DE102014018706A1 - Battery and vehicle with a battery - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Batterie (3), welche eine vorgegebene Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (1) und eine zentrale Batterieelektronik (4) zur Überwachung der Einzelzellen (1) umfasst. Erfindungsgemäß ist je Einzelzelle (1) eine integrierte Zellelektronik (2) zur Überwachung der zugehörigen Einzelzelle (1) vorgesehen, wobei die jeweilige integrierte Zellelektronik (2) mit der zentralen Batterieelektronik (4) koppelbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie (3).The invention relates to a battery (3) which comprises a predetermined number of individual cells (1) connected in parallel and / or in series with one another and central battery electronics (4) for monitoring the individual cells (1). According to the invention, an integrated cell electronics (2) for monitoring the associated individual cell (1) is provided for each individual cell (1), wherein the respective integrated cell electronics (2) can be coupled to the central battery electronics (4). Furthermore, the invention relates to a vehicle with such a battery (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Batterie, welche eine vorgegebene Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen und eine Batterieelektronik zur Überwachung der Einzelzellen umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie.The invention relates to a battery which comprises a predetermined number of parallel and / or series-connected individual cells and a battery electronics for monitoring the individual cells. The invention further relates to a vehicle with such a battery.
Batterien für Fahrzeuganwendungen, insbesondere für Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge und/oder mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeuge, oder für Stationäranwendungen, wie beispielsweise Stromversorger und Stromspeicher, umfassen eine Anzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen und eine Batterieelektronik zur Überwachung der Einzelzellen. Zur elektrischen Verschaltung der Einzelzellen sind diese mittels elektrisch leitfähiger Zellverbinder verbunden. Elektrische Pole der Einzelzellen sind mittels stoff- und/oder formschlüssiger Verfahren aneinander befestigbar. Zudem ist der jeweilige Zellpol oder jeder Zellverbinder mit einer Zellelektronik zur Zellspannungsmessung und Überwachung sowie zum Ladungsausgleich zwischen den Einzelzellen verbunden, wobei die Zellelektronik als Platine ausgebildet und einer vorgegebenen Anzahl von Einzelzellen zugeordnet ist. Einzelne Spannungssignale sind über Leiterbahnen einen Anschlusselement zuführbar, welcher drahtgebunden mit der Batterieelektronik gekoppelt ist.Batteries for vehicle applications, in particular for electric vehicles, hybrid vehicles and / or fuel cell-powered vehicles, or for stationary applications, such as electricity supplier and power storage, comprise a number of connected in series and / or parallel single cells and battery electronics for monitoring the individual cells. For the electrical connection of the individual cells, these are connected by means of electrically conductive cell connectors. Electric poles of the individual cells can be fastened to one another by means of material and / or positive locking methods. In addition, the respective cell pole or each cell connector is connected to a cell electronics for cell voltage measurement and monitoring and for charge balance between the individual cells, the cell electronics is designed as a board and assigned to a predetermined number of individual cells. Individual voltage signals can be fed via conductor tracks to a connecting element which is connected in a wired manner to the battery electronics.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie mit einer vorgegebenen Anzahl parallel und/oder seriell miteinander verschalteter Einzelzellen und einer Batterieelektronik zur Überwachung sowie ein verbessertes Fahrzeug mit einer solchen Batterie anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved battery with a predetermined number of parallel and / or serially interconnected single cells and a battery electronics for monitoring and an improved vehicle with such a battery.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Batterie durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des Fahrzeuges durch die in Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved in terms of the battery by the in
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine Batterie umfasst eine vorgegebene Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen und eine zentrale Batterieelektronik zur Überwachung der Einzelzellen. Erfindungsgemäß umfasst die Batterie je Einzelzelle eine integrierte Zellelektronik zur Überwachung der zugehörigen Einzelzelle, wobei die jeweilige integrierte Zellelektronik mit der zentralen Batterieelektronik koppelbar ist.A battery comprises a predetermined number of parallel and / or series interconnected individual cells and a central battery electronics for monitoring the individual cells. According to the invention, the battery per individual cell comprises integrated cell electronics for monitoring the associated individual cell, wherein the respective integrated cell electronics can be coupled to the central battery electronics.
Durch die zellintegrierte Anordnung der Zellelektronik sind ein Bauraumbedarf und auch ein Montageaufwand der Batterie verringert, wodurch eine Kostenersparnis in Bezug auf die Herstellung der Batterie erzielt werden kann.The cell-integrated arrangement of the cell electronics, a space requirement and also an assembly cost of the battery are reduced, whereby a cost savings in terms of the production of the battery can be achieved.
