DE102015215797A1 - Battery with integrated discharge circuit - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie (1) mit integrierter Entladeschaltung, umfassend eine Batteriezelle (2), umfassend einen positiven Pol und einen negativen Pol, einen Transistor (3), welcher einen Steuerkontakt und zwei Schaltkontakte umfasst, welcher mit seinen Schaltkontakten zwischen den positiven Pol und den negativen Pol geschaltet ist, um ein Entladen der Batteriezelle (2) über den Transistor (3) zu ermöglichen, und eine Steuerschaltung (4), die dazu eingerichtet ist, bei dem Entladen der Batteriezelle (2) einen Entladestrom (ID) über die Schaltkontakte des Transistors (3) durch ein Anpassen eines Widerstandes des Transistors (3) zwischen den Schaltkontakten zu steuern.The present invention relates to a battery (1) with integrated discharge circuit, comprising a battery cell (2) comprising a positive pole and a negative pole, a transistor (3) comprising a control contact and two switching contacts, which with its switching contacts between the positive Pol and the negative pole is connected to allow discharging of the battery cell (2) via the transistor (3), and a control circuit (4) which is adapted to a discharge current (ID) during discharge of the battery cell (2) via the switching contacts of the transistor (3) by adjusting a resistance of the transistor (3) to control between the switching contacts.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit integrierter Entladeschaltung. In Batteriezellen einer Batterie können Batteriefehler, also interne Defekte, auftreten. Zu solchen Batteriefehlern zählen zum Beispiel lokale Kurzschlüsse. Lokale Kurzschlüsse in Batteriezellen treten zum Beispiel aufgrund einer hohen Anzahl von Ladezyklen, einer Zellalterung oder aufgrund von Produktionsfehlern auf. Diese Batteriefehler stellen im geladenen Zustand der Batterie ein Sicherheitsrisiko dar, da es beispielsweise zu einer lokalen Erhitzung der Batterie kommen kann. The present invention relates to a battery with integrated discharge circuit. In battery cells of a battery, battery errors, ie internal defects, can occur. Such battery faults include, for example, local shorts. Local short circuits in battery cells occur, for example, due to a high number of charging cycles, cell aging or production errors. These battery errors pose a safety risk in the charged state of the battery, since it may, for example, come to a local heating of the battery.

Um das mit einem Batteriefehler einhergehende Risiko zu minimieren, ist es notwendig, nach einem Erkennen eines Batteriefehlers die Batterie schnell in einen sicheren Zustand zu bringen. To minimize the risk associated with a battery failure, it is necessary to quickly bring the battery to a safe state after detecting a battery failure.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Batterie mit integrierter Entladeschaltung umfasst eine Batteriezelle, welche einen positiven Pol und einen negativen Pol umfasst, einen Transistor, welcher einen Steuerkontakt und zwei Schaltkontakte umfasst, wobei der Transistor mit den Schaltkontakten zwischen den positiven Pol und den negativen Pol der Batteriezelle geschaltet ist, um ein Entladen der Batteriezelle über den Transistor zu ermöglichen, und eine Steuerschaltung, die dazu eingerichtet ist, bei dem Entladen der Batteriezelle einen Entladestrom über die Schaltkontakte des Transistors durch ein Anpassen eines Widerstandes des Transistors zwischen den Schaltkontakten zu steuern. The battery with integrated discharge circuit according to the invention comprises a battery cell which comprises a positive pole and a negative pole, a transistor which comprises a control contact and two switching contacts, wherein the transistor is connected with the switching contacts between the positive pole and the negative pole of the battery cell, to allow discharge of the battery cell via the transistor, and a control circuit, which is adapted to control during discharge of the battery cell, a discharge current via the switching contacts of the transistor by adjusting a resistance of the transistor between the switch contacts.

