DE102014220033A1 - An electrochemical energy storage device for a storage unit of an electrochemical energy storage system, a method for controlling a flow of electrical energy in an electrochemical energy storage system, and an electrochemical energy storage system - Google Patents

An electrochemical energy storage device for a storage unit of an electrochemical energy storage system, a method for controlling a flow of electrical energy in an electrochemical energy storage system, and an electrochemical energy storage system Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) für eine Speichereinheit (230A, 230B) eines Systems (200) zur elektrochemischen Energiespeicherung. Dabei weist die Speichereinheit (230A, 230B) einen elektrischen Anschluss (231) zum externen Kontaktieren der Speichereinheit (230A, 230B) in dem System (200) und zumindest eine über eine Trenneinrichtung elektrisch leitfähig mit dem Anschluss (230) verbindbare, elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) auf. Die Trenneinrichtung (240) ist ausgebildet, um die zumindest eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) ansprechend auf ein Trennsignal von dem Anschluss (231) zu trennen. Die Energiespeichereinrichtung (210) weist ein Steuergerät (215) zum Steuern eines Betriebs der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) auf. Dabei ist das Steuergerät (215) ausgebildet, um unter Verwendung von Zustandsdaten, die zumindest eine erfasste physikalische Größe der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) repräsentieren, und zumindest eines gespeicherten Schwellwerts für die Zustandsdaten das Trennsignal an eine Kommunikationsschnittstelle (238) zu der Trenneinrichtung (240) anzulegen. Die Energiespeichereinrichtung (210) weist einen Kommunikationsanschluss (226) zum Anschließen der Kommunikationsschnittstelle (238) an das Steuergerät (215) auf. Ferner weist die Energiespeichereinrichtung (210) einen Datenanschluss (228) zum Vermitteln einer datenübertragungsfähigen Verbindung zwischen dem Steuergerät (215) und einer externen Steuereinrichtung (270) auf. Die Energiespeichereinrichtung weist (210) zumindest zwei Leistungsanschlüsse (222, 224) zum Vermitteln einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) und dem elektrischen Anschluss (231) auf. Über die elektrischen Anschlüsse (231) sind die Energiespeichereinrichtungen (210) mit der Gleichspannungssammelschiene variabler Spannung (250) verbunden, welche auch die Generatoren und Lasten verbindet.The invention relates to an electrochemical energy storage device (210) for a storage unit (230A, 230B) of a system (200) for electrochemical energy storage. In this case, the storage unit (230A, 230B) has an electrical connection (231) for external contacting of the storage unit (230A, 230B) in the system (200) and at least one electrochemical energy storage device (FIG. 230) that can be electrically connected to the connection (230) via a separation device ( 210). The separator (240) is configured to disconnect the at least one electrochemical energy storage device (210) from the port (231) in response to a disconnect signal. The energy storage device (210) has a control device (215) for controlling an operation of the electrochemical energy storage device (210). In this case, the control unit (215) is designed to use the state data representing at least one detected physical quantity of the electrochemical energy storage device (210) and at least one stored threshold value for the state data, the separation signal to a communication interface (238) to the separator (240 ). The energy storage device (210) has a communication port (226) for connecting the communication interface (238) to the control device (215). Furthermore, the energy storage device (210) has a data connection (228) for switching a data-transferable connection between the control device (215) and an external control device (270). The energy storage device has (210) at least two power connections (222, 224) for switching an electrically conductive connection between the electrochemical energy storage device (210) and the electrical connection (231). Via the electrical connections (231), the energy storage devices (210) are connected to the variable voltage DC bus (250), which also connects the generators and loads.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung für eine Speichereinheit eines Systems zur elektrochemischen Energiespeicherung, auf eine Speichereinheit für ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung, auf ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung, auf ein Verfahren zum Steuern eines Flusses elektrischer Energie in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm.The present invention relates to an electrochemical energy storage device for a storage unit of an electrochemical energy storage system, to a storage unit for an electrochemical energy storage system, to an electrochemical energy storage system, to a method for controlling a flow of electrical energy in an electrochemical energy storage system as well as a corresponding computer program.

Batterie-Packs insbesondere für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge können zum Beispiel als Traktionsbatterien zum Einsatz kommen, die häufig bei einer Restkapazität von beispielsweise 70 bis 80 Prozent ersetzungspflichtig sein können. Die US 2012/0242144 A1 offenbart eine Fahrzeugbatteriezelle.Battery packs, in particular for electric vehicles and hybrid vehicles can be used, for example, as traction batteries, which can often be replaced with a residual capacity of, for example, 70 to 80 percent. The US 2012/0242144 A1 discloses a vehicle battery cell.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung für eine Speichereinheit eines Systems zur elektrochemischen Energiespeicherung, eine Speichereinheit für ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung, ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung, ein Verfahren zum Steuern eines Flusses elektrischer Energie in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung sowie ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the approach presented herein is an electrochemical energy storage device for a storage unit of an electrochemical energy storage system, a storage system for an electrochemical energy storage system, an electrochemical energy storage system, a method for controlling a flow of electrical energy in an electrochemical energy storage system and a corresponding computer program according to the main claims presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine vorteilhafte Weiternutzung gebrauchter elektrochemischer Energiespeicher in geeigneten Anwendungen ermöglicht werden. Beispielsweise können einzelne Speichermodule aus Elektrofahrzeugen oder dergleichen in Kleinspeicheranwendungen, zum Beispiel mit Fotovoltaik-Generatoren, erneut verwendet werden. Ermöglicht werden kann dies insbesondere durch eine Modularchitektur mit Gleichstromsammelschiene, ein mehrschichtiges Sicherheitskonzept und ein mehrschichtiges Informationskonzept. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können hierzu ein elektrochemischer Energiespeicher und ein Batteriesystem insbesondere so ausgeführt sein, dass ein redundanter Abschaltpfad für das Batteriesystem bereitgestellt werden kann, um zu vermeiden, dass ein zentrales Batteriesteuergerät für das System sicherheitsrelevant auszuführen ist, und dass eine Weiternutzung betreffende, sicherheitsrelevante Daten in den einzelnen Speicherzellen gespeichert sein können. Der redundante Abschaltpfad kann insbesondere ermöglichen, dass die Steuergeräte der einzelnen Speichermodule in einem Schutzfall selbsttätig, ohne Einflussnahme eines externen und/oder zentralen Steuergerätes, eine Trennung einer elektrischen Verbindung zu einer Last auslösen können.According to embodiments of the present invention, in particular, a favorable reuse of used electrochemical energy storage in suitable applications can be made possible. For example, individual memory modules of electric vehicles or the like may be reused in small memory applications, for example, with photovoltaic generators. This can be achieved in particular through a modular architecture with a DC busbar, a multi-layered security concept and a multi-layered information concept. In particular, according to embodiments of the present invention, an electrochemical energy store and a battery system may be configured such that a redundant shutdown path for the battery system may be provided to prevent a central battery controller for the system from being safety relevant, and that reuse, safety-relevant data can be stored in the individual memory cells. The redundant shutdown path can in particular enable the control units of the individual memory modules in a protective case to trigger a separation of an electrical connection to a load automatically, without influencing an external and / or central control unit.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine sichere Modularchitektur für Hochvoltbatterien bereitgestellt werden, sodass auch einzelne Speichermodule aus Elektrofahrzeugen gefahrlos in Kleinspeicheranwendungen oder dergleichen weiterverwendet werden können. Das kann insbesondere ermöglichen, auch einzelne, beispielsweise bereits gebrauchte, Speichermodule, zum Beispiel von Traktionsbatterien eines Fahrzeugs oder dergleichen, kostengünstig in einer Nachnutzung, beispielsweise als stationäre Energiespeicher, zu verwenden, ohne dabei Sicherheit und Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.Advantageously, according to embodiments of the present invention, in particular a secure modular architecture for high-voltage batteries can be provided, so that even individual memory modules from electric vehicles can be used safely in small-memory applications or the like. This can in particular make it possible to use individual, for example already used, memory modules, for example of traction batteries of a vehicle or the like, cost-effectively in a subsequent use, for example as stationary energy storage, without compromising safety and reliability.

Es kann somit insbesondere verhindert werden, dass elektrochemische Energiespeicher, wie zum Beispiel in Elektro- und Hybridfahrzeugen, die bei einer Restkapazität von beispielsweise 70 bis 80% üblicherweise ersetzt werden sollen, unmittelbar zu entsorgen sind. Es kann ebenfalls verhindert werden, dass ein Batteriepack mit mehreren Speicherzellen nur im Ganzen wiederverwendet werden kann. Denn es können Einschränkungen aufgrund einer Integration eines Batteriesteuergerätes und dessen proprietärer Schnittstellen vermieden werden. Vorteilhafte Weise können auch einzelne Energiespeicherzellen wiederverwendet werden, da insbesondere eine sicherheitsrelevante Vorgeschichte des Packs speicherbar ist, also zuverlässig nachprüfbar sein kann, dass sicher keine Schädigung vorliegt. Somit können Energiespeichereinrichtungen einzeln vermessen und zu neuen Packs bzw. Speichereinheiten oder Speichersystemen zusammengesetzt werden. Da eine Vorgeschichte der Zellen beispielsweise durch Speicherung der Daten in den einzelnen Zellen bekannt ist, können aufgrund der Vermeidung einer Wiederverwertung bzw. Entsorgung an dieser Stelle Kosten eingespart werden. Ein somit erhöhter Grad an Nachnutzung führt zu einem sicheren und erhöhten Restwert beispielsweise von Traktionsbatterien, wobei zum Beispiel Leasing erleichtert und Neupreise gesenkt werden können. Für einen Einsatz im zweiten Markt ist können somit auch einzelne Module bzw. Speicherzellen flexibel und je nach Anforderung kombiniert werden. Um eine je nach Anwendung erforderliche Gesamtspannung zu erreichen, können passende Energiespeicher beispielsweise auch in Serie geschaltet werden. Einzelne Energiespeicher und solche Serienschaltungen können beispielsweise über eine sichere Trenneinrichtung an eine Gleichspannungssammelschiene angebunden sein oder werden. Dies ist in weiten Spannungsbereichen möglich, da beispielsweise an eine solche Sammelschiene lastseitig anschließbare Wechselrichter einen weiten Eingangsspannungsbereich aufweisen.It can thus be prevented in particular that electrochemical energy stores, such as in electric and hybrid vehicles, which are usually to be replaced at a residual capacity of, for example, 70 to 80%, are to be disposed of immediately. It can also be prevented that a battery pack having a plurality of memory cells can be reused only as a whole. Because it can be avoided restrictions due to integration of a battery control device and its proprietary interfaces. Advantageously, individual energy storage cells can also be reused, since in particular a safety-related history of the pack can be stored, that is to say reliably verifiable that there is certainly no damage. Thus, energy storage devices can be individually measured and assembled into new packs or storage systems. Since a history of the cells is known, for example, by storing the data in the individual cells, costs can be saved due to the avoidance of recycling or disposal at this point. A thus increased degree of reuse leads to a safe and increased residual value, for example of traction batteries, for example, leasing can be facilitated and new prices can be reduced. For use in the second market, it is thus also possible for individual modules or memory cells to be combined flexibly and as required. In order to achieve a total voltage required depending on the application, suitable energy stores can also be connected in series, for example. Individual energy storage devices and such series circuits can, for example, via a secure separation device a DC busbar be or be connected. This is possible in wide voltage ranges since, for example, inverters that can be connected to the load side of such a bus bar have a wide input voltage range.

Es wird eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung für eine Speichereinheit eines Systems zur elektrochemischen Energiespeicherung vorgestellt, wobei die Speichereinheit einen elektrischen Anschluss zum externen Kontaktieren der Speichereinheit in dem System und zumindest eine über eine Trenneinrichtung elektrisch leitfähig mit dem Anschluss verbindbare, elektrochemische Energiespeichereinrichtung aufweist, wobei die Trenneinrichtung ausgebildet ist, um die zumindest eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung ansprechend auf ein Trennsignal von dem Anschluss zu trennen, und wobei die elektrochemische Energiespeichereinrichtung folgende Merkmale aufweist:
ein Steuergerät zum Steuern eines Betriebs der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, um unter Verwendung von Zustandsdaten, die zumindest eine erfasste physikalische Größe der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung repräsentieren, und zumindest eines gespeicherten Schwellwerts für die Zustandsdaten das Trennsignal an eine Kommunikationsschnittstelle zu der Trenneinrichtung anzulegen;
einen Kommunikationsanschluss zum Anschließen der Kommunikationsschnittstelle an das Steuergerät;
einen Datenanschluss zum Vermitteln einer datenübertragungsfähigen Verbindung zwischen dem Steuergerät und einer externen Steuereinrichtung; und
zumindest zwei Leistungsanschlüsse zum Vermitteln einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung und dem elektrischen Anschluss.An electrochemical energy storage device for a storage unit of an electrochemical energy storage system is presented, wherein the storage unit has an electrical connection for external contacting of the storage unit in the system and at least one electrochemical energy storage device that can be electrically connected to the connection via a separation device, wherein the separation device is formed in order to disconnect the at least one electrochemical energy storage device from the terminal in response to a separation signal, and wherein the electrochemical energy storage device comprises:
a controller for controlling operation of the electrochemical energy storage device, wherein the controller is configured to apply the isolation signal to a communication interface to the isolation device using state data representing at least one sensed physical quantity of the electrochemical energy storage device and at least one stored state data threshold ;
a communication port for connecting the communication interface to the controller;
a data port for switching a data-communicable connection between the controller and an external controller; and
at least two power terminals for switching an electrically conductive connection between the electrochemical energy storage device and the electrical connection.

Das System zur elektrochemischen Energiespeicherung kann ausgebildet sein, um elektrische Energie von einem Generator, wie beispielsweise einer Fotovoltaikanlage oder dergleichen, zu speichern und einer Last, beispielsweise einem Wechselrichter für eine Einspeisung in ein lokales oder überörtliches Netz, bereitzustellen. Hierbei kann das System mindestens eine Speichereinheit aufweisen. Bei der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung kann es sich um zumindest eine galvanische bzw. elektrochemische Sekundärzelle, eine Batteriezelle, eine Batterie bzw. einen Akkumulator handeln. Die elektrochemische Energiespeichereinrichtung kann Teil eines Batteriepacks mit einer Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen sein. Das Steuergerät kann innerhalb eines Gehäuses der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung oder zusammen mit der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Der Schwellwert kann in der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung oder dem Steuergerät gespeichert sein. Das Trennsignal kann einen diskreten logischen Zustand aufweisen. Die externe Steuereinrichtung kann außerhalb der Speichereinheit angeordnet sein.The electrochemical energy storage system may be configured to store electrical energy from a generator, such as a photovoltaic system or the like, and to provide a load, such as an inverter, for injection into a local or supra-local network. In this case, the system can have at least one memory unit. The electrochemical energy storage device may be at least one galvanic or electrochemical secondary cell, a battery cell, a battery or an accumulator. The electrochemical energy storage device may be part of a battery pack having a plurality of electrochemical energy storage devices. The controller may be disposed within a housing of the electrochemical energy storage device or together with the electrochemical energy storage device in a common housing. The threshold value can be stored in the electrochemical energy storage device or the control unit. The isolation signal may have a discrete logical state. The external control device can be arranged outside the storage unit.

Über die elektrischen Anschlüsse können die Energiespeichereinrichtungen mit einer Gleichspannungssammelschiene variabler Spannung verbunden werden, welche auch an die Gleichspannungssammelschiene angeschlossene Generatoren und Lasten verbindet.Via the electrical connections, the energy storage devices can be connected to a variable voltage DC bus, which also connects generators and loads connected to the DC bus.

Dezentrale Energiespeicher für die Verwendung mit kleinen Fotovoltaik- und Windanlagen benötigen für die übliche Leistung von 2,5kW bis 15kW bereits Spannungen über 60V.Decentralized energy storage units for use with small photovoltaic and wind plants already require voltages above 60V for the usual power of 2.5kW to 15kW.

Sollen marktübliche Wechselrichter eingesetzt werden, so ist eine Spannung von 150V bis 600V erforderlich. Dies erfordert eine entsprechende Isolierung der spannungsführenden Teile.If customary inverters are to be used, a voltage of 150V to 600V is required. This requires a corresponding isolation of the live parts.

Sollen Batteriemodule aus Kraftfahrzeugen in diesem Anwendungsbereich wiederverwendet werden, so ist zumeist bei Elektrofahrzeugen eine Aufteilung der Batteriepacks in die Einzelmodule erforderlich, während bei Hybrid- oder BRS-Fahrzeugen eine Serienschaltung von Packs erforderlich ist, um die benötigte Spannung zu erreichen. Die Lösung der Anforderung der Nachnutzung von Packs besteht in der Verwendung von eigenständigen, weil „eigensicheren“ Modulen mit generischen Schnittstellen, die sowohl im Automobilbereich, als auch im Haushaltsbereich eingesetzt werden können.If automotive battery modules are to be reused in this area of application, it is usually necessary for electric vehicles to split the battery packs into the individual modules, while hybrid or BRS vehicles require a series connection of packs in order to achieve the required voltage. The solution to the re-use requirement of packs is the use of stand-alone, because "intrinsically safe" modules with generic interfaces that can be used both in the automotive sector, as well as in the household sector.

Hierfür werden die Batteriemodule zum einen mit entsprechend isolierten Anschlüssen bzw. Steckern versehen oder für die Zweitverwendung umgerüstet. Zusätzlich ist eine sichere Abschalteinrichtung mit sicherer Kommunikation zum Batteriemodul vorzusehen.For this purpose, the battery modules are provided on the one hand with correspondingly insulated connections or plugs or converted for secondary use. In addition, a secure shutdown device with secure communication to the battery module is provided.

Werden im Batteriemodul nur die sicherheitsrelevanten Daten gespeichert und berechnete Werte zum Ladestand und zur Kapazität extern ermittelt, verarbeitet und gespeichert, so ist es möglich, einen offenen Standard zu etablieren. Dieser Standard in der Kommunikation und Information, zusammen mit einem Gleichspannungssammelschienenkonzept und einem Energieflussmanager ermöglicht es, Module verschiedener Hersteller, Batterietypen und -generationen miteinander in einem Speichersystem zu verwenden, auch wenn diese Module bereits weit hinter dem Stand der Technik zurückliegen. Dies ermöglicht einen kosten- und resourcenschonenden Einsatz von Batteriemodulen, der sich aufgrund sinkender Entsorgungskosten auch auf den Neupreis der Module auswirkt.If only the safety-related data are stored in the battery module and the calculated values for the charge state and the capacity are determined, processed and stored externally, it is possible to establish an open standard. This standard in communication and information, along with a DC busbar concept and an energy flow manager makes it possible to use modules of different manufacturers, battery types and generations together in a memory system, even if these modules are already far behind the state of the art. This allows a cost and resource-saving use of battery modules, which also affects the original price of the modules due to decreasing disposal costs.

Gemäß einer Ausführungsform können die Leistungsanschlüsse berührungssicher, abdeckbar und zusätzlich oder alternativ absperrbar ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Sicherheit einer Handhabung der Energiespeichereinrichtung bei Installation und/oder Umbau erhöht werden kann. Da beispielsweise im Heimbereich damit zu rechnen ist, dass auch nicht ausreichend geschultes Personal mit der Energiespeichereinrichtung hantiert, kann so erreicht werden, dass Anschlüsse kurzschlusssicher ausgeführt sind und eine Berührung spannungsführender Teile vermieden werden kann. According to one embodiment, the power connections can be made touch-proof, concealable and additionally or alternatively lockable. Such an embodiment offers the advantage that a safety of handling the energy storage device during installation and / or conversion can be increased. Since, for example, in the home area is to be expected that not sufficiently trained personnel handled with the energy storage device, can be achieved so that connections are made short-circuit proof and contact with live parts can be avoided.

Zudem kann die Energiespeichereinrichtung ein Gehäuse aufweisen, das ausgeformt sein kann, um die Leistungsanschlüsse und zusätzlich oder alternativ an den Leistungsanschlüssen anschließbare Stromkabel berührungssicher zu machen, zumindest partiell abzudecken und zusätzlich oder alternativ zu blockieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch mittels eines so ausgeformten Gehäuses eine Sicherheit einer Handhabung der Energiespeichereinrichtung bei Installation und/oder Umbau erhöht werden kann.In addition, the energy storage device may have a housing, which may be formed to make the power terminals and additionally or alternatively connectable to the power terminals power cables safe to touch, at least partially cover and additionally or alternatively block. Such an embodiment has the advantage that a safety of handling the energy storage device during installation and / or conversion can also be increased by means of such a molded housing.

Ferner kann die Energiespeichereinrichtung ein Sicherungselement aufweisen, das einem der Leistungsanschlüsse vorschaltbar oder vorgeschaltet sein kann. Bei dem Sicherungselement kann es sich um eine reversible oder irreversible Sicherung, insbesondere eine Schmelzsicherung handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein einfach zu installierender Schutz der Energiespeichereinrichtung vor Kurzschluss und/oder Überlast erreicht werden kann.Furthermore, the energy storage device may have a fuse element, which may be upstream or upstream of one of the power terminals. The fuse element may be a reversible or irreversible fuse, in particular a fuse. Such an embodiment offers the advantage that an easy to install protection of the energy storage device against short circuit and / or overload can be achieved.

