包括至少一个部件接纳部的设备、机动车和运行包括至少一个部件接纳部的设备的方法与流程

1.本发明涉及一种设备，该设备包括至少一个部件接纳部、控制单元以及至少一个布置在部件接纳部中的可更换的部件。本发明还涉及一种机动车以及一种运行设备的方法，该设备包括至少一个部件接纳部、控制单元以及至少一个布置在部件接纳部中的可更换的部件。


背景技术：

2.在包括一个或多个可更换的部件的设备中，出于安全原因力求避免安装可能构成安全风险的、不合适的替换部件。然而同时力求保持使设备的尽可能多的单个部件是可更换的，以便例如在修理部件的故障时避免更换其他部件和/或设备的例如与所要修理的故障无关的其他组件。这例如适用于具有多个不同部件的机动车，这些部件在机动车的使用寿命期间可能必须被更换或在故障的情况下必须被修理。在其他设备中，例如在包括多个电池模块的蓄能器中，也可能需要更换单个电池模块。在此所期望的是分别对更换进行监控，以便能够识别部件的构成安全风险的、未经授权的更换。由现有技术已知对蓄电池或其他设备的各种功能监控。
3.在文献wo 2019/028451 a1中描述了一种电池监控系统，其中，检测并且存储蓄电池的电池单体的不同的特性。在此，针对单独的电池单体读取的特性可以由中央的电池管理系统通过无线网络接收和存储。
4.文献us 2007/0216368 a1描述了一种用于对蓄能器的各个能量单体进行单体平衡的系统。在此，设置安全电路，该安全电路与各单独的电池单体通信。此外，设置用于输出和/或接收使用该蓄能器的设备的数据的信道。
5.在文献de 199 12 780 a1中描述了一种用于邮资机的安全模块的装置。该安全模块在此包括电池以及用于给设备供给系统电压的结构。在此，电池是可更换的，其中通过安全模块的电压监控单元可以实现可重置的自维持，当电池电压下降到预定的阈值以下时触发该自维持。这可以通过改变电池电压来防止对设备的篡改，然而仍允许更换安全模块的电池。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种具有可更换的部件的经改进的设备，该设备特别是可以识别部件的不被许可的更换并且使该不被许可的更换变得困难或阻止该不被许可的更换。
7.为了实现该目的，在开头所述类型的设备中根据本发明设置为，可更换的部件包括具有存储器的安全装置，在所述存储器中存储有个性化地表征所述部件的个性化信息，其中至少安全装置的存储器是所述部件的不能无损地分离的组成部分，其中安全装置通过通信连接与控制单元连接，并且控制单元被设置用于，基于个性化信息和存储在控制单元
中的许可信息来确定部件的更换，所述许可信息描述对于设备的运行被许可的、个性化的部件。
8.设备的控制单元例如可以被构造用于控制设备的一个或多个功能。此外，至少当至少一个部件被装入到设备的对应的部件接纳部中时，控制单元直接或间接地与分别构成部件的组成部分的安全装置通信。安全装置除了存储器之外还可以包括其他组成部分，例如被设计用于与控制单元通信的通信装置。通过在安全装置的存储器中存储的个性化信息来个性化地表征各相应的部件。控制单元可以通过通信连接读取设备的至少一个部件的个性化信息并且与在控制单元中存储的许可信息进行比较。通过该比较，可以确定：装入到设备的部件接纳部中的部件对于该设备的进一步运行是否是许可的，因此是否发生了部件的被允许的更换。存储在控制单元中的许可信息例如可以通过控制单元针对设备的至少一个部件进行学习来产生。特别是可以提出，这种学习仅在已知安全密钥或类似的情况下才是可以的，从而仅在部件的被许可的更换的情况下才能进行许可信息的改变或更新。
