CN104935026B - 具有电池组电池和限流电路的电池组电池装置和相应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有电池组电池和限流电路的电池组电池装置和相应方法。该电池组电池装置具有连接在两个电池组电池连接端子之间的电池组电池和连接在电池组电池与至少一个电池组电池连接端子之间的限流电路,限流电路包括第一开关单元,其在存在电池组电池外部的电路时从其非导通的状态切换到其导通的状态中并在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有低于电流极限值的第一电流值的电流时保持切换在其导通的状态中,以及限流电路包括控制单元,其在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有等于或超过电流极限值的第二电流值的电流时将第一开关单元切换到其非导通的状态中。

Description

具有电池组电池和限流电路的电池组电池装置和相应方法
技术领域
本发明涉及一种具有电池组电池和用于限制流经电池组电池和电池组电池的电池组电池连接端子的电流的限流电路的电池组电池装置。本发明也涉及一种用于限制流经电池组电池和电池组电池的电池组电池连接端子的电流的相应方法。此外,本发明涉及一种用于电池组系统的电池组管理系统,该电池组系统具有电池组,该电池组具有多个串联连接的这样的电池组电池装置。
背景技术
在当前和未来的汽车世代中,电动性起越来越重要的作用。在此,电气驱动可以要么完全作为对已知的内燃机的替代方案来使用要么在混合驱动中被用于辅助内燃机。
在电气驱动或混合驱动中,使用牵引电池组,其设置有多个串联连接的电池组电池、相应的中间电路和逆变器或脉冲逆变器。脉冲逆变器在此将中间电路的直流电压转换成所需的具有正弦形曲线的三相交流电压,该直流电压被称作中间电路电压。牵引电池组典型地由多个锂离子电池组电池来构造,所述锂离子电池组电池允许在充电和放电时很受限制的运行温度以及受限制的电压范围。这些电池组电池以不同的功率级别和结构形式存在。例如,20Ah电池组电池被用于汽车领域中的很多的应用(汽车应用)中。
为了确保这些工作点,使用传感器技术。每个电池组电池的电压和温度通过电池组电池监控电子装置(电池监控IC)来检测并且转发给中央单元。同样,通过该电池组电池监控电子装置可以执行充电平衡方法(电池均衡),在该充电平衡方法中电池组电池的充电状态彼此相适应。该电子装置典型地与电池组电池一起被构建。
牵引电池组产生中间电路电压,其为大约400V到500V的直流电压。该中间电路电压被提供给脉冲逆变器。该脉冲逆变器(PWR)于是将中间电路电压转换成三相交流电压,该交流电压直接被提供给电机。由于由该电机驱动的发动机的转速与交流电压的频率有关,所以借助这样的发动机运行的车辆的速度也随该交流电压的频率而变化。
锂离子电池组电池的使用也与很大的潜在危险关联。如果锂离子电池组电池出现例如可能由于这些电池组电池的不允许的运行或者由于机械影响而造成的过热,则可能发生这些电池组电池的点燃。点燃在大多数情况下很剧烈并且与很高的温度关联。因此,这样的点燃又可能导致牵引电池组的总复合体中的链式反应并且最终引起车辆燃烧。
如果例如可能由于所使用的运行电子装置的短路或故障而引起的过电流流过电池组电池,则也存在锂离子电池组电池的不允许的运行。针对这样的情况,电池组电池必须设置有很小心谨慎的绝缘措施和对运行电子装置的复杂的监控。因此,使由于出现这样的情况而引起的风险大大地最小化,然而并不完全排除。电池组电池的内部机械缺陷也可能导致出现这样的过电流。这些缺陷可能由于在制造过程中的错误、老化效应或也由于外部机械影响而出现,所述外部机械影响例如可能由事故引起,在该事故中导电的物体被压入电池组电池中。流过电池组电池的电流在这些情况下只通过电池组电池的内电阻来限制。
由现有技术已知的具有锂离子电池组电池11的电池组电池装置10在图1中被示出。在图1中也绘出了电池组电池11的负电池组电池连接端子21和正电池组电池连接端子22。典型地,通常的锂离子电池组电池11的内电阻30很低。在存在短路时,这样低的内电阻30导致出现很高的流过电池组电池11的过电流并且这样导致电池组电池11的极强的加热。
