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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Signalleitungsträger für eine elektrochemische Vorrichtung, wobei der Signalleitungsträger einen Eingangsstecker und einen Ausgangsstecker und mindestens einen Signalabgriff umfasst.
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Die elektrochemische Vorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Zellenmodule, welche ihrerseits jeweils mehrere elektrochemische Zellen und einen Signalleitungsträger umfassen.
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Eine solche elektrochemische Vorrichtung kann beispielsweise als ein Batteriespeicher, insbesondere ein Batteriespeicher für ein Fahrzeug, ausgebildet sein.
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Es ist üblich, in einem solchen Batteriespeicher eine Einzelspannungsüberwachung der elektrochemischen Zellen der Zellenmodule durchzuführen.
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Hierfür werden die in Zellenmodulen gruppierten elektrochemischen Zellen über dünne elektrische Leitungen kontaktiert. Die einzelnen Signalleitungen werden in einem Signalleitungsträger zusammengefasst, welcher beispielsweise einen Kabelbaum, eine Leiterplatte und/oder ein Stanzgitter umfassen kann.
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Wenn mehrere Zellenmodule hintereinander in einem Gehäuse der elektrochemischen Vorrichtung montiert sind, ergibt sich das Problem, dass die Leitungsführung der Signalleitungen sehr aufwändig wird.
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Wenn jede der elektrochemischen Zellen mittels jeweils einer Einzelleitung kontaktiert wird, ergibt sich aus diesen vielen Einzelleitungen ein großer Kabelbaum und eine daraus resultierende umfangreiche Verlegearbeit. Ferner besteht ein erhebliches Risiko, dass elektrochemische Zellen und/oder Zellenmodule mit einer falschen Einzelleitung kontaktiert werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die elektrochemischen Zellen mittels speziell angepasster Signalkabelbäume kontaktiert werden. Auch hier ist der Aufwand zur Herstellung der Signalkabelbäume sehr groß, und es besteht immer noch ein großes Risiko einer falschen Kontaktierung von elektrochemischen Zellen und/oder Zellenmodulen.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass die elektrochemischen Zellen eines Zellenmoduls mit jeweils einem speziell für das Zellenmodul angefertigten Signalleitungsträger kontaktiert werden. Die Zellenmodule sind dann aufgrund der jeweils speziell angefertigten Signalleitungsträger nicht untereinander austauschbar. Ferner ist nach wie vor ein großer Aufwand für die Kabelverlegung erforderlich.
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Schließlich ist es möglich, für jedes Zellenmodul einen Signalleitungsträger vorzusehen und die von einem Zellenmodul kommenden Signale durch den Signalleitungsträger eines benachbarten Zellenmoduls durchzuschleifen. Dabei wird für jedes Modul ein speziell angefertigter Signalleitungsträger benötigt. Die Zellenmodule sind daher nicht untereinander austauschbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Signalleitungsträger für eine elektrochemische Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher es ermöglicht, ein Signalleitungssystem für die elektrochemische Vorrichtung mit geringem Aufwand, rasch und kontaktzuordnungssicher herzustellen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Signalleitungsträger für eine elektrochemische Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Eingangsstecker mindestens zwei Eingangs-Signalanschlussgruppen umfasst, dass der Ausgangsstecker eine mindestens der Anzahl n der Eingangs-Signalanschlussgruppen des Eingangssteckers entsprechende Anzahl n' von Ausgangs-Signalanschlussgruppen umfasst,
dass die Eingangs-Signalanschlüsse mindestens einer der Eingangs-Signalanschlussgruppen mit den Ausgangs-Signalanschlüssen einer der Ausgangs-Signalanschlussgruppen verbunden sind und
dass der mindestens eine Signalabgriff des Signalleitungsträgers mit einem Ausgangs-Signalanschluss einer der Ausgangs-Signalanschlussgruppen verbunden ist.
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Eine „Verbindung“ zwischen zwei Elementen hat im Rahmen dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen die Bedeutung, dass die betreffenden Elemente elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
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Im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche ist ein Stecker ein durch eine Steckverbindung mit einem anderen Element verbindbares Element; die Pole eines solchen Steckers können daher nach Belieben als Stifte oder als Buchsen ausgebildet sein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, den Signalleitungsträger so auszubilden, dass er es ermöglicht, die Signale von den Signalabgriffen mehrerer Zellenmodule zu übertragen, wobei die Möglichkeit besteht, die Signale von Signalabgriffen anderer Zellenmodule durch den Signalleitungsträger eines Zellenmoduls durchzuschleifen.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Eingangs-Signalanschlüsse einer der Eingangs-Signalanschlussgruppen des Eingangssteckers mit keinem Ausgangs-Signalanschluss einer der Ausgangs-Signalanschlussgruppen verbunden sind.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der Signalleitungsträger mindestens einen Signalabgriff umfasst, der als ein Spannungssignalabgriff ausgebildet ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Signalleitungsträger mindestens einen Signalabgriff umfasst, der als ein Temperatursignalabgriff ausgebildet ist.
