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DE102011107055A1 - Method for controlling and monitoring of mode of discharge and/or charge of e.g. lithium-polymer battery of industrial lorry, involves starting discharge and/or charging modes of battery when minimum voltage is applied to power connection - Google Patents

Method for controlling and monitoring of mode of discharge and/or charge of e.g. lithium-polymer battery of industrial lorry, involves starting discharge and/or charging modes of battery when minimum voltage is applied to power connection Download PDF

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DE102011107055A1
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DE
Germany
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battery
traction battery
traction
charging
management device
Prior art date
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Pending
Application number
DE102011107055A
Other languages
German (de)
Inventor
Jan Strutz
Marc Wede
Raphaela Gütschow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STILL GmbH
Original Assignee
STILL GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

The method involves starting a discharge mode and/or a charge mode of a traction battery (T) by a battery managing device (1) when minimum current is taken from or provided to the traction battery by a power connection (4), or a minimum charging voltage is applied to the power connection. Operation data of the battery are wirelessly transmitted to a mobile machine (A) or a charger by a bidirectional radio communication interface (10) during the discharge mode and/or the charging mode in which the battery is electrically connected to the machine or the charger via the power connection. The operating data are chosen form battery voltage, current intensity, capacity, residual charge, temperature, age of the battery, charge state of the battery, state of battery cells, state of health of the battery, and state of the managing device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Überwachung des Entladebetriebs und/oder Ladebetriebs einer als Lithiumbatterie ausgebildeten Traktionsbatterie. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung und Überwachung des Entladebetriebs und/oder Ladebetriebs einer als Lithiumbatterie ausgebildeten Traktionsbatterie einer batterie-elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine, die bevorzugt ein Flurförderzeugs sein kann, wobei die Traktionsbatterie eine Batteriemanagementvorrichtung zur Erfassung von Betriebsdaten der Traktionsbatterie aufweist.The invention relates to a method for controlling and monitoring the discharge operation and / or charging operation of a traction battery designed as a lithium battery. In particular, the invention relates to a method for controlling and monitoring the discharging operation and / or charging operation of a traction battery of a battery-powered mobile work machine, which may preferably be an industrial truck, wherein the traction battery has a battery management device for detecting operating data of the traction battery.

Batterie-elektrisch betriebene mobile Arbeitsmaschinen, beispielsweise Flurförderzeuge, weisen eine wideraufladbare Traktionsbatterie als elektrische Energiequelle auf, mit der ein elektrisches Antriebssystem mit elektrischer Energie versorgt wird. Im Falle eines Flurförderzeugs umfasst das Antriebssystem mindestens einen elektrischen Fahrmotor und einen elektrischen Pumpenmotor, der die Arbeitshydraulik und/oder eine hydraulischen Lenkungseinrichtung versorgt, sowie weitere elektrische Verbraucher.Battery-powered mobile work machines, such as industrial trucks, have a rechargeable traction battery as an electrical energy source, with which an electric drive system is supplied with electrical energy. In the case of an industrial truck, the drive system comprises at least one electric traction motor and one electric pump motor, which supplies the working hydraulics and / or a hydraulic steering device, as well as further electrical consumers.

Die Traktionsbatterien müssen zum Betrieb des Fahrzeugs in regelmäßigen zeitlichen Abständen aufgeladen werden. Hierzu kann die Traktionsbatterie im Fahrzeug verbleiben, wobei die Traktionsbatterie vom Fahrzeugbordnetz getrennt wird und der Batteriestecker der Traktionsbatterie mit einer Ladevorrichtung verbunden wird, um die Traktionsbatterie beispielsweise während der Betriebstätigkeit auf- oder zwischenzuladen. Alternativ kann die Traktionsbatterie während einer Betriebspause, beispielsweise über Nacht, aufgeladen werden. Zudem kann ein Wechsel der Traktionsbatterie vorgesehen werden, bei dem eine entladene Traktionsbatterie aus dem Fahrzeug ausgebaut und gegen eine aufgeladene Traktionsbatterie ausgewechselt wird. Mit einem derartigen Batteriewechsel kann die entladene Batterie tageszeitunabhängig aufgeladen werden.The traction batteries must be recharged to operate the vehicle at regular intervals. For this purpose, the traction battery can remain in the vehicle, wherein the traction battery is disconnected from the vehicle electrical system and the battery connector of the traction battery is connected to a charging device to charge or recharge the traction battery, for example during operation. Alternatively, the traction battery may be charged during a break in operation, such as overnight. In addition, a replacement of the traction battery can be provided, in which a discharged traction battery is removed from the vehicle and replaced with a charged traction battery. With such a battery change, the discharged battery can be charged independent of the time of day.

Bei den Traktionsbatterien handelt sich bisher zumeist um Bleibatterien auf Blei-Säure-Basis oder Blei-Gel-Basis, bei denen von einer elektronischen Steuereinrichtung der mobilen Arbeitsmaschine der Ladezustand bzw. die Restladung der Traktionsbatterie ermittelt wird. Durch Messung bzw. Berechnung der Batteriespannung und/oder des entnommenen Stroms aus der Traktionsbatterie kann auf die Restladung der Traktionsbatterie geschlossen wird, um die Traktionsbatterie im Entladebetrieb bei der Versorgung der Verbraucher des elektrischen Antriebssystem der mobilen Arbeitsmaschine funktionssicher zu betreiben.Traction batteries are hitherto mostly lead-acid batteries based on lead acid or lead gel, in which the state of charge or the residual charge of the traction battery is determined by an electronic control device of the mobile working machine. By measuring or calculating the battery voltage and / or the current drawn from the traction battery can be concluded on the remaining charge of the traction battery to operate the traction battery in the unloading operation in the supply of consumers of the electric drive system of the mobile machine functionally reliable.

Über die Anforderungen zur Berechnung bzw. Ermittlung der Restladung hinaus ist insbesondere bei dem Einsatz einer mobilen Arbeitsmaschine mit einer wideraufladbaren Lithium-Traktionsbatterie erforderlich, dass zum schnellen und effizienten Laden der Lithiumbatterie, wie auch zur Überwachung der Entladung der Lithiumbatterie die Traktionsbatterie selbst eine Batteriemanagementvorrichtung aufweist, die Messwerte als Betriebsdaten erfasst, aber auch Daten, wie beispielsweise Alter der Batterie und Betriebsstunden aufzeichnet und speichert. Für einen effizienten und zuverlässigen Einsatz der Lithium-Traktionsbatterie ist es wünschenswert, dass diese Betriebsdaten mit der elektrischen Steuereinrichtung der mobilen Arbeitsmaschine ausgetauscht werden können. Ebenso ist dies sinnvoll für eine elektrische Steuereinrichtung einer Ladevorrichtung, wenn die Lithium-Traktionsbatterie mit dieser zum Laden verbunden ist.In addition to the requirements for calculating or determining the residual charge, in particular when using a mobile work machine with a rechargeable lithium traction battery, it is necessary that the traction battery itself has a battery management device for fast and efficient charging of the lithium battery as well as for monitoring the discharge of the lithium battery that captures readings as operational data, but also records and stores data such as age of battery and operating hours. For an efficient and reliable use of the lithium traction battery, it is desirable that this operating data can be exchanged with the electric control device of the mobile work machine. Likewise, this is useful for an electrical control device of a charging device, when the lithium traction battery is connected to this for charging.

