DE102010063258B4

DE102010063258B4 - Device for measuring a cell voltage of a battery

Info

Publication number: DE102010063258B4
Application number: DE102010063258.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Butzmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: DE102010063258A1; WO2012079821A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Messen einer Zellspannung einer Batteriezelle (1) einer Batterie mit mehreren in Serie geschalteten Batteriezellen (1), die Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Regelzelle mit einem Transimpedanzverstärker (2), einem ersten Widerstand (3) und einem Stromventil (4), wobei der Transimpedanzverstärker (2) einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang aufweist und ausgebildet ist, einen zu einer Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung am ersten Eingang des Transimpedanzverstärkers (2) und einer zweiten Spannung am zweiten Eingang des Transimpedanzverstärkers (2) proportionalen Strom an eine Steuerelektrode des Stromventils (4) auszugeben, wobei der erste Eingang des Transimpedanzverstärkers (2) mit einem ersten Anschluss des ersten Widerstandes (3) und einem ersten Anschluss des Stromventils (4) verbunden ist, und wobei ein erster Eingang der Regelzelle mit einem zweiten Anschluss des ersten Widerstandes (3), ein zweiter Eingang der Regelzelle mit dem zweiten Eingang des Transimpedanzverstärkers (2) und ein Ausgang der Regelzelle mit einem zweiten Anschluss des Stromventils (4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Steuerelektrode des Stromventils (4) und den Ausgang des Transimpedanzverstärkers (2) ein Differenzverstärker geschaltet ist, der einen mit dem Ausgang des Transimpedanzverstärkers (2) verbundenen ersten Eingang, einen mit einem Referenzpotential verbundenen zweiten Eingang und einen mit der Steuerelektrode des Stromventils (4) verbundenen Ausgang besitzt.A device for measuring a cell voltage of a battery cell (1) of a battery having a plurality of series-connected battery cells (1), the device characterized by a control cell with a transimpedance amplifier (2), a first resistor (3) and a flow control valve (4) the transimpedance amplifier (2) has a first input and a second input and is designed to supply a current proportional to a voltage difference between a first voltage at the first input of the transimpedance amplifier (2) and a second voltage at the second input of the transimpedance amplifier (2) to a control electrode of the flow control valve (4), wherein the first input of the transimpedance amplifier (2) is connected to a first terminal of the first resistor (3) and a first terminal of the flow control valve (4), and wherein a first input of the control cell is connected to a second terminal of the first resistor (3), a second input of the control cell with the second input of the transimpedance amplifier (2) and an output of the control cell to a second terminal of the flow control valve (4) are connected, characterized in that between the control electrode of the flow control valve (4) and the output of the transimpedance amplifier (2), a differential amplifier is connected, the a first input connected to the output of the transimpedance amplifier (2), a second input connected to a reference potential, and an output connected to the control electrode of the flow control valve (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen einer Zellspannung einer Batteriezelle einer Batterie mit mehreren in Serie geschalteten Batteriezellen.The present invention relates to a device for measuring a cell voltage of a battery cell of a battery having a plurality of battery cells connected in series.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen als auch bei Fahrzeugen wie Hybrid- und Elektrofahrzeugen vermehrt Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden. Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Spannung und zur Verfügung stellbaren Leistung erfüllen zu können, werden eine hohe Zahl von Batteriezellen in Serie geschaltet. Der Ausfall einer Batteriezelle kann wegen der Serienschaltung zum Ausfall der Batterie und dieser wiederum zu einem Ausfall des Gesamtsystems führen, weshalb insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Batterie gestellt werden. Um den Zustand der Batterie und der einzelnen Batteriezellen möglichst genau erfassen und so einen drohenden Ausfall einer Batteriezelle rechtzeitig erkennen zu können, werden neben anderen Parametern der Batterie beziehungsweise Batteriezellen insbesondere auch die Spannungen der Batteriezellen regelmäßig gemessen. Dabei besteht jedoch das Problem, dass zwar die zu messenden Zellspannungen eher geringe Spannungen darstellen, wegen der Serienschaltung der Batteriezellen aber sehr unterschiedliche Potentiale an den Polen einer jeweiligen Batteriezelle vorliegen können. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn eine einzelne Messvorrichtung zum Messen der Zellspannungen aller Batteriezellen verwendet werden soll, weil diese Messvorrichtung wenigstens ausgangsseitig ein festes Verhältnis zum Massepotential aufweisen wird. Bei einer Anzahl von n seriengeschalteten Batteriezellen wird eine erste Batteriezelle an den Polen der Batteriezelle Potentiale von 0 V und dem Betrag der Zellspannung aufweisen, die n. Batteriezelle jedoch Potentiale von etwa dem (n-1)-fachen und dem n-fachen einer durchschnittlichen Zellspannung.It is becoming apparent that in the future, battery systems will increasingly be used in stationary applications as well as in vehicles such as hybrid and electric vehicles. In order to meet the voltage and available power requirements of a particular application, a large number of battery cells are connected in series. The failure of a battery cell can lead to failure of the battery due to the series connection to the failure of the battery and this in turn to a failure of the overall system, which is why high demands are placed on the reliability of the battery especially for safety-related applications. In order to detect the condition of the battery and the individual battery cells as accurately as possible and to detect an imminent failure of a battery cell in good time, in particular the voltages of the battery cells are regularly measured in addition to other parameters of the battery or battery cells. However, there is the problem that, although the cell voltages to be measured are rather low voltages, because of the series connection of the battery cells, very different potentials can be present at the poles of a respective battery cell. This is particularly problematic when a single measuring device is to be used for measuring the cell voltages of all battery cells, because this measuring device will have a fixed ratio to the ground potential at least on the output side. In a number of n series connected battery cells, a first battery cell at the poles of the battery cell will have potentials of 0V and the amount of cell voltage, but the nth battery cell will have potentials of about (n-1) times and n times an average cell voltage.

