DE102019106402A1 - Accumulator and electrical device with an electrical consumer and an accumulator - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator (1) mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (2-9) und einer Schutzelektronik (10) zum Schutz der Akkumulatorzellen (2-9) vor einem ungewünschten Entladevorgang, wobei die Schutzelektronik (10) mindestens einen, in einem die Akkumulatorzellen (2-9) aufweisenden Strompfad (11) angeordneten Strommesswiderstand (12, 13) aufweist. Um Kriechströme vorteilhaft detektieren zu können, wird vorgeschlagen, dass die Schutzelektronik (10) nur zwei Strommesswiderstände (12, 13) aufweist, wobei ein erster Strommesswiderstand (12) entlang des Strompfads (11) vor einer ersten Akkumulatorzelle (2) aller in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (2-9) angeordnet ist und wobei ein zweiter Strommesswiderstand (13) vor einer letzten Akkumulatorzelle (9) aller in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (2-9) angeordnet ist.The invention relates to an accumulator (1) with a plurality of accumulator cells (2-9) connected in series and protective electronics (10) for protecting the accumulator cells (2-9) from an undesired discharge process, the protective electronics (10) at least one, has a current measuring resistor (12, 13) arranged in a current path (11) having the accumulator cells (2-9). In order to be able to detect leakage currents advantageously, it is proposed that the protective electronics (10) only have two current measuring resistors (12, 13), with a first current measuring resistor (12) connected in series along the current path (11) in front of a first accumulator cell (2) Accumulator cells (2-9) is arranged and a second current measuring resistor (13) is arranged in front of a last accumulator cell (9) of all accumulator cells (2-9) connected in series.

Description

Gebiet der TechnikField of technology

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen und einer Schutzelektronik zum Schutz der Akkumulatorzellen vor einem ungewünschten Entladevorgang, wobei die Schutzelektroniik mindestens einen, in einem die Akkumulatorzellen aufweisenden Strompfad angeordneten Strommesswiderstand aufweist.The invention relates to an accumulator with a plurality of accumulator cells connected in series and protective electronics to protect the accumulator cells from undesired discharging, the protective electronics having at least one current measuring resistor arranged in a current path having the accumulator cells.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektrisches Gerät, insbesondere Haushaltsgerät, mit einem elektrischen Verbraucher und einem Akkumulator zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Verbraucher.Furthermore, the invention relates to an electrical device, in particular a household device, with an electrical consumer and an accumulator for providing electrical energy for the electrical consumer.

Stand der TechnikState of the art

Akkumulatoren sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Diese können beispielsweise zur Energiebereitstellung für einen Verbraucher eines elektrischen Gerätes dienen, bspw. ein elektrisches Haushaltsgerät.Accumulators are well known in the prior art. These can be used, for example, to provide energy for a consumer of an electrical appliance, for example an electrical household appliance.

Der Akkumulator weist üblicherweise eine Schutzelektronik auf, die die Akkumulatorzellen des Akkumulators vor einem ungewünschten Entladen schützt. Die Schutzelektronik kann beispielsweise Teil eines Batteriemanagementsystems, sogenanntes BMS, sein, das den Akkumulator bzgl. diverser Parameter überwacht und regelt. Neben dem Schutz vor einem ungewünschten Entladevorgang kann des Weiteren beispielsweise auch ein Ladezustand überwacht werden, ein Schutz vor einem Überladen des Akkumulators bereitgestellt werden und anderes.The accumulator usually has protective electronics that protect the accumulator cells of the accumulator from undesired discharge. The protective electronics can, for example, be part of a battery management system, so-called BMS, which monitors and regulates the accumulator with regard to various parameters. In addition to protection against an undesired discharge process, it is also possible, for example, to monitor a charge status, provide protection against overcharging of the battery, and other things.

Um den Akkumulator vor einem ungewünschten Entladen zu schützen, ist es im Stand der Technik bekannt, Einzelstromüberwachungen an jeder Akkumulatorzelle eines Akkumulators vorzunehmen, so dass Kriechströme, die eine ungleichmäßige oder zu große Belastung der Zellen verursachen, erkannt werden können.In order to protect the accumulator from undesired discharging, it is known in the prior art to carry out individual current monitoring on each accumulator cell of an accumulator so that leakage currents which cause an uneven or excessive load on the cells can be detected.

