DE102013226347A1

DE102013226347A1 - Protective arrangement for an electrical energy storage device

Info

Publication number: DE102013226347A1
Application number: DE102013226347.3A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Kroker; Udo Schriever
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Um eine Maßnahme zu schaffen, mit der Beeinträchtigungen, Gefährdungen oder Schäden an einer elektrischen Energiespeichervorrichtung (200) und darüber hinaus an ihren Anschlüssen (201, 202), damit verbundenen Messabgriffen (203, 204) und/oder mit letzteren verbundenen Messvorrichtungen (205) vermieden werden, wird eine Schutzanordnung (100) für eine wenigstens zwei Anschlüsse (201, 202) aufweisende elektrische Energiespeichervorrichtung (200) vorgeschlagen, wobei wenigstens zwei der wenigstens zwei Anschlüsse (201, 202) mit je wenigstens einem elektrisch leitenden Messabgriff (203, 204) elektrisch leitend verbunden sind und diese Verbindung wenigstens eines der Messabgriffe (203) mit wenigstens einem einen elektrischen Strom im mit diesem wenigstens einen der Messabgriffe (203) verbundenen Anschluss (201) der Energiespeichervorrichtung (200) begrenzenden Strombegrenzungselement (100) ausgebildet ist.In order to provide a measure with the impairments, hazards or damage to an electrical energy storage device (200) and in addition to its terminals (201, 202), associated Meßabgriffen (203, 204) and / or associated with the latter measuring devices (205) a protective arrangement (100) is proposed for an electrical energy storage device (200) having at least two terminals (201, 202), wherein at least two of the at least two terminals (201, 202) are each provided with at least one electrically conductive measuring tap (203, 204) ) are electrically conductively connected and this connection of at least one of the Meßabgriffe (203) with at least one electrical current in the connected to said at least one of the Meßabgriffe (203) connection (201) of the energy storage device (200) limiting current limiting element (100) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung für eine elektrische Energiespeichervorrichtung The invention relates to a protective arrangement for an electrical energy storage device

Stand der Technik State of the art

An elektrischen Energiespeichervorrichtungen, insbesondere Batterien bzw. Akkumulatoren, für einen Einsatz in Fahrzeugen, speziell als Traktionsbatterien in Elektro- oder Hybridfahrzeugen, müssen im Einsatz zur Überwachung ihrer Funktion unterschiedliche Betriebsparameter gemessen werden, wie z.B. von den Energiespeichervorrichtungen abgegebene Spannungen und Ströme oder eine Temperatur der Energiespeichervorrichtungen. Dazu werden Anschlüsse der Energiespeichervorrichtungen mit Messabgriffen verbunden. On electrical energy storage devices, particularly batteries, for use in vehicles, especially as traction batteries in electric or hybrid vehicles, in use to monitor their function, different operating parameters must be measured, such as e.g. voltages and currents emitted by the energy storage devices, or a temperature of the energy storage devices. For this purpose, connections of the energy storage devices are connected to measuring taps.

Ein Kurzschluss zwischen derartigen Messabgriffen stellt einen Kurzschluss der Energiespeichervorrichtung dar, mit der diese Messabgriffe verbunden sind. Dadurch auftretende Kurzschlussströme überschreiten regelmäßig in deutlichem Maße die Ströme, für die die Energiespeichervorrichtungen, deren Anschlüsse, die Messabgriffe und damit verbundene Messvorrichtungen dimensioniert sind. Damit treten an diesen Bauelementen durch einen solchen Kurzschluss Gefährdungen oder im ungünstigsten Fall Schäden auf, insbesondere durch übermäßigen Temperaturanstieg an diesen Bauelementen. Eine Maßnahme, diese Gefährdungen oder Schäden zu verhindern, könnte darin liegen, im Kurzschlussfall die Messabgriffe von den Energiespeichervorrichtungen zu trennen. Damit ließen sich zwar die Kurzschlussströme unterbinden, jedoch verbleiben die Energiespeichervorrichtungen in einem durch das Auftreten des Kurzschlusses hervorgerufenen, unbestimmten Betriebszustand, insbesondere Ladezustand. Auch von einem derartig unbestimmten Betriebszustand kann eine Beeinträchtigung oder Gefährdung einer Betriebsbereitschaft bzw. Betriebssicherheit der Energiespeichervorrichtungen ausgehen. A short between such sensing taps represents a short circuit of the energy storage device to which these taps are connected. As a result, short-circuit currents that occur regularly to a considerable extent exceed the currents for which the energy storage devices, their connections, the measuring taps and the measuring devices connected thereto are dimensioned. As a result, such short-circuiting causes damage to these components or, in the worst case, damage, in particular due to excessive temperature rise on these components. A measure to prevent these hazards or damage could be to disconnect the measuring taps from the energy storage devices in the event of a short circuit. Although this could prevent the short-circuit currents, however, the energy storage devices remain in a caused by the occurrence of the short circuit, indeterminate operating condition, in particular state of charge. Even from such an indeterminate operating condition, an impairment or endangerment of operational readiness or reliability of the energy storage devices can emanate.

Aus der Druckschrift DE 692 28 065 T3 ist eine Sekundärzelle bekannt, die eine Sicherheitsvorrichtung zur Gewährleistung der Sicherheit der Sekundärbatterie zum Zeitpunkt des Auftretens einer Überladung umfasst, wobei die Sicherheitsvorrichtung aus einem PTC-Element (Kaltleiter) mit einer Arbeitstemperatur von 80°C bis 140°C und einem sogenannten empfindlichen Temperaturkoeffizienten von –15 bis –100 besteht. Von dazu als herkömmlich und bekannt bezeichneten, verschiedenen PTC-Elementen soll gemäß der Lehre dieser Druckschrift ein PTC-Element verwendet werden, das vor Überstrom und Überhitzung schützt und in dem ein elektrisch leitendes Polymer mit PTC-Eigenschaften verwendet wird. Das PTC-Element ist sowohl gegenüber Temperatur als auch Stromstärke empfindlich und hat eine solche Funktion, dass der Widerstand des Elements automatisch steigt, wenn entweder die Temperatur oder die Stromstärke eine vorbestimmte Obergrenze überschreiten, so dass der Strom abgeschaltet wird. Ferner wird als in der Technik wohlbekannt bezeichnet, dass ein solches PTC-Element als Sicherheitsvorrichtung in eine Batterie eingebaut werden kann. Als z.B. bereits gängige Praxis wird bezeichnet, dass man eine primäre Lithiumbatterie verwendet, die ein solches PTC-Element enthält, so dass bei einem Kurzschluss der Batterie durch einen äußeren Stromkreis der Strom durch die Wirkung des PTC-Elements abgeschaltet wird, so dass die Sicherheit der Batterie gewährleistet ist. Eine nähere Erläuterung einer derartigen Schaltung und ihrer Funktionsweise ist nicht gegeben. From the publication DE 692 28 065 T3 a secondary cell is known, which comprises a safety device for ensuring the safety of the secondary battery at the time of occurrence of overcharge, the safety device of a PTC element (PTC thermistor) with a working temperature of 80 ° C to 140 ° C and a so-called sensitive temperature coefficient of -15 to -100 exists. Conventional and known various PTC elements are taught to use a PTC element that protects against overcurrent and overheating and uses an electrically conductive polymer having PTC properties. The PTC element is sensitive to both temperature and current, and has such a function that the resistance of the element automatically increases when either the temperature or the current exceeds a predetermined upper limit, so that the power is turned off. Further, as is well known in the art, such a PTC element can be installed as a safety device in a battery. As already common practice is referred to that one uses a primary lithium battery containing such a PTC element, so that in a short circuit of the battery by an external circuit, the power is turned off by the action of the PTC element, so that the security the battery is guaranteed. A more detailed explanation of such a circuit and its operation is not given.

