DE102012213053B4 - Battery, battery cell with safety device and method for protecting a battery cell - Google Patents

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Abstract

Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen (10), wobei zumindest eine der Batteriezellen (10) mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle (10) fließenden Stromes ausgestattet ist, wobei die Sicherungsvorrichtung eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) umfasst, die derart mit den Polen der Batteriezelle (10) gekoppelt sind, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle (10) erzeugte elektrische Spannung zwischen einem ersten elektrischen Anschluss (19) und einem zweiten elektrischen Anschluss (18), die der Batteriezelle (10) zugeordnet sind, anliegt und bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung die Batteriezelle (10) zumindest einseitig von den Anschlüssen (18, 19) entkoppelt ist und der erste Anschluss (19) und der zweite Anschluss (18) leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie ferner Mittel (28) zum Messen von einer oder mehreren Messgrößen der Batteriezelle (10) umfasst, die mit einem Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) verbunden sind, wobei der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) dazu eingerichtet ist, Ansteuerungssignale zum Ansteuern der Halbleiterschalter (12, 13) der ansteuerbaren Anordnung zu erzeugen, wobei der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis (21) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem aktuellen ermittelten Wert der zu messenden Messgrößen ein Alarmsignal zu generieren, wobei das Alarmsignal über eine galvanische Trennung mittels beispielsweise eines Optokopplers (32) oder eines induktiven oder kapazitiven Übertragers an eine extern zur Batteriezelle (10) angeordnete Elektronik übertragbar ist, wobei der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis (21) oder zumindest die zur Erzeugung des Alarmsignals erforderlichen Teile des Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreises (21) und/oder die ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) in der Batteriezelle (10), insbesondere in dem Batteriezellengehäuse, integriert oder auf der Batteriezelle (10), insbesondere auf dem Batteriezellengehäuse, angeordnet sind.Battery with one or more battery cells (10), at least one of the battery cells (10) being equipped with a safety device for interrupting a current flowing through the battery cell (10), the safety device comprising a controllable arrangement of semiconductor switches (12, 13), which are coupled to the poles of the battery cell (10) in such a way that, in a first switching position of the arrangement, an electrical voltage generated by the battery cell (10) between a first electrical connection (19) and a second electrical connection (18) of the battery cell (10) are assigned, and in a second switching position of the arrangement the battery cell (10) is decoupled from the connections (18, 19) at least on one side and the first connection (19) and the second connection (18) are conductively connected, thereby characterized in that the battery further means (28) for measuring one or more parameters of the battery cell (10) u mIncludes, which are connected to a control and monitoring circuit (21), the control and monitoring circuit (21) being set up to generate control signals for driving the semiconductor switches (12, 13) of the controllable arrangement, the monitoring and control circuit (21) is designed to generate an alarm signal as a function of a currently determined value of the measured variables to be measured, the alarm signal being transmitted to a battery cell (10 ) arranged electronics can be transmitted, wherein the monitoring and control circuit (21) or at least the parts of the monitoring and control circuit (21) required to generate the alarm signal and/or the controllable arrangement of semiconductor switches (12, 13) in the battery cell (10 ), especially in the battery cell lengehäuse integrated or on the battery cell (10), in particular on the battery cell housing, are arranged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen, wobei zumindest eine der Batteriezellen mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle fließenden Stromes ausgestattet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle, bei dem ein Zustand der Batteriezelle überwacht wird, indem eine oder mehrere Messgrößen der Batteriezelle erfasst werden und dabei ermittelt wird, ob die eine oder mehreren Messgrößen innerhalb oder außerhalb eines jeweilig vorgegeben ersten Referenzbereichs liegen, wobei, wenn zumindest eine der Messgrößen außerhalb des entsprechenden vorgegebenen ersten Referenzbereichs liegt, ein durch die Batteriezelle fließender Strom unterbrochen wird.The present invention relates to a battery with one or more battery cells, at least one of the battery cells being equipped with a safety device for interrupting a current flowing through the battery cell. Furthermore, the invention relates to a method for protecting a battery cell, in which a state of the battery cell is monitored by detecting one or more measured variables of the battery cell and determining whether the one or more measured variables are within or outside a respectively specified first reference range, wherein, if at least one of the measured variables is outside the corresponding predetermined first reference range, a current flowing through the battery cell is interrupted.

Stand der TechnikState of the art

Batterien mit mehreren in Reihe angeordneten Batteriezellen kommen bei einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz. Ferner ist es absehbar, dass in Zukunft immer mehr Batteriesysteme, insbesondere solche, die auf Lithium-Ionen-Technologie basieren, für den Antrieb in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen verwendet werden. Dabei werden, um die erforderliche Antriebsleistung zu erbringen, viele Batteriezellen miteinander in Reihe und oft zusätzlich auch parallel geschaltet. Die Batteriezellen sind im Allgemeinen jeweils als eigenständige Einheit ausgeführt, welche die Bestandteile wie Zellwickel, Elektrolyt und so weiter umfasst. Dabei ist die Batteriechemie, genauer gesagt die Batteriezellenchemie jeweils in einem mechanischen Batteriezellgehäuse eingebaut.Batteries with multiple battery cells arranged in series are used in a variety of applications. It is also foreseeable that in the future more and more battery systems, especially those based on lithium-ion technology, will be used to drive hybrid or electric vehicles. In order to provide the required drive power, many battery cells are connected in series and often also in parallel. The battery cells are generally each designed as an independent unit, which includes components such as cell coils, electrolyte and so on. The battery chemistry, more precisely the battery cell chemistry, is installed in a mechanical battery cell housing.