在这样的电池组电池装置10中根据现有技术仅使用熔断保险装置形式的有很大容差的保险装置40。保险装置40在此与电池组电池11串联连接。保险装置40不提供足够的保护以防电池组电池11由于流过电池组电池11的过电流的出现而过载,并且因此必须通过电子电路(线路装置(Beschaltung))来补充,该电子电路位于电池组电池外部或被布置在电池组电池外部。为了简化图示,在图1中并未示出这样的位于电池组电池外部的电路。
然而,这些位于电池组电池外部的电路并不能够限制电池组电池内部的过电流或者故障电流,其例如由于电池组电池11的损伤或由于位于电池组电池内部的短路引起。因此,这样的锂离子电池组电池11在SIL安全等级和ASIL安全等级(Savety-Leveln)的范围中从一开始就被归为很“不安全”。需要使用复杂的机械解决方案、譬如使用通过在电池壳体中的额定断裂点的对电池组电池的受控的“鼓风”,以便更好地保护电池组电池11。
发明内容
根据本发明,提供一种电池组电池装置,其具有连接在两个电池组电池连接端子之间的电池组电池。该电池组电池装置具有连接在电池组电池与至少一个电池组电池连接端子之间的限流电路,用于限制流经电池组电池和电池组电池连接端子的电流。该限流电路包括第一开关单元,在存在在电池组电池外部连接到电池组电池连接端子上的闭合电路时该第一开关单元从其非导通的状态切换到其导通的状态中,并且在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和位于电池组电池外部的电路的具有第一电流值的电流时,该第一开关单元继续保持切换在其导通的状态中,其中第一电流值低于电流极限值,在导通的状态中,第一开关单元被具有第一电流值的电流流过。此外,该限流电路包括控制单元,在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时,该控制单元将第一开关单元切换到其非导通的状态中,其中第二电流值等于电流极限值或超过该电流极限值,在非导通的状态中第一开关单元中断流过该第一开关单元的电流。
此外,根据本发明提供一种用于限制流经连接在两个电池组电池连接端子之间的电池组电池并且流经所述电池组电池连接端子的电流的方法。在该方法中,在存在在电池组电池外部连接到电池组电池连接端子上的闭合电路时,连接在电池组电池和至少一个电池组电池连接端子之间的限流电路的第一开关单元从其非导通的状态被切换到其导通的状态中。在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第一电流值的电流时,第一开关单元继续保持切换在其导通的状态中,其中第一电流值低于电流极限值,在该导通的状态中第一开关单元被具有第一电流值的电流流过。在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时,第一开关单元借助限流电路的控制单元被切换到其非导通的状态中,其中第二电流值等于电流极限值或超过该电流极限值,在非导通的状态中第一开关单元中断流过该第一开关单元的电流。
从属权利要求示出本发明的优选改进方案。
优选地,电池组电池装置包括锂离子电池组电池。
进一步优选地,流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的电流从负电池组电池连接端子经由电池组电池流向正电池组电池连接端子。
借助根据本发明的限流电路,从一个电池组电池连接端子经由电池组电池流向另一电池组电池连接端子的电流、譬如短路电流也可以被限制。借助根据本发明的限流电路也可以这样中断在电池组电池内部流动的故障电流,该故障电流例如可能由于电池组电池的损伤或位于电池组电池内部的短路而出现。
当第一开关单元已中断电流流动并且在电池组电池外部连接到电池组电池连接端子上的电路仍然闭合时,第一开关单元又切换到其导通的状态中,直至流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的电流超过电流极限值并且控制单元将第一开关单元又切换到其非导通的状态中。第一开关单元从其非导通的状态到其导通的状态以及从其导通的状态到其非导通的状态的切换继续进行,优选地直至第一开关单元的该重复切换的存在例如借助电池组系统的电池组管理被探测为有故障的状态并且电池组电池单元通过电池组管理系统完全被桥接或关断。
通过使用根据本发明的布置在电池组电池内部的限流电路,可以更简单且成本更低地实施用于保护电池组电池所需的机械拦截方案。此外,在由现有技术已知的电池组电池中所使用的位于电池组电池外部的电路变得多余。