Eine drahtbasierte Verbindung der Batteriemanagementvorrichtung an der Traktionsbatterie mit der elektrischen Anlage der Arbeitsmaschine bzw. der Ladevorrichtung weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Durch unterschiedliche Spannungspotentiale der Batteriemanagementvorrichtung an der Traktionsbatterie und der elektrischen Anlage der Arbeitsmaschine kann eine galvanische Trennung notwendig sein. Es müssen zusätzliche Verbindungsleitungen verlegt werden, die hohen Bauaufwand insbesondere bei nachträglicher Umstellung auf Lithiumbatterien erfordern. Datenleitungen können durch elektromagnetische Felder aufgrund hoher Ströme in parallel verlegten Anschlusskabeln der Traktionsbatterie, die den Leistungsanschluss bilden, gestört werden und gestalten den Batteriewechsel aufwändiger sowie fehlerträchtiger. Auch entstehen Probleme, wenn im Wechsel zu Traktionsbatterien mit Batteriemanagementsystem solche ohne eingesetzt werden sollen, da z. B. in einem CAN System eine nicht abgeschlossene Leitung nicht zulässig ist, wie sie durch einen nicht belegten Stecker entstände.However, a wire-based connection of the battery management device to the traction battery with the electrical system of the work machine or the charging device has a number of disadvantages. Due to different voltage potentials of the battery management device on the traction battery and the electrical system of the machine, a galvanic separation may be necessary. It must be laid additional connecting cables that require high construction costs, especially in subsequent conversion to lithium batteries. Data lines can be disturbed by electromagnetic fields due to high currents in parallel laid traction battery connection cables that form the power connection and make the battery change more complex and error prone. Also, problems arise when changing to traction batteries with battery management system such are to be used without, because z. B. in a CAN system an incomplete line is not allowed, as it was caused by an unused connector.

Ein Lösungsansatz hierfür ist, die Betriebsdaten mit der elektrischen Steuereinrichtung der mobilen Arbeitsmaschine aber auch mit der elektrischen Steuereinrichtung einer Ladevorrichtung über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise per Funk, auszutauschen. Hierbei entsteht jedoch das Problem, dass in einem Umfeld, in dem sich mehrere Traktionsbatterien, eventuell auch mehrere mobile Arbeitsmaschinen und z. B. an einer Batteriewechselstation auch mehrere Ladevorrichtungen befinden, die richtige Zuordnung zwischen Traktionsbatterie und mobiler Arbeitsmaschine oder Ladevorrichtung zustande kommt. Eine falsche Zuordnung kann zu unerwünschten Folgen wie falschem Ladestrom, zu schneller Energieentnahme oder auch nur falscher Einschätzung einer verbleibenden Batteriekapazität führen. Da gerade bei Lithiumbatterien für den zuverlässigen und langfristigen Betrieb ein korrektes Batteriemanagement von entscheidender Bedeutung ist, ist eine korrekte Zuordnung und ein zuverlässiger Verbindungsaufbau zwischen der Batteriemanagementvorrichtung sowie der elektronischen Steuereinrichtung der verbundenen mobilen Arbeitsmaschine oder der elektronischen Steuereinrichtung der verbundenen Ladevorrichtung sehr wichtig.One approach for this is to exchange the operating data with the electrical control device of the mobile work machine but also with the electrical control device of a charging device via a wireless communication interface, for example by radio. However, this creates the problem that in an environment in which several traction batteries, possibly even several mobile machines and z. B. at a battery changing station and multiple charging devices, the right assignment between the traction battery and mobile work machine or charger comes about. An incorrect assignment can lead to undesirable consequences such as incorrect charge current, too fast energy extraction or even just a wrong estimate of a remaining battery capacity. Especially with lithium batteries for Since reliable battery management is crucial to reliable and long-term operation, correct allocation and reliable connection establishment between the battery management device and the electronic control device of the connected mobile work machine or the electronic control device of the connected charging device is very important.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung und Überwachung des Entladebetriebs und/oder Ladebetriebs einer als Lithiumbatterie ausgebildeten Traktionsbatterie einer batterie-elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, zur Verfügung zu stellen, mit dem eine drahtlose Übertragung von Betriebsdaten an eine mobile Arbeitsmaschine oder eine Ladevorrichtung und in einfacher Art und Weise ein Wechsel der Traktionsbatterie ermöglicht wird.The present invention is therefore based on the object of providing a method for controlling and monitoring the discharging operation and / or charging operation of a lithium battery designed traction battery of a battery-electrically operated mobile work machine, in particular an industrial truck, with which a wireless transmission of operating data to a mobile machine or a loading device and in a simple way a change of the traction battery is made possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung und Überwachung des Entladebetriebs und/oder Ladebetriebs einer als Lithiumbatterie ausgebildeten Traktionsbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein System nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung geben die Unteransprüche an.This object is achieved by a method for controlling and monitoring the discharge operation and / or charging operation of a traction battery designed as a lithium battery having the features of claim 1 and by a system according to claim 13. Advantageous embodiments of the invention give the dependent claims.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung und Überwachung des Entladebetriebs und/oder Ladebetriebs einer als Lithiumbatterie ausgebildeten Traktionsbatterie einer batterie-elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs gelöst, wobei die Traktionsbatterie eine Batteriemanagementvorrichtung zur Erfassung von Betriebsdaten der Traktionsbatterie sowie eine funkbasierte Kommunikationsschnittstelle zum drahtlosen Datenaustausch der von der Batteriemanagementvorrichtung erfassten Betriebsdaten der Traktionsbatterie während eines Entladebetriebs und/oder eines Ladebetriebs aufweist, während dessen die Traktionsbatterie mit der mobilen Arbeitsmaschine oder der Ladevorrichtung über einen Leistungsanschluss elektrisch verbunden ist und der Datenaustausch an eine elektronische Steuereinrichtung der verbundenen mobilen Arbeitsmaschine oder eine elektronische Steuereinrichtung der verbundenen Ladevorrichtung erfolgt, wobei die Batteriemanagementvorrichtung einen Entladebetrieb und/oder einen Ladebetrieb beginnt, wenn der Traktionsbatterie über den Leistungsanschluss ein Mindeststrom entnommen oder zugeführt wird, oder an dem Leistungsanschluss eine Mindestladespannung anliegt.The object is achieved by a method for controlling and monitoring the discharge operation and / or charging operation of a trained as lithium battery traction battery battery-electrically powered mobile work machine, in particular an industrial truck, the traction battery is a battery management device for detecting operating data of the traction battery and a radio-based communication interface for wireless data exchange of the traction battery operating data acquired by the battery management device during a discharge operation and / or a charging operation, during which the traction battery is electrically connected to the mobile work machine or the charging device via a power connection and the data exchange to an electronic control device of the connected mobile work machine or a electronic control device of the connected charging device, wherein the battery management vorvor Direction of discharge and / or charging begins when the traction battery is taken or supplied via the power connection, a minimum current or at the power connection is applied a minimum charging voltage.

