DE19737775A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schützen wenigstens einer wiederaufladbaren Batteriezelle gegen Überladung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schützen wenigstens einer wiederaufladbaren Batteriezelle gegen Überla­ dung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 13.

Wiederaufladbare Batteriezellen auf Lithiumbasis erfordern Schutz gegenüber verlängertem Überladen, um einer Verminderung der Zel­ lenleistung vorzubeugen und der Möglichkeit eines Aufbrechens der Zel­ lenhülle und einer möglichen Verbrennung des Elektrolyten der Zelle zu begegnen. In Reihe in den Strompfad zu den Zellen geschaltete Leistungs- MOSFET-Schalter werden üblicherweise verwendet, um die Zellen vom La­ dungskreis zu trennen, wenn es nicht gelingt, das Laden der Zellen in­ nerhalb bestimmter Spannungsgrenzen zu beenden. Derartige MOSFET-Schal­ ter werden typischerweise von Schutzschaltkreisen innerhalb eines Batte­ riesatzes, der die Zellen aufnimmt, angesteuert, wobei die Schutzkreise individuell Zellenspannungen in bezug auf eine Überladungsbedingung überwachen.

Vorausgesetzt, daß die MOSFET-Schalter verläßlich den Lade­ kreis beim Einsetzen von Überladung öffnen, werden die Batteriezellen geschützt. Es gibt jedoch zwei Gründe, warum MOSFET-Schaltern dies nicht gelingt und sie daher ein Überladen ermöglichen. Wenn das Ladegerät an den Batteriesatz angelegt wird, wobei dieses eine Spannung liefert, die die Durchbruchsspannung zwischen Drain und Source der MOSFETs (BV_dss) übersteigt, brechen die MOSFETs durch und sind unfähig, den Ladekreis zu öffnen, wodurch ermöglicht wird, daß die Zellen gefährlich überladen werden. Ferner kann das endliche Potential von Drain zu Source (selbst für geeignet ausgelegte MOSFETs) nachfolgend zu zahlreichen Hochstrom­ übergangsbelastungen kurzgeschlossen werden. Solche Übergänge können beispielsweise diejenigen normalen Stromstöße sein, die auftreten, wenn reaktive Belastungen anfänglich von den Zellen verursacht werden. Sollte ein derartiges seltenes Ereignis eintreten, würden die kurzgeschlossenen MOSFETs nicht wie gefordert ausschalten, um die Zellen gegenüber dem La­ degerät zu schützen, das eine Spannung außerhalb einer vorgesehenen Eig­ nungsspannung liefert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 13 zu schaffen, die es ermöglicht, Batteriezellen beim Laden gegen langanhaltendes Über­ laden sicher zu schützen.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 bzw. 13 gelöst.

Hierdurch lassen sich insbesondere Batteriezellen auf Lithium­ basis schützen, was beim Überschreiten eines Spannungspegels für wenig­ stens einen vorbestimmten Zeitraum zu einem Abschalten von MOSFET-Schal­ tern innerhalb eines Ladekreises führt, um so die Batteriezellen von ei­ nem Ladestrom abzukoppeln. Ein weiterer Spannungspegel, der größer als der zum Abschalten der MOSFET-Schalter verwendete ist, wird zweck­ mäßigerweise dann, wenn dieser während eines zweiten vorbestimmten Zeit­ raums existiert, zum Aktivieren eines Schutzkreises verwendet, um die Zellen vom Ladestrom abzutrennen. Hierbei erfolgt zweckmäßigerweise eine Wiederankopplung der Zellen nicht automatisch. Es wird ein verbesserter Schutz der wiederaufladbaren Batteriezellen gegen Überladung geliefert, wobei zudem ein Fehlschlagen eines ersten Abkopplungskreises festge­ stellt und außerdem Zellen vor einem möglichen chemisch instabilen Zu­ stand hiervon abgekoppelt werden können.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines gegen Überla­ dung geschützen Batteriesatzes,

Fig. 2 zeigt ein Zustandsdiagramm für einen im Zusammenhang mit dem Überladungsschutz von Fig. 1 verwendeten Logikkreis,

Fig. 3 und 4 zeigen diagrammartig die Wirkung des Überla­ dungsschutzes von Fig. 1,

Fig. 5 bis 9 zeigen als schematische Blockdiagramme weitere Ausführungsformen.

Der in Fig. 1 dargestellte Schaltkreis 100 zum Schützen von wiederaufladbaren Zellen gegen Überladung umfaßt eine Sekundärzelle 101, einen positiven Ausgang 102 und einen negativen Ausgang 103. Die Sekundärzelle 101 ist vorzugsweise eine solche auf Lithiumbasis, jedoch kann es sich auch um andere wiederaufladbare Zellen handeln. Die Ausgänge 202 und 203 sind, wenn sie verbunden sind, mit einem Ladekreis (nicht dargestellt) oder einer (nicht dargestellten) Einrichtung verbunden, die durch den Batteriesatz 100 stromversorgt wird. Obwohl in Fig. 1 nur eine Sekundärzelle 101 dargestellt ist, kann es sich auch um eine Kombination von einzelnen derartiger Zellen in Reihen- und Parallelschaltung handeln. In einem solchen Fall wäre jedoch eine derartige Zelle 101 erforderlich, um einen Spannungs- und Stromausgang zu liefern, der ausreicht, um sowohl die Schaltkreise innerhalb des Batteriesatzes 100 als auch eine Last, die mit dem Batteriesatz 100 verbunden ist, zu versorgen. Im Falle von mehreren Zellen 101 ist vorzugsweise jede Zelle 101 mit ihrer eigenen Schaltkreisanordnung wie in Fig. 1 dargestellt versehen, da Defekte in individuellen Zellen 101, die erscheinen, wenn jede einzelne Zellenspannung gemessen wird, bei in Reihe geschalteten Zellen 101 verdeckt werden könnten. Parallel miteinander verbundene Zellen 101 können wie eine einzelne Zelle 101 arbeitend betrachtet werden.