此外,极大地减小出现根据本发明的电池组电池燃烧的危险。因此,尤其是锂离子电池组电池变得更安全并且可以从一开始就更好地被归入SIL安全等级和ASIL安全等级(Savety-Leveln)的范围中。
在本发明的一种很有利的实施方式中,第一开关单元包括被构造为场效应晶体管的第一晶体管。优选地,控制单元包括具有两个开关状态的第二开关单元、尤其是优选地被构造为另一场效应晶体管的第二晶体管。
优选地,第二开关单元被构造用于在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时将第一晶体管的栅极连接端子和源极连接端子优选地经由布置在限流电路中的第一电阻相互导电连接。
在此,施加在第一晶体管的栅极连接端子与源极连接端子之间的电压在第一晶体管的栅极连接端子和源极连接端子直接相互连接的状态中为0V。因此,第一晶体管切换在其截止状态中。
优选地,在第一晶体管的栅极连接端子和源极连接端子经由第一电阻相互导电连接的状态中降落在第一电阻上的电压改变施加在第一晶体管的栅极连接端子和源极连接端子之间的电压,使得第一晶体管切换在截止状态中。
这意味:在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时,施加在第一晶体管的栅极连接端子与源极连接端子之间的电压不再越过第一晶体管的阈值电压。因此,第一晶体管切换在其截止状态中并且由此中断流过其的电流。
在本发明的一种特别有利的实施方式中,第二开关单元在存在电池组电池外部的并且连接到电池组电池连接端子上的闭合电路时并且在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第一电流值的电流时切换在其非导通的状态中。此外,第二开关单元在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时从其非导通的状态切换到其导通的状态中。
在本发明的另一特别有利的实施方式中,第一电阻被设置用于提供在第一电阻上降落的电压,该电压在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时改变施加在第二晶体管的栅极连接端子和源极连接端子之间的电压,使得第二晶体管从其非导通的状态切换到其导通的状态中。
优选地,第一电阻连接在第二晶体管的栅极连接端子与源极连接端子之间并且被流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的电流流过。对应于在第一电阻上降落的电压的、施加在第二晶体管的栅极连接端子与第二晶体管的源极连接端子之间的电压可以以很简单的方式来控制,因为该在第一晶体管上降落的电压与流过第一电阻的电流成比例地改变。
在此,第一电阻被确定尺寸,使得在存在流经电池组电池、第一电阻、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的、其电流值超过电流极限值的电流时,第二晶体管的阈值电压被在第一电阻上降落的电压越过。由此,第二晶体管被接通到其导通的状态中,在该导通的状态中第二晶体管将第一晶体管从其导通的状态切换到其截止状态中。
优选地,为了将第一晶体管从其非导通的状态切换到其导通的状态中,第一晶体管的漏极连接端子和栅极连接端子优选地经由限流电路的第二电阻相互导电连接。
第一晶体管在电池组电池连接端子未通过电池组电池外部的电路相互导电连接的状态中切换在其截止状态中。如果第一晶体管的漏极连接端子例如与电池组电池的正电池组电池极连接并且电池组电池连接端子通过电池组电池外部的电路相互导电连接,则首先没有电流流过电池组电池外部的电路。在此,在电池组电池外部的电路中布置有至少一个耗电器和/或至少一个另外的电池组电池。
此外,电池组电池可以经由电池组电池外部的电路与所述另外的电池组电池串联连接。在还没有电流流过位于电池组电池外部的并且连接到电池组电池连接端子上的电路的状态中,电池组电池的正电池组电池极的电势施加在第一晶体管的漏极连接端子上。由于第一晶体管的栅极连接端子和漏极连接端子相互导电连接,所以与在第一晶体管的漏极连接端子上相同的电势施加在第一晶体管的栅极连接端子上。因此,电池组电池的正电池组电池极的电势也施加在第一晶体管的栅极连接端子上。