Durch den drahtlosen Datenaustausch werden im Entladebetrieb oder Ladebetrieb der Traktionsbatterie die zuvor genannten Nachteile einer Datenverbindung über Datenkabel vermieden. Die mobile Arbeitmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, kann auch zugleich eine Ladevorrichtung sein, wenn im Falle einer Energierückgewinnung elektrische Energie von den Verbrauchern der Arbeitsmaschine in die Traktionsbatterie zurückgespeist wird. Vor allem bei Flurförderzeugen ist eine Energierückgewinnung oft vorgesehen, da bei der typischen Einsatzweise rasch aufeinander folgend Beschleunigung sowie Abbremsen des Fahrzeugs wie auch beispielsweise bei einem Gabelstapler Heben und Senken einer Last aufeinander folgen. Vorteilhaft wird ein Ladebetrieb nur aufgenommen, wenn an der Traktionsbatterie eine Mindestladespannung anliegt und/oder ein Mindeststrom in die Traktionsbatterie eingespeist wird. Ebenso wird ein Entladebetrieb nur begonnen, wenn ein Mindeststrom der Traktionsbatterie entnommen wird. Durch das Erfordernis eines Mindeststroms bzw. einer Mindestladespannung wird sichergestellt, dass die Kommunikationsschnittstelle aktiv einen Betrieb nur aufnimmt, wenn dies zum Datenaustausch erforderlich ist. Der Beginn des Entladebetriebs oder eines Ladebetriebs kann insbesondere darin bestehen, dass die Kommunikationsschnittstelle entsprechend einem für die Datenverbindung gewählten Protokoll einen Verbindungsaufbau initiiert und ansonsten, wenn die Voraussetzungen zu einem Beginn eines Entladebetriebs oder Ladebetriebs fehlen, inaktiv geschaltet ist. Auch kann zusätzlich die physikalische Übertragungseinrichtung, z. B. eine Funk- oder Infrarotsender ausgeschaltet sein und nur eingeschaltet werden, wenn die Voraussetzungen zu einem Beginn eines Entladebetriebs oder Ladebetrieb vorliegen. Dadurch wird zusätzlich der Stromverbrauch reduziert. Vorteilhaft kann dadurch auch die Anzahl der an einer Datenkommunikation teilnehmenden bzw. eine Datenverbindung suchenden Kommunikationsschnittstellen reduziert werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass sofort bei dem Anschließen der Leistungsanschlüsse die Traktionsbatterie und eine mobile Arbeitmaschine bzw. eine Ladevorrichtung einander richtig zugeordnet werden, ist bei der erfindungsgemäßen Lösung erhöht. Dadurch kann die Traktionsbatterie funktionssicher betrieben werden und es werden Sicherheitsfunktionen für die Einsatzfähigkeit in der Arbeitsmaschine sowie beim Laden an der Ladevorrichtung erzielt. Bei der Ausgestaltung der Traktionsbatterie als Wechselbatterie, die an einer externen Ladestation aufgeladen wird und in verschiedenen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden kann, werden daher besondere Vorteile erzielt, wenn erfindungsgemäß beim Einsetzen der Traktionsbatterie in die Arbeitsmaschine nach einem Batteriewechsel mittels der funkbasierten Kommunikationsschnittstelle ein Verbindungsaufbau der Traktionsbatterie mit der Arbeitsmaschine und eine Zuordnung der Traktionsbatterie zu der mobilen Arbeitsmaschine durchgeführt wird. Nach einem Batteriewechsel kann somit auf einfache Weise ein automatischer Verbindungsaufbau der Kommunikationsverbindung zur Datenübertragung bzw. zum Datenaustausch zwischen der Traktionsbatterie und der elektrischen Anlage der Arbeitsmaschine und/oder eine Identifizierung der in die Arbeitsmaschine eingesetzten Traktionsbatterie erfolgen. Entsprechend kann auch bei dem Anschließen einer Traktionsbatterie an eine Ladevorrichtung ein automatischer Verbindungsaufbau der Kommunikationsverbindung zur Datenübertragung bzw. zum Datenaustausch zwischen der Traktionsbatterie und der Ladevorrichtung erfolgen.Due to the wireless data exchange, the aforementioned disadvantages of a data connection via data cable are avoided in the unloading operation or charging operation of the traction battery. The mobile working machine, in particular an industrial truck, can also be a charging device at the same time, if in the case of energy recovery electrical energy is fed back by the consumers of the working machine into the traction battery. Energy recovery is often provided above all with industrial trucks, since in the typical mode of deployment, acceleration and deceleration of the vehicle follow one after the other as well as, for example, in the case of a forklift lifting and lowering of a load. Advantageously, a charging operation is only taken if a minimum charging voltage is applied to the traction battery and / or a minimum current is fed into the traction battery. Likewise, a discharge operation is only started when a minimum current of the traction battery is removed. The requirement of a minimum current or a minimum charging voltage ensures that the communication interface actively takes up operation only if this is necessary for data exchange. The beginning of the discharge operation or a charging operation can consist in particular in that the communication interface initiates a connection setup according to a protocol selected for the data connection and otherwise, when the prerequisites for a start of a discharge operation or charging operation are missing, is deactivated. Also, in addition, the physical transmission device, for. B. be turned off a radio or infrared transmitter and only turned on when the conditions for a start of unloading or loading operation are present. This also reduces power consumption. Advantageously, the number of communication interfaces participating in a data communication or seeking a data connection can thereby also be reduced. The likelihood that the traction battery and a mobile working machine or a charging device are correctly associated with each other immediately at the connection of the power connections, is increased in the inventive solution. As a result, the traction battery can be operated reliably and safety functions for the operational capability in the working machine and when loading the charging device are achieved. In the design of the traction battery as a removable battery that is charged to an external charging station and can be used in various machines, therefore, special advantages are achieved if according to the invention when inserting the traction battery in the machine after a battery change using the radio-based communication interface connecting the traction battery the work machine and an assignment of the traction battery is performed to the mobile work machine. After a battery change can thus easily an automatic connection setup of the communication link for data transmission and data exchange between the traction battery and the electrical system of the working machine and / or an identification of the traction battery used in the working machine done. Accordingly, even when connecting a traction battery to a charging device, an automatic connection establishment of the communication connection for data transmission or for data exchange between the traction battery and the charging device can take place.

Vorteilhaft werden während des Entladebetriebs und/oder des Ladebetriebs die Betriebsdaten übertragen.Advantageously, the operating data are transmitted during the unloading operation and / or the loading operation.

Von der Batteriemanagementvorrichtung können somit während des Entladebetriebs und/oder des Ladebetriebs der Traktionsbatterie in der Arbeitsmaschine bzw. an der Ladevorrichtung entsprechende Betriebsdaten der Traktionsbatterie kontinuierlich erfasst und ermittelt werden, um einen funktionssicheren Betrieb der Traktionsbatterie und Sicherheitsfunktionen für die Einsatzfähigkeit der Traktionsbatterie in der Arbeitsmaschine zu erzielen oder ein funktionssicheres und zugleich schnelles Aufladen an der Ladevorrichtung zu ermöglichen.Thus, during the discharging operation and / or the charging operation of the traction battery in the working machine or on the charging device, accordingly, the traction battery operating data can be continuously detected and determined by the battery management device in order to ensure functionally safe operation of the traction battery and safety functions for the traction battery in the working machine achieve or to ensure a reliable and at the same time fast charging on the charging device.

In günstiger Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Betriebsdaten von Sensoren als Messgrößen erfasst oder sind abgespeicherte Werte.In a favorable embodiment of the method according to the invention, the operating data of sensors are detected as measured variables or are stored values.

In günstiger Ausführungsform des Verfahrens stellt die Batteriemanagementvorrichtung über die funkbasierte Kommunikationsschnittstelle eine Verbindung zu der mobilen Arbeitsmaschine oder der Ladevorrichtung nur her, wenn keine Verbindung besteht.In a favorable embodiment of the method, the battery management device establishes a connection to the mobile work machine or the charging device via the radio-based communication interface only when no connection exists.