Der Schaltkreis des Batteriesatzes 100 umfaßt einen Logikkreis 104 und ein Paar von MOSFETs 105 und 106, die einen negativen Anschluß 107 der Sekundärzelle 101 an den negativen Ausgang 103 koppeln. Die MOSFETs 105 und 106 arbeiten vorzugsweise im Anreicherungsbetrieb und sind Source-zu-Source-gekoppelt. Sie können jedoch auch Drain-zu-Dain-gekoppelt sein, wobei eine Source mit dem negativen Ausgang 103 und die andere Source mit dem negativen Anschluß 107 der Zelle 101 verbunden sind. Bei einer derartigen Anordnung, die unter Bezug auf Fig. 7 beschrieben wird, ist die Gateansteuerung der MOSFETs 105 und 106 unabhängig, anstatt wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 gekoppelt. Das Potential über den Gates 143 und 144 und Sources 150 und 152, V_gs, der MOSFETs 105 bzw. 106 sollte null sein, um die Zelle 101 vom negativen Ausgang 103 abzukoppeln. Der Batteriesatz 100 umfaßt ein schmelzbares Element 108, das den positiven Anschluß 109 der Zelle 101 mit dem Verbindungspunkt des positiven Ausgangs 102 und eines Schmelzsicherungsanschlusses 110 verbindet.

Ein MOSFET 111 ist mit seinem Gate 112 an einen Ausgang 113 des Logikkreises 104 über ein Paar von Schmelzsicherungsanschlüssen 114 und 115 gekoppelt. Der MOSFET 111 ist mit seiner Drain an den Schmelzsi­ cherungsanschluß 110 gekoppelt. Der Verbindungspunkt zwischen dem posi­ tiven Anschluß 109 der Zelle 101 und dem Schmelzsicherungselement 108 ist über einen positiven Zellenanschluß 116, einen V⁺-Anschluß 117 und einen V_cell-Anschluß 118 an den Eingang eines Spannungsteilers 119 ange­ schlossen. Als Spannungsteiler 119 kann ein geschalteter kapazitiver oder ein Ohm'scher Spannungsteiler verwendet werden. Ein Komparator 120 ist mit seinem nicht invertierenden und seinem invertierenden Eingang an die Ausgänge des Spannungsteilers 119 angeschlossen. Ein Ausgang des Komparators 120 liefert ein Überladungssignal an einen Eingang 121 eines Logikschaltkreises 104.

Der Spannungsteiler 119 ist über einen zweiten Eingang mit ei­ nem Bandabstandsbezugspotential Vref1 verbunden. Ein Komparator 123 ist mit seinem invertierenden und nicht invertierenden Eingang an die Aus­ gänge des Spannungsteilers 119 gekoppelt, während sein Eingang ein Über­ ladungssignal an einen Eingang 124 des Logikkreises 104 liefert.

Ein Freigabeanschluß 125, der zwischen einer Last und/oder einem Ladegerät angeordnet ist, ist mit einem Eingang 126 des Logikkrei­ ses 104 über einen Freigabeanschluß 127, einen 100-kOhm-Widerstand 128 und einen Freigabeanschluß 129 sowie einen Anschluß 130 gekoppelt.

Ein Zellenanschluß 131 ist mit dem Verbindungsknoten einer Source 132, einem Substrat 133 (beide vom MOSFET 112) und einem V_SS-An­ schluß 134 gekoppelt. Der V_SS-Anschluß 134 ist mit dem Verbindungsknoten zu Masse, einem 0,004 Ohm Abtastwiderstand 135 und einem Anschluß 136 gekoppelt.

MOSFET 106 ist mit seiner Drain 137 an einen Schalter 138 über einen RSENSE-Anschluß 139 und einen Anschluß 140 und an den Abtast­ widerstand 135 gekoppelt. Ein Bezugspotential Vref2, das einen Wert von 4 bis 40 mV besitzt, wird an einen Eingang des Schalters 138 geliefert. Ein Komparator 141 vergleicht die Ausgänge des Schalters 138, um ein Überstromsignal zu erzeugen, das an einen Eingang 142 des Logikkreises 104 gegeben wird.

Der Verbindungsknoten eines Gates 143 des MOSFETs 105, eines Gates 144 des MOSFETs 106 und eines Widerstandes 145 von 1 MOhm sind an einen Ausgang 146 des Logikkreises 104 über einen PMOSFET 166, einen Ga­ teanschluß 147 und einen Gateanschluß 148 gekoppelt. Der Verbindungskno­ ten eines Gates 143 von MOSFET 105, eines Gates 144 von MOSFET 106 und eines Widerstands 145 von 1 MOhm sind an eine Drain 167 gekoppelt. Ein Substratanschluß 168 und eine Source 169 sind an den Gateanschluß 147 gekoppelt. Ein Gate 170 ist an den Verbindungsknoten des CELL-Anschlus­ ses 131 und des V_SS-Anschlusses 134 gekoppelt. Eine Diode 149 ist zwi­ schen dem Ausgang 146 und Masse gekoppelt. Bevorzugt ist die Diode 149 eine parasitäre Substratdiode. Das andere Ende des Widerstandes 145 ist mit dem Verbindungsknoten einer Source 150 und eines Substrats 151 (bei­ de vom MOSFET 105) und einer Source 152 und einem Substrat 153 (beide vom MOSFET 106) gekoppelt. Eine Drain 154 des MOSFET 105 ist mit der Ka­ thode einer Substratdiode 155, einem V⁻-Anschluß 157 und einem V⁻-An­ schluß 158 sämtlich über einen Widerstand 156 gekoppelt.

Die Kathode der Diode 155 ist mit dem Verbindungsknoten eines positiven Anschlusses einer ersten Spannungsquelle 159 von 40 mV und ei­ nem negativen Anschluß einer zweiten Spannungsquelle 60 von 50 mV ange­ schlossen. Der negative Anschluß der Spannungsquelle 159 ist mit einem nicht invertierenden Eingang des Komparators 161 verbunden, während der positive Anschluß der Spannungsquelle mit dem invertierenden Eingang ei­ nes Komparators 162 verbunden ist. Ein invertierender Eingang des Kompa­ rators 161 ist mit Masse gekoppelt. Ein nicht invertierender Eingang des Komparators 162 ist ebenfalls mit Masse gekoppelt.

Der Ausgang des Komparators 161 ist mit einem Eingang 163 des Logikkreises 104 und mit einem Polaritätseingang des Schalters 138 ver­ bunden. Der Ausgang des Komparators 162 ist mit einem Eingang 164 des Logikkreises 104 und mit einem Polaritätseingang des Schalters 138 ver­ bunden.