Für einen Betrieb der Batterie ist es sehr wichtig, die Sicherheit der Batteriezellen sicherzustellen. Hierbei kommen verschiedene Batteriemanagementsysteme zum Einsatz, um sogenannte Tiefentladungen der Batterie zu vermeiden und auch die Startfähigkeit des Fahrzeuges weiterhin sicherzustellen. Im Allgemeinen muss die Sicherheit der Batterie und jeder einzelnen Batteriezelle insbesondere auch hinsichtlich einer Gefahrensituation oder einer potentiellen Gefährdung sichergestellt werden. Um hierzu den Batteriezustand zu ermitteln, kommen in der Regel an sich bekannte Batteriesensoren oder auch entsprechende elektronische Schaltungen in Batteriemanagementsystemen zum Einsatz. So kann mit dem Einsatz eines solchen Batteriesensors basierend auf gemessenen Strom-, Spannungs- oder Temperaturwerten der Zustand der Batterie ermittelt und überwacht werden. Die Sicherheit der Batteriezelle wird realisiert durch chemische Maßnahmen, wie beispielsweise die Wahl von geeigneten Aktivmaterialien oder speziellen Additiven und/oder durch mechanische Maßnahmen, wie die Verwendung einer Sicherung in der Batteriezelle.For battery operation, it is very important to ensure the safety of the battery cells. Various battery management systems are used here in order to avoid so-called deep discharges of the battery and also to continue to ensure that the vehicle can be started. In general, the safety of the battery and each individual battery cell must be ensured, particularly with regard to a dangerous situation or a potential hazard. In order to determine the battery state, battery sensors that are known per se or corresponding electronic circuits in battery management systems are generally used. With the use of such a battery sensor, the state of the battery can be determined and monitored based on measured current, voltage or temperature values. The safety of the battery cell is achieved through chemical measures, such as the choice of suitable active materials or special additives, and/or through mechanical measures, such as using a fuse in the battery cell.

In US 2006 / 0 076 926 A1 wird eine Batterie beschrieben, die eine Batteriezelle mit einem darin angeordneten Sensor aufweist, der die Temperatur und/oder einen Druck der Batteriezelle detektiert. Die Batterie weist eine Alarmeinheit auf, die basierend auf einem Vergleich der von dem Sensor gelieferten Messwerte mit vorgegebenen Referenzwerten ein Alarmsignal ausgeben kann.US 2006/0 076 926 A1 describes a battery that has a battery cell with a sensor arranged therein that detects the temperature and/or a pressure of the battery cell. The battery has an alarm unit that can output an alarm signal based on a comparison of the measured values supplied by the sensor with specified reference values.

Die DE 10 2009 000 674 A1 zeigt eine Traktionsbatterie mit erhöhter Verfügbarkeit.the DE 10 2009 000 674 A1 shows a traction battery with increased availability.

Die DE 10 2009 000 676 A1 offenbart eine Traktionsbatterie mit erhöhter Zuverlässigkeit.the DE 10 2009 000 676 A1 discloses a traction battery with increased reliability.

Die US 7 514 903 B2 zeigt ein Batteriepack.the U.S. 7,514,903 B2 shows a battery pack.

Die DE 10 2010 027 864 A1 offenbart eine Batterie mit variabler Ausgangsspannung.the DE 10 2010 027 864 A1 discloses a variable output voltage battery.

Die WO 2012 / 172 035 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben und zur Diagnose einer Batterie.WO 2012/172 035 A1 shows a method for operating and diagnosing a battery.

Die DE 10 2011 054 145 A1 offenbart eine fehlertolerante Batteriearchitektur für Zellfehlermodi einer seriellen Bypass-Schaltung.the DE 10 2011 054 145 A1 discloses a fault tolerant battery architecture for cell failure modes of a series bypass circuit.

Die CN 102 097 838 A zeigt eine Elementareinheit für ein intelligentes Batteriemanagementsystem.the CN 102 097 838 A shows an elementary unit for an intelligent battery management system.

Die DE 199 36 063 A1 offenbart eine sekundäre elektrochemische Zelle.the DE 199 36 063 A1 discloses a secondary electrochemical cell.

Die US 2009 / 0 200 986 A1 zeigt eine Schutzschaltung für eine Energiespeichereinrichtung.US 2009/0 200 986 A1 shows a protection circuit for an energy storage device.

Insbesondere die unterschiedlichen mechanischen Maßnahmen führen dazu, dass im Falle eines Überstromes oder der Überladung der Stromfluss unterbrochen wird, so dass das Gesamtbatteriesystem nicht mehr verfügbar ist. Dies ist beispielsweise bei Verwendung einer Zellsicherung der Fall.In particular, the different mechanical measures lead to the current flow being interrupted in the event of an overcurrent or overcharging, so that the entire battery system is no longer available. This is the case, for example, when using a cell fuse.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß wird eine Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen zur Verfügung gestellt, wobei zumindest eine der Batteriezellen mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle fließenden Stromes ausgestattet ist. Die Sicherungsvorrichtung umfasst eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern. Die Halbleiterschalter sind derart mit den Polen der Batteriezelle gekoppelt, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle erzeugte elektrische Spannung zwischen einem ersten elektrischen Anschluss und einem zweiten elektrischen Anschluss, die der Batteriezelle zugeordnet sind, anliegt. Bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung ist die Batteriezelle zumindest einseitig von den Anschlüssen entkoppelt, wobei der erste Anschluss und der zweite Anschluss leitend verbunden sind.According to the invention, a battery with one or more battery cells is made available, at least one of the battery cells being equipped with a safety device for interrupting a current flowing through the battery cell. The security device includes a controllable arrangement of semiconductor switches. The semiconductor switches are coupled to the poles of the battery cell in such a way that, in a first switching position of the arrangement, one of the battery cell electrical voltage generated between a first electrical connection and a second electrical connection, which are assigned to the battery cell, is present. In a second switching position of the arrangement, the battery cell is decoupled from the terminals at least on one side, with the first terminal and the second terminal being conductively connected.

