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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit einem wenigstens eine Batteriezelle aufweisenden Batteriestrang, mit einer Messeinheit, die einen Stromsensor aufweist, der mit der wenigstens einen Batteriezelle in Reihe geschaltet ist, und mit einer Bestimmungseinheit zur Bestimmung eines im Betrieb des Batteriesystems durch den Batteriestrang fließenden Batteriestroms, wobei die Bestimmungseinheit eine Bestimmungsschaltung, die Signal übertragend mit der Messeinheit verbunden ist und Betriebsenergie aus dem Batteriestrang bezieht, aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem.
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Stand der Technik
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Batteriesysteme der eingangs genannten Art sowie Batterien und Kraftfahrzeuge mit solchen Batteriesystemen sind bekannt. Die Batteriesysteme bzw. die Batterien mit Batteriesystemen werden zum Beispiel in Kraftfahrzeugen mit Elektroantrieb, wie sie beispielsweise in der Hybrid-Technologie oder in rein elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen Verwendung finden, eingesetzt. Das Batteriesystem kann dabei als alleinige oder unterstützende Energiequelle des Kraftfahrzeugantriebs vorgesehen sein. Zum Antreiben eines Fahrzeugs kann es notwendig sein, dass das Batteriesystem ein Hochvolt-/Hochstrom-Batteriesystem ist, das elektrische Energie für den Antrieb des Kraftfahrzeugs liefert, wobei die elektrische Antriebsenergie hohe Spannungen, beispielsweise von 800 V, und/oder hohe Ströme, beispielsweise von 250 A, aufweist.
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Um den sicheren Betrieb des Batteriesystems gewährleisten zu können, ist die Bestimmungseinheit vorgesehen. Diese bestimmt den vom Batteriesystem im Betrieb abgegebenen und durch die Messeinheit gemessenen Batteriestrom und kann zum Beispiel bei unzulässigen Batterieströmen einen Fehlerfall anzeigen.
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Beispielsweise offenbart die
EP 1 411 364 B1 eine Batterie mit einer separat von der Batterie ausgebildeten Bestimmungseinheit, mit der ein von der Batterie abgegebener Batteriestrom im Betrieb überwacht wird. Die
DE 10 2004 049 153 A1 offenbart einen an eine Batterie anschließbaren Leiterabschnitt, der mit einem Messabschnitt ausgebildet ist. Durch diesen Messabschnitt fließende Batterieströme können mit einer an den Messabschnitt anschließbaren Bestimmungseinheit ermittelt werden. Die in diesen Druckschriften beschriebenen Bestimmungseinheiten sind als separate Einheiten zum Anschluss an Batteriekontakte der Batterie ausgebildet. Folglich benötigen die bekannten Bestimmungseinheiten ein gewisses Maß an Bauraum außerhalb der Batterie. Bauraum ist jedoch insbesondere bei der automobilen Anwendung sehr begrenzt. Darüber hinaus können die bekannten externen Bestimmungseinheiten nur von der Batterie abgegebene Batterieströme messen. Interne Batterieströme können nicht bestimmt werden.
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Zwar tragen die bekannten Vorrichtungen zur Betriebssicherheit des Batteriesystems bei, da sie unzulässige hohe Batterieströme erkennen können. Es kann jedoch vorkommen, dass auf Grund der Anschlussart der Bestimmungseinheiten diese anfällig für elektromagnetische Störungen sind. Mit wachsendem Abstand zu der wenigstens einen Batteriezelle steigt nämlich auch die Leitungslänge zwischen der jeweiligen Bestimmungseinheit und der Batteriezelle, wodurch ein Einkoppeln von die Batteriestrommessung beeinflussenden elektromagnetischen Störungen in für die Bestimmungseinheit unzulässiger Höhe wahrscheinlicher wird. Hierdurch kann die Betriebssicherheit des Batteriesystems, der Batterie und/oder des Kraftfahrzeugs abnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Batteriesystem der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt, bei dem der Stromsensor über Kontaktstellen Batteriestrom leitend in den Batteriestrang eingebunden und die Bestimmungsschaltung durch Anschlussstellen Energie übertragend mit dem Batteriestrang verbunden ist, wobei die Kontaktstellen separat von den Anschlussstellen ausgebildet sind.
