DE60038000T2 - Schutzvorrichtung für Batteriezellen und Batterie mit einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Schutzvorrichtung für Batteriezellen und Batterie mit einer solchen Vorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE60038000T2
DE60038000T2 DE60038000T DE60038000T DE60038000T2 DE 60038000 T2 DE60038000 T2 DE 60038000T2 DE 60038000 T DE60038000 T DE 60038000T DE 60038000 T DE60038000 T DE 60038000T DE 60038000 T2 DE60038000 T2 DE 60038000T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
module
terminals
voltage
arrangement
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60038000T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60038000D1 (de
Inventor
Jean-Luc Vanhee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saft Groupe SAS
Original Assignee
Saft Finance SARL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saft Finance SARL filed Critical Saft Finance SARL
Publication of DE60038000D1 publication Critical patent/DE60038000D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60038000T2 publication Critical patent/DE60038000T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308Overvoltage protection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309Overheat or overtemperature protection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für eine elektrischer Akkumulatorenbatterie, die insbesondere gewährleisten soll, dass die Zuverlässigkeit der Batterie bei Ausfall eines der Akkumulatoren aufrechterhalten wird, insbesondere im Fall einer Batterie mit hoher Kapazität, die aus in Reihe geschalteten Gruppen von Akkumulatoren, die selber parallel geschaltet sind, besteht.
  • Der Einsatz elektrischer Akkumulatorenbatterien bedingt häufig, dass der Strom und/oder die Spannung, die einer Anwendung von einer Batterie geliefert werden, durch die Batterie aufrechterhalten werden können, selbst wenn einer ihrer Akkumulatoren gebrauchsunfähig wird, und dies, ohne dass die Batterie zu irgendeinem Zeitpunkt in offenem Stromkreis ist. Das ist insbesondere der Fall, wenn ein Reparatureingriff auf der Batterie unmöglich ist. Eine solche Aufrechterhaltung ist insbesondere ausführbar, wenn die Batterie hierzu vorgesehen ist und sie beispielsweise aus in Reihe geschalteten Gruppen von parallel geschalteten Akkumulatoren, so wie oben angegeben, besteht.
  • Es muss dann für die Abschaltung des ausgefallenen Akkumulators gesorgt werden, was insbesondere durch Isolierung dieses ausgefallenen Akkumulators von der Reihenschaltung geschieht, ohne dass zu irgendeinem Zeitpunkt ein offener Stromkreis in der Batterie verursacht wird. Dies lässt sich durch eine totale Nebenschlussbildung mittels einer leitenden Vorrichtung in Parallelschaltung mit dem ausgefallenen Akkumulator, um einen beinahe totalen Nebenschluss des Stroms, der den ausgefallenen Akkumulator oder die ausgefallene Gruppe von Akkumulatoren durchströmt, erreichen.
  • Es gibt bereits Nebenschlussvorrichtungen, die zu diesem Zweck mittels Dioden oder funktionell entsprechenden elektronischen Bauteilen ausgeführt werden, welche den Strom eines Akkumulators oder einer ausgefallenen Gruppe von Akkumulatoren nebenschließen, sobald diese einen vorgesehenen Betriebsspannungsbereich verlässt. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie stark wärmeabführend sind, insbesondere wenn sie Lithium-Ionen-Akkumulatoren zugeordnet sind, bei welchen der Betriebsbereich zwischen 2,5 und 4,2 Volt liegt, oder im Fall von Akkumulatoren mit hoher Kapazität anderer Technologien, die insbesondere Nickel-Wasserstoff und Nickel-Cadmium einsetzen, wenn die Entladungsströme umfangreich und beispielsweise höher als 80 Ampere sind.