Ferner wird ein Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle bereitgestellt, bei dem der Zustand der Batteriezelle überwacht wird. Die Überwachung erfolgt dahin gehend, dass eine oder die mehreren Messgrößen der Batteriezelle erfasst werden und ermittelt wird, ob die eine oder mehreren Messgrößen innerhalb oder außerhalb eines jeweiligen vorgegeben ersten Referenzbereichs liegen. Wenn festgestellt wird, dass zumindest eine der Messgrößen außerhalb des entsprechenden vorgegebenen ersten Referenzbereichs liegt, wird ein durch die Batteriezelle fließender Strom automatisch unterbrochen.A method for protecting a battery cell is also provided, in which the state of the battery cell is monitored. The monitoring takes place in such a way that one or more measured variables of the battery cell are recorded and it is determined whether the one or more measured variables are within or outside a respective predetermined first reference range. If it is determined that at least one of the measured variables is outside the corresponding predefined first reference range, a current flowing through the battery cell is automatically interrupted.

Verfahrensgemäß werden zur Sicherung in der Batteriezelle oder zumindest innerhalb des Batteriesystems angeordnete Halbleiterschalter verwendet, die in Reihenschaltung gemäß einer Halbbrücken-Konfiguration mit den Terminals der Batteriezelle verbunden sind. Die Halbleiterschalter werden wechselweise, je nach Zustand der Batteriezelle, angesteuert, so dass bei einem Schaltzustand die Batteriezelle zugeschaltet ist und bei einem anderen Schaltzustand die Batteriezelle entkoppelt ist.According to the method, semiconductor switches arranged in the battery cell or at least within the battery system are used for protection, which are connected in series to the terminals of the battery cell in a half-bridge configuration. The semiconductor switches are controlled alternately, depending on the state of the battery cell, so that the battery cell is switched on in one switching state and the battery cell is decoupled in another switching state.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Sicherheit der Batteriezellen erhöht wird. Die erfindungsgemäße Lösung kann vorteilhaft nicht nur zusätzlich, sondern auch als eine Alternative zu den herkömmlichen Sicherungsmaßnahmen eingesetzt werden. Es wird ein besonders zuverlässiges Verfahren bereitgestellt, mit dem eine Batteriezelle in einer Batterie im Fehlerfall überbrückt werden kann. Somit kann die Erfindung auch dazu ausgenutzt werden, den Energieinhalt pro Batteriezelle beispielsweise durch Anwendung einer zunächst weniger sicheren Chemie zu steigern. Aufgrund der mit der Erfindung bereits inhärent mit den Batteriezellen zur Verfügung gestellten Zuverlässigkeit können je nach Anwendung ferner auch die Sicherheitsanforderungen an das Batteriemanagementsystem signifikant gesenkt werden. Gleichzeitig wird die Verfügbarkeit der Batterie heraufgesetzt, was insbesondere durch die Überbrückung im Fehlerfall erreicht wird.The invention has the advantage that the safety of the battery cells is increased. The solution according to the invention can advantageously be used not only in addition to, but also as an alternative to the conventional security measures. A particularly reliable method is provided with which a battery cell in a battery can be bypassed in the event of a fault. The invention can thus also be used to increase the energy content per battery cell, for example by using initially less safe chemistry. Due to the reliability already inherently provided with the battery cells with the invention, the safety requirements for the battery management system can also be significantly reduced, depending on the application. At the same time, the availability of the battery is increased, which is achieved in particular by bridging in the event of a fault.

Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Halbleiterschalter als leistungselektronische Halbleiterschalter ausgeführt. Dadurch kann die Erfindung auch bei hohen Strömen und Spannungen, wie sie beispielsweise bei einer Traktionsbatterie vorkommen, besonders zuverlässig eingesetzt werden.The semiconductor switches according to the invention are preferably designed as power electronic semiconductor switches. As a result, the invention can also be used particularly reliably in the case of high currents and voltages, such as those that occur in a traction battery.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern einen ersten Halbleiterschalter und einen zweiten Halbleiterschalter, die in Reihenschaltung zueinander angeordnet sind, wobei ein Ende der Reihenschaltung mit einem ersten Terminal der Batteriezelle gekoppelt ist, das andere Ende der Reihenschaltung mit dem zweiten Terminal der Batteriezelle und dem ersten der der Batteriezelle zugeordneten elektrischen Anschlüsse gekoppelt ist. Ferner ist ein mittlerer, zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterschalter angeordneter Anschluss der Reihenschaltung mit dem zweiten der der Batteriezelle zugeordneten elektrischen Anschlüsse gekoppelt.According to one embodiment of the invention, the controllable arrangement of semiconductor switches comprises a first semiconductor switch and a second semiconductor switch, which are arranged in series with one another, one end of the series circuit being coupled to a first terminal of the battery cell, the other end of the series circuit being coupled to the second terminal of the Battery cell and the first of the battery cell associated electrical connections is coupled. Furthermore, a central connection of the series circuit, which is arranged between the first and the second semiconductor switch, is coupled to the second of the electrical connections assigned to the battery cell.

Erfindungsgemäß umfasst die Batterie Mittel zum Messen einer odermehrerer Messgrößen der Batteriezelle, wie beispielsweise Sensoren zum Detektieren eines durch die Batteriezelle fließenden Batteriestromes, der Batteriezellenspannung und/oder der Temperatur der Batteriezelle.According to the invention, the battery includes means for measuring one or more measured variables of the battery cell, such as sensors for detecting a battery current flowing through the battery cell, the battery cell voltage and/or the temperature of the battery cell.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein dazugehöriger Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis bereitgestellt, mit dem die ermittelten Messwerte ausgelesen werden können.Furthermore, according to the invention, an associated control and monitoring circuit is provided with which the measured values determined can be read out.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung ist der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis auch dazu eingerichtet, die Ansteuerungssignale zum Ansteuern der Halbleiterschalter deransteuerbaren Anordnung zu erzeugen.In an embodiment of the invention according to the invention, the control and monitoring circuit is also set up to generate the control signals for controlling the semiconductor switches of the controllable arrangement.

