CN116783789A - 具有用于中断或启用充电电流或者放电电流的至少一个开关元件的可更换蓄电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可更换蓄电池组(10)，所述可更换蓄电池组具有监测单元(52)，所述可更换蓄电池组具有机电接口(14)，所述机电接口具有多个电接触部(12)，其中，所述接口(14)的电接触部(12)中的第一电接触部用作能够以第一参考电势(V1)、优选供给电势(V+)加载的能量供应接触部(38)，所述接口(14)的电接触部(12)中的第二电接触部分别用作能够以第二参考电势(V2)、优选接地电势(GND)加载的能量供应接触部(40)，并且所述可更换蓄电池组具有至少一个第一开关元件(66)、尤其是MOSFET，用于中断或者启用通过所述第一和所述第二能量供应接触部(38，40)的充电电流或者放电电流(I)。提出，所述监测单元(52)借助切换电势(VS)操控所述至少一个第一开关元件(66)，所述切换电势直接由所述第一参考电势(V1)、尤其是由所述供给电势(V+)推导出并且相对于所述第一参考电势(V1)、尤其是所述供给电势(V+)的电压波动和电压骤降解耦。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的可更换蓄电池组，该可更换蓄电池组具有监测单元和用于中断或启用充电电流或者放电电流的至少一个第一开关元件。
背景技术
多种耗电器借助能够由操作者在无工具的情况下更换的蓄电池组——在下文中称为可更换蓄电池组——运行，所述蓄电池组相应地通过耗电器放电并且能够借助充电设备再次充电。通常，这种可更换蓄电池组由串联连接的和/或并联连接的多个储能器单元电池组成，用以实现所要求的可更换蓄电池组电压或者可更换蓄电池组容量。如果储能器电池例如构造为锂离子电池(Lithium-Ionen-Zellen)(锂离子)，则能够特别有利地实现非常高的功率密度和能量密度。
已知的是，以在无工具的情况下与耗电器或者充电设备的另外的机电接口可拆解的方式构型可更换蓄电池组的机电接口。在此，接口的电接触部中的第一电接触部分别构造为能够以第一参考电势、优选供给电势加载的能量供应接触部，接口的电接触部中的第二电接触部分别构造为能够以第二参考电势、优选接地电势加载的能量供应接触部。
此外，由DE 103 54 871A1已知，在电流路径中给用于中断或启用充电电流或者放电电流的可更换蓄电池组配备开关元件，该开关元件通过可更换蓄电池组的监测单元来控制。此外，该监测单元检测可更换蓄电池组的充电或者放电所需要的重要的运行参数，例如可更换蓄电池组电压、各个电池电压、可更换蓄电池组温度和/或电池温度、充电电流或者放电电流或者类似物。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的任务在于，基于现有的可更换蓄电池组电压确保安全且快速地切换至少一个开关元件，用于中断或者启用通过第一和第二能量供应接触部的充电电流或者放电电流，而可更换蓄电池组的可能的电压波动对该开关元件的功能没有影响。
本发明的优点
为了解决所提出的任务，提出，监测单元借助切换电势操控至少一个第一开关元件，该切换电势直接由第一参考电势、尤其是由供给电势推导出并且相对于第一参考电势、尤其是供给电势的电压波动和电压骤降解耦(entkoppelt)。通过切换电势与第一参考电势的解耦，可以在很大程度上与可更换蓄电池组电压无关地确保至少一个第一开关元件的安全且稳定的功能。尤其是在由于高负载电流造成可更换蓄电池组电压骤降的情况下，该解耦保证稳定的切换电势，而在此不负面地影响在常规的接通过程和关断过程中的切换边沿(Schaltflanken)的陡度。但是，同时，切换电势另外直接通过本来就存在的可更换蓄电池组电压来提供，使得不需要通过另外的电子结构元件、例如附加的电压调节器生成典型>＝10V的切换电势。