  • Es gibt auch so genannte „nicht abführende" Vorrichtungen, die insbesondere für Nickel-Wasserstoff-Batterien benutzt werden. Diese Vorrichtungen haben in der Regel den Nachteil, dass sie den ausgefallenen Akkumulator extern kurzschließen, wenn sie aktiviert sind, was im Fall eines Ausfalls, der einen Akkumulator im geladenen Zustand beeinflusst, nicht akzeptierbar ist. Nun können aber bekanntlich solche Ausfälle insbesondere bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren angetroffen werden. Um diesen Nachteil zu beheben, sind einige Batterien mit unterbrechungslosen Vorrichtungen (make before break) ausgerüstet, die es ermöglichen, zuerst einen zu einem ausgefallenen Akkumulator parallelen Stromkreis zu schließen, um den darin zirkulierenden Strom in diesen umzuleiten, bevor der Reihenschaltungskreis unterbrochen wird. Diese Vorrichtungen ermöglichen es, den ausgefallenen Akkumulator von den anderen mit ihm in der Batterie in Reihe geschalteten Akkumulatoren zu isolieren, und dies in einer ausreichend kurzen Zeit von üblicherweise ein paar Millisekunden, damit der auf diese Weise verursachte externe Kurzschluss nicht schädlich ist. Aber solche Vorrichtungen sind komplex, denn sie ähneln pyrotechnischen Vorrichtungen und ihr Hauptnachteil besteht darin, dass sie ein zusätzliches Sicherungs- oder Kurzschlusselement in der Reihenschaltung der Akkumulatoren oder Gruppe von Akkumulatoren der Batterie umfassen. Dieses Element ist folglich ein Minderungsfaktor der Zuverlässigkeit der die Batterie bildenden Einheit.
  • Eine nicht wärmeabführende Sicherheitsvorrichtung durch Nebenschlussbildung für eine aus Akkumulatoren mit hoher Spannung gebildete Batterie, insbesondere in Lithium-Ionen-Technologie, und/oder für eine Batterie, die eine hohe Stromstärke liefert, ist folglich wünschenswert. Ferner muss eine derartige Sicherheitsvorrichtung durch Nebenschlussbildung gefunden werden, die mit einem Akkumulator im geladenen Zustand funktionieren kann, ohne Gefahr zu laufen, einen externen Kurzschluss auf diesem Akkumulator zu bewirken. Außerdem darf diese Vorrichtung kein zusätzliches Kurzschlusselement, das die Zuverlässigkeit der auf der Batterie vorgesehenen Reihenschaltungsanordnung reduzieren könnte, umfassen.
  • Die Erfindung schlägt folglich eine auf die Behebung dieser Nachteile hinzielende Sicherheitsvorrichtung für verschiedene Batterieanordnungen von elektrischen Akkumulatoren vor, insbesondere für Batterien mit mehreren individuellen Akkumulatoren, die in Reihe geschaltet sind, und für Batterien, die mit Hilfe von Gruppen gebildet sind, die aus parallel geschalteten Akkumulatoren bestehen und in denen die Gruppen in Reihe geschaltet sind.
  • Diese Sicherheitsvorrichtung für eine Batterie von elektrischen Akkumulatoren, die aus in Reihe geschalteten Modulen besteht, die jeweils einen Akkumulator oder eine Gruppe von Akkumulatoren und insbesondere eine parallel geschaltete Gruppe von Akkumulatoren aufweisen, umfasst mindestens eine Anordnung, mittels welcher sich ein Modul bei Ausfall dieses Moduls individuell kurzschließen lässt, wobei die elektrische Kontinuität zwischen den anderen mit ihm in Reihe geschalteten Modulen ständig aufrechterhalten werden kann.
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfasst die individuelle Modulanordnung, die die Sicherheitsvorrichtung praktisch anwendet, einen ersten Nebenschlussstromkreis, der mit den zwei Endklemmen eines Moduls in der Batterie verbunden ist und der ein Verbrauchselement elektrischer Energie in Reihe mit einem Umschaltelement umfasst, das den Aufbau eines Nebenschlusses zwischen den Klemmen des Moduls über das Verbrauchselement ermöglicht, wenn die Spannung an den Klemmen dieses Moduls oberhalb eines bestimmten oberen Spannungsschwellwerts ist, wobei die Anordnung das Kurzschließen der Klemmen des Moduls gewährleistet, wenn die Spannung an den Klemmen dieses Moduls einen bestimmten unteren Spannungsschwellenwert unterschreitet.
  • Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bewirkt die Anordnung ein internes Kurzschließen des Moduls, an dessen Klemmen es durch einen ersten Nebenschlussstromkreis durch zeitliche Verlängerung der Entladung dieses Moduls mit Hilfe des ersten Nebenschlussstromkreises derart verbunden ist, dass, sobald die Batterie erneut durch die Entladung beansprucht wird, das Modul bis zu einer Polaritätsumkehr entladen wird, was einer negativen Spannungsschwelle an den Klemmen des Moduls entspricht und sein Kurzschließen bewirkt.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst eine Modulanordnung einen zweiten Nebenschlussstromkreis, der an den zwei Endklemmen des Moduls in der Batterie mit dem diesem Modul zugeordneten ersten Nebenschlussstromkreis parallel geschaltet ist, wobei der zweite dieser Stromkreise ein Umschaltelement umfasst, welches die Klemmen des Moduls direkt kurzschließen kann, wenn die Spannung an den Klemmen des Moduls einen bestimmten unteren Spannungsschwellenwert (V2) unterschreitet.