Nachteilig ist dabei, dass die bekannten Lösungen sehr hohe Kosten verursachen, da jeder Akkumulatorzelle eines Akkumulators ein eigener Messwiderstand zugeordnet ist. An jedem dieser Messwiderstände entsteht im Falle eines Kriechstroms zudem eine elektrische Verlustleistung, die sich ggf. auf die Leistungsfähigkeit des Akkumulators auswirken kann.The disadvantage here is that the known solutions cause very high costs, since each battery cell of a battery is assigned its own measuring resistor. In the event of a leakage current, an electrical power loss occurs at each of these measuring resistors, which can possibly affect the performance of the accumulator.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, unerwünschte Kriechströme einer oder mehrerer Akkumulatorzellen des Akkumulators zu erkennen, insbesondere unter Einsatz geringer finanzieller und herstellungsseitiger Mittel.Starting from the aforementioned prior art, it is therefore the object of the invention to detect undesired leakage currents of one or more accumulator cells of the accumulator, in particular with the use of low financial and manufacturing resources.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Schutzelektronik nur zwei Strommesswiderstände aufweist, wobei ein erster Strommesswiderstand entlang des Strompfads vor einer ersten Akkumulatorzelle aller in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen angeordnet ist und wobei ein zweiter Strommesswiderstand vor einer letzten Akkumulatorzelle aller in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen angeordnet ist.To solve this problem, it is proposed that the protective electronics have only two current measuring resistors, a first current measuring resistor being arranged along the current path in front of a first accumulator cell of all accumulator cells connected in series, and a second current measuring resistor being arranged in front of a last accumulator cell of all accumulator cells connected in series.

Die Schutzelektronik des Akkumulators weist zur Kriechstromdetektion nun insgesamt und ausschließlich nur zwei Strommesswiderstände auf, von welchen ein erster vor der Gesamtheit der Akkumulatorzellen und ein zweiter hinter der Gesamtheit der Akkumulatorzellen angeordnet ist. Dadurch kann die Anzahl von zur Kriechstromdetektion in der Schutzelektronik vorhandenen Strommesswiderständen auf zwei reduziert werden, was den im Stand der Technik notwendigen hohen finanziellen und baulichen Aufwand vermeidet. Die beiden Strommesswiderstände der Schutzelektronik dienen der Detektion unerwünschter Kriechströme durch Messen eines Spannungsabfalls an diesen. Erfindungsgemäß ist in jeder elektrischen Zuleitung des Akkumulators ein Strommesswiderstand angeordnet, um während der Nichtbenutzung des Akkumulators unerwünschte Kriechströme detektieren zu können.The protective electronics of the accumulator now have only two current measuring resistors for leakage current detection, a first of which is arranged in front of the totality of the accumulator cells and a second behind the entirety of the accumulator cells. As a result, the number of current measuring resistors present in the protective electronics for leakage current detection can be reduced to two, which avoids the high financial and structural outlay required in the prior art. The two current measuring resistors of the protective electronics are used to detect unwanted leakage currents by measuring a voltage drop across them. According to the invention, a current measuring resistor is arranged in each electrical supply line of the accumulator in order to be able to detect undesired leakage currents when the accumulator is not in use.

Es wird vorgeschlagen, dass der erste Strommesswiderstand in dem Strompfad unmittelbar vor der ersten Akkumulatorzelle angeordnet ist und dass der zweite Strommesswiderstand in dem Strompfad unmittelbar hinter der letzten Akkumulatorzelle angeordnet ist. Die beiden Strommesswiderstände sind relativ zu den Akkumulatorzellen so in die Schutzelektronik integriert, dass der erste Strommesswiderstand unterhalb eines tiefsten Zellpotentials der in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen platziert ist, und der zweite Strommesswiderstand oberhalb eines höchsten Zellpotentials der in dem Strompfad angeordneten Akkumulatorzellen. Ein Messsystem der Schutzelektronik wertet vorzugsweise kontinuierlich Spannungsinformationen beider Strommesswiderstände aus, um ein Abfließen von Kriechströmen in beiden entgegengesetzten Zuleitungen des Akkumulators feststellen zu können. Alternativ zu einer kontinuierlichen Spannungsmessung ist es auch möglich, Messungen in zeitlichen Abständen durchzuführen.It is proposed that the first current measuring resistor is arranged in the current path directly in front of the first accumulator cell and that the second current measuring resistor is arranged in the current path directly behind the last accumulator cell. The two current measuring resistors are integrated into the protective electronics relative to the accumulator cells in such a way that the first current measuring resistor is placed below a lowest cell potential of the accumulator cells connected in series, and the second current measuring resistor is placed above a highest cell potential of the accumulator cells arranged in the current path. A measuring system of the protective electronics preferably continuously evaluates voltage information from both current measuring resistors in order to be able to determine a leakage of leakage currents in the two opposite supply lines of the accumulator. As an alternative to a continuous voltage measurement, it is also possible to carry out measurements at time intervals.