Auch kann die Energiespeichereinrichtung einen weiteren Leistungsanschluss und eine Schmelzsicherung aufweisen. Dabei kann der weitere Leistungsanschluss zusammen mit der Schmelzsicherung elektrisch parallel zu einem der Leistungsanschlüsse geschaltet sein. Anstelle der Schmelzsicherung kann auch eine andere Sicherungseinrichtung verwendet werden. Der Leistungsanschluss, zu dem der weitere Leistungsanschluss zusammen mit der Schmelzsicherung elektrisch parallel geschaltet ist, kann hierbei abgesperrt sein. Hierbei kann der weitere Leistungsanschluss ausgebildet sein, um eine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem elektrischen Anschluss zu vermitteln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein gegen Kurzschluss und/oder Überlast geschützter und gegebenenfalls für geringe Leistung ausgelegter, paralleler Anschluss zur anwendungssicheren Einbindung der Energiespeichereinrichtung in eine Speichereinheit bereitgestellt werden kann.The energy storage device can also have a further power connection and a fuse. In this case, the further power connection can be connected together with the fuse electrically parallel to one of the power terminals. Instead of the fuse also another safety device can be used. The power connection, to which the further power connection is connected in parallel electrically together with the fuse, can be shut off here. In this case, the further power connection can be designed to convey an electrically conductive connection to the electrical connection. Such an embodiment offers the advantage that a parallel connection designed for secure connection of the energy storage device and protected against short circuiting and / or overload and possibly designed for low power can be provided in a memory unit.

Überdies kann das Steuergerät ausgebildet sein, um den zumindest einen Schwellwert, eine Trenninformation über das Anlegen des Trennsignals, eine Fehlerinformation über einen in der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung aufgetretenen Fehler und zusätzlich oder alternativ Identifikationsdaten zum eindeutigen Identifizieren der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung über den Datenanschluss abrufbar zu speichern. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Daten vor unbefugten Zugriff bzw. manipulationssicher geschützt in dem Steuergerät abgelegt werden können. Auf diese Weise kann eine Art von Archiv für sicherheitsrelevante Daten angelegt werden, das an die Energiespeichereinrichtung gebunden bleibt. Alternativ kann eine Einrichtung zum Speichern der vorstehend genannten Daten außerhalb des Steuergeräts in der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung angeordnet sein.In addition, the control unit can be designed to store the at least one threshold, separation information about the application of the isolation signal, error information about an error occurring in the electrochemical energy storage device and additionally or alternatively identification data for uniquely identifying the electrochemical energy storage device via the data connection. Such an embodiment offers the advantage that the data can be stored protected from unauthorized access or protected against manipulation in the control unit. In this way, a kind of archive for security-relevant data can be created, which remains bound to the energy storage device. Alternatively, a device for storing the aforementioned data may be arranged outside the control device in the electrochemical energy storage device.

Es wird auch eine Speichereinheit für ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung vorgestellt, wobei die Speichereinheit folgende Merkmale aufweist:
einen elektrischen Anschluss zum externen Kontaktieren der Speichereinheit in dem System;
eine Ausführungsform zumindest einer elektrisch leitfähig mit dem Anschluss verbindbaren, vorstehend genannten elektrochemischen Energiespeichereinrichtung;
die Trenneinrichtung zum Trennen der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung von dem Anschluss ansprechend auf das Trennsignal;
die Kommunikationsschnittstelle zum datenübertragungsfähigen Verbinden des Steuergeräts der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung mit der Trenneinrichtung; und
eine Mehrzahl von Stromkabeln zum elektrisch leitfähigen Verbinden der Leistungsanschlüsse der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung über die Trenneinrichtung mit dem elektrischen Anschluss der Speichereinheit.A storage unit for an electrochemical energy storage system is also presented, the storage unit having the following features:
an electrical connection for externally contacting the memory unit in the system;
an embodiment of at least one electrically conductive connectable to the terminal, the aforementioned electrochemical energy storage device;
the separator for separating the at least one electrochemical energy storage device from the terminal in response to the separation signal;
the communication interface for data transfer capable connecting the controller of the at least one electrochemical energy storage device with the separator; and
a plurality of power cables for the electrically conductive connection of the power terminals of the at least one electrochemical energy storage device via the separating device to the electrical connection of the storage unit.

In Verbindung mit der Speichereinheit kann eine Ausführungsform der vorstehend genannten elektrochemischen Energiespeichereinrichtung vorteilhaft eingesetzt bzw. verwendet werden. Insbesondere kann die Kommunikationsschnittstelle ein elektrischer oder optischer Leiter sein, der in Sterntopologie, Bustopologie oder Ringtopologie ausgeführt und gegebenenfalls für unidirektionale Datenübertragung ausgebildet sein kann, auch der Einsatz einer Funkübertragungsstrecke ist möglich. Auch kann die Kommunikationsschnittstelle optional ausgebildet sein, um zusätzlich zu dem Trennsignal auch zumindest ein Datensignal zu übertragen.In connection with the storage unit, an embodiment of the above-mentioned electrochemical energy storage device can be advantageously used or used. In particular, the communication interface can be an electrical or optical conductor which can be embodied in star topology, bus topology or ring topology and, if appropriate, designed for unidirectional data transmission, and the use of a radio transmission path is also possible. Also, the communication interface may be optionally configured to transmit at least one data signal in addition to the separation signal.

Gemäß einer Ausführungsform können die Stromkabel verpolungssicher und lösbar aneinander, an den Leistungsanschlüssen und zusätzlich oder alternativ über die Trenneinrichtung an dem elektrischen Anschluss der Speichereinheit anschließbar sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auch im Falle von nicht ausreichend in der Wartung und Bedienung geschulten Personen erreicht werden kann, dass Verbindungen fehlerfrei und sicher ausgeführt sind und eine Berührung spannungsführender Teile vermieden wird und Beschädigungen aufgrund von Installationsfehlern verhindert werden.According to one embodiment, the power cables can be reverse polarity protected and detachable to one another, to the power terminals and additionally or alternatively via the separator to the be connected electrical connection of the storage unit. Such an embodiment has the advantage that even in the case of insufficiently trained in the maintenance and operation people can be achieved that connections are made error-free and safe and contact with live parts is avoided and damage due to installation errors are prevented.

Insbesondere kann die Speichereinheit zwei elektrochemische Energiespeichereinrichtungen, drei Stromkabel und zwei Sicherungselemente aufweisen. Hierbei kann jedes Stromkabel zwei lösbar seriell aneinander anschließbare Einzelkabel aufweisen. Dabei kann ein erster Leistungsanschluss einer ersten Energiespeichereinrichtung mittels eines ersten Stromkabels elektrisch leitfähig über die Trenneinrichtung mit dem elektrischen Anschluss der Speichereinheit verbindbar sein. Ferner kann ein zweiter Leistungsanschluss der ersten Energiespeichereinrichtung mittels eines zweiten Stromkabels elektrisch leitfähig mit einem ersten Leistungsanschluss der zweiten Energiespeichereinrichtung verbindbar sein. Hierbei kann dem zweiten Leistungsanschluss der ersten Energiespeichereinrichtung ein erstes Sicherungselement vorgeschaltet sein. Auch kann ein zweiter Leistungsanschluss der zweiten Energiespeichereinrichtung mittels eines dritten Stromkabels elektrisch leitfähig über die Trenneinrichtung mit dem elektrischen Anschluss der Speichereinheit verbindbar sein. Dabei kann dem zweiten Leistungsanschluss der zweiten Energiespeichereinrichtung ein zweites Sicherungselement vorgeschaltet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Verschaltungselemente bzw. geeignete Einrichtungen bereitgestellt werden, um auch Energiespeichereinrichtungen mit unterschiedlicher Vornutzung bzw. Vorgeschichte und somit unterschiedlichen aktuellen Eigenschaften in geeigneter Weise zu sicheren Speichereinheiten kombinieren zu können.In particular, the memory unit may comprise two electrochemical energy storage devices, three power cables and two fuse elements. In this case, each power cable can have two individual cables which can be connected serially to one another in a detachable manner. In this case, a first power connection of a first energy storage device can be electrically conductively connected to the electrical connection of the storage unit via the separation device by means of a first power cable. Furthermore, a second power connection of the first energy storage device can be electrically conductively connected to a first power connection of the second energy storage device by means of a second power cable. Here, the second power connection of the first energy storage device may be preceded by a first fuse element. A second power connection of the second energy storage device can also be electrically conductively connected to the electrical connection of the storage unit via the separation device by means of a third power cable. In this case, the second power connection of the second energy storage device may be preceded by a second fuse element. Such an embodiment offers the advantage that interconnection elements or suitable devices are provided in order to be able to combine also energy storage devices with different pre-use or history and thus different current properties in a suitable manner to secure storage units.

Alternativ kann die Speichereinheit zwei elektrochemische Energiespeichereinrichtungen, drei Stromkabel, vier weitere Leistungsanschlüsse und zwei Schmelzsicherungen aufweisen. Hierbei kann jedes Stromkabel zwei lösbar seriell aneinander anschließbare Einzelkabel aufweisen. Dabei können die Leistungsanschlüsse der Energiespeichereinrichtungen offen, also nicht verbunden, sein, wobei zu jedem Leistungsanschluss ein weiterer Leistungsanschluss parallel geschaltet sein kann. Es kann ein erster weiterer Leistungsanschluss einer ersten Energiespeichereinrichtung mittels eines ersten Stromkabels elektrisch leitfähig über die Trenneinrichtung mit dem elektrischen Anschluss der Speichereinheit verbindbar sein. Auch kann ein zweiter weiterer Leistungsanschluss der ersten Energiespeichereinrichtung mittels eines zweiten Stromkabels elektrisch leitfähig mit einem ersten weiteren Leistungsanschluss einer zweiten Energiespeichereinrichtung verbindbar sein. Hierbei kann dem zweiten weiteren Leistungsanschluss der ersten Energiespeichereinrichtung eine erste Schmelzsicherung vorgeschaltet sein. Ferner kann ein zweiter weiterer Leistungsanschluss der zweiten Energiespeichereinrichtung mittels eines dritten Stromkabels elektrisch leitfähig über die Trenneinrichtung mit dem elektrischen Anschluss der Speichereinheit verbindbar sein. Dabei kann dem zweiten weiteren Leistungsanschluss der zweiten Energiespeichereinrichtung eine zweite Schmelzsicherung vorgeschaltet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil einer Möglichkeit zum sicheren und bedarfsgerechten Kombinieren von Energiespeichereinrichtungen mit unterschiedlicher Vornutzung bzw. Vorgeschichte und somit unterschiedlichen aktuellen Eigenschaften, um neue Speichereinheiten bereitstellen zu können.Alternatively, the memory unit may include two electrochemical energy storage devices, three power cables, four more power ports, and two fuses. In this case, each power cable can have two individual cables which can be connected serially to one another in a detachable manner. In this case, the power connections of the energy storage devices can be open, that is not connected, wherein a further power connection can be connected in parallel to each power connection. A first further power connection of a first energy storage device can be electrically conductively connected to the electrical connection of the storage unit via the separation device by means of a first power cable. Also, a second further power connection of the first energy storage device can be electrically conductively connected to a first further power connection of a second energy storage device by means of a second power cable. Here, the second further power connection of the first energy storage device may be preceded by a first fuse. Furthermore, a second further power connection of the second energy storage device can be electrically conductively connected to the electrical connection of the storage unit via the separation device by means of a third power cable. In this case, the second further power connection of the second energy storage device may be preceded by a second fuse. Such an embodiment offers the advantage of being able to safely and appropriately combine energy storage devices with different pre-usage or history and thus different current characteristics to provide new storage devices.

Es wird ferner ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung vorgestellt, wobei das System folgende Merkmale aufweist:
eine Ausführungsform mindestens einer vorstehend genannten Speichereinheit; und
eine Sammelschiene zum elektrisch leitfähigen Verbinden des Systems mit zumindest einer Einrichtung zum Generieren elektrischer Energie und mit zumindest einer Last, wobei der elektrische Anschluss der mindestens einen Speichereinheit elektrisch leitfähig mit der Sammelschiene verbindbar ist.A system for electrochemical energy storage is also presented, the system having the following features:
an embodiment of at least one aforementioned storage unit; and
a busbar for electrically conductive connection of the system with at least one device for generating electrical energy and with at least one load, wherein the electrical connection of the at least one memory unit is electrically conductively connected to the busbar.

Somit kann in Verbindung mit dem System zur elektrochemischen Energiespeicherung eine Ausführungsform zumindest einer vorstehend genannten Speichereinheit vorteilhaft eingesetzt bzw. verwendet werden.Thus, in connection with the electrochemical energy storage system, an embodiment of at least one of the aforementioned storage units can be advantageously used.

Gemäß einer Ausführungsform kann das System eine Einrichtung zum Steuern eines Flusses elektrischer Energie in dem System aufweisen. Dabei kann die Einrichtung zum Steuern über eine Datenleitung mit dem Datenanschluss jeder elektrochemischen Energiespeichereinrichtung in dem System, mit jeder Trenneinrichtung in dem System sowie mit der zumindest einen Einrichtung zum Generieren elektrischer Energie und mit der zumindest einen Last datenübertragungsfähig verbindbar sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass übergeordnete Steuerungsfunktionen somit außerhalb eines Sicherheitskonzeptes der einzelnen Energiespeichereinrichtungen bzw. Speichereinheiten angesiedelt und ausgeführt werden können.In one embodiment, the system may include means for controlling a flow of electrical energy in the system. In this case, the device for controlling via a data line to the data terminal of each electrochemical energy storage device in the system, with each separation device in the system and with the at least one means for generating electrical energy and the at least one load data transfer capable connectable. Such an embodiment offers the advantage that higher-level control functions can thus be located and executed outside a safety concept of the individual energy storage devices or storage units.

Es wird auch ein Verfahren zum Steuern eines Flusses elektrischer Energie in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung vorgestellt, wobei das Verfahren in Verbindung mit einer Ausführungsform des vorstehend genannten Systems ausführbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Einlesen von Daten hinsichtlich der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung von dem Datenanschluss und/oder eines Anforderungssignals zur Energiespeicherung von zumindest einer an die Sammelschiene angeschlossenen Einrichtung zum Generieren elektrischer Energie oder zur Energielieferung von zumindest einer an die Sammelschiene angeschlossenen Last;
Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern des Flusses elektrischer Energie von der zumindest einen Einrichtung zum Generieren elektrischer Energie über die Sammelschiene in das System oder von dem System über die Sammelschiene an die zumindest eine Last unter Verwendung der Daten und/oder des Anforderungssignals; und
Bereitstellen des Steuersignals an die zumindest eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung, an zumindest eine Trenneinrichtung in dem System und/oder an die zumindest eine Einrichtung zum Generieren elektrischer Energie oder an die zumindest eine Last.There is also provided a method of controlling a flow of electrical energy in an electrochemical energy storage system, the method being practicable in conjunction with an embodiment of the foregoing system, the method comprising the steps of:
Reading data relating to the at least one electrochemical energy storage device from the data port and / or a request signal for energy storage from at least one device connected to the busbar for generating electrical energy or for supplying energy from at least one load connected to the busbar;
Generating a control signal for controlling the flow of electrical energy from the at least one means for generating electrical energy via the busbar into the system or from the system via the busbar to the at least one load using the data and / or the request signal; and
Providing the control signal to the at least one electrochemical energy storage device, to at least one separation device in the system and / or to the at least one device for generating electrical energy or to the at least one load.

Das Verfahren zum Steuern ist in Verbindung mit einer Ausführungsform des vorstehend genannten Systems zur elektrochemischen Energiespeicherung vorteilhaft ausführbar, um den Fluss elektrischer Energie in dem System zu steuern. Die Schritte des Verfahrens zum Steuern können hierbei mittels einer externen Steuereinrichtung bzw. Einrichtung zum Steuern des Energieflusses ausgeführt werden.The method of control is advantageously practicable in connection with an embodiment of the aforementioned electrochemical energy storage system to control the flow of electrical energy in the system. The steps of the method for controlling can be carried out here by means of an external control device or device for controlling the flow of energy.

Eine Ausführungsform der vorstehend genannten externen Steuereinrichtung bzw. Einrichtung zum Steuern des Energieflusses kann ausgebildet sein, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Steuereinrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.An embodiment of the above-mentioned external control device or device for controlling the flow of energy can be designed to carry out or to control the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Unter einer Steuereinrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Steuereinrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Steuereinrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood to mean an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based configuration, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the control device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer, einem Steuergerät, einer Steuereinrichtung oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, in particular when the program product or program is executed on a computer, a control device, a control device or a device.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Systems zur elektrochemischen Energiespeicherung in einem Fahrzeug; 1 a schematic representation of a system for electrochemical energy storage in a vehicle;

2 eine schematische Darstellung eines Systems zur elektrochemischen Energiespeicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of an electrochemical energy storage system according to an embodiment of the present invention;

3 bis 6 schematische Darstellungen von Speichereinheiten gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung für ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung; 3 to 6 schematic representations of memory units according to embodiments of the present invention for an electrochemical energy storage system;

7 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 7 a schematic representation of an electrochemical energy storage device according to an embodiment of the present invention;

8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Flusses elektrischer Energie in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 8th a flowchart of a method for controlling a flow of electrical energy in an electrochemical energy storage system according to an embodiment of the present invention;

9 eine schematische Darstellung von Daten in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 9 a schematic representation of data in an electrochemical energy storage system according to an embodiment of the present invention; and

10 eine schematische Darstellung von Modulen in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 10 a schematic representation of modules in an electrochemical energy storage system according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 110 zur elektrochemischen Energiespeicherung in einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 weist ein Fahrzeugsteuergerät 102, ein Motorsteuergerät 104, einen Antriebsmotor 106 und das System 110 zur elektrochemischen Energiespeicherung auf. Von dem System 110 sind in 1 ein erstes Speichermodul 120 mit einem ersten elektrochemischen Energiespeicher und einem ersten Modulsteuergerät 125, ein zweites Speichermodul 130 mit einem zweiten elektrochemischen Energiespeicher und einem zweiten Modulsteuergerät 135, ein Batteriesteuergerät 140 und eine Trenneinrichtung 150 mit einem Trennsteuergerät 155 gezeigt. 1 shows a schematic representation of a system 110 for electrochemical energy storage in a vehicle 100 , The vehicle 100 has a vehicle control unit 102 , an engine control unit 104 , a drive motor 106 and the system 110 for electrochemical energy storage. From the system 110 are in 1 a first memory module 120 with a first electrochemical energy store and a first module control unit 125 , a second memory module 130 with a second electrochemical energy store and a second module control unit 135 , a battery control unit 140 and a separator 150 with a separation control unit 155 shown.

Das Batteriesteuergerät 140 ist datenübertragungsfähig mit dem ersten Modulsteuergerät 125, dem zweiten Modulsteuergerät 135 und der Trenneinrichtung 150 verbunden. Das erste Speichermodul 120 und das zweite Speichermodul 130 sind elektrisch zwischen einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt eines externen Anschlusses des Systems 110 geschaltet. Zwischen den Kontakten des externen Anschlusses und den Speichermodulen 120 und 130 ist eine elektrische Leitung mittels der Trenneinrichtung 150 trennbar. Das Motorsteuergerät 104 ist elektrisch zwischen das System 110 zur elektrochemischen Energiespeicherung und den Antriebsmotor 106 geschaltet. Das Fahrzeugsteuergerät 102 ist datenübertragungsfähig mit dem Batteriesteuergerät 140 des Systems 110 sowie über das Motorsteuergerät 104 mit dem Antriebsmotor 106 verbunden.The battery control unit 140 is data transferable with the first module control unit 125 , the second module control unit 135 and the separator 150 connected. The first memory module 120 and the second memory module 130 are electrically connected between a first contact and a second contact of an external terminal of the system 110 connected. Between the contacts of the external connector and the memory modules 120 and 130 is an electrical line by means of the separator 150 separable. The engine control unit 104 is electrical between the system 110 for electrochemical energy storage and the drive motor 106 connected. The vehicle control unit 102 is capable of transmitting data with the battery control unit 140 of the system 110 as well as via the engine control unit 104 with the drive motor 106 connected.

Anders ausgedrückt zeigt 1 einen Einsatz der Speichermodule 120 und 130 als sogenanntes Pack oder Batterie-Pack in dem Fahrzeug 100. Batterie-Packs für Elektrofahrzeuge sind im Allgemeinen aus mindestens zwei Speichermodulen 120 und 130 aufgebaut, die beispielsweise zur Erhöhung einer Gesamtspannung in Reihe bzw. Serie geschaltet sind. Zwischen den beiden Speichermodulen 120 und 130 sind im Allgemeinen ein Service-Trenner und eine Pack-Sicherung angeordnet. Mit dem Service-Trenner kann das Pack spannungsfrei geschaltet werden, damit es gefahrlos ausgebaut bzw. an einer Fahrzeugelektronik gearbeitet werden kann. Die Trenneinrichtung 150 bzw. ein Schützmodul trennt Hochvoltleitungen der Speichermodule 120 und 130 vom Fahrzeug 100 und ist oftmals nicht im Batteriepack verbaut, sondern ist Bestandteil des Fahrzeugs 100. Das Batteriesteuergerät 140 überwacht die Speichermodule 120 und 130 auf missbräuchlichen Betrieb außerhalb des spezifizierten, sicheren Bereichs, z. B. Tiefentladung, Überladung, Übertemperatur etc., und trennt bei Verletzung kritischer Grenzen das Batteriepack über die Trenneinrichtung 150 vom Fahrzeug 100 im Sinne einer Sicherheitsabschaltung. Das Fahrzeugsteuergerät 102 nimmt den Fahrerwunsch auf, wie es in 1 symbolisch durch einen Fuß auf einem Gaspedal dargestellt ist, und steuert über das Motorsteuergerät 104 den Antriebsmotor 106 an. Hierbei wird insbesondere eine momentane Leistungsfähigkeit des Batterie-Packs in Abhängigkeit von Temperatur und Beladung berücksichtigt.In other words, shows 1 an insert of the memory modules 120 and 130 as a so-called pack or battery pack in the vehicle 100 , Battery packs for electric vehicles are generally composed of at least two memory modules 120 and 130 constructed, which are connected, for example, to increase a total voltage in series or series. Between the two memory modules 120 and 130 In general, a service disconnector and a pack fuse are arranged. With the service disconnector, the pack can be de-energized so that it can be safely removed or worked on vehicle electronics. The separator 150 or a contactor module disconnects high-voltage cables of the memory modules 120 and 130 from the vehicle 100 and is often not installed in the battery pack, but is part of the vehicle 100 , The battery control unit 140 monitors the memory modules 120 and 130 for improper operation outside the specified safe area, eg. B. over-discharge, over-charge, over-temperature, etc., and separates in violation of critical limits, the battery pack on the separator 150 from the vehicle 100 in the sense of a safety shutdown. The vehicle control unit 102 picks up the driver's request as it is in 1 symbolically represented by a foot on an accelerator pedal, and controls via the engine control unit 104 the drive motor 106 at. In particular, an instantaneous performance of the battery pack as a function of temperature and load is taken into account.