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Durch die Integration des Stromsensors in den Batteriestrang sind alle durch den Batteriestrang fließenden Batterieströme, also zum Beispiel zu der wenigstens einen Batteriezelle fließende Ladeströme oder von ihr abfließende Entladeströme messbar. Die Trennung der Kontaktstellen von den Anschlussstellen erlaubt eine Anordnung der Bestimmungsschaltung, die unabhängig von der Anordnung des Stromsensors ist. Hierdurch kann der Bauraum innerhalb des Batteriesystems bzw. der in der Batterie für das Batteriesystem zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt werden. Auch besteht die Möglichkeit, die Bestimmungsschaltung außerhalb der Batterie, beispielsweise in einem Steuergerät anzuordnen.
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Die Erfindung kann durch verschiedene jeweils für sich vorteilhafte, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile wird im Folgenden eingegangen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform kann der Batteriestrang wenigstens eine Batteriezelle umfassen und zwischen Anschlusskontakten des Batteriesystems verlaufen, wobei die Anschlusskontakte des Batteriestrangs an Anschlusskontakte der Batterie anschließbar sind oder die Anschlusskontakte der Batterie ausbilden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Batteriestrang wenigstens zwei miteinander in Reihe geschaltete Batteriezellen aufweisen. Abhängig davon, wie viel elektrische Energie bzw. Leistung vom Batteriesystem bereitgestellt werden soll, kann der Batteriestrang auch mehr als zwei Batteriezellen aufweisen, die je nach Bedarf miteinander in Reihe oder zueinander parallel geschaltet sind. Weist der Batteriestrang ein solches Netzwerk parallel zueinander geschalteter Batteriezellen auf, so kann dieses mit einer weiteren Batteriezelle oder einem anderen Netzwerk und mit dem Stromsensor in Reihe geschaltet sein. Der Einfachheit halber sind einzelne Batteriezellen und Netzwerke paralleler Batteriezellen im Folgenden lediglich mit Batteriezelle bezeichnet, da sie bedarfsweise verwendet werden können, ohne die Funktion des erfindungsgemäßen Batteriesystems zu beeinträchtigen.
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Insbesondere kann der Stromsensor zwischen einem der Anschlusskontakte des Batteriesystems und einer ersten bzw. letzten Batteriezelle des Batteriestrangs in diesen integriert sein. Die erste bzw. letzte Batteriezelle des Batteriestrangs ist dabei die Batteriezelle, die als erste vor bzw. nach einem der Anschlusskontakte geschaltet ist. Beispielsweise ist zumindest einer der Anschlusskontakte des Batteriesystems über eine Anschlussleitung mit dem Batteriestrang und insbesondere mit der ersten oder der letzten Batteriezelle verbunden. Ist der Stromsensor am Ende des Batteriestrangs angeordnet, so kann seine von der als nächste an ihn geschalteten Batteriezelle weg weisende Kontaktstelle direkt an die Anschlussleitung angebunden sein. Eine andere Kontaktstelle des Stromsensors kann dabei an den Minuspol oder an den Pluspol dieser Batteriezelle angeschlossen sein.
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Die Bestimmungseinheit kann parallel zum Batteriestrang geschaltet sein, wobei die Anschlussstellen der Bestimmungseinheit vorzugsweise die Anschlussleitungen des Batteriesystems kontaktieren. Ist der Stromsensor an den Minuspol der ersten bzw. letzten Batteriezelle angeschlossen und die Bestimmungseinheit parallel zum Batteriestrang geschaltet, liegt an der Bestimmungseinheit und am Stromsensor ein identisches Referenzpotenzial an, selbst wenn alle Anschlussstellen von den Kontaktstellen durch wenigstens einen Abschnitt einer der Anschlussleitungen räumlich getrennt sind. Ein womöglich jeweils eine der Anschlussstellen mit einer der Kontaktstellen verbindender Abschnitt der Anschlussleitung bedingt in der Regel höchstens eine vernachlässigbare Potenzialdifferenz.