Aus der Druckschrift DE 10 2011 117 474 A1 ist eine Energiespeicherzelle bekannt, die einen elektrischen Verbraucher, z.B. in Form eines Widerstands, z.B. eines PTC-Widerstands, aufweist, welcher parallel zu einem an einen ersten und einen zweiten Zellanschluss elektrisch leitend angeschlossenen Elektrodenstapel geschaltet ist, und eine Schaltvorrichtung, welche in Reihe mit dem elektrischen Verbraucher geschaltet ist. Dabei ist die Schaltvorrichtung ansteuerbar, um den Elektrodenstapel über den elektrischen Verbraucher gezielt zu entladen, wenn die ordnungsgemäße Funktion der Energiespeicherzelle fraglich ist oder eine potentielle Gefährdung durch sie vorliegt, da dann die Handhabung durch einen Benutzer gefährlich oder sogar gesetzlich verboten ist. Dies gilt insbesondere für Energiespeicherzellen, die einen kritischen Ladezustand mit einem hohen Spannungswert enthalten, oder für Wartungs- und Reparaturarbeiten z.B. an einem Fahrzeug mit solchen Energiespeicherzellen, vorzugsweise an einem Kraftfahrzeug mit Elektro- oder Hybridantrieb. Zum Überführen der Energiespeicherzelle ohne weitere Hilfsmittel in einen sicheren Zustand, in dem ihre Betriebsspannung einen vorbestimmten Grenzwert nicht übersteigt, wird die Schaltvorrichtung geschlossen angesteuert, so dass der Verbraucher an den Elektrodenstapel angeschlossen wird. Durch diesen Verbraucher fließt dann Strom aus dem Elektrodenstapel, welchen dieser in Wärmeenergie umwandelt und abgibt. Der Elektrodenstapel kann so über den Verbraucher entladen werden, wobei am ersten und zweiten Zellanschluss keine Energie abgegriffen wird. Dabei soll jede Art von Schaltvorrichtung verwendbar sein, die in einer solchen Weise angesteuert werden kann, dass der elektrische Verbraucher an den Elektrodenstapel angeschlossen wird, so dass der Elektrodenstapel sich über den elektrischen Verbraucher entlädt. Die Schaltvorrichtung wird drahtlos angesteuert (z. B. per Funk) oder ist mittels Signalleitungen mit einer Steuereinrichtung verbunden. Die Schaltvorrichtung kann zwischen einem ersten Schaltzustand für den Normalbetriebszustand der Energiespeicherzelle und einem zweiten Schaltzustand zum Entladen des Elektrodenstapels geschaltet werden, aber auch Schaltvorrichtungen mit mehr als zwei Schaltzuständen sind möglich. From the publication DE 10 2011 117 474 A1 an energy storage cell is known, which has an electrical load, for example in the form of a resistor, for example a PTC resistor, which is connected in parallel to an electrically connected to a first and a second cell terminal electrode stack, and a switching device, which in series with is connected to the electrical load. In this case, the switching device is controllable to selectively discharge the electrode stack on the electrical load when the proper function of the energy storage cell is questionable or there is a potential threat from them, since then the handling by a user is dangerous or even prohibited by law. This applies in particular to energy storage cells which contain a critical state of charge with a high voltage value, or for maintenance and repair work, for example on a vehicle having such energy storage cells, preferably on a motor vehicle with electric or hybrid drive. To transfer the energy storage cell without further aids in a safe state in which their operating voltage does not exceed a predetermined limit, the switching device is driven closed, so that the consumer is connected to the electrode stack. Through this consumer then flows electricity from the electrode stack, which converts this into heat energy and releases. The electrode stack can thus be discharged via the consumer, whereby no energy is tapped off at the first and second cell connection. In this case, any type of switching device should be usable, which can be controlled in such a way that the electrical load is connected to the electrode stack, so that the electrode stack discharges via the electrical load. The switching device is controlled wirelessly (eg by radio) or is connected by means of signal lines to a control device. The switching device can between a first switching state for the normal operating state of the energy storage cell and a second switching state for discharging the electrode stack are switched, but also switching devices with more than two switching states are possible.