9.至少安全装置的存储器是部件的不能无损地分离的组成部分，从而至少安全装置的存储器不能与被取下的部件分离，以便将该存储器安装到对于设备的运行不被许可的部件上并且将该不被许可的部件装入到设备的部件接纳部中以替换被取下的部件。
10.至少安全装置的存储器是部件的不能无损地分离的组成部分，在这方面特别意味着，在从部件中移除存储器或安全装置时，至少包含个性化信息的存储器被损坏，和/或安全装置或安全装置的存储器不能在不损坏部件的情况下被取下，并且特别是也不能在不损坏能装入部件接纳部中、但是不被许可的部件情况下装入该部件中。由此，不能够或者至少明显难以通过将被许可的部件的安全装置安装到不被许可的部件中来不经授权地更换部件，从而能够有效地防止由不被许可的部件替换被许可的部件。以这种方式实现了对设备或其至少一个部件的外来加装防护。
11.此外有利地能够实现，在故障或类似情况下仅须将包括存储器的安全装置随着部件进行更换。通过被实施为设备的不能无损分离的组成部分的存储器或被实施为设备的不能无损分离的组成部分的安全装置，部件的通过个性化信息产生的个性化是部件本身的固有组成部分。因此，不需要其他在故障的情况下必须一起更换的元件来使部件个性化。在更换部件时，设备的其他部分因为不需要被一起更换而能够保留在设备中，从而有利地例如在部件故障时不必一起更换设备的本身没有故障的部分。
12.特别有利地，该原理可以应用在蓄能器中，该蓄能器具有一个或多个电池模块作为部件。蓄能器例如可以是用于电动车辆、即可通过电机驱动的机动车的高压电池。在此，这些电池模块可以分别包括多个电池单体。通过分别被实施为电池模块的不能无损地分离的组成部分的安全装置，能够例如由共同的控制单元、例如电池控制器读取蓄能器的电池模块的个性化信息，并且将该个性化信息与在控制单元中存储的许可信息相比较，以便确定电池模块的更换。
13.然而，本发明在此不仅可应用于包括至少一个电池模块的蓄能器，而且可有利地也应用于其他设备，所述其他设备包括至少一个布置在部件接纳部中的部件以及控制单元。在此，特别可能的是，所述设备是机动车或者所述设备是机动车的一部分。
14.在本发明的一个优选的设计方案中可以提出，至少安全装置的存储器以从外部无法接近的方式布置在部件的内部中，和/或至少安全装置的存储器被以如下方式紧固在所
述部件上，即，分离存储器会导致存储器和/或所存储的个性化信息被损坏。由此可以有利地防止在未经授权更换部件时将安全装置或安全装置的存储器改装到本身被不许可的部件上来阻挠控制单元的更换监控。
15.特别是可以提出，安全装置或至少安全装置的存储器例如注塑/铸造、焊接或粘接在部件上或部件中。也可能的是，至少安全装置的存储器如此布置在部件内部，使得为了取下安全装置或其存储器必须破坏部件，并且无法在不破坏其他部件的情况下将安全装置或其存储器装入到基本上结构相同、但是不被许可的其他部件中。
16.根据本发明可以提出，个性化信息是或包括：序列号、和/或至少一个涉及部件的安全功能的安全参数、和/或至少一个涉及部件校准的校准参数、和/或至少一个描述部件历史的历史信息。分别作为个性化信息使用的信息分别单独地和/或组合地实现包括安全装置的部件的个性化。以这种方式可以实现，在设备中现有的部件可以与其他结构相同的部件区分开。存储在设备的控制单元中的许可信息特别是可以分别包含与作为个性化信息被存储的信息相对应的信息，从而可以以简单的方式实现对在设备中使用的部件的许可性的检查。
17.为了在更换部件时进一步使篡改变得困难，根据本发明可以提出，通信连接被构造用于在安全装置和控制单元之间执行受保护的通信。以这种方式可以防止通过控制单元——特别是在更换部件期间——影响个性化信息向控制单元的传输或从安全装置的存储器对个性化信息的调用。