Die Druckschrift US 2006 / 0 197 501 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Messen einer Zellspannung einer Batteriezelle einer Batterie mit mehreren in Serie geschalteten Batteriezellen, die Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Regelzelle mit einem Transimpedanzverstärker, einem ersten Widerstand und einem Stromventil, wobei der Transimpedanzverstärker einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang aufweist und ausgebildet ist, einen zu einer Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung am ersten Eingang des Transimpedanzverstärkers und einer zweiten Spannung am zweiten Eingang des Transimpedanzverstärkers proportionalen Strom an eine Steuerelektrode des Stromventils auszugeben, wobei der erste Eingang des Transimpedanzverstärkers mit einem ersten Anschluss des ersten Widerstandes und einem ersten Anschluss des Stromventils verbunden ist, und wobei ein erster Eingang der Regelzelle mit einem zweiten Anschluss des ersten Widerstandes, ein zweiter Eingang der Regelzelle mit dem zweiten Eingang des Transimpedanzverstärkers und ein Ausgang der Regelzelle mit einem zweiten Anschluss des Stromventils verbunden sind.The publication US 2006/0 197 501 A1 discloses an apparatus for measuring a cell voltage of a battery cell of a battery having a plurality of battery cells connected in series, the apparatus characterized by a control cell with a transimpedance amplifier, a first resistor and a current valve, wherein the transimpedance amplifier has a first input and a second input and is designed to output a current proportional to a voltage difference between a first voltage at the first input of the transimpedance amplifier and a second voltage at the second input of the transimpedance amplifier to a control electrode of the flow control valve, the first input of the transimpedance amplifier having a first terminal of the first resistor and a first terminal of the current valve and wherein a first input of the control cell with a second terminal of the first resistor, a second input of the control cell with the second input of the transimpedance amplifier and an output of the control cell are connected to a second connection of the flow control valve.

Die Druckschrift EP 2 103 947 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Spannungserfassung, welche es erlaubt, die Spannung eines Speicherelementes schnell und genau zu erfassen. Dazu weist die Vorrichtung entsprechende Widerstände und Transistoren auf.The publication EP 2 103 947 A1 discloses a voltage detection device which allows the voltage of a memory element to be detected quickly and accurately. For this purpose, the device has corresponding resistors and transistors.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird daher eine Vorrichtung zum Messen einer Zellspannung einer Batteriezelle einer Batterie mit mehreren in Serie geschalteten Batteriezellen eingeführt. Die Vorrichtung weist eine Regelzelle mit einem Transimpedanzverstärker, einem ersten Widerstand und einem Stromventil auf. Der Transimpedanzverstärker besitzt einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang und ist ausgebildet, einen zu einer Spannungsdifferenz zwischen einer ersten Spannung am ersten Eingang des Transimpedanzverstärkers und einer zweiten Spannung am zweiten Eingang des Transimpedanzverstärkers proportionalen Strom an eine Steuerelektrode des Stromventils auszugeben. Der erste Eingang des Transimpedanzverstärkers ist mit einem ersten Anschluss des ersten Widerstandes und einem ersten Anschluss des Stromventils verbunden. Ein erster Eingang der Regelzelle ist mit einem zweiten Anschluss des ersten Widerstandes, ein zweiter Eingang der Regelzelle mit dem zweiten Eingang des Transimpedanzverstärkers und ein Ausgang der Regelzelle mit einem zweiten Anschluss des Stromventils verbunden.According to the invention, therefore, a device for measuring a cell voltage of a battery cell of a battery having a plurality of battery cells connected in series is introduced. The device has a control cell with a transimpedance amplifier, a first resistor and a flow control valve. The transimpedance amplifier has a first input and a second input and is configured to output a current proportional to a voltage difference between a first voltage at the first input of the transimpedance amplifier and a second voltage at the second input of the transimpedance amplifier to a control electrode of the current valve. The first input of the transimpedance amplifier is connected to a first terminal of the first resistor and a first terminal of the flow control valve. A first input of the control cell is connected to a second terminal of the first resistor, a second input of the control cell to the second input of the transimpedance amplifier and an output of the control cell to a second terminal of the flow control valve.

Die Vorrichtung der Erfindung erlaubt, eine Spannung über einen hohen Potentialunterschied hinweg zu messen. Dabei wird erfindungsgemäß die zu messende Spannung in einen zu der messenden Spannung proportionalen Strom gewandelt, welcher dann beispielsweise über einen Referenzwiderstand geleistet werden kann, an dem die eigentliche Spannungsmessung mit einem definierten Bezugspotential durchgeführt wird. Um eine ausreichende Genauigkeit bei der Wandlung der zu messenden Spannung in den proportionalen Strom zu gewährleisten, wird erfindungsgemäß ein Regelkreis aufgebaut, bei dem ein Ausgangsstrom des Transimpedanzverstärkers an eine Steuerelektrode eines Stromventils ausgegeben wird, welches wiederum einen Strom durch einen ohmschen Widerstand kontrolliert. Die Spannung über diesem Widerstand wird vom Transimpedanzverstärker mit der Zellspannung verglichen, wodurch eine Gegenkopplung realisiert wird. Ist die Zellspannung an einem Eingang des Transimpedanzverstärkers größer als die Spannung über den ohmschen Widerstand, steigt der Ausgangsstrom des Transimpedanzverstärkers und wird die Steuerelektrode des Stromventils entsprechend aufsteuem. Das Stromventil lässt daher einen größeren Strom passieren, wodurch auch die Spannung über den mit dem Stromventil verbundenen ohmschen Widerstand steigt, so dass die beiden Spannungen sich wieder einander angleichen. Der aus dem Stromventil fließende Strom kann nun unabhängig vom Potential der Batteriezelle an eine Messvorrichtung geleitet werden, welche beispielsweise einen Widerstand bekannter Größe und eine Spannungsmessvorrichtung umfassen kann. Naturgemäß kann die Gegenkopplung auch mit jeweils umgekehrten Vorzeichen realisiert werden, so dass der Ausgangsstrom des Transimpedanzverstärkers im oben stehenden Beispielfall abnimmt. Dabei wird dann ein Stromventil verwendet, das eine entsprechend invertierte Kennlinie besitzt, also für sinkende Eingangsströme oder -spannungen höhere Ströme passieren lässt.The device of the invention allows to measure a voltage across a high potential difference. In this case, according to the invention, the voltage to be measured is converted into a current proportional to the measured voltage, which can then be achieved for example via a reference resistor, at which the actual voltage measurement is performed with a defined reference potential. In order to ensure sufficient accuracy in the conversion of the voltage to be measured in the proportional current, a control circuit is constructed according to the invention, in which an output current of the transimpedance amplifier is output to a control electrode of a flow control valve, which in turn controls a current through an ohmic resistance. The Voltage across this resistor is compared by the transimpedance amplifier with the cell voltage, thereby realizing negative feedback. If the cell voltage at an input of the transimpedance amplifier is greater than the voltage across the nonreactive resistor, the output current of the transimpedance amplifier increases and the control electrode of the current valve will open accordingly. The flow valve therefore allows a larger current to pass through which also increases the voltage across the resistor connected to the ohmic resistance, so that the two voltages are equalized again. The current flowing out of the flow control valve can now be conducted independently of the potential of the battery cell to a measuring device, which may comprise, for example, a resistor of known size and a voltage measuring device. Naturally, the negative feedback can also be realized with reversed signs, so that the output current of the transimpedance amplifier decreases in the above example case. In this case, a flow control valve is used which has a correspondingly inverted characteristic curve, that is, allows higher currents to flow for sinking input currents or voltages.