Es wird vorgeschlagen, dass die Schutzelektronik eine Auswerteeinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, einen an dem ersten Strommesswiderstand auftretenden Potentialabfall mit einem an dem zweiten Strommesswiderstand auftretenden Potentialabfall zu vergleichen. Der Spannungsabfall über jedem Strommesswiderstand ist proportional zu dem durch diesen fließenden Strom, so dass durch einen Vergleich der Potentialabfälle gleichzeitig auch ein Vergleich der durch die Strommesswiderstände fließenden Ströme erfolgt. Wenn die Potentialabfälle bei gleichem Betrag der Widerstände der Strommesswiderstände einen Unterschied aufweisen, deutet dies darauf hin, dass Kriechströme den Akkumulator belasten. In einem Idealfall ist der Akkumulator frei von Kriechströmen, d.h., dass während einer Nichtbenutzung des Akkumulators, nämlich wenn kein Lade- oder Entladevorgang des Akkumulators im Gange ist, kein Strom über die Strommesswiderstände fließt und somit kein Potentialabfall an den Strommesswiderständen detektiert werden kann. Wenn hingegen bei Nichtgebrauch des Akkumulators an einem, oder ggf. auch beiden, Strommesswiderständen ein Potentialabfall detektiert werden kann, ist davon auszugehen, dass ungewünscht Strom aus zumindest einer Akkumulatorzelle abfließt.It is proposed that the protective electronics have an evaluation device which is set up to match a potential drop occurring at the first current measuring resistor with a potential drop at the to compare the potential drop occurring with the second current measuring resistor. The voltage drop across each current measuring resistor is proportional to the current flowing through it, so that by comparing the potential drops, the currents flowing through the current measuring resistors are also compared at the same time. If the potential drops show a difference for the same value of the resistances of the current measuring resistors, this indicates that leakage currents are stressing the accumulator. In an ideal case, the accumulator is free of leakage currents, i.e. that when the accumulator is not in use, namely when the accumulator is not being charged or discharged, no current flows through the current measuring resistors and thus no potential drop can be detected at the current measuring resistors. If, on the other hand, a drop in potential can be detected at one or possibly both current measuring resistors when the battery is not in use, it can be assumed that undesired current is flowing out of at least one battery cell.

Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Auswerteausrichtung des Akkumulators eingerichtet ist, eine Differenz aus den Beträgen der Potentialabfälle zu berechnen und mit mindestens einem definierten Referenzbetrag zu vergleichen. Gemäß dieser Ausgestaltung werden die Potentialabfälle der beiden Strommesswiderstände zunächst miteinander verglichen und die dabei ermittelte Potentialdifferenz zwischen dem Spannungsabfall an dem ersten Strommesswiderstand und dem Spannungsabfall an dem zweiten Strommesswiderstand dann mit einem definierten Referenzwert verglichen. Ein Prozessor der Schutzelektronik kann auf die in dem Speicher gespeicherten Referenzbeträge zugreifen und diese mit der ermittelten Potentialdifferenz vergleichen.In particular, it is proposed that the evaluation alignment of the accumulator is set up to calculate a difference from the amounts of the potential drops and to compare it with at least one defined reference amount. According to this refinement, the potential drops of the two current measuring resistors are first compared with one another and the potential difference determined between the voltage drop across the first current measuring resistor and the voltage drop across the second current measuring resistor is then compared with a defined reference value. A processor of the protective electronics can access the reference amounts stored in the memory and compare them with the potential difference determined.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schutzelektronik ausgebildet ist, den Strompfad zu unterbrechen, wenn die berechnete Differenz größer als der Referenzbetrag ist. Gemäß dieser Ausgestaltung wird in dem Fall, dass der Prozessor der Schutzelektronik eine Ungleichheit der Potentialabfälle feststellt, deren Differenz über einem Referenzbetrag liegt, eine Schutzelektronik aktiviert, die den Strompfad durch die Akkumulatorzellen des Akkumulators unterbricht, so dass kein Strom mehr durch den Akkumulator fließen kann. Eine Ungleichheit der Potentialabfälle größer als der definierte Referenzbetrag bewirkt ein reversibles oder auch irreversibles Abschalten des Akkumulators über eine entsprechende Schaltvorrichtung der Schutzelektronik. Dieses Abschalten betrifft vorzugsweise sowohl den Ladepfad, als auch den Entladepfad des Akkumulators. Insgesamt kann somit ein sicherer Betrieb des Akkumulators mit geringem Kosten- und Herstellungsaufwand erreicht werden, um Kriechströme durch Differenzbildung der Potentialabfälle an den beiden Strommesswiderständen sehr schnell und mit hoher Genauigkeit erkennen zu können. Der Einsatz von insgesamt zwei zur Kriechstromdetektion verwendeten Strommesswiderständen erhöht die absolute Messgenauigkeit gegenüber einer Messung an nur einem Widerstand deutlich. Darüber hinaus ist der thermische Verlust durch die in der Schutzelektronik eingesetzten Strommesswiderstände gegenüber einer Einzel-Zellstrommessung, bei welcher jede Akkumulatorzelle einen eigenen Strommesswiderstand aufweist, deutlich reduziert, da sich die Schutzelektronik insgesamt weniger stark erwärmt. Dies verbessert die Effizienz und Laufzeit des Gesamtsystems.It is also proposed that the protective electronics be designed to interrupt the current path if the calculated difference is greater than the reference amount. According to this embodiment, in the event that the processor of the protective electronics detects an inequality of the potential drops, the difference of which is above a reference amount, protective electronics are activated that interrupt the current path through the accumulator cells of the accumulator so that no more current can flow through the accumulator . An inequality of the potential drops greater than the defined reference amount causes a reversible or irreversible shutdown of the accumulator via a corresponding switching device of the protective electronics. This shutdown preferably affects both the charge path and the discharge path of the accumulator. Overall, a safe operation of the accumulator can be achieved with little cost and manufacturing effort in order to be able to recognize leakage currents very quickly and with high accuracy by forming the difference between the potential drops at the two current measuring resistors. The use of a total of two current measuring resistors used for leakage current detection increases the absolute measuring accuracy significantly compared to a measurement on just one resistor. In addition, the thermal loss due to the current measuring resistors used in the protective electronics is significantly reduced compared to an individual cell current measurement, in which each battery cell has its own current measuring resistor, since the protective electronics heats up less as a whole. This improves the efficiency and runtime of the overall system.