Auf diese Weise wird ein gezieltes Entladen der Batteriezelle über den Transistor ermöglicht. Da der Entladestrom über den Widerstand des Transistors gesteuert wird, kann dieser optimal angepasst werden und somit ein besonders schnelles Entladen der Batteriezelle erfolgen, ohne eine übermäßige Erhitzung der Batteriezelle oder der Batterie durch ein zu schnelles Entladen zu verursachen. Die Batteriezelle kann somit gezielt entladen werden. Eine Leitfähigkeit des Transistors zwischen seinen Schaltkontakten und somit der Widerstand zwischen dessen Schaltkontakten ist dabei abhängig von einer Spannung, die an den Steuerkontakt angelegt wird.In this way, a targeted discharging of the battery cell via the transistor is made possible. Since the discharge current is controlled via the resistor of the transistor, this can be optimally adapted and thus a particularly fast discharge of the battery cell without causing excessive heating of the battery cell or the battery by a too fast discharge. The battery cell can thus be discharged specifically. A conductivity of the transistor between its switching contacts and thus the resistance between the switching contacts is dependent on a voltage which is applied to the control contact.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Es ist vorteilhaft, wenn das Entladen der Batteriezelle von der Steuerschaltung ausgelöst wird, wenn ein Defekt in der Batteriezelle erkannt wurde. Somit wird verhindert, dass die Batteriezelle und somit die Batterie in einen gefährlichen Zustand gerät. It is advantageous if the discharge of the battery cell is triggered by the control circuit when a defect has been detected in the battery cell. This prevents the battery cell and thus the battery from getting into a dangerous state.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung und der Transistor zu einem Konstantstromregler verschaltet sind. Auf diese Weise wird durch eine besonders einfache Schaltungsanordnung ein gleichmäßiges Entladen der Batteriezelle ermöglicht. Dabei kann insbesondere eine Beschädigung des Transistors durch einen zu hohen Strom vermieden werden.Furthermore, it is advantageous if the control circuit and the transistor are connected to a constant current regulator. In this way, a uniform discharge of the battery cell is made possible by a particularly simple circuit arrangement. In particular, a damage of the transistor can be avoided by a too high current.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung einen Widerstand umfasst, der zwischen einen der Pole der Batteriezelle und den Transistor geschaltet ist. Über einen solchen Widerstand kann die in der Batteriezelle gespeicherte Energie abgebaut werden. Somit wird ein unnötiges Erhitzen des Transistors vermieden. Zudem wird es ermöglicht, mittels eines Spannungsabfalls über den Widerstand einen Entladestrom zu erfassen. It is also advantageous if the control circuit comprises a resistor which is connected between one of the poles of the battery cell and the transistor. About such a resistance stored in the battery cell energy can be reduced. Thus, unnecessary heating of the transistor is avoided. In addition, it is possible to detect a discharge current by means of a voltage drop across the resistor.