Die Vorrichtung kann einen Stromspiegel besitzen, der einen mit dem Ausgang des Transimpedanzverstärkers verbundenen Eingang und einen mit der Steuerelektrode des Stromventils verbundenen Ausgang aufweist. Durch den Stromspiegel können die Arbeitspunkte des Transimpedanzverstärkers und des Stromventils unabhängig voneinander eingestellt werden.The device may have a current mirror having an input connected to the output of the transimpedance amplifier and an output connected to the control electrode of the current valve. Through the current mirror, the operating points of the transimpedance amplifier and the flow control valve can be adjusted independently of each other.

Bevorzugt ist der Transimpedanzverstärker als Differenzverstärker ausgebildet, wobei ein erster von zwei Zweigen des Differenzverstärkers mit dem Ausgang des Transimpedanzverstärkers verbunden ist und der Differenzverstärker einen Eingang für eine Stromquelle aufweist. Bei dieser Ausführungsform fließt der Ausgangsstrom des Transimpedanzverstärkers in einem der beiden Zweige des Differenzverstärkers, während die Rückkopplung durch Ansteuerung des anderen Zweiges des Differenzverstärkers bewirkt wird. In einem stationären Zustand wird idealerweise in jedem Zweig des Differenzverstärkers ein Strom desselben Betrages fließen. Diese Ausführungsform kann besonders vorteilhaft mit einem Stromspiegel gemäß der vorhergehenden Ausführungsform kombiniert werden.Preferably, the transimpedance amplifier is designed as a differential amplifier, wherein a first of two branches of the differential amplifier is connected to the output of the transimpedance amplifier and the differential amplifier has an input for a current source. In this embodiment, the output current of the transimpedance amplifier flows in one of the two branches of the differential amplifier, while the feedback is effected by driving the other branch of the differential amplifier. In a steady state, ideally, a current of the same magnitude will flow in each branch of the differential amplifier. This embodiment can be combined particularly advantageously with a current mirror according to the preceding embodiment.

Die Vorrichtung kann eine mit dem Ausgang des Transimpedanzverstärkers (beziehungsweise mit der Steuerelektrode des Stromventils) verbundene Sollstromquelle besitzen, welche ausgebildet ist, einen konstanten Sollstrom zu führen. Besonders bevorzugt beträgt deren Stromstärke bei Ausführungsformen, bei denen der Transimpedanzverstärker als Differenzverstärker ausgeführt ist, die Hälfte des Prägestromes des Differenzverstärkers und entspricht somit im eingeschwungenen Zustand dem Ausgangsstrom des Transimpedanzverstärkers. Auf diese Weise fließen im eingeschwungenen Zustand Ströme der gleichen Größe auf die Steuerelektrode und von dieser ab, so dass die Spannung an der Steuerelektrode konstant bleibt. Nur wenn das Regelsystem einer Veränderung folgen muss, werden sich entsprechende Unterschiede zwischen den Beträgen der zu- und abfließenden Ströme ergeben, die die Spannung der Steuerelektrode des Stromventils entsprechend nachführen.The device may have a setpoint current source connected to the output of the transimpedance amplifier (or to the control electrode of the flow control valve), which is designed to guide a constant setpoint current. Particularly preferred is their current strength in embodiments in which the transimpedance amplifier is designed as a differential amplifier, half of the embossing current of the differential amplifier and thus corresponds in the steady state to the output current of the transimpedance amplifier. In this way, in the steady state, currents of the same magnitude flow to and from the control electrode, so that the voltage at the control electrode remains constant. Only when the control system has to follow a change, will there be corresponding differences between the amounts of the inflowing and outflowing currents, which track the voltage of the control electrode of the flow control valve accordingly.

Die Vorrichtung weist besonders bevorzugt eine Mehrzahl von Regelzellen auf, wobei der Eingang für die Stromquelle einer ersten der Regelzellen mit einer Stromquelle und der erste Zweig des Differenzverstärkers einer jeweiligen Regelzelle mit dem Eingang für die Stromquelle einer verbleibenden Regelzelle verbunden sind und wobei die ersten Widerstände der Mehrzahl von Regelzellen in Reihe geschaltet sind. Indem mehrere Regelzellen kaskadiert werden, kann ein Ausgangsstrom erzeugt werden, der von mehreren Zellspannungen von Batteriezellen, die mit den jeweiligen Regelzellen verbunden sind, abhängig ist. Der Strom, der durch einen Zweig des als Differenzverstärker ausgeführten jeweiligen Transimpedanzverstärkers fließt, stellt jeweils den Prägestrom für den Differenzverstärker der darüber liegenden Regelzelle dar. Auf diese Weise braucht nur der Differenzverstärker der untersten Regelzelle der Kaskade an eine Stromquelle angeschlossen zu werden.The device particularly preferably has a plurality of control cells, the input for the current source of a first of the control cells being connected to a current source and the first branch of the differential amplifier of a respective control cell being connected to the input for the current source of a remaining control cell and the first resistors of the A plurality of control cells are connected in series. By cascading multiple control cells, an output current can be generated that is dependent on multiple cell voltages of battery cells connected to the respective control cells. The current which flows through a branch of the respective transimpedance amplifier designed as a differential amplifier, in each case represents the embossing current for the differential amplifier of the overlying control cell. In this way, only the differential amplifier of the lowest control cell of the cascade needs to be connected to a current source.