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Ein solcher Temperatursignalabgriff kann insbesondere einen Temperatursensor, beispielsweise einen NTC(„Negative Temperature Coefficient“)-Sensor, umfassen.
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Ein als Temperatursignalabgriff ausgebildeter Signalabgriff ist vorzugsweise mit zwei Ausgangs-Signalanschlüssen einer der Ausgangs-Signalanschlussgruppen des Ausgangssteckers des Signalleitungsträgers verbunden.
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Der erfindungsgemäße Signalleitungsträger eignet sich insbesondere als Bestandteil eines Zellenmoduls für eine elektrochemische Vorrichtung, welche mehrere elektrochemische Zellen und einen erfindungsgemäßen Signalleitungsträger umfasst.
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Ein solches Zellenmodul kann mindestens einen Zellenverbinder umfassen, welcher ein erstes Zellterminal einer ersten elektrochemischen Zelle des Zellenmoduls mit einem zweiten Zellterminal einer zweiten elektrochemischen Zelle des Zellenmoduls verbindet.
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Mindestens ein Signalabgriff des Signalleitungsträgers kann mit mindestens einem der Zellverbinder des Zellenmoduls verbunden sein.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Signalabgriff des Signalleitungsträgers mit einem Modulverbinder des Zellenmoduls verbunden ist, mittels welchem ein Zellterminal einer elektrochemischen Zelle des Zellenmoduls mit einem Zellterminal einer elektrochemischen Zelle eines anderen Zellenmoduls oder mit einem Stromanschluss der elektrochemischen Vorrichtung verbindbar oder verbunden ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Signalabgriff des Signalleitungsträgers direkt mit einem Zellterminal einer der elektrochemischen Zellen des Zellenmoduls verbunden ist.
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Der Signalleitungsträger kann ferner mindestens einen Temperatursensor umfassen, welcher vorzugsweise mit mindestens einer der elektrochemischen Zellen des Zellenmoduls in wärmeleitendem Kontakt steht.
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Das erfindungsgemäße Zellenmodul eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer elektrochemischen Vorrichtung, welche mehrere erfindungsgemäße Zellenmodule umfasst.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein Ausgangsstecker eines ersten Signalleitungsträgers eines ersten Zellenmoduls der elektrochemischen Vorrichtung mit einem Eingangsstecker eines zweiten Signalleitungsträgers eines zweiten Zellenmoduls der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist.
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Dabei kann der Ausgangsstecker des ersten Signalleitungsträgers direkt durch eine Steckverbindung mit dem Eingangsstecker des zweiten Signalleitungsträgers verbunden sein.
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Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass der Ausgangsstecker des ersten Signalleitungsträgers indirekt, unter Zwischenschaltung eines Verbindungskabels, mit dem Eingangsstecker des zweiten Signalleitungsträgers verbunden ist.
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Ein solches Verbindungskabel weist vorzugsweise einen zu dem Ausgangsstecker des ersten Signalleitungsträgers komplementären Eingangsstecker und einen zu dem Eingangsstecker des zweiten Signalleitungsträgers komplementären Ausgangsstecker auf.
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Bei der erfindungsgemäßen elektrochemischen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Ausgangs-Signalanschlussgruppe des ersten Signalleitungsträgers mit keiner der Ausgangs-Signalanschlussgruppen des zweiten Signalanschlussträgers verbunden ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Signalabgriff des ersten Signalleitungsträgers mit einem Ausgangs-Signalanschluss einer Ausgangs-Signalanschlussgruppe des zweiten Signalleitungsträgers verbunden ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Eingangs-Signalanschlussgruppe des ersten Signalleitungsträgers mit einer Ausgangs-Signalanschlussgruppe des zweiten Signalleitungsträgers verbunden ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der elektrochemischen Vorrichtung ist vorgesehen, dass mindestens zwei der Signalleitungsträger verschiedener Zellenmodule der elektrochemischen Vorrichtung miteinander identisch ausgebildet sind.
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Auf diese Weise wird erreicht, dass die Anzahl verschiedener Bauteile, welche zur Herstellung der elektrochemischen Vorrichtung benötigt werden, reduziert wird.
