DE102015200276A1 - Device and method for discharging a battery cell and battery module Battery, battery system, vehicle, computer program and computer program product - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entladen einer zu entladenden Batteriezelle (1121, ... 112m) in einer Batterie (1000), umfassend eine Vielzahl von Batteriezellen (1kl1, ... 1klm) und eine Vielzahl von Schalteinrichtungen (2kl1, ... 2klm, 200; 500; 5001, ... 5003), gekennzeichnet durch eine Bestimmungseinrichtung (410) zum Bestimmen der zu entladenden Batteriezelle (1121, ... 112m), und eine Betätigungseinrichtung (430) zum Betätigen von Schalteinrichtungen der Vielzahl von Schalteinrichtungen (2kl1, ... 2klm, 200; 500; 5001, ... 5003) derart, dass ein Entladestrom von der zu entladenden Batteriezelle (1121, ... 112m) über die betätigten Schalteinrichtungen fließen kann, ein Batteriemodul, eine Batterie, ein Batteriesystem, ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Entladen einer Batteriezelle, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.The invention relates to a device for discharging a battery cell to be discharged (1121, ... 112m) in a battery (1000), comprising a plurality of battery cells (1kl1, ... 1klm) and a plurality of switching devices (2kl1, ... 2klm, 200; 500; 5001, ... 5003), characterized by determining means (410) for determining the battery cell (1121, ... 112m) to be discharged, and an actuator (430) for operating switching means of the plurality of switching means (2kl1, ... 2klm, 200; 500; 5001, ... 5003) such that a discharge current can flow from the battery cell (1121, ... 112m) to be discharged via the actuated switching devices, a battery module, a battery, a battery system, a vehicle, a method for discharging a battery cell, a computer program, and a computer program product.
Description
Stand der TechnikState of the art
Es ist absehbar, dass sowohl bei stationären Anwendungen, zum Beispiel bei Windkraftanlagen, als auch bei mobilen Anwendungen, zum Beispiel bei Elektrokraftfahrzeugen (electric vehicles, EV), Hybridfahrzeugen (hybrid electric vehicles, HEV) oder Steckdosenhybridfahrzeugen (plug-in hybrid electric vehicles, PHEV), als wieder aufladbare elektrische Energiespeicher (EES, electro-chemical storage system, ESS) vermehrt neue Batteriesysteme bzw. Batteriemodule, zum Beispiel mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren, zum Einsatz kommen werden.It is foreseeable that both in stationary applications, for example in wind turbines, and in mobile applications, for example in electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV) or plug-in hybrid electric vehicles, PHEV), as rechargeable electrical energy storage (EES, electro-chemical storage system, ESS) increasingly new battery systems or battery modules, for example with lithium-ion batteries, will be used.
Ein Batteriesystem umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen beispielsweise zylindrische oder prismatische Batteriezellen oder Batteriezellen mit Elektrodenwickel (Batteriezellwickel, Zellwickel, Jerry Roll, JR). Die Batteriezellen können in Reihe (Serie) verschaltet werden, um die elektrische Spannung zu erhöhen, und / oder parallel verschaltet werden, um den maximalen elektrischen Strom und die Kapazität zu erhöhen. Somit können die Batteriezellen zu Batteriemodulen bzw. Batterieeinheiten zusammengefasst werden. Beim Einsatz zum Antrieb von Fahrzeugen können beispielsweise ca. 100 Batteriezellen (als eine Traktionsbatterie) in Serie bzw. parallel verschaltet werden.A battery system comprises a multiplicity of battery cells, for example cylindrical or prismatic battery cells or battery cells with electrode coils (battery cell coil, cell coil, Jerry Roll, JR). The battery cells can be connected in series (series) to increase the voltage and / or connected in parallel to increase the maximum electric current and capacity. Thus, the battery cells can be combined into battery modules or battery units. When used to drive vehicles, for example, about 100 battery cells (as a traction battery) can be connected in series or in parallel.