Es ist vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung einen Mikroprozessor umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, den Widerstand des Transistors zu steuern. Über den Widerstand des Transistors wird auch der Entladestrom gesteuert. Dadurch, dass der Widerstand durch den Mikroprozessor gesteuert wird, werden auch zeitliche variable Abläufe des Entladestroms ermöglicht. So könnte beispielsweise die Batteriezelle zunächst mit einem sehr hohen Ladestrom entladen werden, welcher im späteren Verlauf reduziert wird. It is advantageous if the control circuit comprises a microprocessor which is adapted to control the resistance of the transistor. The resistance of the transistor also controls the discharge current. The fact that the resistance is controlled by the microprocessor, also temporal variable operations of the discharge current is made possible. Thus, for example, the battery cell could first be discharged with a very high charging current, which is reduced in the later course.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung einen Stromsensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, den Entladestrom zu messen, und der Mikroprozessor dazu eingerichtet ist, den Widerstand des Transistors basierend auf dem gemessenen Entladestrom zu steuern. Auf diese Weise kann ein Entladen der Batteriezelle besonders präzise überwacht werden. Es wird somit vermieden, dass diese durch das Entladen in einen gefährlichen Zustand gerät. It is also advantageous if the control circuit comprises a current sensor which is adapted to measure the discharge current, and the microprocessor is adapted to control the resistance of the transistor based on the measured discharge current. In this way, a discharge of the battery cell can be monitored very precisely. It is thus avoided that this gets into a dangerous state by the unloading.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung einen Spannungssensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, einen Spannungsabfall über die Batteriezelle zu messen, und der Mikroprozessor dazu eingerichtet ist, den Widerstand des Transistors basierend auf dem gemessenen Spannungsabfall zu steuern. Auf diese Weise können ein aktueller Zustand der Batteriezelle zu jeder Zeit erfasst werden und der Entladestrom entsprechend angepasst werden. Insbesondere in einer Kombination mit einem Stromsensor können somit auch eine Entladeleistung erfasst werden und ein Überlasten des Transistors vermieden werden. Furthermore, it is advantageous if the control circuit comprises a voltage sensor which is adapted to measure a voltage drop across the battery cell, and the microprocessor is adapted to control the resistance of the transistor based on the measured voltage drop. In this way, a current state of the battery cell can be detected at any time and the discharge current can be adjusted accordingly. In particular, in combination with a current sensor, a discharge power can thus also be detected and an overload of the transistor can be avoided.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Transistor ein Feldeffekttransistor (FET) ist. Auf diese Weise können ein hoher Entladestrom und somit ein schnelles Entladen der Batteriezelle erreicht werden. Dabei ist der Steuerkontakt ein Gate-Kontakt des Transistors und die Schaltkontakte sind ein Drain-Kontakt und ein Source-Kontakt des Transistors.In particular, it is advantageous if the transistor is a field-effect transistor (FET). On In this way, a high discharge current and thus a fast discharge of the battery cell can be achieved. In this case, the control contact is a gate contact of the transistor and the switching contacts are a drain contact and a source contact of the transistor.

Ebenso vorteilhaft ist es, wenn der Transistor ein Bipolartransistor ist. Dabei ist der Steuerkontakt eine Basis des Transistors und die Schaltkontakte sind ein Kollektor und ein Emitter des Transistors.It is equally advantageous if the transistor is a bipolar transistor. In this case, the control contact is a base of the transistor and the switching contacts are a collector and an emitter of the transistor.

Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)Short description of the drawing (s)

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Batterie mit integrierter Entladeschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 1 is a circuit diagram of a battery according to the invention with integrated discharge circuit according to a first embodiment of the invention,

2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Batterie mit integrierter Entladeschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und 2 a circuit diagram of a battery according to the invention with integrated discharge circuit according to a second embodiment of the invention, and

3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Batterie mit integrierter Entladeschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 3 a circuit diagram of a battery according to the invention with integrated discharge circuit according to a third embodiment of the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

1 zeigt ein Schaltbild einer Batterie 1 mit integrierter Entladeschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Batterie 1 umfasst eine Batteriezelle 2, einen Transistor 3 und eine Steuerschaltung 4. Die Steuerschaltung 4 umfasst dabei einen Widerstand 5. 1 shows a circuit diagram of a battery 1 with integrated discharge circuit according to a first embodiment of the invention. The battery 1 includes a battery cell 2 , a transistor 3 and a control circuit 4 , The control circuit 4 includes a resistor 5 ,

Die Batteriezelle 2 umfasst einen positiven Pol und einen negativen Pol. Die Batteriezelle 2 ist in dieser Ausführungsform eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. Der negative Pol der Batteriezelle 2 ist mit einer Schaltungsmasse 8 der Batterie 1 verbunden. Der positive Pol der Batteriezelle 2 ist mit einem Drain-Kontakt D des Transistors 3 verbunden. Ein Source-Kontakt S des Transistors 3 ist mit einer ersten Seite des Widerstandes 5 verbunden. Eine zweite Seite des Widerstandes 5 ist mit der Schaltungsmasse 8 verbunden. Die zweite Seite des Widerstandes 5 ist ferner mit einem Gate-Kontakt G des Transistors 3 verbunden. The battery cell 2 includes a positive pole and a negative pole. The battery cell 2 In this embodiment, a lithium-ion battery cell. The negative pole of the battery cell 2 is with a circuit ground 8th the battery 1 connected. The positive pole of the battery cell 2 is connected to a drain contact D of the transistor 3 connected. A source contact S of the transistor 3 is with a first side of the resistance 5 connected. A second side of the resistance 5 is with the circuit ground 8th connected. The second side of the resistance 5 is further connected to a gate contact G of the transistor 3 connected.