Typische Werte für Batterien in batterieelektrischen Fahrzeugen umfassen beispielsweise eine Kapazität von 20 bis 80 Kilowattstunden, eine Leistung von 70 bis 150 Kilowatt, eine Spannung von unter 400 Volt, einen (Ent-)Ladehub (Swing) von 90 Prozent, 1000 Zyklen und eine SOH-Grenze von 70 bis 80 Prozent (SOH = State-Of-Health). Typische Werte für Batterien in Hybridelektrokraftfahrzeugen umfassen beispielsweise eine Kapazität von 2 bis 5 Kilowattstunden, eine Leistung von 70 Kilowatt, eine Spannung von unter 200 Volt und eine SOH-Grenze von 50 Prozent. Typische Werte im Zusammenhang mit einem BRS (Boost-Recuperation-System) umfassen beispielsweise eine Kapazität von 1 Kilowattstunde, eine Leistung von 10 Kilowatt, eine Spannung von unter 60 Volt, einen Swing von 20 Prozent, 100000 Zyklen und eine SOH-Grenze von 50 Prozent.Typical values for batteries in battery electric vehicles include, for example, a capacity of 20 to 80 kilowatt hours, a power of 70 to 150 kilowatts, a voltage of less than 400 volts, a (unload) loading swing (swing) of 90 percent, 1000 cycles and a SOH Limit of 70 to 80 percent (SOH = State of Health). Typical values for batteries in hybrid electric vehicles include, for example, a capacity of 2 to 5 kilowatt hours, a power of 70 kilowatts, a voltage of less than 200 volts and an SOH limit of 50 percent. Typical values associated with a BRS (Boost Recuperation System) include, for example, a capacity of 1 kilowatt hour, a power of 10 kilowatts, a voltage of less than 60 volts, a swing of 20 percent, 100,000 cycles and an SOH limit of 50 Percent.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 200 zur elektrochemischen Energiespeicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das System 200 weist lediglich beispielhaft drei elektrochemische Energiespeichereinrichtungen 210 bzw. Speichermodule auf. Die Energiespeichereinrichtungen 210 sind dabei als elektrochemische Sekundärzellen ausgeführt. Das System 200 ist beispielsweise Teil einer Kleinspeicheranlage. 2 shows a schematic representation of a system 200 for electrochemical energy storage according to an embodiment of the present invention. The system 200 merely exemplifies three electrochemical energy storage devices 210 or memory modules. The energy storage devices 210 are designed as electrochemical secondary cells. The system 200 is for example part of a small storage system.

Das System 200 weist zwei Speichereinheiten 230A, 230B auf. Zwei der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 sind der Speichereinheit 230A und eine der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 ist der Speichereinheit 230B zugeordnet. Eine solche Speichereinheit 230A, 230B weist je einen elektrischen Anschluss 231 zum externen Kontaktieren der Speichereinheit 230A, 230B in dem System 200 und zumindest eine über eine Trenneinrichtung 240 elektrisch leitfähig mit dem Anschluss 231 verbindbare Energiespeichereinrichtung 210 auf. Die Trenneinrichtung 240 ist ausgebildet, um die Energiespeichereinrichtungen 210 der Speichereinheit 230A, 230B ansprechend auf ein Trennsignal von dem Anschluss 231 zu trennen. Auf solche Speichereinheiten 230A, 230B wird im folgenden noch detaillierter eingegangen.The system 200 has two storage units 230A . 230B on. Two of the electrochemical energy storage devices 210 are the storage unit 230A and one of the electrochemical energy storage devices 210 is the storage unit 230B assigned. Such a storage unit 230A . 230B each has an electrical connection 231 for externally contacting the storage unit 230A . 230B in the system 200 and at least one via a separator 240 electrically conductive with the connection 231 connectable energy storage device 210 on. The separator 240 is designed to the energy storage devices 210 the storage unit 230A . 230B in response to a disconnection signal from the terminal 231 to separate. On such storage units 230A . 230B will be discussed in more detail below.

Jede Energiespeichereinrichtung 210 weist ein Steuergerät 215 zum Steuern eines Betriebs der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung 210 auf. Das Steuergerät 215 ist hierbei ausgebildet, um Zustandsdaten, die zumindest eine erfasste physikalische Größe der Energiespeichereinrichtung 210 repräsentieren, und zumindest einen gespeicherten Schwellwert für die Zustandsdaten zu verwenden, um bei einer unzulässigen Überschreitung eines Schwellwertes durch die Zustandsdaten das oben erwähnte Trennsignal an eine Kommunikationsschnittstelle 238 zu der Trenneinrichtung 240 anzulegen.Each energy storage device 210 has a controller 215 for controlling an operation of the electrochemical energy storage device 210 on. The control unit 215 is here formed to state data, the at least one detected physical size of the energy storage device 210 and to use at least one stored threshold value for the status data in order, in the event of an impermissible exceeding of a threshold value by the status data, for the above-mentioned disconnection signal to a communication interface 238 to the separator 240 to apply.

Ferner weist jede Energiespeichereinrichtung 210 einen ersten Leistungsanschluss 222, einen zweiten Leistungsanschluss 224, einen Kommunikationsanschluss 226 und einen Datenanschluss 228 auf. Die Leistungsanschlüsse 222, 224 sind ausgebildet, um eine elektrische Kontaktierung der Energiespeichereinrichtung 210 zu ermöglichen. Anders ausgedrückt sind die Leistungsanschlüsse 222, 224 ausgebildet, um eine elektrisch leitfähige Verbindung der Energiespeichereinrichtung 210 mit dem elektrischen Anschluss der Speichereinheit zu vermitteln. Der Kommunikationsanschluss 226 jeder Energiespeichereinrichtung 210 ist ausgebildet, um einen Anschluss des Steuergerätes 215 an die oben erwähnte Kommunikationsschnittstelle 238 zu ermöglichen. Der Datenanschluss 228 schließlich ist ausgebildet, um eine datenübertragungsfähige Verbindung zwischen dem Steuergerät 215 und einer externen Steuereinrichtung außerhalb der Speichereinheit zu vermitteln bzw. zu ermöglichen.Furthermore, each energy storage device has 210 a first power connection 222 , a second power connection 224 , a communication port 226 and a data port 228 on. The power connections 222 . 224 are designed to make electrical contact with the energy storage device 210 to enable. In other words, the power connections 222 . 224 designed to be an electrically conductive connection of the energy storage device 210 to mediate with the electrical connection of the storage unit. The communication port 226 each energy storage device 210 is designed to be a connection of the control unit 215 to the above-mentioned communication interface 238 to enable. The data connection 228 Finally, it is designed to provide a data-transferable connection between the control unit 215 and to provide an external control device outside the memory unit.

Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das System 200 lediglich beispielhaft die zwei Speichereinheiten 230A, 230B auf. Die erste Speichereinheit 230A umfasst hierbei zwei elektrochemische Energiespeichereinrichtungen 210, wobei die zweite Speichereinheit 230B eine einzige elektrochemische Energiespeichereinrichtung 210 umfasst. Jede der Speichereinheiten 230A, 230B weist ferner den elektrischen Anschluss 231 zum externen Kontaktieren der jeweiligen Speichereinheit 230A, 230B in dem System 200, eine Mehrzahl von Stromkabeln 232, 234, 236, wobei die zweite Speichereinheit 230B nur die Stromkabel 232, 234 aufweist, eine Kommunikationsschnittstelle 238 und eine Trenneinrichtung 240 mit einem Trenneinrichtungssteuergerät 245 auf. Die Kommunikationsschnittstelle 238 ist hierbei vorzugsweise als eine elektrische oder optische Leitung ausgeführt. Die Datenschnittstelle 260 ist hierbei als eine elektrische oder optische Leitung bzw. Funkübertragung ausgeführt.According to the in 2 illustrated embodiment of the present invention, the system 200 merely as an example the two storage units 230A . 230B on. The first storage unit 230A in this case comprises two electrochemical energy storage devices 210 , wherein the second storage unit 230B a single electrochemical energy storage device 210 includes. Each of the storage units 230A . 230B also has the electrical connection 231 for externally contacting the respective memory unit 230A . 230B in the system 200 , a plurality of power cables 232 . 234 . 236 , wherein the second storage unit 230B only the power cables 232 . 234 has, a communication interface 238 and a separator 240 with a disconnector controller 245 on. The communication interface 238 is hereby preferably designed as an electrical or optical line. The data interface 260 is designed here as an electrical or optical line or radio transmission.

Somit ist jede elektrochemische Energiespeichereinrichtung 210 des Systems 200 mit dem elektrischen Anschluss 231 der Speichereinheit 230A, 230B, in welcher die Energiespeichereinrichtung 210 angeordnet ist, elektrisch leitfähig über eine der Trenneinrichtungen 240 verbunden. In jeder Speichereinheit 230A, 230B ist die Trenneinrichtung 240 mittels der Kommunikationsschnittstelle 238 in Sterntopologie mit jedem Steuergerät 215 jeder Energiespeichereinrichtung 210 in der Speichereinheit 230A, 230B datenübertragungsfähig verbunden. Jedes Steuergerät 215 ist hierbei ausgebildet, um im Falle einer erfüllten Trennbedingung das Trennsignal an die Kommunikationsschnittstelle 238, die an dem Kommunikationsanschluss 226 der Energiespeichereinrichtung 210 angeschlossen ist, zu der Trenneinrichtung 240 anzulegen. Dabei kann das Steuergerät 215 Zustandsdaten, die zumindest eine erfasste physikalische Größe der Energiespeichereinrichtung 210 repräsentieren, mit zumindest einem gespeicherten Schwellwert für die Zustandsdaten vergleichen, um eine erfüllte Trennbedingung zu bestimmen. Jede Trenneinrichtung 240 ist ausgebildet, um die Energiespeichereinrichtungen 210 der Speichereinheit 230A, 230B, in welcher die Trenneinrichtung 240 angeordnet ist, ansprechend auf ein über die Kommunikationsschnittstelle 238 empfangenes Trennsignal von dem elektrischen Anschluss 231 zu trennen. Dabei kann die Trenneinrichtung 240 eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Anschluss 231 und den Energiespeichereinrichtungen 210 unterbrechen.Thus, any electrochemical energy storage device 210 of the system 200 with the electrical connection 231 the storage unit 230A . 230B in which the energy storage device 210 is arranged, electrically conductive via one of the separating devices 240 connected. In every storage unit 230A . 230B is the separator 240 by means of the communication interface 238 in star topology with each controller 215 each energy storage device 210 in the storage unit 230A . 230B data-transferable connected. Each control unit 215 is designed in this case, in the case of a fulfilled separation condition, the isolation signal to the communication interface 238 connected to the communication port 226 the energy storage device 210 is connected to the separator 240 to apply. In this case, the control unit 215 Condition data, the at least one detected physical quantity of the energy storage device 210 to compare with at least one stored threshold value for the state data to determine a satisfied separation condition. Each separator 240 is designed to the energy storage devices 210 the storage unit 230A . 230B in which the separating device 240 is arranged, responsive to a via the communication interface 238 received isolation signal from the electrical connection 231 to separate. In this case, the separator 240 an electrically conductive connection between the terminal 231 and the energy storage devices 210 interrupt.

In der ersten Speichereinheit 230A sind die zwei Energiespeichereinrichtungen 210 mittels eines ersten Stromkabels 232, eines zweiten Stromkabels 234 und eines dritten Stromkabels 236 sowie über die Trenneinrichtung 240 zwischen zwei Kontakte des elektrischen Anschlusses 231 in Reihe geschaltet. Hierbei ist ein erster Kontakt des elektrischen Anschlusses 231 über die Trenneinrichtung 240 mittels des ersten Stromkabels 232 elektrisch leitfähig mit dem ersten Leistungsanschluss 222 einer ersten Energiespeichereinrichtung 210 der ersten Speichereinheit 230A verbunden. Der zweite Leistungsanschluss 224 der ersten Energiespeichereinrichtung 210 ist mittels des zweiten Stromkabels 234 elektrisch leitfähig mit dem ersten Leistungsanschluss 222 einer zweiten elektrochemischen Energiespeichereinrichtung 210 der ersten Speichereinheit 230A verbunden. Ferner ist der zweite Leistungsanschluss 224 der zweiten Energiespeichereinrichtung 210 mittels des dritten Stromkabels 236 über die Trenneinrichtung 240 elektrisch leitfähig mit einem zweiten Kontakt des elektrischen Anschlusses 231 verbunden. Die Steuergeräte 215 der Energiespeichereinrichtungen 210 sind über die an den Kommunikationsanschlüssen 226 angeschlossene Kommunikationsschnittstelle 238 mit dem Trenneinrichtungssteuergerät 245 der Trenneinrichtung 210 datenübertragungsfähig verbunden. Mittels der Trenneinrichtung 240 sind die zwei Energiespeichereinrichtungen 210 der ersten Speichereinheit 230A in Abhängigkeit von dem Trennsignal somit elektrisch von dem Anschluss 231 abtrennbar.In the first storage unit 230A are the two energy storage devices 210 by means of a first power cable 232 , a second power cable 234 and a third power cable 236 as well as over the separating device 240 between two contacts of the electrical connection 231 connected in series. Here is a first contact of the electrical connection 231 over the separator 240 by means of the first power cable 232 electrically conductive with the first power connection 222 a first energy storage device 210 the first storage unit 230A connected. The second power connection 224 the first energy storage device 210 is by means of the second power cable 234 electrically conductive with the first power connection 222 a second electrochemical energy storage device 210 the first storage unit 230A connected. Further, the second power connection is 224 the second energy storage device 210 by means of the third power cable 236 over the separator 240 electrically conductive with a second contact of the electrical connection 231 connected. The controllers 215 the energy storage devices 210 are via the at the communication ports 226 connected communication interface 238 with the disconnector controller 245 the separator 210 data-transferable connected. By means of the separating device 240 are the two energy storage devices 210 the first storage unit 230A as a function of the separation signal thus electrically from the terminal 231 severable.

In der zweiten Speichereinheit 230B ist die Energiespeichereinrichtung 210 mittels des ersten Stromkabels 232 und des zweiten Stromkabels 234 sowie über die Trenneinrichtung 240 zwischen die zwei Kontakte des elektrischen Anschlusses 231 geschaltet. Hierbei ist der erste Kontakt des elektrischen Anschlusses 231 über die Trenneinrichtung 240 mittels des ersten Stromkabels 232 elektrisch leitfähig mit dem ersten Leistungsanschluss 222 der Energiespeichereinrichtung 210 der zweiten Speichereinheit 230B verbunden. Der zweite Leistungsanschluss 224 der Energiespeichereinrichtung 210 ist mittels des zweiten Stromkabels 234 über die Trenneinrichtung 240 elektrisch leitfähig mit dem zweiten Kontakt des elektrischen Anschlusses 231 verbunden. Das Steuergerät 215 der Energiespeichereinrichtung 210 ist über die an dem Kommunikationsanschluss 226 angeschlossene Kommunikationsschnittstelle 238 mit dem Trenneinrichtungssteuergerät 245 der Trenneinrichtung 210 datenübertragungsfähig verbunden. Somit ist die Energiespeichereinrichtung 210 der zweiten Speichereinheit 230B in Abhängigkeit von dem Trennsignal mittels der Trenneinrichtung 240 elektrisch von dem Anschluss 231 abtrennbar.In the second storage unit 230B is the energy storage device 210 by means of the first power cable 232 and the second power cable 234 as well as over the separating device 240 between the two contacts of the electrical connection 231 connected. Here is the first contact of the electrical connection 231 over the separator 240 by means of the first power cable 232 electrically conductive with the first power connection 222 the energy storage device 210 the second storage unit 230B connected. The second power connection 224 the energy storage device 210 is by means of the second power cable 234 over the separator 240 electrically conductive with the second contact of the electrical connection 231 connected. The control unit 215 the energy storage device 210 is via the on the communication port 226 connected communication interface 238 with the disconnector controller 245 the separator 210 data-transferable connected. Thus, the energy storage device 210 the second storage unit 230B as a function of the separation signal by means of the separation device 240 electrically from the terminal 231 severable.

Das System 200 weist ferner eine Sammelschiene 250 auf, mit der die Speichereinheiten 230A, 230B elektrisch leitfähig verbunden sind. Bei der Sammelschiene 250 handelt es sich beispielsweise um eine Gleichspannungssammelschiene. Dabei sind die Speichereinheiten 230A, 230B über die elektrischen Anschlüsse 231 sowie elektrische Leitungen an die Sammelschiene 250 angeschlossen. An die Sammelschiene 250 sind gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung über ein Trennermodul TM mit einem Trennsteuergerät TSG lediglich beispielhaft zwei miteinander in Reihe geschaltete Energieerzeugungseinrichtungen PV bzw. Einrichtungen zum Generieren elektrischer Energie angeschlossen. Bei den Energieerzeugungseinrichtungen PV handelt es sich beispielsweise um Photovoltaik-Generatoren. Mittels des Trennermodul TM sind die Energieerzeugungseinrichtungen PV von der Sammelschiene 250 elektrisch abtrennbar. Auch ist an die Sammelschiene 250 hierbei ein Wechselrichter INV bzw. Inverter angeschlossen. Der Wechselrichter INV ist beispielsweise ausgebildet, um beispielsweise Gleichstrom aus dem System 200 insbesondere in Dreiphasenwechselstrom umzusetzen und in ein Netz einzuspeisen. Somit repräsentiert der Wechselrichter INV eine an die Sammelschiene 250 angeschlossene Last. Die Sammelschiene 250 ist somit ausgebildet, um das System 200 elektrisch leitfähig mit mindestens einer an die Sammelschiene 250 angeschlossenen Energieerzeugungseinrichtung PV sowie einer an die Sammelschiene 250 angeschlossenen Last zu verbinden.The system 200 also has a busbar 250 on, with which the storage units 230A . 230B electrically conductive are connected. At the busbar 250 it is, for example, a DC busbar. Here are the storage units 230A . 230B over the electrical connections 231 and electrical cables to the busbar 250 connected. To the busbar 250 are according to the in 2 illustrated embodiment of the present invention via a disconnector module TM with a separation control unit TSG only example two connected in series with each other power generating devices PV or devices for generating electrical energy connected. The energy generating devices PV are, for example, photovoltaic generators. By means of the disconnector module TM, the power generation devices PV are from the busbar 250 electrically separable. Also is to the busbar 250 In this case, an inverter INV or inverter connected. The inverter INV is designed, for example, for example, direct current from the system 200 especially in three-phase alternating current and feed into a network. Thus, the inverter INV represents one to the busbar 250 connected load. The busbar 250 is thus trained to the system 200 electrically conductive with at least one of the busbar 250 connected energy generating device PV and one to the busbar 250 connected load.

Auch weist das System 200 eine Mehrzahl von Datenleitungen 260 und eine Energieflusssteuereinrichtung 270 bzw. einen Energieflussmanager auf. Die Energieflusssteuereinrichtung 270 ist ausgebildet, um einen Fluss von elektrischer Energie in dem System 200 zu steuern. Dabei ist die Energieflusssteuereinrichtung 270 über die Datenleitungen 260 mit den Datenanschlüssen 228 und somit den Steuergeräten 215 der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 des Systems 200 sowie mit den Trenneinrichtungssteuergeräten 245 der Trenneinrichtung in 240 des Systems 200 datenübertragungsfähig verbunden. Ferner ist die Energieflusssteuereinrichtung 270 über die Datenleitungen 260 mit dem Trennsteuergerät TSG des Trennermoduls TM sowie mit dem Wechselrichter INV datenübertragungsfähig verbunden.Also, the system rejects 200 a plurality of data lines 260 and a power flow control device 270 or an energy flow manager. The energy flow control device 270 is designed to provide a flow of electrical energy in the system 200 to control. In this case, the energy flow control device 270 over the data lines 260 with the data connections 228 and thus the controllers 215 the electrochemical energy storage devices 210 of the system 200 and with the divider controllers 245 the separator in 240 of the system 200 data-transferable connected. Further, the power flow control device 270 over the data lines 260 connected to the separation control unit TSG of the separator module TM and the inverter INV data transferable.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist jedes Steuergerät 215 ausgebildet, um den zumindest einen Schwellwert, eine Trenninformation über das Anlegen des Trennsignals, eine Fehlerinformation über einen in der jeweiligen Energiespeichereinrichtung 210 aufgetretenen Fehler und zusätzlich oder alternativ Identifikationsdaten zum eindeutigen Identifizieren der jeweiligen Energiespeichereinrichtung 210 über den Datenanschluss 228 abrufbar zu speichern.According to one embodiment, each controller is 215 formed to the at least one threshold, a separation information about the application of the separation signal, an error information about one in the respective energy storage device 210 occurred error and additionally or alternatively identification data for uniquely identifying the respective energy storage device 210 over the data connection 228 available to save.

Auch wenn es in 2 nicht explizit gezeigt ist, können gemäß einem Ausführungsbeispiel die Leistungsanschlüsse 222, 224 der Energiespeichereinrichtungen 210 berührungssicher, abdeckbar und zusätzlich oder alternativ absperrbar ausgeformt sein. Dies kann alternativ zu oder in Kombination mit einem Gehäuse vorgesehen sein, das ausgeformt ist, um die Leistungsanschlüsse 222, 224 sowie gegebenenfalls an denselben angeschlossene Stromkabel 232, 234, 236 berührungssicher zu machen, zumindest partiell abzudecken und zusätzlich oder alternativ zu blockieren.Even if it is in 2 is not explicitly shown, according to one embodiment, the power connections 222 . 224 the energy storage devices 210 be finger-safe, concealable and additionally or alternatively be shut off. This may alternatively be provided to or in combination with a housing that is molded to the power terminals 222 . 224 as well as possibly connected to the same power cable 232 . 234 . 236 To make sure that they touch, at least partially cover and additionally or alternatively block.