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Der Stromsensor kann nicht nur am Anfang oder am Ende des Batteriestrangs, also vor oder nach allen Batteriezellen des Batteriestrangs, in diesen eingebunden sein. Falls, zum Beispiel aus Platzgründen, thermischen oder elektrischen Rahmenbedingungen gewünscht, kann der Stromsensor alternativ zwischen den Batteriezellen in den Batteriestrang integriert sein und ist dabei bevorzugt mit diesen in Reihe geschaltet, damit der gesamte durch den Batteriestrang fließende Strom durch den Stromsensor geleitet wird. Auch in diesem Fall sind die Anschlussstellen der Bestimmungseinheit beabstandet von den Kontaktstellen des Stromsensors mit dem Batteriestrang und insbesondere mit unterschiedlichen Enden des Batteriestrangs verbunden.
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Der durch diese Anordnung von Stromsensor und Bestimmungseinheit entstehende Unterschied bei den jeweiligen Referenzpotenzialen kann jedoch zu Störungen bei der Bestimmung des Batteriestroms führen, insbesondere wenn der Stromsensor elektrisch leitend mit der Bestimmungseinheit verbunden ist. Um trotz der unterschiedlichen Referenzpotenziale des Stromsensors und der Bestimmungseinheit den Batteriestrom sicher bestimmen zu können, kann das Batteriesystem einen Referenzpotenzialwandler aufweisen. Der Referenzpotenzialwandler kann zum Beispiel Teil der Bestimmungseinheit sein.
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Der Referenzpotenzialwandler kann den Stromsensor und die Bestimmungsschaltung Signal leitend miteinander verbinden. Ein durch den Stromsensor generiertes Messsignal kann somit durch den Referenzpotenzialwandler an die Bestimmungsschaltung geleitet werden. Der Referenzpotenzialwandler empfängt im Betrieb eingangsseitig ein vom Messsignal abhängendes Signal, wobei am Referenzpotenzialwandler eingangsseitig vorzugsweise das Referenzpotenzial des Stromsensors anliegt. Ausgangsseitig kann der Referenzpotenzialwandler mit der Bestimmungsschaltung Signal leitend verbunden sein und das vom Messsignal abhängende Signal an die Bestimmungsschaltung ausgeben, wobei am Referenzpotenzialwandler ausgangsseitig bevorzugt das Referenzpotenzial der Bestimmungseinheit anliegt.
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Der Referenzpotenzialwandler kann den Stromsensor von der Bestimmungseinheit galvanisch voneinander trennen und zum Beispiel mit einem Transformator ausgebildet sein. Die galvanische Trennung der Bestimmungseinheit hat ferner einen weiteren Zuwachs an Betriebssicherheit zur Folge. Sollte die Energie übertragende Verbindung der Bestimmungseinheit zum Referenzpotenzial nämlich unterbrochen werden, unterbindet die galvanische Trennung den Abfluss von elektrischer Energie von der Bestimmungseinheit zur Messeinheit, die durch den Energiefluss beeinträchtigt oder sogar beschädigt werden könnte. Auch bei der Montage des Batteriesystems wäre ohne die galvanische Trennung durch den Referenzpotenzialwandler stets darauf zu achten, dass die einzelnen Bestandteile in der richtigen Reihenfolge miteinander verbunden werden. Ist der erfindungsgemäße Referenzpotenzialwandler vorgesehen, können die Bestandteile des Batteriesystems in beliebiger Reihenfolge miteinander verbunden werden, ohne dass bei der Montage des Batteriesystems elektrische Energie aus dem Batteriestrang unbeabsichtigt und in für die Mess- oder die Bestimmungseinheit gefährlicher Höhe durch diese fließt.
