EP2266180A1 - Battery module - Google Patents

Battery module

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EP2266180A1
EP2266180A1 EP09729700A EP09729700A EP2266180A1 EP 2266180 A1 EP2266180 A1 EP 2266180A1 EP 09729700 A EP09729700 A EP 09729700A EP 09729700 A EP09729700 A EP 09729700A EP 2266180 A1 EP2266180 A1 EP 2266180A1
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EP
European Patent Office
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battery
voltage
battery module
module according
comparator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09729700A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hartmut Seiler
Volker Doege
Philipp Kohlrausch
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2266180A1 publication Critical patent/EP2266180A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/396Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
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Abstract

The invention relates to a battery module (1), comprising at least two battery cells (2a to 2i) and means (10) for limiting a lower discharge of the battery module, wherein the means (10) for limiting the lower discharge is implemented such that a lower threshold voltage (U­min) can be measured separately on at least one individual battery cell (2a to 2i) and if at least one battery cell (2a to 2i) falls below the lower threshold voltage (Umin), at least one action can be initiated.

Description

Beschreibung description
Titel BatteriemodulTitle battery module
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodu! gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12.The invention relates to a battery module! according to the preamble of claims 1 and 12.
Stand der TechnikState of the art
Batterien, z, B. Ls-Sonen-Satterien, versorgen verschiedene Einrichtungen, z. B, Hybridkraftfahrzeuge, elektrisch betriebene Fahrzeuge wie Roiistöhie, Fahrräder mit elektrischem Hüfsantrieb, Hubstapler oder Eiektrowerkzeuge mit elektrischem Strom. Im Allgemeinen werden mehrere Batterien in einem Gehäuse eingebaut und bilden dadurch ein Batteriemodul,Batteries, such as ls-sonic batteries, supply various facilities, e.g. B, hybrid vehicles, electrically powered vehicles such as Roiistöhie, bicycles with electric Hüfsantrieb, forklift or Eiektrowerkzeuge with electric power. Generally, multiple batteries are installed in a housing, thereby forming a battery module,
Die in einem Gehäuse angeordneten, normalerweise zylinderförmigen Batteriezelien, wie z.B. NIMH-Batteriezeilen, U-Ionen-Batteriezeilen oder DLC- Batteriezeüen (DLC: Doppeischschtkondensator), bestehen im Allgemeinen aus mehreren in Reihe geschalteten einzelnen Batteriezelien, die jeweils eine Spannung von wenigen Volt, z. B. 3,6 V {bei Li-ionen-Batterien) erzeugen. Die Anzahl der Zellen bestimmt damit die Nennspannung der Batterie, die z. B, 12 V oder 38 V betragen kann.The housed in a housing, usually cylindrical Batteriezelien such. NIMH battery lines, U-ion battery lines or DLC battery cells (DLC: Doppeischschtkondensator), generally consist of several series-connected individual battery cells, each having a voltage of a few volts, z. B. 3.6 V {for Li-ion batteries) produce. The number of cells thus determines the rated voltage of the battery, the z. B, 12V or 38V.
Aufgrund fertigungstechnischer Toleranzen und anderer Einflüsse (insbesondere Temperatur) ist die Kapazität bzw. der innenwiderstand der einzelnen Batteriezeüen unterschiedlich groß. Diese Unterschiede können durch Alterungsprozesse im Lebenszyklus des Batteriesystems zunehmen. Daher driftet der Ladezustand der Batteriezeüen im Laufe der Zeit immer weiter auseinander. Beim Aufladen der Batteriezeϊie erreichen schwächere ßatteriezelien ihre obere Ladespannung früher als stärkere Batteriezelten. Wird das Batteriemodul in diesem Zustand weiter geiadeπ, kann es zum Überladen υnd somit zur Schädigung einzelner ßatteriezeilen kommen. Umgekehrt besteht beim Entladen des Batteriemoduis die Gefahr, dass einzelne BatteriezeÜen bei Erreichen der unteren Grenzspannung unter ihre minimal zulässige Batieriezeiienspannung entladen und dadurch ebenfalls geschädigt werden. Dies ist besonders kritisch, da der Ausfall einer einzigen Battariezeiie zum Ausfall des gesamten Batteriemoduls führen kann. Darüber hinaus können die Batteriezeilen umgepolt oder weitergehend geschädigt werden, so dass es zu einem Contaiπmentdurchbruch oder zu einer zerstörerischen Kettenreaktion innerhalb des Batteriernoduls kommen kann.Due to manufacturing tolerances and other influences (in particular temperature), the capacity or the internal resistance of the individual battery cells is of different sizes. These differences can increase as a result of aging processes in the life cycle of the battery system. Therefore, the state of charge of the battery cells drifts further and further apart over time. When charging the battery cell, weaker battery cells reach their upper charging voltage earlier than stronger battery tents. If the battery module continues to be charged in this state, it may overcharge and thus come to damage individual battery lines. Conversely, when discharging the battery case, there is a risk that individual battery cells will discharge below their minimum allowable battery voltage when the lower limit voltage is reached, thereby also being damaged. This is particularly critical as the failure of a single battalion may result in failure of the entire battery module. In addition, the battery lines can be reversed polarity or further damaged, so that it can lead to a Contaiπmentdurchbruch or to a destructive chain reaction within the battery module.