在本发明的上下文中的耗电器应理解为例如借助可更换蓄电池组运行的、用于借助电驱动的插入式工具来加工工件的电动工具。在此，电动工具不仅能够构造成手持式电动工具，还能够构造成固定式电动工具机。在这种背景下，典型的电动工具是手持式钻机或立式钻机、螺钉机、冲击钻机、钻锤、刨机、角磨机、振动磨光机、抛光机、圆锯、台式锯、摆锯机和线锯或类似物。但是，也将诸如割草机、草坪修剪器、修枝锯、马达旋转犁和沟渠旋转犁/>机器人破碎机和机器人挖掘机或类似物等借助可更换蓄电池组运行的园艺设备以及诸如吸尘器、搅拌器等借助可更换蓄电池组运行的家用设备考虑为耗电器。同样地，本发明能够应用于同时借助多个可更换蓄电池组来供给的耗电器。
可更换蓄电池组的电压通常是单个的储能器电池的电压的多倍，并且由各个储能器电池的连接方式(并联或串联)得出。储能器电池典型地构型为原电池，所述原电池具有如下结构：在所述结构中，一个电池极贴靠在一个端部上并且另一个电池极贴靠在对置的端部上。尤其是，储能器电池在一个端部上具有正电池极并且在对置的端部上具有负电池极。优选地，储能器电池构造成锂基储能器电池，例如锂离子、锂钋、锂金属或者类似物。但是，本发明也能够应用于具有镍镉电池、镍氢电池或其他合适电池类型的可更换蓄电池组。在具有3.6V的电池电压的常见锂离子储能器电池的情况下，示例性地得出3.6V、7.2V、10.8V、14.4V、18V、36V等电压等级。优选地，储能器电池构造成至少基本上圆柱形的圆电池，其中，电池极布置在圆柱形状的端部上。然而，本发明与所使用的储能器电池的类型和结构形式无关，而是能够应用于任意的可更换蓄电池组和储能器电池，例如除了圆电池之外还能够应用于软包电池(Pouchzellen)或类似物。
在本发明的一种扩展方案中提出，解耦的切换电势通过RC构件形成，该RC构件由至少一个电阻和至少一个电容组成，其中，RC构件连接在第一与第二参考电势之间、尤其是在供给电势与接地电势之间，并且该切换电势施加在至少一个电阻与至少一个电容之间。
为了保护RC构件以防两个参考电势之间的、尤其是在供给电势与接地电势之间的短路，通过保护二极管、尤其是肖特基二极管与第一参考电势、尤其是供给电势解耦。此外，肖特基二极管提供较低的电压降的优点，使得提供较高的电压用于切换至少一个第一开关元件。RC构件的至少一个电阻如此确定大小(dimensioniert)，使得通过所述至少一个电阻的电阻值在短路的情况下在可更换蓄电池组电子装置内不产生对于可更换蓄电池组而言危险的发热这种类型的短路可以例如通过RC构件的有故障的电容、通过在监测单元中或者由该监测单元操控的驱动器电路中的故障产生。通常，在现有技术中，选择明显小于1kΩ的相当小的电阻值，以便在快速的切换时间的意义上不过于强烈地限制用于至少一个第一开关元件的切换电流。然而，这具有如下缺点：这种类型的电阻在短路的情况下会过载，这使得附加的保护元件是必需的。为了避免这一点，至少一个电阻的电阻值被设定为至少1kΩ，并且补充地通过RC构件的电容的足够高的电容来补偿过低的切换电流的缺点。因此，RC构件的至少一个电容如此确定大小，使得所述至少一个电容的电容大于可更换蓄电池组的如下所有电容的和：所述电容在接通至少一个第一开关元件时被充电。此外，至少一个电容的电容应当至少如此大，使得切换电势在骤降的可更换蓄电池组电压足够缓慢地减小，以便可以在一定的时间段内切换至少一个第一开关元件。补充地，通过RC构件的高欧姆设计，产生如下优点：用于至少一个开关元件的切换电势在很大程度上与在可更换蓄电池组上或者中的短路解耦。
此外，RC构件如此确定大小，使得由至少一个电阻的电阻值和至少一个电容的电容的乘积得出的时间常数，不导致RC构件的至少一个电容的对于可更换蓄电池组的运行不利地高的充电时间，所述高的充电时间可能负面地影响至少一个第一开关元件的接通。通过由此导致的对过长的切换时间(Schaltzeit)的避免或者对在接通至少一个第一开关元件之前过于缓慢地积聚的切换电势(Schaltpotential)的避免，可以有效地减少可更换蓄电池组的功能损伤或者功率损失的危险。