Der Transistor 3 ist ein Feldeffekttransistor (FET) und in dieser ersten Ausführungsform ein Sperrschichtfeldeffekttransistor. Der Drain-Kontakt D und der Source-Kontakt S des Transistors 3 sind die Schaltkontakte des Transistors 3. Der Gate-Kontakt G ist der Steuerkontakt des Transistors 3. Da der Drain-Kontakt D mit dem positiven Pol der Batteriezelle 2 verbunden ist und der Source-Kontakt S über den Widerstand 5 und die Schaltungsmasse 8 mit dem negativen Pol der Batteriezelle 2 verbunden ist, ist der Transistor 3 mit seinen Schaltkontakten zwischen den positiven Pol und den negativen Pol der Batteriezelle 2 geschaltet. Wird eine Spannung zwischen den Gate-Kontakt G und den Source-Kontakt S des Transistors 3 angelegt, so kann eine Leitfähigkeit des Transistors 3 und somit ein Widerstand zwischen dem Drain-Kontakt D und dem Source-Kontakt S abhängig von dieser Spannung gesteuert werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Transistor 3 in seinem linearen Arbeitsbereich betrieben wird. Abhängig von dem Widerstand des Transistors 3 zwischen dessen Drain-Kontakt D und dessen Source-Kontakt S, also abhängig von dessen Leitfähigkeit, fließt ein Entladestrom ID über den Transistor 3 und den Widerstand 5, wodurch die Batteriezelle 2 entladen wird. Es wird somit ein Entladen der Batteriezelle 2 über den Transistor 3 ermöglicht. The transistor 3 is a field effect transistor (FET) and in this first embodiment a junction field effect transistor. The drain contact D and the source contact S of the transistor 3 are the switching contacts of the transistor 3 , The gate contact G is the control contact of the transistor 3 , Since the drain contact D with the positive pole of the battery cell 2 is connected and the source contact S via the resistor 5 and the circuit ground 8th with the negative pole of the battery cell 2 is connected, is the transistor 3 with its switching contacts between the positive pole and the negative pole of the battery cell 2 connected. Will a voltage between the gate contact G and the source contact S of the transistor 3 applied, so can a conductivity of the transistor 3 and thus, a resistance between the drain contact D and the source contact S is controlled depending on this voltage. This is especially the case when the transistor 3 is operated in his linear workspace. Depending on the resistance of the transistor 3 between the drain contact D and the source contact S, that is dependent on its conductivity, a discharge current I D flows through the transistor 3 and the resistance 5 , causing the battery cell 2 unloaded. There is thus a discharge of the battery cell 2 over the transistor 3 allows.

Die Steuerschaltung 4 ist dazu eingerichtet, bei dem Entladen der Batteriezelle 2 den Entladestrom ID über die Schaltkontakte des Transistors 3 durch ein Anpassen des Widerstandes des Transistors 3 zu steuern. In dieser ersten Ausführungsform ist die Steuerschaltung 4 mit dem Transistor 3 zu einem Konstantstromregler verschaltet. Abhängig von dem Entladestrom ID, welcher auch über den Widerstand 5 fließt, ändert sich eine Spannung zwischen dem Gate-Kontakt G und dem Source-Kontakt S des Transistors 3. Steigt der Entladestrom ID an, so steigt auch ein Spannungsabfall zwischen dem Gate-Kontakt G und dem Source-Kontakt S und die Leitfähigkeit des Transistors 3 wird reduziert. Somit sinkt der Entladestrom ID. Sinkt der Entladestrom ID, so sinkt auch ein Spannungsabfall zwischen dem Gate-Kontakt G und dem Source-Kontakt S und die Leitfähigkeit des Transistors 3 wird erhöht, wodurch auch der Entladestrom ID erhöht wird. Auf diese Weise wird der Entladestrom ID auf einen konstanten Wert geregelt. Die Höhe dieses Wertes kann durch eine entsprechende Dimensionierung des Transistors 3 und des Widerstandes 5 gewählt werden. The control circuit 4 is designed to discharge the battery cell 2 the discharge current I D via the switching contacts of the transistor 3 by adjusting the resistance of the transistor 3 to control. In this first embodiment, the control circuit 4 with the transistor 3 interconnected to a constant current controller. Depending on the discharge current I D , which also about the resistance 5 flows, a voltage between the gate contact G and the source contact S of the transistor changes 3 , If the discharge current I D increases, so does a voltage drop between the gate contact G and the source contact S and the conductivity of the transistor increases 3 is reduced. Thus, the discharge current I D decreases. If the discharge current I D decreases, a voltage drop between the gate contact G and the source contact S and the conductivity of the transistor also decreases 3 is increased, whereby the discharge current I D is increased. In this way, the discharge current I D is regulated to a constant value. The height of this value can be determined by a suitable dimensioning of the transistor 3 and the resistance 5 to get voted.