Um einzelne Batteriezeilen oder Batteriezeilengruppen im Ladebetrieb vor Überspannung zu schützen, ist es bekannt, die BatteriezeÜen bzw, -gruppeπ mit Hsϊfe von Z-Dioden vor Oberspannung zu schützen. Eine Batterie mit einer Schutzschsitung aus Z-Dioden ist beispielsweise aus der US 2005/0225291 AI bekannt. Darin werden einzelne Batteriezeilen mitteis einer Z-Diode überbrückt.In order to protect individual battery lines or battery line groups in the charging operation against overvoltage, it is known to protect the BatteriezeÜen or -gruppeπ with Hsϊfe of Z-diodes from high voltage. A battery with a Schutzschsitung Z-diodes is known for example from US 2005/0225291 AI. In it, individual battery lines are bridged by a Zener diode.
Sofern die Spannung der Zeile{n) über die Z-Spannung der Diode steigt, beginnt die Diode in Spermchtung zu leiten und begrenzt somit die. Spannung der Batteriezeile bzw. -gruppe,If the voltage of the line {n) rises above the Z-voltage of the diode, the diode begins to conduct in Spermchtung and thus limits the . Voltage of the battery line or group,
Z-Dioden mit einer Z-Spannung von weniger als etwa 5 V haben den Nachteil, dass sie {konstruktionsbedingt} einen negativen Temperaturgang haben. Das heißt, wenn sie in Sperrrichiung Seiten und durch den Strom erhitzt werden, nimmt ihre Z-Spannung weiter ab. Der Stromfiuss nimmt daher zu. Dies kann sehr schnei! zur Zerstörung der Z-Diode führen. Z-Dioden mit einer Z-Spannung von mehr als etwa 5 V haben dagegen einen positiven Temperaturgang, d. h, sie werden bei einem Stromfiuss in Sperrrichtung hochohmiger und schützen sich daher selbst vor Überlastung. Es «/erden daher bevorzugt mehrere Batteriezellen mit einer Z-Dsode parallel geschaltet, die ein N-faches einer maximalen Baiteriezefienspsnnung, z. B. N mai 4,1 V, als Z-Spannung aufweisen. Die Parallelschaltung einer Z-Diode mit mehreren BatteriezeÜen behebt zwar dasZener diodes with a Z voltage of less than about 5 V have the disadvantage that they have a negative temperature gradient due to their design. That is, when they are heated in reverse side and by the current, their Z voltage continues to decrease. The Stromfiuss therefore increases. This can be very snowy! lead to the destruction of the Zener diode. Zener diodes with a Z voltage greater than about 5 V, on the other hand, have a positive temperature response, i. h, they become high-impedance in the reverse direction during a current flow and therefore protect themselves against overloading. Therefore, it is preferred that a plurality of battery cells are connected in parallel with a Z-Dsode which is N times a maximum Baitiezefienspsnnung, z. B. N may 4.1 V, as a Z-voltage. Although the parallel connection of a Zener diode with several battery cells rectifies this
Problem des negativen Temperatυrgangs, hat jedoch den Nachteil, dass die einzelnen Zeilenspannungen der Batteriezeiien einer Gruppe voneinander abweichen können. Dadurch kann es wiederum zum Überladen bzw. Tiefentladen einzelner Zeilen der Gruppe kommen. Die Schutzschaltung ermöglicht es nicht, auf einfache Weise das Tiefentiaden von BatteriezeÜen zu verhindern. Offenbarung der ErfindungProblem of the negative temperature, but has the disadvantage that the individual line voltages of Batteriezeiien a group may differ from each other. This may in turn lead to the overloading or total discharge of individual lines of the group. The protection circuit does not make it possible to easily prevent the deep discharge of battery cells. Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Batteriemodul, umfassend wenigstens zwei Batierieaeüen und wenigstens ein Mittel zur Begrenzung einer unteren Entladung des Batteriemoduis, wobei das wenigstens eine Mittel zur Begrenzung der unteren Entladung dahingehend ausgebildet ist, dass separat bei wenigstens einer einzelnen Batterϊezesie, vorzugsweise bei wenigstens zwei einzelnene Batteriezelien, die Spannung der wenigstens einen Batteriezelte, vorzugsweise wenigstens zwei Batlβriezeiien, messbar ist bzw. sind und wenn die wenigstens eine gemessene Spannung, vorzugsweise die wenigstens zwei gemessenen Spannungen, der wenigstens einen Batteriezelie, vorzugsweise wenigstens zwei Batteriezeilen, eine untere Grenzspannung erreicht oder unterschreitet, wenigstens ein Vorgang einleitbar ist oder mit einem Batteriemoduä, umfassend wenigstens zwei Baiteriezeilen und wenigstens ein Mittel zur Begrenzung einer unteren Entladung des Battejiβmoduls, wobei das wenigstens eine Mittel zur Begrenzung der unteren Entladung dahingehend ausgebildet ist, dass separat bei wenigstens einer einzelnen Batieriezefe, vorzugsweise bei wenigstens zwei Batteriezeiten, eine untere bestimmbare und/oder festäegbare und/oder vorgegebene Grenzspannung messbar ist unά bei einem Unterschreiten der unteren Grenzspannung durch wenigstens eine Batteriezelie wenigstens ein Vorgang bzw. ein erster Vorgang einleitbar ist.This object is achieved with a battery module comprising at least two Batierieaeüen and at least one means for limiting a lower discharge of the Batterieiemoduis, wherein the at least one means for limiting the lower discharge is designed so that separately at least a single Batterϊezesie, preferably at least two individual battery cells, the voltage of the at least one battery tents, preferably at least two Batlβriezeiien, is measurable and are and if the at least one measured voltage, preferably the at least two measured voltages, the at least one battery cell, preferably at least two battery lines, reaches a lower limit voltage or at least one process can be initiated, or with a battery module comprising at least two lines of baiterie and at least one means for limiting a lower discharge of the battery module, the at least one means for limiting the lower discharge is designed such that a lower determinable and / or definable and / or predefined limiting voltage can be measured separately for at least one individual battery, at least one process or at least one battery cell when the lower limit voltage is undershot ., a first process can be initiated.
