与汇流排74连接。相应地，提供压力波58的装置也可布置在电连接端20、22的区域中，其中尤其也可布置在电池单体壳体12之外。

[0086] 图7示出了在步骤78中控制装置26如何能够操控线圈60来发出消息80。在此，可在被动接收82之前在加密步骤84中对消息80进行加密。然后，经加密的消息80通过放大器72到达用于接收的电池单体10的控制装置26，在解密步骤86之后在控制装置中获取消息80。

[0087] 压力波58也可借助压电元件88(即，借助压电传感器和致动器)激励电池单体壳体12、区域64、相应的连接端20、22和/或螺栓76。在图8中示出了这种压电元件88在电池单体壳体12之内或电池单体壳体12之外的可能的布置。由此能够将压电元件88布置在电池单体壳体12的底部上、侧壁上和/或罩盖上。由压电元件88产生的压力波58优选在超声波范围中通过电池单体10的所有其他的机械联接部分进行传播。

[0088] 图9示出了如何能够借助磁波90以第一方式30在相邻的电池单体10之间通信。在此，相应的电池单体10包括线圈92作为通信装置，其产生磁波90。相邻的电池单体10的至少另一线圈92可探测由用于发送的线圈92提供的磁波90并由此相应地接收消息。在图9中示出了在用于发送的电池单体10中线圈92布置在电池单体壳体12之内。但是在用于接收的电池单体10中示例性地示出了安装在电池单体壳体12的外侧上的另一线圈92。线圈92例如可粘贴在电池单体壳体12的外侧上。同样地，布置在电池单体壳体12的内部的线圈92可贴靠在电池单体壳体12的内侧上。电池单体壳体12在此构造成，由线圈92发送和/或接收的磁波可穿过电池单体壳体12。

[0089] 根据图10应看出在相邻的电池单体10之间的通信的另一可行方案。在此，以第一方式30通过太赫兹波94进行通信。太赫兹波94具有很小的仅几厘米的有效范围，但是这更可靠地且尤其更抗干扰地确保传输到相邻电池单体10。在图10中示出的构造成天线96的相应的通信装置在此例如布置在电池单体壳体12的外侧上。天线96例如可布置在相应的电池单体10的两个电连接端20、22之间。

[0090] 在天线96和相应的电池单体10的控制装置26之间的数据传输(以及能量传输)可通过导线98实现。但是也可设置在天线96和相应的电池单体10的控制装置26之间的无线的数据传输。

[0091] 此外，通过与相应的电池单体10的电连接端20、22的电连接能够确保给天线96供电。

[0092] 如从图11中得出，也可通过线缆或光导体100进行在控制装置26和电池单体壳体12之内的的端口102之间的数据连接，而端口102与天线96的数据传输可实现为无线的。但是也可通过线缆、光导体或类似导线在电池单体壳体12之内的区域和电池单体壳体12之外的区域之间通信。

[0093] 根据图12能够看出，在各个电池单体10的控制装置26和上级的控制装置(例如以模块控制器38和/或电池控制器42的形式)形成闭合的网104时，如何在电池28之内进行通信。在此应简化地假设，相应的电池单体10经由其天线96直接地与电池控制器42通信。

[0094] 由于在例如布置在相应的电池模块24中的相应电池单体10的周围有很高的充填密度和很高的金属含量，在此优选地，设置用于数据传输的协议，其考虑到特殊的环境。例如根据听说原理(听和说)可设置成，首先找出空闲的带宽或空闲的信道，以便之后能够传输数据。在此能够使用分时双工方法、分时多路复用方法和/或频分多路复用方法。

[0095] 在此，在电池模块24中根据与电池模块24在电池28中的布置位置，对数据传输特别有利的相应数据块长度可以是不同的。此外，在时间进程中数据块长度或数据字符组长度可发生变化，例如根据恰好用于发送数据包的时间段而变化。由此能够确保，所有所需的信息尽可能快速地并且尽可能可靠地到达为消息设置的每一个接收器。

[0096] 为了在电池28的周围提供特别健壮/鲁棒的且回波低的用于传输数据的协议，在闭合网络104中可设置比在闭合网络在其他应用情况下更低的数据传输率。例如数据传输率比在闭合网络的其他应用中小32倍。

[0097] 优选地，在闭合网络104中电池控制器42(或在设置模块控制器38的情况下在模块控制器38的相应电池模块24的平面上)用于相应地随时间对各个网络节点进行协调或同步。由此能够确保，待传输的数据不会在同时发送的各种消息中遗失并因此不再能够被识别。电池控制器42和/或模块控制器38由此提供足够的安静来确保在这种环境中的可靠传输。