Der negative Ausgangsanschluß 103 ist mit dem Verbindungspunkt von Source 154 und Widerstand 156 über einen Satzanschluß 165 gekoppelt.

Im Betrieb verwendet der Batteriesatz 100 zwei Formen von Überladungsschutz, wobei der erste durch die MOSFETs 105 und 106 und der zweite durch das schmelzbare Element 108 geliefert wird. Bei letzterem kann es sich um eine einzelne Schmelzsicherung oder aber um einen Schaltkreisunterbrecher handeln, der gewünschtenfalls durch einen Benut­ zer oder eine autorisierte Reparaturstation zurücksetzbar ist. Alterna­ tiv kann anstelle des schmelzbaren Elements 108 auch eine sich selbst zurücksetzende Sicherung mit positivem Temperaturkoeffizienten ("PTC") sein. Das schmelzbare Element 108 kann auch aus zwei separaten Elementen bestehen oder eine thermische Sicherung (beispielsweise eine Wachskugel­ sicherung) sein, deren Unterbrechungswirkung auf Heizelementen beruht.

Während eines normalen Wiederaufladens wird der Batteriesatz 100 an ein geeignetes Wiederaufladegerät über die Ausgänge 102 und 103 angelegt. Ein derartiges Wiederaufladegerät liefert einen Strom und eine Spannung in geeigneter Größe und Zeit für die Zelle 101. Ein geeignetes Wiederaufladegerät für eine Lithiumionenzelle wird idealerweise am Ende eines Ladezyklus die Zelle 101 derart laden, daß die Zellenspannung am Ende des Ladezyklus eine vorbestimmte Einwilligungsspannung CV aufweist. Wenn ein Benutzer jedoch versucht, den Batteriesatz 100 mit einem Lade­ gerät aufzuladen, das zum Aufladen von Nickel-Cadmium-Batterien ausge­ legt ist, wo die Einwilligungsspannung den Maximalwert für eine Lithiumionenzelle übersteigt, würde der Batteriesatz 100 die Überladungsbedingung feststellen und dementsprechend bewirken, daß die Zelle 101 von wenigstens einem der Anschlüsse 102 und 103 getrennt wird.

Der Batteriesatz 100 besteht aus einem integrierten Schalt­ kreis, einem Bausteinleiterrahmen, einer Leiterkarte und darauf befindlichen Elementen sowie einem äußeren Gehäuse, das die Anschlüsse bereitstellt, um den Batteriesatz 100 mit einer Last oder einem Ladege­ rät zu verbinden. Der Batteriesatz 100 enthält drei signifikante Blöcke, einen Zellenspannungsdetektionsblock, einen Batteriesatzstromdetektions­ block und einen Last-/Ladedetektionsblock. Der Zellenspannungsdetek­ tionsblock besteht aus dem Spannungsteiler 119 und den Komparatoren 120 und 123. Zusammen detektieren diese Elemente ein übermäßiges Entladen oder ein Überladen des Feststellen des Potentials direkt über der Zelle 101. Der Batteriesatzstromdetektionsblock besteht aus dem Schalter 138 und dem Komparator 141. Zusammen tasten diese Elemente den Spannungsab­ fall über dem Abtastwiderstand 135 ab und dann, wenn ein genügendes Potential über dem Abtastwiderstand 135 festgestellt wird, wird eine Überstrombedingung durch den Ausgang des Komparators 141 angezeigt. Bevorzugt befindet sich der Abtastwiderstand 135 außerhalb des inte­ grierten Schaltkreises und kann Teil des Bausteinleiterrahmens sein. Ein im vorliegenden Fall geeigneter Leiterrahmen ist beispielsweise in US 5 534 788 beschrieben.

Der Last-/Ladedetektionsblock besteht aus den Komparatoren 161 und 162 zusammen mit der parasitären Diode 155 und den Spannungsquellen 159, 160. Die Komparatoren 161 und 162 dienen dazu, zu bestimmen, wann die äußeren Betriebsbedingungen des Batteriesatzes 100 geeignet sind, um die MOSFETs 105 und 106 nach Auftreten eines Fehlers in ihren leitenden Modus (ein) zurückkehren zu lassen. Beispielsweise schaltet der Logik­ kreis 104 die MOSFETS 105 und 106 ab, indem über PMOSFET 166 der Hoch­ ziehstrom von den Gattern 143 und 144 angesichts des Feststellens einer Überladungsbedingung weggenommen wird, worauf die MOSFETs 105 und 106 nichtleitend bleiben, es sei denn, daß ein Zustand existiert, der sie in leitenden Zustand zurückkehren läßt. In diesem Fall ist es wünschens­ wert, eine Last zu haben, die an dem Batteriesatz 100 anliegt, um die MOSFETs 105 und 106 in ihren leitenden Zustand zurückzuführen. Eine Bestimmung, ob eine Last an den Batteriesatz 100 angelegt wurde, ist durch den Last-/Ladedetektionsblock möglich. Ähnlich ist auch eine automatische Regenerierung eines überentladenen Batteriesatzes 100 (d. h. einer Unterspannungszelle) möglich, da der Last-/Ladedetektionsblock die Anwesenheit eines Ladegeräts signalisiert und den Logikkreis 104 instru­ iert, Gates 143 und 144 anzusteuern. Wenn schließlich durch einen Überstromfall MOSFETs 104 und 106 nichtleitend wurden, ist der Last-/Ladedetektionsblock in der Lage zu bestimmen, ob die Spannung über den MOSFETs 105 und 106 null ist, wodurch angezeigt wird, daß der Batte­ riesatz 100 von der Quelle des Überstromereignisses abgetrennt ist.

PMOSFET 166 dient dazu, hohe Potentiale von Komponenten zu isolieren, die Teil des Schutz-IC sind, wenn die MOSFETs 105 und 106 ab­ geschaltet sind und ein Ladegerät an den Batteriesatz 100 angelegt ist. Diese Komponenten des Schutz-IC umfassen den Logikkreis 104, den Span­ nungsteiler 119, die Komparatoren 120, 123, 141, 161 und 162, den Schal­ ter 138 und die Dioden 149 und 155. Im Betrieb kann der Gateanschluß 148 nicht unter V_SS ohne Vorspannung der Substratdiode 149 in Vorwärtsrich­ tung gezogen werden. Wenn das Ansteuern am Gateanschluß 148 dreizustän­ dig oder hochimpedant ist, sind PMOSFET 166 und die MOSFETs 105 und 106 aus. In einem solchen Fall ist das Potential am Drain 167 von PMOSFET 166 gleich dem Potential am negativen Ausgangsanschluß 103, das im Fall eines falschen Ladegeräts sehr hoch sein könnte. Source 169 von PMOSFET 166 erscheint als hohe Impedanz, so daß Gateanschluß 148 nicht wesentlich belastet ist.