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Besonders günstig ist es, wenn alle Signalleitungsträger aller Zellenmodule der elektrochemischen Vorrichtung miteinander identisch ausgebildet sind.
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Die elektrochemischen Zellen sind vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen.
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Die elektrochemische Vorrichtung ist vorzugsweise als ein Batteriespeicher für ein Kraftfahrzeug ausgebildet.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Signalleitungsträger mit mindestens einem Signalabgriff, beispielsweise mit einem Spannungssignalabgriff und/oder mit einem Temperatursignalabgriff, versehen.
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Der Signalleitungsträger umfasst vorzugsweise mindestens zwei Signalstecker, nämlich mindestens einen Eingangsstecker und mindestens einen Ausgangsstecker.
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Die Signale der Signalabgriffe werden auf den Ausgangsstecker geführt.
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Die am Eingangsstecker anliegenden Signale werden ebenfalls auf den Ausgangsstecker geführt, indem sie mittels Durchschleifleitungen durchgeschleift werden.
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Die Eingangs-Signalanschlüsse des Eingangssteckers sind vorzugsweise in mindestens zwei Eingangs-Signalanschlussgruppen aufgeteilt.
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Die Ausgangs-Signalanschlüsse des Ausgangssteckers sind vorzugsweise in mindestens zwei Ausgangs-Signalanschlussgruppen aufgeteilt.
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Die am Eingangsstecker anliegenden Signale werden dabei nicht auf dieselbe Anschlussgruppe am Ausgangsstecker geführt, sondern mittels der Durchschleifleitungen innerhalb des Signalleitungsträgers verschoben.
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So werden beispielsweise bei einem Signalleitungsträger mit drei Signalanschlussgruppen die an den Eingangs-Signalanschlüssen der Eingangs-Signalanschlussgruppe 1 anliegenden Signale auf die Ausgangs-Signalanschlüsse der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 2 des Ausgangssteckers geführt.
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Die an den Eingangs-Signalanschlüssen der Eingangs-Signalanschlussgruppe 2 anliegenden Signale werden auf die Ausgangs-Signalanschlüsse der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 3 des Ausgangssteckers geführt.
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Allgemein werden an den Eingangs-Signalanschlüssen der Eingangs-Signalanschlussgruppe i anliegende Signale auf die Ausgangs-Signalanschlüsse der Ausgangs-Signalanschlussgruppe i + 1 des Ausgangssteckers geführt, wobei i eine natürliche Zahl von i bis n - 1 ist.
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Signale von den Eingangs-Anschlüssen der Eingangs-Signalanschlussgruppe n werden innerhalb des Signalleitungsträgers nicht durchgeschleift.
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Hierdurch werden die Ausgangs-Signalanschlüsse der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 1 des Ausgangssteckers frei. Diese Ausgangs-Signalanschlüsse der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 1 werden mit den Signalen von den Signalabgriffen des betreffenden Signalleitungsträgers belegt.
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Auf diese Weise kann eine der Anzahl der Signalanschlussgruppen im Eingangsstecker beziehungsweise im Ausgangsstecker entsprechende Anzahl von Zellenmodulen hintereinander geschaltet werden, wobei die Signale der Signalabgriffe aller Zellenmodule an den Ausgangs-Signalanschlussgruppen des Ausgangssteckers des Signalleitungsträgers des letzten Zellenmoduls abgegriffen werden können.
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Der erfindungsgemäße Signalleitungsträger kann beispielsweise als eine Leiterplatte mit m Signalleitungen ausgebildet sein, wobei diese Signalleitungen beispielsweise zu m - 2 Spannungssignalabgriffen und zu einem Temperatursensor, der mit zwei Signalleitungen verbunden ist, führen.
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Der Signalleitungsträger umfasst vorzugsweise einen Eingangsstecker mit n - m Polen und einen Ausgangsstecker mit ebenfalls n · m Polen.
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Der Eingangsstecker umfasst vorzugsweise n Eingangs-Signalanschlussgruppen (logische Einheiten) mit jeweils m Polen.
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Der Ausgangsstecker umfasst vorzugsweise n Ausgangs-Signalanschlussgruppen (logische Einheiten) mit jeweils m Polen.
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Die Signale des Eingangssteckers werden wie folgt durch den Signalleitungsträger, insbesondere die Leiterplatte, durchgeschleift:
- Die Eingangs-Signalanschlussgruppe 1 des Eingangssteckers wird auf die Ausgangs-Signalanschlussgruppe 2 des Ausgangssteckers durchgeschleift.