18.在本发明的一个优选的设计方案中可以提出，部件与部件控制器连接、特别是以可分离的方式连接，所述部件控制器被设置用于执行和/或监控部件的至少一个功能。通过所述设备的中央控制单元对部件更换的监控，有利地实现了通过以可分离方式连接的、特别是布置在部件附近的并且通过插接连接与部件连接的部件控制器来控制部件。因此可以放弃将部件控制器集成到部件中。这有利地实现了更换部件控制器而无需更换部件，或更换部件而无需更换部件控制器。
19.特别是在设备被构造为蓄能器时，这使得能够与被分配给相应电池模块的模块控制器——其作为部件控制器——分开地更换单独的电池模块。因此，在模块控制器中出现故障时可以有利地仅更换模块控制器。然而同时，也可以有利地防止不被许可地更换电池模块。
20.根据本发明可以提出，通信连接包括安全装置与部件控制器的连接和部件控制器与控制单元的连接。以这种方式可以有利地降低设备内部的布线耗费，这是因为至少一个部件可以与其部件控制器连接并且控制单元与安全装置可以通过部件控制器进行通信。此外，也能够通过控制单元实现通信和/或部件控制器的控制。
21.根据本发明可以提出，部件控制器通过专用集成电路(asic)构成。这能够实现部件控制器的成本有利的实施方案，该实施方案特别在具有多个部件的设备中是成本有利的，所述部件具有分别相关联的部件控制器。
22.在本发明的一个优选的设计方案中可以提出，通信连接的至少一个部分被实施为单线连接。特别是在部件控制器与控制单元之间的连接可以被实施为单线连接。安全装置与控制单元的连接也可以通过单线连接实现。这具有的优点是，可以减少用于制造所述设备的布线耗费。在此，单线连接的返回导体特别是形成设备的公共接地电位，例如蓄能器壳
体、电池模块中的至少一个的模块接地部和/或机动车车身。
23.根据本发明可以提出，安全装置的存储器被实施为电可擦除可编程只读存储器(eeprom)。这有利地实现了将安全装置的存储器集成到不同类型的部件中以作为部件各自的不能无损地分离的组成部分。例如，被实施为eeprom的存储器能够布置在蓄能器模块的内部中，特别是布置在蓄能器模块的蓄能器单体中或之间。
24.在本发明的一个优选的设计方案中可以提出，控制单元被设计用于在确定部件更换之后实施至少一种措施。例如，在授权的更换之后于是可以监控新部件的取下。在设备的部件被不被许可的部件更换时可以采取对此进行响应的措施。例如，在设备运行时可以禁止不被许可的部件的功能。也可能的是，使整个设备停止运行或者阻止设备启动。附加地或另选地，可以特别在不被许可的部件更换的情况下实现向设备的输出装置和/或与设备的控制单元连接的其他控制器的指示。附加地或另选地也可以将信息存储在控制单元的存储器中。
25.在本发明的一个优选的设计方案中可以提出，部件是包括至少一个电池单体的电池模块，和/或控制单元是电池控制器；和/或部件是前照灯，和/或控制单元是前照灯控制单元。设备可以是特别包括多个电池模块的电池、特别是机动车的动力电池。在此，该至少一个电池模块可被装入蓄能器的模块接纳部中。安全装置或安全装置的存储器在此被实施为至少一个电池模块的不能无损地分离的组成部分。特别是，安全装置或其存储器可以布置在电池模块的内部并且从外部不可接近。
26.也可能的是，该部件是前照灯、特别是机动车的前照灯，该前照灯被装入作为部件接纳部的前照灯接纳部中。在此，控制单元例如可以设计为前照灯控制单元，其控制包括至少一个前照灯的设备的功能。