此外,电池组电池的负电池组电池极的电势或另外的电池组电池的负电池组电池极的电势施加在第一晶体管的源极连接端子上,该源极连接端子在此情况下与电池组电池的负电池组电池极经由耗电器连接或与电池组电池的负电池组电池极经由耗电器和电池组电池外部的电路的至少一个另外的电池组电池连接。总之,于是如下电压施加在第一晶体管的栅极连接端子与源极连接端子之间,该电压等于电池组电池电压或大于电池组电池电压并且导致第一晶体管从其截止状态切换到其到导通的状态中。
优选地,根据本发明的限流装置限制在存在连接到电池组电池连接端子上的耗电器时流经电池组电池、电池组电池连接端子和耗电器的电流。在存在连接到电池组电池连接端子上的用于对电池组电池充电的充电单元时,限流电路的第一开关单元保持切换在其非导通的状态中。
进一步优选地,该电池组电池装置包括二极管,该二极管在存在连接到电池组电池连接端子上的充电单元时转变到其导通的状态中并且被流经电池组电池、电池组电池连接端子和充电单元的电流在其导通方向上流过。
由此例如从正电池组电池连接端子经由电池组电池流向负电池组电池连接端子的相对大的充电电流也不被相应的限流电路中断并且电池组电池可以被快速地再充电。
优选地,限流电路和/或二极管被集成在电池组电池中。
优选地,该电池组电池装置包括被布置在电池组电池与电池组电池连接之间的保险装置,尤其是熔断保险装置,其被流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的电流流过。进一步优选地,该保险装置被设置用于在存在流经电池组电池、电池组电池连接端子和电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时触发。
优选地,该保险装置被集成在电池组电池中。
优选地,根据本发明的方法包括根据本发明的电池组电池装置的单独或组合的功能特征。
本发明的另一方面涉及一种用于电池组系统的电池组管理系统,该电池组系统包括具有多个串联连接的根据本发明的电池组电池装置的电池组。该电池组管理系统被构造用于在单次或多次存在施加在多个电池组电池装置之一的电池组电池的电池组电池连接端子之间的电池组电池电压的预定的电压波动时确定该电池组电池装置的有缺陷的状态,在该状态中相应的限流电路限制流经相应的电池组电池和相应的电池组电池连接端子的电流。
优选地,根据本发明的电池组电池装置被使用在当前的电池组系统中,譬如被使用在这样的被用于汽车领域(Automotive-Bereich)中的电驱动系统的锂离子电池组系统中。也可设想将根据本发明的电池组电池装置使用在智能电话技术领域中,尤其是用于获得智能电话原理的附加功能范围。
本发明的另一方面涉及一种具有电池组系统和根据本发明的电池组管理系统的车辆,该电池组系统包括具有多个串联连接的根据本发明的电池组电池装置的电池组。
附图说明
以下参照所附的附图详细地描述本发明的实施例。相同的部件配备有相同的附图标记。在附图中:
图1是由现有技术已知的具有电池组电池和布置在电池组电池内部的保险装置的电池组电池装置,
图2是根据本发明的第一实施方式的电池组电池装置,其中该电池组电池装置包括电池组电池和布置在电池组电池内部的限流电路,以及
图3是根据本发明的第二实施方式的电池组电池装置,其中该电池组电池装置包括电池组电池、布置在电池组电池内部的限流电路并且也包括布置在电池组电池内部的保险装置。
具体实施方式
图2示出根据本发明的第一实施方式的电池组电池装置100。该电池组电池装置100包括锂离子电池组电池11和布置在电池组电池内部的限流电路60。电池组电池11的内电阻用附图标记30表示。在图2中也绘出了负电池组电池极15和正电池组电池极16。此外,也绘出了负电池组电池连接端子21和正电池组电池连接端子22。
限流电路60被布置在电池组电池11的在正电池组电池极16与所分配的正电池组电池连接端子22之间延伸的电流路径中。限流电路60包括第一晶体管70,该第一晶体管被构造为场效应晶体管、尤其是功率MOSFET。第一晶体管70具有栅极连接端子71、源极连接端子72和漏极连接端子73。
此外,限流电路60包括第二晶体管80,该第二晶体管优选地被构造为场效应晶体管、尤其是标准MOSFET。此外,第二晶体管80具有栅极连接端子81、源极连接端子82和漏极连接端子83。