- Die Eingangs-Signalanschlussgruppe 2 des Eingangssteckers wird auf die Ausgangs-Signalanschlussgruppe 3 des Ausgangssteckers durchgeschleift.
- Die Eingangs-Signalanschlussgruppe 3 des Eingangssteckers wird auf die Ausgangs-Signalanschlussgruppe 4 des Ausgangssteckers durchgeschleift.
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Allgemein wird die Eingangs-Signalanschlussgruppe i des Eingangssteckers auf die Ausgangs-Signalanschlussgruppe i + 1 des Ausgangssteckers durchgeschleift, wobei i von 1 bis n - 1 variiert.
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Die letzte Eingangs-Signalanschlussgruppe n des Eingangssteckers wird innerhalb des Signalleitungsträgers nicht durchgeschleift.
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Die Ausgangs-Signalanschlussgruppe 1 des Signalleitungsträgers ist mit den Signalen von den eigenen Signalabgriffen des Signalleitungsträgers belegt.
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Der erfindungsgemäße Signalleitungsträger kann an einem Zellenmodul montiert werden.
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Das Zellenmodul bietet die folgenden Vorteile:
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Bis zu n Zellenmodule können an jeweils einer Steckverbindung aus einem Ausgangsstecker und einem Eingangsstecker in Reihe geschaltet werden.
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Dabei werden die Signale von den Signalabgriffen der ersten n - 1 Zellenmodule durch die anderen Zellenmodule hindurchgeschleift, so dass am Ausgangsstecker des Signalleitungsträgers des letzten Moduls alle Signale von allen Signalabgriffen aller Zellenmodule abgreifbar sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Zellenmoduls für eine elektrochemische Vorrichtung, welches mehrere, beispielsweise vier, elektrochemische Zellen und einen Signalleitungsträger umfasst;
- 2 eine schematische Darstellung des Signalleitungsträgers aus 1;
- 3 eine schematische Darstellung einer elektrochemischen Vorrichtung, die mehrere, beispielsweise vier, Zellenmodule gemäß 1 umfasst, welche zusammengeschaltet sind, um ein Signalleitungssystem der elektrochemischen Vorrichtung zu bilden, wobei die Signalleitungsträger der Zellenmodule vorzugsweise identisch miteinander ausgebildet sind.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine in den 1 bis 3 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete elektrochemische Vorrichtung ist beispielsweise als ein Batteriespeicher 102 ausgebildet und wird vorzugsweise in einem Fahrzeug eingesetzt.
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Wie aus 3 zu ersehen ist, umfasst die elektrochemische Vorrichtung 100 mehrere, im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel vier, Zellenmodule 104.
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Die Zellenmodule 104 sind in 3 mit fortlaufenden Großbuchstaben A, B, C, D bezeichnet.
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Die Zellenmodule 104 sind vorzugsweise identisch miteinander ausgebildet.
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Eines der Zellenmodule 104, beispielsweise das erste Zellenmodul A, ist in 1 einzeln dargestellt.
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Das Zellenmodul 104 umfasst mehrere elektrochemische Zellen 106, vorzugsweise drei oder mehr elektrochemische Zellen 106, besonders bevorzugt vier oder mehr elektrochemische Zellen 106.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Zellenmodul 104 vier elektrochemische Zellen 106.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die elektrochemischen Zellen 106 als jeweils eine zylindrische elektrochemische Zelle ausgebildet.
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Grundsätzlich kann aber vorgesehen sein, dass eine, mehrere oder alle der elektrochemischen Zellen 106 eines Zellenmoduls 104 als jeweils eine prismatische elektrochemische Zelle ausgebildet sind.
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Jede der elektrochemischen Zellen 106 umfasst ein erstes Zellterminal 108 einer ersten Polarität und ein zweites Zellterminal 110 einer zweiten Polarität.
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Die erste Polarität kann die positive Polarität sein, und die zweite Polarität kann die negative Polarität sein. Umgekehrt kann aber auch die erste Polarität die negative Polarität und die zweite Polarität die positive Polarität sein.
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Das erste Zellterminal 108 und das zweite Zellterminal 110 können beide in demselben Endbereich einer elektrochemischen Zelle 106 angeordnet sein.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, wie in den 1 und 3 dargestellt, dass das erste Zellterminal 108 und das zweite Zellterminal 110 jeder elektrochemischen Zelle 106 an einander abgewandten Endbereichen der jeweiligen elektrochemischen Zelle 106 angeordnet sind.