In einer weiteren Ausgestaltung ist bei sämtlichen Batteriezeüen separat die untere Grerszspannung messbar.In a further embodiment, the lower Grersz voltage can be measured separately for all battery cells.
in einer zusätzlichen Variante ist der wenigstens eine Vorgang ein optisches und/oder akustisches Signal für den Benutzer, das dem Benutzer eine Voϊientiadung oder eine Entladung mit einer geringen Restladung des BatteriemoduSs anzeigt. Der Benutzer, z. B. der Fahrer eines Kraftfahrzeuges, kann somit erkennen, dass das Batteriemodul vollständig oder fast vollständig entladen ist.In an additional variant, the at least one operation is an optical and / or audible signal to the user indicating to the user a voice or a discharge with a small remaining charge of the battery module. The user, e.g. As the driver of a motor vehicle, it can thus be seen that the battery module is completely or almost completely discharged.
insbesondere ist der wenigstens eine Vorgang eine Begrenzung der Entladung sämtlicher Batteriezeüen. Damit wird die Entladung des Batteriemoduls abgebrochen, d, h. das Batteriemodul wird abgeschaltet. In einer zusätzlichen Aυsführungsform ist jeder der wenigstens einen BatieriezeHö, vorzugsweise wenigstens zwei Batieriezellen, je ein Differenzgiled zur Messung der Spannung der wenigstens einen Batteriezelle, vorzugsweise wenigstens zwei Battβriezeüeπ, zugeordnet.In particular, the at least one process is a limit on the discharge of all battery cells. Thus, the discharge of the battery module is aborted, d, h. the battery module is switched off. In an additional embodiment, each of the at least one BatieriezeHö, preferably at least two Batieriezellen, each assigned a Differenzgiled for measuring the voltage of the at least one battery cell, preferably at least two Battβriezeüeπ.
in esner weiteren Ausgestaltung ist dem wenigstens einen Differenzglied, vorzugsweise wenigstens zwei Differenzgliedern, ein Mυfiipiβxer zum sequenzieren Abfragen der Spannung bzw. Spannungen der wenigstens einen Batterieze^e, vorzugsweise der wenigstens zwei Sstteriezefen, zugeordnet.In esner further embodiment, the at least one differential element, preferably at least two differential elements, a Müfiipiβxer for sequencing queries the voltage or voltages of at least one Batterieze ^ e, preferably the at least two Sstteriezefen assigned.
In einer ergänzenden Ausgestaltung sind von einem Komparator die sequenzieii von dem Muftipiexer gelieferten Spannung bzw. Spannungen mit der unteren Grenzspannung vergleichbar und bei einem Erreichen oder Unterschreiten der unteren Grenzspannu ng durch wenigstens eins Batteriezβfle ist der wenigstens eine Vorgang einleitbar.In a supplementary embodiment, the sequence or voltage supplied by the muftiplexer is comparable to the lower limit voltage by a comparator, and if at least one battery action is reached or undershot the lower limit voltage, the at least one process can be initiated.
Zweckmäßig ist jeder der wenigstens einen Batteriezelie, vorzugsweise wenigstens zwei Balte riezelien, je ein Komparator und je eine Referenzspannung zugeordnet.Suitably, each of the at least one battery cell, preferably at least two batteries, is associated with one comparator and one reference voltage each.
In einer Variante ist von dem wenigstens einen Komparator, vorzugsweise wenigstens zwei Kornparatoren, die Spannung bzw. Spannungen der wenigstens einen Batteriezelle, vorzugsweise wenigstens zwei Batteriezelien, mit einer unteren Grenzspannung vergleichbar und bei einem Erreichen oderIn a variant of the at least one comparator, preferably at least two Kornparatoren, the voltage or voltages of at least one battery cell, preferably at least two battery cells, comparable with a lower limit voltage and at a reaching or
Unterschreiten der unteren Grenzspannung durch wenigstens eine Batteriezeile ist der wenigstens eine Vorgang einiestbar.If the lower limit voltage is undershot by at least one battery line, the at least one process can be injected.