Gemäß der Lehre der Druckschrift DE 10 2011 117 474 A1 ist vorzugsweise noch ein dritter Zellanschluss vorgesehen, welcher wenigstens teilweise außerhalb einer Zellumhüllung angeordnet ist und über einen ersten oder einen zweiten Stromableiter mit dem Elektrodenstapel elektrisch leitend verbunden ist, wobei dieser dritte Zellanschluss in Reihe mit dem elektrischen Verbraucher geschaltet ist. Durch diesen dritten Zellanschluss besteht eine einfache Möglichkeit, den elektrischen Verbraucher außerhalb der Zellumhüllung anzuordnen und damit auch die durch den elektrischen Verbraucher bewirkte Wärmeentwicklung außerhalb der Zellumhüllung stattfinden zu lassen. Zudem besteht die Möglichkeit, diesen dritten Zellanschluss auch für andere Zwecke zu nutzen. Weiterhin ist die Schaltvorrichtung derart ansteuerbar, dass der Elektrodenstapel zur Außerbetriebnahme der Energiespeicherzelle von dem ersten oder dem zweiten Zellanschluss getrennt wird. Neben dem internen Entladen der Energiespeicherzelle über den Verbraucher kann so zur Erhöhung der Sicherheit für Benutzer und Umgebung verhindert werden, dass die Energiespeicherzelle elektrische Energie abgibt. Ferner ist eine Ausführung beschrieben, in der die Energiespeicherzelle eine Messvorrichtung zum Erfassen von Betriebsparametern der Energiespeicherzelle, z.B. einer Temperatur innerhalb der Energiespeicherzelle oder des Verbrauchers, aufweist, welche innerhalb der Zellumhüllung angeordnet ist, wobei Messsignale dieser Messvorrichtung am dritten und ggf. ersten oder zweiten Zellanschluss anliegen. Sofern die Entladefunktion der Energiespeicherzelle über den Verbraucher durch die Schaltvorrichtung nicht aktiviert ist, können die Messsignale der Messvorrichtung am dritten Zellanschluss oder über dem dritten und dem ersten bzw. zweiten Zellanschluss abgegriffen werden. According to the teaching of the document DE 10 2011 117 474 A1 Preferably, a third cell connection is also provided, which is at least partially arranged outside a cell envelope and is electrically conductively connected to the electrode stack via a first or a second current conductor, this third cell connection being connected in series with the electrical load. By means of this third cell connection, there is a simple possibility of arranging the electrical consumer outside the cell envelope and thus also allowing the heat development caused by the electrical consumer to take place outside the cell envelope. It is also possible to use this third cell connection for other purposes. Furthermore, the switching device can be controlled in such a way that the electrode stack for decommissioning the energy storage cell is separated from the first or the second cell connection. In addition to the internal discharge of the energy storage cell via the consumer so can be prevented to increase the safety of users and environment that the energy storage cell emits electrical energy. Furthermore, an embodiment is described in which the energy storage cell has a measuring device for detecting operating parameters of the energy storage cell, eg a temperature within the energy storage cell or the consumer, which is arranged within the cell envelope, wherein measurement signals of this measuring device on the third and possibly first or second Cell connection abut. If the discharging function of the energy storage cell via the load is not activated by the switching device, the measuring signals of the measuring device can be tapped off at the third cell connection or via the third and the first or second cell connection.

Bei der in der Druckschrift DE 10 2011 117 474 A1 beschriebenen Energiespeicherzelle können die Messsignale der Messvorrichtung nur abgegriffen werden, wenn die Schaltvorrichtung offen angesteuert wird, so dass der Verbraucher vom Elektrodenstapel getrennt ist. Eine Maßnahme, mit der Beeinträchtigungen oder Gefährdungen einer Betriebsbereitschaft bzw. Betriebssicherheit oder Schäden an der Energiespeicherzelle, die durch einen Kurzschluss der Zellanschlüsse, insbesondere der mit der Messvorrichtung zum Abgreifen der Messsignale verbundenen Zellanschlüsse, und einen dadurch verursachten, unbestimmten Betriebszustand der Energiespeicherzelle auftreten können, zu verhindern sind, ist der Druckschrift DE 10 2011 117 474 A1 nicht entnehmbar. In the in the publication DE 10 2011 117 474 A1 described energy storage cell, the measuring signals of the measuring device can only be tapped when the switching device is driven open, so that the consumer is separated from the electrode stack. A measure, with the impairments or hazards of operational readiness or reliability or damage to the energy storage cell, which may occur due to a short circuit of the cell terminals, in particular connected to the measuring device for tapping the measurement signals cell terminals, and thereby caused, indeterminate operating state of the energy storage cell, to prevent is the document DE 10 2011 117 474 A1 not removable.

In der Druckschrift DE 10 2011 002 659 A1 ist eine Lithium-Ionen-Batteriezelle beschrieben und ein Kraftfahrzeug angegeben, mit dessen Antriebssystem eine solche Batteriezelle verbunden ist, welche Batteriezelle eine Elektrodenanordnung mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, ein Gehäuse zur Aufnahme der Elektrodenanordnung, sowie einen Deckel zur Schließung einer Öffnung des Gehäuses aufweist. Im Deckel ist ein eine Überladesicherung für die Batteriezelle darstellendes Mittel zur Ausbildung eines elektrischen Kurzschlusses zwischen erster und zweiter Elektrode ausgebildet. Dieses Mittel umfasst ein Kaltleiterelement, auch PTC-Widerstand oder PTC-Thermistor genannt, durch welches in das Mittel zur Ausbildung eines Kurzschlusses zusätzlich eine selbstrückstellende Sicherung eingebracht wird, die wie eine Sicherung funktioniert, die eine Auslösezeit hat, die größer als eine entsprechende Sicherung in einem externen Ladegerät der Batteriezelle ist. Nach Anstieg der Temperatur infolge des Kurzschlusses und der hohen Ströme wird das Kaltleiterelement hochohmig, was zu einer langsamen aber stetigen Entladung der Batteriezelle führt. Das Kaltleiterelement ist dabei an der Außenseite des Gehäuses, bevorzugt des Deckels der Batteriezelle angeordnet und im normalen Betriebszustand nicht thermisch mit dem Inneren der Batteriezelle verbunden. Es ist ferner im normalen Betriebszustand der Batteriezelle nicht Teil eines elektrischen Stromkreises, sondern ist lediglich mit einer Elektrode der Elektrodenanordnung verbunden. Ein Stromkreis und damit ein Anstieg der Temperatur im Kaltleiterelement wird erst durch Auslösen des Mittels zur Ausbildung eines Kurzschlusses bewirkt. Letzteres besteht aus einem oder mehreren, das Kaltleiterelement tragenden bzw. einschließenden Kontaktblechen sowie einem elektrisch leitend ausgebildeten und mit der zweiten Elektrode elektrisch verbundenen, drucksensitiven Element, z.B. einer Membran. Die Membran ist bevorzugt im Deckel der Batteriezelle oder einer Wandung des Gehäuses angeordnet. Nach Auslösen der Membran kommt es zu einem Kurzschluss der Batteriezelle. Kurze Zeit später aber steigt der Widerstand des Kaltleiterelements an und wird dieses so hochohmig, dass die Batteriezelle nur noch langsam durch diesen hochohmigen Widerstand entladen wird. Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem Widerstand des Kaltleiterelements und der Erwärmung durch Stromfluss ein. In the publication DE 10 2011 002 659 A1 a lithium-ion battery cell is described and a motor vehicle specified, with the drive system such a battery cell is connected, which battery cell an electrode assembly having a first electrode and a second electrode, a housing for receiving the electrode assembly, and a lid for closing an opening of the Housing has. In the lid, a means for overcharging the battery cell performing means for forming an electrical short circuit between the first and second electrodes is formed. This means comprises a thermistor element, also called PTC resistor or PTC thermistor, through which in the means for forming a short circuit in addition a self-resetting fuse is introduced, which works like a fuse, which has a tripping time greater than a corresponding fuse in an external charger of the battery cell is. After the temperature rises due to the short circuit and the high currents, the PTC element becomes high-impedance, resulting in a slow but steady discharge of the battery cell. The PTC thermistor element is arranged on the outside of the housing, preferably the cover of the battery cell and not thermally connected in the normal operating state with the interior of the battery cell. It is also not part of an electrical circuit in the normal operating state of the battery cell, but is merely connected to one electrode of the electrode assembly. A circuit and thus an increase in the temperature in the PTC element is only effected by triggering the means for forming a short circuit. The latter consists of one or more, the thermistor element supporting or enclosing contact plates and an electrically conductive and electrically connected to the second electrode, pressure-sensitive element, such as a membrane. The membrane is preferably arranged in the cover of the battery cell or a wall of the housing. After the membrane has been triggered, the battery cell will short-circuit. A short time later, however, increases the resistance of the PTC thermistor element and this is so high impedance that the battery cell is only slowly discharged by this high-impedance resistor. It establishes a balance between the resistance of the PTC element and the heating by current flow.