在图2中所示的实施方式中,正电池组电池极16与第一晶体管70的漏极连接端子73连接,并且第一晶体管70的源极连接端子72经由第一电阻90与正电池组电池连接端子22连接,其中第一电阻优选地被构造为分流电阻。在第一晶体管70的栅极连接端子71与漏极连接端子73之间连接有第二电阻(上拉电阻)95。此外,第一晶体管70的栅极连接端子71与第二晶体管80的漏极连接端子83直接连接。第二晶体管80的栅极连接端子81连接到第一晶体管70的源极连接端子72上,并且第二晶体管80的源极连接端子82连接到正电池组电池连接端子22上。
此外,电池组电池装置100包括二极管99,该二极管在其阴极处与第一晶体管70的漏极连接端子73连接,并且在其阳极处与第二晶体管80的源极连接端子82连接。
因此,在电路技术上,优选地被构造为功率MOSFET的第一晶体管70和附加地还有优选地被构造为分流电阻的第一电阻90被插入到正电池组电池连接端子22的长路径中、也即被插入到在电池组电池11的正电池组电池极16与正电池组电池连接端子22之间延伸的电流路径中。第一晶体管70需要如下电压范围,该电压范围应等同于在电池组电池装置100之内可能出现的最大电压。该最大电压位于4.5V到5V的范围中。
由于在每个电池组电池装置100中附加地产生的损耗功率,所以对于第一晶体管70应选择如下晶体管类型,该晶体管类型在其导通状态下具有在其漏极连接端子73与其源极连接端子之间延伸的路段的极小的电阻。同样内容适用于被构造为分流电阻的第一电阻90。该分流电阻90也不允许被太大地确定尺寸,以便由第一电阻90产生的损耗功率也不变得太高。以此方式,具有这样的根据本发明的电池组电池装置100的电池组系统的效率也并不显著地恶化。
在电池组电池装置100的正常运行中,也即在电流从负电池组电池连接端子21经由电池组电池11流向正电池组电池连接端子22或流经电池组电池11、电池组电池连接端子21、22和外部耗电器时,如下电压降落在构造为分流电阻的第一电阻90上,该电压位于第二晶体管80的阈值电压之下,该第二晶体管优选地被构造为标准MOSFET。施加在第一晶体管70的栅极连接端子71上的电势与施加在第一晶体管70的源极连接端子72上的电势之间的电势差高于第一晶体管70的阈值电压。因此,第一晶体管70被接通。该电流因此可以不受阻碍地从电池组电池11经由被接通的晶体管70流入耗电器中。
如果现在所拉取的电流由于电池组电池11中的缺陷或错误布线而升高,则在构造为分流电阻的第一电阻90上的电压降升高。第一电阻90在此应被确定尺寸,使得在存在大于对于电池组电池11来说临界的电流的电流时,在第一电阻90上的电压降变高,使得超过第二晶体管80的阈值电压。第二晶体管80现在接通并且将施加在第一晶体管70的栅极连接端子71上的电势与施加在第一晶体管70的源极连接端子72上的电势之间的电势差拉到第一晶体管70的阈值电压之下。由此,第一晶体管70被切换到其截止状态中。因此,中断整个电流流动。因此,也没有电压再降落在第一电阻90上,并且第二晶体管80同样又打开。
由于第一晶体管70的栅极连接端子71经由第二电阻(上拉电阻)95连接到第一晶体管70的漏极连接端子73上,所以第一晶体管70在整个电流流动中断之后立即又闭合,直至在第一电阻90上形成的电压降超过第二晶体管80的阈值电压并且由此第一晶体管70被打开或电流流动以其它方式被中断。
通过持久地测量在电池组电池11的电池组电池连接端子21、22上的电压,这样的事件的出现可以在外部经由具有电池组的电池组系统的电池组管理系统来确定,其中该电池组包括多个根据本发明的电池组电池装置100。一旦在正电池组电池连接端子22上的电压暴跌,就可以估计到,内部限流电路60已起作用了或被激活了。在确定的时间之后于是适当的是,通过布置在电池组电池外部的电子开关使相关的电池组电池装置100并且这样也使相应的电池组电池11从电池组系统的电路中离开,或者提取耗电器的相应的电池组。这样避免,限流装置60持续地被运行并且相应的电池组的有故障的区域、也即电池组的有故障的电池组电池装置所处的区域不安全地被停止使用。
在根据本发明的电池组电池装置100与另外的电池组电池装置(未示出)和/或与耗电器(未示出)接触之后,也即,在电池组电池11与另外的电池组电池和/或与耗电器接触之后,大于第一晶体管70的阈值电压的电压立刻施加在第一晶体管70的栅极连接端子71与源极连接端子72之间。由此,晶体管70立即变为导通的并且因此电池组电池装置100和相应的电池组电池11也是有效的。