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Sind der Stromsensor und die Bestimmungseinheit räumlich voneinander beabstandet angeordnet, sind diese über Verbindungsleitungen miteinander zu verbinden. Mit zunehmender Länge der Verbindungsleitungen steigt jedoch das Risiko, dass das durch den Stromsensor erzeugte Messsignal durch elektromagnetische Einflüsse so stark gestört wird, dass die Bestimmungseinheit den Batteriestrom nicht mehr zuverlässig bestimmen kann. Insbesondere analoge Messsignale sind anfällig für elektromagnetische Störungen. Solche Störungen werden von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen jedoch häufig erzeugt. Um den Batteriestrom also auch bei Verwendung langer Verbindungsleitungen sicher bestimmen zu können, kann das Batteriesystem einen Messsignalwandler aufweisen, der ein vom Stromsensor erzeugtes Messsignal in ein Datensignal wandelt. Vor allem digitale Datensignale können so ausgelegt sein, dass sie gegenüber elektromagnetischen Störungen unempfindlich sind und auch über längere Verbindungsleitungen, die beispielsweise mehrere 10 cm oder auch einige Meter lang sein können, sicher übertragbar sind. Der Messsignalwandler ist vorzugsweise nahe am Stromsensor angeordnet und insbesondere Teil der Messeinheit.
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Das eingangsseitig am Referenzpotenzialwandler anliegende Signal kann also das durch den Messsignalwandler erzeugte digitale Datensignal sein. Der Referenzpotenzialwandler kann folglich den Messsignalwandler Datensignal übertragend mit der Bestimmungsschaltung verbinden, wodurch eine robuste und womöglich fehlertolerante Signalübertragung zur Bestimmungsschaltung möglich ist. Sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig kann dabei am Messsignalwandler das Referenzpotenzial des Stromsensors anliegen.
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Zumindest die Bestimmungsschaltung und womöglich auch der Messsignalwandler sowie der Referenzpotenzialwandler sind im Betrieb mit Betriebsenergie zu versorgen. Aufgrund der unterschiedlichen Referenzpotenziale können zumindest der Messsignalwandler und die Bestimmungsschaltung nicht mit identischer Betriebsenergie versorgt werden. Um nun zu vermeiden, dass separate Versorgungseinheiten für den Messsignalwandler und die Bestimmungseinheit vorzusehen sind, was sowohl räumlich als auch kostentechnisch nachteilig wäre, ist das Batteriesystem vorzugsweise mit einer Versorgungseinheit ausgebildet, die im Betrieb einen ersten Versorgungskreislauf für die Bestimmungsschaltung und einen zweiten Versorgungskreislauf für die Messeinheit bzw. den Messsignalwandler mit aus dem Batteriestrang entnommener Betriebsenergie versorgt. Um die Bestimmungsschaltung und womöglich auch den Messsignalwandler mit Betriebsenergie versorgen zu können, kann ein Referenzpotenzial des ersten Versorgungskreislaufs dem Referenzpotenzial der Bestimmungsschaltung und ein Referenzpotenzial des zweiten Versorgungskreislaufs dem Referenzpotenzial des Stromsensors entsprechen.
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Die Versorgungseinheit kann so ausgebildet sein, dass der erste Versorgungskreislauf im Betrieb den zweiten Versorgungskreislauf mit Betriebsenergie, zum Beispiel für die Messeinheit, versorgt. Beispielsweise kann die Versorgungseinheit mit einem Transformator ausgebildet sein, der den ersten Versorgungskreislauf vom zweiten Versorgungskreislauf Energie übertragend galvanisch trennt bzw. entkoppelt.
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Die Bestimmungseinheit kann das Mess- bzw. Datensignal auswerten und/oder mit Sollwerten vergleichen und bei zu großen Abweichungen des Batteriestroms von den Sollwerten ein Fehlersignal bereitstellen.
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In einer einfach und kostengünstig zu realisierenden möglichen Ausgestaltung ist der Stromsensor als ein sogenannter Shunt-Widerstand, also als ein niederohmiger Widerstand, über dem eine vom durch ihn fließenden Strom abhängige elektrische Spannung abfällt, ausgebildet. Diese elektrische Spannung kann als Messsignal verwendet und zum Beispiel dem Messsignalwandler zugeführt werden.