Anders ausgedrückt sind in 2 Energiespeichereinrichtungen 210 bzw. Batteriemodule als stationäre Energiespeicher im getrennten Einsatz gezeigt, im Gegensatz zu einem Einsatz im Pack. In dem System 200 können somit beispielsweise kostengünstige, gebrauchte Traktionsbatterien für andere Einsatzbereiche, beispielsweise als stationäre Stromspeicher wiederverwendet werden. Hierfür sind insbesondere geringere Anforderungen hinsichtlich einer maximal lieferbaren, elektrischen Leistung vorhanden. Photovolataik-Anlagen in Einfamilienhäusern beispielsweise werden zumeist mit maximal 5 Kilowatt Leistung ausgeführt, entsprechend auch ein Wechselrichter für eine Einspeisung ins Hausnetz oder Ortsnetz. Typische Werte von Strangwechselrichtern für Kleinanlagen können eine maximale Leistung von 3,2 bis 4,8 Kilowatt, eine minimale Startspannung von 125 Volt und eine maximale MPP-Spannung (MPP = Maximum Power Point) von 550 Volt umfassen.In other words, in 2 Energy storage devices 210 or battery modules are shown as stationary energy storage in separate use, in contrast to an insert in the pack. In the system 200 Thus, for example, inexpensive, used traction batteries for other applications, for example, be reused as stationary power storage. In particular, lower requirements with regard to a maximum deliverable electrical power are available for this purpose. Photovoltaic systems in single family homes, for example, are usually designed with a maximum of 5 kilowatts of power, and accordingly also an inverter for feeding into the home network or local network. Typical miniature string inverter values may include a maximum power of 3.2 to 4.8 kilowatts, a minimum starting voltage of 125 volts, and a maximum MPP voltage (MPP) of 550 volts.

Energiespeichereinrichtungen 210 bzw. Speichermodule können somit in geeigneter Weise seriell zu Speichereinheiten wie den Speichereinheiten 230A und 230B zusammengeschaltet werden, die sich im Spannungsbereich von Generatoren und Lasten befinden. Diese Speichereinheiten werden über je eine Trenneinrichtung 240 an die Sammelschiene 250 geführt. Mit der Sammelschiene 250 sind – teilweise trennbar – auch die Generatoren PV und elektronischen Lasten, z. B. der Wechselrichter INV verbunden. Die Sammelschiene 250 weist ein variables Spannungsniveau auf, das wird durch eine Spannung der zugeschalteten Energiespeichereinrichtungen 210 bestimmt ist. Die Generatoren PV und Lasten passen sich diesem Spannungsniveau an. Die Überwachung der Generatoren PV und Lasten obliegt der Energieflusssteuereinrichtung 270 bzw. dem externen Energieflussmanager. Auch können die Leistungsanschlüsse 222, 224 als steckbare Verbindungsstellen nachgerüstet werden, die berührungssicher und gegen Kurzschuss abgesichert ausgeführt sind.Energy storage devices 210 or memory modules can thus be suitably serial to memory units such as the memory units 230A and 230B interconnected which are in the voltage range of generators and loads. These storage units are each a separator 240 to the busbar 250 guided. With the busbar 250 are - partially separable - and the generators PV and electronic loads, z. B. the inverter INV connected. The busbar 250 has a variable voltage level, which is caused by a voltage of the connected energy storage devices 210 is determined. The generators PV and loads adapt to this voltage level. The monitoring of the generators PV and loads is the responsibility of the energy flow control device 270 or the external energy flow manager. Also, the power connections 222 . 224 be retrofitted as pluggable junctions, which are designed safe to touch and short shot.

Ein mehrschichtiges Sicherheitskonzept kann einen missbräuchlichen Betrieb der Energiespeichereinrichtungen 210, z. B. Tiefentladung, Überladung, Übertemperatur etc., außerhalb des spezifizierten, sicheren Bereiches über die Trenneinrichtungen 240 sicher verhindern. Durch ein solches Sicherheitskonzept ist es möglich, in einem mehrschichtigen Informationskonzept nicht sicherheitsrelevante Funktionen für eine Steuerung von Ladung und Entladung aus den Steuergeräten 115 in eine externe Datenverarbeitungseinrichtung zu verlagern. Die externe Datenverarbeitungseinrichtung ist außerhalb des als Batterie-Pack oder Speichereinheit bezeichneten Bereiches angeordnet. Die externe Datenverarbeitungseinrichtung kann im Falle von Elektrofahrzeugen ein Fahrzeugsteuergerät oder Invertersteuergerät bzw. Motorsteuergerät sein, während die Funktionen insbesondere bei Kleinspeicheranlagen in die Energieflusssteuereinrichtung 270 integriert sein bzw. werden können. Dies ist von besonderem Vorteil, da sich Randbedingungen für einen stationären Betrieb, z. B. hinsichtlich Leistung, Kühlung, Umgebungstemperaturbereich etc., von einem fahrzeuggebundenen Einsatz unterscheiden und da zwischen Erst- und Nachnutzung mehrere Jahre liegen können. Die Energieflusssteuereinrichtung 270 kann daher kostengünstig hergestellt und/oder in vorhandene Rechner insbesondere im Sinne von Home-Automation, Heizungssteuerung, PV-Wechselrichter oder dergleichen integriert und mit aktuellen Simulationsmodellen und Betriebsdaten der Energiespeichereinrichtungen 210 ausgestattet werden. Damit ist eine bessere Ausnutzung der Energiespeichereinrichtungen 210 im stationären Betrieb möglich.A multi-layered security concept can prevent abusive operation of the energy storage devices 210 , z. B. over-discharge, over-charge, over-temperature, etc., outside the specified safe range across the disconnect devices 240 safely prevent. Such a security concept makes it possible, in a multi-layered information concept, not to have safety-relevant functions for controlling charge and discharge from the control units 115 to relocate to an external data processing device. The external data processing device is arranged outside the area designated as a battery pack or storage unit. In the case of electric vehicles, the external data processing device may be a vehicle control device or an inverter control device or engine control device, while the functions are in particular in the case of small-scale storage systems in the energy flow control device 270 be integrated or can be. This is of particular advantage since boundary conditions for stationary operation, for. B. with regard to performance, cooling, ambient temperature range, etc., differ from a vehicle-mounted use and because there may be several years between initial and reuse. The energy flow control device 270 can therefore be produced inexpensively and / or integrated into existing computers, in particular in the sense of home automation, heating control, PV inverters or the like, and with current simulation models and operating data of the energy storage devices 210 be equipped. This is a better utilization of the energy storage devices 210 possible in stationary operation.

Jedes Steuergerät 215 kann eine Datenverarbeitungseinrichtung mit eindeutiger Identifikationsnummer zum Speichern von zu überwachenden Spannungs- und Temperaturwerten und einer möglicherweise erfolgten Sicherheitsabschaltung aufweisen sowie über einen redundanten Abschaltpfad mittels der Kommunikationsschnittstelle 238 mit der Trenneinrichtung 240 verbindbar sein.Each control unit 215 may comprise a data processing device with a unique identification number for storing voltage and temperature values to be monitored and a possibly performed safety shutdown and via a redundant shutdown path by means of the communication interface 238 with the separator 240 be connectable.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Speichereinheit 230A gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung. Die in 3 dargestellte Speichereinheit 230A entspricht der ersten Speichereinheit des Systems aus 2, mit dem Unterschied, dass die Energiespeichereinrichtungen 210 und die Trenneinrichtung 240 anders verschaltet sind. Entsprechend zu 2 sind von der Speichereinheit 230A die beiden elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210, die jeweils ein Steuergerät 215, einen ersten Leistungsanschluss 222, einen zweiten Leistungsanschluss 224, einen Kommunikationsanschluss 226 und einen Datenanschluss 228 aufweisen, der elektrische Anschluss 231, die Stromkabel 232, 234, 236, die Kommunikationsschnittstelle 238 und die Trenneinrichtung 245 mit dem Trenneinrichtungssteuergerät 245 gezeigt. Ferner sind die Datenleitungen 260 und die Energieflusssteuereinrichtung 270 eingezeichnet. 3 shows a schematic representation of a memory unit 230A according to an embodiment of the present invention for an electrochemical energy storage system. In the 3 illustrated storage unit 230A corresponds to the first memory unit of the system 2 , with the difference that the energy storage devices 210 and the separator 240 are connected differently. Correspondingly too 2 are from the storage unit 230A the two electrochemical energy storage devices 210 , each one control unit 215 , a first power connection 222 , a second power connection 224 , a communication port 226 and a data port 228 have, the electrical connection 231 , the power cables 232 . 234 . 236 , the communication interface 238 and the separator 245 with the disconnector controller 245 shown. Furthermore, the data lines 260 and the power flow controller 270 located.

Die Speichereinheit 230A in 3 entspricht somit der ersten Speichereinheit aus 2 mit der Ausnahme, dass die Energiespeichereinrichtungen 210 und die Trenneinrichtung 240 mittels der Kommunikationsschnittstelle 238 in Ringtopologie verschaltet sind und die Speichereinheit 230A in 3 noch genauer dargestellt ist, wobei auch ein Service-Trenner 302, eine Pack-Sicherung 304 und Vorschaltstellen 312 gezeigt sind. Die Speichereinheit 230A ist gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für einen Einsatz im Pack konfiguriert.The storage unit 230A in 3 thus corresponds to the first memory unit 2 with the exception that the energy storage devices 210 and the separator 240 by means of the communication interface 238 are interconnected in ring topology and the memory unit 230A in 3 shown in more detail, being also a service separator 302 , a pack fuse 304 and ballasts 312 are shown. The storage unit 230A is according to the in 3 illustrated embodiment of the present invention configured for use in the pack.

Die Steuergeräte 215 der Energiespeichereinrichtungen 210 sind mit dem Trenneinrichtungssteuergerät 245 der Trenneinrichtung 240 mittels der Kommunikationsschnittstelle 238 in Ringtopologie verschaltet. Dabei ist die Kommunikationsschnittstelle 238 beispielsweise als ein unidirektionaler, optischer Leiter ausgeführt.The controllers 215 the energy storage devices 210 are with the disconnector controller 245 the separator 240 by means of the communication interface 238 interconnected in ring topology. Here is the communication interface 238 for example, as a unidirectional optical conductor.

In das zweite Stromkabel 234 zwischen den beiden elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 sind der Service-Trenner 302 und die Pack-Sicherung 304 in Reihe geschaltet. Dabei fungiert der Service-Trenner 302 als eine Trenneinrichtung zum elektrischen Trennen der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 für Wartungsarbeiten. Die Pack-Sicherung 304 ist ausgebildet, um gegen Kurzschlüsse und Überstrom zu schützen.In the second power cable 234 between the two electrochemical energy storage devices 210 are the service disconnector 302 and the pack backup 304 connected in series. The service separator acts here 302 as a separator for electrically disconnecting the electrochemical energy storage devices 210 for maintenance. The pack backup 304 is designed to protect against short circuits and overcurrents.

Jede der beiden Energiespeichereinrichtungen 210 weist eine Vorschaltstelle 312 auf. Dabei ist die Vorschaltstelle 312 gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung benachbart zu dem zweiten Leistungsanschluss 224 in der jeweiligen Energiespeichereinrichtung 210 angeordnet. Jede Vorschaltstelle 312 ist ausgebildet, um ein Sicherungselement aufzunehmen, das dem zweiten Leistungsanschluss 224 vorgeschaltet werden kann. Dazu weist jede Vorschaltstelle 312 zwei Trennkontakte auf, zwischen denen ein Abschnitt eine elektrische Leitung durch ein Sicherungselement ersetzbar ist.Each of the two energy storage devices 210 has a ballast 312 on. Here is the Vorschaltstelle 312 according to the in 3 illustrated embodiment of the present Invention adjacent to the second power port 224 in the respective energy storage device 210 arranged. Each ballast 312 is configured to receive a fuse element that is the second power port 224 can be connected upstream. For this purpose, each Vorschaltstelle 312 two isolating contacts, between which a portion of an electrical line is replaced by a fuse element.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Speichereinheit 230A gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung. Genauer gesagt zeigt 4 die Speichereinheit 230A aus 3 in einem für einen getrennten bzw. stationären Einsatz umgerüsteten Zustand. Hierbei entspricht die in 4 dargestellte Speichereinheit 230A der Speichereinheit aus 3 mit der Ausnahme, dass die Stromkabel 232, 234, 236 als jeweils zwei lösbar seriell gekoppelte Einzelkabel ausgeführt sind, dass Service-Trenner und Pack-Sicherung an dem zweiten Stromkabel 234 weggelassen sind und dass jede Energiespeichereinrichtung 210 an der Vorschaltstelle 312 ein Sicherungselement 414 aufweist. Die Scherungselemente 414 sind in den Energiespeichereinrichtungen 210 integriert angeordnet. 4 shows a schematic representation of a memory unit 230A according to an embodiment of the present invention for an electrochemical energy storage system. More specifically shows 4 the storage unit 230A out 3 in a converted state for a separate or stationary use state. Here corresponds to the in 4 illustrated storage unit 230A from the storage unit 3 with the exception that the power cables 232 . 234 . 236 in each case two detachably serially coupled individual cables are executed, that service disconnector and pack fuse on the second power cable 234 are omitted and that any energy storage device 210 at the control room 312 a fuse element 414 having. The shear elements 414 are in the energy storage facilities 210 integrated arranged.

Jedes Stromkabel 232, 234, 236 umfasst somit zwei Einzelkabel, die verpolungssicher ausgeführt und lösbar seriell miteinander gekoppelt sind. Die Sicherungselemente 414 weisen beispielsweise eine Schmelzsicherung oder dergleichen auf. Jedes Sicherungselement 414 ist dem zweiten Leistungsanschluss 224 einer Energiespeichereinrichtung 210 vorgeschaltet. Dabei ist jedes Sicherungselement 414 an einer Vorschaltstelle 312 angeordnet. Genau gesagt ist jedes Sicherungselement 414 elektrisch zwischen die Trennkontakte einer Vorschaltstelle 312 geschaltet. Somit kann die Speichereinheit 230A durch Anschließen der jeweils zwei lösbar seriell gekoppelte Einzelkabel aufweisenden Stromkabel 232, 234, 236 sowie durch Vorschalten der Sicherungselemente 414 von einem Einsatz im Pack für einen getrennten Einsatz umgerüstet werden.Every power cable 232 . 234 . 236 thus comprises two individual cables, which are designed reverse polarity and are releasably serially coupled together. The security elements 414 For example, have a fuse or the like. Each fuse element 414 is the second power connection 224 an energy storage device 210 upstream. Here is each fuse element 414 at a control room 312 arranged. Specifically, each fuse element 414 electrically between the isolating contacts of a ballast 312 connected. Thus, the storage unit 230A by connecting each of the two detachably serially coupled single cable having power cable 232 . 234 . 236 as well as by connecting the fuse elements 414 be converted from an insert in the pack for a separate use.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Speichereinheit 230A gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung. Hierbei entspricht die in 5 dargestellte Speichereinheit 230A im Allgemeinen der Speichereinheit aus 3 mit der Ausnahme, dass jede Energiespeichereinrichtung 210 anstatt der Vorschaltstelle einen ersten weiteren Leistungsanschluss 522 bzw. einen ersten Kontaktpol und einen zweiten weiteren Leistungsanschluss 524 bzw. einen zweiten Kontaktpol mit einer vorgeschalteten Schmelzsicherung 514 aufweist. Die Speichereinheit 230A ist hierbei für einen Einsatz im Pack konfiguriert. 5 shows a schematic representation of a memory unit 230A according to an embodiment of the present invention for an electrochemical energy storage system. Here corresponds to the in 5 illustrated storage unit 230A generally the memory unit off 3 with the exception that every energy storage device 210 instead of the Vorschaltstelle a first further power connection 522 or a first contact pole and a second further power connection 524 or a second contact pole with an upstream fuse 514 having. The storage unit 230A is configured for use in the pack.

In jeder elektrochemischen Energiespeichereinrichtung 210 ist der erste weitere Leistungsanschluss 522 elektrisch parallel zu dem ersten Leistungsanschluss 222 geschaltet und ist der zweite weitere Leistungsanschluss 524 zusammen mit der Schmelzsicherung 514 elektrisch parallel zu dem zweiten Leistungsanschluss 224 geschaltet. Gemäß dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Stromkabel 232, 234, 236 an den Leistungsanschlüssen 222, 224 der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 angeschlossen. Die weiteren Leistungsanschlüsse 522, 524 sind nicht verbunden. In every electrochemical energy storage device 210 is the first additional power connection 522 electrically parallel to the first power connection 222 switched and is the second additional power connection 524 together with the fuse 514 electrically parallel to the second power connection 224 connected. According to the in 5 illustrated embodiment of the present invention are the power cables 232 . 234 . 236 at the power connections 222 . 224 the electrochemical energy storage devices 210 connected. The other power connections 522 . 524 are not connected.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer Speichereinheit 230A gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein System zur elektrochemischen Energiespeicherung. Genau gesagt zeigt 6 die Speichereinheit aus 5 in einem für einen getrennten bzw. stationären Einsatz umgerüsteten Zustand. Dabei entspricht die in 6 dargestellte Speichereinheit 230A der Speichereinheit aus 5 mit der Ausnahme, dass die Stromkabel 232, 234, 236 als jeweils zwei lösbar seriell gekoppelte Einzelkabel ausgeführt sind, dass Service-Trenner und Pack-Sicherung an dem zweiten Stromkabel 234 weggelassen sind und dass die Stromkabel 232, 234, 236 an den weiteren Leistungsanschlüssen 522, 524 der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 angeschlossen sind, wobei die Leistungsanschlüsse 222, 224 der Energiespeichereinrichtungen 210 nicht verbunden, beispielsweise abgesperrt sind. 6 shows a schematic representation of a memory unit 230A according to an embodiment of the present invention for an electrochemical energy storage system. Exactly shows 6 the storage unit off 5 in a converted state for a separate or stationary use state. The corresponding in 6 illustrated storage unit 230A from the storage unit 5 with the exception that the power cables 232 . 234 . 236 in each case two detachably serially coupled individual cables are executed, that service disconnector and pack fuse on the second power cable 234 are omitted and that the power cables 232 . 234 . 236 at the other power connections 522 . 524 the electrochemical energy storage devices 210 are connected, with the power connections 222 . 224 the energy storage devices 210 not connected, for example, locked.

Da die Stromkabel 232, 234, 236 an den weiteren Leistungsanschlüssen 522, 524 angeschlossen und die Leistungsanschlüsse 222, 224 nicht verbunden sind, ist eine Umgehung der Leistungsanschlüsse 222, 224 über die Schmelzsicherungen 514 realisiert. Somit kann die Speichereinheit 230A durch Anschließen der jeweils zwei lösbar seriell gekoppelte Einzelkabel aufweisenden Stromkabel 232, 234, 236 an die weiteren Leistungsanschlüsse 522, 524 von einem Einsatz im Pack für einen getrennten Einsatz umgerüstet werden.As the power cables 232 . 234 . 236 at the other power connections 522 . 524 connected and the power connections 222 . 224 are not connected, is a bypass of the power connections 222 . 224 over the fuses 514 realized. Thus, the storage unit 230A by connecting each of the two detachably serially coupled single cable having power cable 232 . 234 . 236 to the other power connections 522 . 524 be converted from an insert in the pack for a separate use.

Unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Folgenden zusammenfassend und mit anderen Worten erläutert.With reference to the 2 to 6 Embodiments of the present invention are explained in the following summary and in other words.

Die elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 können für eine Nutzung beispielsweise in Kleinspeicheranlagen, abweichend von einer Anwendung bzw. Integration in einem Pack, berührungssicher ausgeführt, mit berührungssicheren Steckverbindern der Stromkabel 232, 234, 236 und den Sicherungselementen 414 oder den Schmelzsicherungen 514 für einen Kurzschluss- und Überlastfall nachgerüstet werden. Somit kann eine Umrüstung der Energiespeichereinrichtungen 210 von einem Einsatz im Pack, wie es in 3 und 5 gezeigt ist, zu einem getrennten Einsatz, wie es in 4 und 6 dargestellte ist, kostengünstig ermöglicht werden.The electrochemical energy storage devices 210 may be designed to be safe to touch, for example in small storage systems, deviating from an application or integration in a pack, with touch-safe connectors of the power cable 232 . 234 . 236 and the security elements 414 or the fuses 514 be retrofitted for a short circuit and overload. Thus, a Conversion of the energy storage devices 210 from a use in the pack as it is in 3 and 5 is shown to be a separate use, as in 4 and 6 is shown, are possible at low cost.