Die Steuerschaltung 4 ist in dieser ersten Ausführungsform auf besonders einfache Weise gestaltet, wobei der Widerstand 5 zwischen einen Pol der Batteriezelle 2, in diesem Falle den negativen Pol der Batteriezelle 2, und den Transistor 3, in diesem Falle den Source-Kontakt des Transistors 3, geschaltet ist. The control circuit 4 is designed in a particularly simple manner in this first embodiment, wherein the resistor 5 between a pole of the battery cell 2 , in this case the negative pole of the battery cell 2 , and the transistor 3 , in this case the source contact of the transistor 3 , is switched.

Obwohl dies nicht in 1 gezeigt ist, ist es vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung 4 ein Schaltelement umfasst, durch welches das Entladen der Batteriezelle 2 ausgelöst wird, wenn ein Defekt in der Batteriezelle 2 erkannt wurde. Ein solches Schaltelement könnte beispielsweise zwischen dem Transistor 3 und dem Widerstand 5 angeordnet sein. Ist dieses Schaltelement nicht leitend, so wird die Batteriezelle 2 nicht entladen. Wird ein Defekt in der Batteriezelle 2 erkannt, so wird dieses Schaltelement in einen leitenden Zustand geschaltet und somit ein Entladen der Batteriezelle 2 ausgelöst. Although not in 1 is shown, it is advantageous if the control circuit 4 a switching element, by which the discharging of the battery cell 2 is triggered when a defect in the battery cell 2 was detected. Such a switching element could, for example, between the transistor 3 and the resistance 5 be arranged. If this switching element is not conductive, then the battery cell 2 not unloaded. Is a defect in the battery cell 2 detected, this switching element is switched to a conductive state and thus discharging the battery cell 2 triggered.

2 zeigt ein Schaltbild einer Batterie 1 mit integrierter Entladeschaltung in einer zweiten Ausführungsform. Die Batteriezelle 2, der Transistor 3 und der Widerstand 5 entsprechen der ersten Ausführungsform. Auch in dieser zweiten Ausführungsform sind der negative Pol der Batteriezelle 2 mit der Schaltungsmasse 8 verbunden und der positive Pol der Batteriezelle 2 mit dem Drain-Kontakt D des Transistors 3 verbunden. Ebenfalls sind der Source-Kontakt S des Transistors 3 mit der ersten Seite des Widerstandes 5 verbunden und die zweite Seite des Widerstandes 5 mit der Schaltungsmasse 8 verbunden. 2 shows a circuit diagram of a battery 1 with integrated discharge circuit in a second embodiment. The battery cell 2 , the transistor 3 and the resistance 5 correspond to the first embodiment. Also in this second embodiment, the negative pole of the battery cell 2 with the circuit ground 8th connected and the positive pole of the battery cell 2 with the drain contact D of the transistor 3 connected. Also, the source contact S of the transistor 3 with the first side of the resistance 5 connected and the second side of the resistance 5 with the circuit ground 8th connected.