补充地提出，切换电势能够借助由两个另外的开关元件组成的半桥施加在至少一个第一开关元件上。该半桥由第二和第三开关元件组成，其中，用作高侧开关的第二开关元件优选构造为P沟道MOSFET或者构造为PNP双极晶体管，构造为低侧开关的第三开关元件优选构造为N沟道MOSFET或者构造NPN双极晶体管。特别有利地，在用于切换电势的RC构件的抽头与半桥之间，和/或在半桥的中心抽头与至少一个第一开关元件的控制输入端、尤其是MOSFET的栅极之间，连接有至少一个第二或第三电阻。
至少一个第二/或者第三电阻如此确定大小，使得通过所述第二和第三电阻的所得的电阻值，一方面，快速切换至少一个第一开关元件所需要的切换电流不是过低的，另一方面，在短路的情况下或者在无意中同时接通第二和第三开关元件的情况下不产生对于可更换蓄电池组而言危险的发热。特别有利地，至少一个第二和/或第三电阻的所得的电阻值应当明显小于1kΩ。此外，至少一个第二电阻的优化的确定大小实现，可能通过切换构造为高侧开关的第二开关元件出现的电流不引起过度的构件应力，所述过度的构件应力可能导致尤其是第二开关元件和至少一个第二电阻的提早的老化并且因此可能导致可更换蓄电池组的损坏。
附图说明
在下文中根据图1和图2示例性地阐述本发明，其中，附图中的相同附图标记表示具有相同功能的相同组成部分。
附图示出：
图1在示意图中示出系统，该系统包括至少一个可更换蓄电池组以及能够与该可更换蓄电池组连接的至少一个充电设备或能够与该可更换蓄电池组连接的至少一个耗电器，该充电设备用于可更换蓄电池组的充电，该耗电器用于可更换蓄电池组的放电，
图2示出图1中的用于借助充电设备给可更换蓄电池组充电的系统的方框电路图。
具体实施方式
图1示出可更换蓄电池组10，该可更换蓄电池组具有机电接口14，该机电接口具有多个电接触部12。可更换蓄电池组19可以借助充电设备16来充电，并且可以通过各种各样的耗电器18放电。为此，充电设备16和耗电器18分别具有另外的机电接口20，该另外的机电接口具有多个电接触部12。图1旨在阐明，本发明适合用于不同的耗电器18。如此，示范性地示出蓄电池吸尘器22、蓄电池冲击螺钉机24和蓄电池草坪修剪器26。然而，在本发明的上下文中，可以将各种电动工具、园艺设备和家用设备考虑为耗电器18。
可更换蓄电池组10包括壳体28，该壳体在侧壁上或在其上侧30上具有机电接口14，用于与充电设备16的或耗电器18的另外的机电接口20可拆解地连接。机电接口14、20在与耗电器18连接的情况下首要用于可更换蓄电池组10的放电，而所述机电接口在与充电设备16连接的情况下用于可更换蓄电池组10的充电。机电接口14、20的详细构型取决于不同因素，例如可更换蓄电池组10或耗电器18的电压等级和各种各样的制造商规格。如此，可以在可更换蓄电池组10与充电设备16或耗电器18之间设置例如三个或更多个用于能量传输和/或数据传输的电接触部12。也能够设想机械编码，使得可更换蓄电池组10只能够在确定的耗电器18上运行。由于可更换蓄电池组10的机电接口14的机械构型和充电设备16的或耗电器18的另外的机电接口20的机械构型对于本发明来说是不重要的，因此在这里不进一步地详细讨论。在这方面，本领域技术人员和可更换蓄电池组10的和充电设备16的或耗电器18的操作者都会做出合适的选择。
可更换蓄电池组10具有机械锁定设备32，以将可更换蓄电池组10的机电接口14在耗电器18的相应的配合接口20(未详细示出)上的以形状锁合和/或力锁合的方式可拆解的连接进行锁定。在此，锁定设备32构造为弹动的按键34，该按键与可更换蓄电池组10的锁定构件36有效连接。由于按键34和/或锁定构件36的弹动，在将可更换蓄电池组10推入到耗电器18的配合接口20中时，锁定设备32自动地锁合(einrasten)。如果操作者沿推入方向按压按键34，则解除锁定，并且，操作者可以逆着推入方向从耗电器18中取出或推出可更换蓄电池组10。
如开头已经提到的，可更换蓄电池组10的蓄电池电压通常根据储能器电池的连接方式(并联或串联)由储能器电池(未示出)的单电压的多倍得出。优选地，储能器电池构造成锂基储能器电池，例如锂离子、锂钋、锂金属或类似物。但是，本发明也能够应用于具有镍镉电池、镍氢电池或其他合适电池类型的可更换蓄电池组。