Jedes Steuergerät 215 ist ausgebildet, um eine Spannungsüberwachung der Energiespeichereinrichtung 210 auf Tiefentladung und Überladung und eine Überwachung der Zelltemperaturen durchzuführen. Hierfür relevante physikalische Größen werden in jeder Energiespeichereinrichtung 210 gemessen. Eine solche Überwachung mittels des Steuergerätes 215 kann im Sicherheitsfall, d. h. bei Verletzung kritischer Schwellwerte bzw. Grenzen, und/oder bei Fehlern im Rahmen einer Selbstdiagnose der Energiespeichereinrichtung 210 über den mittels der Kommunikationsschnittstelle 238 bereitgestellten redundanten Abschaltpfad die Energiespeichereinrichtung 210 mittels der Trenneinrichtung 240 sicher von einer Last trennen. Dies erfolgt insbesondere durch Absteuern des der Trenneinrichtung 240 über die Kommunikationsschnittstelle 238 bzw. den redundanten Abschaltpfad. Die für die Überwachung verwendeten kritischen Spannungs- und Temperaturwerte sind als Schwellwerte beispielsweise in einer Datenverarbeitungseinrichtung jedes Steuergerätes 215 vor Manipulation sicher ablegbar. Ein Auslösen bzw. Trennen der Energiespeichereinrichtungen 210 einer Speichereinheit 230A, 230B von dem elektrischen Anschluss 231 aufgrund eines Sicherheitsfalls wird manipulationssicher gespeichert, der redundante Abschaltpfad kann dann nicht mehr aktiviert werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann eine eindeutige Identifikationsinformation aufweisen, beispielsweise eine IPv6-Adresse, MAC-Adresse oder dergleichen, welche die Energiespeichereinrichtung 210 eindeutig identifiziert. Diese Identifikationsinformation kann zusammen mit den aktuellen Messwerten für Spannung und Temperatur über den Datenanschluss 228 und die Datenleitung 260, die beispielsweise potentialfrei ausgeführt sind, ausgelesen werden. Die aktuellen Mess- und Betriebsdaten werden im Sicherheitsfall nicht mehr ausgegeben, es kann kein spezieller Betriebsmodus, beispielsweise ein sogenanntes Cell-Balancing, mehr aktiviert werden. Zusätzlich können die kritischen Schwellwerte und optional auch die für einen optimalen Betrieb vorgesehenen Grenzen, beispielsweise Spannung, Temperatur, Strom, Ladungsgrad etc., über den Datenanschluss 228 und die Datenleitung 260 ausgelesen werden. Letztere Informationen können alternativ auch mittels der Identifikationsinformation aus einer zentralen Datenbank abgefragt werden.Each control unit 215 is designed to provide voltage monitoring of the energy storage device 210 to perform deep discharge and overcharge and monitoring of cell temperatures. Relevant physical quantities for this purpose are in each energy storage device 210 measured. Such monitoring by means of the control unit 215 may in case of security, ie in case of violation of critical thresholds or limits, and / or errors in the context of self-diagnosis of the energy storage device 210 via the communication interface 238 provided redundant shutdown the energy storage device 210 by means of the separating device 240 safely disconnect from a load. This is done in particular by Absteuern of the separator 240 via the communication interface 238 or the redundant shutdown path. The critical voltage and temperature values used for the monitoring are threshold values, for example in a data processing device of each control device 215 Safe to store before manipulation. A triggering or separating the energy storage devices 210 a storage unit 230A . 230B from the electrical connection 231 due to a security case, it is stored tamper-proof, the redundant shutdown path can then no longer be activated. The data processing device may have unique identification information, for example an IPv6 address, MAC address or the like, which the energy storage device 210 clearly identified. This identification information, along with the current voltage and temperature readings, can be sent through the data port 228 and the data line 260 , which are executed, for example, potential-free, are read. The current measurement and operating data are no longer output in case of security, it can no special mode of operation, such as a so-called cell balancing, more activated. In addition, the critical threshold values and, optionally, the limits provided for optimum operation, for example voltage, temperature, current, charge level, etc., can be transmitted via the data connection 228 and the data line 260 be read out. Alternatively, the latter information can also be queried by means of the identification information from a central database.

Sind die Leistungsanschlüsse 222, 224 bzw. Hochvoltanschlüsse der Energiespeichereinrichtungen 210 für den Einsatz im Pack für Berührungen durch Benutzer zugänglich, so kann für den getrennten Einsatz eine zusätzliche Abdeckung bzw. ein Gehäuse angeordnet sein. Wenn eine solche Abdeckung entfernbar ausgeführt wird, beispielsweise im Falle einer Modulspannung von unter 60 Volt, dann ist die Abdeckung konstruktiv so ausgeformt, dass vor einem Entfernen der Abdeckung jegliche Kabelverbindungen an der Energiespeichereinrichtung 210 zu entfernen sind. Damit wird verhindert, dass eine höhere Summenspannung als die Modulspannung berührt werden kann. Die Abdeckung der Kabelverbindungen ist in einer solchen Weise ausgeführt, dass beim Einführen eines isolierten Kabelschuhs oder Steckers eines der Stromkabel 232, 234, 236 eine Berührung spannungsführender Teile unmöglich gemacht ist.Are the power connections 222 . 224 or high-voltage terminals of the energy storage devices 210 accessible for use in the pack for contact by users, it may be arranged for separate use an additional cover or a housing. If such a cover is made removable, for example, in the case of a module voltage of less than 60 volts, then the cover is structurally shaped such that prior to removal of the cover, any cable connections to the energy storage device 210 are to be removed. This prevents that a higher sum voltage than the module voltage can be touched. The cover of the cable connections is designed in such a way that when inserting an insulated cable lug or plug one of the power cables 232 . 234 . 236 a contact of live parts is made impossible.

Für den Einsatz im Pack können die Energiespeichereinrichtungen 210 über geschraubte Kabelverbindungen 232, 234, 236 oder Stromschienen verschaltet sein oder werden. Eine solche Verschaltung kann für den getrennten Einsatz durch Stromkabel mit geringem Querschnitt ersetzt werden, die dem anwendungsbedingt geringeren Leistungsbedarf genügen und dadurch biegsamer und kostengünstiger sind. Das Anschließen der Stromkabel 232, 234, 236 an den Energiespeichereinrichtungen 210 kann insbesondere an den weiteren Leistungsanschlüssen 522, 524 bzw. zusätzlichen Kontaktpolen gesteckt erfolgen. In diesem Fall sind die Leistungsanschlüsse 222, 224 permanent unzugänglich gemacht und ist pro Energiespeichereinrichtung 210 jeweils ein weiterer Leistungsanschluss 524 über eine Schmelzsicherung 514 abgesichert. Dies ist in 6 dargestellt. Die Leistungsanschlüsse 222, 224 sowie die weiteren Leistungsanschlüsse 522, 524 an den Energiespeichereinrichtungen 210 sind dabei so ausgeführt, dass auch beim Einführen eines isolierten Kabelschuhs oder Steckers keine Berührung spannungsführender Teile möglich ist.For use in the pack, the energy storage devices 210 over bolted cable connections 232 . 234 . 236 or busbars are or will be interconnected. Such a circuit can be replaced for separate use by power cables with a small cross-section, which meet the application-related lower power consumption and thus more flexible and cost-effective. Connecting the power cables 232 . 234 . 236 at the energy storage facilities 210 can in particular at the other power connections 522 . 524 or additional contact poles plugged done. In this case, the power connections 222 . 224 permanently inaccessible and is per energy storage device 210 one more power connection each 524 over a fuse 514 hedged. This is in 6 shown. The power connections 222 . 224 as well as the other power connections 522 . 524 at the energy storage facilities 210 are designed so that even when inserting an insulated cable lug or plug no contact live parts is possible.

Alternativ können die Stromkabel 232, 234, 236 an den Leistungsanschlüssen 222, 224 fest verschraubt sein. Zur Erhöhung der Sicherheit kann ein Lösen einer solchen geschraubten Kabelverbindung an den Energiespeichereinrichtungen 210 durch eine Abdeckung der Verschraubung verhindert werden, die nicht ohne Zerstörung entfernt werden kann.Alternatively, the power cables 232 . 234 . 236 at the power connections 222 . 224 be firmly screwed. To increase safety, a release of such a screwed cable connection to the energy storage devices 210 be prevented by a cover of the screw, which can not be removed without destruction.

Insbesondere mit Bezug auf 4 und 6 ist anzumerken, dass die Stromkabel 232, 234, 236 an ihren freien Binnenenden, an denen die jeweiligen Einzelkabel gekoppelt sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel berührungssichere Steckverbinder aufweisen. Die Steckverbinder sind, wie zum Beispiel bei Fotovoltaik-Anlagen üblich, gerichtet und somit verpolungssicher ausgeführt. Damit ist eine Serienschaltung möglich, aber ein Verpolen wird verhindert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Stromkabel 232, 234, 236 für einen getrennten Einsatz eine geringere Strombelastbarkeit auf, als dies für den Einsatz im Pack erforderlich wäre. Für den Kurzschluss- und Überlastfall verbaute Sicherungselemente 414 oder Schmelzsicherungen 514 verhindern auch eine unzulässige Erwärmung solcher Stromkabel 232, 234, 236 sowie deren Steckverbinder.With particular reference to 4 and 6 It should be noted that the power cables 232 . 234 . 236 have at their free inland ends to which the respective individual cables are coupled, according to one embodiment have touch-safe connector. The connectors are, as for example in photovoltaic systems usual, directed and thus executed reverse polarity protected. This is a series connection possible, but reverse polarity is prevented. According to one embodiment, the power cables 232 . 234 . 236 For a separate use, a lower current carrying capacity than would be required for use in the pack. For the Short circuit and overload case installed fuse elements 414 or fuses 514 also prevent inadmissible heating of such power cables 232 . 234 . 236 and their connectors.

Sind die Stromkabel 232, 234, 236 an den Leistungsanschlüssen 222, 224 fest verschraubt, ist die Vorschaltstelle 312 vorgesehen, an der für den Einsatz im Pack ein Kurzschlussbügel bzw. Leitungsstück und für den getrennten Einsatz das Sicherungselement 414 für den Kurzschluss- und Überlastfall verbaut werden kann. Das Sicherungselement 414 kann für den getrennten Einsatz so verbaut werden, dass spannungsführende Teile auch während eines Austausches des Sicherungselements 414 berührungssicher bleiben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann hierfür ein Spezialwerkzeug vorgesehen sein, beispielsweise ähnlich wie für NH-Sicherungen verwendet. Das Sicherungselement 414 wird beispielsweise gesteckt und kann gegebenenfalls zusätzlich verschraubt werden. Die Kurzschlussbrücke ist für den Einsatz im Pack rüttelsicher an der Vorschaltstelle 312 verschraubt.Are the power cables 232 . 234 . 236 at the power connections 222 . 224 screwed tight, is the ballast 312 provided at the for use in the pack a shorting bar or line piece and for separate use the fuse element 414 can be installed for short circuit and overload. The fuse element 414 can be installed for separate use so that live parts even during an exchange of the fuse element 414 stay safe to touch. According to one embodiment, a special tool may be provided for this purpose, for example similar to that used for NH fuses. The fuse element 414 is plugged in, for example, and can optionally be screwed on additionally. The short-circuiting bridge is shakeproof at the control point for use in the pack 312 screwed.

7 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung 210 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Energiespeichereinrichtung 210 kann es sich um eine der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen aus einer der 2 bis 6 handeln. Von der Energiespeichereinrichtung 210 sind in 7 hierbei das Steuergerät 215, der erste Leistungsanschluss 222, der zweite Leistungsanschluss 224, der Kommunikationsanschluss 226 und der Datenanschluss 228 gezeigt sowie ferner eine Speicherzelle 700, eine Temperaturerfassungseinrichtung 702, eine Spannungserfassungseinrichtung 704, ein Batteriesensormodul 706, ein Mikrocontroller 710, Identifikationsdaten 712 bzw. eine Identifikationsinformation, eine Definitionsinformation und Messdaten 714, eine Betriebsinformation 716, ein Trennelement 720, ein Isolationselement 730, eine Strommesseinrichtung 740 und eine Schutzeinrichtung 750 dargestellt. 7 shows a schematic representation of an electrochemical energy storage device 210 according to an embodiment of the present invention. In the energy storage device 210 it may be one of the electrochemical energy storage devices of any of the 2 to 6 act. From the energy storage device 210 are in 7 here the control unit 215 , the first power connection 222 , the second power connection 224 , the communication port 226 and the data port 228 as well as a memory cell 700 , a temperature detecting device 702 , a voltage detection device 704 , a battery sensor module 706 , a microcontroller 710 , Identification data 712 or an identification information, a definition information and measurement data 714 , an operating information 716 , a separator 720 , an insulation element 730 , a current measuring device 740 and a protective device 750 shown.

Die Speicherzelle 700 ist als eine galvanische Sekundärzelle elektrisch zwischen den ersten Leistungsanschluss 222 und den zweiten Leistungsanschluss 224 geschaltet. Die Strommesseinrichtung 740 und die Schutzeinrichtung 750 sind hierbei mit der Speicherzelle 700 in Reihe geschaltet. Dabei ist die Speicherzelle 700 zwischen die Strommesseinrichtung 740 und die Schutzeinrichtung 750 geschaltet.The memory cell 700 is electrically connected between the first power terminal as a galvanic secondary cell 222 and the second power port 224 connected. The current measuring device 740 and the protective device 750 are here with the memory cell 700 connected in series. Here is the memory cell 700 between the current measuring device 740 and the protective device 750 connected.

Das Steuergerät 215 der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung 210 weist das Batteriesensormodul 706, den Mikrocontroller 710, in dem die Identifikationsdaten 712, die Definitionsinformation und Messdaten 714 und die Betriebsinformation 716 gespeichert sind, das Trennelement 720 und das Isolationselement 730 auf.The control unit 215 the electrochemical energy storage device 210 indicates the battery sensor module 706 , the microcontroller 710 in which the identification data 712 , the definition information and measurement data 714 and the operating information 716 are stored, the separator 720 and the isolation element 730 on.

Mit dem Batteriesensormodul 706 sind die Temperaturerfassungseinrichtung 702 zum Erfassen einer Temperatur der Speicherzelle 700 und die Spannungserfassungseinrichtung und Zellentladevorrichtung 704 zum Erfassen einer elektrischen Spannung und Entladung für den Balancing-Betrieb der Speicherzelle 700 datenübertragungsfähig verbunden. Das Batteriesensormodul 706 ist datenübertragungsfähig mit dem Mikrocontroller 710 verbunden. Der Mikrocontroller 710 ist datenübertragungsfähig und/oder elektrisch mit dem Trennelement 720, dem Isolationselement 730 und der Schutzeinrichtung 750 verbunden.With the battery sensor module 706 are the temperature detection device 702 for detecting a temperature of the memory cell 700 and the voltage detector and cell discharger 704 for detecting an electrical voltage and discharge for the balancing operation of the memory cell 700 data-transferable connected. The battery sensor module 706 is data transferable with the microcontroller 710 connected. The microcontroller 710 is data transferable and / or electrically with the separator 720 , the isolation element 730 and the protective device 750 connected.

Das Trennelement 720 ist ausgebildet, um ansprechend auf ein Signal von dem Mikrocontroller 710 durch Deaktivieren des Kommunikationsanschlusses 226 das Trennsignal die Kommunikationsschnittstelle anzulegen. Somit ist der Mikrocontroller 710 über das Trennelement 720 mit dem Kommunikationsanschluss 226 verbunden. Das Isolationselement 730 ist elektrisch zwischen den Mikrocontroller 710 und den Datenanschluss 228 geschaltet. Die Schutzeinrichtung 750 ist ausgebildet, um ansprechend auf ein Signal von dem Mikrocontroller 710 eine elektrische Leitung von dem ersten Leistungsanschluss 222 über die Speicherzelle 700 zu dem zweiten Leistungsanschluss 222 zu unterbrechen bzw. zu öffnen. Bei der Schutzeinrichtung 750 handelt es sich hierbei um eine irreversible Trenneinrichtung, beispielsweise eine sogenannte Active Fuse.The separating element 720 is designed to be responsive to a signal from the microcontroller 710 by disabling the communication port 226 the isolation signal to create the communication interface. Thus, the microcontroller 710 over the separating element 720 with the communication port 226 connected. The isolation element 730 is electrically between the microcontroller 710 and the data port 228 connected. The protective device 750 is designed to be responsive to a signal from the microcontroller 710 an electrical line from the first power port 222 over the memory cell 700 to the second power port 222 to interrupt or open. At the protection device 750 this is an irreversible separator, for example a so-called Active Fuse.

Anders ausgedrückt ist somit zur Erhöhung einer Manipulationssicherheit eine irreversible Trenneinrichtung in Gestalt der Schutzeinrichtung 750 in der Energiespeichereinrichtung 210 verbaut. Dabei wird die Schutzeinrichtung 750 im Sicherheitsfall durch das Steuergerät 215 ausgelöst. Die Schutzeinrichtung 750 kann optional als Ersatz für ein Sicherungselement oder eine Schmelzsicherung verwendet werden, wenn eine Strommessung 740 in der Energiespeichereinrichtung 210 vorgesehen ist. In diesem Fall kann auch bei Überstrom die Schutzeinrichtung 750 angesteuert werden.In other words, an irreversible separating device in the form of the protective device is thus to increase security against tampering 750 in the energy storage device 210 installed. In the process, the protective device becomes 750 in case of security by the control unit 215 triggered. The protective device 750 can optionally be used as a replacement for a fuse or fuse when performing a current measurement 740 in the energy storage device 210 is provided. In this case, even with overcurrent, the protective device 750 be controlled.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Steuern eines Flusses elektrischer Energie in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist das Verfahren 800 in Verbindung mit dem System 200 zur elektrochemischen Energiespeicherung aus 2 ausführbar. Insbesondere ist das Verfahren 800 unter Verwendung der Energieflusssteuereinrichtung bzw. dem Energieflussmanager aus 2 ausführbar. Das Verfahren 800 weist gemäß dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Schritt 810 des Einlesens, einen Schritt 820 des Erzeugens und einen Schritt 830 des Bereitstellens auf. 8th shows a flowchart of a method 800 for controlling a flow of electrical energy in an electrochemical energy storage system according to an embodiment of the present invention. Here is the procedure 800 in connection with the system 200 for electrochemical energy storage 2 executable. In particular, the method 800 using the energy flow control device or the energy flow manager 2 executable. The procedure 800 according to the in 8th illustrated embodiment of the present invention, a step 810 of reading in, one step 820 of creating and a step 830 of providing.

Im Schritt 810 des Einlesens werden Daten hinsichtlich der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung von dem Datenanschluss eingelesen. Zusätzlich oder alternativ wird im Schritt 810 des Einlesens ein Anforderungssignal entweder zur Energiespeicherung von zumindest einer an die Sammelschiene angeschlossenen Einrichtung zum Generieren elektrischer Energie oder zur Energielieferung von zumindest einer an die Sammelschiene angeschlossenen Last eingelesen.In step 810 When read in, data regarding the at least one electrochemical energy storage device is read from the data port. Additionally or alternatively, in step 810 reading in a request signal either for energy storage of at least one device connected to the busbar for generating electrical energy or for energy delivery of at least one load connected to the busbar.

Im Schritt 820 des Erzeugens wird unter Verwendung der Daten und zusätzlich oder alternativ unter Verwendung des Anforderungssignals ein Steuersignal zum Steuern des Flusses elektrischer Energie erzeugt. Dabei ist das Steuersignal geeignet, um einen Fluss elektrischer Energie entweder von der zumindest einen Einrichtung zum Generieren elektrischer Energie über die Sammelschiene in das System oder von dem System über die Sammelschiene an die zumindest eine Last zu bewirken.In step 820 of generating, using the data and additionally or alternatively using the request signal, a control signal for controlling the flow of electrical energy is generated. In this case, the control signal is suitable for causing a flow of electrical energy either from the at least one device for generating electrical energy via the busbar into the system or from the system via the busbar to the at least one load.

Im Schritt 830 des Bereitstellens wird das Steuersignal an die zumindest eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung, an zumindest eine Trenneinrichtung in dem System und zusätzlich oder alternativ an die zumindest eine Einrichtung zum Generieren elektrischer Energie oder die zumindest eine Last bereitgestellt.In step 830 the control signal is provided to the at least one electrochemical energy storage device, to at least one separation device in the system, and additionally or alternatively to the at least one device for generating electrical energy or the at least one load.

9 zeigt eine schematische Darstellung 900 von Daten in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die der Darstellung 900 aufgeführten Daten stehen im Zusammenhang mit beispielsweise dem System zur elektrochemischen Energiespeicherung aus 2. 9 shows a schematic representation 900 of data in an electrochemical energy storage system according to an embodiment of the present invention. The presentation 900 listed data are related to, for example, the electrochemical energy storage system 2 ,

Insbesondere sind in der Darstellung 900 hierbei Moduldaten 901 gezeigt. Eine Datenherkunft der Moduldaten 901 ist in 9 lediglich beispielhaft in Zustände 902, Informationspfade 903, Kommunikation 904, Kommunikationsmedium 905, Energiespeicher 906 und Informationsspeicher 907 unterteilt. Die Moduldaten 901 sind hinsichtlich einer Datenart in weiche, gemessene und berechnete, veränderliche Daten 910 und harte, hersteller- und zellspezifische, unveränderliche Daten 911 unterteilt.In particular, in the illustration 900 here module data 901 shown. A data source of the module data 901 is in 9 merely as an example in states 902 , Information paths 903 , Communication 904 , Communication medium 905 , Energy storage 906 and information storage 907 divided. The module data 901 are in terms of a data type in soft, measured and calculated, variable data 910 and hard, proprietary and cell-specific, immutable data 911 divided.

Die weichen Daten 910 sind weiter in aktuelle Betriebsdaten 921, in Abschaltinformation/Befehle 922, in alterungsabhängige Daten 923, in kumulierte Betriebsdaten 924 und in betriebszustandsabhängige Daten 925 unterteilt.The soft data 910 are still in current operating data 921 , in shutdown information / commands 922 , in age-dependent data 923 , in accumulated operating data 924 and in operating state dependent data 925 divided.

Die harten Daten 911 können teilweise in den Energiespeichereinrichtungen und teilweise auch in der Wolke bzw. Cloud gespeichert sein. Dabei sind die harten Daten 911 weiter in herstellerspezifische und modulspezifische Daten 926 und Grenzen 927 unterteilt, wobei die Grenzen 927 ferner in sicherheitsrelevante, harte Betriebsgrenzen 928 und empfohlene, lebensdauerrelevante, weiche Grenzen 929 unterteilt sind.The hard data 911 may be partially stored in the energy storage devices and partly also in the cloud. Here are the hard data 911 Continue with manufacturer-specific and module-specific data 926 and limits 927 divided, with the limits 927 also in safety-relevant, hard operating limits 928 and recommended, life-relevant, soft limits 929 are divided.