Bei einer solchen Vorrichtung kann der erste Zweig des Differenzverstärkers jeder der Mehrzahl von Regelzellen einen ersten Transistor aufweisen, welcher eine mit dem ersten Eingang der jeweiligen Regelzelle verbundene Steuerelektrode besitzt. Diese Ausführungsform stellt einen Ausgangsstrom bereit, der proportional zu einer minimalen Zellspannung der an die einzelnen Regelzellen angeschlossenen Batteriezellen ist.In such a device, the first branch of the differential amplifier of each of the plurality of control cells may comprise a first transistor having a control electrode connected to the first input of the respective control cell. This embodiment provides an output current which is proportional to a minimum cell voltage of the battery cells connected to the individual control cells.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann jede der Regelzellen einen zweiten und einen dritten Widerstand umfassen, wobei der erste Zweig des Differenzverstärkers jeder der Mehrzahl von Regelzellen einen zweiten Transistor aufweist, welcher eine mit einem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Widerstand der jeweiligen Regelzelle verbundene Steuerelektrode besitzt. Diese Ausführungsform stellt einen Ausgangsstrom bereit, der proportional zu einer maximalen Zellspannung der an die einzelnen Regelzellen angeschlossenen Batteriezellen ist. Die jeweils freibleibenden Anschlüsse des zweiten und dritten Widerstandes stellen hierbei den zweiten Eingang der jeweiligen Regelzelle dar und werden im Betrieb mit den beiden Polen einer Batteriezelle verbunden.In an alternative embodiment, each of the control cells may comprise a second and a third resistor, wherein the first branch of the differential amplifier of each of the plurality of control cells comprises a second transistor having a control electrode connected to a connection point between the second and third resistors of the respective control cell , This embodiment provides an output current which is proportional to a maximum cell voltage of the battery cells connected to the individual control cells. The respective remaining free connections of the second and third resistor in this case represent the second input of the respective control cell and are connected in operation with the two poles of a battery cell.

Zwischen die Steuerelektrode des Stromventils und den Ausgang des Transimpedanzverstärkers kann ein Differenzverstärker geschaltet sein, der einen mit dem Ausgang des Transimpedanzverstärkers verbundenen ersten Eingang, einen mit einem Referenzpotential verbundenen zweiten Eingang und einen mit der Steuerelektrode des Stromventils verbundenen Ausgang besitzt. Diese Ausführungsform erlaubt ein einfaches Einstellen der Schleifenbandweite des Regelkreises und kann einfach stabilisiert werden. Between the control electrode of the current valve and the output of the transimpedance amplifier, a differential amplifier may be connected, which has a first input connected to the output of the transimpedance amplifier, a second input connected to a reference potential and an output connected to the control electrode of the flow control valve. This embodiment allows easy adjustment of the loop bandwidth of the control loop and can be easily stabilized.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung führt eine Batterie mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen, vorzugsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen, und einer mit wenigstens einer der Batteriezellen verbundenen Vorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ein.A second aspect of the invention introduces a battery having a plurality of battery cells connected in series, preferably lithium-ion battery cells, and a device connected to at least one of the battery cells according to the first aspect of the invention.

Ein dritter Erfindungsaspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeuges und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen Batterie gemäß dem vorhergehenden Erfindungsaspekt.A third aspect of the invention relates to a motor vehicle having an electric drive motor for driving the motor vehicle and a battery connected to the electric drive motor according to the preceding aspect of the invention.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktional gleichartige Komponenten bezeichnen. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 eine Teilansicht eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
8 ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below, wherein like reference numerals designate like or functionally similar components. Show it:

1 a first embodiment of the invention,
2 A second embodiment of the invention,
3 A third embodiment of the invention,
4 A fourth embodiment of the invention,
5 A fifth embodiment of the invention,
6 a sixth embodiment of the invention,
7 a partial view of a seventh embodiment of the invention, and
8th an eighth embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein erster Pol einer Batteriezelle 1, welche mit weiteren Batteriezellen zu einem Strang in Reihe geschaltet ist, ist mit einem von zwei Eingängen eines Transimpedanzverstärkers 2 verbunden. Der zweite Eingang des Transimpedanzverstärkers 2 ist mit einem Anschluss eines Widerstandes 3 verbunden, dessen weiterer Anschluss wiederum mit einem verbleibenden Pol der Batteriezelle 1 verbunden ist. Der Ausgang des Transimpedanzverstärkers 2 ist mit einer Steuerelektrode eines Stromventils 4 verbunden, welcher im gezeigten Beispiel als npn-Transistor ausgeführt ist. Es können jedoch auch andere Transistortypen oder auch komplexere Schaltungen als Stromventil 4 zum Einsatz kommen. Das Stromventil ist zwischen den mit dem Transimpedanzverstärker 2 verbundenen Anschluss des Widerstandes 3 und die eigentliche Spannungsmessvorrichtung, die in allen Ausführungsbeispielen nur beispielhaft gezeigt ist, geschaltet. Diese Spannungsmessvorrichtung kann einen Referenzwiderstand 5 mit einem bekannten Widerstandswert und Voltmeter 6 umfassen, welches die über dem Referenzwiderstand 5 abfallende Spannung misst. 1 shows a first embodiment of the invention. A first pole of a battery cell 1 , which is connected in series with other battery cells in a string, is connected to one of two inputs of a transimpedance amplifier 2 connected. The second input of the transimpedance amplifier 2 is with a connection of a resistor 3 whose further connection in turn with a remaining pole of the battery cell 1 connected is. The output of the transimpedance amplifier 2 is with a control electrode of a flow control valve 4 connected, which is designed in the example shown as npn transistor. However, other types of transistors or even more complex circuits may be used as a flow control valve 4 be used. The flow valve is between those with the transimpedance amplifier 2 connected connection of the resistor 3 and the actual voltage measuring device, which is shown in all exemplary embodiments only as an example, connected. This voltage measuring device can be a reference resistor 5 with a known resistance and voltmeter 6 which is above the reference resistance 5 measuring falling voltage.