Vorzugsweise ist jeder der wenigstens einen Batteriezelie, vorzugsweise wenigstens zwei BatteriezeSien, je ein Differenzglied und je ein Komparator zugeordnet und bei einem Erreichen oder Unterschreiten der unteren Grenzspannung durch wenigstens eine Batteriezeiiβ ist der wenigstens eine Vorgang einleitbar.Preferably, each of the at least one battery cell, preferably at least two battery cells, is associated with one differential element and one comparator and when the lower limit voltage is reached or undershot by at least one battery cell, the at least one process can be initiated.
in einer weiteren Ausführungsform weist das Batteriemodui keine Vorrichtungen zum Abschalten einzelner Satteriezellen und/oder zürn Überbrücken einzelner Battβriezeüen auf, um dadurch Batteriezeiien vor einem weiteren Entladen zu schützen.In a further embodiment, the battery module has no devices for switching off individual battery cells and / or bridging individual ones Batt on to protect battery cells from further discharge.
In einer zusätzlichen Variante weist das Batferiemodu! wenigstens eine Vorrichtung zur Begrenzung einer oberen Ladespannung der wenigstens zweiIn an additional variant, the Batferiemodu! at least one device for limiting an upper charging voltage of the at least two
BatieriezeJien auf und die wenigstens eine Vorrichtung zur Begrenzung der oberen Ladespannung ist dahingehend ausgebildet, dass separat bei wenigstens einer einzelnen Batteriezelle, vorzugsweise bei wenigstens zwei Batteriezeüen, die obere Ladespannung messbar ist bzw. sind und bei einem Überschreiten der oberen Ladaspannung durch wenigsten eine Batteriezelfe wenigstens eineBatieriezeJien on and the at least one device for limiting the upper charging voltage is designed so that separately in at least one individual battery cell, preferably at least two Batteriezeüen, the upper charging voltage is measurable and at least when exceeding the upper Ladaspannung least a Batteriezelfe a
Maßnahme bzw. ein zweiter Vorgang einieitbar ist.Measure or a second operation eineitbar is.
ErfindungsgemäSes Batteriemodul, umfassend wenigstens zwei Baiteriezelien und wenigstens eine Vorrichtung zur Begrenzung einer oberen Ladung ό&r wenigstens zwei Batteriezeiien, wobei die wenigstens eine Vorrichtung zurBattery module according to the invention, comprising at least two modules and at least one device for limiting an upper charge ό & r at least two battery cells, wherein the at least one device for the
Begrenzung der oberen Ladung dahingehend ausgebildet ist, dass separat bei wenigstens einer einzelnen Batteriezeüe, vorzugsweise bei wenigstens zwei einzelnen Bstteriazefen, die Spannung der wenigstens einen Balte riezeiie.. vorzugsweise wenigstens zwei Batteriezeiien, messbar ist und wenn die wenigstens eine gemessene Spannung, vorzugsweise wenigstens zweiLimiting the upper charge is designed so that separately in at least one individual Batteriezeüe, preferably at least two individual Bstteriazefen, the voltage of the at least one Balte riezeiie .. Preferably at least two Batteriezeiien, is measurable and if the at least one measured voltage, preferably at least two
Spannungen, der wenigstens einen Batteräezeiie, vorzugsweise wenigstens zwei BatteriezeSien, eine obere bestimmbare und/oder festlegbare und/oder vorgegebene Ladespannung erreicht oder überschreitet, wenigstens eine Maßnahme bzw. ein zweiter Vorgang einleitbar ist,Voltages which at least one battery line, preferably at least two battery cells, reaches or exceeds an upper determinable and / or definable and / or predetermined charging voltage, at least one measure or a second process can be introduced,
Insbesondere ist bei sämtlichen Batteriezelien separat die obere Ladespannung messbar.In particular, the upper charging voltage can be measured separately for all battery cells.
in einer ergänzenden Ausgestaltung ist die wenigstens eine Maßnahme ein optisches und/oder akustisches Signal für den Benutzer, das dem Benutzer eineIn a supplementary embodiment, the at least one measure is an optical and / or acoustic signal for the user, who is the user
Voilaυfiadυπg des Bafteriβmσduis anzeigt. Der Benutzer kann somit die Voiiaufiadυng erkennen.Voilaυfiadυπg of Bafteriβmσduis indicates. The user can thus recognize the Voiiaufiadυng.
In einer weiteren Variante ist die wenigstens eine Maßnahme eine Begrenzung der Ladung sämtlicher Batteriezeilen. in einer weiteren Ausführungsform ist jeder der wenigstens einen Batteriezeiie, vorzugsweise wenigstens zwei Batteriezeiien, je ein Differenzglied zur Messung der Spannung der wenigstens einen Batteriezeiie zugeordnet.In a further variant, the at least one measure is a limitation of the charge of all battery lines. In a further embodiment, each of the at least one battery cell, preferably at least two battery cells, is each assigned a differential element for measuring the voltage of the at least one battery cell.
In einer weiteren Ausgestaltung ist dem wenigstens einen Dϊfferenzgüed, vorzugsweise wenigstens zwei DifTerenzgiiedern, ein Muitiplexer zum sequenzieilen Abfragen der Spannung bzw. Spannungen der wenigstens einen Batteriezeiie, vorzugsweise wenigstens zwei Batteriezellen, zugeordnet.In a further refinement, a multiplexer for sequentially polling the voltage or voltages of the at least one battery cell, preferably at least two battery cells, is assigned to the at least one interference signal, preferably at least two differential components.
Zweckmäßig sind von einem Komparator die sequenziel! von dem Muitiplexer gelieferten Spannung bzw. Spannungen mit einer oberen Ladespannung vergleichbar und bei einem Erreichen oder Überschreiten der oberen Ladespannung durch wenigstens eine Batteriezelle ist die wenigstens eine Maßnahme bzw, der zweite Vorgang einleltbar.Suitably are of a comparator the sequential! The voltage or voltages supplied by the multiplexer can be compared with an upper charging voltage and when the upper charging voltage is reached or exceeded by at least one battery cell, the at least one measure or the second operation can be introduced.
in einer ergänzenden Variante ist jeder der wenigstens einen Batteriezeite, vorzugsweise wenigstens zwei Batteriezeüeπ, je ein Komparator und je eine Referenzspannung zugeordnet.in a supplementary variant, each of the at least one battery time, preferably at least two battery cells, is assigned one comparator and one reference voltage each.
Vorzugsweise ist von dem wenigstens einen Komparator, vorzugsweise wenigstens zwei Komparatoren, die Spannung bzw. Spannungen der wenigstens einen Batteriezeile, vorzugsweise wenigstens zwei Batteriezeiien, mit einer oberen Ladespannung vergleichbar und bei einem Erreichen oder Überschreiten der oberen Ladespannung durch wenigstens eine Batteriezeiie ist die wenigstens eine Maßnahme einieitbar.Preferably, of the at least one comparator, preferably at least two comparators, the voltage or voltages of the at least one battery line, preferably at least two battery cells, comparable with an upper charging voltage and at a reaching or exceeding the upper charging voltage by at least one Batteriezeiie is at least one Measure unimaginable.
In einer weiteren Ausgestaltung ist jeder der wenigstens einen Batteπezeüs, vorzugsweise wenigstens zwei Batteriezeiien, je ein Differenzgiied und je ein Komparator zugeordnet und bei einem Erreichen oder Überschreiten der oberen Ladespannung durch wenigstens eine Batteriezeiie ist die wenigstens eineIn a further embodiment, each of the at least one Batteπezeüs, preferably at least two Batteriezeiien, each a Differenzgiied and each associated with a comparator and at a reaching or exceeding the upper charging voltage by at least one Batteriezeiie is the at least one
Maßnahme einleitbar.Measure can be introduced.
In einer ergänzenden Ausgestaltung weist das Batteriemodul keine Vorrichtungen zum Abschalten einzelner Batteriezeiien und/oder zum Überbrücken einzelner Batteriezeiien auf, um einzelne Batteriezeiien vor einem weiteren Aufladen zu schützen. Vorzυgsweise sind die wenigstens zwei Batteπezeüeπ in Serie geschaltet.In a supplementary embodiment, the battery module has no devices for switching off individual battery cells and / or for bridging individual battery cells in order to protect individual battery cells from further charging. Vorzυgsweise the at least two Batteπezeüeπ are connected in series.
In einer weiteren Ausgestaltung sind wenigstens zwei Batteriezeten in Serie geschaltet und das Batteriemodui umfasst mehrereIn a further embodiment, at least two battery cells are connected in series and the battery module comprises several
Spannungsbegrenzungseinrichtungen, die jeweils einer Gruppe aus einer oder mehreren Batieriezeiten zugeordnet sind und deren Spannungen begrenzen, wobei die Spannuπgsbegrenzungseinrichtungen άeraή mit dem Batteriezelieπ verschaltet sind, dass die obere Ladespannung jeder einzelnen Batteriezβfle eindeutig bestimmt ist.Voltage limiting devices, which are each assigned to a group of one or more Batieriezeiten and limit their voltages, the Spannungsuπgsbegrenzungseinrichtungen άeraή are connected to the Batteriezelieπ that the upper charging voltage of each Batteriezβfle is determined uniquely.
Insbesondere sind die Spannungsbegrenzungseinrichtυngen so angeordnet, dass zwei benachbarte Batteriezeiiengruppen wenigstens eine Batteriezeüe gemeinsam haben.In particular, the voltage limiting devices are arranged such that two adjacent battery groups have at least one battery cell in common.
In einer weiteren Ausgestaltung sind bei einer Anzahl von N BaiteriezelSeπ insgesamt N+1 Spannungsbegrenzungseinrichtungen vorgesehen.In a further embodiment, a total of N + 1 voltage limiting devices are provided with a number of N BaiteriezelSeπ.
Zweckmäßig umfasst wenigstens ein Teil der Spannungsbegrenzungseinrichtungen eine Diode, insbesondere eine Z-OJode.Suitably, at least part of the voltage limiting devices comprises a diode, in particular a Z-OJode.
In einer weiteren Ausgestaltung sind bei einer Anzahl von H Batteriezellen wenigstens M - 1 Z-Dioden vorgesehen.In a further embodiment, at least M-1 Z-diodes are provided in the case of a number of H battery cells.
in einer weiteren Variante sind die Z-Dioden jeweils einer Gruppe aus mehrerenIn a further variant, the Z diodes are each a group of several
Batteriezelieπ zugeordnet.Battery cell associated.
in einer ergänzenden Ausführungsform ist wenigstens eine der Spannungsbegrenzungseinrichtungen als Spannungsregler realisiert.In a supplementary embodiment, at least one of the voltage limiting devices is realized as a voltage regulator.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung umfasst der Spannungsregler wenigstens einen Komparator und eine Referenzspannung.In an additional embodiment, the voltage regulator comprises at least one comparator and a reference voltage.
Vorzugsweise sind die Spannungsbegrenzungseinrichtungen jeweils parallel zur zugehörigen Batteriezeitengruppe angeschlossen. In einer ergänzenden Ausführuπgsform ist im Strompfad einer Spannungsbegrenzungseiπrichtung ein Widerstand in Serie geschattet.Preferably, the voltage limiting devices are each connected in parallel to the associated battery time group. In a supplementary embodiment, a resistor is shaded in series in the current path of a voltage limiting device.
Insbesondere ist der Widerstand ein PTC-Widerstanci. 5In particular, the resistor is a PTC resistor. 5
In einer weiterers Ausgestaitυπg besitzen die verwendeten Z-Diodβn einen positiven Temperaturgang ihrer Durchbruchspanπung.In a further embodiment, the Z-diodes used have a positive temperature response of their breakdown voltage.
In einer zusätzlichen Variante ist der positive Ternperaturgang derIn an additional variant, the positive Ternperaturgang is the
10 Ourchbruchspannung der Z-Dioden so groß ist, dass die 2-Diodeπ beim Laden der Batteriezeiien nicht zerstört werden können.10 Ourchbruchspannung the Z-diodes is so large that the 2-Diodeπ when charging the battery cells can not be destroyed.
Ein Kraftfahrzeug umfasst ein in dieser Patentanmeldung, insbesondere oben, beschriebenes Batteriemodtii. )5 im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispieie der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:A motor vehicle comprises a battery module described in this patent application, in particular above. 5 hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Batteriemoduis mit 0 Mitteln zur Begrenzung der unteren Grenzspannung in einer erstenFig. 1 is a highly schematic representation of a Batteriemoduis with 0 means for limiting the lower limit voltage in a first
Ausführungsform,embodiment,
Fig. 2 eine stark schematisierte Darstellung eines Batteriemoduis mit Mitteln zur Begrenzung der unteren Grenzspannung in einer zweiten 5 Ausführuπgsform,2 is a highly schematic representation of a battery case with means for limiting the lower limit voltage in a second embodiment 5 Ausführuπgsform
Fig. 3 eine stark schematisierte Darsteüung eines Batteriemoduis mit Mittein zur Begrenzung der unteren Grenzspannung in einer dritten Ausfö hrungsform , 03 is a highly schematic representation of a battery case with means for limiting the lower limit voltage in a third embodiment. FIG
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduis mit einer Schaltung zur Begrenzung der oberen Ladespannung in einer ersten Ausführungsform zur Verwendung in Kombination mit einem Batteriemodul gemäß Fig. 1 , 2 oder 3, 54 shows a schematic illustration of a battery module with a circuit for limiting the upper charging voltage in a first embodiment for use in combination with a battery module according to FIG. 1, 2 or 3, 5
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls mit einer Schaltung zur Begrenzung der oberen Ladespannung In einer zweiten Ausföhrungsfcrm zur Verwendung in Kombination mit einem Batteriemodul gemäß Fig. 1 , 2 oder 3 undFig. 5 is a schematic representation of a battery module with a circuit for limiting the upper charging voltage In a second embodiment for use in combination with a battery module according to Fig. 1, 2 or 3 and
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls mit einer Schaltung zur Begrenzung der oberen Ladespaπnuπg in einer dritten Ausführu πgsfbrm zur Verwendung in Kombination mit einem Batteriemodul gemäß Fig. 1 , 2 oder 3.6 shows a schematic representation of a battery module with a circuit for limiting the upper charging voltage in a third embodiment for use in combination with a battery module according to FIG. 1, 2 or 3.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein erfind ungsgemäßes Batteriemodul 1 mit N~9 inIn FIGS. 1 to 3, a battery module 1 according to the invention with N ~ 9 in FIG
Reihe geschalteten Batteriezeiien 2a bis 2i dargestellt. Die Batteriezeiien 2a bis 2i können auch paraite! geschaltet sein (nicht dargestellt). Das Batteriemodui 1 wird beispielsweise in Hybπdkraftfahrzeugen oder in Eiektrowerkzeugers eingesetzt. Die Batteriezeiien 2a bis 2t sind in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet. Jede einzelne Balteriezeüe 2a bis 2i soü nicht tiefer ais die untereSeries switched Batteriezeiien 2a to 2i shown. The battery cells 2a to 2i can also paraite! be switched (not shown). The battery module 1 is used for example in Hybπdkraftfahrzeugen or in Eiektrowerkzeugers. The battery cells 2 a to 2 t are arranged in a housing, not shown. Each individual Balteriezeüe 2a to 2i soü not lower than the lower
Grenzspannung ümjπ entladen werden.Limit voltage ü m j π be discharged.