Darüber hinaus ist es mittels der erfindungsgemäßen Lösung nicht erforderlich, eine aus dem Stand der Technik bekannte und zur Überwachung, beispielsweise zur Zellspannungsmessung, vorgesehene Platine in Abhängigkeit der Anzahl der Einzelzellen anzufertigen und anzupassen.Moreover, it is not necessary by means of the solution according to the invention to make and adapt a board known from the prior art and intended for monitoring, for example for cell voltage measurement, as a function of the number of individual cells.
In einer möglichen Ausführungsform ist die jeweilige integrierte Zellelektronik unmittelbar an oder in der jeweiligen Einzelzelle angeordnet, wobei die Zellelektronik mit der außerhalb der Einzelzelle angeordneten, zentralen Batterieelektronik verbunden ist.In one possible embodiment, the respective integrated cell electronics is arranged directly on or in the respective individual cell, the cell electronics being connected to the central battery electronics arranged outside the individual cell.
In einer möglichen Ausführungsform ist die Zellelektronik zur Überwachung mit der Batterieelektronik drahtlos verbunden. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise ein Verkabelungsaufwand entfallen, wodurch eine Montagezeit und somit wiederum Kosten eingespart werden können. Darüber hinaus ist mittels der drahtlosen Verbindung zumindest das Risiko einer mechanischen Beschädigung einer Verkabelung zur Signalübertragung zwischen der jeweiligen Einzelzelle und der Batterieelektronik vermindert.In one possible embodiment, the cell electronics for monitoring with the battery electronics is wirelessly connected. As a result, a cabling effort can be eliminated in a particularly advantageous manner, whereby an assembly time and thus in turn costs can be saved. In addition, at least the risk of mechanical damage to a wiring for signal transmission between the respective individual cell and the battery electronics is reduced by means of the wireless connection.
Insbesondere ist eine im Rahmen der Überwachung mittels der Zellelektronik ermittelte Zellspannung mittels Funkwellen, Ultraschall- und/oder Infrarotwellen drahtlos an die Batterieelektronik übertragbar, wobei eine bidirektionale Signalübertragung, beispielsweise zur Übermittlung von Anweisungen, möglich ist.In particular, a cell voltage determined as part of the monitoring by means of the cell electronics can be transmitted wirelessly to the battery electronics by means of radio waves, ultrasound and / or infrared waves, bidirectional signal transmission, for example for the transmission of instructions, being possible.
Jeder Einzelzelle sind bzw. ist eine bestimmte Frequenz und/oder Wellenlänge und/oder Sende- und Empfangszeit zur Signalübertragung codiert zugeordnet, um übertragene Signale zwischen der jeweiligen Zellelektronik und der Batterieelektronik eindeutig zuordnen zu können.Each individual cell is or is associated with a specific frequency and / or wavelength and / or transmission and reception time coded for signal transmission in order to be able to unambiguously assign transmitted signals between the respective cell electronics and the battery electronics.
Die Zellelektronik zur zellbezogenen Überwachung ist in einer weiteren möglichen Ausführungsform zusätzlich zum passiven Ladungsausgleich vorgesehen. Mittels des passiven Ladungsausgleiches ist es besonders vorteilhaft möglich, eine Überladung von Einzelzellen weitestgehend auszuschließen, so dass eine Lebensdauer, insbesondere von nicht überladungsfähigen Einzelzellen, erhöht werden kann. Im Rahmen des passiven Ladungsausgleiches sind die Einzelzellen mit einem verhältnismäßig hohen Ladezustand entladbar, wobei deren entladene Energie Einzelzellen mit einem geringeren Ladezustand zuführbar ist bis alle Einzelzellen im Wesentlichen den gleichen Ladezustand aufweisen.The cell electronics for cell-related monitoring is provided in a further possible embodiment in addition to the passive charge balance. By means of the passive charge compensation, it is particularly advantageous possible to exclude an overload of individual cells as far as possible, so that a lifetime, especially of non-overloadable single cells, can be increased. In the context of passive charge equalization, the individual cells can be discharged with a relatively high state of charge, with their discharged energy being able to be supplied to individual cells with a lower charge state until all individual cells have substantially the same state of charge.
In einer Weiterbildung umfasst die Zellelektronik Kontaktelemente und ein Gehäuse, in welchem eine entsprechend ausgestaltete Elektronik zur Zellüberwachung, insbesondere zur Zellspannungsmessung und zum Ladungsausgleich, angeordnet ist, wobei jeweils ein Kontaktelement mit einem Ableiter der Einzelzelle verbunden ist. In a further development, the cell electronics comprises contact elements and a housing in which a correspondingly configured electronics for cell monitoring, in particular for cell voltage measurement and charge equalization, is arranged, wherein in each case a contact element is connected to a trap of the single cell.