Der Transimpedanzverstärker 2 vergleicht die Zellspannung der Batteriezelle 1 mit der über dem Widerstand 3 abfallenden Spannung und erzeugt einen Ausgangsstrom, dessen Größe proportional zur Differenz der beiden Spannungen ist. Dieser Ausgangsstrom gelangt an die Steuerelektrode des Stromventils 4 und beeinflusst so den Strom, den das Stromventil 4 passieren lässt. Je mehr Strom das Stromventil 4 passieren lässt, desto größer wird die Spannung, die über dem Widerstand 3 abfällt. Dies führt dazu, dass die Spannung an einem Eingang des Transimpedanzverstärkers 2 ansteigt, woraufhin die Differenz der Eingangsspannungen abnimmt und der Transimpedanzverstärker 2 auch seinen Ausgangsstrom entsprechend verringert. Fließt jedoch zu wenig Strom über den Widerstand 3, wird der Transimpedanzverstärker 2 entsprechend wieder mehr Strom an die Steuerelektrode des Stromventils 4 fließen lassen.The transimpedance amplifier 2 compares the cell voltage of the battery cell 1 with the over the resistance 3 decreasing voltage and produces an output current whose magnitude is proportional to the difference between the two voltages. This output current reaches the control electrode of the flow control valve 4 and thus affects the current that the flow control valve 4 lets happen. The more electricity the flow valve 4 The larger the voltage, the greater the resistance 3 drops. This causes the voltage at an input of the transimpedance amplifier 2 increases, whereupon the difference of the input voltages decreases and the transimpedance amplifier 2 also reduces its output current accordingly. However, there is too little current flowing through the resistor 3 , becomes the transimpedance amplifier 2 accordingly more current to the control electrode of the flow control valve 4 let it flow.

Es ergibt sich eine Rückkopplung, die dazu führt, dass die Spannung über dem Widerstand 3 aufgrund der Regelwirkung der den Transimpedanzverstärker 2, den Widerstand 3 und das Stromventil 4 umfassenden Regelzelle gleich der Zellspannung gehalten wird. Da die Eingänge des Transimpedanzverstärkers 2 idealerweise hochohmig ausgeführt sind, fließt der gesamte Strom, der durch den Widerstand 3 fließt, auch durch das Stromventil 4 und stellt aufgrund des linearen Zusammenhangs zwischen Spannung, Widerstand und Strom ein exaktes Maß für die Zellspannung dar. Der vom Stromventil 4 ausgegebene Strom fließt über den Referenzwiderstand 5 und wandelt den Strom so in eine Spannung um, deren Höhe sich direkt aus der Zellspannung ergibt und an ihrer Stelle gemessen werden kann. Hierbei ist gegebenenfalls noch ein Korrekturfaktor, der das Verhältnis des Betrages des Widerstands 3 zu dem des Referenzwiderstandes 5 angibt, zu berücksichtigen. Um eine Verfälschung des vom Stromventil 4 ausgegebenen Stromes durch den Basisstrom des im gezeigten Beispiel als Bipolartransistor ausgeführten Stromventils 4 zu vermeiden, können beispielsweise ein MOSFET oder ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) verwendet werden.This results in a feedback that causes the voltage across the resistor 3 due to the regulatory effect of the transimpedance amplifier 2 , the resistance 3 and the flow valve 4 comprehensive control cell is kept equal to the cell voltage. Since the inputs of the transimpedance amplifier 2 ideally, high impedance, the entire current flows through the resistor 3 flows, even through the flow valve 4 and represents an exact measure of the cell voltage due to the linear relationship between voltage, resistance and current 4 output current flows through the reference resistor 5 and converts the current into a voltage whose magnitude results directly from the cell voltage and can be measured in its place. If necessary, this is still a correction factor, which is the ratio of the amount of resistance 3 to that of the reference resistor 5 indicates to take into account. To a falsification of the flow valve 4 output current through the base current of the illustrated in the example as a bipolar transistor flow control valve 4 To avoid, for example, a MOSFET or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used.

Die Erfindung ermöglicht es so, eine Zellspannung einer Batteriezelle 1 unabhängig von ihrem tatsächlichen Potential mit einer Spannungsmessvorrichtung, die an ein festes Bezugspotential angebunden ist, zu messen. Die Versorgungsspannungen für den Transimpedanzverstärker und etwaige andere Komponenten können in Anordnungen mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und Transimpedanzverstärkem durch benachbarte Batteriezellen bereitgestellt werden, nur die eigentliche Messung durch die Spannungsmessvorrichtung erfolgt dann bei dem festen Bezugspotential.The invention thus enables a cell voltage of a battery cell 1 regardless of their actual potential with a voltage measuring device connected to a fixed reference potential to measure. The supply voltages for the transimpedance amplifier and any other components can be provided in arrangements with a plurality of battery cells and transimpedance amplifiers by adjacent battery cells, only the actual measurement by the voltage measuring device then takes place at the fixed reference potential.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel entspncht. Hierbei wird jedoch die Ansteuerung des Stromventils über einen Differenzverstärker 7 vorgenommen, der eine Spannung über einem Widerstand 8, der durch den vom Transimpedanzverstärker 2 ausgegebenen Strom in eine Spannung wandelt, mit einem Referenzpotential vergleicht und eine von der Differenz der beiden genannten Spannungen abhängige Ansteuerspannung für das Stromventil 4 erzeugt. Auch hier gilt, dass andere Arten von Stromventilen 4 eingesetzt werden können. 2 shows a second embodiment of the invention, which largely corresponds to the first embodiment. In this case, however, the control of the flow control valve via a differential amplifier 7 made a voltage across a resistor 8th that by the transimpedance amplifier 2 output current to a voltage compares with a reference potential and a dependent on the difference of the two voltages mentioned control voltage for the flow control valve 4 generated. Again, that applies other types of flow control valves 4 can be used.