Eine Maßnahme, mit der Beeinträchtigungen, Gefährdungen oder Schäden der vorbeschriebenen Art durch einen externen Kurzschluss, etwa zwischen mit der ersten und der zweiten Elektrode verbundenen Leitern, insbesondere mit einer Messvorrichtung zum Abgreifen von Messsignalen verbundenen Leitern, verhindert werden können, ist auch der Druckschrift DE 10 2011 002 659 A1 nicht entnehmbar. A measure with which impairments, hazards or damage of the type described above can be prevented by an external short circuit, for instance between conductors connected to the first and the second electrode, in particular conductors connected to a measuring device for picking up measuring signals, is also disclosed in the document DE 10 2011 002 659 A1 not removable.

Aus der Druckschrift DE 10 2007 029 744 A1 ist eine Anordnung mit wenigstens einer Batterie, insbesondere in Form eines Akku-Packs für eine Handwerkzeugmaschine, mit zwei elektrischen Kontakten bekannt, wobei ein erster elektrischer Kontakt mit einem ersten Pol der Batterie und ein zweiter elektrischer Kontakt mit einem zweiten Pol der Batterie verbunden ist. Zwischen dem ersten Kontakt und dem ersten Pol der Batterie ist eine Parallelschaltung aus einem ersten und einem zweiten Widerstand angeordnet. Dabei schaltet der erste Widerstand bei einer ersten Temperatur und der zweite Widerstand bei einer zweiten Temperatur sperrend, wobei die erste Temperatur größer als die zweite Temperatur ist und wobei der erste Widerstand eine höhere Stromtragfähigkeit als der zweite Widerstand aufweist. Der erste und/oder der zweite Widerstand sind vorzugsweise als PTC-Widerstand ausgebildet, dessen elektrischer Widerstand mit der Temperatur zunimmt und bei einer Schalttemperatur sprunghaft aufsteigt. From the publication DE 10 2007 029 744 A1 is an arrangement with at least one battery, in particular in the form of a battery pack for a hand tool, with two electrical contacts known, wherein a first electrical contact with a first pole of the battery and a second electrical contact with a second pole of the battery is connected. Between the first contact and the first pole of the battery, a parallel circuit of a first and a second resistor is arranged. In this case, the first resistor switches at a first temperature and the second resistor at a second temperature blocking, wherein the first temperature is greater than the second temperature and wherein the first resistor has a higher current carrying capacity than the second resistor. The first and / or the second resistor are preferably designed as a PTC resistor whose electrical resistance increases with the temperature and rises abruptly at a switching temperature.

Diese Druckschrift umfasst die allgemeine technische Lehre, eine Parallelschaltung zweier temperaturempfindlicher Widerstände zwischen einem Pol der Batterie und einem elektrischen Kontakt der Anordnung vorzusehen. Dabei ist ein erster Widerstand vorgesehen, der bei einer ersten Temperatur schaltet, und ein zweiter Widerstand, der bei einer zweiten Temperatur schaltet, wobei die erste Temperatur größer als die zweite ist. Auf diese Weise soll eine individuelle Anpassung der Schalttemperatur zu ermöglicht werden, bei der die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem elektrischen Kontakt unterbrochen wird. Dadurch soll die Batterie gegen eine Überhitzung geschützt werden. Im Fall einer aufladbaren Batterie ist diese thermische Absicherung sowohl für eine Abgabe als auch für eine Aufnahme von Strom beim Aufladevorgang der Batterie wirksam. This document comprises the general technical teaching to provide a parallel connection of two temperature-sensitive resistors between a pole of the battery and an electrical contact of the device. In this case, a first resistor is provided, which switches at a first temperature, and a second resistor, which switches at a second temperature, wherein the first temperature is greater than the second. In this way, an individual adjustment of the switching temperature to be made possible, in which the electrical connection between the battery and the electrical contact is interrupted. This should protect the battery against overheating. In the case of a rechargeable battery, this thermal protection is effective for both discharging and receiving power during charging of the battery.

Auch diese Druckschrift zeigt weder eine Messvorrichtung für die Batterie noch eine Maßnahme, mit der Beeinträchtigungen, Gefährdungen oder Schäden der vorbeschriebenen Art an einer solchen Messvorrichtung bzw. der Batterie durch einen an Anschlüssen einer solchen Messvorrichtung auftretenden, externen Kurzschluss verhindert werden können. This publication also shows neither a measuring device for the battery nor a measure with the impairments, hazards or damage of the type described above can be prevented at such a measuring device or the battery by a occurring at terminals of such a measuring device, external short circuit.

Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile DESCRIPTION OF THE INVENTION: Problem, Solution, Advantages

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Maßnahme zu schaffen, mit der Beeinträchtigungen, Gefährdungen oder Schäden der vorbeschriebenen Art an einer elektrischen Energiespeichervorrichtung und darüber hinaus an ihren Anschlüssen, damit verbundenen Messabgriffen und/oder mit letzteren verbundenen Messvorrichtungen vermieden werden. The object of the invention is to provide a measure with which impairments, hazards or damage of the type described above are avoided on an electrical energy storage device and moreover at its terminals, associated measuring taps and / or measuring devices connected to the latter.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schutzanordnung für eine wenigstens zwei Anschlüsse aufweisende elektrische Energiespeichervorrichtung, wobei wenigstens zwei der wenigstens zwei Anschlüsse mit je wenigstens einem elektrisch leitenden Messabgriff elektrisch leitend verbunden sind und diese Verbindung wenigstens eines der Messabgriffe mit wenigstens einem einen elektrischen Strom im mit diesem wenigstens einen der Messabgriffe verbundenen Anschluss der Energiespeichervorrichtung begrenzenden Strombegrenzungselement ausgebildet ist. This object is achieved by a protective arrangement for at least two terminals having electrical energy storage device, wherein at least two of the at least two terminals are electrically connected to at least one electrically conductive Meßabgriff and this connection at least one of the Meßabgriffe with at least one electric current in this at least one of the Meßabgriffe connected terminal of the energy storage device limiting current limiting element is formed.

Die vorbezeichneten Anschlüsse der Energiespeichervorrichtung sind dabei bevorzugt diejenigen Anschlüsse, über die ein Laststrom von der Energiespeichervorrichtung zu einer Nutzlast bzw. einem Verbraucher fließt, durch welchen Laststrom die Nutzlast mit elektrischer Energie gespeist wird, und/oder über die ein Ladestrom zum Zuführen elektrischer Energie in die Energiespeichervorrichtung eingespeist wird. Wenigstens zwei dieser Anschlüsse sind mit je wenigstens einem der genannten Messabgriffe verbunden. Über die Messabgriffe ist z.B. eine an der Energiespeichervorrichtung anliegende Spannung messbar. Erfindungsgemäß ist die Verbindung wenigstens eines der Messabgriffe mit dem zugeordneten der Anschlüsse mit wenigstens einem Strombegrenzungselement ausgebildet. Dieses ist zum Begrenzen eines elektrischen Stroms eingerichtet, der in diesem wenigstens einen der Messabgriffe und in dem damit verbundenen Anschluss der Energiespeichervorrichtung fließt. Das wenigstens eine Strombegrenzungselement verhindert übermäßige Ströme in Messabgriffen und Anschlüssen und dadurch bedingte Beeinträchtigungen, Gefährdungen oder Schäden an diesen Messabgriffen und Anschlüssen bzw. an der Energiespeichervorrichtung. Das wenigstens eine Strombegrenzungselement führt dabei den Strom im wenigstens einen der Messabgriffe und im damit verbundenen wenigstens einen der Anschlüsse und ist dementsprechend dimensioniert. Auch ist ein Stromgrenzwert, d.h. eine höchste Stromstärke, auf den das Strombegrenzungselement den betreffenden Strom im wenigstens einen der Messabgriffe begrenzt, derart dimensioniert, dass ein Stromfluss im wenigstens einen der Messabgriffe während eines bestimmungsgemäßen Betriebs der Energiespeichervorrichtung und an diese über die Messabgriffe angeschlossener Messvorrichtungen nicht beeinträchtigt ist. The above-mentioned connections of the energy storage device are preferably those connections via which a load current flows from the energy storage device to a payload or a consumer, through which load current the payload is supplied with electrical energy, and / or via a charging current for supplying electrical energy in the energy storage device is fed. At least two of these connections are each connected to at least one of the aforementioned measuring taps. About the measuring taps is e.g. a voltage applied to the energy storage device voltage can be measured. According to the invention, the connection of at least one of the measuring taps with the associated one of the terminals is formed with at least one current-limiting element. This is arranged to limit an electric current flowing in this at least one of the measuring taps and in the associated terminal of the energy storage device. The at least one current limiting element prevents excessive currents in Meßabgriffen and connections and consequent impairments, hazards or damage to these Meßabgriffen and connections or to the energy storage device. The at least one current-limiting element thereby carries the current in at least one of the measuring taps and in at least one of the terminals connected thereto and is dimensioned accordingly. Also, a current limit, i. a maximum current to which the current limiting element limits the relevant current in at least one of the measuring taps, dimensioned such that a current flow in at least one of the Meßabgriffe during normal operation of the energy storage device and to this via the Meßabgriffe connected measuring devices is not affected.

Die Erfindung ermöglicht mit geringem Schaltungsaufwand und auf einfache und wirkungsvolle Weise, durch Kurzschluss an Messabgriffen einer elektrischen Energiespeichervorrichtung ausgelöste Beeinträchtigungen, Gefährdungen oder Schäden insbesondere an dieser Energiespeichervorrichtung und darüber hinaus an ihren Anschlüssen, damit verbundenen Messabgriffen und/oder mit letzteren verbundenen Messvorrichtungen zu vermeiden. Im Fall eines derartigen Kurzschlusses wird die Energiespeichervorrichtung auf sichere Weise in einem bestimmten, gefährdungsfreien Betriebszustand bewahrt und damit ein von diesem Kurzschluss und seinen Folgen ausgehendes Sicherheitsrisiko stark vermindert. The invention makes it possible, with little circuit complexity and in a simple and effective manner, to cause impairments, hazards or damage, in particular to this energy storage device and, moreover, at its terminals, associated measuring taps and / or with short circuits caused by measuring taps of an electrical energy storage device to avoid the latter connected measuring devices. In the case of such a short circuit, the energy storage device is safely preserved in a certain, safe operating condition and thus greatly reduced by this short circuit and its consequences security risk.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schutzanordnung ist das Strombegrenzungselement eingerichtet zu einem kontrollierten Entladen der Energiespeichervorrichtung mit einem durch einen vorgegebenen Stromstärkegrenzwert begrenzten Entladestrom. Das Strombegrenzungselement dient somit außer einem Begrenzen des Stroms im wenigstens einen der Messabgriffe auch einem Entladen der Energiespeichervorrichtung und damit einem Überführen der Energiespeichervorrichtung in einen sicheren, gefährdungsfreien, bestimmten Betriebszustand, in dem die Energiespeichervorrichtung spannungs- und stromlos ist. Der durch das Strombegrenzungselement fließende Entladestrom wird vorteilhaft auf dieselbe Stromstärke begrenzt wie die vorbeschriebenen Kurzschlussströme. Im Fall eines in der vorbeschriebenen Weise auftretenden Kurzschlusses an wenigstens einem der Messabgriffe wird die Energiespeichervorrichtung auf sichere Weise in den bestimmten Betriebszustand überführt und damit ein von diesem Kurzschluss und seinen Folgen ausgehendes Sicherheitsrisiko stark vermindert. According to a preferred development of the protective arrangement according to the invention, the current limiting element is set up for a controlled discharging of the energy storage device with a discharge current limited by a predetermined current limiting value. Thus, in addition to limiting the current in at least one of the sensing taps, the current limiting element also serves to discharge the energy storage device and thus transfer the energy storage device to a safe, safe, certain operating state in which the energy storage device is de-energized and de-energized. The current flowing through the current limiting element discharge current is advantageously limited to the same current as the short-circuit currents described above. In the case of a short circuit occurring in the manner described above on at least one of the Meßabgriffe the energy storage device is transferred in a secure manner in the specific operating condition and thus greatly reduced by this short circuit and its consequences security risk.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzanordnung ist das Strombegrenzungselement mit einem Kaltleiterelement, auch als PTC-Element bzw. PTC-Widerstand bezeichnet, ausgebildet. Dies stellt eine bevorzugte Ausgestaltung des Strombegrenzungselements dar, die einfach, wirkungsvoll und robust gegen zumindest kurzzeitige elektrische Überlastung bei Auftreten eines Kurzschlusses ist. In a further preferred embodiment of the protective arrangement according to the invention, the current limiting element is formed with a thermistor element, also referred to as a PTC element or PTC resistor. This represents a preferred embodiment of the current limiting element, which is simple, effective and robust against at least short-term electrical overload when a short circuit occurs.