在图2中示出方框电路图，该方框电路图由在左侧的可更换蓄电池组10和在右侧的充电设备16或耗电器18构成。可更换蓄电池组10和充电设备16或耗电器18具有彼此相对应的机电接口14和20，所述机电接口具有多个电接触部12，其中，接口14、20的电接触部12中的第一电接触部分别用作能够以第一参考电势V1、优选供给电势V+加载的能量供应接触部38，接口14、20的电接触部12中的第二电接触部分别用作能够以第二参考电势V2、优选接地电势GND加载的能量供应接触部40。通过第一和第二能量供应接触部38、40，可更换蓄电池组10一方面可以通过充电设备16以充电电流来充电，另一方面可以通过耗电器18以放电电流来放电。充电电流和放电电流的电流强度可以显著地彼此不同。如此，在相应设计的耗电器18的情况下，放电电流可以比充电设备16的充电电流高，高达该充电电流的10倍。尽管在充电电流与放电电流之间存在这些区别，仍在下文中使用共同的符号I。术语“能够加载”旨在说明：尤其是在耗电器18的情况下，电势V+和GND不是持久地施加在能量供应接触部38、40上，而是在连接电接口14、20之后才施加在所述能量供应接触部上。这同样适用于在与充电设备16连接之后放电的可更换蓄电池组10。
可更换蓄电池组10具有多个储能器电池42，所述储能器电池虽然在图2中作为串联电路示出，但是替代地或补充地也可以在并联电路中运行，其中，该串联电路10定义可更换蓄电池组的在能量供应接触部38、40上下降的电压UBatt，而各个储能器电池42的并联电路首要增加可更换蓄电池组10的容量。如已经提到的，由并联连接的储能器电池42组成的各个电池簇(Zell-Cluster)也可以串联连接，以便在增加容量的同时实现可更换蓄电池组的确定的电压UBatt。在本实施例中，在常见的具有分别为3.6V的电池电压UCell的锂离子储能器电池42的情况下，在能量供应接触部38、40上下降的可更换蓄电池组电压UBatt＝V1-V2为5·3.6V＝18V。视在电池簇中并联连接的储能器电池42的数量而定地，常见的可更换蓄电池组10的容量能够高达12Ah或者更多。然而，本发明与所使用的储能器电池42的类型、结构形式、电压、供给能力等等无关，而是可以应用于任意的可更换蓄电池组10和储能器电池42。
为了检测可更换蓄电池组10的串联连接的各个储能器电池42或者说电池簇，设置有SCM前级44(Single-Cell-Monitoring)。SCM前级44具有多路复用器测量设备46，该多路复用器测量设备可以通过滤波器电阻48高欧姆地与储能器电池42的或者说电池簇的极的相应的抽头50连接。在下文中，术语“储能器电池”也应包括电池簇，因为该储能器电池仅对可更换蓄电池组10的容量有影响，但是对于电池电压UCell的检测而言是同等重要的。尤其在发生故障的情况下，尤其高欧姆地构型的滤波器电阻50可以防止多路复用器测量设备46的测量输入端的危险的变热。
多路复用器测量设备46的切换可以通过集成在可更换蓄电池组10中的监测单元52来进行，或者也可以直接在SCM前级44内进行。此外，可以通过这种方式闭合或者打开SCM前级44的与储能器电池42并联连接的开关元件54，以便通过这种方式实现储能器电池42的所谓的平衡，以实现各个储能器电池42的统一的充电状态或放电状态。同样能够设想的是，SCM前级44将所测量的电池电压UCell直接递送(durchreicht)给监测单元52，使得对电池电压UCell的真正的测量直接由监测单元52例如通过相应的模拟数字转换器(ADC)来执行。
监测单元52可以构造为呈微处理器、ASIC、DSP或类似物的形式的集成电路。但是，同样能够设想的是，监测单元52由多个微处理器组成或者至少部分地由具有相应的晶体管逻辑的、离散的结构元件组成。此外，第一监测单元52可以具有用于存储可更换蓄电池组10的运行参数的存储器，所述运行参数例如是电压UBatt、电池电压UCell、温度T、充电电流或者放电电流I或者类似物。