Der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis kann mit einem oder mehreren Komparatoren, vorzugsweise Fensterkomparatoren, gekoppelt sein, deren Eingangsanschlüsse jeweils mit einem zu einer der zu messenden Messgrößen proportionalen Spannungswert versorgt werden.The control and monitoring circuit can be coupled to one or more comparators, preferably window comparators, whose input connections are each supplied with a voltage value that is proportional to one of the measured variables to be measured.

Dadurch kann auf besonders einfache Weise die erhöhte Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Batterie erreicht werden.As a result, the increased reliability of the battery according to the invention can be achieved in a particularly simple manner.

Es wird bevorzugt, den Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis modular aufzubauen. Der Ansteuerungs-und Überwachungsschaltkreis ist bevorzugt als ein autonomer Schaltkreis beziehungsweise als ein bezüglich der restlichen Batterieelektronik autonom arbeitender Schaltkreis ausgelegt, was sich weiterhin günstig auf die Sicherheit der Batteriezelle auswirkt.It is preferred to construct the control and monitoring circuit in a modular manner. The control and monitoring circuit is preferably designed as an autonomous circuit or as a circuit that operates autonomously with respect to the remaining battery electronics, which also has a favorable effect on the safety of the battery cell.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis eine Logikschaltung und eine Treiberschaltung auf. Die Logik wird dabei eingangsseitig mit den Ausgängen der Komparatoren und ausgangsseitig mit der Treiberschaltung verbunden. Ferner kann die Treiberschaltung mit den Steueranschlüssen der Halbleiterschalter verbunden sein.According to an exemplary embodiment, the control and monitoring circuit has a logic circuit and a driver circuit. The logic is connected to the outputs of the comparators on the input side and to the driver circuit on the output side. Fer The driver circuit can also be connected to the control connections of the semiconductor switches.

Erfindungsgemäß ist derÜberwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einem aktuellen ermittelten Wert einer oder mehrerer der messenden Messgrößen ein Alarmsignal zu generieren.According to the invention, the monitoring and control circuit is designed to generate an alarm signal depending on a currently determined value of one or more of the measured variables.

Dabei wird das Alarmsignal über eine galvanische Trennung beispielsweise mittels eines Optokopplers oder eines induktiven oder kapazitiven Übertragers an eine extern zur Batteriezelle angeordnete Elektronik zu übertragen. Dadurch kann die Sicherheit weiter erhöht werden. Bei bestimmten Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung wird jedoch auf eine galvanische Trennung verzichtet.In this case, the alarm signal is transmitted via a galvanic isolation, for example by means of an optocoupler or an inductive or capacitive transformer to electronics arranged externally to the battery cell. As a result, security can be increased further. In certain embodiments and applications of the invention, however, galvanic isolation is dispensed with.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Alarmsignal dann erzeugt, wenn zumindest eine der Messgrößen außerhalb eines vorgegebenen zweiten Referenzbereichs liegt. Der zweite Referenzbereich kann der erste Referenzbereich sein oder ein anderer Referenzbereich mit speziell auf die gewünschte Alarmgenerierung angepassten Grenzen.In one embodiment of the method, the alarm signal is generated when at least one of the measured variables is outside a predetermined second reference range. The second reference range can be the first reference range or another reference range with limits specially adapted to the desired alarm generation.

Erfindungsgemäß sind der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis und die Messelektronik oder zumindest die zur Erzeugung des Alarmsignals erforderlichen Teile des Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreises in der Batteriezelle, insbesondere in dem Batteriezellengehäuse, integriert oder auf der Batteriezelle, insbesondere auf dem Batteriezellengehäuse, angeordnet. Ferner können auch die Treiberschaltung und die ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern in derBatteriezelle oder auf der Batteriezelle angeordnet werden.According to the invention, the monitoring and control circuit and the measuring electronics or at least the parts of the monitoring and control circuit required to generate the alarm signal are integrated in the battery cell, in particular in the battery cell housing, or are arranged on the battery cell, in particular on the battery cell housing. Furthermore, the driver circuit and the controllable arrangement of semiconductor switches can also be arranged in the battery cell or on the battery cell.

Um weiter Kosten zu sparen, können somit Teile der erfindungsgemäßen Elektronik auch aus der Batteriezelle ausgelagert werden.In order to further save costs, parts of the electronics according to the invention can also be removed from the battery cell.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird nicht nur eine Batterie zur Verfügung gestellt, die eine oder mehrere Batteriezellen und optional sonstige Module, wie beispielsweise ein Batteriemanagementsystem, umfassen kann. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine einzelne Batteriezelle zur Verwendung in einer Batterie wie zuvor beschrieben mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle fließenden Stromes, wobei die Sicherungsvorrichtung eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern umfasst, die derart mit den Polen der Batteriezelle gekoppelt sind, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle erzeugte elektrische Spannung zwischen zwei elektrischen Anschlüssen der Batteriezelle anliegt und bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung zumindest einer der Anschlüsse unterbrochen ist und die beiden Anschlüsse miteinander leitend verbunden sind.According to one aspect of the invention, not only a battery is made available, which can include one or more battery cells and optionally other modules, such as a battery management system. The invention also relates to an individual battery cell for use in a battery as described above with a safety device for interrupting a current flowing through the battery cell, the safety device comprising a controllable arrangement of semiconductor switches which are coupled to the poles of the battery cell in such a way that in a first switching position of the arrangement an electrical voltage generated by the battery cell is present between two electrical connections of the battery cell and in a second switching position of the arrangement at least one of the connections is interrupted and the two connections are conductively connected to one another.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, dass die erfindungsgemäße Batterie aufweist, wobei die Batterie mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug sein.According to another aspect of the invention, a motor vehicle is also made available that has the battery according to the invention, the battery being connected to a drive train of the motor vehicle. The motor vehicle can in particular be a hybrid or electric vehicle.