Aus
Ein Batteriesystem mit einem integrierten Umrichter kann beispielsweise einen direkten Wandler (direct converter) oder einen direkten Wechselrichter (direct inverter) umfassen. Dabei können Batteriezellen bzw. Batteriemodule zur Veränderung der Strangspannung mit Strömen über Frequenzbereiche bis in den Kilohertz-(kHz-)Bereich betrieben werden.A battery system with an integrated converter may include, for example, a direct converter or a direct inverter. In this case, battery cells or battery modules can be operated to vary the phase voltage with currents over frequency ranges up to the kilohertz (kHz) range.
Der für den Betrieb der Batteriezellen zulässige Temperaturbereich liegt typischer Weise zwischen +5 °C und +40 °C. Im unteren Bereich der Betriebstemperatur kann die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen deutlich abnehmen. Bei Temperaturen von unter ca. 0 °C steigt der Innenwiderstand der Batteriezellen stark an, und die Leistungsfähigkeit und der Wirkungsgrad der Batteriezellen nehmen mit weiter fallenden Temperaturen kontinuierlich ab. Dabei kann auch eine irreversible Schädigung der Batteriezellen auftreten. Auch wenn die Betriebstemperatur überschritten wird, kann die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen deutlich abnehmen. Bei Temperaturen über ca. 40 °C wird die Lebensdauer der Batteriezellen reduziert, unabhängig davon ob die Wärmeenergie (Joulsche Wärmeenergie, thermische Energie) in den Batteriezellen freigesetzt oder von extern zugeführt wird. Dadurch kann ebenfalls eine irreversible Schädigung der Batteriezellen auftreten. Die Schädigung kann zu einer beschleunigten Alterung der Batteriezellen oder, bei Überschreiten einer Grenztemperatur von 130 °C bis 170 °C, zu einer selbsterhaltenden exothermen Reaktion (thermisches Durchgehen, thermal runaway) der Batteriezellen, die beispielsweise zu einem Zellbrand oder einer Zellexplosion führen kann und somit eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellt, führen.The permissible temperature range for operation of the battery cells is typically between +5 ° C and +40 ° C. In the lower range of the operating temperature, the performance of the battery cells can be significantly reduced. At temperatures below about 0 ° C, the internal resistance of the battery cells increases sharply, and the performance and efficiency of the battery cells continue to decrease as temperatures continue to fall. In this case, an irreversible damage to the battery cells can occur. Even if the operating temperature is exceeded, the performance of the battery cells may decrease significantly. At temperatures above approx. 40 ° C, the service life of the battery cells is reduced, regardless of whether the thermal energy (Joule heat energy, thermal energy) is released in the battery cells or supplied externally. As a result, irreversible damage to the battery cells can likewise occur. The damage can lead to an accelerated aging of the battery cells or, when a limit temperature of 130 ° C to 170 ° C, to a self-sustaining exothermic reaction (thermal runaway) of the battery cells, which can lead to cell blight or a cell explosion, for example, and thus pose a danger to humans and the environment.
Für eine schnelle, aber definierte Entladung wird eine Batteriezelle in einem Fehlerfall üblicherweise mittels einer Sicherheitseinrichtung beispielsweise Sicherheitsschaltung mit ihrem Zellengehäuse kurzgeschlossen. Dabei wird die elektrische Energie direkt in der Batteriezelle, in der der Fehler vorliegt, in Wärmeenergie umgewandelt. Außerdem sind mechanische Sicherheitseinrichtungen beispielsweise innendruckbasierte Sicherheitseinrichtungen vergleichsweise ungenau und fehleranfällig.For a fast but defined discharge, a battery cell is usually short-circuited in an error case by means of a safety device, for example, safety circuit with its cell housing. The electrical energy is converted directly into heat energy in the battery cell where the fault is present. In addition, mechanical safety devices, for example, internal pressure-based safety devices are comparatively inaccurate and error-prone.
Um die Sicherheit von Akkumulatoren (Batterien) und Akkumulatorsystemen (Batteriesystemen) zu erhöhen, ist es jedoch erforderlich, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entladen von Batteriezellen bereitzustellen.However, in order to increase the safety of accumulators (batteries) and accumulator systems (battery systems), it is necessary to provide an apparatus and method for discharging battery cells.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass die Wärmeenergie, die beim Entladen einer Batteriezelle beispielsweise in einem Fehlerfall, zumindest teilweise, außerhalb dieser Batteriezelle freigesetzt wird. Somit wird die Wärmeenergie nicht in der Batteriezelle, die beschädigt ist, oder dem Batteriemodul, das beschädigt ist, freigesetzt. Dadurch kann die Sicherheit des Batteriemoduls bzw. der Batterie erhöht werden. Weiterhin kann die Wärmeenergie über mehrere Bauelemente verteilt freigesetzt werden. Somit kann eine thermische Belastung jedes einzelnen Bauelements reduziert werden. Weiterhin kann ein Zeitraum für das Entladen verkürzt werden. Dadurch kann eine Schnellentladung der Batterie bereitgestellt werden. Weiterhin kann der Strom beim Entladen definiert eingestellt beispielsweise gesteuert oder geregelt werden. Dadurch kann ein kontrolliertes Entladen erreicht werden. Somit kann eine Beschädigung der Bauelemente durch das Entladen verhindert werden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren beispielsweise in ein Batteriesystem mit einem integrierten Umrichter und einem direkten Wechselrichter integriert werden. Außerdem kann nach dem Entladen der fehlerhaften und / oder beschädigten Batteriezelle bzw. des fehlerhaften und / oder beschädigten Batteriemoduls ein Weiterbetrieb der Batterie ermöglicht werden. Somit kann beispielsweise eine Weiterfahrt eines Fahrzeugs erreicht werden. Somit kann die Verfügbarkeit der Batterie bzw. des Fahrzeugs erreicht werden.The devices and methods according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that the heat energy released when discharging a battery cell, for example in the event of a fault, at least partially, outside of this battery cell. Thus, the heat energy is not released in the battery cell that is damaged or the battery module that is damaged. As a result, the safety of the battery module or the battery can be increased. Furthermore, the heat energy can be released distributed over several components. Thus, a thermal load of each Component can be reduced. Furthermore, a period for unloading can be shortened. As a result, a rapid discharge of the battery can be provided. Furthermore, the current when discharging defined set, for example, controlled or regulated. This allows a controlled unloading can be achieved. Thus, damage to the components by discharging can be prevented. Furthermore, the devices and methods according to the invention can be integrated, for example, in a battery system with an integrated converter and a direct inverter. In addition, after discharging the faulty and / or damaged battery cell or the faulty and / or damaged battery module further operation of the battery can be made possible. Thus, for example, a further journey of a vehicle can be achieved. Thus, the availability of the battery or the vehicle can be achieved.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Zweckmäßiger Weise kann das Bestimmen der zu entladenden Batteriezelle ein Überwachen der Vielzahl von Batteriezellen zum Detektieren eines kritischen Zustands in der zu entladenden Batteriezelle umfassen. Dadurch kann eine bzw. jede Batteriezelle der Vielzahl von Batteriezellen entladen werden, wenn sie einen kritischen beispielsweise sicherheitskritischen Zustand aufweist.Conveniently, determining the battery cell to be discharged may include monitoring the plurality of battery cells to detect a critical condition in the battery cell to be discharged. As a result, one or each battery cell of the plurality of battery cells can be discharged if it has a critical, for example, safety-critical state.
Zweckmäßiger Weise kann das Betätigen der Schalteinrichtungen ein Überwachen oder Einstellen des Entladestroms umfassen. Dadurch kann das Entladen der Batteriezelle definiert erfolgen.Conveniently, the actuation of the switching means may include monitoring or adjusting the discharge current. As a result, the discharge of the battery cell can be defined.
Zweckmäßiger Weise kann die Vielzahl von Schalteinrichtungen in einer Vielzahl von Koppeleinrichtungen angeordnet sein. Dadurch kann der Aufbau und / oder die Steuerung der Batteriemodule vereinfacht werden.Conveniently, the plurality of switching devices may be arranged in a plurality of coupling devices. Thereby, the structure and / or the control of the battery modules can be simplified.
Zweckmäßiger Weise kann die Vielzahl von Schalteinrichtungen als Vielzahl von Leistungsschalteinrichtungen beispielsweise Leistungsschaltern wie Halbleiterschaltern, Leistungstransistoren, Leistungsfeldeffekttransistoren (Leistungs-FETs), selbstsperrenden Leistungsfeldeffekttransistoren oder Metalloxidfeldeffekttransistoren (MOSFETs) ausgebildet sein. Dadurch kann der Aufbau der Schalteinrichtungen und die Steuerung der Schalteinrichtungen vereinfacht. Weiterhin können die Schalteinrichtungen im Linearbetrieb betrieben werden. Somit kann an den Schalteinrichtungen Wärmeenergie freigesetzt werden. Somit können die Schalteinrichtungen im Entladebetrieb eine zusätzliche Funktion ausführen. Weiterhin kann die freigesetzte Wärmeenergie besser abgegeben und verteilt werden.Conveniently, the plurality of switching devices may be formed as a plurality of power switching devices such as power switches such as semiconductor switches, power transistors, power field effect transistors (FETs), self-blocking power field effect transistors or metal oxide field effect transistors (MOSFETs). Thereby, the structure of the switching devices and the control of the switching devices can be simplified. Furthermore, the switching devices can be operated in linear mode. Thus, heat energy can be released at the switching devices. Thus, the switching devices can perform an additional function in the unloading operation. Furthermore, the released heat energy can be better delivered and distributed.
Zweckmäßiger Weise kann der Entladestrom an Innenwiderständen der betätigten Schalteinrichtungen thermische Energie freisetzen. Somit kann die freigesetzte Wärmeenergie besser abgegeben und verteilt werden.Conveniently, the discharge current to internal resistances of the actuated switching devices can release thermal energy. Thus, the released heat energy can be better delivered and distributed.
Zweckmäßiger Weise kann der Entladestrom an einem Widerstandselement oder Halbleiterelement, das einem der betätigten Schalteinrichtungen zugeordnet ist, thermische Energie freisetzen. Dadurch kann die freigesetzte Wärmeenergie noch besser abgegeben und verteilt werden.Conveniently, the discharge current at a resistive element or semiconductor element associated with one of the actuated switching devices can release thermal energy. As a result, the released heat energy can be delivered and distributed even better.
Zweckmäßiger Weise kann die Vielzahl von Batteriezellen in einer Vielzahl von Batteriemodulen angeordnet sein. Dadurch kann der Aufbau der Batterie modularisiert werden. Dadurch kann Baugruppen standardisiert werden. Somit kann die Wartung und Instandsetzung vereinfacht werden. Weiterhin können Kosten reduziert werden.Conveniently, the plurality of battery cells may be arranged in a plurality of battery modules. As a result, the structure of the battery can be modularized. As a result, assemblies can be standardized. Thus, the maintenance and repair can be simplified. Furthermore, costs can be reduced.
Zweckmäßiger Weise kann die Vielzahl von Batteriezellen in einer Vielzahl von Batteriemodulsträngen angeordnet sein. Dadurch kann der Aufbau der Batterie weiter modularisiert werden. Weiterhin kann die Batterie eine mehrphasige Versorgungsspannung bereitstellen. Somit kann die Vielseitigkeit der Batterie erhöht werden.Conveniently, the plurality of battery cells may be arranged in a plurality of battery module strings. As a result, the structure of the battery can be further modularized. Furthermore, the battery can provide a multi-phase supply voltage. Thus, the versatility of the battery can be increased.
Zweckmäßiger Weise kann der Entladestrom innerhalb eines Batteriemodulstrangs der Vielzahl von Batteriemodulsträngen, in dem die zu entladende Batteriezelle angeordnet ist, fließen. Dadurch kann das Entladen besonders einfach erreicht werden. Außerdem kann ein anderer Batteriemodulstrang oder können andere Batteriemodulstränge der Vielzahl von Batteriemodulsträngen während des Entladens eine Versorgungsspannung bereitstellen. Somit kann die Batterie beim Entladen einen Notbetrieb bereitstellen. Dadurch können die Verfügbarkeit verbessert und die Ausfallsicherheit der Batterie erhöht werden.Conveniently, the discharge current may flow within a battery module string of the plurality of battery module strings in which the battery cell to be discharged is arranged. As a result, unloading can be achieved particularly easily. Additionally, another battery module string or other battery module strings may provide a supply voltage to the plurality of battery module strings during discharge. Thus, the battery can provide emergency operation during unloading. This can improve the availability and increase the reliability of the battery.
Zweckmäßiger Weise kann der Entladestrom über einen Entladepfad des Batteriemodulstrangs fließen. Dadurch kann der Aufbau besonders einfach ausgeführt werden. Somit kann die Batterie beim Entladen einen Notbetrieb bereitstellen. Dadurch können die Verfügbarkeit weiter verbessert und die Ausfallsicherheit der Batterie weiter erhöht werdenConveniently, the discharge current can flow through a discharge path of the battery module string. This allows the construction to be carried out particularly easily. Thus, the battery can provide emergency operation during unloading. As a result, the availability can be further improved and the reliability of the battery can be further increased
Zweckmäßiger Weise kann eine betätigte Schalteinrichtung der betätigten Schalteinrichtungen in dem Entladepfad angeordnet sein. Dadurch kann der Aufbau des Entladepfads vereinfacht werden.Conveniently, an actuated switching device of the actuated switching devices may be arranged in the discharge path. As a result, the structure of the discharge path can be simplified.
Zweckmäßiger Weise kann der Entladestrom durch einen gemeinsamen Entladepfad der Vielzahl von Batteriemodulsträngen fließen. Dadurch kann eine Anzahl von Entladepfaden reduziert werden. Somit können Gewicht und Kosten reduziert werden.Conveniently, the discharge current through a common discharge path of the plurality of battery module strings flow. This can reduce a number of unloading paths. Thus, weight and cost can be reduced.
Zweckmäßiger Weise kann eine andere betätigte Schalteinrichtung der betätigten Schalteinrichtungen in dem gemeinsamen Entladepfad angeordnet sein. Dadurch kann der Aufbau des Entladepfads vereinfacht werden.Conveniently, another actuated switching means of the actuated switching means may be arranged in the common discharge path. As a result, the structure of the discharge path can be simplified.
Zweckmäßiger Weise kann der Entladestrom über einen anderen Batteriemodulstrang oder andere Batteriemodulstränge der Vielzahl von Batteriemodulsträngen fließen. Dadurch können die Entladepfade oder der gemeinsame Entladepfad entfallen. Somit können Gewicht und Kosten weiter reduziert werden.Conveniently, the discharge current may flow over another battery module string or other battery module strings of the plurality of battery module strings. As a result, the discharge paths or the common discharge path can be omitted. Thus weight and costs can be further reduced.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Batteriemodul bereit, das die zuvor beschriebene Vorrichtung umfasst.The invention further provides a battery module comprising the device described above.