在对锂离子电池组电池11充电时,限流电路60通过二极管99被旁路。二极管99的设计涉及在电池组电池11的充电期间被允许的最大充电电流,并且必须根据相应的损耗功率被确定尺寸。
图3示出根据本发明的第二实施方式的电池组电池装置100,其中在根据本发明的第二实施方式的电池组电池装置100中除了电池组电池11、布置在电池组电池外部的限流电路60和二极管99之外还存在布置在电池组电池内部的保险装置40。保险装置40被布置在正电池组电池极16与限流电路60之间。在此,保险装置40在其一个连接端子处与正电池组电池极16连接并且在其另一连接端子处与第一晶体管70的漏极连接端子73连接。优选地,保险装置40被构造为熔断保险装置。
由于目前用于电池组电池11的这样的保险装置40是有很大容差的类型的熔断保险装置,所以很有利的是,这样的保险装置40通过根据本发明的限流电路60来补充,因为由此仅需在电池组电池装置100之外采取可较简单地实现的保护措施。
除了上述的文字的公开内容之外,为了进一步公开本发明,特此补充地参考图1至图3中的图示。

Claims (11)

1.一种电池组电池装置(100),该电池组电池装置具有连接在两个电池组电池连接端子(21,22)之间的电池组电池(11),其特征在于连接在所述电池组电池(11)与至少一个电池组电池连接端子(21,22)之间的限流电路(60),用于限制流经所述电池组电池(11)和所述电池组电池连接端子(21,22)的电流,
所述限流电路包括第一开关单元(70),所述第一开关单元在存在在电池组电池外部连接到所述电池组电池连接端子(21,22)上的闭合电路时从其非导通的状态切换到其导通的状态中,并且在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有第一电流值的电流时保持切换在其导通的状态中,其中所述第一电流值低于电流极限值,在所述导通的状态中所述第一开关单元(70)被具有第一电流值的电流流过,以及
所述限流电路包括控制单元,该控制单元在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时将所述第一开关单元(70)切换到其非导通的状态中,其中所述第二电流值等于所述电流极限值或超过所述电流极限值,在所述非导通的状态中所述第一开关单元(70)中断流过该第一开关单元的电流,
所述控制单元包括具有两个开关状态的第二开关单元(80),其中所述第二开关单元(80)在存在在电池组电池外部连接到所述电池组电池连接端子(21,22)上的闭合电路时并且在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有所述第一电流值的电流时被切换到其非导通的状态中,并且在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有所述第二电流值的电流时从其非导通的状态切换到其导通的状态中。
2.根据权利要求1所述的电池组电池装置,其中所述第一开关单元(70)包括被构造为场效应晶体管的第一晶体管(70)和/或所述第二开关单元(80)包括被构造为另一场效应晶体管的第二晶体管(80)。
3.根据权利要求2所述的电池组电池装置(100),其中所述第二开关单元(80)被构造用于在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有所述第二电流值的电流时将所述第一晶体管(70)的栅极连接端子(71)和源极连接端子(72)优选地经由布置在所述限流电路(60)中的第一电阻(90)相互导电连接。
4.根据权利要求3所述的电池组电池装置(100),其中所述第一电阻(90)被设置用于提供在所述第一电阻(90)上降落的电压,该电压在存在流经所述电池组电池(11)和所述电池组电池连接端子(21,22)的具有所述第二电流值的电流时改变施加在所述第二晶体管(80)的栅极连接端子(81)和源极连接端子(82)之间的电压,使得所述第二晶体管(80)从其非导通的状态切换到其导通的状态中。
5.根据权利要求2至4之一所述的电池组电池装置(100),其中为了将所述第一晶体管(70)从其非导通的状态切换到其导通的状态中,所述第一晶体管(70)的漏极连接端子(73)和栅极连接端子(71)优选地经由所述限流电路(60)的第二电阻(95)相互导电连接。
