DE102013204513A1 - Method and device for increasing the safety when using battery modules - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herbeiführung eines sicheren Zustands eines Batteriemoduls eines Fahrzeugs, wobei der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet wird und es sich bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls um einen solchen Zustand handelt, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden oder die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung des Batteriemoduls verringert wird, wobei die Herbeiführung des sicheren Zustands in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen internen Kurzschluss des Batteriemoduls schließen lässt, vollzogen wird.The invention is based on a method for bringing about a safe state of a battery module of a vehicle, wherein the current state of the battery module is continuously checked and evaluated and the safe state of the battery module that is to be brought about is such a state, in the effects of a defective battery module are reduced or the probability of damage to the battery module is reduced, the induction of the safe state being carried out as a function of a parameter which suggests an internal short circuit of the battery module.
Description
Feld der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriemodulen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to a method and a device for increasing the safety in the use of battery modules according to the preamble of the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind Sicherheitskonzepte für eigensichere Batteriemodule bekannt. Zum Stand der Technik gehören beispielsweise Schmelzsicherungen und Maßnahmen, die zu hohe Ströme und Spannungen im Bereich der Batteriemodule verhindern oder diesen entgegenwirken. Beispielsweise ist in der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herbeiführung eines sicheren Zustands eines Batteriemoduls eines Fahrzeugs, wobei der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet wird und es sich bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls um einen solchen Zustand handelt, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung eines Batteriemoduls verringert wird. The invention is based on a method for establishing a safe state of a battery module of a vehicle, wherein the current state of the battery module is continuously tested and evaluated and the safe state of the battery module to be brought about is such a state in the effects of a defective battery module be reduced and / or the probability of damage to a battery module is reduced.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Herbeiführung des sicheren Zustands gemäß der kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen internen Schluss des Batteriemoduls schließen lässt, vollzogen wird. The gist of the invention is that the establishment of the safe state according to the characterizing features of the independent claims is performed in dependence on a characteristic that suggests an internal termination of the battery module.
Hintergrund der Erfindung ist die Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit Batteriemodulen und die Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer Schädigung eines Batteriemoduls und/oder die Verminderung der Auswirkungen von schadhaften Batteriemodulen auf die Umgebung. Eine in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen internen Schluss des Batteriemoduls schließen lässt, vollzogene Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls führt zu einem sicheren Betrieb des Batteriemoduls im Fall eines internen Schluss des Batteriemoduls und zur Überführung des Batteriemoduls in einen sicheren Zustand, dadurch werden etwaige Gefahren, die durch einen internen Schluss des Batteriemoduls verursacht werden können, weitestgehend vermieden.The background of the invention is to increase the safety in handling battery modules and to reduce the likelihood of damaging a battery module and / or to reduce the impact of defective battery modules on the environment. A successful execution of the safe state of the battery module in response to a characteristic that suggests an internal end of the battery module leads to safe operation of the battery module in the event of an internal end of the battery module and to the transfer of the battery module in a safe state, thereby any Dangers that can be caused by an internal termination of the battery module are avoided as far as possible.
Erfindungsgemäß ist zudem eine Steuerung für ein eigensicheres Batteriemodul vorgesehen. Die Steuerung ist zur Herbeiführung eines sicheren Zustands des Batteriemoduls geeignet, wobei der aktuelle Zustand des Batteriemoduls fortlaufend geprüft und bewertet wird und es sich bei dem herbeizuführenden sicheren Zustand des Batteriemoduls um einen solchen Zustand handelt, in dem Auswirkungen eines schadhaften Batteriemoduls vermindert werden und/oder die Wahrscheinlichkeit der Schädigung eines Batteriemoduls verringert wird, wobei Mittel, zur Herbeiführung des sicheren Zustands, insbesondere in Abhängigkeit einer Kenngröße, die auf einen internen Schluss des Batteriemoduls schließen lässt, vorgesehen sind.According to the invention, a controller for an intrinsically safe battery module is also provided. The controller is suitable for establishing a safe state of the battery module, wherein the current state of the battery module is continuously checked and evaluated, and the safe state of the battery module to be created is such a state in which effects of a defective battery module are reduced and / or the probability of damage to a battery module is reduced, wherein means are provided for bringing about the safe state, in particular as a function of a characteristic which suggests an internal termination of the battery module.