Zu den aktuellen Betriebsdaten 921, die den weichen Daten 910 zugehörig sind, zählen Daten zu Modulspannung 931 und Modulstrom 932. Abschaltinformation/Befehle 922 umfassen Daten zu Warnung 933 und Abschaltung 934. Die zu den weichen Daten 910 gehörenden alterungsabhängigen Daten 923 weisen einen sogenannten State-of-Health (SOH) bzw. Gesundheitszustand 935 der Energiespeichereinrichtungen auf. Dieser kann aus internen und externen Messdaten berechnet werden und in der externen Steuereinrichtung und/oder in der Wolke gespeichert sein. Die kumulierten Betriebsdaten 924 umfassen Daten zu Ladezustand 936 (SOC = State-of-Charge) und Swing 937. Zu den betriebszustandsabhängigen Daten 925 schließlich zählen Daten hinsichtlich einer angeforderten Sonderladung (z.B. Cell-Balancing) 938, einer Zyklenzahl 939, einem Überschreiten oder Unterschreiten weicher Grenzen 940, einem Überschreiten oder Unterschreiten harter Grenzen 941 sowie einer ausgelösten Abschaltung 942.To the current operating data 921 that the soft data 910 belong to, data count to module voltage 931 and module current 932 , Deactivation information / instructions 922 include data about warning 933 and shutdown 934 , The to the soft dates 910 belonging age-related data 923 have a so-called state-of-health (SOH) or state of health 935 the energy storage devices on. This can be calculated from internal and external measurement data and stored in the external control device and / or in the cloud. The accumulated operating data 924 include data on state of charge 936 (SOC = state-of-charge) and swing 937 , To the operating state dependent data 925 finally, data counts regarding a requested special charge (eg cell-balancing) 938 , a number of cycles 939 , exceeding or falling below soft limits 940 , exceeding or falling below hard limits 941 and a tripped shutdown 942 ,

Die zu den harten Daten 911 gehörigen, herstellerspezifischen und modulspezifischen Daten 926 umfassen Daten hinsichtlich Hersteller, Produktionsdatum und Produktionsort 951, Modulidentifikation 952, Typ 953 z. B. Zellentyp, Ladeverfahren 954, Heizungsverfahren und Kühlungsverfahren 955 sowie Nominaldaten 956. Die harten Betriebsgrenzen 928 betreffen minimale und maximale Modulspannung 961, Modultemperatur 962 und Modulstrom 963. Harte Grenzen führen zu Warnung bzw. Abschaltung. Die empfohlenen weichen Grenzen 929 beziehen sich auf minimale und maximale Modulspannung 964, Modultemperatur 965 und Modulstrom 966. Weiche Grenzen sind die empfohlenen Wohlfühlgrenzen für eine spezifizierte Lebensdauer.The hard data 911 associated, manufacturer-specific and module-specific data 926 include data regarding manufacturer, production date and place of production 951 , Module identification 952 , Type 953 z. B. cell type, charging method 954 , Heating method and cooling method 955 as well as nominal data 956 , The hard operating limits 928 concern minimum and maximum module voltage 961 , Module temperature 962 and module current 963 , Hard limits lead to warning or shutdown. The recommended soft limits 929 refer to minimum and maximum module voltage 964 , Module temperature 965 and module current 966 , Soft limits are the recommended comfort limits for a specified life.

10 zeigt eine schematische Darstellung 1000 von Modulen 1001 in einem System zur elektrochemischen Energiespeicherung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die der Darstellung 1000 aufgeführten Module 1001 sind im Zusammenhang mit beispielsweise dem System zur elektrochemischen Energiespeicherung aus 2 als Module im Verbund zu betrachten. 10 shows a schematic representation 1000 of modules 1001 in an electrochemical energy storage system according to an embodiment of the present invention. The presentation 1000 listed modules 1001 are related to, for example, the electrochemical energy storage system 2 to consider as modules in the composite.

Die Module 1001 umfassen hierbei einen Manager 1002 bzw. Energieflussmanager, wobei dem Manager 1002 ferner Kommunikationsmodule 1003, ein Leitrechner 1004 und ein Human Interface Device (HID) 1005 zugeordnet sind, externem Messmodule 1006, ein Wechselrichter 1007, einen Photovoltaik-Generator 1008 bzw. PV-Generator, der ein PV-Feld 1009 einen Maximum-Power-Tracker 1010 bzw. Maximal-Leistungspunkt-Sucheinrichtung, ein Schütz 1011 und eine Kommunikationseinheit 1012 aufweist, und einen Batteriespeicher 1020. Der Batteriespeicher 1020 ist weiter in ein Speichermodul 1021, ein Schaltschütz 1022, eine Kühleinheit 1023, eine Kommunikationseinheit 1024 und eine Isolationsüberwachung 1025 untergliedert.The modules 1001 include a manager 1002 or energy flow manager, the manager 1002 furthermore communication modules 1003 . a master computer 1004 and a Human Interface Device (HID) 1005 are assigned, external measuring modules 1006 , an inverter 1007 , a photovoltaic generator 1008 or PV generator, which is a PV field 1009 a maximum power tracker 1010 or maximum power point search facility, a contactor 1011 and a communication unit 1012 and a battery storage 1020 , The battery storage 1020 is further into a memory module 1021 , a contactor 1022 , a cooling unit 1023 , a communication unit 1024 and insulation monitoring 1025 subdivided.

Das Speichermodul 1021 des Batteriespeichers 1020 umfasst ein Messmodul bzw. Strommessmodul 1030, das den Modulstrom beispielsweise genau misst, ein Batteriemodul 1031 und ein Seriellmodul 1032 für die Serienschaltung von Modulen, das den Modulstrom insbesondere genau misst und die Gesamt Spannung misst. Das Schaltschütz 1022 ist in Ladeschaltung und Schütz 1033, Hauptschütz 1034 und Störfallauslösung 1035 untergliedert. Die Kühleinheit 1023 umfasst eine Temperatur- und Kühlungsinformation 1036, insbesondere im Hinblick auf ein Kühlmedium, eine Ventilansteuerung 1037, eine Kompressoransteuerung 1038 und eine Heizungsansteuerung 1039. Die Kommunikationseinheit 1024 ist in Pegelübersetzung/galvanische Trennung 1040 und Router-Funktion 1041 unterteilt. Die Isolationsüberwachung 1025 umfasst eine Isolationsmessung 1042 eine Pilot-Line-Überwachung 1043 und einen Hauptschalter 1044.The memory module 1021 of the battery storage 1020 includes a measuring module or current measuring module 1030 that accurately measures the module current, for example, a battery module 1031 and a serial module 1032 for the series connection of modules, which in particular measures the module current precisely and measures the total voltage. The contactor 1022 is in charging circuit and contactor 1033 , Main contactor 1034 and accident triggering 1035 subdivided. The cooling unit 1023 includes temperature and cooling information 1036 , in particular with regard to a cooling medium, a valve control 1037 , a compressor control 1038 and a heater driver 1039 , The communication unit 1024 is in level translation / galvanic isolation 1040 and router function 1041 divided. The insulation monitoring 1025 includes an insulation measurement 1042 a pilot line monitoring 1043 and a main switch 1044 ,

Ein in der Darstellung 1000 eingezeichneter Pfeil von dem Batteriespeicher 1020 zu dem Manager 1002 symbolisiert eine Datenübertragungsverknüpfung zwischen denselben.One in the presentation 1000 drawn arrow from the battery storage 1020 to the manager 1002 symbolizes a data transfer link between them.

Unter Bezugnahme auf die 2 bis 10 werden im Folgenden zusätzliche Randbedingungen sowie Realisierungshinweise im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zusammenfassend und mit anderen Worten erläutert.With reference to the 2 to 10 In the following, additional boundary conditions and realization instructions in connection with exemplary embodiments of the present invention are explained in summary and in other words.

Zusätzliche Randbedingungen betreffen beispielsweise Einsatzort und Einsatzbedingungen. Während in einem KFZ-Einsatz beispielsweise Leistungs- und Energieanforderungen hoch sind und ein Temperaturbereich von 35 Grad Celsius bis 40 Grad Celsius reicht bzw. eine Leistungs- und Energiedichte bzw. ein Gewicht entscheidend ist, gelten bei einem Einsatz in einem Weiternutzungsszenario in diesen Bereichen geringere Anforderungen. Hier gehören Betriebssicherheit, Lebensdauer, Vernetzung und Steuerung zu den Herausforderungen an das System 200 zur Energiespeicherung als ein offenes System auch in Bezug auf Sicherheit, Ladewirkungsgrad etc. Auch eine Nutzungsdauer und Kompatibilität bzw. Abwärtskompatibilität stellen zu betrachtende Randbedingungen dar. Durch eine hohe Lebensdauer des Systems 200 und hohen Investitionen kommt einer Zukunftssicherheit des Systems 200 sowie einer Abwärtskompatibilität für einen Einsatz in heute noch nicht bekannten Anwendungen eine hohe Bedeutung zu. Hierbei ist einem offenen System – wenn möglich – der Vorzug zu geben, da hier eine niedrige Einstiegsschwelle für einen Markteintritt und damit ein rascher Zuwachs an verfügbaren Geräten und Systemen erzielt werden kann.Additional boundary conditions relate, for example, to the location and conditions of use. For example, while performance and energy requirements are high in a car use, with a temperature range of 35 degrees Celsius to 40 degrees Celsius, or a power and energy density or weight is critical, when used in a re-use scenario in these areas lower Conditions. Operational safety, durability, networking and control are among the challenges facing the system 200 for energy storage as an open system also in terms of safety, charging efficiency, etc. Also a service life and compatibility or backward compatibility are to be considered boundary conditions. Due to a long life of the system 200 and high investment comes a future security of the system 200 and backwards compatibility for use in applications that are not yet known. In this case, preference should be given to an open system, if possible, since a low entry threshold for market entry and thus a rapid increase in available devices and systems can be achieved.

Eine weitere zu betrachtende Randbedingung ist eine Modularisierung. Eine Kombination von Einheiten kann sowohl auf Modul-Ebene, wie auf Pack-Ebene, als Seriell- und Parallelschaltung, beispielsweise eingeschränkt, möglich sein, wobei ein Schwerpunkt der Wiederverwendung auf kostenintensiven Speichermodulen liegt. Eine Kombination verschiedener Batterietechnologien und Spannungsebenen wird gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ebenfalls ermöglicht. Die Modularisierung kann insbesondere so erfolgen, dass unterschiedliche Speichereinheiten, beispielsweise hinsichtlich Spannungen, Kapazitäten, Technologien etc., kombiniert werden können. Da davon auszugehen ist, dass Anlagen verändert, teilweise ersetzt und erweitert werden, z. B. größerer PV-Generator und größerer Speicher, kann gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erreicht werden, dass eine Systemebene und Kontrollebene auf einfache Weise durch einen Techniker oder einen einfachen Benutzer erweiterbar und konfigurierbar sind. Um auf neue Komponenten und damit auch nicht vollständig bekannte Anforderungen im Stationärbereich flexibel reagieren zu können, ist es wichtig, den Sicherheitsaspekt vom Energiemanagement getrennt zu halten. Während sicherheitsrelevante Daten über Lebensdauer garantiert werden sollen, ist das Energiemanagement einfach aktualisierbar zu halten, damit neue Erkenntnisse und Algorithmen integriert werden können, beispielsweise ein Software-Update des Energiemanagements, z. B. mit konfigurierbaren sogenannten trusted-Apps bzw. vertrauenswürdigen Anwendungen. Bei stationären Anlagen können verschiedene Energieerzeuger, wie PV-Generatoren, Windgeneratoren, Wärme-Kraftkopplungen (BHKW, Blockheizkraftwerke), aber auch klassische Ladegeräte, mit mehreren Energiespeichereinrichtungen 210 kombiniert werden. Die erzeugte elektrische Energie kann entweder einem Inselnetz zur Verfügung gestellt oder in ein Niederspannungsnetz eingespeist werden. Bei geeigneten Rahmenbedingungen kann auch eine Netzpufferung, Netzstabilisierung mit Blindleistungskompensation oder eine Speicherung von Netzenergie zu Schwachlastzeiten erfolgen. Die beteiligten sicherheitsrelevanten Module bzw. Energiespeichereinrichtungen 210 sollen möglichst über eine generische Schnittstelle verbunden werden. Günstig ist eine Identifikation der Module und ihrer wesentlichen Eigenschaften vor der Systemintegration, damit beispielsweise ein Ankauf von ungeeigneten Modulen mit falscher Spannung oder dergleichen verhindert werden kann. Hier kann eine Seriennummer als Identifikationsinformation Zugang zu beispielsweise gesicherten Daten in der Wolke ermöglichen, wobei diese beispielsweise auf Versteigerungsplattformen angegeben werden kann.Another boundary condition to consider is a modularization. A combination of units may be possible both at the module level and at the pack level, as serial and parallel, for example limited, with a focus on reuse being on costly memory modules. A combination of different battery technologies and voltage levels is also enabled in accordance with embodiments of the present invention. The modularization can in particular be such that different storage units, for example with regard to voltages, capacities, technologies, etc., can be combined. Since it can be assumed that facilities are changed, partially replaced and expanded, for. B. larger PV generator and larger memory can be achieved according to embodiments of the present invention, that a system level and control level in a simple manner by a technician or a simple user extensible and configurable. In order to be able to react flexibly to new components and thus also not completely known requirements in the stationary area, it is important to keep the safety aspect separate from the energy management. While safety-relevant data is to be guaranteed over the lifetime, the energy management is easy to update, so that new insights and algorithms can be integrated, for example, a software update of the energy management, eg. B. with configurable so-called trusted apps or trusted applications. In stationary systems, various energy generators, such as PV generators, wind generators, combined heat and power (CHP, combined heat and power), but also classic chargers, with multiple energy storage devices 210 be combined. The electrical energy generated can either be made available to a stand-alone grid or fed into a low-voltage grid. Under suitable conditions, network buffering, grid stabilization with reactive power compensation or storage of grid energy at low load times can also take place. The participating safety-relevant modules or energy storage devices 210 should be connected via a generic interface if possible. It is advantageous to identify the modules and their essential properties before system integration, so that, for example, a purchase of Inappropriate modules with incorrect voltage or the like can be prevented. Here, a serial number as identification information can provide access to, for example, secured data in the cloud, which can be specified, for example, on auction platforms.

Auch Sicherheitsanforderungen für den Betrieb und Datenintegrität stellen zu berücksichtigende Randbedingungen dar. Sicherheit und Integrität kommen bei Lithium-Speichersystemen aufgrund des hohen Gefährdungspotenzials bei missbräuchlicher Verwendung eine große Bedeutung zu, um eine thermische Zerstörung bei Über- und Tiefentladung sowie bei Betrieb außerhalb der spezifizierten Temperatur sicher zu verhindern. Hinzu kommt, dass Fälschungen und nicht fachgerecht ausgeführte Reparaturen aufgrund der hohen Investitionskosten und Risiken erkennbar sein sollen.Safety requirements and integrity are also of great importance for lithium storage systems due to the high risk of misuse in order to ensure thermal destruction during over- and over-discharge as well as operation outside of the specified temperature to prevent. In addition, counterfeiting and improperly executed repairs should be recognizable due to the high investment costs and risks.

Im Folgenden werden kurze zusammenfassende Hinweise zur Realisierung gegeben. Diese betreffen zunächst eine Modularisierung bezogen auf eine Speicher-Hardware. Um einen langjährigen Einsatz der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 in wechselnder Kombination mit verschiedenen Generatoren und Lastschaltungen, beispielsweise Umrichtern, sicherstellen zu können, sollen Aufgaben für Sicherheit und Steuerung auf mehrere Ebenen verteilt werden und Schnittstellen geeignet definiert werden. Da es sich um Geräte mit Netzspannungsniveau bzw. Netzspannungsanbindung handelt, sollen diese geeignet isoliert und die Kommunikationsleitungen potentialgetrennt ausgeführt sein. Um eine potentialgetrennte Kommunikation zu ermöglichen, sollen die Module hinsichtlich der Hilfsspannungsversorgung energiesparend eigenversorgt sein, d. h. jedes Modul weist ein Netzteil auf, das aus dem Leistungskreis versorgt wird. Um einen Ruhestrombedarf niedrig zu halten und eine Lebensdauer der Elektronik zu erhöhen, sollen Modulsteuerungen einen Ruhemodus bzw. Sleep-Mode aufweisen, der durch Aktivität an einer Datenschnittstelle beendet wird. Alternativ kann auch eine potentialgetrennte Hilfsspannungsversorgung aus dem Netz erfolgen. Für Hilfsmodule und eine externe Steuereinrichtung bzw. einen Energieflussmanager gelten geringere Anforderungen bezüglich einer Haltbarkeit, da diese der Informationstechnik zuzuordnen sind und eine Lebensdauer entsprechend der dort üblichen Innovationszyklen von 3–10 Jahren ausreichend ist.In the following short summary notes for the realization are given. These relate first to a modularization with respect to a storage hardware. For many years of use of the electrochemical energy storage devices 210 in alternating combination with different generators and load circuits, for example converters, to be able to ensure tasks for safety and control are to be distributed over several levels and interfaces are suitably defined. Since these are devices with mains voltage level or mains voltage connection, they should be suitably insulated and the communication lines must be electrically isolated. In order to enable isolated communication, the modules should be self-powered with regard to the auxiliary voltage supply, ie each module has a power supply that is supplied from the power circuit. To keep quiescent power requirements low and increase the life of the electronics, module controllers should have a sleep mode that is terminated by activity on a data interface. Alternatively, a potential-separated auxiliary voltage supply from the network can be done. For auxiliary modules and an external control device or an energy flow manager apply lower requirements for durability, since they are associated with information technology and a life corresponding to the usual there innovation cycles of 3-10 years is sufficient.

Eine Modularisierung ist auch auf Information bezogen. In den Energiespeichereinrichtungen 210 sind lediglich die sicherheitsrelevanten Informationen und Daten im Modul selbst gespeichert. Zu diesen Daten gehören neben einer Identität, beispielsweise bezogen auf Hersteller, Geräteart etc., und Angaben zu definierten Betriebsbereichen beispielsweise für Laden und Entladen auch wichtige historische Ereignisse, die Auskunft über Sicherheitsrisiken durch Missbrauch der Energiespeichereinrichtungen 210 enthalten. Eine Integrität von gespeicherten Daten kann mit vertrauenswürdigen Chips bzw. sogenannten trusted-chips zur Verbesserung von Manipulations- und Fälschungssicherheit in der jeweiligen Einheit selbst erfolgen. Ein verschlüsseltes Frage-Antwort-Spiel (siehe CCPL) wird für eine Identifizierung der jeweiligen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung 210 und die Integrität der Daten verwendet, z. B. asymmetrische Verschlüsselung (vgl. PGP – Pretty-Good-Privacy). Durch eine Anmeldung der Energiespeichereinrichtung 210 in der Wolke über den Energieflussmanager kann auch eine Verfolgbarkeit der Energiespeichereinrichtung 210 ermöglicht werden, ähnlich einem Serviceheft eines KFZ. Abgeleitete Information, wie beispielsweise State-of-Charge oder State-of-Health werden vorzugsweise nicht in der Energiespeichereinrichtung 210 berechnet und gespeichert, sondern hierfür werden auch externe Messdaten und Simulationsmodelle verwendet. Angaben zu den Energiespeichereinrichtungen 210 sowie Modelle, Modellparameter und Algorithmen, die zum optimalen Betrieb der Energiespeichereinrichtungen 210 unter den durch den Einsatz vorgegebenen Umweltbedingungen optimieren oder erforderlich sein können, z. B. in einem Container ohne Kühlung, sollen in der Wolke gespeichert werden. Damit ist eine Aktualisierung im laufenden Betrieb möglich, beispielsweise mittels Anwendungen mit vertrauenswürdigen Daten (Apps mit trusted-data). Das Energiemanagement ist ausgebildet, um physikalisch unterschiedliche Energiespeichereinrichtungen 210 getrennt voneinander zu betrachten und zu steuern. Zusätzlich können Heiz- oder Kühlanforderungen der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 beispielsweise mit jenen eines Blockheizkraftwerks oder einer Klimaanlage effizient verknüpft werden. Die Verknüpfung mit dem thermischen Management soll nicht betrachtet werden.Modularization is also related to information. In the energy storage facilities 210 only the safety-related information and data are stored in the module itself. In addition to an identity, for example related to manufacturer, type of device, etc., and data on defined operating ranges, for example for loading and unloading, these data also include important historical events that provide information about security risks due to misuse of the energy storage devices 210 contain. An integrity of stored data can be done with trusted chips or so-called trusted chips to improve security against tampering and counterfeiting in the respective unit itself. An encrypted question and answer game (see CCPL) is used to identify the respective electrochemical energy storage device 210 and the integrity of the data used, e.g. Asymmetric encryption (see PGP - Pretty-Good-Privacy). By a registration of the energy storage device 210 Traceability of the energy storage device can also be achieved in the cloud via the energy flow manager 210 be made possible, similar to a service book of a car. Derived information, such as state-of-charge or state-of-health, preferably will not be in the energy storage device 210 calculated and stored, but external measurement data and simulation models are also used for this purpose. Information about the energy storage devices 210 as well as models, model parameters and algorithms that optimize the operation of energy storage devices 210 may be optimized or required under the environmental conditions imposed by the application, e.g. B. in a container without cooling, should be stored in the cloud. Thus, an update during operation is possible, for example by means of applications with trusted data (apps with trusted-data). The energy management is designed to physically different energy storage devices 210 to look at each other separately and control. In addition, heating or cooling requirements of the electrochemical energy storage devices 210 For example, be linked to those of a combined heat and power station or air conditioning efficiently. The link with thermal management should not be considered.