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Von jeder elektrochemischen Zelle 106 eines Zellenmoduls 104 ist mindestens ein Zellterminal, beispielsweise das erste Zellterminal 108, mittels eines Zellverbinders 112 mit einem Zellterminal einer anderen elektrochemischen Zelle 106 des Zellenmoduls 104, beispielsweise mit dem zweiten Zellterminal 110 der zweiten elektrochemischen Zelle 106, elektrisch leitend verbunden.
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Die elektrochemischen Zellen 106 eines Zellenmoduls 104 können durch einen oder mehrere Zellverbinder 112 in Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung miteinander verbunden sein.
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In 1 ist beispielhaft ein Zellenmodul 104 dargestellt, bei welchem die elektrochemischen Zellen 106 des Zellenmoduls 104 in einer Reihenschaltung miteinander verbunden sind.
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Ein erstes Zellterminal 108 einer ersten elektrochemischen Zelle 106a ist über einen ersten Zellverbinder 112a mit dem zweiten Zellterminal 110 einer zweiten elektrochemischen Zelle 106b des Zellenmoduls 104 verbunden.
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Das erste Zellterminal 108 der zweiten elektrochemischen Zelle 106b ist mittels eines zweiten Zellverbinders 112b mit dem zweiten Zellterminal 110 einer dritten elektrochemischen Zelle 106c des Zellenmoduls 104 verbunden.
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Das erste Zellterminal 108 der dritten elektrochemischen Zelle 106c ist mittels eines dritten Zellverbinders 112c mit dem zweiten Zellterminal 110 einer vierten elektrochemischen Zelle 106d des Zellenmoduls 104 verbunden.
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Das erste Zellterminal 108 der vierten elektrochemischen Zelle 106d ist über einen vierten Zellverbinder 112d oder über einen Modulverbinder mit einem Zellterminal einer elektrochemischen Zelle 106 eines anderen Zellenmoduls 104 oder mit einem (nicht dargestellten) Stromanschluss der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.
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Das zweite Zellterminal 110 der ersten elektrochemischen Zelle 106a ist mittels eines fünften Zellverbinders 112e oder mittels eines Modulverbinders mit einem Zellterminal einer elektrochemischen Zelle 106 eines anderen Zellenmoduls 104 oder mit einem anderen Stromanschluss der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.
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Zur Überwachung der elektrischen Potentiale an den verschiedenen Zellterminals 108, 110 und/oder an den verschiedenen Zellverbindern 112 oder Modulverbindern der elektrochemischen Vorrichtung 100 umfasst die elektrochemische Vorrichtung 100 ein Signalleitungssystem 114, welches seinerseits mehrere Signalleitungsträger 116 umfasst, die jeweils einem der Zellenmodule 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 zugeordnet sind.
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Die Signalleitungsträger 116 der verschiedenen Zellenmodule 104 sind vorzugsweise identisch miteinander aufgebaut, wodurch die Anzahl verschiedener Bauelemente, welche für den Aufbau der elektrochemischen Vorrichtung 100 benötigt werden, deutlich reduziert wird.
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Einer dieser Signalleitungsträger 116 ist in 2 separat dargestellt.
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Der Signalleitungsträger 116 umfasst einen Grundkörper 118, an welchem die anderen Bestandteile des Signalleitungsträgers 116 angeordnet sind.
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Der Grundkörper 118 umfasst vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Material, beispielsweise ein Kunststoffmaterial, und kann beispielsweise als eine Leiterplatte 120 ausgebildet sein.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass der Grundkörper 118 einen flexiblen Kunststofffilm umfasst.
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Der Signalleitungsträger 116 umfasst einen Eingangsstecker 122 und einen Ausgangsstecker 124.
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Der Eingangsstecker 122 umfasst mehrere Eingangs-Signalanschlussgruppen 126.
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Vorzugsweise entspricht die Anzahl n der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 des Eingangssteckers 122 der Anzahl der Zellenmodule 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100, oder die Anzahl n der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 des Eingangssteckers 122 ist um eins geringer als die Anzahl der Zellenmodule 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100.
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In den 1 bis 3 sind die vier zeichnerisch dargestellten Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 mit den Zahlen 1 bis 4 durchnummeriert.
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Jeder der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 umfasst mindestens einen, vorzugsweise aber mehrere Eingangs-Signalanschlüsse 128.
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Die Anzahl m der Eingangs-Signalanschlüsse 128 ist für jede der Eingangs-Anschlussgruppen 126 des Eingangsstecker 122 gleich groß und entspricht vorzugsweise der Anzahl der Signalleitungen 130, welche von Signalabgriffen 132 des Signalleitungsträgers 116 aus Signale übertragen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sieben solcher Signalleitungen 130 vorgesehen.