Ferner ist erfindungsgemäß ein eigensicheres Batteriemodul vorgesehen, wobei das eigensichere Batteriemodul gesteuert werden kann.Further, an intrinsically safe battery module is provided according to the invention, wherein the intrinsically safe battery module can be controlled.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, handelt es sich bei der Kenngröße, die auf einen internen Kurzschluss des Batteriemoduls schließen lässt, um eine zeitliche Änderung einer Ruhespannung zwischen den Terminals des Batteriemoduls. Bei der betrachteten Ruhespannung handelt es sich um die Ruhespannung zwischen den Terminals des Batteriemoduls in einer Phase, in der das Batteriemodul nicht mit Lade- oder Entladeströmen beschlagt wird. Tritt bei einem Batteriemodul innerhalb einer solchen Phase eine Selbstentladung ein, kann diese Selbstentladung anhand einer untypischen Änderung der Ruhespannung erkannt werden. Bei funktionierenden Lithium-Ionen Batteriezellen liegt die typische Änderung der Ruhespannung in einer Größenordnung von 1 % bis 3 % der Ruhespannung pro Monat. According to an advantageous embodiment of the invention, the parameter indicative of an internal short circuit of the battery module is a temporal change of a quiescent voltage between the terminals of the battery module. The quiescent voltage considered is the quiescent voltage between the terminals of the battery module in a phase in which the battery module is not beschlagt with charging or discharging. Occurs in a battery module within such a phase, a self-discharge, this self-discharge can be detected by an untypical change in the rest voltage. For functioning lithium-ion battery cells, the typical change in the quiescent voltage is on the order of 1% to 3% of the quiescent voltage per month.
Die Ruhespannung, sowie der zeitliche Verlauf der Ruhespannung, stellen physikalische Zustandsgrößen des Batteriemoduls dar. Die Nutzung dieser Zustandsgrößen führt zu dem Vorteil, sie anhand physikalischer Parameter genau zu bestimmen und quantitativ angegeben zu können.The rest voltage, as well as the time course of the rest voltage, represent physical state variables of the battery module. The use of these state variables leads to the advantage of being able to determine them precisely on the basis of physical parameters and to be able to indicate them quantitatively.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, wird die Kenngröße, die auf einen internen Kurzschluss des Batteriemoduls schließen lässt, auf Grundlage anderer Informationen, insbesondere von Informationen aus Fahrzeuginformationssystemen, ermittelt.In accordance with another advantageous embodiment of the invention, the parameter indicative of an internal short circuit of the battery module is determined on the basis of other information, in particular information from vehicle information systems.
Die Nutzung insbesondere von Informationen aus Fahrzeuginformationssystemen führt dazu, dass auf eine bereits vorhandene Sensorik zur Bestimmung von Strom und Spannung, sowie der zeitlichen Verläufe von Strom und Spannung, zurückgegriffen werden kann. Dieser Rückgriff führt zu dem Vorteil, Zustandsgrößen, die mittels einer eigens für die Realisierung eines eigensicheren Batteriemoduls bereitgestellten Sensorik ermittelt wurden, wenigstens zu ergänzen oder zu überprüfen. Bei dem Strom handelt es sich um einen den elektrochemischen Teil des Batteriemoduls durchfließenden Strom; bei der Spannung handelt es sich um eine an den Terminals des Batteriemoduls anliegende Spannung. The use in particular of information from vehicle information systems means that it is possible to fall back on an already existing sensor system for the determination of current and voltage as well as the temporal courses of current and voltage. This recourse leads to the advantage of at least supplementing or checking state variables which have been determined by means of a sensor system provided specifically for the realization of an intrinsically safe battery module. The current is a current flowing through the electrochemical part of the battery module; the voltage is a voltage applied to the terminals of the battery module.
Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung, wird zur Herbeiführung des sicheren Zustands des Batteriemoduls ein Vergleich der Kenngröße, die auf einen internen Kurzschluss des Batteriemoduls schließen lässt, mit einem Schwellenwert vollzogen. Abhängig von dem Vergleich mit dem Schwellenwert und in Abhängigkeit des Ladezustands des Batteriemoduls und/oder des Drucks im Inneren des Batteriemoduls und/oder der Temperatur in Inneren des Batteriemoduls wird eine Aktorik (A1, A2), insbesondere eine Vorrichtung zum Legen eines Strombypass oder eine Entladevorrichtung oder eine Schnellentladevorrichtung angesteuert, sodass das Batteriemodul nicht weiter geladen beziehungsweise schnellstmöglich und weitgehend entladen wird. According to a further preferred embodiment of the invention, to achieve the safe state of the battery module, a comparison of the characteristic, which can be concluded that an internal short circuit of the battery module, completed with a threshold value. Depending on the comparison with the threshold and depending on the state of charge of the battery module and / or the pressure inside the battery module and / or the temperature inside the battery module is an actuators (A1, A2), in particular a device for laying a current bypass or a Discharge device or a quick discharge device controlled, so that the battery module is not charged further or as soon as possible and largely discharged.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird für den Fall eines niedrigen Ladezustands des Batteriemoduls, beispielsweise bei einem Ladezustand unter 40% bis 80% des regulären Ladezustands, eine Entladevorrichtung aktiviert und das Batteriemodul in Abhängigkeit der Temperatur des Batteriemoduls und/oder des zeitlichen Verlaufs der Temperatur des Batteriemoduls entladen. Für den Fall eines hohen Ladezustands, beispielsweise bei einem Ladezustand zwischen 80% bis 100% des regulären Ladezustands, und eines regulären Drucks im Inneren der mindestens einen Batteriezelle des Batteriemoduls wird ebenfalls die Entladevorrichtung aktiviert und das Batteriemodul in Abhängigkeit der Temperatur des Batteriemoduls und/oder des zeitlichen Verlaufs der Temperatur des Batteriemoduls entladen. Für den Fall eines hohen Ladezustands, beispielsweise bei einem Ladezustand zwischen 80% bis 100% des regulären Ladezustands, und eines hohen Drucks im Inneren der mindestens einen Batteriezelle hingegen, wird eine Schnellentladevorrichtung aktiviert und das Batteriemodul in Abhängigkeit der Temperatur des Batteriemoduls und/oder des zeitlichen Verlaufs der Temperatur des Batteriemoduls entladen. Ein beispielhafter Schwellenwert für einen zu hohen Druck im Inneren des Batteriemoduls kann zwischen 2 bar und 8 bar, insbesondere zwischen 3 bar und 7 bar liegen.According to an advantageous embodiment of the invention, in the case of a low state of charge of the battery module, for example, at a state of charge below 40% to 80% of the regular state of charge, a discharging device is activated and the battery module as a function of the temperature of the battery module and / or the time course of the temperature of the battery module. In the case of a high state of charge, for example, in a state of charge between 80% to 100% of the regular state of charge, and a regular pressure inside the at least one battery cell of the battery module, the discharge device is also activated and the battery module depending on the temperature of the battery module and / or the time course of the temperature of the battery module discharged. In the case of a high state of charge, for example, in a state of charge between 80% to 100% of the regular state of charge, and a high pressure inside the at least one battery cell, however, a fast discharge is activated and the battery module depending on the temperature of the battery module and / or the Over time, the temperature of the battery module discharged. An exemplary threshold for excessive pressure inside the battery module can be between 2 bar and 8 bar, in particular between 3 bar and 7 bar.