Für ein Sicherheitskonzept zum Betrieb der Energiespeichereinrichtungen 210 können beispielsweise Überwachungs- und Sicherheitssysteme im Betrieb in Kombination mit Historienspeicherung eingesetzt werden. Eine Überwachung über Messsysteme kann logisch und/oder physikalisch in der Einheit selbst und in Kombination mit zusätzlichen, beispielsweise externen Messeinheiten erfolgen. So soll beispielsweise eine Serienschaltung von elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen 210 eine Summe der Einzelspannungen ergeben, die, wie in 2 als 230A gezeigt, im Trennmodul 240 gemessen und dem Energieflussmanager zur Verfügung gestellt wird. Ein sicherer Betrieb der Energiespeichereinrichtungen 210 kann durch ein mehrschichtiges Sicherheitskonzept erreicht werden. Dieses berücksichtigt beispielsweise hinsichtlich der Grenzwerte vier Betriebsbereiche: 1. Einen Wohlfühlbereich einer Energiespeichereinrichtung 210, der die optimalen Betriebsbedingungen hinsichtlich Strom, Spannung, Temperatur, Swing etc. umfasst; 2. einen Bereich für Normalbetrieb, der die erlaubten Betriebsbedingungen für die spezifizierte Lebensdauer erfüllt; 3. einen erweiterten Entladebereich als Notbetriebsbereich für Notbetrieb, beispielsweise als unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), der speziell freizugeben ist und im Modulspeicher vermerkt wird; und 4. eine definitive Abschaltgrenze. Zusätzlich kann einer Überlastung mit Sicherungen 414 bzw. 514 und/oder beispielsweise redundanten (Leistungs-)Schutzschaltern 240 im Batteriemodul vorgebeugt werden. Diese sind teilweise bereits in den Energiespeichereinrichtungen 210 bzw. Batteriepacks verbaut. Sollten alle elektronischen Sicherheitseinrichtungen ausgehebelt werden, so kann damit immer noch ein Überstrom verhindert bzw. eine die Über- oder Unterladung im Modul, wie in einer Black-Box, nichtflüchtig gespeichert und ein reguläres Wiedereinschalten verhindert werden. Entsprechende physikalische Grenzen bezüglich Spannung, Strom, Temperatur etc. werden dem übergeordneten Energieflussmanager mitgeteilt. Das Erreichen einer unteren Grenze des Wohlfühl- und des Normalbetriebs wird an den Manager aktiv als Warnung signalisiert. An der Abschaltgrenze als unterer Grenze des Notbetriebsbereiches wird vom Modul eigenständig über die Kommunikationsleitung 238 und ohne Einbeziehung des Managers abgesteuert, d.h. vom Generator oder der Last getrennt. Diese Grenze wird bei richtiger Konfiguration des Managers und störungsfreiem Betrieb des Systems 200 üblicherweise nicht erreicht werden. Eine Historienspeicherung solcher Ereignisse soll in der betreffenden Energiespeichereinrichtung 210 selbst und zusätzlich über den Manager auch in der Wolke erfolgen.For a safety concept for operating the energy storage devices 210 For example, monitoring and safety systems can be used in operation in combination with history storage. Monitoring via measuring systems can be carried out logically and / or physically in the unit itself and in combination with additional, for example, external measuring units. For example, a series circuit of electrochemical energy storage devices 210 result in a sum of individual voltages, which, as in 2 when 230A shown in the separation module 240 measured and made available to the Energy Flow Manager. Safe operation of the energy storage devices 210 can be achieved by a multi-layered security concept. This takes into account, for example with regard to the limit values, four operating areas: 1. A feel-good area an energy storage device 210 that includes the optimum operating conditions in terms of current, voltage, temperature, swing, etc.; 2. a range for normal operation that meets the allowed operating conditions for the specified life; 3. an extended unloading area as an emergency operating area for emergency operation, for example as an uninterruptible power supply (UPS), which is specifically released and noted in the module memory; and 4. a definite shutdown limit. In addition, overloading with backups 414 respectively. 514 and / or for example redundant (power) circuit breakers 240 be prevented in the battery module. These are partly already in the energy storage facilities 210 or battery pack installed. If all electronic safety devices are levered out, it can still prevent overcurrent or overvoltage or undercharging in the module, such as in a black box, non-volatile stored and a regular restart can be prevented. Corresponding physical limits with regard to voltage, current, temperature etc. are communicated to the superordinate energy flow manager. Achieving a lower limit of well-being and normal operation is actively signaled to the manager as a warning. At the shutdown limit as the lower limit of the emergency operating range, the module autonomously over the communication line 238 and disconnected without the involvement of the manager, ie disconnected from the generator or the load. This limit will be with proper configuration of the manager and trouble-free operation of the system 200 usually can not be achieved. History storage of such events is intended in the relevant energy storage device 210 itself and additionally via the manager also in the cloud.

Beim Erreichen einer Abschaltgrenze hinsichtlich Spannung, Temperatur etc. der Energiespeichereinrichtung 210 soll die Energiespeichereinrichtung 210 elektrisch von der Sammelschiene 250 getrennt werden. Dies erfolgt durch Ansteuern der zugeordneten Trenneinrichtung 240. Es können hierbei zweierlei Verfahren zur Anwendung kommen, die sich an den derzeitigen Konzepten für Elektrofahrzeuge bzw. Solaranlagen orientieren, zum einen das Pilot-Line-Konzept mit getrennten Datenleitungen 260 und Kommunikationsleitungen 238 und zum anderen das Combined-Communication-and-Pilot-Line-Concept (CCPL-Concept).Upon reaching a shutdown limit in terms of voltage, temperature, etc. of the energy storage device 210 should the energy storage device 210 electrically from the busbar 250 be separated. This is done by driving the associated separator 240 , In this case, two different methods can be used which are based on the current concepts for electric vehicles or solar systems, on the one hand the pilot line concept with separate data lines 260 and communication lines 238 and secondly the Combined Communication and Pilot Line Concept (CCPL Concept).

Die Schnittstellen im Leistungs- und Informationspfad, d. h. 222, 224, 226, 228, 232, 234, 236, 238, 270, 522, 524, sollen insbesondere in Hard- bzw. Software geeignet definiert sein. Dabei können bereits bekannte und genormte Steckersysteme verwendet werden.The interfaces in the performance and information path, ie 222 . 224 . 226 . 228 . 232 . 234 . 236 . 238 . 270 . 522 . 524 , should be defined in particular suitable in hardware or software. In this case, already known and standardized plug systems can be used.

Für die Datenschnittstelle, d. h. 226, 228, 238, 270, bieten sich verschiedene Lösungen an: eine Glasfaserverbindung mit galvanischer Trennung, ein Bussystem oder Ethernet.For the data interface, ie 226 . 228 . 238 . 270 , different solutions are available: a fiber optic connection with galvanic isolation, a bus system or Ethernet.

Für die Leistungsschnittstelle, d. h. 222, 224, 232, 234, 236, 522, 524, können beispielsweise bereits in Fotovoltaik-Systemen verwendete Stecksysteme eingesetzt werden, wie beispielsweise Steckverbinder mit bis zu 65 Ampere Nennstrom und 1500 Volt Nennspannung, oder solche mit bis zu 30 Ampere Nennstrom und 1000 Volt Nennspannung. Einem verpolungssicheren System ist hierbei der Vorzug zu geben, da in vielen Anwendungsbereichen mit unterschiedlicher Qualifikation der Bediener zu rechnen ist. Die Steckverbindungen können gegebenenfalls auf ungewolltes Abstecken im Betrieb überwacht werden. Hierbei wird eine mechanische Verbindung geprüft und kann ein Abstecken vor einem Verlust eines mechanischen Kontakts erkannt und dann die Trenneinrichtung 240 geöffnet werden. Eine solche Überwachungsfunktion kann beispielsweise in die Trenneinrichtung 240 integriert sein. Die Trenneinrichtungen 240 können so ausgeführt sein, dass dieselben auf die Sammelschiene 250 aufgesetzt werden können, wobei sich eine leitende Verbindung für Gleichstrom ergibt. So kann auch verhindert werden, dass die Energiespeichereinrichtungen 210 direkt mit der Sammelschiene 250 verbunden werden.For the performance interface, ie 222 . 224 . 232 . 234 . 236 . 522 . 524 For example, plug-in systems already used in photovoltaic systems can be used, such as connectors with rated current of up to 65 amps and rated voltage of 1500 volts, or those rated up to 30 amps and rated voltage of 1000 volts. A reverse polarity-proof system is to be given preference, since in many applications with different qualifications of the operator is to be expected. If necessary, the plug connections can be monitored for unintentional unplugging during operation. In this case, a mechanical connection is checked and can be detected staking off a loss of mechanical contact and then the separator 240 be opened. Such a monitoring function, for example, in the separator 240 be integrated. The separation devices 240 can be designed so that they are on the busbar 250 can be placed, resulting in a conductive connection for DC. It can also be prevented that the energy storage devices 210 directly with the busbar 250 get connected.

Bezüglich eines modularisierten Aufbaus des Systems 200 zur elektrochemischen Energiespeicherung sei unter anderem auch explizit auf 10 verwiesen.Regarding a modularized structure of the system 200 for electrochemical energy storage is among other things explicitly on 10 directed.

Durch die Modularisierung ist es möglich, die Energiespeichereinrichtungen 210 von einer zentralen Steuerung, der Energieflusssteuereinrichtung 270 bzw. dem Energieflussmanager, aus über eine einheitliche, generische Schnittstelle zu betreiben und zu kombinieren. Ein Kern des Systems 200 ist eine kurze Gleichstromsammelschiene 250, die sich einem Spannungsniveau der Energiespeichereinrichtungen 210 anpasst, da diese über den Ladezustand hinweg verschiedene Spannungsniveaus aufweisen. Erzeuger und Abnehmer weisen meist ein relativ stabiles Spannungsniveau auf, wie z. B. PV-Generatoren bzw. das Ortsnetz. Daher soll zwischen diesen Spannungsniveaus und der Gleichstromsammelschiene 250 umgesetzt werden, was bei Generatoren durch Gleichstromwandler bzw. DC-DC-Wandler, z. B. MPP-Tracker, Ladegerät etc. geschieht, bzw. ins Netz durch den Wechselrichter INV und aus dem Netz im Ladegerät.Due to the modularization, it is possible to use the energy storage devices 210 from a central controller, the power flow controller 270 or the energy flow manager, from a single, generic interface to operate and combine. A core of the system 200 is a short DC bus 250 that are at a voltage level of the energy storage devices 210 adapts because they have different voltage levels across the state of charge. Producers and customers usually have a relatively stable voltage level, such. B. PV generators or the local network. Therefore, between these voltage levels and the DC busbar 250 be implemented, which in generators by DC-DC converter or DC-DC converter, z. As MPP tracker, charger, etc. happens, or into the network through the inverter INV and from the grid in the charger.

Hinsichtlich Generatoren und elektronische Lasten ist anzumerken, dass beispielsweise Solarwechselrichter zumeist einen weiten zulässigen Eingangsspannungsbereich von 150 bis 400 Volt Gleichspannung aufweisen können, während PV-Generatoren zumeist auch deutlich unterhalb der Nennspannung betrieben werden können, wobei ein Wirkungsgrad zu beachten ist.With regard to generators and electronic loads, it should be noted that, for example, solar inverters usually have a wide permissible input voltage range of 150 to 400 volts DC voltage, while PV generators can usually be operated well below the rated voltage, with an efficiency is observed.

Die verwendeten Energiespeichereinrichtungen 210 sollen in einem erlaubten Betriebsbereich der Generatoren und Abnehmer arbeiten und können durch geeignete Serienschaltung an ein optimales Niveau der Wandler angepasst werden. Damit kann ein möglichst hoher Wirkungsgrad bei allen Komponenten erreicht werden. Trotzdem kann es mit Abstrichen im Wirkungsgrad möglich und sinnvoll sein, sehr unterschiedliche, aber kostengünstige Energiespeichereinrichtungen 210 zu benutzen, z. B. eine 3 × 48V-Serienschaltung aus einem Hybridfahrzeug parallel mit 1 × 400V aus einem Elektrofahrzeug. Energiespeichereinrichtungen 210 können für eine Erhöhung der Speicherkapazität parallel geschaltet werden. Da elektrochemische Energiespeichereinrichtungen 210 unterschiedliche Spannungen aufweisen können, sollen die Energiespeichereinrichtungen 210 jeweils über Mess- und Trenneinrichtungen 240 an die Sammelschiene 250 angebunden werden. Die Einheiten enthalten beispielsweise eine Eigenversorgung mit Wake-Up-on-Communication und Einrichtungen zur Eigenüberwachung sowie das Kommunikationsmodul und sind damit in das Pilot-Line- und Daten- bzw. CCPL-Kommunikationssystem eingebunden. Da die Energiespeichereinrichtung 210 den entnommenen Strom nicht zu kennen braucht, wobei eine SOC-Berechnung in der Energieflusssteuereinrichtung 270 erfolgt, wird der gemessene Stromwert der Energiespeichereinrichtung 210 gegebenenfalls nicht zugeführt. Zur Erhöhung der Sicherheit kann die Energiespeichereinrichtung 210 über eine elektronische Sicherung 750 oder Schmelzsicherung 414, 514 verfügen.The energy storage devices used 210 should work in a permitted operating range of the generators and consumers and can be adapted by suitable series connection to an optimum level of the converter. This allows the highest possible efficiency for all components to be achieved. Nevertheless, it may be possible and useful to make some compromises in terms of efficiency, very different but inexpensive energy storage devices 210 to use, for. B. a 3 × 48V series circuit of a hybrid vehicle in parallel with 1 × 400V from an electric vehicle. Energy storage devices 210 can be switched in parallel for an increase in storage capacity. As electrochemical energy storage devices 210 may have different voltages, the energy storage devices 210 in each case via measuring and separating devices 240 to the busbar 250 be connected. The units contain, for example, self-supply with wake-up-on-communication and self-monitoring devices and the communication module and are thus integrated into the pilot line and data or CCPL communication system. As the energy storage device 210 need not know the withdrawn current, where an SOC calculation in the energy flow control device 270 takes place, the measured current value of the energy storage device 210 possibly not supplied. To increase safety, the energy storage device 210 via an electronic fuse 750 or fuse 414 . 514 feature.

Die im Folgenden beschriebenen Hilfsmodule enthalten beispielsweise eine Eigenversorgung bzw. galvanisch getrennte Fremdversorgung mit Wake-Up-on-Communication und Einrichtungen zur Eigenüberwachung und Identifkation sowie ein Kommunikationsmodul und können damit in ein Pilot-Line und Daten- bzw. CCPL-Kommunikationssystem eingebunden werden.The auxiliary modules described below contain, for example, a self-supply or galvanically separated external supply with wake-up-on-communication and devices for self-monitoring and Identifkation and a communication module and can thus be integrated into a pilot line and data or CCPL communication system.

Die Trenneinrichtungen 240 binden den Leistungsteil der Speichereinheiten 230A, 230B an die Sammelschiene 250 an bzw. trennt diese von der Sammelschiene 250. Eine Ansteuerung der Trenneinrichtung 240 erfolgt einerseits zentral durch die Energieflusssteuereinrichtung 270 und andererseits wird im Fehlerfall abgesteuert oder selbsttätig geöffnet. Ein Fehlerfall kann ein Ausfall einer beispielsweise gesicherten Kommunikation mit der Energieflusssteuereinrichtung 270, aber auch eine Unterbrechung der Kommunikationsschnittstelle 238 bzw. Pilot-Line bzw. der CCPL und/oder ein intern diagnostizierter Fehler sein. Unterschiedliche Spannungsniveaus der Energiespeichereinrichtungen 210 können durch die Wandler ausgeglichen werden, ein Heranführen der Gleichstromsammelschiene 250 an das jeweilige Spannungsniveau soll jedoch beispielsweise durch sanftes Einschalten, beispielsweise mit Ladewiderständen oder Halbleiterschaltern bzw. durch aktive Elemente im System 200, z. B. einspeisender Wechselrichter INV oder PV-Generator, selbst erfolgen. Da die Energiespeichereinrichtungen 210 im allgemeinen über keine eigene Strommessung verfügen, kann diese durch eine externe Messung ergänzt werden. Die Anforderungen sind hoch, da auch kleine Ströme sicher und genau ermittelt werden sollen. Es können daher beispielsweise kombinierte Shunt- und Stromwandlersysteme zum Einsatz kommen.The separation devices 240 bind the power unit of the storage units 230A . 230B to the busbar 250 on or separates them from the busbar 250 , A control of the separator 240 on the one hand takes place centrally by the energy flow control device 270 and on the other hand, in the event of a fault, it is deactivated or automatically opened. An error can be a failure of, for example, secured communication with the power flow control device 270 but also an interruption of the communication interface 238 or Pilot-Line or the CCPL and / or an internally diagnosed error. Different voltage levels of the energy storage devices 210 can be compensated by the transducers, bringing the DC bus 250 However, to the respective voltage level, for example, by gently switching, for example with charging resistors or semiconductor switches or by active elements in the system 200 , z. B. feeding inverter INV or PV generator, even done. As the energy storage devices 210 In general, do not have their own current measurement, this can be supplemented by an external measurement. The requirements are high, since even small currents should be determined safely and accurately. Therefore, for example, combined shunt and current transformer systems can be used.

Für Spannungen von mehr als 60 Volt soll ein entsprechendes Isolationsprüfmodul verbaut sein, das in das Sicherheitskonzept eingebunden ist.For voltages of more than 60 volts, a corresponding insulation test module is to be installed, which is integrated in the safety concept.

Hinsichtlich batteriechemieabhängiger Module ist anzumerken, dass während für Blei-Oxid- und Nickel-Kadmium-Batterien kein aktives Balancing durchgeführt zu werden braucht, dies für Lithium-Batterien empfohlen ist. Strategien zur Verlängerung einer Lebensdauer von Blei-Oxid- und Nickel-Kadmium-Batterien, beispielsweise Überladestrategie, Tiefentladestrategie etc. z. B. gegen Memory-Effekte, können allein mit der Betriebsführung durch die Energieflusssteuereinrichtung 270 erreicht werden. Eine Balancing-Schaltung für Lithium-Batterien wird aus einer Energiespeichereinrichtung 210 versorgt, kann also aktiv oder passiv sein, bzw. kann überschüssige Energie auch in die Sammelschiene 250 zurückspeisen. Da diese Module Zugriff auf die einzelnen Energiespeichereinrichtungen 210 benötigen, werden sie im Allgemeinen in das Batteriemodul integriert. Die Betriebsführung erfolgt über die Einbindung in den CCPL-Kreis durch die Energieflusssteuereinrichtung 270.With regard to battery-dependent modules, it should be noted that while lead-oxide and nickel-cadmium batteries do not require active balancing, this is recommended for lithium batteries. Strategies for extending lead-oxide and nickel-cadmium battery life, such as overcharge strategy, deep discharge strategy, etc. B. against memory effects, can alone with the operation of the power flow control device 270 be achieved. A balancing circuit for lithium batteries is made from an energy storage device 210 supplied, so can be active or passive, or can excess energy in the busbar 250 feed back. Because these modules access the individual energy storage devices 210 they are generally integrated into the battery module. The operational management takes place via the integration into the CCPL circuit by the energy flow control device 270 ,

Für erhöhte Anforderungen hinsichtlich Umgebungsbedingungen kann eine eigenständige Kühl- oder Heizeinheit verwendet werden, die in das System 200 integriert ist und in den CCPL-Kreis eingebunden werden kann.For increased environmental requirements, a separate cooling or heating unit may be used in the system 200 is integrated and can be integrated into the CCPL circuit.

Der Energieflussmanager 270 bzw. der Manager verfügt über Daten für einen optimalen Betrieb der einzelnen Module aus dem Modul selbst, wobei es sich um harte Daten handelt, und aus der Wolke, bzw. berechnet sich abgeleitete Größen wie SOC, SOH und Lade-/Entladewirkungsgrad selbst. Der Energieflussmanager 270 wird von diesen Modulen aber auch direkt mit aktuellen Daten zum Betriebspunkt, also weiche Daten, und von den Messmodulen informiert. Der Energieflussmanager 270 kombiniert Anforderungen eines Nutzers hinsichtlich Energiespeicherung und Leistungsabgabe beispielsweise in ein Haus bzw. in ein Netz mit einem aktuell zur Verfügung stehenden Angebot der Generatoren und Energiespeichereinrichtungen 210. Ein Energieflussmanagement kann durch eine geeignete Prognose-Software mit Daten zur Angebotsseite, beispielsweise zu PV- und Windgenerator, kostengünstigen Abnahmetarifzeiten oder dergleichen, wie auch zur Verbraucherseite, wie beispielsweise hinsichtlich Eigenverbrauch im Haus, lohnenden Tarifzeiten für Netzeinspeisung oder dergleichen ergänzt werden. Hierfür können auch diverse externe Messeinrichtungen, beispielsweise für Außentemperatur, Windgeschwindigkeit etc., ausgewertet werden. Die Energieflusssteuereinrichtung 270 kann ausgebildet sein, um die Generatoren wie auch die elektronischen Lasten, z. B. Wechselrichter ins Haus bzw. Netz, entsprechend dem gewünschten Energiefluss zu steuern. Die Energieflusssteuereinrichtung 270 erhält eine Spannungsversorgung aus der Gleichstromsammelschiene 250 und/oder eine beispielsweise redundante Netzversorgung für Netz- und/oder Inselbetrieb. Im Inselbetrieb soll der Energieflussmanager 270 selbststartfähig sein, beispielsweise mittels einer Pufferbatterie, um ein selbsttätiges Hochfahren zu ermöglichen. Der Energieflussmanager 270 enthält Einrichtungen zur Eigenüberwachung sowie das Kommunikationsmodul. Ein Kommunikationsmodul kann im einfachsten Fall aus einem USB-zu-Lichtwellenleiter-Modul bestehen. Der Energieflussmanager 270 soll insbesondere begrenzt echtzeitfähig sein, da derselbe eine zyklische Kommunikation unterbrechungsfrei sicherstellen soll. Der Energieflussmanager 270 kann eine eigene Anzeige- und Bedieneinheit aufweisen oder kann in ein kabelgebundenes oder kabelloses Netz eingebunden und über geeignete Softwareprodukte, z. B. Apps, bedient werden. Ermittelte Betriebsdaten können lokal, z. B. mittels Speicherkarten, oder im Netz, auf internen oder externen Servern, protokolliert werden. Systemaufbau, Strategien und ermittelte Betriebsdaten können im Energieflussmanager 270 nicht-flüchtig gespeichert sein oder werden.The energy flow manager 270 or the manager has data for optimal operation of the individual modules from the module itself, which are hard data, and from the cloud, or calculated derived quantities such as SOC, SOH and charge / discharge efficiency itself energy flow Manager 270 is also informed by these modules directly with current data on the operating point, ie soft data, and of the measuring modules. The energy flow manager 270 Combines user requirements for energy storage and power output For example, in a house or in a network with a currently available range of generators and energy storage devices 210 , An energy flow management can be supplemented by a suitable forecasting software with data on the supply side, for example, PV and wind generator, low-cost acceptance tariffs or the like, as well as the consumer side, such as self-consumption in the house, rewarding tariff times for grid feed or the like. For this purpose, various external measuring devices, for example, for outdoor temperature, wind speed, etc., are evaluated. The energy flow control device 270 may be configured to the generators as well as the electronic loads, eg. B. Inverter into the house or network to control according to the desired energy flow. The energy flow control device 270 receives a power supply from the DC bus 250 and / or an example redundant power supply for grid and / or island operation. In island operation the energy flow manager should 270 be self-starting, for example by means of a backup battery to allow an automatic startup. The energy flow manager 270 includes self-monitoring facilities and the communication module. In the simplest case, a communication module can consist of a USB-to-fiber-optic module. The energy flow manager 270 In particular, it should be limited in real-time capability, since it should ensure cyclical communication without interruption. The energy flow manager 270 can have its own display and control unit or can be integrated into a wired or wireless network and via suitable software products, such. As apps are served. Determined operating data can locally, z. B. by means of memory cards, or in the network, on internal or external servers, are logged. System structure, strategies and determined operating data can be found in the Energy Flow Manager 270 be stored non-volatile.