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Der Ausgangsstecker 124 des Signalleitungsträgers 116 umfasst mehrere Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134, wobei die Anzahl n' der Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 des Anschlusssteckers 124 vorzugsweise der Anzahl n der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 des Eingangssteckers 122 entspricht oder um eins größer ist als die Anzahl n der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 des Eingangssteckers 122.
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Im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 vorgesehen, welche mit den Zahlen 1 bis 4 durchnummeriert sind.
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Jede der Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 des Ausgangssteckers 124 umfasst jeweils mehrere Ausgangs-Signalanschlüsse 136.
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Die Anzahl m' der Ausgangs-Signalanschlüsse 136 ist vorzugsweise für jede der Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 gleich groß und vorzugsweise gleich groß wie die Anzahl m der Eingangs-Signalanschlüsse 128 pro Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 des Eingangssteckers 122.
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Im zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl m' also sieben.
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Der Ausgangsstecker 124 ist längs einer Längsrichtung 138 des Signalleitungsträgers 116 von dem Eingangsstecker 122 beabstandet.
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Die Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 des Ausgangssteckers 124 sind vorzugsweise in einer senkrecht zur Längsrichtung 138 und parallel zu einer Hauptfläche 140 des Grundkörpers 118 des Signalleitungsträgers 116 ausgerichteten Querrichtung 142 des Signalleitungsträgers 116 gegeneinander versetzt angeordnet.
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Auch die Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 des Eingangssteckers 122 sind vorzugsweise in der senkrecht zur Längsrichtung 138 und parallel zur Hauptfläche 140 des Grundkörpers 118 des Signalleitungsträgers 116 ausgerichteten Querrichtung 142 des Signalleitungsträgers 116 gegeneinander versetzt angeordnet.
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Die Eingangs-Signalanschlüsse 128 von n - 1 der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 des Eingangssteckers 122 sind mit jeweils einem Ausgangs-Signalanschluss 136 einer von n' - 1 Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 des Ausgangssteckers 124 mittels Durchschleifleitungen 144 elektrisch leitend verbunden.
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Dabei sind die Durchschleifleitungen 144 so an dem Grundkörper 118 des Signalleitungsträgers 116 angeordnet, dass die Eingangs-Signalanschlüsse 128 der betreffenden Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 nicht mit den Ausgangs-Signalanschlüssen 136 der jeweils bezüglich ihrer Position längs der Querrichtung 142 des Signalleitungsträgers 116 mit der betreffenden Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 übereinstimmenden Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134 verbunden, sondern mit den Ausgangs-Signalanschlüssen 136 einer anderen Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134, welche gegenüber der jeweiligen Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 in der Querrichtung 142 des Signalleitungsträgers 116 versetzt angeordnet ist.
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Die Durchschleifleitungen 144 weisen daher jeweils einen Versatzabschnitt 146 auf, welcher sich nicht parallel zu der Querrichtung 142 des Signalleitungsträgers 116 erstreckt, sondern senkrecht oder schräg zu der Querrichtung 142.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind somit die Eingangs-Signalanschlüsse 128 der drei Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 mit den Nummern 1, 2 und 3 jeweils mit den Ausgangs-Signalanschlüssen 136 einer der Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 mit den Nummern 2, 3 beziehungsweise 4 verbunden.
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Die Eingangs-Signalanschlüsse 128 einer der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126, im dargestellten Ausführungsbeispiel der letzten Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 mit der Nummer 4, sind mit keinem Ausgangs-Signalanschluss 136 einer der Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 des Ausgangssteckers 124 verbunden.
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Diese Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 kann daher auch entfallen, so dass dann die Anzahl n der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 des Eingangssteckers 122 um eins geringer ist als die Anzahl n' der Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 des Ausgangssteckers 124.
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Die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 einer der Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 sind nicht mit den Eingangs-Signalanschlüssen 128 einer der Eingangs-Signalanschlussgruppen 126 des Eingangssteckers 122 verbunden, sondern stattdessen mit jeweils einer der Signalleitungen 130 des Signalleitungsträgers 116.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies die Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134a mit der Nummer 1.
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Von den Ausgangs-Signalanschlüssen 136 dieser Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134a führen die Signalleitungen 130 zu den verschiedenen Signalabgriffen 132 des Signalleitungsträgers 116.
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Mindestens einer, vorzugsweise mehrere, dieser Signalabgriffe 132 sind als jeweils ein Spannungssignalabgriff 148 ausgebildet.
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Ein solcher Spannungssignalabgriff 148 ist elektrisch leitend mit jeweils einem Zellverbinder 112 oder mit einem der Zellterminals 108, 110 einer der elektrochemischen Zellen 106 des Zellenmoduls 104 elektrisch leitend verbunden.