Bevorzugt ist die beanspruchte Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.The claimed battery cell is preferably a lithium-ion battery cell.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims and described in the description.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Prinzipschaltbild einer Batteriezelle, die mit einer Halbbrücken-Konfiguration aus leistungselektronischen Halbleiterschaltern zum Abkoppeln der Batteriezelle in einer Gefährdungssituation ausgestattet ist, nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die eine Batteriezelle, eine Messelektronik, einen Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis für die Batteriezelle und eine Halbbrücken-Konfiguration aufweist, und
  • 3 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Sicherheit einer Batteriezelle nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Schaltungsanordnung im Unterschied zu 2 mit einer Elektronik zur Alarmsignalgenerierung ausgestattet ist.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description. Show it:
  • 1 a basic circuit diagram of a battery cell, which is equipped with a half-bridge configuration of power electronic semiconductor switches for decoupling the battery cell in a hazardous situation, according to a first embodiment of the invention,
  • 2 a basic circuit diagram of a circuit arrangement according to a second embodiment of the invention, which has a battery cell, measurement electronics, a control and monitoring circuit for the battery cell and a half-bridge configuration, and
  • 3 a schematic diagram of a circuit arrangement to increase the safety of a battery cell according to a third embodiment of the invention, wherein the circuit arrangement in contrast to 2 is equipped with electronics for alarm signal generation.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 1 ist ein Prinzipschaltbild einer Batteriezelle 10 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Sicherheit der Batteriezelle 10 durch Integration von vorzugsweise leistungselektronischen Halbleiterschaltern 12, 13 zu erhöhen. Zu diesem Zweck werden die leistungselektronischen Halbleiterschalter 12, 13 so angeordnet, dass ein Abkoppeln der Batteriezelle 10 in einer Gefährdungssituation zuverlässig erreicht wird. Obwohl in der 1 die Batteriezelle 10 und die die Halbleiterschalter 12, 13 jeweils separat bezeichnet sind, können die Halbleiterschalter 12, 13 auch in oder auf einem Gehäuse der Batteriezelle 10 mit integriert sein. Die Halbleiterschalter 12, 13 werden, wie erwähnt, bevorzugt als leistungselektronische Halbleiterschalter 12, 13 ausgelegt. Die Batteriezelle 10 weist Terminals 16, 17 auf, die mit den Halbleiterschaltern 12, 13 verbunden sind, wie in der Figur gezeigt wird. Genauer gesagt sind die Halbleiterschalter 12, 13 gemäß einer Halbbrücken-Konfiguration 11 verschaltet. Dazu sind die Halbleiterschalter 12, 13 in Reihenschaltung angeordnet, wobei ein Ende 14 der Reihenschaltung mit dem ersten Terminal 16 der Batteriezelle 10 verbunden ist und das andere Ende 15 der Reihenschaltung mit dem zweiten Terminal 17 der Batteriezelle 10 verbunden ist. Ein Mittelanschluss 20 der Reihenschaltung ist mit einem ersten, der Batteriezelle10 zugeordneten Anschluss 19 verbunden. Ferner ist das andere Ende der Reihenschaltung ferner mit einem zweiten, der Batteriezelle 10 zugeordneten Anschluss 18 verbunden.In the 1 a basic circuit diagram of a battery cell 10 according to a first embodiment of the invention is shown. It is proposed according to the invention to increase the safety of the battery cell 10 by integrating preferably electronic power semiconductor switches 12, 13. For this purpose, the electronic power semiconductor switches 12, 13 are arranged in such a way that the battery cell 10 can be reliably disconnected in a hazardous situation. Although in the 1 the battery cell 10 and the semiconductor switches 12, 13 are each designated separately, the semiconductor switches 12, 13 can also be integrated in or on a housing of the battery cell 10 be. As mentioned, the semiconductor switches 12, 13 are preferably designed as power electronic semiconductor switches 12, 13. The battery cell 10 has terminals 16, 17 connected to semiconductor switches 12, 13 as shown in the figure. More precisely, the semiconductor switches 12, 13 are connected according to a half-bridge configuration 11. For this purpose, the semiconductor switches 12, 13 are arranged in series, with one end 14 of the series connection being connected to the first terminal 16 of the battery cell 10 and the other end 15 of the series connection being connected to the second terminal 17 of the battery cell 10. A central connection 20 of the series connection is connected to a first connection 19 assigned to the battery cell 10 . Furthermore, the other end of the series connection is also connected to a second connection 18 assigned to the battery cell 10 .

Wenn sich die Batteriezelle 10 sich in einem normalen Zustand beziehungsweise die Halbleiterschalter 12, 13 sich in einem als „Gut“-Zustand zu bezeichnenden ersten Schaltzustand befinden, ist bei dieser Konfiguration der Halbleiterschalter 12, der mit dem ersten Terminal 16 der Batteriezelle 10 verbunden ist, immer leitend. Befinden sich dahingegen die Halbleiterschaler 12, 13 in einem zweiten, als „Schlecht“-Zustand zu bezeichnenden Schaltzustand, ist der Halbleiterschalter 12 gesperrt und der mit dem zweiten Terminal 17 der Batteriezelle 10 verbundene Halbleiterschalter 13 leitend, so dass die betroffene Batteriezelle überbrückt beziehungsweise umgangen wird. Dazu werden die beiden der Batteriezelle 10 zugeordneten Anschlüsse 18, 19 leitend verbunden, wohingegen die Batteriezelle 10 von dem Anschluss 19 abgekoppelt wird. Dieser „Schlecht“-Schaltzustand wird gewählt beziehungsweise automatisch angesteuert, wenn sich aus den Messungen des Batteriezustandes ein Hinweis auf eine Gefährdung bezüglich der Batteriezelle 10 ergibt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn ein Zustand festgestellt wird, der einen Brand oder eine Explosion hervorrufen könnte, also beispielsweise bei erhöhtem Innendruck oder erhöhter Temperatur der Batteriezelle 10.If the battery cell 10 is in a normal state or the semiconductor switches 12, 13 are in a first switching state that can be designated as “good” state, the semiconductor switch 12 that is connected to the first terminal 16 of the battery cell 10 is in this configuration , always leading. If, on the other hand, the semiconductor switches 12, 13 are in a second switching state that can be described as “bad” state, the semiconductor switch 12 is blocked and the semiconductor switch 13 connected to the second terminal 17 of the battery cell 10 is conductive, so that the affected battery cell is bridged or bypassed becomes. For this purpose, the two connections 18 , 19 assigned to the battery cell 10 are conductively connected, whereas the battery cell 10 is decoupled from the connection 19 . This "bad" switching state is selected or activated automatically if the measurements of the battery state indicate that there is a risk with regard to the battery cell 10 . This is particularly the case when a condition is detected that could cause a fire or an explosion, for example when the internal pressure or temperature of the battery cell 10 is increased.