Der Grund für die im Fall eines hohen Drucks im Inneren des Batteriemoduls geänderte Vorgehensweise liegt in dem Umstand, dass beispielsweise mittels eines Temperatursensors noch kein nennenswerter Anstieg der Temperatur in den Zellen des Batteriemoduls erfasst werden kann. Da der erhöhte Druck im Inneren des Batteriemoduls aber darauf hinweisen kann, dass durch eine lokale Erwärmung einer Zelle eine Elektrolytzersetzung stattfindet, muss das Batteriemodul schnellstmöglich in einen energetisch günstigeren Zustand überführt werden. Die schnellstmögliche Überführung in den energetisch günstigeren Zustand geschieht mittels einer Entladung des Batteriemoduls.The reason for the procedure modified in the case of a high pressure inside the battery module is the fact that, for example by means of a temperature sensor, no appreciable increase in the temperature in the cells of the battery module can be detected yet. However, since the increased pressure inside the battery module can indicate that electrolyte decomposition takes place as a result of local heating of a cell, the battery module must be converted into an energetically more favorable state as quickly as possible. The fastest possible transfer to the energetically favorable state is done by means of a discharge of the battery module.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird, falls das Batteriemodul nahezu vollständig entladen ist, wird nach der Entladung die Entladevorrichtung deaktiviert und/oder die Schnellentladevorrichtung deaktiviert; der Strombypass bleibt aktiviert.According to a further advantageous embodiment of the invention, if the battery module is almost completely discharged, the discharge device is deactivated and / or the quick discharge device is deactivated after the discharge; the power bypass remains activated.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist für das eigensichere Batteriemodul zur Bestimmung des aktuellen Zustands des Batteriemoduls mindestens eine Sensorik (S) zur Erfassung physikalischer Größen des Batteriemoduls vorgesehen.In accordance with a further advantageous embodiment of the invention, at least one sensor system (S) for detecting physical variables of the battery module is provided for the intrinsically safe battery module for determining the current state of the battery module.
Vorteilhafterweise wird wenigstens das oben beschriebene Verfahren oder die Vorrichtung oder die Steuerung oder ein eigensicheres Batteriemodul wenigstens in der Fahrzeugtechnik oder in der Energietechnik verwendet.Advantageously, at least the method or the device or the control described above or an intrinsically safe battery module is used at least in vehicle technology or in power engineering.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.In the following section, the invention will be explained with reference to embodiments, from which further inventive features may arise, but to which the invention is not limited in scope. The embodiments are shown in the drawings.
Es zeigt:It shows:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Das eigensichere Batteriemodul EB enthält mindestens ein Zellmodul Z, das mindestens eine Batteriezelle BZ enthält. Die mindestens eine Batteriezelle BZ setzt sich aus mechanischen Komponenten und wenigstens einer elektrochemischen Komponente zusammen. Die elektrochemische Komponente wird auch als Chemiesystem des eigensicheren Batteriemoduls EB bezeichnet. Beispielhaft handelt es sich bei der mindestens einen Batteriezelle BZ um eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.The intrinsically safe battery module EB contains at least one cell module Z, which contains at least one battery cell BZ. The at least one battery cell BZ is composed of mechanical components and at least one electrochemical component. The electrochemical component is also referred to as the chemistry system of the intrinsically safe battery module EB. By way of example, the at least one battery cell BZ is a lithium-ion battery cell.