Wenn das Potential der Gates 143 und 144 gleich demjenigen am V⁺-Anschluß 117 ist (ein eingeschalteter Zustand für MOSFETs 105 und 106), dann ist das Potential an Source 169 und Drain 167 von PMOSFET 166 ebenfalls gleich dem Potential am V_SS-Anschluß 134. Obwohl bevorzugt Transistor 166 ein PMOSFET ist, kann auch ein PNP-Bipolartransistor ver­ wendet werden, wobei der Emitter Source 169, der Kollektor Drain 167 entspricht und die Basis an den V_SS-Anschluß 134 über einen Widerstand größer als 1 MOhm gekoppelt ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Wi­ derstand von 4,7 MOhm geeignet.

Logikkreis 104 enthält endliche Ablaufsteuereinheiten zum Schutz und Wiederherstellungsalgorithmen, Zeitgeber und interne Test­ kreise. Auch ist in dem Logikkreis 104 ein EEPROM-Abgleichregister und der Systemtaktgeber enthalten.

Bevorzugt umfaßt der Batteriesatz 100 eine gedruckte Leiterkarte und eine einzelne Lithiumionenzelle 101. Die Zelle 101 ist typischerweise mit der Leiterkarte über Metallstreifen verbunden, die an die Zellenanschlüsse angeschweißt und dann auf die Leiterkarte gelötet sind.

Nimmt man an, daß ein Potential an den Freigabeanschluß 125 während des normalen Neuladens und während des Entladens angelegt ist (d. h. Stromversorgung von dem Batteriesatz zu einer Einrichtung, wie ei­ nem drahtlosen Telefon oder einem Laptop-Computer) spannt der Gatean­ schluß 148 die Gates 143 und 144 vor, so daß die MOSFETs 105 und 106 leitend werden. Dies entspricht dem Zustand 202 im Zustandsdiagramm 200. Freigabeanschluß 125 wird verwendet, um dazu beizutragen, durch die Ver­ wendung dieses dritten Batteriesatzanschlusses das Wiederaufladen und-/oder Entladen des Batteriesatzes 100 durch eine nicht geeignete Einrichtung, wie einen Wiederauflader für eine Nickel-Cadmium-Zelle, zu verhindern. Freigabeanschluß 125 dient auch dazu, ein zufälliges Entladen über einen äußeren Kurzschluß über den Anschlüssen 102 und 103 zu verhindern, wenn der Batteriesatz 100 nicht an eine zulässige Last oder ein zulässiges Ladegerät gekoppelt ist.

Logikkreis 104 überwacht den V⁺-Anschluß 117 und den V_SS- Anschluß 134 die Spannung V_cell an den Zellenanschlüssen 109 und 110. Dieses Überwachen wird durch periodisches Abfragen vorgenommen, obwohl auch andere Überwachungstechniken, wie etwa ein kontinuierliches Überwa­ chen, verwendet werden können. Zusätzlich überwacht der Logikkreis 104 die Spannung über den MOSFETs 105 und 106 durch Überwachen der Differenz zwischen dem Potential am V⁻-Anschluß 157 und dem Potential am Rsense-An­ schluß 139.

Wenn der Batteriesatz sich in einem Entlademodus befindet, d. h. daß er eine Last stromversorgt, wird durch die MOSFETs 105 und 106 ein niederohmiger Leitungspfad zwischen dem negativen Anschluß 107, der Zelle 101 und dem negativen Anschluß 103 geliefert. Dieser Zustand ist bei 202 von Fig. 2 angezeigt. Bevorzugt tastet der Logikkreis 104 mit einer Frequenz von 1 Hz das Potential an den Anschlüssen 116 (CELL+) und 117 (CELL-) ab. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Potential am An­ schluß 116 das gleiche wie am Anschluß 117 und am Anschluß 118. Entspre­ chend ist das Potential am Anschluß 131 das gleiche wie am V_SS-Anschluß 134 und am Anschluß 136. Der Übergang 204 in Fig. 2 zeigt Überentladen an, das bei einer Frequenz von 1 Hz abgetastet wird. Das Abtasten bei einer Frequenz von 1 Hz findet auch bezüglich den anderen Zustände und Übergänge von Fig. 2 statt. Wenn während einer vorbestimmten Periode, die bevorzugterweise aus vier aufeinanderfolgenden Abtastungen besteht, V_cell kleiner als eine vorbestimmte Minimalspannung V_min ist, werden die MOSFETs 105 und 106 über ihre entsprechenden Gates 143 und 144 abge­ schaltet, um ein weiteres Entladen und damit eine mögliche Beschädigung der Zelle 101 zu verhindern. Eine Lithiumionenzelle unterliegt bei­ spielsweise einer Korrosion des inneren Stromkollektors bei Unterspan­ nung, wodurch die Lebensdauer der Zelle reduziert wird. Dieser Zustand ist bei 206 angedeutet. Im normalen Gebrauch wird dann der Batteriesatz 100 mit einem Ladegerät verbunden, so daß der Freigabeanschluß 125 von niedrig auf hoch geht (angegeben durch Übergang 208), wodurch die MOS­ FETS 105 und 106 angeschaltet werden, so daß Rückkehr zum Zustand 202 stattfindet.

Wenn das Ladegerät dem Batteriesatz 100 eine Strommenge größer als eine vorbestimmte Menge liefert, welche Menge auf der Anzahl von Zellen (in Zelle 101) sowie ihrer Reihen-/Parallelschaltung basiert, und eine derartige Überstrombedingung wenigstens 4 ms dauert, wie durch den Übergang 210 in Fig. 2 dargestellt ist, schaltet der Logikkreis 104 die MOSFET 105 und 106 über ihre entsprechenden Gates 143 und 144 aus. Dieser Zustand ist bei 212 dargestellt. Unter der Annahme, daß ein sol­ cher Überstrom eine Übergangsbedingung darstellt, erfolgt eine Rückstel­ lung automatisch in dem Fall, in dem das Potential über den MOSFETs 105 und 106, V_MOSFET = 0 ist, wodurch keine Last oder kein Laden angezeigt wird. Rückstellung erfolgt auch, wenn eine äußere Freigaberückstellung am Freigabeanschluß 125 vorgesehen ist, wodurch die MOSFETs 105 und 106 angeschaltet werden, so daß diese zum Zustand 202 zurückkehren (Übergang 214).