  • Die Erfindung betrifft auch die elektrischen Akkumulatorenbatterien, die aus in Reihe geschalteten Modulen bestehen, wobei jedes einen Akkumulator oder eine Gruppe von Akkumulatoren umfasst und insbesondere eine Gruppe von parallel geschalteten Akkumulatoren, die eine Sicherheitsvorrichtung mit den oben definierten Merkmalen anwenden.
  • Die Erfindung, ihre Merkmale und ihre Vorteile werden näher in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den nachstehend angeführten Figuren erläutert.
  • 1 stellt ein Prinzipschaltbild einer der individuellen Anordnungen einer Sicherheitsvorrichtung dar, die gemäß der Erfindung jeweils für ein Modul einer Batterie, die durch mehrere Module in Reihe gebildet wird, welche jeweils aus einem elektrischen Akkumulator oder einer Gruppe von elektrischen Akkumulatoren bestehen, vorgesehen sind.
  • 2 stellt ein Prinzipschaltbild einer individuellen Sicherheitsvorrichtungsanordnung gemäß der Erfindung im Fall einer Schaltung dar, wo diese Vorrichtung durch eine extern programmierte Steuereinheit gesteuert wird.
  • 3 stellt ein Prinzipschaltbild einer individuellen Sicherheitsvorrichtungsanordnung gemäß der Erfindung im Fall einer Schaltung dar, wo diese Vorrichtung über eine interne Steuerung verfügt.
  • 4 stellt ein Prinzipschaltbild einer individuellen Sicherheitsvorrichtungsanordnung gemäß der Erfindung in einer Schaltung dar, wo diese Vorrichtung durch eine Mischsteuereinheit gesteuert wird.
  • Die individuelle Sicherheitsvorrichtungsanordnung, die in der 1 schematisch dargestellt ist, soll einem Modul einer Batterie von elektrischen Akkumulatoren zugeordnet werden, die häufig aus üblicherweise identischen Modulen bestehen, die in Reihe geschaltet und durch drei von ihnen symbolisiert sind, die in der 1 die Bezugszeichen 1, 1' und 1'' haben. Wie bereits zuvor angegeben, kann jedes Modul aus einem elektrischen Akkumulator oder einer Gruppe von elektrischen Akkumulatoren und beispielsweise einer Gruppe von „p" identischen Akkumulatoren bestehen, die parallel geschaltet sind.
  • Jedes Modul ist mit einer individuellen Sicherheitsvorrichtungsanordnung ausgerüstet vorgesehen, so wie es in 1 für das Modul 1' schematisiert ist. Die dargestellte Anordnung umfasst zwei Nebenschlussstromkreise, die an den Endklemmen eines Moduls in der Batterie parallel geschaltet sind, d. h. an den Klemmen 2' und 2'' beim Modul 1'.
  • Ein erster der zwei Nebenschlussstromkreise umfasst ein Verbrauchselement elektrischer Energie wie zum Beispiel einen Verlustleistungswiderstand 3 in Reihe mit einem beispielsweise bistabilen Umschaltelement 4. Dieser erste Stromkreis ist in einer Weise vorgesehen, dass er durch Einwirkung auf das Umschaltorgan 4 derart in Betrieb gesetzt werden kann, dass er durchlassend ist und die Klemmen 2' und 2'' es Moduls 1' durch das Verbrauchselement 3 unter allen Bedingungen und insbesondere, wenn der oder die Akkumulatoren des Moduls 1' im geladenen und eventuell vollgeladenen Zustand sind, kurzgeschlossen wird. Das Verbrauchselement 3 wird folglich in Abhängigkeit von der Kapazität des Moduls derart gewählt, um eine langsame Entladung dieses Moduls mit einer mit dem Batterieumfeld verträglichen Verlustleistung und typischerweise einem Strom, der gleich dem Zehntel oder dem Hundertstel des Kapazitätswerts des Moduls 1' ist, zu ermöglichen. Bei Ausfall des Moduls 1' ist vorgesehen, dass sich der Akkumulator oder die Gruppe von Akkumulatoren dieses Moduls auf diese Art in Bezug auf die anderen Akkumulatoren der die Batterie bildenden Reihenschaltung entlädt, als ob sein Fehlerstrom um den das Verbrauchselement 3 durchströmenden Strom erhöht würde. Das Setzen in den Durchlasszustand oder leitenden Zustand des Umschaltelements 4 wird als direkt oder indirekt durch einen Auslöser 5 gesteuert angenommen, zum Beispiel mit Erkennung der Überschreitung eines oberen Spannungsschwellenwerts V1 durch die Spannung an den Klemmen des Moduls 1'. Wie nachstehend erläutert, lassen sich das Umschaltelement und der Auslöser derart kombinieren, dass der erste Nebenschlussstromkreis auf autonome Weise funktioniert. Sie können auch eventuell getrennt sein, und das Umschaltelement kann mit Hilfe einer externen programmierten Steuereinheit gesteuert werden.