Das in Fig. 1 dargestellte Batteriemodu! 1 umfasst Mitte! 10 zur Begrenzung einer unteren Entladung des Batteriemoduis 1 bzw. Mittel 10 zur Begrenzung der unteren Grβnzspanπung Um-r! oder der unteren Entladespannung Umiπ derThe battery module shown in Fig. 1! 1 includes middle! 10 for limiting a lower discharge of the battery case 1 or means 10 for limiting the lower limit value U m - r! or the lower discharge voltage U m iπ the
Batteriezeiien 2a bis 2i des Batteriemoduis 1. Die Spannung Uba» jeder einzelnen ßatterjezeiie 2a bis 2i wird mit den Differenzgliederπ 11a bis 11s gemessen, die jeweils einer BatteriezeÜβ 2a bis 2i zugeordnet sind. Somit wird von den Differenzgliedern 11a bis 11 i die Differenz des Potentials &rn negativen Änschiuss und am positiven Anschiuss jeder Batteriezeile 2a bis 2i gebildet. EinBatteriezeiien 2a to 2i of Batteriemoduis 1. The voltage U ba »each individual ßatterjezeiie 2a to 2i is measured with the Differenzgliederπ 11a to 11s, which are each associated with a BatteriezeÜβ 2a to 2i. Thus, the difference of the potentials   negative slope and the positive terminal of each battery line 2a to 2i is formed by the difference gates 11a to 11i. One
MultipSeκer 12 fragt sβquenzleii die Spannungen Ubatt der einzeineπ Batteriezeiien 2a bis 2i &b, so dass ein Komparator 13 die abgefragten Spannungen der einzelnen Batteriezeiten 2a bis 2i mit einer Referenzspannung 6 vergleichen kann. Die Referenzspannung 6 oder Referenzspannungsquelte 6 stellt eine Referenzspannung zur Verfügung, ύ. h. dieMultipSeκer 12 asks sβquenzleii the voltages U b a tt the einzeineπ battery cells 2a to 2i & b, so that a comparator 13 can compare the queried voltages of the individual battery times 2a to 2i with a reference voltage 6. The reference voltage 6 or reference voltage source 6 represents a reference voltage available, ύ. H. the
Referenzspannung Uret entspricht der unteren Grenzspannung Ümjπ. Sofern wenigstens eine abgefragte Spannung Ub8R kleiner ist als die Referenzspannung Utef wird der Komparator 13 auf wahr gesetzt. Eine nicht dargestellte, übergeordnete Bektronik ist mit dem Komparator 13, z. B. mittels einer analogen oder serieiϊen Schnittstelle, verbunden und erkennt das Unterschreiten der abgefragten Spannung üb3tt wenigstens einer Batteriezeiie 2a bis 2s gegenüber der Referenzspannung Uref und beendet das Entladen des gesamten Batteriemoduls 1 , Beispieisweises ist die übergeordnete Elektronik die Bordesektroπik eines Kraftfahrzeuges, weiche veraπiasst, dass dem BatteriernoduS 1 kein weiterer Strom mehr entnommen wird und dem Fahrer das vollständige Entladen des Batteriemoduls 1 angezeigt wird.Reference voltage U ret corresponds to the lower limit voltage Ü m j π . If at least one interrogated voltage U b8R is less than the reference voltage U t e f , the comparator 13 is set to true. An unrepresented, higher-level Beikkononik is connected to the comparator 13, z. B. by means of an analog or serieiϊen interface, and detects the undershooting of the interrogated voltage ü b3tt at least one Batteriezeiie 2a to 2s opposite the reference voltage U re f and stops discharging the entire battery module 1, Beispieisweises is the superordinate electronics the Bordesektroπik a motor vehicle, veraπiasst that the BatteriernoduS 1 no more power is removed and the driver is the complete discharge of the battery module 1 is displayed.
In der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform eines Batteriernoduis i ist jeder Baiteriezeiie 2a bis 2s je eine Referenzspannung 6a bis 6i und je ein Komparator 13a bis 13s zugeordnet. Dadurch kann die Spannung Ubatt jeder Battehezeiie 2a bis 2s direkt mit der zugeordneten Referenzspannung 8a bis δi und dem zugeordneten Komparator 13a bis 13i verglichen werden. Ein logisches Odergiied 14 wird auf wahr gesetzt, sofern bei wenigstens einer Batteriezeüe 2a bis 2s die Spannung LW unter die Referenzspannung IW abfällt. Das Odergiied 14 ist analog zu der ersten Ausführungsform mit einer übergeordneten Elektronik verbunden (nicht dargestellt).In the second embodiment of a battery module i shown in FIG. 2, each Baiteriezeiie 2a to 2s each associated with a reference voltage 6a to 6i and a respective comparator 13a to 13s. As a result, the voltage Ubatt of each battery 2 to 2s can be directly compared with the associated reference voltage 8a to 6i and the associated comparator 13a to 13i. A logical ORG 14 is set to true if at least one battery cell 2a to 2s the voltage LW falls below the reference voltage IW. The Orgiied 14 is connected analogously to the first embodiment with a higher-level electronics (not shown).