Wenn der Batteriesatz 100 mit einem Ladegerät verbunden ist, bestimmt der Logikkreis 104 über Anschlüsse 117 und 134, ob V_cell größer als eine vorbestimmte Maximalspannung V_max ist (Übergang 216). V_cell wird bei einer Frequenz von 1 Hz abgetastet und dann, wenn während vier aufeinanderfolgenden Abtastungen V_cell größer als V_max ist, schaltet der Logikkreis 104 über den Gateanschluß 147 die MOSFETs 105 und 106 über ihre entsprechenden Gates 143 und 144 ab (Zustand 218 in Fig. 2). Ein solcher Zustand zeigt an, daß die Zelle 101 vollständig geladen und fertig ist, um eine Last mit Strom zu versorgen. Zelle 101 wird auf diese Weise vom Ladegerät isoliert, jedoch kann die Zelle 101 durch eine Last entladen werden. Wenn daher, wie bei 220 angezeigt, eine Last angelegt und der Freigabeanschluß 125 von niedrig auf hoch geändert oder eine Last am V⁻-Anschluß 157 detektiert wird, werden die MOSFETs 105 und 106 angeschaltet, so daß eine Rückkehr zum Zustand 202 stattfindet.

Der Logikkreis 104 tastet über V_SS-Anschluß 134 und V⁺-An­ schluß 117 bei einer Frequenz von 1 Hz das Potential über den Zellenan­ schlüssen 107 und 109 ab. Wenn V_cell größer als ein vorbestimmtes "Si­ cherheits"-Potential V_safe ist, wobei V_safe größer als V_max ist, werden die MOSFETs 105 und 106 unmittelbar ausgeschaltet (vgl. Übergang 222, der zum Zustand 218 führt). Dieser Zustand kann auftreten, wenn ein Hochstromladegerät an den Batteriesatz 100 angelegt wurde, wodurch das Potential über der Zelle 101 gezwungen wurde, sowohl V_max als auch V_safe (in weniger als vier für den Übergang 216 erforderlichen Abtastungen) zu überschreiten.

Obwohl nicht sehr wahrscheinlich, können beide MOSFETs 105 und 106 zwischen ihren Drains und Sources unabhängig vom Fehlen der Ansteue­ rung ihrer entsprechenden Gates 143 und 144 leitend bleiben. In diesem Fall, wenn selbst kein Ansteuern der Gates 143 und 144 vom Gateanschluß 147 erfolgt, ermöglichen die leitend bleibenden MOSFETs 105 und 106 ein weitergehendes Überladen, wenn der Batteriesatz mit einem Ladegerät ver­ bunden ist, um ein Überhitzen, Platzen und eine mögliche Entzündung der Zelle 101 zu verhindern.

Jedoch sollte das Potential über der Zelle 101 V_safe während einer zweiten aufeinanderfolgenden Periode nicht übersteigen. In einem Fall würde dies anzeigen, daß die MOSFETs 105 und 106 weiterhin leitend sind, wobei bei weiterhin bestehender Verbindung zwischen einem Ladege­ rät und dem Batteriesatz 100 die Zelle 101 weiterhin überladen wird, wie durch den Übergang 224 angezeigt wird. In diesem Fall liefert der Logik­ kreis 104 ein Signal an Gate 112 über die Anschlüsse 114 und 115, um den MOSFET 111 anzuschalten.

Wenn MOSFET 111 angeschaltet ist, schaltet das schmelzbare Element 108 die Zelle 101 kurz, wobei eine genügende Strommenge durch das schmelzbare Element 108 fließt, um dieses zu aktivieren, wie durch den Zustand 226 angedeutet ist, wodurch der positive Anschluß 109 der Zelle 101 vom positiven Anschluß 102 getrennt wird. Anstelle des schmelzbaren Elements 108 kann auch ein elektromagnetisch betätigter Schaltkreisunterbrecher, ein thermisches Schmelzelement oder eine andere Einrichtung verwendet werden, die unter Ansprache auf das Anlegen eines genügenden Potentials an eine derartige Einrichtung Schaltkreise öffnen kann. Eine derarte Einrichtung oder ein solches Element kann irgendwo in Reihe mit dem positiven Anschluß 102 und dem negativen Anschluß 103 ge­ schaltet sein. Gegebenenfalls kann es sich hierbei um eine rücksetzbare Einrichtung oder Element handeln. Wenn das Element 108 offen ist, ist die Zelle 101 wirksam gegen weiteres Überladen geschützt, und zwar unab­ hängig davon, ob ein Ladegerät mit den Anschlüssen 102 und 103 verbunden ist, und ebenfalls unabhängig vom Zustand irgendeines Signals an irgend­ einem der Anschlüsse 117, 134, 114, 147, 157 oder 129.

Ein wesentlicher Vorteil des Batteriesatzes 100 von Fig. 1 besteht darin, daß er auf der in der Zelle 101 gespeicherten Leistung beruht, um nicht nur den Logikkreis 104 zu betreiben, sondern auch das schmelzbare Element 108 zu aktivieren. Hierbei wird ausgenutzt, daß eine überladene Zelle, wenigstens bis sie bricht, in der Tat geladen und in der Lage ist, eine Last mit Strom zu versorgen, wobei in diesem Fall die Last die auf der Leiterkarte vorhandene Schaltkreisanordnung und die Kombination von MOSFET 111 und dem schmelzbaren Element 108 ist. Diese Anordnung eliminiert daher das Verlassen auf eine äußere Stromquelle, sowohl zum Überwachen des Potentials über der Zelle 101 als auch zum Verhindern eines Überladens.