In dieser zweiten Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung 4 einen Mikroprozessor 6, der dazu eingerichtet ist, den Widerstand des Transistors 3 zu steuern. Dazu ist jeweils eine Seite des Widerstandes 5 mit jeweils einem Eingang eines Operationsverstärkers 7 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 7 ist mit dem Mikroprozessor 6 verbunden. Es wird somit ein Spannungsabfall über den Widerstand 5 durch den Operationsverstärker 7 in eine Ausgangsspannung umgesetzt, die wiederum an den Mikroprozessor 6 weitergeleitet wird. Der Operationsverstärker 7 in Kombination mit dem Widerstand 5 bildet einen Stromsensor, durch welchen der Entladestrom ID gemessen wird. Somit wird dem Mikroprozessor 6 mit der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 7 ein Messwert für den Entladestrom ID bereitgestellt. In this second embodiment, the control circuit comprises 4 a microprocessor 6 which is adapted to the resistance of the transistor 3 to control. This is one side of the resistance 5 each having an input of an operational amplifier 7 connected. The output of the operational amplifier 7 is with the microprocessor 6 connected. There is thus a voltage drop across the resistor 5 through the operational amplifier 7 converted into an output voltage, in turn to the microprocessor 6 is forwarded. The operational amplifier 7 in combination with the resistance 5 forms a current sensor, through which the discharge current I D is measured. Thus, the microprocessor 6 with the output voltage of the operational amplifier 7 a measured value for the discharge current I D provided.

Der Mikroprozessor 6 ist mit einem Steuerausgang mit dem Gate-Kontakt G des Transistors 3 verbunden. Der Mikroprozessor 6 steuert den Widerstand des Transistors 3 basierend auf dem gemessenen Entladestrom ID. Dazu wird der über den Stromsensor erfasste Entladestrom ID in ein entsprechendes Steuersignal umgesetzt. Dieses Umsetzen kann auf vielfältige Weise erfolgen. So kann beispielhaft auch hier eine Konstantstromregelung realisiert werden oder aber es kann ein vorgegebener zeitlicher Stromverlauf über einen Entladezeitraum abgefahren werden. So könnte beispielsweise zunächst ein sehr hoher Entladestrom ID durch den Mikroprozessor 6 verursacht werden, um die Batteriezelle 2 möglichst schnell aus einem kritischen Bereich zu entladen. Um im weiteren Verlauf des Entladens jedoch ein Überhitzen des Widerstandes 5 oder des Transistors 3 zu vermeiden, kann der Entladestrom ID dann abgesenkt werden. The microprocessor 6 is with a control output to the gate contact G of the transistor 3 connected. The microprocessor 6 controls the resistance of the transistor 3 based on the measured discharge current I D. For this purpose, the discharge current I D detected via the current sensor is converted into a corresponding control signal. This implementation can be done in many ways. Thus, by way of example, a constant-current regulation can also be realized here, or a predetermined time-dependent current profile can be traveled over a discharge period. For example, initially a very high discharge current I D could be generated by the microprocessor 6 caused to the battery cell 2 to unload as quickly as possible from a critical area. In the further course of the discharge, however, an overheating of the resistor 5 or the transistor 3 to avoid the discharge current I D can then be lowered.

3 zeigt ein Schaltbild einer Batterie 1 mit integrierter Entladeschaltung in einer dritten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform. Im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform umfasst die Steuerschaltung 4 in der dritten Ausführungsform jedoch einen Spannungssensor, der dazu eingerichtet ist, einen Spannungsabfall UB über die Batteriezelle 2 zu messen. Dazu ist der Mikroprozessor 6 sowohl mit dem positiven Pol der Batteriezelle 2 als auch mit dem negativen Pol der Batteriezelle 2 über jeweils eine Sensorleitung verbunden. Der Mikroprozessor 6 umfasst den Spannungssensor. Somit ist der Spannungsabfall UB über die Batteriezelle 2 dem Mikroprozessor 6 bekannt. 3 shows a circuit diagram of a battery 1 with integrated discharge circuit in a third embodiment. The third embodiment substantially corresponds to the second embodiment. In contrast to the second embodiment, the control circuit comprises 4 however, in the third embodiment, a voltage sensor configured to cause a voltage drop U B across the battery cell 2 to eat. This is the microprocessor 6 both with the positive pole of the battery cell 2 as well as with the negative pole of the battery cell 2 connected via a respective sensor line. The microprocessor 6 includes the voltage sensor. Thus, the voltage drop U B across the battery cell 2 the microprocessor 6 known.