  • Der zweite der zwei Nebenschlussstromkreise der in 1 dargestellten Sicherheitsvorrichtung umfasst beispielsweise ein Einschlag-Umschaltelement 6 und folglich mit irreversiblem Zustand, das die Klemmen 2' und 2" des Moduls 1 direkt kurzschließen kann, wenn es ab einem Zustand, wo es nicht durchlassend ist, auf leitend umgeschaltet wird. Die Steuerung im leitenden Zustand des Umschaltelements 6 wird hier als durch einen Auslöser 7 ausgelöst angenommen, zum Beispiel bei der Überschreitung eines unteren Spannungsschwellenwerts V2 durch die Spannung an den Klemmen des Moduls 1', um einen Kurzschluss zu erzeugen, der zwischen diesen Klemmen endgültig sein soll. Es versteht sich selbstverständlich, dass die Auslöser 5 und 7 kombiniert werden können.
  • Gemäß der Erfindung ist ein aufeinanderfolgender Einsatz des ersten und des zweiten Nebenschlussstromkreises derart vorgesehen, dass die Spannung an den Klemmen des Moduls 1' allmählich mittels des ersten Nebenschlussstromkreises und während einer ersten Phase reduziert wird, wenn die Spannung an diesen Klemmen den bestimmten oberen Schwellenwert V1 überschritten hat, oberhalb dessen das Modul 1' als ausgefallen betrachtet werden muss. Der zweite Nebenschlussstromkreis setzt sich dann während einer zweiten Phase in Betrieb, wenn die Spannung an den Klemmen des Moduls 1' auf den Wert V2 unter Einwirkung des ersten Stromkreises abgefallen ist, um einen direkten und permanenten Kurzschluss zwischen diesen Klemmen zu ermöglichen. Der untere Spannungsschwellenwert V2 wird für den Fachmann auf herkömmliche Weise derart bestimmt, dass ein solches Kurzschließen gefahrlos ermöglicht wird, und zwar wird er beispielsweise im Fall eines Akkumulators gemäß der Lithium-Ionen-Technologie in der Größenordnung 2,5 Volt gewählt.
  • Gemäß der Erfindung ist alternativ vorgesehen, ein internes Kurzschließen zwischen den Klemmen eines ausgefallenen Moduls zu erreichen, indem die Entladung dieses Moduls mit Hilfe des ihm zugeordneten ersten Nebenschlussstromkreises bis zur elektrischen Kontinuität zwischen den Klemmen eines Moduls ab dem Zeitpunkt verfolgt wird, wo die Spannung an den Klemmen dieses Moduls den oberen Spannungsschwellenwert V1 überschritten hat. Diese Entladung wird dann mit Hilfe dieses ersten Nebenschlussstromkreises fortgesetzt, und zwar bis zu einer Umkehr der Polarität, die einer negativen Schwelle der an den Klemmen des Moduls anliegenden Spannung entspricht und die erreicht wird, während die Batterie erneut durch die Entladung beansprucht wird. Er weist dann einen sehr schwachen internen Widerstand auf, mittels dessen er endgültig kurzgeschlossen wird.
  • In einer Ausführungsform ist das Umschaltelement 4 eventuell ein Relais. Dieses Relais ist kalibriert, um den Strom, den das Modul 1' durch den Widerstand 3 liefert im Fall eines ernsten Ausfalls, bei welchem die Spannung an den Klemmen des Moduls den oberen Schwellenwert V1 überschreitet, aushalten zu können. Der Widerstand 3 ist selbstverständlich aus dem gleichen Grund ebenfalls kalibriert. Im Ausführungsbeispiel, das in der 2 schematisch dargestellt ist, wird das Relais, welches das Umschaltelement 4 bildet, durch eine sicherheitsvorrichtungs-externe programmierte Steuereinheit 8, so wie durch die Verbindung L1 symbolisiert, gesteuert. Diese programmierte Steuereinheit 8 ist beispielsweise eine um einen Prozessor, der mit Speichern und mindestens einer Schnittstelle, über welche eine an den Klemmen des Moduls 1' entnommene Spannungswertinformation V empfangen wird, versehen ist, organisierte logische Einheit. Sie steuert das Umschaltelement 4 des ersten Nebenschlussstromkreises und das Umschaltelement 6 des zweiten Nebenschlussstromkreises nach einem bestimmten Programm und aufeinanderfolgend.