6.根据权利要求1至4之一所述的电池组电池装置(100),其中所述限流电路(60)限制在存在连接到所述电池组电池连接端子(21,22)上的耗电器时流经所述电池组电池 (11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述耗电器的电流,并且其中在存在连接到所述电池组电池连接端子(21,22)上的用于对所述电池组电池(11)充电的充电单元时,所述限流电路(60)的第一开关单元(70)保持切换在其非导通的状态中。
7.根据权利要求6所述的电池组电池装置,其中所述电池组电池装置(100)包括二极管,该二极管在存在连接到所述电池组电池连接端子(21,22)上的充电单元时转变到其导通的状态中并且被流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述充电单元的电流在其导通方向上流过。
8.一种用于限制流经连接在两个电池组电池连接端子(21,22)之间的电池组电池(11)并且流经所述电池组电池连接端子(21,22)的电流的方法,其特征在于,
在存在在电池组电池外部连接到所述电池组电池连接端子(21,22)上的闭合电路时,连接在所述电池组电池(11)与至少一个电池组电池连接端子(21,22)之间的限流电路(60)的第一开关单元(70)从其非导通的状态被切换到其导通的状态中,
在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和电池组电池外部的电路的具有第一电流值的电流时,所述第一开关单元(70)继续保持切换在其导通的状态中,其中所述第一电流值低于电流极限值,在所述导通的状态中所述第一开关单元(70)被具有第一电流值的电流流过,以及
在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有第二电流值的电流时,所述第一开关单元(70)借助所述限流电路(60)的控制单元被切换到其非导通的状态中,其中所述第二电流值等于所述电流极限值或超过所述电流极限值,在所述非导通的状态中所述第一开关单元(70)中断流过该第一开关单元的电流,
在存在在电池组电池外部连接到所述电池组电池连接端子(21,22)上的闭合电路时并且在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有所述第一电流值的电流时所述控制单元的具有两个开关状态的第二开关单元(80)被切换到其非导通的状态中,并且在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有所述第二电流值的电流时所述第二开关单元(80)从其非导通的状态被切换到其导通的状态中。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述第一开关单元(70)包括被构造为场效应晶体管的第一晶体管和/或所述第二开关单元(80)包括被构造为另一场效应晶体管的第二晶体管(80)。
10.根据权利要求9所述的方法,其中在存在流经所述电池组电池(11)、所述电池组电池连接端子(21,22)和所述电池组电池外部的电路的具有所述第二电流值的电流时所述第一晶体管(70)的栅极连接端子(71)和源极连接端子(72)借助所述第二开关单元(80)优选地经由布置在所述限流电路(60)中的第一电阻(90)相互导电连接。
11.一种用于电池组系统的电池组管理系统,所述电池组系统包括具有多个电池组电池装置(100)的电池组,所述多个电池组电池装置串联连接并且分别是根据权利要求1至7之一所述的电池组电池装置(100),其中所述电池组管理系统被构造用于在单次或多次存在施加在所述多个电池组电池装置(100)之一的电池组电池(11)的电池组电池连接端子(21,22)之间的电池组电池电压的预定的电压波动时确定该电池组电池装置(100)的有缺陷的状态,在该状态中相应的限流电路(60)限制流经相应的电池组电池(11)和相应的电池组电池连接端子(21,22)的电流。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106208230A (zh) * 2016-08-16 2016-12-07 深圳天邦达科技有限公司 一种带充电阶段限流功能的电池管理系统