Zur Ansteuerung der Halbleiterbrücke beziehungsweise der in Halbbrücken-Konfiguration 11 angeordneten Halbleiterschalter 12, 13 wird ein autonomer Schaltkreis vorgeschaltet, der die Zellspannung, den Strom und/oder die Zelltemperatur hinsichtlich vorgegebener Grenzen überwacht. Eine entsprechende Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der 2 erläutert:

  • In der 2 ist ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung 29 in einer Batterie nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Zusätzlich zu 1 wird gemäß 2 die Ansteuerungselektronik der Halbleiterschalter 12, 13 dargestellt. Diese wird gemäß der Schaltungsanordnung 29 durch einen Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 21 für die Batteriezelle 10 implementiert. Der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 21 weist eine Logik 26 und eine Treiberschaltung 27 auf, welche die Halbleiterschalter 12, 13 ansteuert.
To control the semiconductor bridge or the semiconductor switches 12, 13 arranged in a half-bridge configuration 11, an autonomous circuit is connected upstream, which monitors the cell voltage, the current and/or the cell temperature with regard to predetermined limits. A corresponding embodiment of the invention is described below with reference to 2 explained:
  • In the 2 a basic circuit diagram of a circuit arrangement 29 in a battery according to a second embodiment of the invention is shown. In addition to 1 will according to 2 the control electronics of the semiconductor switches 12, 13 are shown. According to circuit arrangement 29 , this is implemented by a control and monitoring circuit 21 for battery cell 10 . The control and monitoring circuit 21 has a logic 26 and a driver circuit 27 which controls the semiconductor switches 12, 13.

Der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 21 generiert die ausgegebenen Ansteuerungssignale dabei anhand von Messgrößen, welche durch eine vorgeschaltete Messelektronik 28 ermittelt werden. Die Messelektronik 28 umfasst Komparatoren 23, 24, 25, die vorzugsweise als Fensterkomparatoren mit geeigneten Grenzwerten ausgelegt sind. Dabei verarbeitet der Komparator 25 einen Messwert eines Batteriestroms I, wohingegen der Komparator 24 mit der Spannung der Batteriezelle 10 angesteuert wird. Schließlich wird der Komparator 23 von einem Temperatursensor 22 mit einem Eingangssignal versorgt. Die Ausgänge der Komparatoren 23, 24, 25 sind mit der Logik 26 verbunden, welche in dieser Ausführungsform die Treiberschaltung 27 mittels digitaler Signale ansteuert.The control and monitoring circuit 21 generates the output control signals based on measured variables, which are determined by upstream measurement electronics 28 . The measurement electronics 28 include comparators 23, 24, 25, which are preferably designed as window comparators with suitable limit values. In this case, the comparator 25 processes a measured value of a battery current I, whereas the comparator 24 is driven with the voltage of the battery cell 10 . Finally, the comparator 23 is supplied with an input signal by a temperature sensor 22 . The outputs of the comparators 23, 24, 25 are connected to the logic 26, which in this embodiment controls the driver circuit 27 by means of digital signals.

Erfindungsgemäß wird die in der 2 beschriebene Elektronik zumindest teilweise direkt auf der Batteriezelle 10 oder in der Batteriezelle 10 integriert.According to the invention in the 2 Electronics described at least partially integrated directly on the battery cell 10 or in the battery cell 10.

In der 3 ist ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung 30 zur Erhöhung einer in einer Batterie angeordneten Batteriezelle 10 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zu der Schaltungsanordnung 29 zur Erhöhung der Sicherheit der Batteriezelle 10 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform wurde die Schaltungsanordnung 30 durch eine Schaltung 31 zur Alarmsignalgenerierung ergänzt.In the 3 a basic circuit diagram of a circuit arrangement 30 for increasing a battery cell 10 arranged in a battery according to a third embodiment of the invention is shown. In contrast to the circuit arrangement 29 for increasing the safety of the battery cell 10 according to in 2 shown embodiment, the circuitry 30 was supplemented by a circuit 31 for alarm signal generation.

Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform weist die Schaltung 31 zur Alarmsignalgenerierung einen Optokoppler 32 auf. Der Optokoppler 32 wird von der erfindungsgemäßen Logik 26 angesteuert. Durch Verwendung eines Optokopplers kann vorteilhaft insbesondere eine galvanische Trennung der Schaltung der Batteriezelle 10 sichergestellt werden. Das durch den Optokoppler 32 generierte Alarmsignal kann ausgangsseitig über den Ausgangsanschluss 34 an eine externe Auswerte-Elektronik, beispielsweise an ein Batteriemanagementsystem oder an eine akustische oder optische Warneinrichtung für den Fahrer ausgegeben werden. Ferner ist in der Figur die elektrische Leitung 33 dargestellt, welche zu der Treiberschaltung 27 führt.According to the embodiment shown here, the circuit 31 for generating an alarm signal has an optocoupler 32 . The optocoupler 32 is controlled by the logic 26 according to the invention. By using an optocoupler, a galvanic isolation of the circuit of the battery cell 10 can advantageously be ensured in particular. The alarm signal generated by the optocoupler 32 can be output on the output side via the output connection 34 to external evaluation electronics, for example to a battery management system or to an acoustic or visual warning device for the driver. The figure also shows the electrical line 33 which leads to the driver circuit 27 .