In einer möglichen Ausbildung der Zellelektronik sind die Kontaktelemente, insbesondere zur formschlüssigen Fixierung an den Ableitern, klammerförmig ausgebildet. Mittels der klammerförmigen Ausbildung ist insbesondere eine Vorfixierung an den Ableitern möglich, so dass eine Handhabung, beispielsweise zur stoffschlüssigen Anordnung der Zellelektronik an den Ableitern, vereinfacht ist.In a possible embodiment of the cell electronics, the contact elements, in particular for positive fixing to the arresters, are designed in the shape of a clamp. By means of the clamp-shaped design, it is possible, in particular, to pre-fix it to the arresters, so that handling, for example, for the cohesive arrangement of the cell electronics on the arresters, is simplified.
Darüber hinaus ist die Zellelektronik über die stoffschlüssige Verbindung zwischen den die Zellpole bildenden Ableitern der Einzelzelle fest gehalten, wobei ein ungewolltes Lösen weitestgehend ausgeschlossen werden kann.In addition, the cell electronics on the cohesive connection between the cell poles forming arresters of the single cell is held firmly, with an unwanted loosening can be largely excluded.
In einer weiteren möglichen Ausbildung sind die Kontaktelemente stoffschlüssig an den Ableitern befestigt, wobei die stoffschlüssige Verbindung aufgrund der Vorfixierung vergleichsweise einfach herstellbar ist.In a further possible embodiment, the contact elements are firmly bonded to the arresters, wherein the cohesive connection is relatively easy to produce due to the prefixing.
Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie.In addition, the invention relates to a vehicle with such a battery.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die Einzelzelle
Die Zellelektronik
Das Steuerungselement
Der Widerstand
Die Batterie
Im Detail zeigt
Die mittels der jeweiligen Zellspannungsmesseinheit
Die anhand der erfassten Signale ermittelten Zellspannungen werden miteinander verglichen, wobei mittels der Batterieelektronik
Unter dem passiven Ladungsausgleich, d. h. einem passiven Balancing, ist zu verstehen, dass insbesondere bei nicht überladungsfähigen Einzelzellen
Beim passiven Ladungsausgleich sind nur die Einzelzellen
Um die an die Batterieelektronik
Wiederum alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass jede Einzelzelle
Der schaltbare Widerstand
Beispielsweise erfolgt die thermische Kopplung zwischen den Zellpolen
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Zellelektronik
Als eine weitere Möglichkeit zur Informationsübertragung zwischen der jeweiligen Zellelektronik
Die Zellelektronik
Die in dem Gehäuse
Ein Kontaktelement
Eine perspektivische Ansicht einer Explosionsdarstellung einer Einzelzelle
Der elektrochemisch aktive Inhalt umfasst eine Elektrodenfolienanordnung
Die Kathodenfolien und Anodenfolien sind an mindestens einem Rand unbeschichtet und ragen als Fahnen
Diese Fahnen
Die Ableiter sind mittels einer Siegelnaht elektrisch isoliert aus der Folie
Wie oben beschrieben, befindet sich die Zellelektronik
Die klammerförmige Ausbildung der freien Enden
Die Einzelzelle
Die
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß der
Insbesondere ist die Zellelektronik
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Einzelzellesingle cell
- 1.11.1
- Pluspolpositive pole
- 1.21.2
- Minuspolminuspol
- 1.31.3
- Zellgehäusecell case
- 1.41.4
- Foliefoil
- 1.51.5
- ElektrodenfolienanordnungElectrode foil arrangement
- 1.5.11.5.1
- FahneBanner, flag
- 22
- Zellelektronikcell electronics
- 2.12.1
- Gehäusecasing
- 2.22.2
- ZellspannungsmesseinheitCell voltage measuring unit
- 2.32.3
- Steuerungselementcontrol element
- 2.42.4
- Sende- und EmpfangseinheitTransmitting and receiving unit
- 2.52.5
- Widerstandresistance
- 2.62.6
- Kontaktelementcontact element
- 2.6.12.6.1
- freies Endefree end
- 33
- Batteriebattery
- 44
- Batterieelektronikbattery electronics
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014018706.3A DE102014018706A1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Battery and vehicle with a battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014018706.3A DE102014018706A1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Battery and vehicle with a battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014018706A1 true DE102014018706A1 (en) | 2016-06-16 |
Family
ID=56081807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102014018706.3A Withdrawn DE102014018706A1 (en) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | Battery and vehicle with a battery |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102014018706A1 (en) |
-
2014
- 2014-12-16 DE DE102014018706.3A patent/DE102014018706A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |