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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul, eine Batterie sowie ein Verfahren zur Überbrückung von zumindest einer Batteriezelle gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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Stand der Technik
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Batteriemodule wie sie zum Beispiel für zumindest elektrisch antreibbare Fahrzeuge, Hybrid-, Plug-in-Hybrid- sowie Elektrofahrzeuge zum Einsatz kommen sind in der Regel mit Lithium-Ionen-Zellen realisiert. Derartige elektrische Energiespeicher, insbesondere elektrochemische und/oder elektrostatische Energiespeicher, werden seriell und/oder parallel miteinander verschaltet, um die benötigte Leistung und den benötigten Energiegehalt für die Traktion eines Fahrzeugs zu realisieren. Die zu einem Batteriemodul verschalteten Batteriezellen sind in einem Batteriegehäuse integriert. Neben den Batteriezellen beinhaltet das Batteriegehäuse auch Schaltelemente, Sicherungen und Sensoren. Die Schnittstelle nach außen zum Fahrzeug ist über Hochvolt-Pole realisiert, die mit den entsprechenden Traktionsleistungen zur fahrzeugseitigen Leistungselektronik verbunden werden können. Die Energieabgabe und -aufnahme nach außen bzw. von außen ist nur möglich, wenn das batterieinterne Steuergerät (BMS = Batteriemanagementsystem) die Hauptschaltelemente schließt. Unter bestimmten Umständen ist ein Schließen der Hauptschaltelemente nicht möglich. Dies können zum Beispiel Übertemperatur, Überspannung, Überstrom oder Ähnliches sein. Bei Betrieb der Batterie werden in diesen Fehlerfällen die Hauptschaltelemente als Sicherheitsfunktion geöffnet und die Batterie damit stromlos geschaltet. Kommt es durch einen der oben genannten Ursachen zu einem Fehlerfall, sodass die Batterie stromlos geschaltet wird, kann die Batterie weder geladen noch entladen werden. Bei gewissen Fehlerfällen lässt sich die Batterie auch nach längeren Wartezeiten nicht mehr starten. Ein Start des Verbrennungsmotors (bei Hybrid- bzw. Plug-in-Hybrid Fahrzeugen) bzw. elektrisch antreibbaren Fahrzeugen ist dann nicht mehr möglich. Im Fehlerfall wird die Batterie gesamte dementsprechend stromlos geschaltet, auch wenn zum Beispiel nur eine einzige Batteriezelle im Batteriemodul einen Fehler aufweist.
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Die
DE 10 2007 017 018 A1 betrifft eine Batterie mit mehreren Batteriezellen. Im Falle eines sich in der Batteriezelle aufbauenden Überdrucks wird eine Zellüberbrückungseinrichtung vorgeschlagen, die bewegliche schaltbare elektrische Kontaktelemente umfasst, die von einem ersten in einen zweiten Schaltzustand geschaltet werden können, um eine Überbrückung von jeweils einzelnen Batteriezellen zu ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul, einer Batterie und einem Verfahren zur Überbrückung von zumindest einer Batteriezelle in einem Batteriemodul nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterie sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Batteriemoduls, der Batterie oder des Verfahrens möglich.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Batteriemodul aufweisend eine Mehrzahl an Batteriezellen und zumindest einen Zellverbinder, wobei der Zellverbinder zumindest einen Strompfad bildet, wodurch zumindest zwei Batteriezellen elektrisch leitend miteinander verbindbar sind. Der Zellverbinder kann in Form einer elektrischen Leitung oder eines elektrischen Bleches ausgestaltet sein. Das Batteriemodul weist zumindest ein Schaltelement auf, wobei das Schaltelement in zumindest eine Schließstellung und in eine Offenstellung schaltbar ist. In der Schließstellung ist elektrische Energie vom Batteriemodul übertragbar, wobei in der Offenstellung das Batteriemodul stromlos schaltbar ist. Darüber hinaus ist das Schaltelement in zumindest eine Notstellung schaltbar, in der elektrische Energie vom Batteriemodul übertragbar ist, wobei zumindest eine Batteriezelle stromlos geschaltet ist. Somit weist das erwähnte Schaltelement zumindest mehr als zwei Schaltstellungen auf.
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Das Schaltelement kann entsprechend zumindest eine weitere Schaltstellung bzw. einen weiteren Schaltzustand einnehmen, der nicht der Offenstellung und nicht der Schließstellung entspricht. Durch die zusätzliche Schaltstellung ist es vorteilhaft möglich, zumindest eine Batteriezelle, insbesondere eine defekte Batteriezelle, stromlos zu schalten, ohne das komplette Batteriemodul stromlos zu schalten, wie es in der Offenstellung des Schaltelementes der Fall ist. Dementsprechend ist es im Fehlerfall möglich zumindest genau eine oder gleichzeitige mehrere defekte Batteriezellen stromlos zu schalten und gleichzeitig die komplette Abschaltung des Batteriemoduls zu verhindern, sodass die fehlerfreien Batteriezellen weiter betrieben werden können. Damit wird vorteilhafterweise erreicht, dass ein Start eines Verbrennungsmotors (bei Hybrid- bzw. Hybrid Plug-in Fahrzeugen) und bei Elektrofahrzeugen ein Start bzw. eine Weiterfahrt ermöglicht wird. In der Notstellung wird zumindest die defekte Batteriezelle von den weiterhin funktionierenden Batteriezellen elektrisch und/oder zumindest teilweise thermisch isoliert.
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Innerhalb der Offenbarung der Erfindung kann zumindest ein Notzellverbinder vorhanden sein, wobei der Notzellverbinder zumindest zwei Batteriezellen derart elektrisch leitend miteinander verbindet, dass in der Notstellung zumindest ein Notstrompfad gebildet ist, um elektrische Energie vom Batteriemodul zu übertragen. Befindet sich das Schaltelement in der Notstellung so wird über einen Notzellverbinder ein Notstrompfad gebildet, der durch das Umschalten des Schaltelementes in die Notstellung derart elektrisch leitend verbunden wird, dass elektrische Energie vom Batteriemodul über den Notstrompfad, welche aus den Notzellverbindern gebildet wird, übertragen werden kann. Batteriezellen können somit derart überbrückt werden, dass nur die Batteriezellen miteinander verbunden sind, die über den Notstrompfad verbunden sind. Neben einzelnen Batteriezellen können über die Notzellverbinder auch einzelne Batteriezellengruppen gebildet werden, wobei z. B. im Fehlerfall die defekten Batteriezellengruppen durch das Schaltelement in der Notstellung stromlos geschaltet werden können. Vorteilhafterweise ergibt sich somit nicht nur ein einziger Strompfad durch die elektrische Energie vom Batteriemodul übertragen werden kann, sondern ein zusätzlicher Strompfad (den Notstrompfad), über welchen im Fehlerfall zumindest die Energie der funktionierenden Batteriezellen übertragen und somit für die Energieversorgung genutzt werden kann.
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Gemäß einer möglichen Weiterbildung kann eine Steuerelektronik zur Überwachung und/oder Kontrolle zumindest einer Batteriezelle oder zumindest einer Gruppe von Batteriezellen vorgesehen sein und in Signalverbindung mit zumindest einem Schaltelement stehen, wobei das Schaltelement durch die Steuerelektronik ansteuerbar ist. Bei der Steuerelektronik kann es sich zum Beispiel über ein Batteriemanagementsystem (BMS) und oder einem Cell Supervising Circuit (CSC) zum Steuern und/oder Regeln der Batteriezellen und/oder des Batteriemoduls handeln. Ein BMS überwacht alle einzelnen Zellspannungen und Zelltemperaturen, sodass die Batteriezellen in zulässigen Spannungs- und Temperaturbereichen betrieben und gleichmäßig belastet werden. Das BMS liefert dabei genaue Informationen über die aktuelle Restkapazität (State of Charge, SOC) und die maximal verfügbare Batteriekapazität (State of Health, SOH) und kann weiterhin Energie zwischen den einzelnen Zellen aktiv umladen (Zellsymmetrie) und ermöglicht so eine Nutzung der maximalen Kapazität aller Zellen. Ein CSC überwacht die einzelnen Zellen und sorgt für ein optimales Zusammenspiel. Damit die Batteriezellen nicht dauerhaft unterschiedlich stark belastet werden, gleicht das CSC den Ladezustand aller Batteriezellen in der Batterie aneinander an. So wird gewährleistet, dass die elektrochemischen und/oder elektrostatischen Batterien die tatsächlich geforderte Fahrleistung bei voller Funktionalität, Leistung und Sicherheit absolvieren. Die Überwachung durch ein BMS oder ein CSC kann dabei einzelne Batteriezellen oder mehrere zu einer Gruppe verschaltete Batteriezellen überwachen. Auf Grundlage der dadurch gewonnenen Informationen kann das BMS und/oder das CSC das Schaltelement derart ansteuern, dass die defekten Batteriezellen stromlos geschaltet werden. Dadurch kann auch vorteilhafterweise erreicht werden, dass frühzeitig Batteriezellen die fehlerhaft sind oder ausfallen könnten, stromlos geschaltet werden. Somit kann auch verhindert werden, dass defekte Batteriezellen durch Überhitzung oder ungewöhnlich große Gasbildung benachbarte Zellen zerstören bzw. in ihrer Leistung einschränken. Folglich ergibt sich eine effektive und effiziente Nutzung der Restenergie der noch funktionierenden Batteriezellen, wodurch die Haltbarkeit des gesamten Batteriemoduls vergrößert werden kann.
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Optional kann eine Mehrzahl an Strompfaden und/oder Notstrompfaden durch eine Mehrzahl von Schaltelementen elektrisch leitend miteinander verbindbar sein. Die Schaltelemente können dabei in Reihe und/oder parallel zueinander verschaltet werden. Dabei können die Schaltelemente an unterschiedlichen Stellen entlang des Strompfades bzw. des Notstrompfades angeordnet und somit elektrisch leitend miteinander verbunden werden, sodass durch die unterschiedlichen Schaltstellungen eine Vielzahl an Strompfaden und/oder Notstrompfaden gebildet werden. Dadurch können mehrere defekte Batteriezellen an unterschiedlichen Stellen bzw. nicht unmittelbar miteinander verbundene Batteriezellen des Batteriemoduls (gleichzeitig) überbrückt werden, sodass entsprechende Strompfade oder Notstrompfade gebildet werden, die die Restenergie der funktionierenden Batteriezellen optimal ausnutzt. Dabei ist es ebenfalls denkbar, dass die Mehrzahl an Schaltelementen zum Beispiel in Reihe zu einer Kaskadenschaltung verschaltet wird. Dementsprechend wird der Strom und oder der Notstrompfad in kleinere, besser überwachbare Pfade untergliedert. Dadurch wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass im Fehlerfall mehrere defekte Batteriezellen einzeln oder in Gruppen stromlos geschaltet werden können und gleichzeitig die Restenergie zur Weiterfahrt und/oder zum Start eines Fahrzeuges genutzt werden.
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Weiterhin vorteilhaft kann es sein, dass das Schaltelement eine Mehrzahl an Notstellungen aufweist, in die es schaltbar ist, wodurch eine Mehrzahl an Strompfaden und oder Notstrompfaden erreichbar ist. Durch eine Mehrzahl an Notstellungen des Schaltelementes können auch mehrere Strompfade und/oder Notstrompfade durch das Schaltelement elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Dementsprechend weist das Schaltelement in jeder Notstellung eine Verbindung zu einem Strompfad und/oder einem Notstrompfad auf, der zur Überbrückung von zumindest einer defekten Batteriezelle genutzt werden kann. Somit ergeben sich eine Vielzahl von alternativen Strom- und/oder Notstrompfaden die elektrische Energie von den Batteriezellen miteinander verschalten kann. Somit kann zum Beispiel entlang des Lebenszyklus des Batteriemoduls nacheinander unterschiedliche defekte Batteriezellen von den funktionierenden Batteriezellen getrennt werden und stromlos geschaltet werden, sodass durch Nutzung der Restenergie der funktionierenden Batteriezellen die Nutzungsdauer der Batterie weiter verlängert wird. Dabei kann der Einsatz von nur einem Schaltelement bereits zu mehreren Strom- oder Notstrompfaden führen, wodurch die Kosten auf Bauteilebene reduziert werden können.
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Das Schaltelement kann vorteilhafterweise von zumindest einem thermischen Isolationselement teilweise oder ganz von diesen umgeben bzw. umhüllt sein. Hierbei kann zum Beispiel an einem Gehäuse des Schaltelementes oder zwischen den einzelnen Bauteilen des Schaltelementes ein thermisches Isolationselement angeordnet sein. Hierbei sind unterschiedliche Wärmedämmstoffe denkbar, wobei im Folgenden auszugsweise gebräuchliche Materialien, die für einen Einsatz geeignet sind aufgezählt werden. So ist zum Beispiel eine Kunststoffisolierung im oder am Schaltelement denkbar, welche auch als Schaum in Form von künstlich-organischem Schaum ausgebildet sein kann, wobei es sich hierbei vorzugsweise um Polyethylen, Polystyrol, Neopor, Polyurethan oder Resolschaum handelt. Daneben sind auch mineralische Fasern, wie Stein und Glaswolle, für eine erfindungsgemäße thermische Trennung denkbar. Besonders vorteilhaft, aufgrund ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit, eignen sich Aerogelmatten und Vakuumdämmplatten. Ebenfalls kann das thermische Isolationselement ein Teil des Batteriemodulgehäuses oder ein Teil eines Batteriegehäuses sein. Durch das thermisches Isolationselement wird vorteilhafterweise erreicht, dass durch die Kontaktelemente des Schaltelementes hergestellten Wärmebrücke weiter reduziert werden können, sodass die thermische Leitfähigkeit verringert ist.
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Darüber hinaus können die Isolationselemente auch zur elektrischen Isolation, insbesondere zur Verhinderung von Funkenbildung dienen. Dadurch wird zusätzlich zur thermischen Isolation auch die elektrische Isolation und somit die Sicherheit weiter erhöht.
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Besonders bevorzugt kann das Schaltelement ein Schütz oder ein Relais oder ein Halbleiter sein. Das Schütz, das Relais oder der Halbleiter dient zur Spannungstrennung zwischen Batteriemodulen bzw. Batterie und Fahrzeug, insbesondere der Fahrzeugelektrik. Das erfindungsgemäße Schütz bzw. das erfindungsgemäße Relais oder der erfindungsgemäße Halbleiter weist dabei vorzugsweise zumindest drei Kontaktelemente und einen Schaltkontakt auf, der zur Verbindung der Kontaktelemente dient, wobei die Kontaktelemente mit den drei Kontakten verbindbar sind. Durch Anlegen einer Spannung wird der Schaltkontakt bei einem Schütz oder einem Relais in der Regel magnetisch gegen die Kontaktelemente gedrückt und schließt somit den elektrischen Kontakt zwischen Batterie und Fahrzeug bzw. Fahrzeugelektrik. Bei einem Halbleiter wird durch Anlegen einer Steuerspannung oder eines Steuerstroms ein Schaltzustand erreicht, durch den der entsprechende Strompfad bzw. Notstrompfad gebildet wird. Aufgrund der Mehrzahl an Kontakten bzw. Kontaktelementen kann ein erfindungsgemäßes Schütz und/oder ein erfindungsgemäßes Relais und/oder ein erfindungsgemäßer Halbleiter auch in eine Vielzahl an Notstellungen geschaltet werden, sodass hierdurch mehrere Strompfade bzw. Notstrompfade elektrisch leitend miteinander verbunden werden können bzw. gebildet werden.
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Optional können zumindest zwei Anschlusspole am Batteriemodul zur elektrischen Energieübertragung vorgesehen sein, wobei zumindest eine Batteriezelle über wenigstens einen Zellverbinder und/oder wenigstens eine Notzellverbinder elektrisch leitfähig mit zumindest einem Anschlusspol verbindbar ist. Die Anschlusspole dienen dabei als Schnittstelle nach außen zum Fahrzeug, und werden mit dem Antrieb und der fahrzeugseitigen Leistungselektronik verbunden. Die Anschlusspole bilden dabei in der Regel zumindest den fahrzeugseitigen Pluspol und den fahrzeugseitigen Minuspol welche durch den Strompfad bzw. den Notstrompfad elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Die Anschlusspole können dabei z. B. als Steckverbindung und oder Anschlussstellen für die Zellverbinder ausgebildet sein, wobei die Anschlusspole darüber hinaus Löcher bzw. Materialausnehmungen aufweisen können, durch die die Zellverbinder durchgeführt werden können. Die Anschlusspole und die Zellverbinder sind vorteilhafterweise aus einem Material ausgeformt, wobei die Anschlusspole und die Zellverbinder zum Beispiel über Muttern verschraubt oder alternativ verschweißt werden können. Weiterhin vorteilhaft kann es sein, wenn die Anschlusspole mit dem BMS oder dem CSC verbunden werden, was zum Beispiel in Form von Sensorleitungen der Fall sein kann, die über Steckkontakte mit den Anschlusspolen verschraubt werden. Somit kann eine Überwachung durch ein BMS und oder ein CSC für das ganze Batteriemodul ermöglicht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Batterie mit zumindest einem erfindungsgemäßen Batteriemodul beansprucht. Damit bringt eine erfindungsgemäße Batterie die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriemodul beschrieben worden sind. Vorteilhaft kann es dabei sein, dass in der Notstellung zumindest ein Batteriemodul stromlos geschaltet ist, wobei gleichzeitig elektrische Energie der restlichen Batteriemodule übertragbar ist. Die Batterie kann eine Mehrzahl an Batteriemodulen und zumindest einen Modulverbinder aufweisen, wobei der Modulverbinder zumindest einen Strompfad bildet, wodurch zumindest zwei Batteriemodule elektrisch leitend miteinander verbindbar sind. Ein Schaltelement ist dabei in eine Schließstellung und in eine Offenstellung bringbar, wobei in der Schließstellung elektrische Energie von der Batterie übertragbar ist und in der Offenstellung die Batterie stromlos schaltbar ist. Das Schaltelement ist in zumindest eine Notstellung schaltbar, in der elektrische Energie von der Batterie übertragbar ist, wobei zumindest eine Batteriezelle stromlos geschaltet ist. Dementsprechend lässt sich das Prinzip von dem beanspruchten Batteriemodul auf die Batterie übertragen und nicht nur einzelne Zellen, sondern auch einzelne Module einer Batterie stromlos schalten, wobei weiterhin elektrische Energie der Batterie übertragbar ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Überbrückung von zumindest einer Batteriezelle in einem Batteriemodul, insbesondere einem Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1–8, mit zumindest einem Zellverbinder, wobei ein Schaltelement in zumindest eine Notstellung schaltbar ist, in der elektrische Energie vom Batteriemodul übertragbar ist, wobei zumindest eine Batteriezelle stromlos geschaltet ist. Ein erfindungsgemäßes Verfahren bringt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriemodul und die erfindungsgemäße Batterie beschrieben worden sind.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welche in der Figur schematisch dargestellt ist. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figur nur beschreibenden Charakter hat und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
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Es zeigt schematisch:
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1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Batterie mit einem erfindungsgemäßen Batteriemodul.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie 100 mit einem erfindungsgemäßen Batteriemodul 110. Das Batteriemodul 110 weist dabei eine Mehrzahl an Batteriezellen 120 auf, welche über die Zellverbinder 130 in Reihe elektrisch miteinander verbunden sind. Die Zellverbinder 130 sind von dem ersten Anschlusspol 111 über die Batteriezellen 120 zu dem zweiten Anschlusspol 111 miteinander verbunden. Zwischen den Anschlusspolen 111 und den Batteriezellen 120 ist jeweils ein Schaltelement 10 zwischen dem positiven Anschlusspol 111 und einer Batteriezelle 120, sowie an dem negativen Anschlusspol 111 und einer Batteriezelle 120 angeordnet. Dementsprechend wird ein erster Strompfad 140 vom negativen Anschlusspol 111 über die Batteriezellen 120 zum positiven Anschlusspol 111 gebildet. Das Schaltelement 10 weist in der 1 drei Schaltstellungen I, II, III auf. In der Schließstellung I wird der negative Anschlusspol 111 über die Zellverbinder 130 elektrisch leitend mit dem positiven Anschlusspol 111 verbunden. Hierbei werden sämtliche Batteriezellen 120 des Batteriemoduls 110 miteinander in Reihe geschaltet. Dabei werden die Anschlusspole 111 mit den Zellverbindern 130 an den Anschlussstellen der Zellverbinder elektrisch leitfähig verschaltet, insbesondere können diese verschraubt oder verschweißt sein. Die Batteriezellen 120 weisen Zellpolanschlüsse auf, die über die Zellverbinder 130 elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Darüber hinaus weisen die Batteriezellen 120 Anschlussmöglichkeiten für ein BMS oder ein CSC auf, welche zum Beispiel in Form von Steckkontakten mit zumindest einem Mittel zur Spannungsmessung elektrisch leitfähigen und oder mit dem zumindest ein Mittel zur Temperaturmessung elektrisch bzw. thermisch leitfähig verbunden sind.
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In der Offenstellung II des Schaltelementes 10 ist das Batteriemodul 110 stromlos geschaltet, sodass sämtliche Batteriezellen 120 keine elektrisch leitfähige Verbindung mit dem positiven und dem negativen Anschlusspol 111 aufweisen. In der Offenstellung II kann somit keine elektrische Energie vom positiven Anschlusspol 111 zum negativen Anschlusspol 111 übertragen werden. In der Notstellung III des Schaltelements 10 wird lediglich ein Teil der Batteriezellen 120 des Batteriemoduls 110 stromlos geschaltet. Dabei weist das Schaltelement 10 an den Kontaktstellen für die Notstellung III eine elektrische Verbindung mit einem Notzellverbinder 131 auf, der dazu dient, bestimmte Batteriezellen 120 zu überbrücken, sodass lediglich die restlichen Batteriezellen 120 elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, sodass die Energie der miteinander verbundenen Batteriezellen 120 vom positiven Anschlusspol 111 zum negativen Anschlusspol 111 übertragen werden kann.
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In dem Ausführungsbeispiel der 1 wird hierbei das Batteriemodul 110 in der Anzahl der Batteriezellen 120 halbiert, wobei die Hälfte des Batteriemoduls 110 stromlos geschaltet wird (Passivseite). Durch die Verwendung von zwei Schaltelementen 10, wie sie in 1 dargestellt sind, ergeben sich durch die zusätzliche Notstellung III des Schaltelementes 10 zwei zusätzliche Notstrompfade 150, wobei jeweils lediglich die Hälfte des Batteriemoduls 110 elektrisch leitfähig miteinander verbunden ist (Aktivseite). Befindet sich das obere Schaltelement 10, am positiven Anschlusspol, in der Notstellung III so wird lediglich die Aktivseite des Batteriemoduls 110 (untere Hälfte des Batteriemoduls 110) elektrisch leitfähig miteinander verbunden, wobei gleichzeitig die Passivseite des Batteriemoduls 110 (obere Hälfte des Batteriemoduls 110) stromlos geschaltet ist. Für den Notstrompfad 150 befindet sich das untere Schaltelement 10, am negativen Anschlusspol 111, in der Schließstellung I, sodass elektrische Energie vom positiven Anschlusspol 111 über die Batteriezellen 120 der Aktivseite zum negativen Anschlusspol 111 übertragen wird. Befindet sich das obere Schaltelement 10 in der Schließstellung I und das untere Schaltelement 10 in der Notstellung III so ergibt sich ein weiterer Notstrompfad 150, bei dem die untere Hälfte des Batteriemoduls 110, welche am negativen Anschlusspol 111 angeordnet ist, stromlos geschaltet ist und lediglich die obere Hälfte der Batteriemoduls 110, welche am positiven Anschlusspol 111 angeordnet ist, elektrisch leitfähigen miteinander verbunden ist, sodass die elektrische Energie der oberen Hälfte des Batteriemoduls 110 vom positiven Anschlusspol 111 zum negativen Anschlusspol 111 übertragen werden kann. Dementsprechend ergibt sich in dem aufgezeigten Ausführungsbeispiel durch die Verwendung von zwei Schaltelementen 10 die Bildung von zwei zusätzlichen Notstrompfaden 150, wobei durch die Notstrompfade 150 das Batteriemodul 110 in der Anzahl der Batteriezellen 120 halbiert wird. Durch die zwei Schaltelemente 10 kann folglich die untere oder die obere Hälfte bzw. die Aktivseite oder die Passivseite des Batteriemoduls 110 stromlos geschaltet werden bzw. die Batteriezellen 120 der andere Hälfte des Batteriemoduls 110 für die weitere Energieversorgung genutzt werden. Diese Packhalbierung des Batteriemoduls 110 sorgt dafür dass im Fehlerfall das Schaltelement 10 die jeweils defekten oder ausgefallenen Batteriezellen 120 durch die Notstellung III des zumindest einen Schaltelementes 10 stromlos geschaltet werden können. Die Restenergie ermöglicht es die Batterie 100 bzw. das Batteriemodul 110 trotz defekter Batteriezellen 120 weiter zu benutzen und zum Beispiel eine Weiterfahrt mit einem Fahrzeug zu ermöglichen.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007017018 A1 [0003]