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Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem jeweiligen Spannungssignalabgriff 148 und dem jeweiligen Zellverbinder 112 beziehungsweise dem jeweiligen Zellterminal 108 oder 110 ist beispielsweise durch einen Bondleiter 150 hergestellt (siehe 1).
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf Spannungssignalabgriffe 148 vorgesehen, welche über jeweils einen Bondleiter 150 mit jeweils einem Zellverbinder 112 elektrisch leitend verbunden sind.
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Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens ein Signalabgriff 132 des Signalleitungsträgers 116 als ein Temperatursignalabgriff 152 ausgebildet ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein einziger solcher Temperatursignalabgriff 152 vorgesehen.
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Der Temperatursignalabgriff 152 kann einen Temperatursensor 154 umfassen.
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Ein solcher Temperatursensor 154 ist vorzugsweise über zwei Signalleitungen 130 mit jeweils einem Ausgangs-Signalanschluss 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134a des Ausgangssteckers 124 des Signalleitungsträgers 116 verbunden.
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Der Temperatursensor 154 kann beispielsweise ein NTC(„Negative Temperature Coefficient“)-Element umfassen.
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Die Verschaltung der Signalleitungsträger 116 der Zellenmodule 104 zu dem Signalleitungssystem 114 der elektrochemischen Vorrichtung 100 ist in 3 dargestellt.
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Dabei werden jeweils die Pole eines Ausgangssteckers 124 eines Signalleitungsträgers 116 elektrisch leitend mit den Polen eines Eingangssteckers 122 des Signalleitungsträgers 116 eines benachbarten Zellenmoduls 104 elektrisch leitend verbunden.
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Diese elektrisch leitende Verbindung kann am einfachsten dadurch hergestellt werden, dass die Pole des Ausgangssteckers 124 direkt in Kontakt mit den Polen des Eingangssteckers 122 stehen.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Pole des Ausgangsteckers 124 als Vorsprünge und die Pole des Eingangssteckers 122 als zu den Vorsprüngen des Ausgangssteckers 124 komplementäre Buchsen oder Hülsen ausgebildet sind.
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Umgekehrt können auch die Pole des Eingangssteckers 122 als Vorsprünge und die Pole des Ausgangssteckers 124 als hierzu komplementäre Buchsen oder Hülsen ausgebildet sein.
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Ferner ist es möglich, dass einige Pole des Ausgangssteckers 124 als Vorsprünge und einige Pole des Ausgangssteckers 124 als Buchsen oder Hülsen ausgebildet sind, während die Pole des Eingangssteckers 122 als jeweils hierzu komplementäre Buchsen oder Hülsen beziehungsweise als hierzu komplementäre Vorsprünge ausgebildet sind.
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Wenn jeweils ein Ausgangsstecker 124 eines Signalleitungsträgers 116 und ein Eingangsstecker 122 eines benachbarten Signalleitungsträgers 116 durch eine Steckverbindung unmittelbar miteinander verbindbar sind, so werden keine Verbindungsleitungen zwischen den Polen des Ausgangssteckers 124 und den Polen des Eingangssteckers 122 benötigt.
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In 3 sind solche Verbindungsleitungen 156 schematisch dargestellt, um die Möglichkeit anzudeuten, durch das Zwischenschalten solcher Verbindungsleitungen 156, insbesondere in Form von mehradrigen Verbindungskabeln, auch dann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Polen eines Ausgangssteckers 124 und eines Eingangssteckers 122 herzustellen, wenn die jeweils zugeordneten Signalleitungsträger 116 voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Wie aus 3 zu ersehen ist, werden die Signale der Signalabgriffe 132 des Signalleitungsträgers 116 des mit A bezeichneten Zellenmoduls 104 auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der mit 1 bezeichneten Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134a des ersten Signalleitungsträgers 116a geführt.
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Somit gelangen die Signale der Signalabgriffe 132 des ersten Signalleitungsträgers 116a zu den Eingangs-Signalanschlüssen 128 der mit 1 bezeichneten Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 des zweiten Signalleitungsträgers 116b, welcher dem Zellenmodul 104 mit der Bezeichnung B zugeordnet ist.
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Mittels der Durchschleifleitungen 144 des zweiten Signalleitungsträgers 116b werden die Signale der Signalabgriffe 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung A auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134 mit der Bezeichnung 2 des zweiten Signalleitungsträgers 116b geführt.