Bei einer bereits erfolgreich bestehenden Verbindung wird somit verhindert, dass fehlerhaft die Kommunikationsschnittstelle eine andere Verbindung aufbaut, etwa weil eine andere Gegenstelle eine höhere Sendeleistung aufweist. Auch wird dadurch die richtige Zuordnung der Traktionsbatterie zu der Ladevorrichtung bzw. der mobilen Arbeitsmaschine im Fall einer Mehrzahl von Traktionsbatterien vereinfacht, da die Anzahl möglicher Kommunikationsschnittstellen als Partner der Datenverbindung reduziert wird.In the case of an already successfully established connection, the communication interface is thus prevented from establishing another connection incorrectly, for example because a different remote station has a higher transmission power. This also simplifies the correct assignment of the traction battery to the charging device or the mobile working machine in the case of a plurality of traction batteries, since the number of possible communication interfaces as a partner of the data connection is reduced.

Vorteilhaft kann die Kommunikationsschnittstelle eine Bluetooth-Schnittstelle sein.Advantageously, the communication interface can be a Bluetooth interface.

Die Kommunikation nach dem Bluetooth-Standard bietet auf einfache Weise Möglichkeiten zur Verschlüsselung. Sofern die Bluetooth-Verbindung mit einer dynamischen mehrstufigen Schlüsselvergabe betrieben wird oder bei einer statischen Schlüsselvergabe PIN-Codes mit ausreichender Zeichenlänge verwendet werden, kann auf einfache Weise die Bluetooth-Verbindung gegen Abhören und unbefugtes Eindringen gesichert werden. Zudem ermöglicht eine Bluetooth-Verbindung auf einfache Weise durch entsprechende Fehlerkorrektur-Algorithmen im Bluetooth-Standard eine robuste und sichere Datenübertragung zu erzielen, indem ein Spreading durch Verteilen auf mehrere Frequenzen bzw. durch Frequenz-Hopping durchgeführt wird. Komponenten für eine Bluetooth Datenverbindung stehen auch kostengünstig zur Verfügung.Communication according to the Bluetooth standard provides a simple means of encryption. If the Bluetooth connection is operated with a dynamic multi-level key assignment or if a static key assignment uses PIN codes with sufficient character length, the Bluetooth connection can be secured easily against eavesdropping and unauthorized intrusion. In addition, a Bluetooth connection makes it easy to achieve robust and secure data transmission by means of appropriate error correction algorithms in the Bluetooth standard, by performing spreading by distributing on several frequencies or by frequency hopping. Components for a Bluetooth data connection are also available at low cost.

In günstiger Ausführungsform des Verfahrens schaltet die Batteriemanagementvorrichtung beim Starten des Entladebetriebs und/oder des Ladebetriebs eine Erkennungsfunktion der Kommunikationsschnittstelle aktiv, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle sichtbar.In a favorable embodiment of the method, the battery management device activates a detection function of the communication interface active when starting the discharge operation and / or the charging operation, in particular a Bluetooth interface visible.

Auch bei einer Mehrzahl von Traktionsbatterien steht somit nur genau eine für eine Datenverbindung zur Verfügung und es erfolgt sofort eine richtige Zuordnung.Even with a plurality of traction batteries, therefore, only one is available for a data connection and immediately there is a correct assignment.

Ein Protokoll der Kommunikationsschnittstelle kann eine Zuordnung von Identifikationsschlüsseln, insbesondere Identifikationsnummern, aufweisen und der Traktionsbatterie ein Identifikationsschlüssel zugeordnet werden.A protocol of the communication interface can have an association of identification keys, in particular identification numbers, and the traction battery can be assigned an identification key.

In günstiger Ausführungsform des Verfahrens speichert die mobile Arbeitsmaschine oder Ladevorrichtung einen Identifikationsschlüssel einer Traktionsbatterie, mit der zuletzt eine Verbindung bestand, und versucht mit dieser beim Beginn eines Entladebetriebs und/oder eines Ladebetriebs einen Verbindungsaufbau sowie beginnt, wenn dies nicht möglich ist, eine Suche nach einer Traktionsbatterie.In a favorable embodiment of the method, the mobile work machine or charging device stores an identification key of a traction battery with which there was a connection last, and attempts to establish a connection with this at the beginning of a discharge operation and / or a charging operation and, if this is not possible, starts a search for a traction battery.

Vorteilhaft wird dabei in den häufigen Fällen, dass eine Traktionsbatterie während Arbeitspausen, etwa nachts, geladen wird, eine sehr schneller Wiederaufbau der Datenverbindung sowohl mit der mobilen Arbeitsmaschine wie auch mit der Ladevorrichtung möglich.Advantageously, in the frequent cases that a traction battery is charged during work breaks, such as at night, a very fast reconstruction of the data connection with both the mobile machine as well as with the charger possible.

In günstiger Ausführungsform des Verfahrens wird als Betriebsdaten ein Strom am Leistungsanschluss der Traktionsbatterie mit einem gemessenen Strom der mobilen Arbeitsmaschine oder der Ladevorrichtung bei dem Entladebetrieb und/oder Ladebetrieb verglichen und anhand des Vergleiches beurteilt, ob die Kommunikationsverbindung mit der elektrisch verbundenen Traktionsbatterie besteht.In a favorable embodiment of the method, as operating data, a current at the power connection of the traction battery is compared with a measured current of the mobile working machine or the charging device during the discharging operation and / or charging operation and judged based on the comparison whether the communication connection with the electrically connected traction battery.

Vorteilhaft ermöglicht dies auf sehr einfache Weise eine Plausibilitätsüberprüfung, ob die Traktionsbatterie tatsächlich richtig zugeordnet wurde. Nur wenn eine durch die Batteriemanagementvorrichtung auf der Seite der Traktionsbatterie gemessene Stromgröße in den Leistungsanschlüssen mit einer Strömgröße übereinstimmt, die die Steuerungselektronik auf der Seite der mobilen Arbeitsmaschine oder der Ladevorrichtung erfasst, stimmt die Zuordnung der drahtlosen Datenverbindung.Advantageously, this allows in a very simple way a plausibility check, if the traction battery was actually assigned correctly. Only when a measured by the battery management device on the side of the traction battery current size in the power terminals with matches a Strömgröße that detects the control electronics on the side of the mobile work machine or the charger, the assignment of the wireless data connection is correct.

Vorteilhaft kann die Batteriemanagementvorrichtung eine oder mehrere der folgenden Betriebsdaten der Traktionsbatterie erfassen, die über die Kommunikationsschnittstelle ausgetauscht werden können:

  • • Batteriespannung
  • • Strom
  • • Ladezustand
  • • Kapazität
  • • Restladung
  • • Temperatur
  • • Alter der Traktionsbatterie
  • • Status der Batteriezellen
  • • Status der Batteriemanagementvorrichtung
  • • State-of-Health der Traktionsbatterie.
Advantageously, the battery management device can detect one or more of the following operating data of the traction battery, which can be exchanged via the communication interface:
  • • Battery voltage
  • • Electricity
  • • State of charge
  • • capacity
  • • residual charge
  • • temperature
  • • Age of the traction battery
  • • Status of the battery cells
  • • Status of the battery management device
  • • State of Health of the traction battery.