Neben dem erfindungsgemäßen Akkumulator wird ebenso auch ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, vorgeschlagen, welches einen elektrischen Verbraucher und einen erfindungsgemäß ausgebildeten Akkumulator zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Verbraucher aufweist. Das elektrische Gerät kann beispielsweise ein Reinigungsgerät, z.B. ein Staubsauger, ein Wischgerät oder eine Saug-Wisch-Kombination, sein. Des Weiteren kann das elektrische Gerät auch ein Poliergerät, ein Akkuschrauber, eine Heißklebepistole, ein Küchengerät, ein Elektrotacker oder ähnliches sein. Das elektrische Gerät verfügt zumindest über einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Akkumulator, wobei es auch zusätzlich vorgesehen sein kann, dass das elektrische Gerät einen Netzstecker zur Verbindung mit einem Hausstromnetz eines Haushalts aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung kann das elektrische Gerät dann sowohl über das Haushaltsstromnetz, als auch über den Akkumulator Energie zum Betrieb seiner elektrischen Verbraucher beziehen. In jedem Fall kann das elektrische Gerät vollständig und zuverlässig auch alleine durch den Akkumulator mit Energie versorgt werden. In dem Fall, dass das elektrische Gerät beispielsweise ein eine Saugfunktion aufweisendes Reinigungsgerät ist, kann der elektrische Verbraucher ein ein Gebläse des Reinigungsgerätes antreibender Elektromotor sein. Andere elektrische Verbraucher können jedoch beispielsweise auch Elektromotoren zum Antrieb eines Reinigungselementes, wie beispielsweise einer schwingenden Wischplatte, eines rotierenden Bürstenelementes oder ähnliches sein. Sofern das elektrische Gerät beispielsweise als sich selbsttätig fortbewegender Bodenbearbeitungsroboter ausgebildet ist, kann der Akkumulator insbesondere auch zur Energieversorgung eines Verfahrräder antreibenden Elektromotors verwendet werden. Insbesondere für elektrische Haushaltsgeräte wie Bodenreinigungsgeräte ist es erforderlich, dass der Akkumulator zuverlässig eine hohe Leistung zur Verfügung stellen kann, um beispielsweise ein Sauggebläse oder Reinigungselement des Gerätes zur Zufriedenheit des Nutzers zu betreiben. Daher ist ein erfindungsgemäß ausgestalteter Akkumulator vorteilhaft, der sicherstellt, dass die in den Akkumulatorzellen gespeicherte Energie nicht durch Kriechströme verloren geht. Zudem ist der erfindungsgemäße Akkumulator durch die vorgeschlagene Schutzelektronik besonders kleinbauend herstellbar, so dass sich der Einsatz insbesondere in selbsttätig fortbewegbaren Robotern empfiehlt, die klein, wendig und ausdauernd betreibbar sein sollen.In addition to the accumulator according to the invention, an electrical device, in particular a household appliance, is also proposed which has an electrical consumer and an accumulator designed according to the invention for providing electrical energy for the electrical consumer. The electrical device can, for example, be a cleaning device, for example a vacuum cleaner, a mopping device or a suction-mopping combination. Furthermore, the electrical device can also be a polishing device, a cordless screwdriver, a hot glue gun, a kitchen device, an electric tacker or the like. The electrical device has at least one accumulator designed according to the invention, it also being possible for the electrical device to have a mains plug for connection to a household power supply. According to this refinement, the electrical device can then draw energy to operate its electrical consumers both via the household electricity network and via the accumulator. In any case, the electrical device can be completely and reliably supplied with energy by the accumulator alone. In the event that the electrical device is, for example, a cleaning device having a suction function, the electrical consumer can be an electric motor driving a fan of the cleaning device. However, other electrical consumers can also be, for example, electric motors for driving a cleaning element, such as a vibrating mopping plate, a rotating brush element or the like. If the electrical device is designed, for example, as an automatically moving soil cultivation robot, the accumulator can in particular also be used to supply energy to an electric motor that drives displacement wheels. In particular for electrical household appliances such as floor cleaning appliances, it is necessary for the accumulator to be able to reliably provide a high level of power in order, for example, to operate a suction fan or cleaning element of the appliance to the satisfaction of the user. An accumulator designed according to the invention is therefore advantageous, which ensures that the in the accumulator cells stored energy is not lost through leakage currents. In addition, the proposed electronic protection system allows the accumulator according to the invention to be manufactured in a particularly compact manner, so that its use is particularly advisable in robots that can be moved automatically and that are to be small, agile and can be operated continuously.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät,
  • 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes elektrisches Gerät,
  • 3 einen erfindungsgemäßen Akkumulator,
  • 4 einen Akkumulator gemäß 3 in einem skizzierten Längsschnitt.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Show it:
  • 1 an electrical device according to the invention,
  • 2 a longitudinal section through an electrical device according to the invention,
  • 3 an accumulator according to the invention,
  • 4th an accumulator according to 3 in a sketched longitudinal section.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Die 1 und 2 zeigen ein elektrisches Gerät 15, welches hier als sich selbsttätig fortbewegender Reinigungsroboter ausgebildet ist. Obwohl die Erfindung hier anhand eines autonomen Reinigungsgerätes erläutert wird, kann die Erfindung jedoch ebenso Anwendung bei anders ausgebildeten elektrischen Geräten 15 finden. Bezogen auf die ferner in den 3 und 4 dargestellten Akkumulatoren 1, sind die Ausführungen unabhängig von der Art des elektrischen Gerätes 15, zu dessen Energieversorgung der Akkumulator 1 dient.The 1 and 2 show an electrical device 15th , which is designed here as an automatically moving cleaning robot. Although the invention is explained here on the basis of an autonomous cleaning device, the invention can, however, also be used with differently designed electrical devices 15th Find. Referring to also in the 3 and 4th shown accumulators 1 , the versions are independent of the type of electrical device 15th , for its energy supply the accumulator 1 serves.