Vorzugsweise ist weiterhin eine Sensorik S enthalten, mit der zumindest die Spannung des eigensicheren Batteriemoduls EB oder der Strom, mit dem das eigensichere Batteriemoduls EB entladen oder beladen werden kann, ermittelt werden kann. Vorzugsweise ist ferner wenigstens eine Komponente BEP zur Batteriezustandserkennung oder zur Voraussage von Batteriezuständen des eigensicheren Batteriemoduls EB oder zur Erkennung oder zur Voraussage von Batteriezustandsgrößen des eigensicheren Batteriemoduls EB enthalten. Vorzugsweise ist ferner eine Aktorik A1 zur Herbeiführung eines sicheren Zustands des eigensicheren Batteriemoduls EB enthalten; mit der Aktorik A1 kann vorzugsweise wenigstens ein nicht dargestellter Strombypass zwischen elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB geschaltet oder eine nicht dargestellte Entladevorrichtung, insbesondere ein Discharge Device, oder eine nicht dargestellte Schnellentladevorrichtung, insbesondere ein Ultrafast Discharge Device, im Bereich des eigensicheren Batteriemoduls EB zur Anwendung gebracht werden. Zum Zweck der Anwendung, wird die Entladevorrichtung oder die Schnellentladevorrichtung mit den Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB elektrisch verbunden. Preferably, a sensor S is further included, with which at least the voltage of the intrinsically safe battery module EB or the current with which the intrinsically safe battery module EB can be discharged or loaded, can be determined. Furthermore, at least one component BEP for battery state detection or for prediction of battery states of the intrinsically safe battery module EB or for the detection or prediction of battery state variables of the intrinsically safe battery module EB is preferably included. Preferably, an actuator A1 is included for establishing a safe state of the intrinsically safe battery module EB; with the actuator A1 preferably at least one unrepresented current bypass between electrical connections of the intrinsically safe battery module EB connected or unloading device, not shown, in particular a Discharge Device, or a fast discharge device, not shown, in particular an Ultrafast Discharge Device, in the field of intrinsically safe battery module EB for use to be brought. For the purpose of the application, the discharge device or the quick discharge device is electrically connected to the terminals of the intrinsically safe battery module EB.
Wird der Strombypass zwischen den elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB geschaltet, kann zwischen den elektrischen Anschlüssen des eigensicheren Batteriemoduls EB ein elektrischer Strom fließen, ohne dass dieser Strom durch die elektrochemische Komponente der mindestens einen Batteriezelle BZ des eigensicheren Batteriemoduls EB fließt. Der Strombypass kann auch zwischen den Anschlüssen der mindestens einen Batteriezelle BZ geschaltet werden. If the current bypass is connected between the electrical connections of the intrinsically safe battery module EB, an electric current can flow between the electrical connections of the intrinsically safe battery module EB without this current flowing through the electrochemical component of the at least one battery cell BZ of the intrinsically safe battery module EB. The current bypass can also be connected between the terminals of the at least one battery cell BZ.
Vorzugsweise ist ferner eine Aktorik A2 enthalten; mit der Aktorik A2 kann die Ausgangsspannung des eigensicheren Batteriemoduls EB zumindest gesteuert oder in ihrer Höhe variiert werden. Preferably, an actuator A2 is further included; With the actuator A2, the output voltage of the intrinsically safe battery module EB can at least be controlled or varied in height.