Durch geeignete Sensoren kann von der Batteriemanagementvorrichtung auf einfache Weise im Entladebetrieb und/oder Ladebetrieb der in die Arbeitsmaschine eingesetzten und mit dem Antriebssystem der Arbeitsmaschine zur Energieübertragung elektrisch verbundenen Traktionsbatterie die Batteriespannung, beispielsweise die Entladespannung, die Ruhespannung und/oder die Belastungsspannung, und/oder der aus der Traktionsbatterie entnommene Strom bzw. der in die Traktionsbatterie zurückgespeiste Strom gemessen werden. Zudem kann durch geeignete Sensoren die Temperatur der Traktionsbatterie, beispielsweise die Temperatur der einzelnen Batteriezellen, gemessen und überwacht werden. Auch kann von der Batteriemanagementvorrichtung der momentane Ladezustand und die momentane Kapazität bzw. die Restladung der Traktionsbatterie ermittelt und berechnet werden. Weiterhin können in der Batteriemanagementvorrichtung Betriebsdaten bezüglich der Nennkapazität und/oder des Alters der Traktionsbatterie abgespeichert werden, um diese mit der Arbeitsmaschine auszutauschen. Zudem kann der State-of-Health als Kennwert der Traktionsbatterie von der Batteriemanagementvorrichtung erfasst werden. Der State-of-Health Wert kennzeichnet den Zustand der Traktionsbatterie und charakterisiert deren Fähigkeit die angegebenen Spezifikationen zu erfüllen und zwar im Vergleich zu einer neuen Traktionsbatterie. Soweit dies bei einer Ladevorrichtung sinnvoll ist, können diese Betriebsdaten auch mit der Ladevorrichtung ausgetauscht werden.By suitable sensors of the battery management device in a simple manner in the unloading and / or loading operation used in the machine and electrically connected to the drive system of the machine for power transmission traction battery, the battery voltage, for example, the discharge voltage, the rest voltage and / or the load voltage, and / or the current taken from the traction battery or the current fed back into the traction battery is measured. In addition, the temperature of the traction battery, for example the temperature of the individual battery cells, can be measured and monitored by means of suitable sensors. Also, the current state of charge and the instantaneous capacity or the residual charge of the traction battery can be determined and calculated by the battery management device. Furthermore, operating data relating to the nominal capacity and / or the age of the traction battery can be stored in the battery management device in order to exchange these with the working machine. In addition, the state-of-health as characteristic value of the traction battery can be detected by the battery management device. The state-of-health value identifies the condition of the traction battery and characterizes its ability to meet the specified specifications compared to a new traction battery. As far as this makes sense with a charging device, this operating data can also be exchanged with the charging device.

Die funkbasierte Kommunikationsschnittstelle kann zur bidirektionalen Kommunikation eingerichtet sein.The radio-based communication interface can be set up for bidirectional communication.

Dadurch wird auf einfache Weise erzielt, dass beim Betrieb der mobilen Arbeitsmaschine bzw. der Ladevorrichtung ein Datenaustausch von der mobilen Arbeitsmaschine bzw. Ladevorrichtung zu der Batteriemanagementvorrichtung der eingesetzten Traktionsbatterie erzielt werden kann. In dieser Richtung können beispielsweise eine Identifikationsnummer der Arbeitsmaschine und/oder der erwartete prognostizierte Stromverbrauch ausgetauscht werden.This achieves a simple way that, during operation of the mobile work machine or the charging device, a data exchange from the mobile working machine or charging device to the battery management device of the traction battery used can be achieved. In this direction, for example, an identification number of the working machine and / or the expected predicted power consumption can be exchanged.

Die Traktionsbatterie kann als wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie, Lithium-Polymer-Batterie, Lithium-Titanat-Batterie oder Lithium-Luft-Batterie ausgebildet sein.The traction battery may be formed as a rechargeable lithium-ion battery, lithium-polymer battery, lithium titanate battery or lithium-air battery.

Lithiumbatterien weisen gegenüber Bleibatterien eine deutlich größere Batteriekapazität und weitere Vorteile im Betrieb auf. Insbesondere Lithium-Ionen-Batterien und die genannten weiteren Varianten von Lithiumbatterien erfordern zum sicheren Betrieb eine eigene Batteriemanagementvorrichtung, die Sicherheitsfunktion für die Einsatzfähigkeit der Traktionsbatterie realisiert. Weiterhin berechnet diese Batteriemanagementvorrichtung die Restladung der Batterien und kann weitere Betriebsdaten, die von Sensoren gemessen oder berechnet werden, liefern.Lithium batteries have a significantly larger battery capacity and other advantages in operation compared to lead acid batteries. In particular, lithium-ion batteries and the other variants of lithium batteries mentioned require a separate battery management device for safe operation, which realizes the safety function for the operational capability of the traction battery. Furthermore, this battery management device calculates the remaining charge of the batteries and may provide other operational data measured or calculated by sensors.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein System aus mindestens einer Traktionsbatterie einer batterie-elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine sowie einer mobilen Arbeitsmaschine und/oder einer Ladevorrichtung, wobei die Bestandteile des Systems ein zuvor beschriebenes Verfahren durchführen können.The object is also achieved by a system comprising at least one traction battery of a battery-powered mobile working machine and a mobile working machine and / or a charging device, wherein the components of the system can perform a method described above.

Das System weist die bereits geschilderten Vorteile auf.The system has the advantages already described.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigtFurther advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the schematic figures. This shows

1 eine erfindungsgemäße mobile Arbeitsmaschine mit einer eingesetzten, erfindungsgemäßen Traktionsbatterie und 1 a mobile work machine according to the invention with an inserted, inventive traction battery and

2 ein System bestehend aus einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie, einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine und weiteren über eine drahtlose Kommunikationsverbindung kommunizierenden Systemen. 2 a system consisting of a traction battery according to the invention, a working machine according to the invention and other systems communicating via a wireless communication link.

In der 1 ist eine Traktionsbatterie T dargestellt, die beispielsweise als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet ist.In the 1 a traction battery T is shown, which is designed for example as a lithium-ion battery.

Die Traktionsbatterie T ist mit einer Batteriemanagementvorrichtung 1 versehen, die als elektronisches Batteriesteuergerät bzw. Batteriecontroller ausgebildet ist. Die Batteriemanagementvorrichtung 1 dient zur Erfassung von Betriebsdaten der Traktionsbatterie T, bei denen es sich um mittels Sensoren von der Batteriemanagementvorrichtung 1 während des Betriebs der Traktionsbatterie gemessen Messgrößen oder um in der Batteriemanagementvorrichtung 1 abgespeicherten Werten handeln kann. Bei den Betriebsdaten kann es sich um eine oder mehrere der folgenden Daten handeln:

  • • Batteriespannung
  • • Strom
  • • Ladezustand
  • • Kapazität
  • • Restladung
  • • Temperatur
  • • Alter der Traktionsbatterie
  • • Status der Batteriezellen
  • • Status der Batteriemanagementvorrichtung
  • • State-of-Health der Traktionsbatterie.
The traction battery T is equipped with a battery management device 1 provided, which is designed as an electronic battery control device or battery controller. The battery management device 1 serves to collect operating data of the Traction battery T, which is by means of sensors from the battery management device 1 or measured in the battery management device during operation of the traction battery 1 stored values can act. The operating data may be one or more of the following:
  • • Battery voltage
  • • Electricity
  • • State of charge
  • • capacity
  • • residual charge
  • • temperature
  • • Age of the traction battery
  • • Status of the battery cells
  • • Status of the battery management device
  • • State of Health of the traction battery.