  • Eine solche ordnungsgemäß programmierte Steuereinheit ermöglicht die Anwendung verschiedener Steuerprogramme für die Umschaltelemente. Es ist insbesondere möglich, das Umschaltelement 4 auf eine andere Weise als wie zuvor angegeben zu steuern, damit es auf eine Unterbrechungsposition zurückgebracht werden kann, und zwar ab der Position, wo es leitend ist und für welche ein Strom den Widerstand 3 durchströmt, weil an den Klemmen des Moduls 1' eine Spannung V angelegt wird, die größer als V1 ist, wenn die Spannung V wieder zeitlich verlängert auf unterhalb von V1 abfällt.
  • Gemäß einer in den 3 und 4 veranschaulichten Ausführungsform ist mindestens eines der Umschaltelemente, hier die Bezugszeichen 4', 6', der Sicherheitsvorrichtung ein wärmeempfindliches Element, das von einem nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand wechselt, wenn es erwärmt wird. In einer Ausführungsform wechseln solche wärmeempfindlichen Elemente auf irreversible Weise ab einem nicht leitenden Zustand in einen leitenden Zustand, wenn sie über eine bestimmte minimale Schwellentemperatur erwärmt werden.
  • Im Fall der 3 wird angenommen, dass die zwei Umschaltelemente 4' und 6' jeweils durch ein wärmeempfindliches Element gebildet sind, und diese Elemente sind Auslösern 5' und 7' der Art Heizelement zugeordnet.
  • Vom Auslöser 5', der mit den Klemmen des Moduls 1' verbunden ist, wird hier angenommen, dass er durch mehrere in Reihe geschaltete Dioden gebildet wird und die derart angeordnet sind, dass sie das wärmeempfindliche Element, welches das Umschaltelement 4' bildet, erwärmen. Dieser Auslöser funktioniert, wenn die Spannung V zwischen der Klemme 2'' und der Klemme 2' größer als der obere Schwellenwert V1 ist. Die Reihenschaltung der Dioden, die eventuell einem nicht dargestellten Reihenwiderstand zugeordnet sind, ist auf eine dem Fachmann bekannte Weise derart ausgeführt, dass eine ausreichende Erwärmung erzeugt wird, damit das Umschaltelement 4' unter diesen Bedingungen umschalten kann.
  • Vom Auslöser 7', der auch mit den Klemmen des Moduls 1' verbunden ist, wird hier angenommen, dass er durch eine einzige Diode gebildet wird, die in umgekehrter Richtung in Bezug auf die Dioden in Reihe des Auslösers 5' geschaltet ist, das heißt mit ihrer mit der Klemme 2' verbundenen Kathode und ihrer mit der Klemme 2'' verbundenen Anode. Diese einzige Diode ist derart angeordnet, dass sie das wärmeempfindliche Element, welches das Umschaltelement 6' derart bildet, dass es umgeschaltet wird, wenn die Spannung V zwischen den Klemmen 2'' und 2' den unteren Schwellenwert V2 unterschreitet, erwärmt. Die somit ausgeführte Sicherheitsvorrichtung kann folglich einen gänzlich autonomen Betrieb aufweisen.
  • Im Fall der 4 wird angenommen, dass die Sicherheitsvorrichtung ein Umschaltelement 4 des ersten Nebenschlussstromkreises umfasst, das durch eine sicherheitsvorrichtungs-externe Steuereinheit 8 wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 gesteuert wird, wobei diese Steuerung hier auch durch eine Verbindung L1 symbolisiert ist. Dagegen ist der zweite Nebenschlussstromkreis mit einem Umschaltelement 6' der Art wärmeempfindliches Element ausgerüstet vorgesehen, das mit Hilfe eines aus einer Diode bestehenden erwärmenden Auslösers 7' gemäß einer Schaltung, die jener entspricht, die für den zweiten Nebenschlussstromkreis in Verbindung mit 3 vorgesehen ist, gesteuert wird. In diesem Fall ist es folglich möglich, das Umschaltelement 4 zu steuern, um es ab der Position, wo es leitend ist, in eine Unterbrechungsposition zurückzubringen und für welche ein Strom den Widerstand 3 durchströmt, weil eine größere Spannung V als V1 an den Klemmen des Moduls 1 anliegt, wenn die Spannung V zeitlich verlängert unter V1 abfällt. Dagegen bewirkt der Wechsel der Spannung V unter den unteren Schwellenwert V2 das endgültige Kurzschließen des auf diese Weise kurzgeschlossenen Moduls.