Nach einer vorteilhaften Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzanordnung ist das Strombegrenzungselement mit einem gesteuerten Halbleiterelement ausgebildet. Dieser ist bevorzugt als Transistor mit einer strommessenden Steuerschaltung ausgestaltet. According to an advantageous modification of the above-described embodiment of the protective arrangement according to the invention, the current limiting element is formed with a controlled semiconductor element. This is preferably designed as a transistor with a current-measuring control circuit.

Nach einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schutzanordnung ist das Strombegrenzungselement in die Energiespeichervorrichtung integriert. Durch die integrierte Bauform, bei der insbesondere das Strombegrenzungselement und die Energiespeichervorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse, bevorzug einem Gehäuse der Energiespeichervorrichtung, angeordnet sind, wird eine enge räumliche Verbindung des Strombegrenzungselements mit der Energiespeichervorrichtung geschaffen, die z.B. einer Verbesserung einer Wärmeleitung von der Energiespeichervorrichtung zum Strombegrenzungselement dient, wodurch ein beschleunigtes Ansprechen des Strombegrenzungselements auch auf eine unerwünschte Erwärmung der Energiespeichervorrichtung erzielt wird. Außerdem wird dadurch eine kompakte Bauform erreicht. According to another embodiment of the protection arrangement according to the invention, the current limiting element is integrated into the energy storage device. Due to the integrated design, in particular the current limiting element and the energy storage device are arranged in a common housing, preferably a housing of the energy storage device, a close spatial connection of the current limiting element is provided with the energy storage device, e.g. serves to improve a heat conduction from the energy storage device to the current limiting element, whereby an accelerated response of the current limiting element is also achieved on an undesirable heating of the energy storage device. In addition, this achieves a compact design.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schutzanordnung ist das Strombegrenzungselement als ein Teil des Messabgriffs ausgebildet, der wenigstens nahezu unmittelbar an den Anschluss anschließt, mit dem der Messabgriff verbunden ist. Das Strombegrenzungselement ist also vorteilhaft mit einem dem betreffenden Anschluss zugewandten bzw. zugekehrten bzw. benachbarten bzw. verbundenen Teil des Messabgriffs zusammengefasst bzw. kombiniert bzw. als dieser Teil des Messabgriffs ausgebildet. Dies ergibt eine besonders einfach aufgebaute, kompakte und fehlersichere Ausgestaltung. According to another preferred embodiment of the protection arrangement according to the invention, the current limiting element is designed as a part of the Meßabgriffs, which connects at least almost directly to the terminal, with which the Meßabgriff is connected. The current-limiting element is thus advantageously combined or combined with a part of the measuring tap facing or facing the relevant connection or connected or formed as this part of the measuring tap. This results in a particularly simple design, compact and fail-safe design.

Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine elektrische Energiespeichervorrichtung mit einer Schutzanordnung der vorstehend beschriebenen Art. Dies stellt eine vorteilhafte Ausbildung einer Energiespeichervorrichtung gemäß der Erfindung für einen sicheren Betrieb dar. Insbesondere ist eine solche Energiespeichervorrichtung einsetzbar in einem Kraftfahrzeug, bevorzugt in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug als Traktionsbatterie für einen Fahrzeugantrieb eines derartigen Fahrzeugs. The above object is further achieved by an electrical energy storage device with a protective arrangement of the type described above. This represents an advantageous embodiment of an energy storage device according to the invention for safe operation. In particular, such an energy storage device can be used in a motor vehicle, preferably in an electric or hybrid vehicle as a traction battery for a vehicle drive of such a vehicle.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichervorrichtung ist diese mit wenigstens einer Energiespeicherzelle, d.h. Batterie- bzw. Akkumulatorenzelle, ausgebildet. Bevorzugt ist dabei jede der wenigstens einen Energiespeicherzelle mit einer Schutzanordnung der vorbeschriebenen Art ausgestattet. Damit sind alle von der Energiespeichervorrichtung umfassten Energiespeicherzellen bzw. Messabgriffe einfach und zuverlässig gegen die eingangs beschriebenen Folgen eines Kurzschlusses zwischen Messabgriffen geschützt. In an advantageous development of the electrical energy storage device according to the invention, this is provided with at least one energy storage cell, i. Battery or accumulator cell, formed. Each of the at least one energy storage cell is preferably equipped with a protective arrangement of the type described above. Thus, all of the energy storage device encompassed energy storage cells or Meßabgriffe are easily and reliably protected against the consequences of a short circuit between Meßabgriffen described above.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben, wobei übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Es zeigen: An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below, wherein matching elements in all figures are given the same reference numerals and a repeated description of these elements is omitted. Show it:

1 eine grob schematische Darstellung eines einfachen Beispiels für eine Energiespeichervorrichtung mit einem einfachen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schutzanordnung, und 1 a rough schematic representation of a simple example of a Energy storage device with a simple embodiment of a protective arrangement according to the invention, and

2 eine grob schematische Darstellung eines Kurzschlusses in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. 2 a rough schematic representation of a short circuit in the embodiment according to 1 ,

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Preferred embodiment of the invention