Die Erfindung stellt weiterhin eine Batterie bereit, die die zuvor beschriebene Vorrichtung oder das zuvor beschriebene Batteriemodul umfasst.The invention further provides a battery comprising the previously described device or battery module described above.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Batteriesystem bereit, das die zuvor beschriebene Vorrichtung, das zuvor beschriebene Batteriemodul oder die zuvor beschriebene Batterie umfasst.The invention further provides a battery system comprising the apparatus described above, the previously described battery module or the previously described battery.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug wie Elektrokraftfahrzeug, Hybridfahrzeug, Plug-In Hybridfahrzeug oder Elektromotorrad (Elektro-Bike, E-Bike), Elektrofahrrad (Pedal Electric Cycle, Pedelec), ein Seefahrzeug wie Elektroboot oder Unterseeboot (U-Boot), ein Luftfahrzeug oder ein Raumfahrzeug, bereit, das die zuvor beschriebene und mit dem Fahrzeug verbundene Vorrichtung, das zuvor beschriebene und mit dem Fahrzeug verbundene Batteriemodul, die zuvor beschriebene und mit dem Fahrzeug verbundene Batterie oder das zuvor beschriebene und mit dem Fahrzeug verbundene Batteriesystem umfasst.The invention further provides a vehicle, in particular motor vehicle such as electric motor vehicle, hybrid vehicle, plug-in hybrid vehicle or electric motorcycle (electric bike, e-bike), electric bicycle (Pedal Electric Cycle, Pedelec), a maritime vehicle such as electric boat or submarine (submarine) , an aircraft or a spacecraft, including the device previously described and connected to the vehicle, the battery module previously described and connected to the vehicle, the battery previously described and connected to the vehicle, or the battery system previously described and connected to the vehicle ,
Die Erfindung stellt weiterhin entsprechende Verfahren bereit.The invention further provides corresponding methods.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Computerprogramm bereit, das auf einem Datenträger oder in einem Speicher eines Computers gespeichert ist und das von dem Computer lesbare Befehle umfasst, die zur Ausführung eines der zuvor beschriebenen Verfahren bestimmt sind, wenn die Befehle auf dem Computer ausgeführt werden.The invention further provides a computer program stored on a data carrier or in a memory of a computer and comprising computer readable instructions for executing one of the methods described above when the instructions are executed on the computer.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Computerprogrammprodukt bereit, das das zuvor beschriebene Computerprogramm umfasst.The invention further provides a computer program product comprising the computer program described above.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Verfahrensschritte nicht zwangsläufig in der beschriebenen Reihenfolge auszuführen. In einer weiteren Ausführungsform können die Verfahrensschritte auch ineinander verschachtelt sein (Interleaving).It is within the scope of the invention not necessarily to carry out the method steps in the order described. In a further embodiment, the method steps can also be interleaved (interleaving).
Weiterhin ist es möglich, dass einzelne Abschnitte des beschriebenen Verfahrens als einzelne verkaufsfähige Einheiten und restliche Abschnitte des Verfahrens als andere verkaufsfähige Einheiten ausgebildet werden können. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren als verteiltes System auf unterschiedlichen Computer-basierten Instanzen, zum Beispiel Client-Server-Instanzen, zur Ausführung kommen. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Modul seinerseits unterschiedliche Sub-Module umfasst.Furthermore, it is possible that individual sections of the described method can be designed as individual salable units and remaining sections of the method as other salable units. Thus, the method according to the invention can be executed as a distributed system on different computer-based instances, for example client-server instances. For example, it is possible for a module to include different sub-modules.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.Other features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which should not be construed as limiting the invention, with reference to the accompanying drawings.