27.对于根据本发明的机动车提出，该机动车包括根据本发明的设备。该设备特别可以是机动车的包括多个作为部件的电池模块的蓄能器、特别是动力蓄能器。附加地或另选地，也可能的是，设备例如是机动车的照明设备，该照明设备包括作为部件的至少一个前照灯以及作为部件接纳部的至少一个前照灯接纳部和前照灯控制单元。
28.所有上述参照根据本发明的设备描述的优点和设计方案相应地也适用于根据本发明的机动车。
29.对于根据本发明的用于运行设备的方法提出，所述设备包括至少一个部件接纳部、至少一个布置在部件接纳部中的可更换的部件以及控制单元，可更换的部件包括具有存储器的安全装置，在存储器中存储有个性化地表征所述部件的个性化信息，其中至少安全装置的存储器是部件的不能无损地分离的组成部分，其中安全装置通过通信连接与控制单元连接，其中由控制单元基于个性化信息和存储在控制单元中的许可信息来确定部件的更换，所述许可信息描述对于设备的运行被许可的个性化部件。
30.所有参照根据本发明的设备或根据本发明的机动车所描述的优点和设计方案相应地也适用于根据本发明的方法。
附图说明
31.本发明的其他优点和设计方案由以下描述的实施例以及根据附图得出。这些附图是示意性的图示并且示出：
32.图1示出了根据本发明的设备的第一实施例，
33.图2示出了根据本发明的机动车的一个实施例，该机动车包括根据本发明的设备的第二实施例。
具体实施方式
34.在图1中示出了根据本发明的设备1的第一实施例。在此，设备1实施为蓄能器、特别是构造用于作为动力电池在机动车中使用的蓄能器。设备1包括多个实施为电池模块的部件2，这些部件分别布置在设备1的实施为电池模块接纳部的部件接纳部3中。此外，设备1包括公共的壳体4以及控制单元5。
35.实施为电池模块的部件2中的每个部件都配设有部件控制器6。部件控制器6在此被设计为模块控制器并且在空间上布置在部件2附近。部件控制器6和部件2在此通过插接连接相连接。
36.部件2分别包括具有存储器8的安全装置7，其中安全装置7、特别是安全装置7的存储器8分别是部件2的不能无损地分离的组成部分。在此，安全装置7的存储器8和/或其他部分布置在构造为电池模块的部件2的内部，例如布置在电池模块的蓄能器单体的内部或之间。附加地或另选地，特别是可以提出，安全装置7的存储器8和/或其他组成部分与部件2的其他组成部分例如焊接、粘接和/或与所述其他组成部分注塑/铸造在一起。安全装置7或安全装置7的存储器8如此布置在部件2的内部，使得不能从外部访问安全装置或安全装置的存储器。移除安全装置7并且特别是移除安全装置7的存储器的尝试会导致安全装置7或存储器8和/或部件2被损坏，从而从部件2拆除安全装置7或其存储器8并且装入另一个基本上结构相同的、能够被装入部件接纳部3中的部件是不可能的。
37.在存储器8中分别存储个性化地表征部件2的个性化信息。该个性化信息包括：序列号、和/或至少一个涉及部件2的安全功能的安全参数、和/或至少一个涉及部件校准的校准参数、和/或至少一个描述部件历史的历史信息。个性化信息在此使得能够个性化地表征部件2，从而部件可以区别于其他结构相同的部件。
38.安全装置7与控制单元5通过通信连接9连接。通信连接9包括在安全装置7与部件控制器6之间的实施为单线连接的部分。部件控制器6与设备1的中央控制单元5通过通信连接9的另一n部分连接。经由单线连接的通信的返回导体在此形成设备1的公共接地电位、例如设备1的壳体4和/或电池模块的模块接地部。可能的是，通信连接9的在部件控制器6与控制单元5之间的部分也被实施为单线连接。通过通信连接9或通过在安全装置7与部件控制器6之间的连接，控制单元5可以与安全装置7通信并且读取存储器8中的个性化信息。在此，在控制单元5和安全装置7之间的通信通过受保护的通信进行，该受保护的通信防止特别在更换部件2期间从外部对通信的未授权的干预。
39.此外，在控制单元5中存储有许可信息，所述许可信息描述对于设备1的运行被许可的个性化部件2。基于各单独的部件2的个性化信息以及存储在控制单元5中的许可信息，可以通过控制单元5确定部件2的更换。以这种方式可以确定部件2的不被许可的更换，因此也能够确定能量存储装置的电池模块的不被许可的更换。存储在控制单元5中的许可信息特别是可以被如此存储，使得该许可信息仅在确定的前提条件下、例如在知道安全密钥的情况下才能够被改变和/或针对存在于设备1中的部件2而习得。
40.部件2与部件控制器6通过可拆分的连接、特别插接连接相连接。这能够实现，部件2可以独立于部件控制器6被更换，该部件控制器被设置用于执行和/或监控部件2的至少一个功能。通过被设计为模块控制器的部件控制器6例如可以监控被实施为电池模块的部件2的各单独的参数，和/或为了蓄能器的运行而通过通信连接9将其传输给控制单元5。例如可以通过部件控制器6监控部件2的电压、荷电状态、温度等。通过借助于作为部件2的不能无损地分离的组成部分安装到部件2中的安全装置7来检查部件2的更换，有利地实现了，在部件控制器6损坏时可以仅仅更换部件控制器，而不需要更换部件2。在更换部件2时也能够无需更换部件控制器6。
41.部件控制器6分别实施为专用集成电路(asic)。安全装置7的集成在部件2中的存储器8分别实施为电可擦除可编程只读存储器(eeprom)。可能的是，安全装置7除了存储器8之外还包括其他组成部分，例如为了与控制单元5通信而设计的通信装置。
42.此外，控制单元5被设置用于在确定了部件更换之后采取措施。在此可以提出，在由控制单元5确定允许更换部件2之一的情况下，就更换而言监控新装入到设备1中的部件2。如果更换是未授权的，即如果向接纳部3中装入的实施为电池模块的部件2的存储器8不具有被视为许可的个性化信息，例如可以规定，在设备1运行时禁止部件2的功能。附加地或另选地，也可以禁止和/或限制被设计为蓄能器的整个设备1的功能。附加地或另选地，还可以通过控制单元5向与该控制单元5相连接的输出装置(这里未示出)或者向与该控制单元5相连接的另外的控制设备等给出指示。也可能的是，在控制单元5的存储器中存储对该不被许可的更换加以描述的信息。
43.在图2中示出按照本发明的机动车10的实施例，该机动车包括根据本发明的设备1的第二实施例。设备1包括至少一个被构造为前照灯的部件2，该部件被装入被构造为前照灯接纳部的部件接纳部3中。部件2包括具有存储器8的安全装置7，其中存储器8或安全装置7被实施为部件2的不能无损坏地与部件2分离的组成部分。在此，安全装置的存储器8和/或其他组成部分以不能从外部接近的方式布置在部件2的内部。在此，部件2的存储器8和/或其他组成部分例如注塑/铸造在一起、彼此焊接或粘接。在这个实施例中，安全装置7通过被实施为单线连接的通信连接9直接与被构造为前照灯控制单元的控制单元5连接。回线在这种情况下形成公共的地电位，该地电位在该实施例中是机动车10的车身11。通过控制单元5例如可以实现被构造为前照灯的部件2的运行。
44.类似于关于设备1的第一实施例的前述实施方案，控制单元5被构造用于实施根据本发明的方法，从而该控制单元可以确定被构造为前照灯2的部件的未经授权的更换并且可以采取相应措施。可能的是，设备1包括机动车的其他构造为前照灯的部件2和/或其他部件2，这些部件分别设置在部件接纳部3中，其中，这些部件2也分别包括具有存储器8的安全装置7，其中，至少存储器8被实施为部件2的不能无损坏地分离的组成部分。