Die Batteriemanagementvorrichtung 1 berechnet autark die Restladung der Traktionsbatterie T und liefert die oben genannten Daten für eine Betriebsdatenerfassung. Bei in der Arbeitsmaschine A eingesetzter Traktionsbatterie T, beispielsweise in einem Entladebetrieb der Traktionsbatterie T, wobei der Traktionsbatterie T elektrische Leistung entnommen wird, liefert die Batteriemanagementvorrichtung 1 die entsprechenden Betriebsdaten an die Arbeitsmaschine A, so dass anhand der von der Batteriemanagementvorrichtung 1 gelieferten Betriebsdaten die Traktionsbatterie T im Betrieb vor einer Tiefentladung oder einer Überlastung geschützt werden kann.The battery management device 1 autonomously calculates the remaining charge of the traction battery T and supplies the above-mentioned data for an operational data acquisition. When traction battery T is used in working machine A, for example, in a discharging operation of traction battery T, wherein electric power is extracted from traction battery T, the battery management device supplies 1 the corresponding operating data to the work machine A, so that on the basis of the battery management device 1 supplied operating data, the traction battery T can be protected during operation before a deep discharge or overload.

In der 1 ist die Traktionsbatterie T in eine batterie-elektrisch betriebene mobile Arbeitsmaschine A eingesetzt, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Flurförderzeug, beispielsweise Gabelstapler ausgebildet ist. Die Arbeitsmaschine A weist ein elektrisches Antriebssystem auf, das von der eingesetzten Traktionsbatterie T mit elektrischer Energie versorgt wird. Das elektrisches Antriebssystem besteht bei der Arbeitsmaschine A als Flurförderzeug aus mindestens einen elektrischen Fahrmotor für mindestens ein angetriebenes Rad 2 der Arbeitsmaschine A und aus einem elektrischen Hubantrieb, in der Regel einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe zum Heben und Senken eines Lastaufnahmemittels 3.In the 1 is the traction battery T used in a battery-powered electric mobile work machine A, which is formed in the illustrated embodiment as a truck, for example, forklift. The work machine A has an electric drive system, which is supplied by the used traction battery T with electrical energy. The electric drive system consists in the working machine A as an industrial truck from at least one electric drive motor for at least one driven wheel 2 the working machine A and an electric lifting drive, usually an electrically driven hydraulic pump for lifting and lowering a lifting device 3 ,

Während des Betriebs der Arbeitsmaschine A steht die eingesetzte Traktionsbatterie T mittels Leistungsanschlüsse 4 mit dem elektrischen Antriebssystem der Arbeitsmaschine A zur Energieübertragung und somit Leistungsübertragung in Verbindung. Die Leistungsanschlüsse 4 werden von Batteriekabeln gebildet, das mittels einer Steckervorrichtung mit dem Antriebssystem der Arbeitsmaschine A elektrisch verbunden werden können.During operation of the work machine A, the traction battery T used is connected by means of power connections 4 with the electric drive system of the working machine A for energy transmission and thus power transmission in conjunction. The power connections 4 are formed by battery cables, which can be electrically connected by means of a plug device with the drive system of the working machine A.

Die Arbeitsmaschine A weist eine elektrische Anlage 5 auf, die eine elektronische Steuereinrichtung enthält, die bevorzugt von einer elektronischen Fahrzeugsteuerung gebildet ist.The working machine A has an electrical system 5 on, which contains an electronic control device, which is preferably formed by an electronic vehicle control.

Die Traktionsbatterie T ist mit einer funkbasierten Kommunikationsschnittstelle 10 versehen, die mit der Batteriemanagementvorrichtung 1 – wie durch den Doppelfeil 11 angedeutet ist – in Verbindung steht. Die Arbeitsmaschine A ist ebenfalls mit einer funkbasierten Kommunikationsschnittstelle 12 versehen, die mit der elektrischen Anlage 5 der Arbeitsmaschine A in Verbindung steht. Die beiden Kommunikationsschnittstellen 10, 12 ermöglichen eine drahtlose Kommunikationsverbindung K zwischen der Batteriemanagementvorrichtung 1 und der elektrischen Anlage 5 der Arbeitsmaschine A. Die drahtlose Kommunikationsverbindung K kann hierbei in einer Richtung zur Anbindung der Batteriemanagementvorrichtung 1 an die elektrische Anlage 5 der Arbeitsmaschine A ausgebildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationsverbindung K bidirektional ausgebildet, was eine Kommunikation in beide Richtungen ermöglicht, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Doppelfeil 13 verdeutlicht ist.The traction battery T is provided with a radio-based communication interface 10 provided with the battery management device 1 - as by the double arrow 11 is implied - in connection. The work machine A is also provided with a radio-based communication interface 12 provided with the electrical system 5 the working machine A is in communication. The two communication interfaces 10 . 12 allow a wireless communication link K between the battery management device 1 and the electrical system 5 the work machine A. The wireless communication link K can in this case in a direction to connect the battery management device 1 to the electrical system 5 the working machine A be formed. In the illustrated embodiment, the communication link K is bidirectional, which allows communication in both directions, as in the illustrated embodiment by the double arrow 13 is clarified.

Beim Einsetzen der Traktionsbatterie T und Anschließen der Leistungsanschlüsse 4 wird der Traktionsbatterie T zur Versorgung der elektrische Anlage 5 der mobilen Arbeitsmaschine A bei einer Leistungsanforderung über die Leistungsanschlüsse 4 ein Strom entnommen, der über einem Mindeststrom als Schwellenwert liegt. Die Batteriemanagementvorrichtung 1 beginnt daraufhin einen Entladebetrieb, in dem die drahtlose Kommunikationsverbindung K aufgebaut wird. Die Kommunikationsschnittstellen 10, 12 kommunizieren dabei über eine Bluetooth-Verbindung und von der Batteriemanagementvorrichtung 1 wird die Kommunikationsschnittstelle 10 der Traktionsbatterie T sichtbar geschaltet und die Kommunikationsschnittstelle 10 aktiviert, so dass eine Kommunikationsverbindung zwischen den Kommunikationsschnittstellen 10, 12 initiiert und aufgebaut wird. In der mobilen Arbeitsmaschine A erfolgt eine Energierückgewinnung und die Verbraucher der Arbeitsmaschine A, beispielsweise in einem Bremsbetrieb und/oder beim Absenken einer Last, speisen elektrische Energie in die Traktionsbatterie T zurück, so dass auch ein Ladebetrieb stattfindet, bei dem die mobile Arbeitsmaschine A zugleich eine Ladevorrichtung bildet.When installing the traction battery T and connecting the power connections 4 is the traction battery T to supply the electrical system 5 the mobile work machine A at a power request on the power terminals 4 taken a current that is above a minimum current threshold. The battery management device 1 then begins a discharge operation in which the wireless communication link K is established. The communication interfaces 10 . 12 communicate via a Bluetooth connection and the battery management device 1 becomes the communication interface 10 the traction battery T visible switched and the communication interface 10 enabled, allowing a communication link between the communication interfaces 10 . 12 is initiated and built. Energy recovery takes place in the mobile work machine A and the consumers of the work machine A, for example in a braking operation and / or when lowering a load, feed electrical energy back into the traction battery T, so that a loading operation also takes place in which the mobile work machine A simultaneously forms a charging device.