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Zusätzlich zum Batteriesystem kann die erfindungsgemäße Batterie ein Gehäuse und Anschlusskontakte zum Anschließen eines externen Verbrauchers, beispielsweise von Antriebsmotoren des Kraftfahrzeuges, aufweisen. Die Anschlusskontakte der Batterie können mit den Anschlusskontakten des Batteriesystems Batteriestrom leitend verbunden sein oder die Anschlusskontakte des Batteriesystems können die Anschlusskontakte der Batterie ausbilden.
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Im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug kann das Batteriesystem vorgesehen und zumindest teilweise oder sogar vollständig in wenigstens eine Batterie des Kraftfahrzeugs integriert sein. Zumindest die Bestimmungsschaltung und womöglich sogar die Bestimmungseinheit können außerhalb der Batterie, beispielsweise in einem Steuergerät, angeordnet sein.
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Wenigstens eine Batteriezelle des Batteriestrangs kann als eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Batterietechnologien für die mindestens eine Batteriezelle des Batteriestrangs verwendet werden. Das Batteriesystem kann ferner andere Speicher elektrischer Energie, zum Beispiel Kondensatoren, umfassen. Das Batteriesystem kann an ein Batteriemanagementsystem angeschlossen sein oder das Batteriemanagementsystem kann zumindest die Bestimmungseinheit umfassen. Zumindest die Bestimmungsschaltung und womöglich auch die Versorgungseinheit können durch wenigstens ein Schaltelement Energie leitend mit dem Batteriestrang verbunden sein, so dass in einem ausgeschalteten Zustand des Batteriesystems nicht unbeabsichtigt Energie aus dem Batteriestrang abfließt.
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Zeichnungen
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Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsbeispiele können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Batteriesystems, und
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2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Batteriesystems.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Zunächst sind Aufbau und Funktion eines erfindungsgemäßen Batteriesystems mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben.
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1 zeigt das Batteriesystem 1 mit einem mehrere Batteriezellen 2 aufweisenden Batteriestrang 3. Zur Bestimmung eines durch den Batteriestrang 3 fließenden Batteriestroms weist das Batteriesystem 1 ferner eine Messeinheit 4 auf, mit der ein vom Batteriestrom abhängendes Messsignal erzeugbar ist. Das Batteriesystem 1 ist ferner mit einer Bestimmungseinheit 5 versehen, die Signal übertragend mit der Messeinheit 4 verbunden ist.
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Im Betrieb liegt an einem Signalausgang 6 der Messeinheit 4 ein Signal 7 an, das durch die Messeinheit 4 im Betrieb in Abhängigkeit vom Batteriestrom generiert wird. Der Bestimmungseinheit 5 ist das Signal 7 über eine Signalleitung 8, die an einen Signaleingang 9 der Bestimmungseinheit 5 angeschlossen ist, zugeführt.
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Die Messeinheit 4 ist mit einem Stromsensor 10 versehen, der mittels zweier Kontaktstellen 11, 12 in den Batteriestrang 3 eingebunden und mit der wenigstens einen Batteriezelle 2 in Reihe geschaltet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Batteriestrang 3 mit mehreren Batteriezellen 2 ausgestattet, wobei eine Batteriezelle 2’ eine erste bzw. letzte Batteriezelle des Batteriestrangs 3 ist. Die Kontaktstelle 11 ist an der Batteriezelle 2’ und insbesondere an deren Minuspol angeschlossen. Die andere Kontaktstelle 12 des Stromsensors 10 ist nicht an einer der Batteriezellen 2, sondern an einem Anschlusskontakt 13 des Batteriesystems 1 angeschlossen. Ist der Batteriestrang 3 durch die Batteriezellen 2 und den Stromsensor 10 definiert, so ist der Stromsensor 10 im Ausführungsbeispiel der 1 an einem Ende A des Batteriestrangs 3 angeordnet. Alternativ kann der Stromsensor 10 auch an einem dem Ende A gegenüberliegenden Ende B des Batteriestrangs 3 angeordnet und dann an einem Pluspol der letzten bzw. ersten Batteriezelle 2’ angeschlossen sein.