DE102016224002A1 (de) 2016-12-02 2018-06-07 Audi Ag Entladen von einem wenigstens zwei Batteriezellen aufweisenden Batteriemodul einer wenigstens zwei Batteriemodule aufweisenden Batterie
DE102018212708A1 (de) * 2018-07-31 2020-02-06 Robert Bosch Gmbh Schaltvorrichtung, elektrisches Energiespeichersystem, Vorrichtung und/oder Fahrzeug und Verfahren zum Verbinden einer Spannungsquelle mit einem Lastwiderstand mittels einer Schaltvorrichtung
USD929337S1 (en) 2019-09-05 2021-08-31 Techtronic Cordless Gp Electrical interface
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USD1013634S1 (en) 2019-09-05 2024-02-06 Techtronic Cordless Gp Battery pack
USD953268S1 (en) 2019-09-05 2022-05-31 Techtronic Cordless Gp Electrical interface
DE102020126989A1 (de) 2020-10-14 2022-04-14 Audi Aktiengesellschaft Steuereinrichtung zum Steuern einer Batterie eines Bordnetzes für ein Kraftfahrzeug, Bordnetz, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern einer Batterie

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101741121A (zh) * 2009-12-30 2010-06-16 上海德朗能电池有限公司 一种加在锂电池组保护板上的电子开关

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3769572A (en) * 1971-01-18 1973-10-30 California Inst Of Techn Two terminal current limiter
US3686530A (en) * 1971-04-23 1972-08-22 Motorola Inc Current limited battery pack
DE2740160A1 (de) * 1977-09-02 1979-03-08 Auergesellschaft Gmbh Stromversorgungsteil fuer messgeraete
JP2004282799A (ja) * 2003-03-12 2004-10-07 Nissan Motor Co Ltd 組電池の制御装置
JP4377164B2 (ja) * 2003-06-10 2009-12-02 株式会社日立製作所 蓄電装置の異常検出方法、蓄電装置の異常検出装置および蓄電システム
JP5105759B2 (ja) * 2006-03-31 2012-12-26 株式会社Nttファシリティーズ 蓄電池管理装置
JP2010246225A (ja) * 2009-04-03 2010-10-28 Sony Corp 電池パックおよび充電方法
CN203167382U (zh) * 2013-04-08 2013-08-28 深圳创维-Rgb电子有限公司 一种led驱动电路及灯具

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101741121A (zh) * 2009-12-30 2010-06-16 上海德朗能电池有限公司 一种加在锂电池组保护板上的电子开关

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