Im Weiteren wird der Widerstand des Transistors 3 durch den Mikroprozessor 6 basierend auf dem gemessenen Spannungsabfall UB und dem gemessenen Entladestrom ID gesteuert. Dazu wird aus einer Kombination des Spannungsabfalls UB über die Batteriezelle 2 und dem gemessenen Ladestrom ID eine Entladeleistung errechnet und diese auf einen konstanten Wert geregelt, welcher derart gewählt wird, dass ein möglichst hoher Entladestrom ID im Falle eines Defektes der Batteriezelle 2 angesteuert wird, aber zugleich eine Beschädigung des Transistors 3 vermieden wird. In the following, the resistance of the transistor 3 through the microprocessor 6 controlled based on the measured voltage drop U B and the measured discharge current I D. This is done by a combination of the voltage drop U B via the battery cell 2 and the measured charging current I D calculates a discharge power and this regulated to a constant value, which is selected such that the highest possible discharge current I D in the case of a defect of the battery cell 2 is driven, but at the same time damage to the transistor 3 is avoided.

Es sei zu erwähnen, dass der Einsatz des Mikroprozessors 6 in allen Ausführungsformen einen hohen Freiheitsgrad in der Regelung des Entladestroms ermöglicht. It should be noted that the use of the microprocessor 6 in all embodiments allows a high degree of freedom in the control of the discharge current.

In allen Ausführungsformen wird der Transistor 3 bevorzugt in seinem linearen Bereich betrieben. Es wird somit ermöglicht, dass der Entladestrom ID auf einen Zielwert gebracht wird und somit ein kontrolliertes Entladen der Batteriezelle 2 ermöglicht. Im linearen Bereich eines Feldeffekttransistors steigt der Strom über den Drain-Source-Kanal näherungsweise linear mit der über dem Kanal anliegenden Drain-Source-Spannung. Der Kanal kann daher in diesem Bereich als regelbarer Widerstand beschrieben werden.In all embodiments, the transistor 3 preferably operated in its linear range. It is thus possible that the discharge current I D is brought to a target value and thus a controlled discharge of the battery cell 2 allows. In the linear region of a field-effect transistor, the current across the drain-source channel increases approximately linearly with the drain-source voltage applied across the channel. The channel can therefore be described in this area as a variable resistor.

Nach dem Erkennen eines Zellfehlers in der Batteriezelle 2 kann über den Transistor 3 oder ähnliche Halbleiterbauteile der regelbare Entladestrom ID vorgegeben werden, in dem die Zellterminals, also die Pole der fehlerhaften Batteriezelle 2 über ein oder mehrere regelbare Halbleiterbauteile verbunden werden. Im Beispiel des Feldeffekttransistors erfolgt die Regelung des Entladestroms ID über die Vorgabe einer passenden Gate-Source-Spannung. After detecting a cell fault in the battery cell 2 can via the transistor 3 or similar semiconductor components of the variable discharge current I D are given, in which the cell terminals, so the poles of the faulty battery cell 2 be connected via one or more controllable semiconductor devices. In the example of the field effect transistor, the regulation of the discharge current I D takes place via the specification of a suitable gate-source voltage.

Zur Ansteuerung des Transistors sind verschiedene Ansteuerungskonzepte vorteilhaft. Eine Regelung eines zeitabhängigen Entladestroms über eine Kombination aus Strommessung und Ansteuerung durch den Mikroprozessor 6 ist vorteilhaft. Ein solcher Mikroprozessor 6 ist oftmals zur Erkennung von Batteriefehlern ohnehin vorhanden. Durch eine Steuerung einer Entladungsleistung durch den Mikroprozessor 6 kann die Batteriezelle 2 in möglichst kurzer Zeit entladen werden, wobei der Feldeffekttransistor nicht überlastet wird. For driving the transistor different drive concepts are advantageous. A regulation of a time-dependent discharge current via a combination of current measurement and control by the microprocessor 6 is advantageous. Such a microprocessor 6 is often present to detect battery errors anyway. By controlling a discharge power through the microprocessor 6 can the battery cell 2 be discharged in the shortest possible time, the field effect transistor is not overloaded.