Wenn V_cell = V_safe ist, wird die Zelle 101 nicht platzen, son­ dern wird, wenn sie mechanisch angestochen ist, einen wesentlichen Ener­ giebetrag freisetzen. Daher kann gemäß einer anderen Ausführungsform so­ lange, wie der Logikkreis 104 ein Signal an Gate 112 durch die Anschlüs­ se 114, 115 liefert, um hierdurch den MOSFET 111 anzuschalten, ein sol­ ches Signal auch dazu verwendet werden, einen Entladekreis zum Entladen der Zelle 101 zu aktivieren. Wenn ein derartiges Signal gehalten würde, würde der Entladekreis die Zelle 101 vollständig entladen. Ein geeigne­ ter Entladekreis ist in der Ausführungsform von Fig. 6 enthalten.

Wenn von irgendeinem Zustand, Zustand 230 in Fig. 2, das Po­ tential am V⁺-Anschluß 117 kleiner als 1 V oder das Potential am Freiga­ beanschluß 125 kleiner als am V⁺-Anschluß 117 ist, wie durch den Übergang 232 angedeutet ist, werden die MOSFETs 105 und 106 abgeschaltet, wie durch den Zustand 234 angezeigt ist. Anders ausge­ drückt, wird der Zustand 234 erreicht, wenn der Freigabeanschluß 125 sich auf niedrigem Potential befindet, wenn etwa der Batteriesatz 100 von einer Last oder einem Ladegerät abgekoppelt ist. Zustand 234 wird ebenfalls erreicht, wenn das Potential V_cell über der Zelle 101 zu klein ist, um den Logikkreis 104 zu versorgen.

Entsprechend Fig. 3 wird der Wert von V_max auf einen im we­ sentlichen konstanten Maximalwert gesetzt. Das Symbol ⚫ in den Fig. 3 und 4 stellt einen Abtastfall dar. Wenn der Wert von V_cell zunächst den­ jenigen von V_max erreicht, fährt der Logikkreis 104 weiterhin fort, V_cell bei einer Frequenz von 1 Hz abzutasten. Die Zeit zwischen dem er­ sten Kreuzen von V_max und der vierten Abtastung wird durch eine mit "de­ lay 1" bezeichnete Periode dargestellt. "Delay 1" entspricht der Peri­ ode, die durch den Übergang 216 von Fig. 2 dargestellt wird. Wenn bei einer vierten Abtastung der Wert von V_cell weiterhin den Wert von V_max übersteigt, schaltet der Logikkreis 104 über den Gateanschluß 147 die MOSFETS 105 und 106 ab, was dem Zustand 218 von Fig. 2 entspricht.

Wie sich aus Fig. 4 ergibt, ist V_safe größer als V_max. Wenn V_cell den Wert von V_safe erstmals nach einer Zeitperiode "delay 2" (Übergang 222 von Fig. 2) überschreitet, schaltet der Logikkreis 104 die MOSFETs 105 und 106 durch Unterbrechen der Gatevorspannung an den Gate­ anschlüssen 147 und 148 ab (Zustand 218 von Fig. 2). Wenn der Wert von V_cell weiterhin V_safe überschreitet, was der Fall sein würde, wenn MOS­ FET 105 kurzgeschlossen wäre (da eine Substratdiode (nicht dargestellt) des MOSFETs 106 in einem gewissen Ausmaß leitend ist), was durch ein zweites aufeinanderfolgendes Abtasten festgestellt wird (Übergang 224 von Fig. 2), würde der Logikkreis 104 eine Vorspannung am Gate 112 lie­ fern, um hierdurch zu bewirken, daß in der Zelle 101 gespeicherte Ener­ gie das schmelzbare Element 108 aktiviert, da MOSFET 111 das schmelzbare Element über der Zelle 101 kurzschließt. Dies würde wirksam den positi­ ven Anschluß 109 der Zelle 101 vom Rest der Schaltkreisanordnung inner­ halb des Batteriesatzes 100 abkoppeln, wodurch ein weiteres Aufladen, Überladen oder externes Entladen der Zelle 101 verhindert wird. "Delay 3" in Fig. 4 entspricht der Summe der Perioden, die durch die Übergänge 222 und 224 von Fig. 2 dargestellt werden. Dies braucht aber nicht zwin­ gend nach der zweiten aufeinanderfolgenden Abtastung, die anzeigt, daß V_cell größer als V_safe ist, geschehen, sondern kann auch nach einer dritten oder nachfolgenden derartigen Abtastung stattfinden.

Gemäß Fig. 5 umfaßt der Batteriesatz 500 ein schmelzbares Ele­ ment 501 und ein schmelzbares Element 502, wobei das Element 502 zwi­ schen dem Element 501 und dem Anschluß 102 eingekoppelt ist. Im Falle, daß der Betrag des Stroms I_chg von einem unzulässigen Ladegerät im Ver­ gleich zum gewöhnlichen I_chg von einem geeigneten Ladegerät extrem groß ist, besteht bei der Ausführungsform eine gewisse Möglichkeit, daß ein solcher Strom den MOSFET 111 daran hindern könnte, genügend leitend zu werden, um das Element 108 zu aktivieren. Daher umfaßt die Ausführungs­ form von Fig. 5 das zusätzliche Element 502. In dem Fall, in dem der Strom I_chg durch den positiven Anschluß 102 fließt, übersteigt er einen vorbestimmten Wert, wodurch das Element 502 aktiviert wird, um den An­ schluß 102 vom Rest des Batteriesatzes 500 zu isolieren. Ein solcher vorbestimmter Wert wird verwendet, um den Aktivierungswert (den Strom, bei dem das schmelzbare Element nichtleitend wird) des Elements 502 zu bestimmen. Zusätzlich wird ein derartiger Aktivierungswert auch derart gewählt, daß er größer als ein erwarteter Laststrom oder ein erlaubter Ladestrom I_chg ist.

Gemäß Fig. 6 ist bei dem Batteriesatz 600 das schmelzbare Ele­ ment 108 von Fig. 1 durch eine thermische Sicherung 601 (etwa vom Wachs­ kugeltyp) ersetzt, die durch ein Paar von Heizelementen 602 und 603 ak­ tiviert wird.