Das elektrische Gerät 15 gemäß den 1 und 2 verfügt über ein Gehäuse 17, elektromotorisch angetriebene Räder 18 zur Fortbewegung des Gerätes 15 sowie zumindest ein Bodenbearbeitungselement 19, hier beispielsweise eine elektromotorisch angetriebene Reinigungswalze, welche eine Vielzahl von Borstenelementen zur Einwirkung auf eine zu reinigende Fläche aufweist. Das Bodenbearbeitungselement 19 ist einem Saugmund 20 zugeordnet, welcher über einen Strömungskanal 21 von dem Unterdruck eines Gebläses 22 beaufschlagbar ist. Das Gebläse 22 wird mittels eines Elektromotors angetrieben, welcher einen elektrischen Verbraucher 16 des elektrischen Gerätes 15 darstellt. Das Gebläse 22 fördert Sauggut von der zu reinigenden Fläche durch den Strömungskanal 21, wobei das Sauggut in einer Sauggutkammer 23 mit einem Filterelement 24 zurückgehalten wird, so dass ausschließlich gereinigte Luft zu dem Gebläse 22 strömen kann. Dem Gebläse 22 sowie ggf. auch weiteren elektrischen Verbrauchern 16 des Gerätes 15 ist zur Energieversorgung ein Akkumulator 1 zugeordnet.The electrical device 15th according to the 1 and 2 has a housing 17th , electric motor driven wheels 18th to move the device 15th and at least one soil cultivation element 19th , here, for example, a cleaning roller driven by an electric motor, which has a large number of bristle elements to act on a surface to be cleaned. The tillage element 19th is a suction mouth 20th assigned, which via a flow channel 21st from the negative pressure of a blower 22nd can be acted upon. The blower 22nd is driven by an electric motor, which an electrical consumer 16 of the electrical device 15th represents. The blower 22nd conveys suction material from the surface to be cleaned through the flow channel 21st , with the suction material in a suction material chamber 23 with a filter element 24 is retained so that only purified air goes to the fan 22nd can flow. The blower 22nd as well as possibly other electrical consumers 16 of the device 15th is an accumulator for energy supply 1 assigned.