Nebst obenstehender Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der 1 bis 3 verwiesen. In addition to the above disclosure is made explicitly to the disclosure of 1 to 3 directed.

Claims (8)

Batterie (1) mit integrierter Entladeschaltung, umfassend: – eine Batteriezelle (2), umfassend einen positiven Pol und einen negativen Pol, – einen Transistor (3), welcher einen Steuerkontakt und zwei Schaltkontakte umfasst, welcher mit seinen Schaltkontakten zwischen den positiven Pol und den negativen Pol geschaltet ist, um ein Entladen der Batteriezelle (2) über den Transistor (3) zu ermöglichen, und – eine Steuerschaltung (4), die dazu eingerichtet ist, bei dem Entladen der Batteriezelle (2) einen Entladestrom (ID) über die Schaltkontakte des Transistors (3) durch ein Anpassen eines Widerstandes des Transistors (3) zwischen den Schaltkontakten zu steuern.Battery ( 1 ) with integrated discharge circuit, comprising: - a battery cell ( 2 ), comprising a positive pole and a negative pole, - a transistor ( 3 ), which comprises a control contact and two switching contacts, which is connected with its switching contacts between the positive pole and the negative pole in order to discharge the battery cell ( 2 ) over the transistor ( 3 ), and - a control circuit ( 4 ), which is set up when discharging the battery cell ( 2 ) A discharge current (I D) on the switching contacts of the transistor ( 3 ) by adjusting a resistance of the transistor ( 3 ) between the switch contacts. Batterie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladen der Batteriezelle (2) von der Steuerschaltung (4) ausgelöst wird, wenn ein Defekt in der Batteriezelle (2) erkannt wurde.Battery according to claim 1, characterized in that the discharging of the battery cell ( 2 ) from the control circuit ( 4 ) is triggered when a defect in the battery cell ( 2 ) was detected. Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (4) und der Transistor (3) zu einem Konstantstromregler verschaltet sind.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 4 ) and the transistor ( 3 ) are connected to a constant current regulator. Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (4) einen Widerstand (5) umfasst, der zwischen einen der Pole der Batteriezelle (2) und den Transistor (3) geschaltet ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 4 ) a resistor ( 5 ) connected between one of the poles of the battery cell ( 2 ) and the transistor ( 3 ) is switched. Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (4) einen Mikroprozessor (6) umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, den Widerstand des Transistors (3) zu steuern. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 4 ) a microprocessor ( 6 ), which is adapted to the resistance of the transistor ( 3 ) to control. Batterie gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuerschaltung einen Stromsensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, den Entladestrom (ID) zu messen, und – der Mikroprozessor (6) dazu eingerichtet ist, den Widerstand des Transistors (3) basierend auf dem gemessenen Entladestrom (ID) zu steuern.A battery according to claim 5, characterized in that - the control circuit comprises a current sensor which is adapted to measure the discharge current (I D ), and - the microprocessor ( 6 ) is adapted to the resistance of the transistor ( 3 ) Based on the measured discharge current (I D) to be controlled. Batterie gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuerschaltung einen Spannungssensor umfasst, der dazu eingerichtet ist, einen Spannungsabfall (UB) über die Batteriezelle zu messen, und – der Mikroprozessor (6) dazu eingerichtet ist, den Widerstand des Transistors (3) basierend auf dem gemessenen Spannungsabfall (UB) zu steuern.Battery according to one of claims 5 or 6, characterized in that - the control circuit comprises a voltage sensor which is adapted to measure a voltage drop (U B ) across the battery cell, and - the microprocessor ( 6 ) is adapted to the resistance of the transistor ( 3 ) based on the measured voltage drop (U B ). Batterie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (3) ein Feldeffekttransistor ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the transistor ( 3 ) is a field effect transistor.
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