In 1 ist mit dem Bezugszeichen 200 ein einfaches Beispiel einer Energiespeichervorrichtung bezeichnet, die hier lediglich eine einzige Energiespeicherzelle umfasst und mit zwei Anschlüssen bzw. Batteriepolen 201, 202 ausgebildet ist, die einen Pluspol 201 und einen Minuspol 202 der Energiespeichervorrichtung 200 bilden. Beispielsweise ist die Energiespeichervorrichtung 200 als Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs bzw. als Teil einer derartigen Traktionsbatterie ausgebildet. Der Pluspol 201 ist mit einem ersten Messabgriff 203, der Minuspol 202 ist mit einem zweiten Messabgriff 204 elektrisch leitend verbunden. An die Messabgriffe 203, 204 ist eine Messvorrichtung 205 angeschlossen, die im vorliegenden Beispiel durch eine Spannungsmessvorrichtung, hier dargestellt als Voltmeter, zum Messen und/oder Überwachen einer elektrischen Batteriespannung bzw. Zellenspannung zwischen dem Pluspol 201 und dem Minuspol 202 gebildet ist. In 1 is with the reference numeral 200 a simple example of an energy storage device, which here comprises only a single energy storage cell and with two terminals or battery terminals 201 . 202 is formed, which is a plus pole 201 and a negative pole 202 the energy storage device 200 form. For example, the energy storage device 200 designed as a traction battery of an electric vehicle or as part of such a traction battery. The positive pole 201 is with a first measuring tap 203 , the negative pole 202 is with a second measuring tap 204 electrically connected. To the taps 203 . 204 is a measuring device 205 connected, which in the present example by a voltage measuring device, shown here as a voltmeter, for measuring and / or monitoring an electric battery voltage or cell voltage between the positive pole 201 and the negative pole 202 is formed.

Während der Minuspol 202 der Energiespeichervorrichtung 200 unmittelbar mit dem zweiten Messabgriff 204 elektrisch leitend verbunden ist, ist die Verbindung des ersten Messabgriffs 203 mit einem einen elektrischen Strom im mit diesem ersten Messabgriff 203 verbundenen Anschluss, d.h. Pluspol 201 der Energiespeichervorrichtung 200 begrenzenden Strombegrenzungselement 100 ausgebildet. Insbesondere ist der erste Messabgriff 203 über das in Reihe dazu angeordnete Strombegrenzungselement 100 mit dem Pluspol 201 verbunden, so dass der den ersten Messabgriff 203 durchfließende elektrische Strom auch das Strombegrenzungselement 100 durchfließt. Das Strombegrenzungselement 100 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Kaltleiterelement, auch als PTC-Element oder PTC-Widerstand bezeichnet, ausgebildet. Das Kaltleiterelement 100 weist bei niedrigen Temperaturen, bevorzugt im Bereich der Raumtemperatur, einen geringen elektrischen, d.h. ohmschen Widerstand auf. Mit zunehmender Temperatur steigt der Widerstand an, bevorzugt zunächst nur leicht, um bei Erreichen eines Übergangsbereichs der Temperatur stark zuzunehmen, bis die Zunahme des Widerstands bei Temperaturen oberhalb des Übergangsbereichs sich wiederum verringert, die Temperatur-Widerstands-Kennlinie also eine Sättigung erreicht. Unterhalb des Übergangsbereichs kann das elektrische Verhalten des Kaltleiterelements grob vereinfachend als leitend, oberhalb des Übergangsbereichs als sperrend bezeichnet werden. While the negative pole 202 the energy storage device 200 immediately with the second measuring tap 204 is electrically connected, is the connection of the first Meßabgriffs 203 with an electric current in it with this first measuring tap 203 connected connection, ie positive pole 201 the energy storage device 200 limiting current limiting element 100 educated. In particular, the first measuring tap 203 via the current limiting element arranged in series therewith 100 with the positive pole 201 connected so that the first measuring tap 203 flowing electric current and the current limiting element 100 flows. The current limiting element 100 is formed in the illustrated embodiment with a PTC element, also referred to as a PTC element or PTC resistor formed. The PTC thermistor element 100 has at low temperatures, preferably in the range of room temperature, a low electrical, ie ohmic resistance. With increasing temperature, the resistance increases, preferably initially only slightly, in order to increase strongly when a transition region of the temperature is reached, until the increase of the resistance at temperatures above the transition region decreases again, ie the temperature-resistance characteristic reaches saturation. Below the transition region, the electrical behavior of the PTC thermistor element can be referred to as conductive, above the transition region as blocking, for the sake of simplification.

In einer nicht dargestellten Abwandlung der Schutzanordnung nach 1 ist das Strombegrenzungselement 100 mit einem gesteuerten Halbleiterelement ausgebildet, z.B. mit einem gesteuerten Transistor. Auch ist bevorzugt das Strombegrenzungselement 100 in die Energiespeichervorrichtung 200 integriert, z.B. in einem gemeinsamen Gehäuse. Bevorzugt kann ferner das Strombegrenzungselement 100 als ein Teil des ersten Messabgriffs 203 ausgebildet sein, der wenigstens nahezu unmittelbar an den Pluspol 201 anschließt, mit dem der erste Messabgriff 203 verbunden ist. In a modification, not shown, of the protective device according to 1 is the current limiting element 100 formed with a controlled semiconductor element, for example with a controlled transistor. Also preferred is the current limiting element 100 in the energy storage device 200 integrated, eg in a common housing. In addition, the current limiting element may be preferred 100 as part of the first tap 203 be formed, at least almost directly to the positive pole 201 connects, with which the first measuring tap 203 connected is.

In 2 ist eine exemplarische, grob schematische Darstellung eines Kurzschlusses 101 zwischen dem ersten Messabgriff 203 und dem zweiten Messabgriff 204 wiedergegeben. Aufgrund dieses Kurzschlusses entsteht ein durch die von der Energiespeichervorrichtung 200 abgegebene elektrische Spannung hervorgerufener, hoher elektrischer Strom in den Messabgriffen 203, 204, der Energiespeichervorrichtung 200 und dem Strombegrenzungselement 100. Alle diese Elemente erwärmen sich dadurch stark. Durch die starke Erwärmung des Strombegrenzungselements 100 steigt aber auch dessen ohmscher Widerstand stark an und begrenzt dadurch den durch den Kurzschluss ausgelösten Strom. Damit wird die weitere Erwärmung der bezeichneten Elemente, die einen Kurzschlussstromkreis bilden, unterbunden und werden diese Elemente vor Beschädigung durch übermäßige Erwärmung geschützt. Außerdem wird durch den auf diese Weise begrenzten Strom die Energiespeichervorrichtung 200 gezielt entladen, bis die von der Energiespeichervorrichtung 200 abgegebene elektrische Spannung auf Null abgesunken ist und damit kein Strom im Kurzschlussstromkreis mehr fließt. In 2 is an exemplary, rough schematic representation of a short circuit 101 between the first measuring tap 203 and the second measuring tap 204 played. Due to this short circuit, a voltage is generated by the energy storage device 200 delivered electrical voltage caused, high electrical current in the Meßabgriffen 203 . 204 , the energy storage device 200 and the current limiting element 100 , All of these elements heat up greatly. Due to the strong heating of the current limiting element 100 However, its ohmic resistance also rises sharply, limiting the current caused by the short circuit. Thus, the further heating of the designated elements forming a short-circuit circuit is inhibited and these elements are protected from being damaged by excessive heating. In addition, by the thus limited current, the energy storage device 200 Discharged specifically until the energy storage device 200 delivered electrical voltage has dropped to zero and thus no current in the short-circuit current flows more.