Nach einem zweiten oder weiteren aufeinanderfolgenden Abta­ sten, das anzeigt, daß V_cell größer als V_safe ist, wie durch den Über­ gang 224 von Fig. 2 dargestellt ist, wird ein Signal an die Anschlüsse 114 und 115 und damit an Gate 112 von MOSFET 111 gelegt. Diese Gatean­ steuerung versetzt MOSFET 111 in leitenden Zustand, wodurch der Verbin­ dungsknoten der Heizelemente 602 und 603 mit dem negativen Anschluß 107 der Zelle 101 verbunden wird. Hierdurch fließt Strom aus der Zelle 101 vom positiven Anschluß 109 durch das Heizelement 602, den MOSFET 111 zum negativen Anschluß 107. Ähnlich fließt Strom von einem Ladegerät vom po­ sitiven Anschluß 102 durch das Heizelement 603, den MOSFET 111 zum nega­ tiven Anschluß 107. Wenn genügend Wärme von den Heizelementen 602 und 603 ein thermisch empfindliches Material (wie Bienenwachs oder Paraffin) in der thermischen Sicherung 601 schmelzt, wird der leitende Pfad inner­ halb der thermischen Sicherung 601 geöffnet und dadurch der Anschluß 102 und irgendein damit verbundenes Ladegerät von der Zelle 101 abgekop­ pelt. Bei dieser Ausführungsform fließt jedoch trotz Aktivierung der thermischen Sicherung 601 weiterhin ein Strom durch das Heizelement 602, um hierdurch die Zelle 101 zu entladen. Dieses Entladen wird solange fortgesetzt, bis der Logikkreis 104 nicht mehr die Gateansteuerung des Gates 112 von MOSFET 112 liefern kann.

Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen verwendet der Batteriesatz 700 von Fig. 7 ein Paar von Drain zu Drain verbundenen MOSFETs 105 und 106, die auf der positiven Seite der Zelle 101 angeord­ net sind.

Zusätzlich verwendet der Batteriesatz 700 getrennte Gatean­ steuerungssignale zum wahlweisen Ansteuern der MOSFETs 105 und 106, um diese in leitenden bzw. nichtleitenden Zustand zu versetzen. Wenn einer der Zustände 206, 212 oder 234 von Fig. 2 erreicht ist, ändert der Lo­ gikkreis 104 die Ansteuerung zum Gate 144 über Anschluß 701 und An­ schlüsse 702 und 703, damit MOSFET 106 nichtleitend wird. Wenn einer der Zustände 212 oder 234 von Fig. 2 erreicht wird, ändert der Logikkreis 104 die Ansteuerung zum Gate 134 über die Anschlüsse 704, 705 und 706, damit MOSFET 105 nichtleitend wird. Eine Diode 707 ist mit ihrer Kathode an Drain 154 und mit ihrer Anode an Source 150 angekoppelt. Eine Diode 708 ist mit ihrer Kathode an Drain 137 und mit ihrer Anode an Source 152 angekoppelt. Ein V⁺-Anschluß 709 koppelt den positiven Anschluß 102 mit dem Verbindungsknoten der Anode von Diode 707 und Source 152 von MOSFET 106.

Wenn ein Entladungssperrsignal an Gates 144 von MOSFET 106 an­ gelegt wird, erlaubt Diode 707 wegen ihres Durchlasses nur in einer Richtung ein Laden der Zelle 101, jedoch kein Entladen der Zelle 101 über den positiven Anschluß 102. Wenn ein Ladesperrsignal am Gate 143 von MOSFETs 105 anliegt, erlaubt Diode 708 wegen ihres Durchlasses nur in einer Richtung das Entladen der Zelle 101, jedoch kein Laden hiervon. Ein Entladesperrsignal wird geliefert, wenn Spannungsteiler 119 und Kom­ parator 120 einen Überentladungszustand feststellen und ihrerseits ein Überentladungssignal an den Logikkreis 104 liefern. Entsprechend wird ein Ladesperrsignal geliefert, wenn Spannungsteiler 109 und Komparator 123 einen Überladungszustand feststellen und ihrerseits ein Überladungs­ signal an den Logikkreis 104 liefern.

Der Batteriesatz 800 von Fig. 8 beruht auf einer Integration von V_cell. Hierbei ist ein Kondensator 801 zwischen dem invertierenden Eingang und dem Ausgang eines Verstärkers 802 vorgesehen. Der Ausgang des Verstärkers 802 treibt den invertierenden Eingang von Komparator 120.

Entsprechend ist ein Kondensator 803 mit dem invertierenden Eingang und dem Ausgang eines Verstärkers 804 gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 804 treibt den invertierenden Eingang von Komparator 123. Durch eine derartige Anordnung von Verstärkern 802 und 804, die jeweils von den Ausgängen des Spannungsteilers 119 getrieben werden, arbeiten diese jeweils als Zeitmittler bzw. als Integratoren.

Wenn im Betrieb das Potential über der Zelle 101 eine spezifische Schwellenspannung überschreitet, wird eine Zeitintegration der Überschußspannung durchgeführt, und dann, wenn der Integrationswert einen vorbestimmten Wert überschreitet, die Zelle 101 als überladen be­ trachtet. Wie in Fig. 8 dargestellt, wird das Potential über der Zelle 101 durch den Spannungsteiler 119 geteilt. Verstärker 802 und 804 inte­ grieren jeweils die Spannungsausschläge außerhalb der Minimal- und Maximalwerte für die Zelle 101. Die als Integratoren arbeitenden Ver­ stärker 802 und 804 bestimmen, wenn die Integration solcher Ausschläge einen spezifischen Wert überschreitet. Die nicht invertierenden Eingänge des Verstärkers 802 und 804 sind über den Spannungsteiler 119 mit einem geeigneten Dämpfungswert des Bezugswertes Vref1 beaufschlagt.

Durch die Verwendung einer derartigen Integration werden Pro­ bleme beseitigt, die mit Übergängen zusammenhängen, die als Ergebnis der Charakteristika einer Last oder der Stromcharakteristik eines Ladegeräts auftreten können.

Gemäß Fig. 9 enthält der Batteriesatz 900 einen Zellenentlade­ kreis innerhalb des Schutz-IC. Wenn ein Signal an Gate 112 über die An­ schlüsse 114 und 115 geliefert wird, um MOSFET 111 anzuschalten, liefert ein Ausgang 901 des Logikkreises 104 eine Ansteuerung zum Schließen ei­ nes Schalters 902 (hier als einpoliger einzelner Umlegschalter darge­ stellt). Hierdurch wird der positive Anschluß 109 an den negativen Anschluß 107 über einen Widerstand 903 gekoppelt, um hierdurch die Zelle 101 zu entladen, wenn das schmelzbare Element 108 aktiviert wird. Bei dem Schalter 902 kann es sich auch um einen Festkörperschalter handeln, der beispielsweise eine Anordnung verwendet, wie sie für MOSFET 112 gezeigt ist, um den Widerstand 903 mit den Anschlüssen 109 und 107 der Zelle 101 zu verbinden.