[0098] 如从图12中获悉，在闭合网络104或MESH网络(多跳网络)中，网络节点通过多个信道106彼此连接。由此能够使电池单体10彼此借助相应的上级控制装置进行通信，上级控制装置例如呈模块控制器38或电池控制器42的形式。闭合网络104或网络提供不同的信道106，因为相应消息能够使用不同的信道106到达其中一个电池单体10或上级控制装置、例如电池控制器42。

[0099] 在闭合网络104中，信道106可以是无线的传输路径，例如通过使用以兆赫和/或千兆赫为单位的电磁波。但是也能够为了传输数据而在闭合网络104中使用光导体或其他的有线信道106。此外，信道106能够使用第一种通信30中的其中一个，其参考图1至图10的描述。也可在两个网络节点之间设置多个冗余的信道106，以便确保始终提供有至少一个可用的信道106。

[0100] 而且在使用天线96经由兆赫和千兆赫范围中的电磁波进行通信的情况下，天线96优选位于电池单体壳体12之外。在此能够经由电池端子或连接端20、22供给能量。此外可设置无线的数据传输和/或无线的能量传输、尤其借助磁场的电感式能量传输。

[0101] 图13示出了第二种通信36的另一可行方案。由此例如能够在电池模块24之内设置基于电磁波、例如经由蓝牙108、尤其经由蓝牙低功耗(BTLE)的点到点连接。在此例如模块控制器38可询问各个电池单体10并且依次与其通信。在多个模块控制器38与相应的电池模块24的电池单体10通信时，电池28的电池控制器42可使得在通信时没有相互干扰。由于相应电池模块24之内的金属含量高以及由此引起的相对低的传输距离，有意义的是这种有序的通信。

[0102] 而且在这种通信36中构造成发送器和接收器的天线96优选位于电池单体壳体12之外。在此也可例如经由端子或电连接端20、22或无线地进行能量传输和/或数据传输。在有线的数据传输中也可使用光导体。此外，尤其呈发光二极管形式的光源发出光信号。接收器、例如天线96和/或用于检测电池单体10的参数的至少一个传感器可经由发出的光来供给能量。此外，通过周期性地发出光也可与能量传输一起以模块化的形式传输信息。

[0103] 模块控制器38可尤其按顺序地询问各个电池单体10，以及在其已经询问了电池模块24之内的最后的电池单体10之后再次以询问第一电池单体10为开始。

[0104] 图14示出了在模块控制器38和电池控制器42之间的通信。而且在此例如可通过蓝牙108、WLAN或Wifi进行通信，其中，电池控制器42首先询问模块控制器38中的第一个，然后下一个模块控制器38。在对电池28之内的最后的模块控制器38进行询问之后，此时电池控制器42可再次询问第一模块控制器38。

[0105] 图15示出了能够用于另一通信方案的相应电池单体10的部件。在此能够使用载波通信，其在电网中也称为“Powerline Communication”(PLC，电力线通信)。在此通过相应的电连接端20、22在各个电池单体10之间进行数据交换，并且将数据调制到(高压)电网。

[0106] 在图15中示意性地示出了相应的调制装置110。调制装置110包括变压器112，变压器具有第一线圈114和第二线圈116，它们能够经由变压器铁芯传输交变磁场。通过电容器120，将例如高频信号接入电池单体10的电元件14，在图15中仅示出了其中的两个导电体
16、18。

[0107] 电容器120使得电池单体10的控制装置26与电元件14的直流电压脱耦。因此，通过电容器也使信号通过第一线圈114接入第二线圈116中并且将数据向控制装置26传输。优选地，为了保护控制装置26而设置尤其双向的电压限制器123。此外，过滤器124可抑制噪音并且过滤掉干扰脉冲。调制装置110优选构造成低功耗应用或超低功耗应用。

[0108] 例如使用S-FSK方法(S-FSK＝spread-frequency shift keying传播频移键控)或OFDN方法(OFDN＝orthogonal frequency-division multiplexing，正交频分复用方法)作为用于经由电池28的汇流排74传输数据的调制方法。在后者的情况下使在相邻载体调制的信号之间的串扰得以降低。在此，数据传输速度可在200kbps(每秒千位元)至约500kbps。

[0109] 图17示出了数据122经由汇流排74通过其调制而传输到电网。在此，尤其能够加密地传输数据122。此外设置成，将数据122尤其加密地传输125到上级控制设备，例如电池控制器42。电池控制器42又通过数据总线系统、例如CAN-总线与机动车的其余控制设备通信。