除了可更换蓄电池组10中的监测单元52之外，充电设备16或耗电器18也可以具有监测单元56，该监测单元可以相应于可更换蓄电池组10的监测单元52来构造。两个监测单元52、56可以通过机电接口14、20的构造为信号接触部或数据接触部58的第三接触部12相互通信。因此，两个监测单元52、56可以例如通过信号接触部或数据接触部58交换充电过程所需要的重要的运行参数。同样能够设想，监测单元52、56相互控制，以便例如中断充电过程或放电过程或者切换到另一充电模式中。
在耗电器18的情况下，监测单元56控制与另外的接口20的第一和第二能量供应接触部38、40连接的负载60，可更换蓄电池组电压UBatt施加在该负载上。负载60可以例如构造为功率输出级，该功率输出级以脉宽调制信号来加载电动马达，用以改变该电动马达的转速和/或扭矩，这直接影响可更换蓄电池组10的放电电流I。但是也能够设想消耗别的能量的负载60。可能的电负载的大量变型对于本领域技术人员而言是已知的，因此在这里不进一步地详细讨论。
替代地，可以以充电电流I和与可更换蓄电池组10相应的电压UBatt给插入到充电设备16中的可更换蓄电池组10充电。为此目的，充电设备16或者说该充电设备的电网件62设有未示出的电网连接部。施加在能量供应接触部38、40上的电压UBatt可以通过充电设备16中的电压测量设备64来测量并且可以由监测单元56来分析处理。电压测量设备64也可以完全地或部分地集成在充电设备16的监测单元56中，例如呈集成式ADC的形式。充电设备16的电网件60的详细构型对于本领域技术人员而言是已知的，并且对于本发明而言是次要的。因此，在这里不进一步详细讨论。
为了也可以在可更换蓄电池组10内中断或者启用充电电流或者放电电流I，以提高运行安全性，可更换蓄电池组10具有至少一个第一开关元件66，该第一开关元件可以由监测单元52通过由第二和第三开关元件68、70组成的半桥72打开，用以中断充电电流或放电电流I，并且可以由监测单元52通过由第二和第三开关元件68、70组成的半桥72闭合，用以启用充电电流或放电电流I。在示出的实施例中，至少一个第一开关元件66布置在机电接口14的第二接触部12与SCM前级44的接地接接触部74之间的接地路径(低侧)中，该第二接触部构造为能量供应接触部40。替代地或者补充地，同样可能的是，在高侧路径中在SCM前级44的抽头50与机电接口14的构造为能量供应接触部38的第一接触部12之间布置至少一个第一开关元件66。除此之外，可以不仅在低侧路径中、还在高侧路径中分别布置多个第一开关元件66。优选地，至少一个第一开关元件66构造为MOSFET。但是也能够设想别的开关元件，例如继电器、IGBT、双极晶体管或者类似物。
与至少一个第一开关元件66类似地，半桥72的两个开关元件68、70也优选构造为MOSFET。但是，也能够设想别的第二和第三开关元件68、70，例如继电器、IGBT、双极晶体管或者类似物。在本实施例中，构造为半桥72的高侧开关的第二开关元件68是P沟道MOSFET，构造为半桥72的低侧开关的第三开关元件70是N沟道MOSFET。为了中断充电电流或者放电电流I，现在通过监测单元52来打开至少一个第一开关元件66，其方式是，该监测单元闭合第三开关元件70。此外，监测单元52可以附加地打开第二开关元件68，但是这不是强制必需的。反过来，监测单元52启用充电电流或者放电电流I，其方式是，该监测单元在打开的第三开关元件70的情况下通过闭合第二开关元件68来闭合至少一个第一开关元件66。为此，半桥72一方面与参考电势GND连接，另一方面通过保护二极管78以及第一电阻80和第二电阻82与供给电势V+连接，其中，第一与第二电阻80、82之间的抽头84用作用于电容86的附接点，该电容又与机电接口14的第二能量供应接触部40连接。因此，电容86、第二电阻82以及半桥72与至少一个第一开关元件66并联连接。另外，半桥72的两个开关元件68、70之间的抽头76通过第三电阻90与至少一个开关元件66的控制输入端、尤其是与MOSFET的栅极连接部连接。