Die folgenden Komponentenbemessungen werden für die darge­ stellten Ausführungsformen empfohlen:

Claims (20)

1. Verfahren zum Schützen wenigstens einer wiederaufladbaren Batteriezelle (101) gegen Überladung beim Laden hiervon, wobei überwacht wird, ob ein über der wenigstens einen Batteriezelle (101) angelegtes Potential einen vorbestimmten Wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Potential den vorbe­ stimmten Wert während wenigstens eines vorbestimmten Zeitraums über­ schreitet, die wenigstens eine Batteriezelle (101) von einer Vielzahl von Ausgangsknoten (102, 103, 125), von denen einer mit einem ersten Po­ laritätsanschluß der Batteriezelle (101) und anderer mit einem zweiten Polaritätsanschluß der Batteriezelle (101) gekoppelt ist, abgekoppelt wird, und ferner das über der wenigstens einen Batteriezelle (101) ange­ legte Potential überwacht wird und dann, wenn das Potential weiterhin den vorbestimmten Wert überschreitet, die wenigstens eine Batteriezelle (101) von der Vielzahl von Ausgangsknoten (102, 103, 125) weiter abge­ koppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überwachen abgetastet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überwachen eine Differenz zwischen dem Potential über der wenigstens ei­ nen Batteriezelle (101) und dem vorbestimmten Wert integriert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Abkoppeln ein Paar von MOSFETs (105, 106), die in Reihe zwischen der wenigstens einen Batteriezelle (101) und einem der Ausgangsknoten geschaltet sind, abgeschaltet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim weiteren Abkoppeln wenigstens ein Schaltkreisunter­ brechungselement (108; 601; 707, 708), das in Reihe zwischen der wenig­ stens einen Batteriezelle (101) und einem entsprechenden Ausgangsknoten geschaltet ist, aktiviert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltkreisunterbrechungselement (108; 601; 707, 708) ein gegebenenfalls durch äußere Wärmeeinwirkung schmelzendes Element oder ein Schaltkreis­ unterbrecher verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aktivieren des Schaltkreisunterbrechungselements (108; 601; 707, 708) das Potential über der wenigstens einen Batteriezelle (101) an das Schaltkreisunterbrechungselement (108; 601; 707, 708) gelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (111) zwischen der wenigstens einen Batteriezelle (101) und dem Schaltkreisunterbrechungselement (108; 601; 707, 708) leitend vorge­ spannt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wenigstens eine Batteriezelle (101) entladen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladen über einen Ohm'schen Widerstand vorgenommen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladen über ein Heizelement für ein hierdurch aktivierbares Schmelzelement vorgenommen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das weitere Abkoppeln vorgenommen wird, wenn das Po­ tential weiterhin den vorbestimmten Wert während eines vorbestimmten Zeitraums überschreitet.

13. Vorrichtung zum Schützen wenigstens einer wiederaufladba­ ren Batteriezelle (101) gegen Überladung beim Laden hiervon, gekenn­ zeichnet durch einen Komparator (141) zum Überwachen des Potentials über der wenigstens einen Batteriezelle (101), einen Logikkreis (104), der in Ansprache auf den Ausgang des Komparators eine Vorspannung zum Nichtlei­ tendmachen wenigstens eines Schaltelements (105, 106) zwischen der we­ nigstens einen Batteriezelle (101) und einem von einer Vielzahl von Aus­ gangsknoten (102, 103, 125) liefert, wenn das Potential über der wenig­ stens einen Batteriezelle (101) einen vorbestimmten Wert während eines vorbestimmten Zeitraums überschreitet, und einen vom Logikkreis (104) getriebenen Entkopplungskreis zum Entkoppeln der wenigstens einen Batte­ riezelle (101) von wenigstens einem Ausgangsknoten (102, 103, 125), wenn das Potential über der wenigstens einen Batteriezelle (101) den vorbe­ stimmten Wert weiterhin überschreitet,
oder einen Integrator (801, 802, 803, 804) zum Integrieren der Differenz zwischen einem Potential über der wenigstens einen Batterie­ zelle (101) und einem ersten vorbestimmten Wert, und einen Logikkreis (104), der in Ansprache auf den Ausgang des Integrator eine Vorspannung zum Nichtleitendmachen wenigstens eines Schaltelements (105, 106) zwi­ schen der wenigstens einen Batteriezelle (101) und einem von einer Viel­ zahl von Ausgangsknoten (102, 103, 125) liefert, wenn das Potential über der wenigstens einen Batteriezelle (101) einen zweiten vorbestimmten Wert während eines vorbestimmten Zeitraums überschreitet, und einen vom Logikkreis (104) getriebenen Entkopplungskreis zum Entkoppeln der wenig­ stens einen Batteriezelle (101) von wenigstens einem Ausgangsknoten (102, 103, 125), wenn das Potential über der wenigstens einen Batterie­ zelle (101) den vorbestimmten Wert weiterhin überschreitet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Logikkreis (104) ein Abtastkreis ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schaltelement zwei MOSFETs (105, 106) umfaßt, die in Reihe zwischen der wenigstens einen Batteriezelle (101) und der Vielzahl von Ausgangsknoten (102, 103, 125) geschaltet sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Entkopplungskreis ein Schaltkreisunterbrechungs­ element (108; 601; 707, 708) umfaßt, das in Reihe zwischen der wenig­ stens einen Batteriezelle (101) und einem der Ausgangsknoten (102, 103, 125) geschaltet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltkreisunterbrechungselement (108; 601; 707, 708) eine gegebe­ nenfalls extern beheizbare Schmelzsicherung oder ein (mechanischer) Schaltkreisunterbrecher ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential über der wenigstens einen Batteriezel­ le (101) mit dem Schaltkreisunterbrechungselement (108; 601; 707, 708) über einen Transistor (111) gekoppelt ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Entkopplungskreis zwischen dem er­ sten Entkopplungskreis und einem der Ausgangsknoten (102, 103, 125) ge­ schaltet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand zum Entladen der wenigstens einen Batteriezelle (101) nach dem Entkoppeln durch den Entkopplungskreis vor­ gesehen ist.