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Die Signale von den Signalabgriffen 132 des mit B bezeichneten Zellenmoduls 104 werden zu den Ausgangs-Signalanschlüssen 136 der mit 1 bezeichneten Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134a des zweiten Signalleitungsträgers 116b geführt.
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Durch die Steckverbindung oder die Verbindungsleitungen 156 zwischen dem zweiten Signalleitungsträger 116b und dem dritten Signalleitungsträger 116c, welcher dem Zellenmodul 104 mit der Bezeichnung C zugeordnet ist, werden die Signale der Signalabgriffe 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung A auf die Eingangs-Signalanschlüsse 128 der Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 mit der Bezeichnung 2 des dritten Signalleitungsträgers 116c geführt.
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Die Signale der Signalabgriffe 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung B werden auf die Eingangs-Signalanschlüsse 128 der Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 mit der Bezeichnung 1 des dritten Signalleitungsträgers 116c geführt.
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Mittels der Durchschleifleitungen 144 des dritten Signalleitungsträgers 116c werden die Signale der Signalabgriffe 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung A auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134 mit der Bezeichnung 3 des dritten Signalleitungsträgers 116c geführt.
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Ferner werden die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung B auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134 mit der Bezeichnung 2 des dritten Signalleitungsträgers 116c geführt.
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Die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung C werden auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134a mit der Bezeichnung 1 des dritten Signalleitungsträgers 116c geführt.
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Durch die Steckverbindung oder die Verbindungsleitungen 156 zwischen dem Ausgangsstecker 124 des dritten Signalleitungsträgers 116c und dem Eingangsstecker 122 des vierten Signalleitungsträgers 116d, welcher dem Zellenmodul 104 mit der Bezeichnung D zugeordnet ist, werden die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung A auf die Eingangs-Signalanschlüsse 128 der Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 mit der Bezeichnung 3 des vierten Signalleitungsträgers 116d geführt.
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Die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung B werden auf die Eingangs-Signalanschlüsse 128 der Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 mit der Bezeichnung 2 des vierten Signalleitungsträgers 116d geführt.
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Die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung C werden auf die Eingangs-Signalanschlüsse 128 der Eingangs-Signalanschlussgruppe 126 mit der Bezeichnung 1 des vierten Signalleitungsträgers 116d geführt.
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Mittels der Durchschleifleitungen 144 des vierten Signalleitungsträgers 116d werden die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung A auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134 mit der Bezeichnung 4 des vierten Signalleitungsträgers 116d geführt.
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Die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung B werden auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134 mit der Bezeichnung 3 des vierten Signalleitungsträgers 116d geführt.
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Die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung C werden auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134 mit der Bezeichnung 2 des vierten Signalleitungsträgers 116d geführt.
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Die Signale von den Signalabgriffen 132 des Zellenmoduls 104 mit der Bezeichnung D werden auf die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppe 134a mit der Bezeichnung 1 des vierten Signalleitungsträgers 116d geführt.
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Die Ausgangs-Signalanschlüsse 136 der Ausgangs-Signalanschlussgruppen 134 des Ausgangssteckers 124 des vierten Signalleitungsträgers 116d sind direkt, mittels einer Steckverbindung, oder indirekt, über Verbindungsleitungen 156, mit den Eingangsanschlüssen 158 einer Überwachungsvorrichtung 160 der elektrochemischen Vorrichtung 100 verbunden.
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Die Überwachungsvorrichtung 160 kann beispielsweise als ein „Battery Control System“ (BCS) ausgebildet sein.
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Somit ist das Signalleitungssystem 114 der elektrochemischen Vorrichtung 100 aus mehreren, beispielsweise vier, Signalleitungsträgern 116 zusammengesetzt, welche entweder direkt durch eine Steckverbindung oder indirekt über Verbindungsleitungen 156 miteinander verbunden sind.
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Bis zu n' Signalleitungsträger 116 können an ihren Ausgangssteckern 124 beziehungsweise ihren Eingangssteckern 122 miteinander in Reihe geschaltet werden, um die Signale von den Signalabgriffen 132 von n' Zellenmodulen 104 zu übertragen.
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Dabei werden die Signale der Signalabgriffe 132 der ersten (n' - 1) Zellenmodule 104 durch die Signalleitungsträger 116 der anderen Zellenmodule 104 hindurchgeschleift, so dass am Ausgangsstecker 124 des letzten Signalleitungsträgers 116 die Signale der Signalabgriffe 132 aller Zellenmodule 104 der elektrochemischen Vorrichtung 100 abgegriffen und beispielsweise der Überwachungsvorrichtung 160 der elektrochemischen Vorrichtung 100 zugeführt werden können.