  • Vorzugsweise ist, egal welche Lösung gewählt wird, vorzusehen, jedes der Module in Reihe mit einem oder mehreren elektrischen Akkumulatoren auszurüsten, aus denen eine Batterie einer Sicherheitsvorrichtung besteht, die sie im Fall eines Ausfalls, so wie oben in Erwägung gezogen, individuell kurzschließen kann.

Claims (9)

  1. Sicherheitsvorrichtung für elektrische Akkumulatorenbatterie, aus in Reihe geschaltete Modulen (1, 1', 1'') bestehend, die jeweils einen Akkumulator oder eine Gruppe von Akkumulatoren und insbesondere eine parallel geschaltete Gruppe von Akkumulatoren aufweisen, wobei die Vorrichtung mindestens eine Anordnung aufweist, mittels welcher ein Modul bei Ausfall dieses Moduls individuell kurzgeschlossen werden kann, indem die elektrische Kontinuität zwischen den anderen mit ihm in Reihe geschalteten Modulen ständig aufrecht erhalten werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Modulanordnung, die sie zur Anwendung bringt, einen ersten Nebenschlussstromkreis umfasst, der mit den zwei Endklemmen (2', 2'') eines Moduls in der Batterie verbunden ist und der ein Verbrauchselement elektrischer Energie (3) in Reihe mit einem Umschaltelement (4) umfasst, das einen Nebenschluss zwischen den Klemmen des Moduls über das Verbrauchselement aufbauen kann, wenn die Spannung an den Klemmen dieses Moduls oberhalb eines bestimmten oberen Spannungsschwellwerts (V1) ist, wobei die Anordnung das Kurzschließen der Klemmen des Moduls gewährleistet, wenn die Spannung an den Klemmen dieses Moduls einen bestimmten unteren Spannungsschwellwert (V2) unterschreitet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Anordnung ein internes Kurzschließen des Moduls, mit dessen Klemmen sie durch einen ersten Nebenschlussstromkreis verbunden ist, bewirkt, und zwar durch zeitliche Verlängerung der Entladung dieses Moduls mit Hilfe des ersten Nebenschlussstromkreises bis zu einer Polaritätsumkehr, die einer an den Klemmen des Moduls anliegenden negativen Spannungsschwelle entspricht und die infolgedessen erreicht wird, wenn die Batterie durch die Entladung beansprucht wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher ein zweiter Nebenschlussstromkreis an die zwei Endklemmen (2, 2'') eines Moduls in der Batterie mit dem diesen Modul zugeordneten ersten Nebenschlussstromkreis parallel geschaltet ist, wobei der zweite dieser Stromkreise ein Umschaltelement (6) aufweist, welches die Klemmen des Moduls direkt kurzschließen kann, wenn die Spannung an den Klemmen des Moduls einen bestimmten unteren Spannungsschwellenwert (V2) unterschreitet.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in welcher eine Anordnung durch Batteriemodule vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in welcher das Verbrauchselement (3) elektrischer Energie einer Anordnung durch einen Verlustleistungswiderstand gebildet ist.
  6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, bei der in jeder Anordnung mindestens ein Auslöser (5 oder 7) vorgesehen ist, der empfindlich gegen die Spannung ist, die an den Klemmen des Moduls, dem die Anordnung zugeordnet ist, anliegt, und zwar bei mindestens einem der Nebenschlussstromkreise dieser Anordnung und der die Umschaltung im Durchlasszustand des Umschaltelements dieses Stromkreises ab einem vorbestimmten Schwellenspannungswert steuert.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in welcher mindestens ein Umschaltelement eines Nebenschlussstromkreises einer Anordnung, die zu einem Modul gehört, mit Hilfe einer externen programmierten Steuereinheit (8) in Abhängigkeit von der an den Klemmen dieses Moduls gemessenen Spannung gesteuert wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, in welcher das Umschaltelement (4 oder 4') des ersten Nebenschlussstromkreises einer für ein Modul vorgesehenen individuellen Anordnung durchlassumgeschaltet wird, wenn die für eine individuelle Anordnung an den Klemmen eines Moduls entnommenen Spannung über den vorbestimmten oberen Schwellenwert der vorgesehen Spannung hinaus überschritten wird, und das Umschaltelement (5 oder 5') des zweiten Nebenschlussstromkreises der Anordnung wird durchlassgeschaltet, sobald die entnommene Spannung unter den bestimmten unteren Schwellenwert der vorgesehenen Spannung abgefallen ist.