Gemäß einer der möglichen Varianten der in der 3 gezeigten Ausführungsform wird in der Batteriezelle 10 lediglich die Schaltung 31 zur Alarmsignalgenerierung integriert, wohingegen die Halbleiterschalter 12, 13 (in 3 nicht gezeigt) und die Treiberschaltung 27 (in 3 nicht gezeigt) nicht direkt in oder auf der Batteriezelle 10 beziehungsweise einem Gehäuse davon, sondern stattdessen separat angeordnet werden. Dadurch können die Kosten und der Aufwand weiter reduziert werden. Anstelle eines Optokopplers können auch andere Isolatoren, beispielsweise auf kapazitiver oder induktiver Basis arbeitende Isolatoren, verwendet werden.According to one of the possible variants in the 3 shown embodiment is in the battery cell 10, only the circuit 31 for alarm integrated signal generation, whereas the semiconductor switches 12, 13 (in 3 not shown) and the driver circuit 27 (in 3 not shown) not directly in or on the battery cell 10 or a housing thereof, but instead are arranged separately. As a result, the costs and the effort can be further reduced. Instead of an optocoupler, it is also possible to use other isolators, for example isolators working on a capacitive or inductive basis.

Claims (8)

Batterie mit einer oder mehreren Batteriezellen (10), wobei zumindest eine der Batteriezellen (10) mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle (10) fließenden Stromes ausgestattet ist, wobei die Sicherungsvorrichtung eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) umfasst, die derart mit den Polen der Batteriezelle (10) gekoppelt sind, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle (10) erzeugte elektrische Spannung zwischen einem ersten elektrischen Anschluss (19) und einem zweiten elektrischen Anschluss (18), die der Batteriezelle (10) zugeordnet sind, anliegt und bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung die Batteriezelle (10) zumindest einseitig von den Anschlüssen (18, 19) entkoppelt ist und der erste Anschluss (19) und der zweite Anschluss (18) leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie ferner Mittel (28) zum Messen von einer oder mehreren Messgrößen der Batteriezelle (10) umfasst, die mit einem Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) verbunden sind, wobei der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) dazu eingerichtet ist, Ansteuerungssignale zum Ansteuern der Halbleiterschalter (12, 13) der ansteuerbaren Anordnung zu erzeugen, wobei der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis (21) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem aktuellen ermittelten Wert der zu messenden Messgrößen ein Alarmsignal zu generieren, wobei das Alarmsignal über eine galvanische Trennung mittels beispielsweise eines Optokopplers (32) oder eines induktiven oder kapazitiven Übertragers an eine extern zur Batteriezelle (10) angeordnete Elektronik übertragbar ist, wobei der Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreis (21) oder zumindest die zur Erzeugung des Alarmsignals erforderlichen Teile des Überwachungs- und Ansteuerungsschaltkreises (21) und/oder die ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) in der Batteriezelle (10), insbesondere in dem Batteriezellengehäuse, integriert oder auf der Batteriezelle (10), insbesondere auf dem Batteriezellengehäuse, angeordnet sind.Battery with one or more battery cells (10), at least one of the battery cells (10) being equipped with a safety device for interrupting a current flowing through the battery cell (10), the safety device comprising a controllable arrangement of semiconductor switches (12, 13), which are coupled to the poles of the battery cell (10) in such a way that, in a first switching position of the arrangement, an electrical voltage generated by the battery cell (10) between a first electrical connection (19) and a second electrical connection (18) of the battery cell (10) are assigned, and in a second switching position of the arrangement the battery cell (10) is decoupled from the connections (18, 19) at least on one side and the first connection (19) and the second connection (18) are conductively connected, thereby characterized in that the battery also has means (28) for measuring one or more parameters of the battery cell (10) that are connected to a control and monitoring circuit (21), the control and monitoring circuit (21) being set up to generate control signals for controlling the semiconductor switches (12, 13) of the controllable arrangement, the monitoring and control circuit (21) is designed to generate an alarm signal as a function of a currently determined value of the measured variables to be measured, the alarm signal being transmitted to a battery cell (10 ) arranged electronics can be transmitted, wherein the monitoring and control circuit (21) or at least the parts of the monitoring and control circuit (21) required to generate the alarm signal and/or the controllable arrangement of semiconductor switches (12, 13) in the battery cell (10 ), especially in the battery ze llen housing, integrated or on the battery cell (10), in particular on the battery cell housing, are arranged. Batterie nach Anspruch 1, wobei die Anordnung einen ersten Halbleiterschalter (12), insbesondere einen ersten leistungselektronischen Halbleiterschalter (12), und einen zweiten Halbleiterschalter (13), insbesondere einen zweiten leistungselektronischen Halbleiterschalter (13) aufweist, die in Reihenschaltung angeordnet sind, wobei ein Ende (14) der Reihenschaltung mit einem ersten Terminal (16) der Batteriezelle (10) gekoppelt ist, das andere Ende (15) der Reihenschaltung mit dem zweiten Terminal (17) der Batteriezelle (10) und dem ersten Anschluss (19) von den der Batteriezelle (10) zugeordneten elektrischen Anschlüssen (18, 19) gekoppelt ist und wobei ein mittlerer, zwischen dem ersten Halbleiterschalter (12) und dem zweiten Halbleiterschalter (13) angeordneter Anschluss (20) der Reihenschaltung mit dem zweiten Anschluss (18) von den der Batteriezelle (10) zugeordneten elektrischen Anschlüssen (18, 19) gekoppelt ist.battery after claim 1 , wherein the arrangement has a first semiconductor switch (12), in particular a first power electronic semiconductor switch (12), and a second semiconductor switch (13), in particular a second power electronic semiconductor switch (13), which are arranged in series connection, with one end (14) of the series circuit is coupled to a first terminal (16) of the battery cell (10), the other end (15) of the series circuit is coupled to the second terminal (17) of the battery cell (10) and the first connection (19) of the battery cell (10 ) associated electrical connections (18, 