第一电阻80和电容86在它们那方面形成RC构件88，该RC构件的时间常数τ由第一电阻80的电阻值R1与电容86的电容C1的乘积得出。时间常数τ优选如此确定大小，使得不产生至少一个电容86的对于可更换蓄电池组10的运行不利地高的充电时间，所述高的充电时间可能负面地影响至少一个第一开关元件66的接通。通过由此导致的对过长的切换时间的避免或者对在接通至少一个第一开关元件66之前过于缓慢地积聚的切换电势的避免，可以有效地减少可更换蓄电池组10的功能损伤或者功率损失的危险。
RC构件88通过优选构造为肖特基二极管的保护二极管78与供给电势V+解耦。因此，保护二极管78保护RC构件88以防供给电势V+与接地电势GND之间的短路。此外，将保护二极管78构造为肖特基二极管，提供较低的电压降的优点，使得提供较高的电压用于切换至少一个第一开关元件66。
第一与第二电阻80、82之间的抽头84同时形成RC构件88的中心抽头，在该中心抽头上施加解耦的切换电势VS，用于通过半桥72切换至少一个第一开关元件66。因此，RC构件88的第一电阻80如此确定大小，使得通过该第一电阻的电阻值R1在短路的情况下不产生对于可更换蓄电池组10而言危险的发热。这种类型的短路可以例如在内部通过RC构件88的电容86的故障、通过在监测单元52或者半桥72中的故障产生，但是也可以在外部通过被弄脏的并且短路的能量供应接触部38、40产生。为了避免由于短路造成的、第一电阻80的过载，该第一电阻的电阻值R1为至少1kΩ。但是，由于这会限制用于至少一个第一开关元件66的切换电流，因此，RC构件88的电容86必须具有足够高的电容C1。理想地，电容C1如此确定大小，使得该电容明显大于可更换蓄电池组10的如下所有电容的和：所述电容在接通至少一个第一开关元件66时被充电。因此，例如能够设想用于电容C1的大约100nF的值。然而，为了在短路情况下也确保仅缓慢地降低的切换电势VS，用于电容C1的大于1μF的值是有利的。补充地，通过RC构件的高欧姆设计，产生如下优点：用于至少一个开关元件66的切换电势VS在很大程度上与在可更换蓄电池组10上或者中的短路解耦。
现在，切换电势VS可以通过监测单元52经由半桥72以及第二和第三电阻82、90以所描述的方式施加到至少一个第一开关元件66的控制输入端上、例如施加到MOSFET的栅极连接部上，以便打开该至少一个第一开关元件。在此，第二和第三电阻82或90如此确定大小，使得通过所述第二和第三电阻的所得的电阻值R2+R3，一方面，快速切换至少一个第一开关元件66所需要的切换电流不是过低的，另一方面，在短路的情况下或者在无意中同时接通半桥72的第二和第三开关元件68、70的情况下不产生对于可更换蓄电池组10而言危险的发热。优选地，第二和第三电阻82、90的所得的电阻值R2+R3明显小于1kΩ。此外，第二电阻82的优化的确定大小实现，可能通过切换构造为高侧开关的第二开关元件68出现的电流不引起过度的构件应力，过度的构件应力可能导致尤其是第二开关元件68和第二电阻82的提早的老化并且因此可能导致可更换蓄电池组10的损坏。替代第二和第三电阻82、80地，也可以只使用唯一一个电阻。同样地，也能够设想多个电阻。这相应地适用于电容的数量和RC构件的电阻的数量。
最后还应指出的是，所示出的实施例既不限于图1和图2，也不限于可更换蓄电池组10的、充电设备16的或者耗电器18的在其中示出的类型。这相应地适用于储能器电池42的数量和多路复用器测量设备46的与此相关的构型。此外，接口14、20的所示出的构型以及所述接口的接触部12的数量仅能够被理解为示范性的。
Claims (11)
1.一种可更换蓄电池组(10)，所述可更换蓄电池组具有监测单元(52)，所述可更换蓄电池组具有机电接口(14)，所述机电接口具有多个电接触部(12)，其中，所述接口(14)的电接触部(12)中的第一电接触部用作能够以第一参考电势(V1)、优选供给电势(V+)加载的能量供应接触部(38)，所述接口(14)的电接触部(12)中的第二电接触部分别用作能够以第二参考电势(V2)、优选接地电势(GND)加载的能量供应接触部(40)，所述可更换蓄电池组具有至少一个第一开关元件(66)、尤其是MOSFET，用于中断或者启用通过所述第一和所述第二能量供应接触部(38，40)的充电电流或者放电电流(I)，其特征在于，所述监测单元(52)借助切换电势(VS)操控所述至少一个第一开关元件(66)，所述切换电势直接由所述第一参考电势(V1)、尤其是由所述供给电势(V+)推导出并且相对于所述第一参考电势(V1)、尤其是所述供给电势(V+)的电压波动和电压骤降解耦。