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Um das durch den Stromsensor 10 erzeugte Messsignal 7 in ein besser übertragbares Signal zu wandeln, ist das Batteriesystem 1 zusätzlich mit einem Messsignalwandler 14 ausgestaltet. Eingangsseitig empfängt der Messsignalwandler 14 das durch den Stromsensor 10 erzeugte analoge Messsignal 7, zum Beispiel eine vom durch den Batteriestrang fließenden Strom abhängige elektrische Spannung. Der Stromsensor 10 kann als ein sogenannter Shunt, also als ein niederohmiger Widerstand ausgebildet sein. Ist der Stromsensor 10 vom Batteriestrom durchflossen, so fällt über dem Stromsensor 10 eine vom Batteriestrom abhängende elektrische Spannung ab, die als Messsignal 7 vom Messsignalwandler 14 aufgenommen und gewandelt wird. Der Messsignalwandler 14 kann das durch den Stromsensor 10 gelieferte Messsignal 7 als ein digitales Signal 7’ an den Signalausgang 6 der Messeinheit 4 anliefern. Das von der Messeinheit 4 ausgegebene Signal 7’ kann also ein digitales Datensignal sein.
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Um den Stromsensor 10 optimal an den Batteriestrang 3 anbinden zu können, ohne dass dessen Platzierung durch die Bestimmungseinheit 5 beeinträchtigt ist, ist die Bestimmungseinheit 5 über separate Anschlussstellen 15, 16 Energie übertragend mit dem Batteriestrang 3 verbunden. Die Bestimmungseinheit 5 ist im Ausführungsbeispiel der 1 parallel zum Batteriestrang 3 geschaltet. Die Anschlussstelle 15 ist an den dem Stromsensor 10 gegenüberliegenden Ende B des Batteriestrangs 3 mit einer Anschlussleitung 17 elektrisch leitend gekoppelt. Die Anschlussleitung 17 verbindet den Batteriestrang 3 mit einem weiteren Anschlusskontakt 18 des Batteriesystems 1. Die zweite Anschlussstelle 16 der Bestimmungseinheit 5 ist durch einen Abschnitt 19 einer weiteren Anschlussleitung 20 von der Kontaktstelle 12 beabstandet, aber elektrisch leitend verbunden. Auf Grund der elektrisch leitenden Verbindung der Kontaktstelle 12 mit der Anschlussstelle 16 liegen an diesen beiden Stellen 12, 16 ähnliche oder sogar gleiche elektrische Potenziale oder Referenzpotenziale R1, R2 an.
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Sollte der Potenzialunterschied der Referenzpotenziale R1, R2 jedoch so groß sein, dass das Signal 7, 7’ der Messeinheit 4 nicht mehr ohne Weiteres in der Bestimmungseinheit 5 verwendet werden kann, so kann das Batteriesystem 1 mit einem Referenzpotenzialwandler 21 ausgestattet sein. Eingangsseitig kann dem Referenzpotenzialwandler 21 das Referenzpotenzial R2 des Stromsensors 10 zugeführt sein. Hierzu kann der Referenzpotenzialwandler 21 über eine Potenzialleitung 22 an die Kontaktstelle 12 angebunden sein. Ausgangsseitig kann dem Referenzpotenzialwandler 21 das Referenzpotenzial R1 der Bestimmungseinheit 5 zugeführt sein. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel der 1 eine Potenzialleitung 23 vorgesehen, die den Referenzpotenzialwandler 21 mit der Anschlussstelle 16 verbindet.
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Ferner ist dem Referenzpotenzialwandler 21 das Signal 7, 7’ der Messeinheit 4 zugeführt. Ist der Referenzpotenzialwandler 21 Teil der Bestimmungseinheit 5, so kann er eingangsseitig Signal leitend mit dem Signaleingang 9 verbunden sein. Ausgangsseitig gibt der Referenzpotenzialwandler 21 im Betrieb das Signal 7, 7’ in gewandelter Form aus, das nunmehr als Referenzpotenzial das Referenzpotenzial R1 der Bestimmungseinheit 5 aufweist und mit dem Bezugszeichen 7’’ versehen ist. Das Signal 7’’ ist einer Bestimmungsschaltung 24 zugeführt, in der das Signal 7’’ verwertet wird.
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Der Referenzpotenzialwandler 21 ist im Ausführungsbeispiel der 1 als ein Transformator ausgebildet dargestellt.