Das Batteriemodul
Das Batteriemodul
Das Batteriemodul
Das Batteriemodul
Das Batteriesystem
Das Batteriesystem
Im Normalbetrieb steuert die Steuerungsvorrichtung
Weiterhin kann die Steuerungsvorrichtung
Wenn die Steuerungseinrichtung
Das Batteriesystem
Für eine Batteriemodul, umfassend zwei Lithium-Ionen-Batteriezellen mit einer Zellnennspannung von 3,6 V und einem Zellinnenwiderstand (Ri) von 1 mΩ als Batteriezellen und vier MOSFETs als Schalteinrichtungen, ergibt sich folgende beispielhafte Modellrechnung. Für ein Batteriemodul mit zwei Lithium-Ionen-Batteriezellen mit einer Zellnennspannung von 3,6 V, die in Serie geschaltet sind, ergibt sich eine Batteriemodulspannung von 7,2 V. Für eine Schalteinrichtung mit einem Einschaltwiderstand (RDrain-Source(ein), RDS(on)) von 0,137 mΩ. Für einen Batteriemodulstrang mit 48 Schalteinrichtungen ergibt sich für diese 48 Schalteinrichtungen ein Gesamteinschaltwiderstand (ΣRDS(on)) von 6,56 mΩ und für die zwei Batteriezellen und die 48 Schalteinrichtungen ein Gesamtwiderstand (ΣR) von 2 Ri + ΣRDS(on) = 2 × 1 mΩ + 6,56 mΩ = 8,56 mΩ.For a battery module comprising two lithium-ion battery cells with a cell nominal voltage of 3.6 V and a cell internal resistance (R i ) of 1 mΩ as battery cells and four MOSFETs as switching devices, the following exemplary model calculation results. For a battery module with two lithium-ion battery cells with a nominal cell voltage of 3.6 V, which are connected in series, results in a battery module voltage of 7.2 V. For a switching device with an on-resistance (R drain-source (on) , R DS (on) ) of 0.137 mΩ. For a battery module string with 48 switching devices, a total turn- on resistance (ΣR DS (on) ) of 6.56 mΩ results for these 48 switching devices and a total resistance (ΣR) of 2 R i + ΣR DS (on) for the two battery cells and the 48 switching devices. = 2 × 1 mΩ + 6.56 mΩ = 8.56 mΩ.
Für eine temperaturabhängige Widerstandsänderung zwischen Sperrschicht-(Junction-)Temperaturen (TJ) von 25 °C und 150 °C ergibt sich ein Temperaturkoeffizient RDS(on)150°C/ΣRDS(on)25°C von 2.For a temperature-dependent change in resistance between junction temperatures (T J ) of 25 ° C and 150 ° C, a temperature coefficient R DS (on) 150 ° C / ΣR DS (on) 25 ° C of 2 results.
Für einen in
Wenn die Steuerungseinrichtung
Im Folgenden werden mit Bezug auf die
Das Batteriesystem
Für einen in
Das Batteriesystem
Für einen in
Das Batteriesystem
Für einen in
Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „umfassend“ und „aufweisend“ oder dergleichen nicht ausschließen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Die verwendeten Anzahlen sind lediglich beispielhaft, sodass eine Vielzahl zwei, vier, fünf, sechs, oder mehr Elemente oder Schritte umfassen kann. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass Artikel wie „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließen. Weiterhin wird angemerkt, dass Zahlwörter bzw. Ordnungszahlen wie „erste“, „zweite“ usw. ausschließlich zur Unterscheidung von Elementen und Schritten dienen, ohne dabei eine Reihenfolge der Anordnung der Elemente oder der Ausführung der Schritte festzulegen bzw. zu beschränken. Außerdem können die in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Schließlich wird angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.Finally, it is noted that terms such as "comprising" and "having" or the like do not preclude that further elements or steps may be provided. The numbers used are merely exemplary, such that a plurality may include two, four, five, six, or more elements or steps. It should also be noted that articles such as "a" or "One" exclude no variety. Furthermore, it is noted that numerals such as "first", "second", etc., are only for discriminating elements and steps without specifying an order of arrangement of elements or execution of steps. In addition, the features described in connection with the various embodiments may be combined with each other as desired. Finally, it is noted that the reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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