3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Differenzverstärker 7 des zweiten Ausführungsbeispiels weggefallen ist. Anstelle des Widerstandes 8 wird hier jedoch eine Stromquelle 9 verwendet, welche einen konstanten Sollstrom führt. Der Knotenregel folgend steigt die Spannung an der Steuerelektrode des Stromventils 4, wenn der vom Transimpedanzverstärker 2 ausgegebene Strom größer als der von der Stromquelle 9 abgeführte Strom ist, und sinkt, wenn der vom Transimpedanzverstärker 2 ausgegebene Strom kleiner als der von der Stromquelle 9 abgeführte Strom ist. Es ergibt sich wiederum eine Rückkopplung, bei der die Spannung über dem Widerstand 3 fortlaufend an diejenige über der Batteriezelle 1 angeglichen wird. Die Stromquelle 9 kann auch im zweiten Ausführungsbeispiel an die Stelle des Widerstandes 8 treten. Außerdem kann auch im dritten Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Differenzverstärker 7 wie in 2 gezeigt eingesetzt werden. 3 shows a third embodiment of the invention, in which the differential amplifier 7 of the second embodiment has been omitted. Instead of resistance 8th but here is a power source 9 used, which leads to a constant nominal current. Following the node rule, the voltage on the control electrode of the flow control valve increases 4 when the from the transimpedance amplifier 2 output current greater than that of the power source 9 dissipated current is, and decreases when the from the transimpedance amplifier 2 output current smaller than that of the power source 9 discharged power is. This in turn results in a feedback in which the voltage across the resistor 3 consecutively to the one above the battery cell 1 is adjusted. The power source 9 can also replace the resistor in the second embodiment 8th to step. In addition, also in the third embodiment, a differential amplifier 7 as in 2 shown used.

4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Transimpedanzverstärker 2 als Differenzverstärker ausgeführt ist. Der Transimpedanzverstärker 2 besitzt einen Anschluss für eine Stromquelle 10, welche einen Strom in den Differenzverstärker einprägt. Abhängig davon, welcher der beiden Transistoren 2-1 und 2-2 der beiden Zweige des Differenzverstärkers die größere Eingangsspannung erhält, wird der Strom der Stromquelle 10 entweder durch den einen Transistor oder den anderen fließen. 4 shows a fourth embodiment of the invention, in which the transimpedance amplifier 2 designed as a differential amplifier. The transimpedance amplifier 2 has a connection for a power source 10 which impresses a current in the differential amplifier. Depending on which of the two transistors 2 - 1 and 2 - 2 the two branches of the differential amplifier receives the larger input voltage, the current of the power source 10 either through one transistor or the other.

Der durch den Transistor 2-1 fließende Strom wird über einen Stromspiegel, der die Transistoren 2-3 und 2-4 umfasst, gespiegelt und ausgegeben. Da die Funktionsweise von Differenzverstärkern im Stand der Technik wohlbekannt ist, wird hier nicht weiter darauf eingegangen. Als Besonderheit der gezeigten Ausführungsform wird ein als pnp-Transistor ausgeführtes Stromventil 4 ähnlich wie bei der Ausführungsform von 2 über einen Differenzverstärker 7 angesteuert. Der Differenzverstärker erzeugt abhängig von der über einer Stromquelle 9 anliegenden Spannung (siehe die Erläuterungen zur 3) eine Ausgangsspannung zur Ansteuerung des Stromventils 4. Das Stromventil 4 senkt wiederum einen Strom, der ein Maß für die Zellspannung der Batteriezelle 1 liefert.The through the transistor 2 - 1 flowing current is through a current mirror, which is the transistors 2 - 3 and 2 - 4 includes, mirrored and output. Since the operation of differential amplifiers is well known in the art, it will not be discussed further here. As a special feature of the embodiment shown is designed as a pnp transistor current valve 4 similar to the embodiment of 2 via a differential amplifier 7 driven. The differential amplifier generates depending on the over a power source 9 applied voltage (see the notes to the 3 ) An output voltage for driving the flow control valve 4 , The flow valve 4 in turn lowers a current that is a measure of the cell voltage of the battery cell 1 supplies.

Auch die Transimpedanzverstärker 2 der anderen gezeigten Ausführungsbeispiele können wie in 4 gezeigt als Differenzverstärker ausgeführt sein. Dabei können selbstredend andere bekannte Schaltungsanordnungen für Differenzverstärker zum Einsatz kommen. Die Stormquelle 9 führt vorzugsweise einen Strom, der der Hälfte des Stromes der Stromquelle 10 entspricht. Im eingeschwungenen Zustand der Regelzelle wird sich der Strom der Stromquelle 10 idealerweise zu gleichen Teilen auf die beiden Zweige des Differenzverstärkers aufteilen. In diesem Fall wird auch der Transistor 2-4 einen Strom ausgeben, der der Hälfte des Stromes der Stromquelle 10 entspricht, so dass die Spannung an dem mit der Stromquelle 9 verbundenen Eingang des Differenzverstärkers 7 konstant bleibt. Anstelle der Stromquelle 9 könnte jedoch auch hier ein einfacher Widerstand, wie in 2 gezeigt, zum Einsatz kommen.Also the transimpedance amplifier 2 The other embodiments shown may, as in 4 be shown as a differential amplifier. Of course, other known circuit arrangements for differential amplifiers can be used. The Storm source 9 preferably carries a current of half the current of the power source 10 equivalent. In the steady state of the control cell, the current of the power source 10 ideally split in equal parts to the two branches of the differential amplifier. In this case also becomes the transistor 2 - 4 output a current that is half the current of the power source 10 matches, so the voltage on the with the power source 9 connected input of the differential amplifier 7 remains constant. Instead of the power source 9 However, here too, a simple resistance, as in 2 shown to be used.

5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Transimpedanzverstärker 2 wiederum als Differenzverstärker ausgeführt ist. Als Besonderheit sind hier jedoch die Stromquellen 9 und 10 als Stromspiegel ausgeführt, bei dem das Verhältnis ihrer Stromstärken über die in den beiden Hälften des Stromspiegels jeweils enthaltenen Widerstände eingestellt wird. Um den Strom der Stromquelle 10 zu begrenzen, ist bei dieser Ausführungsform außerdem ein mit Kollektor und Basis des Transistors verbundener Widerstand vorgesehen. Es können jedoch auch beliebige andere bekannte Realisationsformen von Stromquellen 9 und 10 verwendet werden. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn sich die Potentiale an der Basis des Transistors 2-1 und des Bezugspotentials der Stromquelle 10 zu stark voneinander unterscheiden. 5 shows a fifth embodiment of the invention, in which the transimpedance amplifier 2 is again designed as a differential amplifier. As a special feature, however, are the power sources here 9 and 10 designed as a current mirror, in which the ratio of their currents is set via the respective resistors contained in the two halves of the current mirror. To the current of the power source 10 In addition, in this embodiment, a resistor connected to the collector and base of the transistor is provided. However, it can also be any other known forms of realization of power sources 9 and 10 be used. This can be particularly advantageous when the potentials at the base of the transistor 2 - 1 and the reference potential of the power source 10 too different from each other.