Je nach konstruktiver Ausgestaltung der Energiespeichervorrichtung 200, der Messabgriffe 203, 204 und des Strombegrenzungselements 100 kann dieser Entladevorgang unterschiedlich vonstatten gehen. Bei einer sehr engen thermischen Kopplung zwischen der Energiespeichervorrichtung 200, den Messabgriffen 203, 204 und dem Strombegrenzungselement 100 kann sich ein weitgehend stationärer Zustand mit wenigstens weitgehend konstanten Temperaturen und gleichförmigem Kurzschlussstrom einstellen. Bei einer anderen konstruktiven Auslegung kann es auch zu einer periodisch an- und abschwellenden Entladung der Energiespeichervorrichtung 200 über das Strombegrenzungselement 100 kommen. Dabei sinkt nach der ersten starken Erwärmung durch einen anfänglich hohen Kurzschlussstrom dieser Strom durch die Temperaturerhöhung des Strombegrenzungselements 100 ab. Dadurch wird die weitere Erwärmung unterbunden, die Messabgriffe 203, 204 und ggf. die Energiespeichervorrichtung 200 samt dem Strombegrenzungselement 100 kühlen sich ab. Das wiederum führt zu einem Absinken des ohmschen Widerstands des Strombegrenzungselements 100. Damit aber steigt der Kurzschlussstrom erneut an, und es beginnt ein Kreislauf, durch den die Energiespeichervorrichtung 200 gezielt entladen wird, bis die Spannung Null ist. Die Energiespeichervorrichtung wird also in einen definierten Zustand, d.h. Ladezustand, überführt. Depending on the structural design of the energy storage device 200 , the meter taps 203 . 204 and the current limiting element 100 This unloading process can be different. With a very close thermal coupling between the energy storage device 200 , the measuring taps 203 . 204 and the current limiting element 100 can be a largely stationary state with at least largely constant temperatures and uniform short-circuit current set. In another constructive design, it can also lead to a periodically increasing and decreasing discharge of the energy storage device 200 over the current limiting element 100 come. In this case, after the first strong heating due to an initially high short-circuit current, this current decreases due to the temperature increase of the current-limiting element 100 from. This prevents further heating, the measuring taps 203 . 204 and possibly the energy storage device 200 including the current limiting element 100 cool off. That in turn leads to one Decrease of the ohmic resistance of the current limiting element 100 , But this causes the short-circuit current increases again, and it begins a cycle through which the energy storage device 200 is deliberately discharged until the voltage is zero. The energy storage device is thus transferred to a defined state, ie state of charge.

Durch das Strombegrenzungselement 100 wird also zum einen der Kurzschlussstrom auf eine Stromstärke unter einem Stromstärkegrenzwert begrenzt, der derart bemessen ist, dass bei einer vorgegebenen Dimensionierung der vorbeschriebenen Elemente des Kurzschlussstromkreises keine Schäden entstehen, zum anderen der Entladevorgang mit begrenztem Strom ausgeführt. Through the current limiting element 100 Thus, on the one hand, the short-circuit current is limited to a current value below a current limiting value which is dimensioned such that no damage occurs given a predetermined dimensioning of the above-described elements of the short-circuit current circuit, and secondly the discharging process is carried out with limited current.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100: Strombegrenzungselement (Kaltleiterelement) Current limiting element (PTC thermistor element)
101 101: Kurzschluss zwischen 203 und 204 Short circuit between 203 and 204
200 200: Energiespeichervorrichtung Energy storage device
201 201: Anschluss bzw. Batteriepol von 200, hier Pluspol Connection or battery pole of 200 , here plus pole
202 202: Anschluss bzw. Batteriepol von 200, hier Minuspol Connection or battery pole of 200 , here minus pole
203 203: Erster Messabgriff First measuring tap
204 204: Zweiter Messabgriff Second measuring tap
205 205: Messvorrichtung (Voltmeter) Measuring device (voltmeter)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 69228065 T3 [0004]
DE 102011117474 A1 [0005, 0006, 0007, 0007]
DE 102011002659 A1 [0008, 0009]
DE 102007029744 A1 [0010]

Claims

Protection arrangement ( 100 ) for at least two connections ( 201 . 202 ) having electrical energy storage device ( 200 ), wherein at least two of the at least two ports ( 201 . 202 ) each having at least one electrically conductive measuring tap ( 203 . 204 ) are electrically conductively connected and this connection at least one of the measuring taps ( 203 ) with at least one electric current in the at least one of the measuring taps ( 203 ) connected connection ( 201 ) of the energy storage device ( 200 ) limiting current limiting element ( 100 ) is trained.

Protection arrangement ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the current limiting element ( 100 ) is arranged for a controlled discharge of the energy storage device ( 200 ) with a discharge current limited by a predetermined current limit.

Protection arrangement ( 100 ) according to claim 2, characterized in that the current limiting element ( 100 ) is formed with a PTC thermistor element.

Protection arrangement ( 100 ) according to claim 2, characterized in that the current limiting element ( 100 ) is formed with a controlled semiconductor element.

Protection arrangement ( 100 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the current limiting element ( 100 ) into the energy storage device ( 200 ) is integrated.

Protection arrangement ( 100 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the current limiting element ( 100 ) as a part of the measuring tap ( 203 ) is formed which at least almost directly to the terminal ( 201 ), with which the measuring tap ( 203 ) connected is.

Electric energy storage device ( 200 ) with a protective arrangement ( 100 ) according to one or more of the preceding claims.

Electric energy storage device ( 200 ) according to claim 7, characterized by a design with at least one energy storage cell.