  9. Elektrische Akkumulatorenbatterie, in Reihe geschaltete Module umfassend, die jeweils einen Akkumulator oder eine Gruppe von Akkumulatoren aufweisen und insbesondere eine parallel geschaltete Gruppe von Akkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
DE60038000T 1999-12-23 2000-12-14 Schutzvorrichtung für Batteriezellen und Batterie mit einer solchen Vorrichtung Expired - Fee Related DE60038000T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9916330 1999-12-23
FR9916330A FR2803123B1 (fr) 1999-12-23 1999-12-23 Dispositif de securite pour batterie d'accumulateurs electriques et batterie equipee de ce dispositif

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60038000D1 DE60038000D1 (de) 2008-03-27
DE60038000T2 true DE60038000T2 (de) 2009-02-12

Family

ID=9553702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60038000T Expired - Fee Related DE60038000T2 (de) 1999-12-23 2000-12-14 Schutzvorrichtung für Batteriezellen und Batterie mit einer solchen Vorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6741437B2 (de)
EP (1) EP1111751B1 (de)
JP (1) JP2001236997A (de)
DE (1) DE60038000T2 (de)
FR (1) FR2803123B1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205153A1 (de) * 2015-03-23 2016-09-29 Robert Bosch Gmbh Schutzschaltung zum Ladungsausgleich von Batteriezellen einer Batterie sowie Batteriezelle

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3766069B2 (ja) * 2003-03-31 2006-04-12 株式会社東芝 燃料電池保護回路、燃料電池保護方法および燃料電池
EP2270526A1 (de) * 2003-07-09 2011-01-05 Premium Power Corporation Vorrichtung zum Überwachung und zur Ladung einer Ausgewählten Gruppe von Batterienzellen
US7342768B2 (en) * 2004-02-17 2008-03-11 Cooper Technologies Company Active balancing modular circuits
FR2877499B1 (fr) * 2004-10-28 2007-01-26 Eads Astrium Sas Soc Par Actio Procede de gestion d'une batterie rechargeable et batterie rechargeable adaptee pour mettre en oeuvre ce procede
CN100373685C (zh) * 2005-09-13 2008-03-05 程浩川 内嵌有电流取样电阻的单体水平铅酸蓄电池
US7852047B2 (en) * 2007-09-20 2010-12-14 Denso Corporation Disconnection detection device of assembled battery system and disconnection detection method of same
FR2951320B1 (fr) 2009-10-08 2011-12-30 Vehicules Electr Soc D Batterie electrique comprenant une pluralite d'elements generateurs d'energie electrique
US20110089908A1 (en) * 2009-10-21 2011-04-21 K2 Energy Solutions, Inc. Circuitry for balancing charging of series connected battery cells
CN103311897A (zh) * 2012-03-06 2013-09-18 北京联动天翼科技有限公司 锂电池电芯安全性的提高装置
GB2504931A (en) * 2012-08-13 2014-02-19 Energy Control Ltd Secondary Battery Pack formed by bridge connection of secondary battery cells and fuses
GB2505426A (en) * 2012-08-29 2014-03-05 Energy Control Ltd Secondary battery pack formed by bridge connection of two secondary battery cells and two fuses.