In
Bei der Kenngröße und dem Schwellenwert handelt es sich vorzugsweise um einen Druck im Inneren des eigensicheren Batteriemoduls EB oder um eine zeitliche Änderung eines Drucks im Inneren des eigensicheren Batteriemoduls EB. Ein beispielhafter Schwellenwert für einen zu hohen Druck im Inneren des Batteriemoduls kann zwischen 2 bar und 8 bar, insbesondere zwischen 3 bar und 7 bar liegen. Wenn die Kenngröße den Schwellenwert weder erreicht noch überschreitet, wird Schwellenwertvergleichsschritt
Wenn die Kenngröße den Schwellenwert erreicht oder überschreitet, wird in einem darauf folgenden Strombypassschritt
Wenn der Druck im Inneren des eigensicheren Batteriemoduls EB hingegen nicht zu hoch ist, wird in Entladevorrichtungsschritt
Vorzugsweise werden sämtliche in den oben beschriebenen Verfahrensschritten aufgeführten Zustandsgrößen des eigensicheren Batteriemoduls EB beispielsweise mit Hilfe der Sensorik S ermittelt. Die Prüfung und Bewertung der Zustandsgrößen wird dabei vorzugsweise durch die Komponente BEP zur Batteriezustandserkennung durchgeführt. Die in den Verfahrensschritten durchgeführten aktorischen Vorgänge werden beispielsweise mittels der Aktoren A1, A2 vorgenommen. Preferably, all state variables of the intrinsically safe battery module EB listed in the method steps described above are determined, for example, with the aid of the sensor system S. The examination and evaluation of the state variables is preferably carried out by the component BEP for battery state detection. The actuator processes carried out in the method steps are carried out, for example, by means of the actuators A1, A2.
Alternativ zu der Sensorik S, die Teil des eigensicheren Batteriemoduls EB ist, können weitere, außerhalb des eigensicheren Batteriemoduls EB bestehende Sensoren zur Ermittlung von Zustandsgrößen des eigensicheren Batteriemoduls EB verwendet werden. Beispielsweise kann es sich dabei um Sensoren handeln, die zur Ausstattung eines Fahrzeugs gehören, in dem das eigensichere Batteriemodul EB verwendet wird. Beispielhaft kann es sich dabei um Sensoren zur Bestimmung elektrischer Größen wie Strom oder Spannung handeln.As an alternative to the sensor system S, which is part of the intrinsically safe battery module EB, further sensors existing outside the intrinsically safe battery module EB can be used to determine state variables of the intrinsically safe battery module EB. For example, these may be sensors that belong to the equipment of a vehicle in which the intrinsically safe battery module EB is used. By way of example, these may be sensors for determining electrical variables such as current or voltage.
Die Verwendung eines eigensicheren Batteriemoduls EB ist in der Fahrzeugtechnik und auch in der Energietechnik möglich.The use of an intrinsically safe battery module EB is possible in vehicle technology and also in power engineering.
In
Im grundsätzlichen Schaltbild sind ein Zellmodul Z, eine Zellüberwachungselektronik CSC und eine Modulüberwachungselektronik MSC dargestellt. The basic circuit diagram shows a cell module Z, a cell monitoring electronics CSC and a module monitoring electronics MSC.
Das Zellmodul Z enthält mindestens eine Batteriezelle BZ. Beispielhaft handelt es sich bei der mindestens einen Batteriezelle BZ um eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.The cell module Z contains at least one battery cell BZ. By way of example, the at least one battery cell BZ is a lithium-ion battery cell.
Die Zellüberwachungselektronik CSC enthält die in der Beschreibung zu
Die Modulüberwachungselektronik MSC kommuniziert mit der Zellüberwachungselektronik CSC. Die Kommunikation zwischen Zellüberwachungselektronik CSC und Modulüberwachungselektronik MSC kann drahtlos oder drahtgebunden über eine Kommunikationsleitung KL erfolgen. Im Rahmen der Kommunikation zwischen der Modulüberwachungselektronik MSC und der Zellüberwachungselektronik CSC werden Daten über mindestens eine Batteriezelle BZ übertragen. Ferner verfügt die Modulüberwachungselektronik MSC über die Sensorik S zur Überwachung des Zellmoduls Z. The module monitoring electronics MSC communicates with the cell monitoring electronics CSC. The communication between cell monitoring electronics CSC and module monitoring electronics MSC can be wireless or wired via a communication line KL. As part of the communication between the module monitoring electronics MSC and the cell monitoring electronics CSC data is transmitted via at least one battery cell BZ. Furthermore, the module monitoring electronics MSC has the sensors S for monitoring the cell module Z.