19) and wherein a middle connection (20), arranged between the first semiconductor switch (12) and the second semiconductor switch (13), of the series circuit is connected to the second connection (18) of those of the battery cell (10 ) associated electrical connections (18, 19) is coupled. Batterie nach Anspruch 1, wobei der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) mit einem oder mehreren Komparatoren (23, 24, 25), vorzugsweise Fensterkomparatoren, gekoppelt ist, deren Eingangsanschlüsse jeweils mit einem zu einer der zu messenden Messgrößen proportionalen Spannungswert versorgt werden.battery after claim 1 , wherein the control and monitoring circuit (21) is coupled to one or more comparators (23, 24, 25), preferably window comparators, whose input terminals are each supplied with a voltage value proportional to one of the measured variables to be measured. Batterie nach Anspruch 3, wobei der Ansteuerungs- und Überwachungsschaltkreis (21) eine Logik (26) und eine Treiberschaltung (27) aufweist, wobei die Logik (26) eingangsseitig mit den Ausgängen der Komparatoren (23, 24, 25) und ausgangsseitig mit der Treiberschaltung (27) verbunden ist und wobei die Treiberschaltung (27) mit den Steueranschlüssen der Halbleiterschalter (12, 13) der ansteuerbaren Anordnung verbunden ist.battery after claim 3 , the control and monitoring circuit (21) having logic (26) and a driver circuit (27), the logic (26) being connected to the outputs of the comparators (23, 24, 25) on the input side and to the driver circuit (27) on the output side is connected and wherein the driver circuit (27) is connected to the control terminals of the semiconductor switches (12, 13) of the controllable arrangement. Batteriezelle (10) zur Verwendung in einer Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Sicherungsvorrichtung zum Unterbrechen eines durch die Batteriezelle (10) fließenden Stromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsvorrichtung eine ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) umfasst, die derart mit den Polen der Batteriezelle (10) gekoppelt sind, dass bei einer ersten Schaltstellung der Anordnung eine von der Batteriezelle (10) erzeugte elektrische Spannung zwischen zwei elektrischen Anschlüssen der Batteriezelle (10) anliegt und bei einer zweiten Schaltstellung der Anordnung zumindest einer der beiden Anschlüsse (18, 19) bezüglich der Batteriezellenspannung abgetrennt ist und die beiden Anschlüsse (18, 19) miteinander leitend verbunden sind, wobei die ansteuerbare Anordnung aus Halbleiterschaltern (12, 13) in der Batteriezelle (10), insbesondere in dem Batteriezellengehäuse, integriert oder auf der Batteriezelle (10), insbesondere auf dem Batteriezellengehäuse, angeordnet ist.Battery cell (10) for use in a battery according to one of the preceding claims, having a safety device for interrupting a current flowing through the battery cell (10), characterized in that the safety device comprises a controllable arrangement of semiconductor switches (12, 13) which are are coupled to the poles of the battery cell (10), that in a first switching position of the arrangement an electrical voltage generated by the battery cell (10) is present between two electrical connections of the battery cell (10) and in a second switching position of the arrangement at least one of the two connections ( 18, 19) is isolated from the battery cell voltage and the two terminals (18, 19) are conductively connected to one another, the controllable arrangement of semiconductor switches (12, 13) being integrated in the battery cell (10), in particular in the battery cell housing, or on the Battery cell (10), in particular on the Batteriez ellen housing arranged. Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle (10) nach Anspruch 5, bei dem ein Zustand der Batteriezelle (10) überwacht wird, indem eine oder mehrere Messgrößen der Batteriezelle (10), wie beispielsweise ein Batteriestrom, die Batteriezellenspannung und/oder die Temperatur der Batteriezelle (10) erfasst werden und ermittelt wird, ob die eine oder die mehreren Messgrößen innerhalb oder außerhalb eines jeweiligen vorgegeben ersten Referenzbereichs liegen, wobei, wenn zumindest eine der Messgrößen außerhalb des entsprechenden vorgegebenen ersten Referenzbereichs liegt, ein durch die Batteriezelle (10) fließender Strom unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung der Batteriezelle (10) wechselweise, je nach Zustand der Batteriezelle (10), zwei Halbleiterschalter (12, 13) angesteuert werden, die in Reihenschaltung gemäß einer Halbbrücken-Konfiguration (11) mit den Terminals (16, 17) der Batteriezelle (10) verbunden sind.Method for protecting a battery cell (10). claim 5 , in which a state of the battery cell (10) is monitored by one or more measured variables of the battery cell (10), such as a battery current, the battery cell voltage and / or the temperature of the battery cell (10) are detected and it is determined whether the one or the plurality of measured variables lie within or outside a respective predetermined first reference range, with a current flowing through the battery cell (10) being interrupted if at least one of the measured variables lies outside of the corresponding predetermined first reference range, characterized in that in order to secure the battery cell ( 10) alternately, depending on the state of the battery cell (10), two semiconductor switches (12, 13) are controlled, which are connected in series according to a half-bridge configuration (11) with the terminals (16, 17) of the battery cell (10). Verfahren nach Anspruch 6, wobei wenn zumindest eine der Messgrößen außerhalb eines vorgegebenen, zweiten Referenzbereichs liegt, der gleich oder unterschiedlich zu dem ersten Referenzbereich ist, ein Alarmsignal erzeugt wird und das Alarmsignal an eine nachgeordnete Elektronikschaltung übermittelt wird.procedure after claim 6 , wherein if at least one of the measured variables is outside a predetermined, second reference range, which is the same as or different from the first reference range, an alarm signal is generated and the alarm signal is transmitted to a downstream electronic circuit. Kraftfahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug, das eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist, wobei die Batterie mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verbunden ist.Motor vehicle, in particular hybrid vehicle or electric vehicle, which has a battery according to one of Claims 1 until 4 comprises, wherein the battery is connected to a drive train of the motor vehicle.
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