US10974606B2 (en) 2016-08-31 2021-04-13 Cps Technology Holdings Llc Bi-stable relay
TWI777563B (zh) * 2021-05-17 2022-09-11 華城電機股份有限公司 具突波電流緩衝器(spm)之可即時重組之電池系統及其啟動方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713597A (en) * 1985-12-04 1987-12-15 Powerplex Technologies, Inc. Silicon diode looping element for protecting a battery cell
US5180641A (en) * 1991-05-09 1993-01-19 Rockwell International Corporation Battery cell bypass circuit
US5206775A (en) * 1991-05-23 1993-04-27 Space Systems/Loral, Inc. Circuit bypass device
US5258244A (en) * 1991-12-09 1993-11-02 Hughes Aircraft Company Reversible automatic cell bypass circuit
JP3421519B2 (ja) * 1996-02-13 2003-06-30 三洋電機株式会社 過充電防止回路、過放電防止回路及び充放電制御回路
US5898239A (en) * 1998-01-26 1999-04-27 Lockhead Martin Corp. Automatic electronic bypass power switch
US6139998A (en) * 1998-03-23 2000-10-31 Konica Corporation Transparent substrate for an electrophotographic photoreceptor and an electrophotographic photoreceptor using the same
US6087035A (en) * 1998-10-19 2000-07-11 Hughes Electronics Corporation Low-voltage-drop diode bypass of failed battery cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205153A1 (de) * 2015-03-23 2016-09-29 Robert Bosch Gmbh Schutzschaltung zum Ladungsausgleich von Batteriezellen einer Batterie sowie Batteriezelle

Also Published As

Publication number Publication date
US6741437B2 (en) 2004-05-25
DE60038000D1 (de) 2008-03-27
JP2001236997A (ja) 2001-08-31
FR2803123A1 (fr) 2001-06-29
FR2803123B1 (fr) 2002-03-15
EP1111751A1 (de) 2001-06-27
EP1111751B1 (de) 2008-02-13
US20010006747A1 (en) 2001-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60106993T2 (de) Verriegelungseinrichtung für eine Kraftfahrzeugtür und Verfahren zur Funktionsprüfung eines Schlossmoduls dieser Einrichtung
EP1811592B1 (de) Batterie
DE102011054146B4 (de) Batteriefehlertolerante Architektur für Zellausfallmodi parallele Bypass-Schaltung
DE102004006022B4 (de) Vorrichtungen zum Entladen eines Batterieverbunds, der aus einer Vielzahl von Sekundärbatterien besteht
DE112017000289B4 (de) Relaisvorrichtung und stromversorgungsvorrichtung
EP0981849B1 (de) Anordnung zum schutz von elektrischen einrichtungen
DE60038000T2 (de) Schutzvorrichtung für Batteriezellen und Batterie mit einer solchen Vorrichtung
DE112012000652T5 (de) Entladesteuerungsschaltung
DE102014110380A1 (de) Batteriesteuerung mit Blockauswahl
EP2777979A2 (de) Elektrisch eigensicheres Batteriemodul mit ultraschneller Entladeschaltung und Verfahren zur Überwachung eines Batteriemoduls
DE102019112373A1 (de) Verfahren und Schaltung zur Anbindung eines Energiespeichers mittels Kaltleiter
DE102013204526A1 (de) Batteriezelleinheit mit einer Batteriezelle und einer Überwachungs- und Ansteuerungseinheit zur Überwachung der Batteriezelle und Verfahren zur Überwachung einer Batteriezelle
DE102015219589A1 (de) Fahrzeugbatterievorrichtung
DE102016005565A1 (de) Schaltungsanordnung für eine Zwischenkreiskapazität
DE102019202164A1 (de) Schutzvorrichtung, Batterie, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Abschalten einer Batteriezelle
DE102013204541A1 (de) Batteriezelleinheit mit Batteriezelle und ultraschneller Entladeschaltung und Verfahren zur Überwachung einer Batteriezelle
DE3829126C1 (de)
WO2013127550A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum absichern eines stromkreises für ein fahrzeug und stromkreis
EP2779354B1 (de) Elektrisch eigensicheres Batteriemodul mit umpolbarer Ausgangsspannung und Verfahren zur Überwachung eines Batteriemoduls
DE102007004569A1 (de) Batterie mit Z-Dioden-Spannungsbegrenzungsschaltung
EP2684237B1 (de) Verbinder zur herstellung einer elektrisch leitfähigen verbindung zwischen mindestens drei terminals von batteriezellen
DE102019210926A1 (de) Verfahren und Steuergerät zum Kurzschließen von zumindest zwei Phasen einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs
DE60222767T2 (de) Stromversorgungseinrichtung
DE102013204509A1 (de) Batteriemodul und Verfahren zum Überwachen eines Batteriemoduls
DE102015008487A1 (de) Batteriemodul für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs oder für einen stationären elektrischen Energiespeicher mit Strombegrenzungselement, Batterie sowie stationärer elektrischer Energiespeicher

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: SAFT GROUPE S.A., BAGNOLET, FR

8339 Ceased/non-payment of the annual fee