Der Energieflussmanager 270 kann auch Informationen von externen Modulen benötigen und verarbeiten. Solche externe Module sind als nicht sicherheitsrelevant eingestuft und daher nicht Teil des Sicherheitskonzepts. Dazu können ein MPP-Tracker, ein Netzwechselrichter, ein Ladegerät usw., oder zum Beispiel eine hauseigene Wetterstation gehören. Falls vorhanden, kann auch ein intelligenter Stromzähler, ein sogenanntes Smart-Meter angebunden werden, um Verbrauchs- und Tarifinformation zu beziehen.The energy flow manager 270 may also need and process information from external modules. Such external modules are classified as non-safety relevant and therefore not part of the safety concept. This may include an MPP tracker, a grid inverter, a charger, etc., or, for example, an in-house weather station. If available, an intelligent electricity meter, a so-called smart meter, can be connected to obtain consumption and tariff information.

Hinsichtlich eines elektrischen und thermischen Energiemanagements ist anzumerken, dass eine Heizungs- und Kühlungssteuerung einerseits und eine Lade- und Entladesteuerung technisch und logisch voneinander getrennt und gemeinsam optimiert werden sollen. Eine Heizungs- und Kühlungssteuerung einerseits und eine Lade- und Entladesteuerung sollen technisch und logisch voneinander getrennt werden, können aber gemeinsam im Energieflussmanager 270 optimiert werden.With regard to electrical and thermal energy management, it should be noted that a heating and cooling control on the one hand and a charge and discharge control should be technically and logically separated from each other and optimized together. A heating and cooling control on the one hand and a charge and discharge control should be technically and logically separated from each other, but can work together in the Energy Flow Manager 270 be optimized.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Claims (15)

Elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) für eine Speichereinheit (230A, 230B) eines Systems (200) zur elektrochemischen Energiespeicherung, wobei die Speichereinheit (230A, 230B) einen elektrischen Anschluss (231) zum externen Kontaktieren der Speichereinheit (230A, 230B) in dem System (200) und zumindest eine über eine Trenneinrichtung (240) elektrisch leitfähig mit dem Anschluss (231) verbindbare, elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) aufweist, wobei die Trenneinrichtung (240) ausgebildet ist, um die zumindest eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) ansprechend auf ein Trennsignal von dem Anschluss (231) zu trennen, und wobei die elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) folgende Merkmale aufweist: ein Steuergerät (215) zum Steuern eines Betriebs der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210), wobei das Steuergerät (215) ausgebildet ist, um unter Verwendung von Zustandsdaten, die zumindest eine erfasste physikalische Größe der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) repräsentieren, und zumindest eines gespeicherten Schwellwerts für die Zustandsdaten das Trennsignal an eine Kommunikationsschnittstelle (238) zu der Trenneinrichtung (240) anzulegen; einen Kommunikationsanschluss (226) zum Anschließen der Kommunikationsschnittstelle (238) an das Steuergerät (215); einen Datenanschluss (228) zum Vermitteln einer datenübertragungsfähigen Verbindung zwischen dem Steuergerät (215) und einer externen Steuereinrichtung (270); und zumindest zwei Leistungsanschlüsse (222, 224; 522, 524) zum Vermitteln einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) und dem elektrischen Anschluss (231).Electrochemical energy storage device ( 210 ) for a storage unit ( 230A . 230B ) of a system ( 200 ) for electrochemical energy storage, wherein the memory unit ( 230A . 230B ) an electrical connection ( 231 ) for externally contacting the memory unit ( 230A . 230B ) in the system ( 200 ) and at least one via a separating device ( 240 ) electrically conductive with the connection ( 231 ) connectable, electrochemical energy storage device ( 210 ), wherein the separating device ( 240 ) is formed around the at least one electrochemical energy storage device ( 210 ) in response to a disconnect signal from the port ( 231 ), and wherein the electrochemical energy storage device ( 210 ) has the following features: a control unit ( 215 ) for controlling an operation of the electrochemical energy storage device ( 210 ), whereby the control unit ( 215 ) is configured to use, using state data, at least one detected physical quantity of the electrochemical energy storage device ( 210 ), and at least one stored threshold for the state data, the isolation signal to a communication interface ( 238 ) to the separating device ( 240 ) create; a communication port ( 226 ) for connecting the communication interface ( 238 ) to the control unit ( 215 ); a data port ( 228 ) for switching a data-transferable connection between the control unit ( 215 ) and an external control device ( 270 ); and at least two power connections ( 222 . 224 ; 522 . 524 ) for switching an electrically conductive connection between the electrochemical energy storage device ( 210 ) and the electrical connection ( 231 ). Elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) gemäß Anspruch 1, bei der die Leistungsanschlüsse (222, 224; 522, 524) berührungssicher, abdeckbar und/oder absperrbar ausgeformt sind.Electrochemical energy storage device ( 210 ) according to claim 1, wherein the power connections ( 222 . 224 ; 522 . 524 ) are formed finger-safe, coverable and / or lockable. Elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Gehäuse, das ausgeformt ist, um die Leistungsanschlüsse (222, 224; 522, 524) und/oder an den Leistungsanschlüssen (222, 224; 522, 524) anschließbare Stromkabel (232, 234, 236) zumindest partiell abzudecken.Electrochemical energy storage device ( 210 ) according to one of the preceding claims, comprising a housing which is shaped to hold the power connections ( 222 . 224 ; 522 . 524 ) and / or at the power connections ( 222 . 224 ; 522 . 524 ) connectable power cables ( 232 . 234 . 236 ) at least partially cover. Elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Sicherungselement (414), das einem der Leistungsanschlüsse (224) vorschaltbar oder vorgeschaltet ist.Electrochemical energy storage device ( 210 ) according to one of the preceding claims, with a securing element ( 414 ), which is one of the power connections ( 224 ) vorschaltbar or upstream. Elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem weiteren Leistungsanschluss (524) und einer Schmelzsicherung (514), wobei der weitere Leistungsanschluss (524) zusammen mit der Schmelzsicherung (514) elektrisch parallel zu einem der Leistungsanschlüsse (224) geschaltet ist.Electrochemical energy storage device ( 210 ) according to one of the preceding claims, with a further power connection ( 524 ) and a fuse ( 514 ), the further power connection ( 524 ) together with the fuse ( 514 ) electrically parallel to one of the power terminals ( 224 ) is switched. Elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Steuergerät (215) ausgebildet ist, um den zumindest einen Schwellwert, eine Trenninformation über das Anlegen des Trennsignals, eine Fehlerinformation über einen in der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) aufgetretenen Fehler und/oder Identifikationsdaten zum eindeutigen Identifizieren der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) über den Datenanschluss (228) abrufbar zu speichern. Electrochemical energy storage device ( 210 ) according to one of the preceding claims, in which the control device ( 215 ) is formed to the at least one threshold, a separation information about the application of the separation signal, an error information about a in the electrochemical energy storage device ( 210 ) Errors and / or identification data for uniquely identifying the electrochemical energy storage device ( 210 ) via the data connection ( 228 ) available to save. Speichereinheit (230A, 230B) für ein System (200) zur elektrochemischen Energiespeicherung, wobei die Speichereinheit (230A, 230B) folgende Merkmale aufweist: einen elektrischen Anschluss (231) zum externen Kontaktieren der Speichereinheit (230A, 230B) in dem System (200); zumindest eine elektrisch leitfähig mit dem Anschluss (231) verbindbare, elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; die Trenneinrichtung (240) zum Trennen der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) von dem Anschluss (231) ansprechend auf das Trennsignal; die Kommunikationsschnittstelle (238) zum datenübertragungsfähigen Verbinden des Steuergeräts (215) der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) mit der Trenneinrichtung (240); und eine Mehrzahl von Stromkabeln (232, 234, 236) zum elektrisch leitfähigen Verbinden der Leistungsanschlüsse (222, 224; 522, 524) der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) über die Trenneinrichtung (240) mit dem elektrischen Anschluss (231) der Speichereinheit (230A, 230B).Storage unit ( 230A . 230B ) for a system ( 200 ) for electrochemical energy storage, wherein the memory unit ( 230A . 230B ) has the following features: an electrical connection ( 231 ) for externally contacting the memory unit ( 230A . 230B ) in the system ( 200 ); at least one electrically conductive with the terminal ( 231 ) connectable, electrochemical energy storage device ( 210 ) according to one of the preceding claims; the separator ( 240 ) for separating the at least one electrochemical energy storage device ( 210 ) from the connection ( 231 ) in response to the separation signal; the communication interface ( 238 ) for data transfer capable connection of the control unit ( 215 ) of the at least one electrochemical energy storage device ( 210 ) with the separating device ( 240 ); and a plurality of power cables ( 232 . 234 . 236 ) for the electrically conductive connection of the power connections ( 222 . 224 ; 522 . 524 ) of the at least one electrochemical energy storage device ( 210 ) via the separating device ( 240 ) with the electrical connection ( 231 ) of the storage unit ( 230A . 230B ). Speichereinheit (230A, 230B) gemäß Anspruch 7, bei dem die Stromkabel (232, 234, 236) verpolungssicher und lösbar aneinander, an den Leistungsanschlüssen (222, 224; 522, 524) und/oder über die Trenneinrichtung (240) an dem elektrischen Anschluss (231) der Speichereinheit (230A, 230B) anschließbar sind.Storage unit ( 230A . 230B ) according to claim 7, wherein the power cables ( 232 . 234 . 236 ) reverse polarity protected and detachable to each other, at the power terminals ( 222 . 224 ; 522 . 524 ) and / or via the separating device ( 240 ) on the electrical connection ( 231 ) of the storage unit ( 230A . 230B ) are connectable. Speichereinheit (230A) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, mit zwei elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen (210), drei Stromkabeln (232, 234, 236) und zwei Sicherungselementen (414), wobei jedes Stromkabel (232, 234, 236) zwei lösbar seriell aneinander anschließbare Einzelkabel aufweist, wobei ein erster Leistungsanschluss (222) einer ersten Energiespeichereinrichtung (210) mittels eines ersten Stromkabels (232) elektrisch leitfähig über die Trenneinrichtung (240) mit dem elektrischen Anschluss (231) der Speichereinheit (230A) verbindbar ist, wobei ein zweiter Leistungsanschluss (224) der ersten Energiespeichereinrichtung (210) mittels eines zweiten Stromkabels (234) elektrisch leitfähig mit einem ersten Leistungsanschluss (222) der zweiten Energiespeichereinrichtung (210) verbindbar ist, wobei dem zweiten Leistungsanschluss (224) der ersten Energiespeichereinrichtung (210) ein erstes Sicherungselement (414) vorgeschaltet ist, wobei ein zweiter Leistungsanschluss (224) der zweiten Energiespeichereinrichtung (210) mittels eines dritten Stromkabels (236) elektrisch leitfähig über die Trenneinrichtung (240) mit dem elektrischen Anschluss (231) der Speichereinheit (230A) verbindbar ist, wobei dem zweiten Leistungsanschluss (224) der zweiten Energiespeichereinrichtung (210) ein zweites Sicherungselement (414) vorgeschaltet ist.Storage unit ( 230A ) according to one of claims 7 to 8, with two electrochemical energy storage devices ( 210 ), three power cables ( 232 . 234 . 236 ) and two security elements ( 414 ), each power cable ( 232 . 234 . 236 ) two solvable serially connectable single cable, wherein a first power port ( 222 ) a first energy storage device ( 210 ) by means of a first power cable ( 232 ) electrically conductive via the separating device ( 240 ) with the electrical connection ( 231 ) of the storage unit ( 230A ), wherein a second power connection ( 224 ) of the first energy storage device ( 210 ) by means of a second power cable ( 234 ) electrically conductive with a first power connection ( 222 ) of the second energy storage device ( 210 ) is connectable, wherein the second power connection ( 224 ) of the first energy storage device ( 210 ) a first securing element ( 414 ), wherein a second power connection ( 224 ) of the second energy storage device ( 210 ) by means of a third power cable ( 236 ) electrically conductive via the separating device ( 240 ) with the electrical connection ( 231 ) of the storage unit ( 230A ) is connectable, wherein the second power connection ( 224 ) of the second energy storage device ( 210 ) a second securing element ( 414 ) is connected upstream. Speichereinheit (230A) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, mit zwei elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen (210), drei Stromkabeln (232, 234, 236), vier weiteren Leistungsanschlüssen (522, 524) und zwei Schmelzsicherungen (514), wobei jedes Stromkabel (232, 234, 236) zwei lösbar seriell aneinander anschließbare Einzelkabel aufweist, wobei die Leistungsanschlüsse (222, 224) der Energiespeichereinrichtungen (210) offen sind, wobei zu jedem Leistungsanschluss (222, 224) ein weiterer Leistungsanschluss (522, 524) parallel geschaltet ist, wobei ein erster weiterer Leistungsanschluss (522) einer ersten Energiespeichereinrichtung (210) mittels eines ersten Stromkabels (232) elektrisch leitfähig über die Trenneinrichtung (240) mit dem elektrischen Anschluss (231) der Speichereinheit (230A) verbindbar ist, wobei ein zweiter weiterer Leistungsanschluss (524) der ersten Energiespeichereinrichtung (210) mittels eines zweiten Stromkabels (234) elektrisch leitfähig mit einem ersten weiteren Leistungsanschluss (522) einer zweiten Energiespeichereinrichtung (210) verbindbar ist, wobei dem zweiten weiteren Leistungsanschluss (524) der ersten Energiespeichereinrichtung (210) eine erste Schmelzsicherung (514) vorgeschaltet ist, wobei ein zweiter weiterer Leistungsanschluss (524) der zweiten Energiespeichereinrichtung (210) mittels eines dritten Stromkabels (236) elektrisch leitfähig über die Trenneinrichtung (240) mit dem elektrischen Anschluss (231) der Speichereinheit (230A) verbindbar ist, wobei dem zweiten weiteren Leistungsanschluss (524) der zweiten Energiespeichereinrichtung (210) eine zweite Schmelzsicherung (514) vorgeschaltet ist.Storage unit ( 230A ) according to one of claims 7 to 8, with two electrochemical energy storage devices ( 210 ), three power cables ( 232 . 234 . 236 ), four further power connections ( 522 . 524 ) and two fuses ( 514 ), each power cable ( 232 . 234 . 236 ) has two detachably serially connectable single cable, wherein the power connections ( 222 . 224 ) of the energy storage devices ( 210 ) are open, with each power connection ( 222 . 224 ) another power connection ( 522 . 524 ) is connected in parallel, wherein a first further power connection ( 522 ) a first energy storage device ( 210 ) by means of a first power cable ( 232 ) electrically conductive via the separating device ( 240 ) with the electrical connection ( 231 ) of the storage unit ( 230A ), wherein a second further power connection ( 524 ) of the first energy storage device ( 210 ) by means of a second power cable ( 234 ) electrically conductive with a first further power connection ( 522 ) a second energy storage device ( 210 ) is connectable, wherein the second further power connection ( 524 ) of the first energy storage device ( 210 ) a first fuse ( 514 ), wherein a second further power connection ( 524 ) of the second energy storage device ( 210 ) by means of a third power cable ( 236 ) electrically conductive via the separating device ( 240 ) with the electrical connection ( 231 ) of the storage unit ( 230A ) is connectable, wherein the second further power connection ( 524 ) of the second energy storage device ( 210 ) a second fuse ( 514 ) is connected upstream. System (200) zur elektrochemischen Energiespeicherung, wobei das System (200) folgende Merkmale aufweist: mindestens eine Speichereinheit (230A, 230B) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10; und eine Sammelschiene (250) zum elektrisch leitfähigen Verbinden des Systems (200) mit zumindest einer Einrichtung (PV) zum Generieren elektrischer Energie und mit zumindest einer Last (INV), wobei der elektrische Anschluss (231) der mindestens einen Speichereinheit (230A, 230B) elektrisch leitfähig mit der Sammelschiene (250) verbindbar ist.System ( 200 ) for electrochemical energy storage, the system ( 200 ) has the following features: at least one memory unit ( 230A . 230B ) according to any one of claims 7 to 10; and a busbar ( 250 ) for electrically connecting the system ( 200 ) with at least one device (PV) for generating electrical energy and with at least one load (INV), wherein the electrical connection ( 231 ) of the at least one storage unit ( 230A . 230B ) electrically conductive with the busbar ( 250 ) is connectable. System (200) gemäß Anspruch 11, mit einer Einrichtung (270) zum Steuern eines Flusses elektrischer Energie in dem System (200), wobei die Einrichtung (270) zum Steuern über eine Datenleitung (260) mit dem Datenanschluss (228) jeder elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) in dem System (200), mit jeder Trenneinrichtung (240) in dem System (200) sowie mit der zumindest einen Einrichtung (PV) zum Generieren elektrischer Energie und mit der zumindest einen Last (INV) datenübertragungsfähig verbindbar ist.System ( 200 ) according to claim 11, with a device ( 270 ) for controlling a flow of electrical energy in the system ( 200 ), the facility ( 270 ) for controlling via a data line ( 260 ) with the data connection ( 228 ) of each electrochemical energy storage device ( 210 ) in the system ( 200 ), with each separator ( 240 ) in the system ( 200 ) as well as with the at least one device (PV) for generating electrical energy and with the at least one load (INV) data transfer capable connectable. Verfahren (800) zum Steuern eines Flusses elektrischer Energie in einem System (200) zur elektrochemischen Energiespeicherung, wobei das Verfahren (800) in Verbindung mit dem System (200) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12 ausführbar ist, wobei das Verfahren (800) folgende Schritte aufweist: Einlesen (810) von Daten hinsichtlich der zumindest einen elektrochemischen Energiespeichereinrichtung (210) von dem Datenanschluss (228) und/oder eines Anforderungssignals zur Energiespeicherung von zumindest einer an die Sammelschiene (250) angeschlossenen Einrichtung (PV) zum Generieren elektrischer Energie oder zur Energielieferung von zumindest einer an die Sammelschiene (250) angeschlossenen Last (INV); Erzeugen (820) eines Steuersignals zum Steuern des Flusses elektrischer Energie von der zumindest einen Einrichtung (PV) zum Generieren elektrischer Energie über die Sammelschiene (250) in das System (200) oder von dem System (200) über die Sammelschiene (250) an die zumindest eine Last (INV) unter Verwendung der Daten und/oder des Anforderungssignals; und Bereitstellen (830) des Steuersignals an die zumindest eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung (210), an zumindest eine Trenneinrichtung (240) in dem System (200) und/oder an die zumindest eine Einrichtung (PV) zum Generieren elektrischer Energie oder an die zumindest eine Last (INV).Procedure ( 800 ) for controlling a flow of electrical energy in a system ( 200 ) for electrochemical energy storage, the process ( 800 ) in connection with the system ( 200 ) according to any one of claims 11 to 12, wherein the method ( 800 ) has the following steps: reading in ( 810 ) of data regarding the at least one electrochemical energy storage device ( 210 ) from the data port ( 228 ) and / or a request signal for energy storage of at least one of the busbar ( 250 ) device (PV) for generating electrical energy or for supplying energy from at least one of the busbar ( 250 ) connected load (INV); Produce ( 820 ) of a control signal for controlling the flow of electrical energy from the at least one device (PV) for generating electrical energy via the busbar (10). 250 ) into the system ( 200 ) or by the system ( 200 ) via the busbar ( 250 ) to the at least one load (INV) using the data and / or the request signal; and deploy ( 830 ) of the control signal to the at least one electrochemical energy storage device ( 210 ), to at least one separating device ( 240 ) in the system ( 200 ) and / or to the at least one device (PV) for generating electrical energy or to the at least one load (INV). Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens (800) gemäß Anspruch 13 durchzuführen.Computer program adapted to perform all steps of a procedure ( 800 ) according to claim 13. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 14. A machine-readable storage medium having a computer program stored thereon according to claim 14.
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