Ein Akkumulator 1 gemäß der Erfindung ist in den 3 und 4 näher dargestellt. Der Akkumulator 1 weist eine Vielzahl von Akkumulatorzellen 2 bis 9 auf und ist als sogenannter „Akku-Pack“ ausgebildet, bei welchem die Akkumulatorzellen 2 bis 9 in einem Array neben- und hintereinander angeordnet sind. Jede Akkumulatorzelle 2 bis 9 ist hier beispielsweise zylindrisch ausgebildet, könnte jedoch auch eine andere geometrische Form aufweisen. Die Akkumulatorzellen 2 bis 9 weisen an deren Stirnseiten elektrische Pole auf, die hier mit Hilfe von Zellenverbindern 25 zusammengeschaltet sind, wobei die Akkumulatorzellen 2 bis 9 ihrem elektrischen Potential entsprechend mit den Zellenverbindern 25 zusammengeschaltet sind. Dabei ist jeweils ein negativer Pol einer ersten Akkumulatorzelle 2 bis 9 an einem positiven Pol einer zweiten Akkumulatorzelle 2 bis 9 angeschlossen. Der Akkumulator 1 weist des Weiteren ein Batteriemanagementsystem 26 auf, welches beispielsweise die Aufgabe hat, ein Überladen bzw. vollständiges Entladen der Akkumulatorzellen 2 bis 9 zu detektieren und zu verhindern. Das Batteriemanagementsystem 26 weist u.a. die Schutzelektronik 10 und eine der Schutzelektronik 10 zugeordnete Auswerteeinrichtung 14 auf. Die Schutzelektronik 10 beinhaltet zwei für eine Kriechstromdetektion angeordnete Strommesswiderstände 12, 13, die in einem Strompfad 11 der Akkumulatorzellen 2 bis 9 angeordnet sind.An accumulator 1 according to the invention is in the 3 and 4th shown in more detail. The accumulator 1 has a large number of accumulator cells 2 to 9 and is designed as a so-called "battery pack" in which the battery cells 2 to 9 are arranged in an array next to and behind one another. Every battery cell 2 to 9 is for example cylindrical here, but could also have a different geometric shape. The accumulator cells 2 to 9 have electrical poles on their end faces, here with the help of cell connectors 25th are connected together, the accumulator cells 2 to 9 according to their electrical potential with the cell connectors 25th are interconnected. In each case, there is a negative pole of a first accumulator cell 2 to 9 at a positive pole of a second accumulator cell 2 to 9 connected. The accumulator 1 also has a battery management system 26th on, which has the task, for example, of overcharging or completely discharging the battery cells 2 to 9 to detect and prevent. The battery management system 26th shows, among other things, the protection electronics 10 and one of the protection electronics 10 assigned evaluation device 14th on. The protection electronics 10 contains two current measuring resistors arranged for leakage current detection 12 , 13 that are in a rung 11 of the accumulator cells 2 to 9 are arranged.