2.根据权利要求1所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，解耦的切换电势(VS)通过RC构件(88)形成，所述RC构件由至少一个电阻(80)和至少一个电容(86)组成，其中，所述RC构件(88)连接在所述第一与所述第二参考电势(V1，V2)之间、尤其是在所述供给电势(V+)与所述接地电势(GND)之间，并且所述切换电势(VS)施加在所述至少一个电阻(80)与所述至少一个电容(86)之间。
3.根据权利要求2所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述RC构件(88)通过保护二极管(78)、尤其是肖特基二极管与所述第一参考电势(V1)、尤其是所述供给电势(V+)解耦。
4.根据上述权利要求2或3中任一项所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述RC构件(88)的至少一个电阻(80)如此确定大小，使得通过所述至少一个电阻的电阻值(R1)在短路的情况下不产生对于所述可更换蓄电池组(10)而言危险的发热。
5.根据权利要求4所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述至少一个电阻(80)的电阻值(R1)为至少1kΩ。
6.根据上述权利要求2至5中任一项所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述RC构件(88)的至少一个电容(86)如此确定大小，使得所述至少一个电容的电容(C1)大于所述可更换蓄电池组(10)的如下所有电容的和：所述电容在接通所述第一开关元件(66)时被充电。
7.根据上述权利要求2至6中任一项所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述RC构件(88)如此确定大小，使得由所述至少一个电阻(80)的电阻值(R1)和所述至少一个电容(86)的电容(C1)的乘积得出的时间常数(τ)不导致所述RC构件(88)的至少一个电容(86)的、对于所述可更换蓄电池组(10)的运行不利地高的充电时间。
8.根据上述权利要求中任一项所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述切换电势(VS)能够借助由两个另外的开关元件(68，70)组成的半桥(72)施加在所述第一开关元件(66)的控制输入端上、尤其是MOSFET的栅极上。
9.根据权利要求8所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，在用于所述切换电势(VS)的RC构件(88)的抽头(84)与所述半桥(72)之间，和/或在所述半桥(72)的中心抽头(76)与所述第一开关元件(66)的控制输入端之间，连接有至少一个第二或第三电阻(80，92)。
10.根据权利要求9所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述至少一个第二和/或第三电阻(80，92)如此确定大小，使得：通过所述第二和/或第三电阻的所得的电阻值，一方面快速切换所述第一开关元件(66)所需要的切换电流不是过低的，另一方面在短路的情况下不产生对于所述可更换蓄电池组(10)而言危险的发热。
11.根据权利要求10所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述至少一个第二和/或第三电阻(80，92)的所得的电阻值明显小于1kΩ。
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