Im Betrieb der Traktionsbatterie T können beispielsweise über die drahtlose Kommunikationsverbindung K der Ladezustand, die Temperatur und gegebenenfalls das Alter der Traktionsbatterie T zwischen der Batteriemanagementvorrichtung 1 und der elektrischen Anlage 5 ausgetauscht werden. Bei einer bidirektionalen Ausbildung der Kommunikationsverbindung K können weiterhin Betriebsdaten von der elektrischen Anlage 5 an die Traktionsbatterie T ausgetauscht werden. Nach dem Beginn des Entladebetriebs bzw. des Ladebetriebs wird der von der Batteriemanagementvorrichtung 1 auf der Seite der Traktionsbatterie T in den Leistungsanschlüssen erfasste Strom mit dem auf der Seite der elektrischen Anlage 5 der mobilen Arbeitsmaschine A in den Leistungsanschlüssen 4 erfassten Strom verglichen, indem die Stromwerte über die Kommunikationsverbindung K an die mobilen Arbeitsmaschine A übertragen werden, oder über die Kommunikationsverbindung K ausgetauscht werden. Wenn diese Stromwerte nicht übereinstimmen, wird eine falsche Zuordnung zwischen Traktionsbatterie T und mobiler Arbeitsmaschine A erkannt.During operation of the traction battery T, for example via the wireless communication link K, the state of charge, the temperature and possibly the age of the traction battery T between the battery management device 1 and the electrical system 5 be replaced. In a bidirectional design of the communication link K can continue operating data from the electrical system 5 be exchanged to the traction battery T. After the start of the discharging operation, the battery management device is started by the battery management device 1 On the side of the traction battery T in the power terminals detected current with that on the side of the electrical system 5 the mobile working machine A in the power terminals 4 detected current by the current values are transmitted via the communication link K to the mobile work machine A, or exchanged via the communication link K. If these current values do not match, an incorrect association between traction battery T and mobile work machine A is detected.

In der 2 ist ein erfindungsgemäßes System dargestellt, bei dem neben einer drahtlosen Kommunikationsverbindung K zwischen der Batteriemanagementvorrichtung 1 der Traktionsbatterie T und der elektrischen Anlage 5 der Arbeitsmaschine A eine drahtlosen Kommunikationsverbindung K mit einer Batterieladevorrichtung B ausgebildet ist. Die Batterieladevorrichtung B, die an einer Ladestation angeordnet werden kann, dient zum Laden der Traktionsbatterie T, wobei eine elektrische Verbindung zwischen der Traktionsbatterie T und dem Batterieladegerät B mittels der Leistungsanschlüsse 4 erfolgt. Für die drahtlose Kommunikationsverbindung K ist die Batterieladevorrichtung B mit einer funkbasierten Kommunikationsschnittstelle 15 für eine Bluetooth-Verbindung versehen. Über die drahtlose Kommunikationsverbindung K kann beim Laden der Traktionsbatterie T durch das Batterieladegerät B ein Austausch von Betriebsdaten zwischen der Batterieladevorrichtung B und der Traktionsbatterie T erfolgen. Die Kommunikationsverbindung K zwischen dem Batterieladegerät B und der Traktionsbatterie T kann in einer Richtung erfolgen oder – wie im dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Doppelpfeil 14 verdeutlicht ist, als bidirektionale Kommunikationsverbindung zum Datenaustausch in beiden Richtungen ausgebildet sein. Im Ladebetrieb, wobei der an das Batterieladegerät B angeschlossenen Traktionsbatterie T eine Mindeststrom zugeführt oder an die Traktionsbatterie T eine Mindestladespannung angelegt wird, beginnt die Batteriemanagementvorrichtung 1 einen Ladebetrieb, in dem die drahtlose Kommunikationsverbindung K aufgebaut wird. Die Kommunikationsschnittstellen 15, 10 kommunizieren dabei über eine Bluetooth-Verbindung und von der Batteriemanagementvorrichtung 1 wird die Kommunikationsschnittstelle 10 der Traktionsbatterie T sichtbar geschaltet und die Kommunikationsschnittstelle 10 aktiviert, so dass eine Kommunikationsverbindung zwischen den Kommunikationsschnittstellen 10, 15 initiiert und aufgebaut wird.In the 2 an inventive system is shown, in which in addition to a wireless communication link K between the battery management device 1 the traction battery T and the electrical system 5 the work machine A is a wireless communication link K with a battery charger B is formed. The battery charger B, which can be arranged at a charging station, is used to charge the traction battery T, wherein an electrical connection between the traction battery T and the battery charger B by means of the power terminals 4 he follows. For the wireless communication link K, the battery charger B is provided with a radio-based communication interface 15 provided for a Bluetooth connection. When the traction battery T is charged by the battery charger B, an exchange of operating data between the battery charging device B and the traction battery T can take place via the wireless communication link K. The communication link K between the battery charger B and the traction battery T can be done in one direction or - as in the illustrated embodiment by the double arrow 14 is clarified to be formed as a bidirectional communication link for data exchange in both directions. In the charging mode, wherein the traction battery T connected to the battery charger B is supplied with a minimum current or a minimum charging voltage is applied to the traction battery T, the battery management device begins 1 a charging operation in which the wireless communication link K is established. The communication interfaces 15 . 10 communicate via a Bluetooth connection and the battery management device 1 becomes the communication interface 10 the traction battery T visible switched and the communication interface 10 enabled, allowing a communication link between the communication interfaces 10 . 15 is initiated and built.

In der 2 ist weiterhin ein Service- bzw. Diagnoserechner R dargestellt, der über eine drahtlose Kommunikationsverbindung K mit der Traktionsbatterie T zum Datenaustausch verbunden ist. Der Service- bzw. Diagnoserechner R ist hierzu mit einer entsprechenden funkbasierten Kommunikationsschnittstelle 16 versehen, um in einem Wartungsbetrieb oder bei einer Diagnose der Traktionsbatterie T einen drahtlosen Datenaustausch von Betriebsdaten zwischen dem Service- bzw. Diagnoserechner R und der Traktionsbatterie T zu ermöglichen. Die Kommunikationsverbindung K zwischen dem Service- bzw. Diagnoserechner R und der Traktionsbatterie T ist – wie durch den Doppelpfeil 17 dargestellt ist – als bidirektionale Kommunikationsverbindung K ausgebildet. Auch auf diese Kommunikationsverbindung K zu dem Service- bzw. Diagnoserechner R kann das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden.In the 2 Furthermore, a service or diagnostic computer R is shown, which is connected via a wireless communication link K to the traction battery T for data exchange. The service or diagnostic computer R is for this purpose with a corresponding radio-based communication interface 16 provided in a maintenance operation or in a diagnosis of the traction battery T to enable wireless data exchange of operating data between the service or diagnosis computer R and the traction battery T. The communication link K between the service or diagnosis computer R and the traction battery T is - as by the double arrow 17 is shown - formed as a bidirectional communication link K. The method according to the invention can also be applied to this communication link K to the service or diagnostic computer R.

Die funkbasierten Kommunikationsschnittstellen 10, 12, 15, 16 sind als Bluetooth-Kommunikationsschnittstellen ausgebildet, die als Sender und Empfänger arbeiten.The radio-based communication interfaces 10 . 12 . 15 . 16 are designed as Bluetooth communication interfaces that work as sender and receiver.

Bei einem Wechsel der Traktionsbatterie T ist lediglich eine Verbindung der Leistungsanschlüsse 4 herzustellen, so dass ein einfacher und schneller Wechsel der Traktionsbatterie T in der mobilen Arbeitsmaschine A erfolgen kann. Dabei speichert die mobile Arbeitsmaschine A eine Identifikationsnummer der Traktionsbatterie T als Identifikationsschlüssel und versucht bei einem Beginn eines Entladebetriebs zunächst mit dieser Traktionsbatterie wieder eine Verbindung herzustellen. Erst wenn dies nicht erfolgreich ist, wird nach einer anderen Traktionsbatterie T gesucht. Die Batteriemanagementvorrichtung 1 der Traktionsbatterie T wiederum schaltet die Kommunikationsschnittstelle 10 erst aktiv, wenn ein Mindeststrom über die Leistungsanschlüsse 4 fließt.When changing the traction battery T is only a connection of the power connections 4 produce, so that a simple and quick change of the traction battery T can be done in the mobile machine A. In this case, the mobile work machine A stores an identification number of the traction battery T as an identification key and at a start of a discharge operation first tries to reconnect with this traction battery. Only if this is not successful, is looking for another traction battery T. The battery management device 1 the traction battery T in turn switches the communication interface 10 only active when a minimum current through the power connections 4 flows.