4 zeigt skizzenhaft einen Schnitt durch eine Ebene des Arrays aus Akkumulatorzellen 2 bis 9. Der Strompfad 11 des Akkumulators 1 weist die Vielzahl von Akkumulatorzellen 2 bis 9 auf, welche mittels der Zellenverbinder 25 so in Reihe hintereinander geschaltet sind, dass ein Zellenverbinder 25 einen positiven Pol einer ersten Akkumulatorzelle 2 mit einem negativen Pol einer in dem Strompfad 11 dahinter angeordneten Akkumulatorzelle 3 verbindet usw. In dem Strompfad 11 ist unmittelbar vor der ersten Akkumulatorzelle 2 ein erster Strommesswiderstand 12 angeordnet. Ebenso ist unmittelbar hinter der letzten Akkumulatorzelle 9 des Strompfades 11 ein zweiter Strommesswiderstand 13 angeordnet. Zwischen den beiden Strommesswiderständen 12,13 befinden sich in dem Strompfad 11 nunmehr alle Akkumulatorzellen 2 bis 9 des Akkumulators 1. Die Auswerteeinrichtung 14 der Schutzelektronik 10 ist nun so ausgebildet, dass diese entweder permanent oder in zeitlichen Abständen einen Spannungsabfall an den Strommesswiderständen 12, 13 misst und eine Differenz aus den beiden ermittelten Spannungsabfällen bildet. Die Differenz der Spannungsabfälle wird mit einem in einem nicht weiter dargestellten Datenspeicher des Batteriemanagementsystems 26 gespeicherten definierten Referenzbetrag verglichen. In dem Fall, dass die Auswerteeinrichtung 14 feststellt, dass die Differenz der Spannungsabfälle der beiden Strommesswiderstände 12, 13 größer ist als der definierte Referenzbetrag, veranlasst diese die Schutzelektronik 10, den Strompfad 11 über hier nicht weiter dargestellte Schaltvorrichtungen der Schutzelektronik 10 zu unterbrechen, so dass ein Stromfluss durch den Strompfad 11 nicht mehr möglich ist. Die Unterbrechung des Strompfades 11 betrifft vorzugsweise sowohl den Anteil des Strompfades im Bereich des ersten Strommesswiderstandes 12, als auch den Anteil des Strompfades 11 im Bereich des zweiten Strommesswiderstandes 13. Je nachdem, wie hoch der Referenzbetrag für den Vergleich der Potentialabfälle an den Strommesswiderständen 12, 13 definiert ist, kann die Sensibilität bzw. Genauigkeit des Ergebnisses der Auswerteeinrichtung 14 und damit auch der Funktion der Schutzelektronik 10 eingestellt werden. Des Weiteren kann die Auswerteeinrichtung 14 auch eine Mehrzahl von definierten Referenzbeträgen aufweisen, mit welchen die Potentialabfälle über die Strommesswiderstände 12,13 und/oder eine Differenz dieser Potentialabfälle verglichen wird. Dadurch ist es möglich, einen durch Kriechströme verursachten Potentialabfall an einem Strommesswiderstand 12, 13 von einem Potentialabfall aufgrund eines Lade- oder Entladestroms zu unterscheiden. 4th shows a sketch of a section through a plane of the array of accumulator cells 2 to 9 . The current path 11 of the accumulator 1 shows the multitude of battery cells 2 to 9 on which by means of the cell connector 25th are connected in series in such a way that a cell connector 25th a positive pole of a first accumulator cell 2 with a negative pole one in the current path 11 battery cell arranged behind it 3 connects, etc. In the rung 11 is immediately in front of the first battery cell 2 a first current sense resistor 12 arranged. It is also immediately behind the last battery cell 9 of the current path 11 a second current measuring resistor 13 arranged. Between the two current measuring resistors 12 , 13 are in the current path 11 now all battery cells 2 to 9 of the accumulator 1 . The evaluation device 14th the protection electronics 10 is now designed so that this either permanently or at time intervals, a voltage drop across the current measuring resistors 12 , 13 measures and forms a difference from the two voltage drops determined. The difference in the voltage drops is recorded in a data memory of the battery management system, which is not shown further 26th stored defined reference amount compared. In the event that the evaluation device 14th determines that the difference in the voltage drops between the two current measuring resistors 12 , 13 is greater than the defined reference amount, this is initiated by the protective electronics 10 , the current path 11 via switching devices of the protective electronics, not shown here 10 interrupt, so that a current flow through the current path 11 is no longer possible. The interruption of the current path 11 preferably relates to both the portion of the current path in the area of the first current measuring resistor 12 , as well as the proportion of the current path 11 in the area of the second current measuring resistor 13 . Depending on how high the reference amount for the comparison of the potential drops at the current measuring resistors is 12 , 13 is defined, the sensitivity or accuracy of the result of the evaluation device 14th and thus also the function of the protective electronics 10 can be set. Furthermore, the evaluation device 14th also have a plurality of defined reference amounts with which the potential drops across the current measuring resistors 12 , 13 and / or a difference between these potential drops is compared. This makes it possible to detect a potential drop on a current measuring resistor caused by leakage currents 12 , 13 to distinguish from a potential drop due to a charge or discharge current.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Akkumulatoraccumulator
22
AkkumulatorzelleAccumulator cell
33
AkkumulatorzelleAccumulator cell
44th
AkkumulatorzelleAccumulator cell
55
AkkumulatorzelleAccumulator cell
66th
AkkumulatorzelleAccumulator cell
77th
AkkumulatorzelleAccumulator cell
88th
AkkumulatorzelleAccumulator cell
99
AkkumulatorzelleAccumulator cell
1010
SchutzelektronikProtection electronics
1111
StrompfadCurrent path
1212
StrommesswiderstandCurrent sense resistor
1313
StrommesswiderstandCurrent sense resistor
1414th
AuswerteeinrichtungEvaluation device
1515th
Gerätdevice
1616
Verbraucherconsumer
1717th
Gehäusecasing
1818th
Radwheel
1919th
BodenbearbeitungselementTillage element
2020th
SaugmundSuction mouth
2121st
StrömungskanalFlow channel
2222nd
Gebläsefan
2323
SauggutkammerSuction material chamber
2424
FilterelementFilter element
2525th
ZellenverbinderCell connector
2626th
BatteriemanagementsystemBattery management system