In Abhängigkeit des Zustands der mindestens einen Batteriezelle BZ oder des Zellmoduls Z kann die Modulüberwachungselektronik MSC agieren. Die Modulüberwachungselektronik MSC enthält zu diesem Zweck wenigstens zwei ein- und ausschaltbare Halbleiterventile HV1 und HV2 und zwei Dioden D1 und D2. Je ein ausschaltbares Halbleiterventil und eine Diode bilden eine Halbbrückenanordnung. Eine obere Halbbrückenanordnung, enthaltend HV1 Und D1, wird in der Zeichnung mit Ho, eine untere Halbbrückenanordnung, enthaltend HV2 und D2, mit Hu bezeichnet. Die obere Halbbrückenanordnung und die untere Halbbrückenanordnung bilden einen steuerbaren Leistungsschalter L.Depending on the state of the at least one battery cell BZ or of the cell module Z, the module monitoring electronics MSC can act. For this purpose, the module monitoring electronics MSC contains at least two semiconductor valves HV1 and HV2 which can be switched on and off and two diodes D1 and D2. Depending on a turn-off semiconductor valve and a diode form a half-bridge arrangement. An upper half-bridge arrangement comprising HV1 and D1 is denoted H o in the drawing, a lower half-bridge arrangement containing HV2 and D2 is H u . The upper half-bridge arrangement and the lower half-bridge arrangement form a controllable power switch L.
Im Normalfall, beispielsweise im regulären Betriebszustand eines eigensicheren Batteriemoduls EB, ist die obere Halbbrückenanordnung Ho eingeschaltet, die untere Halbbrückenanordnung Hu ist ausgeschaltet. In diesem Zustand führt die Zellüberwachungselektronik CSC einen Ladungsausgleich zwischen mindestens zwei Batteriezellen BZ durch.In the normal case, for example, in the regular operating state of an intrinsically safe battery module EB, the upper half-bridge arrangement H o is turned on, the lower half-bridge arrangement H u is turned off. In this state, the cell monitoring electronics CSC carries out a charge equalization between at least two battery cells BZ.
Erkennt die Modulüberwachungselektronik MSC anhand einer Kenngröße, die auf einen internen Kurzschluss des eigensicheren Batteriemoduls EB schließen lässt, dass ein Strombypass im Bereich des eigensicheren Batteriemoduls EB gelegt werden muss, wird die obere Halbbrückenanordnung Ho aus- und die untere Halbbrückenanordnung Hu eingeschaltet. Der Strom, der durch das Zellmodul Z fließt, fließt dann über die untere Halbbrückenanordnung Hu. If the module monitoring electronics MSC detects a current bypass in the region of the intrinsically safe battery module EB by means of a parameter indicative of an internal short circuit of the intrinsically safe battery module EB, the upper half-bridge arrangement H o is switched off and the lower half-bridge arrangement H u is switched on. The current flowing through the cell module Z then flows through the lower half-bridge arrangement H u .
Erkennt die Modulüberwachungselektronik MSC anhand einer Kenngröße, die auf einen internen Kurzschluss des eigensicheren Batteriemoduls EB schließen lässt, dass eine Entladevorrichtung oder eine Schnellentladevorrichtung im Bereich des eigensicheren Batteriemoduls EB zur Anwendung gebracht werden muss, wird die obere Halbbrückenanordnung Ho aus- und die untere Halbbrückenanordnung Hu eingeschaltet. Der Strom, der durch das Zellmodul Z fließt, fließt dann über die untere Halbbrückenanordnung Hu.If the module monitoring electronics MSC recognizes an internal short-circuit of the intrinsically safe battery module EB that an unloading device or a fast discharge device in the area of the intrinsically safe battery module EB must be applied, the upper half-bridge arrangement H o off and the lower half-bridge arrangement H u switched on. The current flowing through the cell module Z then flows through the lower half-bridge arrangement H u .
Neben der in
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