Claims (13)

Verfahren zur Steuerung und Überwachung des Entladebetriebs und/oder Ladebetriebs einer als Lithiumbatterie ausgebildeten Traktionsbatterie (T) einer batterie-elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine (A), insbesondere eines Flurförderzeugs, wobei die Traktionsbatterie (T) eine Batteriemanagementvorrichtung (1) zur Erfassung von Betriebsdaten der Traktionsbatterie (T) sowie eine funkbasierte Kommunikationsschnittstelle (10) zum drahtlosen Datenaustausch der von der Batteriemanagementvorrichtung (1) erfassten Betriebsdaten der Traktionsbatterie (T) während eines Entladebetriebs und/oder eines Ladebetriebs aufweist, während dessen die Traktionsbatterie (T) mit der mobilen Arbeitsmaschine (A) oder mit einer Ladevorrichtung (B) über einen Leistungsanschluss (4) elektrisch verbunden ist und der Datenaustausch an eine elektronische Steuereinrichtung (5) der verbundenen mobilen Arbeitsmaschine (A) oder eine elektronische Steuereinrichtung der verbundenen Ladevorrichtung (B) erfolgt, wobei die Batteriemanagementvorrichtung (1) einen Entladebetrieb und/oder einen Ladebetrieb beginnt, wenn der Traktionsbatterie (T) über den Leistungsanschluss (4) ein Mindeststrom entnommen oder zugeführt wird, oder an dem Leistungsanschluss (4) eine Mindestladespannung anliegt.Method for controlling and monitoring the discharging operation and / or charging operation of a traction battery (T) designed as a lithium battery powered mobile working machine (A), in particular an industrial truck, wherein the traction battery (T) is a battery management device ( 1 ) for recording operating data of the traction battery (T) and a radio-based communication interface ( 10 ) for the wireless exchange of data from the battery management device ( 1 ) during a discharge operation and / or a charging operation, during which the traction battery (T) with the mobile working machine (A) or with a charging device (B) via a power connection ( 4 ) is electrically connected and the data exchange to an electronic control device ( 5 ) of the connected mobile work machine (A) or an electronic control device of the connected charging device (B), wherein the battery management device ( 1 ) begins a discharge operation and / or a loading operation, when the traction battery (T) via the power connector ( 4 ) a minimum current is drawn or supplied, or at the power connection ( 4 ) a minimum charging voltage is applied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Entladebetriebs und/oder des Ladebetriebs die Betriebsdaten übertragen werden.A method according to claim 1, characterized in that the operating data are transmitted during the unloading operation and / or the loading operation. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsdaten von Sensoren als Messgrößen erfasst werden oder abgespeicherte Werte sind.A method according to claim 2, characterized in that the operating data of sensors are detected as measured variables or stored values. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemanagementvorrichtung (1) über die funkbasierte Kommunikationsschnittstelle (10) eine Verbindung zu der mobilen Arbeitsmaschine (A) oder der Ladevorrichtung (B) nur herstellt, wenn keine Verbindung besteht.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the battery management device ( 1 ) via the radio-based communication interface ( 10 ) connects to the mobile work machine (A) or the loader (B) only when disconnected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (10, 15, 12) eine Bluetooth-Schnittstelle ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the communication interface ( 10 . 15 . 12 ) is a Bluetooth interface. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemanagementvorrichtung (1) beim Starten des Entladebetriebs und/oder des Ladebetriebs eine Erkennungsfunktion der Kommunikationsschnittstelle (10, 15) aktiviert, insbesondere eine Bluetooth-Schnittstelle sichtbar schaltet.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the battery management device ( 1 ) when starting the discharge operation and / or the charging operation, a detection function of the communication interface ( 10 . 15 ), in particular a Bluetooth interface visible switches. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Protokoll der Kommunikationsschnittstelle (10) eine Zuordnung von Identifikationsschlüsseln, insbesondere Identifikationsnummern, aufweist und der Traktionsbatterie (T) ein Identifikationsschlüssel zugeordnet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a protocol of the communication interface ( 10 ) has an assignment of identification keys, in particular identification numbers, and the traction battery (T) is assigned an identification key. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Arbeitsmaschine (A) oder Ladevorrichtung (B) einen Identifikationsschlüssel einer Traktionsbatterie (T), mit der zuletzt eine Verbindung bestand, speichert und mit dieser beim Beginn eines Entladebetriebs und/oder eines Ladebetriebs einen Verbindungsaufbau versucht sowie, wenn dies nicht möglich ist, eine Suche nach einer Traktionsbatterie (T) beginnt.A method according to claim 7, characterized in that the mobile work machine (A) or charging device (B) an identification key of a traction battery (T), with the last was a connection stores and with this at the beginning of a discharge operation and / or a charging operation a connection setup tries and, if this is not possible, a search for a traction battery (T) begins. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsdaten ein Strom an dem Leistungsanschluss (4) der Traktionsbatterie (T) mit einem gemessenen Strom der mobilen Arbeitsmaschine (A) oder Ladevorrichtung (B) bei dem Entladebetrieb und/oder Ladebetrieb verglichen wird und anhand des Vergleiches beurteilt wird, ob die Kommunikationsverbindung (K) mit der elektrisch verbundenen Traktionsbatterie (T) besteht.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that as operating data, a current at the power port ( 4 ) of the traction battery (T) is compared with a measured current of the mobile working machine (A) or charging device (B) in the discharging operation and / or charging operation and judged by the comparison whether the communication link (K) with the electrically connected traction battery (T ) consists. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemanagementvorrichtung (1) eine oder mehrere der folgenden Betriebsdaten der Traktionsbatterie (T) erfasst, die über die Kommunikationsschnittstelle (10) ausgetauscht werden konnen: • Batteriespannung • Strom • Ladezustand • Kapazität • Restladung • Temperatur • Alter der Traktionsbatterie • Status der Batteriezellen • Status der Batteriemanagementvorrichtung • State-of-Health der Traktionsbatterie.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the battery management device ( 1 ) detects one or more of the following operating data of the traction battery (T) that is transmitted via the communication interface ( 10 ) • Battery voltage • Current • State of charge • Capacity • Residual charge • Temperature • Age of the traction battery • Battery cell status • Battery management device status • State of health of the traction battery. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die funkbasierte Kommunikationsschnittstelle (10) zur bidirektionalen Kommunikation eingerichtet ist.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the radio-based communication interface ( 10 ) is set up for bidirectional communication. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie (T) als wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie, Lithium-Polymer-Batterie, Lithium-Titanat-Batterie oder Lithium-Luft-Batterie ausgebildet ist.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the traction battery (T) is designed as a rechargeable lithium-ion battery, lithium-polymer battery, lithium titanate battery or lithium-air battery. System aus mindestens einer Traktionsbatterie (T) einer batterie-elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine (A) sowie einer mobilen Arbeitsmaschine (A) und/oder einer Ladevorrichtung (B), wobei die Bestandteile des Systems ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführen können. System comprising at least one traction battery (T) of a battery-powered mobile work machine (A) and a mobile work machine (A) and / or a loading device (B), wherein the components of the system can perform a method according to one of the preceding claims.
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