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Um die Bestimmungsschaltung 24, den Referenzpotenzialwandler 21 und/oder die Messeinheit 4 mit Betriebsenergie versorgen zu können, ist das Batteriesystem 1 gemäß 1 mit einer Versorgungseinheit 25 ausgebildet. Die Versorgungseinheit 25 versorgt im Betrieb einen ersten Versorgungskreislauf 26, der zumindest die Bestimmungsschaltung 24 umfasst. Ferner versorgt die Versorgungseinheit 25 einen zweiten Versorgungskreislauf 27, der wenigstens die Messeinheit 4 umfasst. In den jeweiligen Versorgungskreisläufen 26, 27 liegt das gewünschte Referenzpotenzial R1, R2 an.
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Die Versorgungseinheit 25 ist über eine Versorgungsleitung 28 Energie übertragend mit der Messeinheit 4 verbunden. Die Versorgungsleitung 28 führt der Messeinheit 4 von der Versorgungseinheit 25 Betriebsenergie 29 zu. Eine Versorgungsleitung 30 ist Teil des ersten Versorgungskreislaufs 26 und liefert Betriebsenergie 31 an die Bestimmungsschaltung 24.
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Der Referenzpotenzialwandler 21 ist sowohl Mitglied des ersten als auch des zweiten Versorgungskreislaufs 26, 27 und wird mit Betriebsenergie 29 und mit Betriebsenergie 31 versorgt.
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Eine Potenzialleitung 32, die die Anschlussstelle 16 mit dem Referenzpotenzial R1 kontaktiert, ist als Teil des ersten Versorgungskreislaufs 26 der Versorgungseinheit 25 zugeführt. Von der Anschlussstelle 15 ist der Versorgungseinheit 25 über eine Versorgungsleitung 33 im Betrieb Betriebsenergie aus dem Batteriestrang 3 zugeleitet.
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Die Versorgungseinheit 25 ist als ein Transformator dargestellt, wobei der erste Versorgungskreislauf 26 den zweiten Versorgungskreislauf 27 speist.
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Zumindest zwischen einem der Anschlusskontakte 13, 18 und dem Batteriestrang 3 kann ein mechanischer Schalter, beispielsweise ein Schütz 34, 35 vorgesehen sein, um den Batteriestrang 3 von den Anschlusskontakten 13, 18 bei Bedarf zu trennen.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1, wobei für Elemente, die in Funktion oder Aufbau den Elementen des Ausführungsbeispiels der 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet sind. Der Kürze halber ist lediglich auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 1 eingegangen.
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Das Batteriesystem 1 der 2 unterscheidet sich von dem Batteriesystem der 1 lediglich durch die Anordnung des Stromsensors 10. In der 2 ist der Stromsensor 10 zwischen zwei Batteriezellen 2’’ und 2’’’ in den Batteriestrang 3 integriert und über seine Kontaktstellen 11, 12 in Reihe mit den Batteriezellen 2’’, 2’’’ geschaltet. Die Anschlussstellen 15, 16 der Bestimmungseinheit 5 sind im Ausführungsbeispiel der 2 nicht nur durch einen Abschnitt einer der Anschlussleitungen 17, 20, sondern ferner über wenigstens eine Batteriezelle 2’’, 2’’’ mit den Kontaktstellen 11, 12 verbunden. Insbesondere zwischen der Kontaktstelle 12 und der Anschlussstelle 16 herrscht eine Potenzialdifferenz zwischen den Referenzpotenzialen R1, R2, welche die Verwendung des Referenzpotenzialwandlers 21 erforderlich machen kann.
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Ist der Stromsensor 10 am Ende B des Batteriestrangs 3 angeordnet, ist die Potenzialdifferenz zwischen Kontaktstelle 12 und Anschlussstelle 16 maximal.
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In den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann das Batteriesystem 1 zumindest teilweise Teil eines Batteriemanagementsystems sein. Das Batteriemanagementsystem 1 kann zumindest eine Batteriezelle 2 umfassen, die als eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1411364 B1 [0004]
- DE 102004049153 A1 [0004]