Das Stromventil 4 ist hier wiederum als pnp-Transistor ausgeführt, könnte aber - wie auch beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel - auch als npn-Transistor ausgeführt sein. In diesem Fall würde beispielsweise der Transistor 2-3 einfach in den anderen Zweig des Differenzverstärkers geschaltet (zwischen den Pluspol der Batteriezelle 1 und den Transistor 2-2). The flow valve 4 is here again designed as a pnp transistor, but could - as in the previous embodiment - be designed as npn transistor. In this case, for example, would the transistor 2 - 3 simply switched into the other branch of the differential amplifier (between the positive pole of the battery cell 1 and the transistor 2 - 2 ).

6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden mehrere Regelzellen aufgebaut und kaskadiert. Die Transimpedanzverstärker 2 sind wiederum als Differenzverstärker aufgebaut, wobei jedoch der durch einen Zweig eines jeweiligen Differenzverstärkers fließende Strom als Stromquelle für den übergeordneten Differenzverstärker dient. Nur der unterste Differenzverstärker ist mit einer Stromquelle 10 verbunden, welche beispielsweise, wie schon in 5 gezeigt, gemeinsam mit der Stromquelle 9 als Stromspiegel aufgebaut sein kann. Allerdings sind selbstredend auch andere Realisationformen der Stromquellen 9 und 10 möglich. 6 shows a sixth embodiment of the invention. In this embodiment, multiple control cells are built and cascaded. The transimpedance amplifier 2 are in turn constructed as a differential amplifier, but the current flowing through a branch of a respective differential amplifier current serves as a current source for the superordinate differential amplifier. Only the lowest differential amplifier is connected to a power source 10 connected, which, for example, as already in 5 shown together with the power source 9 can be constructed as a current mirror. However, of course, other forms of realization of the power sources are 9 and 10 possible.

Außer den Transimpedanzverstärkem 2 sind auch die Widerstände 3 kaskadiert. Da die Kaskade von Transimpedanzverstärkem aber nur einen einzigen Ausgangsstrom ausgibt, ist weiterhin nur ein Stromventil 4 vorgesehen, das als Transistor oder in einer anderen der gezeigten Arten realisiert sein kann.Except the transimpedance amplifiers 2 are also the resistors 3 cascaded. However, since the cascade of transimpedance amplifiers outputs only a single output current, there is still only one flow control valve 4 provided, which may be implemented as a transistor or in another of the types shown.

Um das Potential oberhalb jedes der Widerstände 3 an dasjenige des Pluspols der jeweils zugeordneten Batteriezelle 1 anzugleichen, ohne den Stromfluss durch die Widerstände 3 zu beeinflussen, wird außerdem bei den unteren Regelzellen ein Paar von komplementären Transistoren 12 und 13 vorgesehen. Um dabei den Strom durch die kaskadierten Transistoren 13 zu begrenzen, wird außerdem ein Widerstand 11 vorgesehen. Anstelle der Transistoren 12 und 13 sowie des Widerstandes 11 können jedoch auch andere Schaltungen vorgesehen werden, die das Potential an den Widerständen 3 demjenigen an den Pluspolen der Batteriezellen 1 angleichen.To the potential above each of the resistors 3 to that of the positive pole of the respectively associated battery cell 1 to match, without the flow of current through the resistors 3 In addition, at the lower control cells, a pair of complementary transistors will also be affected 12 and 13 intended. In doing so, the current through the cascaded transistors 13 limiting also becomes a resistance 11 intended. Instead of the transistors 12 and 13 as well as the resistance 11 However, other circuits may be provided which have the potential at the resistors 3 the one at the positive poles of the battery cells 1 assimilate.

Der mit den Batteriezellen 1 verbundene Eingang der Differenzverstärker weist zudem einen aus Widerständen 2-7 und 2-8 gebildeten Spannungsteiler auf, da andernfalls für den obersten Differenzverstärker kein ausreichend hohes Potential an den Kollektoren beziehungsweise für den untersten Differenzverstärker an den Emittern der Transistoren 2-1 und 2-2 mehr zur Verfügung stünde.The one with the battery cells 1 connected input of the differential amplifier also has one of resistors 2 - 7 and 2 - 8th otherwise formed voltage for the upper differential amplifier not sufficiently high potential at the collectors or for the lowest differential amplifier to the emitters of the transistors 2 - 1 and 2 - 2 more would be available.

Das Ausführungsbeispiel besitzt die besondere Eigenschaft, dass die Zellspannungen von mehreren Batteriezellen 1 gleichzeitig gemessen werden können, wobei jedoch nur die minimale Zellspannung aller Batteriezellen 1 gemessen wird. Das heißt, dass der von der Kaskade der Differenzverstärker ausgegebene Strom bei dem Ausführungsbeispiel der 6 proportional zu der kleinsten aller Zellspannungen ist. Das Ausführungsbeispiel der 6 kann dabei auch für nur zwei Batteriezellen 1 oder eine größere Zahl von Batteriezellen ausgeführt werden.The embodiment has the special property that the cell voltages of several battery cells 1 can be measured simultaneously, but only the minimum cell voltage of all battery cells 1 is measured. That is, the current output by the cascade of the differential amplifiers in the embodiment of FIG 6 is proportional to the smallest of all cell voltages. The embodiment of 6 can also do this for only two battery cells 1 or a larger number of battery cells are executed.

Indem die niedrigste aller Zellspannungen gemessen wird, unabhängig davon, welche Batteriezelle 1 diese niedrigste Zellspannung aufweist, kann beispielsweise ein Sicherheitsmechanismus für die Batterie, die die Serienschaltung der Batteriezellen 1 umfasst, realisiert werden. Sinkt die niedrigste Zellspannung unter einen kritischen Wert, kann beispielsweise die Batterie außer Betrieb genommen werden, um eine Tiefentladung einer der Batteriezellen 1 zu verhindern.By measuring the lowest of all cell voltages, regardless of which battery cell 1 has this lowest cell voltage, for example, a safety mechanism for the battery, the series connection of the battery cells 1 includes, be realized. If the lowest cell voltage drops below a critical value, for example, the battery can be taken out of service to a deep discharge of one of the battery cells 1 to prevent.

7 zeigt eine Teilansicht eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Hierbei wird ein zusätzlicher Differenzverstärker 2-9 vorgesehen, welcher eingangsseitig mit dem Mittenabgriff des Spannungsteilers (Widerstände 2-7 und 2-8) und einem der Eingänge des als Differenzverstärker ausgeführten Transimpedanzverstärkers 2 und ausgangsseitig mit dem jeweils anderen Eingang des als Differenzverstärker ausgeführten Transimpedanzverstärkers 2 verbunden ist. Hierdurch kann die Steilheit der Regelfunktion beeinflusst werden, da sich aufgrund der Verstärkung des zusätzlichen Differenzverstärkers 2-9 minimale Unterschiede zwischen den Eingangsspannungen des Transimpedanzverstärkers 2 entsprechend stärker und schneller auswirken werden. Naturgemäß sollten jedoch ausreichende Maßnahmen zur Stabilisierung des Regelkreises getroffen werden. Ein zusätzlicher Differenzverstärker 2-9 kann auch in den anderen gezeigten Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. 7 shows a partial view of a seventh embodiment of the invention. This is an additional differential amplifier 2 - 9 provided on the input side with the center tap of the voltage divider (resistors 2 - 7 and 2 - 8th ) and one of the inputs of the transimpedance amplifier designed as a differential amplifier 2 and on the output side with the respective other input of the transimpedance amplifier designed as a differential amplifier 2 connected is. As a result, the steepness of the control function can be influenced, as due to the gain of the additional differential amplifier 2 - 9 minimal differences between the input voltages of the transimpedance amplifier 2 accordingly stronger and faster impact. By nature, however, sufficient measures should be taken to stabilize the control loop. An additional differential amplifier 2 - 9 can also be used in the other embodiments shown.

8 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches dem Ausführungsbeispiel der 6 ähnelt, so dass das dort Gesagte auch auf das achte Ausführungsbeispiel anzuwenden ist. Als wesentlicher Unterschied sind hier jedoch die jeweils anderen Zweige der als Differenzverstärker ausgeführten Transimpedanzverstärker 2 mit dem Eingang für eine Stromquelle des jeweils übergeordneten Differenzverstärkers verbunden. Dadurch ist der vom obersten Transimpedanzverstärker 2 ausgegebene Strom proportional zu der maximalen Zellspannung aller Batteriezellen 1. Ähnlich zu der Ausführung von 6 kann die Bestimmung der maximalen Zellspannung vorteilhaft verwendet werden, indem beispielsweise ein Überladungsschutz aktiviert wird, wenn die Zellspannung einer der Batteriezellen 1 über einen maximalen zulässigen Wert steigt. 8th shows an eighth embodiment of the invention, which the embodiment of the 6 is similar, so that what is said there is also applicable to the eighth embodiment. The main difference here, however, are the respective other branches of the transimpedance amplifiers designed as differential amplifiers 2 connected to the input for a power source of the respective higher differential amplifier. This is the top transimpedance amplifier 2 output current proportional to the maximum cell voltage of all battery cells 1 , Similar to the execution of 6 For example, determination of the maximum cell voltage can be advantageously used by, for example, activating overcharge protection when the cell voltage of one of the battery cells 1 rises above a maximum permissible value.

Claims

A device for measuring a cell voltage of a battery cell (1) of a battery having a plurality of series-connected battery cells (1), the device characterized by a control cell with a transimpedance amplifier (2), a first resistor (3) and a flow control valve (4) the transimpedance amplifier (2) has a first input and a second input and is designed to supply a current proportional to a voltage difference between a first voltage at the first input of the transimpedance amplifier (2) and a second voltage at the second input of the transimpedance amplifier (2) to a control electrode of the flow control valve (4), wherein the first input of the transimpedance amplifier (2) is connected to a first terminal of the first resistor (3) and a first terminal of the flow control valve (4), and wherein a first input of the control cell is connected to a second terminal of the first resistor (3), a second input of the control cell with the second input of the transimpedance amplifier (2) and an output of the control cell to a second terminal of the flow control valve (4) are connected, characterized in that between the control electrode of the flow control valve (4) and the output of the transimpedance amplifier (2), a differential amplifier is connected, the a first input connected to the output of the transimpedance amplifier (2), a second input connected to a reference potential, and an output connected to the control electrode of the flow control valve (4).

The device according to Claim 1 , comprising a current mirror (2-3, 2-4) having an input connected to the output of the transimpedance amplifier (2) and an output connected to the control electrode of the flow control valve (4).

The device according to one of Claims 1 or 2 in which the transimpedance amplifier (2) is designed as a differential amplifier, wherein a first of two branches of the differential amplifier is connected to the output of the transimpedance amplifier (2) and the differential amplifier has an input for a current source (10).

The device according to Claim 3 , comprising a plurality of control cells, wherein the input for the current source (10) of a first of the control cells with a current source (10) and the first branch of the differential amplifier of a respective control cell to the input to the power source (10) of a remaining control cell are connected and wherein the first resistors (3) of the plurality of control cells are connected in series.

The device according to Claim 4 in that the first branch of the differential amplifier of each of the plurality of control cells has a first transistor (2-2) having a control electrode connected to the first input of the respective control cell.

The device according to Claim 4 wherein each of the control cells comprises a second and a third resistor (2-7, 2-8), and wherein the first branch of the differential amplifier of each of the plurality of control cells comprises a second transistor (2-1) having one with a connection point has control electrode connected between the second and the third resistor (2-7, 2-8) of the respective control cell.

The device according to one of the preceding claims, comprising a target current source (9) connected to the output of the transimpedance amplifier (2) and designed to carry a constant desired current.

A battery having a plurality of battery cells (1) connected in series and a device connected to at least one of the battery cells (1) according to one of the preceding claims.

A motor vehicle having an electric drive motor for driving the motor vehicle and a battery connected to the electric drive motor according to the preceding claim.