Claims (6)

Akkumulator (1) mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (2-9) und einer Schutzelektronik (10) zum Schutz der Akkumulatorzellen (2-9) vor einem ungewünschten Entladevorgang, wobei die Schutzelektronik (10) mindestens einen, in einem die Akkumulatorzellen (2-9) aufweisenden Strompfad (11) angeordneten Strommesswiderstand (12, 13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzelektronik (10) nur zwei Strommesswiderstände (12, 13) aufweist, wobei ein erster Strommesswiderstand (12) entlang des Strompfads (11) vor einer ersten Akkumulatorzelle (2) aller in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (2-9) angeordnet ist und wobei ein zweiter Strommesswiderstand (13) vor einer letzten Akkumulatorzelle (9) aller in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen (2-9) angeordnet ist.Accumulator (1) with a plurality of accumulator cells (2-9) connected in series and protective electronics (10) for protecting the accumulator cells (2-9) from an undesired discharge process, the protective electronics (10) at least one, in one the accumulator cells (2-9) having current path (11) arranged current measuring resistor (12, 13), characterized in that the protective electronics (10) has only two current measuring resistors (12, 13), a first current measuring resistor (12) along the current path (11 ) is arranged in front of a first accumulator cell (2) of all accumulator cells (2-9) connected in series and a second current measuring resistor (13) is arranged in front of a last accumulator cell (9) of all accumulator cells (2-9) connected in series. Akkumulator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strommesswiderstand (12) in dem Strompfad (11) unmittelbar vor der ersten Akkumulatorzelle (2) angeordnet ist und dass der zweite Strommesswiderstand (13) in dem Strompfad (11) unmittelbar hinter der letzten Akkumulatorzelle (9) angeordnet ist.Accumulator (1) after Claim 1 , characterized in that the first current measuring resistor (12) is arranged in the current path (11) immediately before the first accumulator cell (2) and that the second current measuring resistor (13) is arranged in the current path (11) directly behind the last accumulator cell (9) is. Akkumulator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzelektronik (10) eine Auswerteeinrichtung (14) aufweist, welche eingerichtet ist, einen an dem ersten Strommesswiderstand (12) auftretenden Potentialabfall mit einem an dem zweiten Strommesswiderstand (13) auftretenden Potentialabfall zu vergleichen.Accumulator (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the protective electronics (10) have an evaluation device (14) which is set up to compare a potential drop occurring at the first current measuring resistor (12) with a potential drop occurring at the second current measuring resistor (13). Akkumulator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (14) eingerichtet ist, eine Differenz aus den Beträgen der Potentialabfälle zu berechnen und mit mindestens einem definierten Referenzbetrag zu vergleichen.Accumulator (1) after Claim 3 , characterized in that the evaluation device (14) is set up to calculate a difference from the amounts of the potential drops and to compare it with at least one defined reference amount. Akkumulator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzelektronik (10) ausgebildet ist, den Strompfad (11) zu unterbrechen, wenn die berechnete Differenz größer als der Referenzbetrag ist.Accumulator (1) after Claim 4 , characterized in that the protective electronics (10) are designed to interrupt the current path (11) when the calculated difference is greater than the reference amount. Elektrisches Gerät (15), insbesondere Haushaltsgerät, mit einem elektrischen Verbraucher (16) und einem Akkumulator (1) zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Verbraucher (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.Electrical device (15), in particular household appliance, with an electrical consumer (16) and an accumulator (1) for providing electrical energy for the electrical consumer (16), characterized in that the Accumulator (1) after one of the Claims 1 to 5 is trained.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10168376B2 (en) * 2014-04-29 2019-01-01 Huawei Technologies Co., Ltd. Leakage current detection circuit, high voltage direct current system, and detection method and apparatus

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