Bei der dritten Ausführungsform des Batteriemoduls 1 (Fig. 3} ist jeder Batteriezeile 2a bis 2i je ein Differenzglied 11a bis 11i und je ein Komparaior 13a bis 131 zugeordnet. Die Komparatoren 13a bis 13s vergleichen die von den Differenzgüedern 11a bis 11i ermittelten Spannungen Ubatt der Batteriezeilen 2a bis 2i mit einer Referenzspannung 6. Ein logisches Odergiied 14 wird auf wahr gesetzt, sofern bei wenigstens einer Batteriezeüe 2a bis 2i die Spannung Ub3» unter die Referenzspannung Uref abfällt. Das Odergiied 14 ist analog zu der ersten Ausführungsform mit einer übergeordneten Elektronik verbunden (nicht dargesteift).In the third embodiment of the battery module 1 (FIG. 3), each battery line 2a to 2i is assigned one differential element 11a to 11i and one comparator 13a to 131. The comparators 13a to 13s compare the voltages Ubatt of the differential springs 11a to 11i A logical ORG 14 is set to true, provided that in at least one Batteriezeüe 2a to 2i, the voltage Ub 3 "falls below the reference voltage U re F. The Odergiied 14 is analogous to the first embodiment with a parent electronics connected (not dargesteift).
Die in den oben beschriebenen drei Ausföhrungsformen des Batteriemoduis 1 vorhandenen Mittel zur Begrenzung der unteren Grenzspannung Um,r, des Batteriemoduls 1 können auch analog dazu genutzt werden, als Vorrichtung zur Begrenzung einer oberen Ladung des Batteriemoduis 1 bzw. als Vorrichtung zurThe means for limiting the lower limit voltage U m , r, of the battery module 1 present in the above-described three embodiments of the battery case 1 can also be used analogously as a device for limiting an upper charge of the battery case 1 or as a device for
Begrenzung der oberen Ladespannung ümax der Batteriezelten 2a bis 2i zu dienen. Hierzu braucht lediglich von der Referenzspannung 6, 6a bis 6i die obere Ladespannung Umax zur Verfügung gestellt werden und der Komparator 13, 13a bis 131 wird auf wahr gesetzt, sofern die abgefragte Spannung Ubatt größer ist als die Referenzspannung Ur6f-ömaχ. Bei Batteriezeiien 2a bis 2i, die als Li-ionen- Battθriezeiieπ 2a bis 2i ausgeführt sind, beträgt ungefähr Umax-4,0 bis 4,5 V und IW=2,O bis 2,8 V.Limiting the upper charging voltage ü max of the battery tents to serve 2 to 2i. For this purpose, only the reference voltage 6, 6a to 6i needs the upper charging voltage U max to be made available and the comparator 13, 13a to 131 is set to true, provided the sampled voltage Ubatt is greater than the reference voltage U r6 f-ömaχ. For battery cells 2a to 2i, which are Li-ion Battθriezeiieπ 2a to 2i, is approximately U max -4.0 to 4.5 V and IW = 2, O to 2.8 V.
Zur Begrenzung der oberen Ladespannung IW kann anstelle der oben beschriebenen Ausgestaltung auch die in den Fig. 4 bis β dargestellteIn order to limit the upper charging voltage IW, instead of the embodiment described above, the embodiment shown in FIGS
Spannungsbegrenzungseinrichtung 3, 4 für ein Batteriemodul 1 verwendet werden. Die Spannungsbegrenzungseinrichtung 3, 4 wird ais Zusatz zu d&n in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten bis dritten Ausführungsform an des Satteriemoduis 1 eingesetzt, Dies hat den Vorteil, dass beim AufSadeπ des Sattsriemodυte 1 sämtliche Batteriezelten 2a bis 2i bis zur oberen LadespannungVoltage limiting device 3, 4 are used for a battery module 1. The voltage limiting device 3, 4 is used as an addition to d & n in FIGS. 1 to 3 illustrated embodiment of the Satteriemoduis 1. This has the advantage that when AufSadeπ of Sattsriemodυte 1 all battery tents 2a to 2i up to the upper charging voltage
U ax aufgeladen werden und der ladevorgang nicht bereits abgebrochen wird, sofern eine Batteriezelie 2a bis 2i die obere Ladespannung Umax erreicht hat gemäß der Vorrichtung zur Begrenzung der oberen Ladespannung Um3X.U ax be charged and the charging process is not already canceled if a battery cell 2a to 2i has reached the upper charging voltage U max according to the device for limiting the upper charging voltage U m3X .
Fig. 4 zeigt ein Batteriemodul 1 mit insgesamt N=9 Batteriezellen 2a bis 2i, die jeweils eine Teilspannuπg von mehreren Volt erzeugen. Zum Laden des Batteriemoduis 1 wird an den Batterieklemmen (Anschlüsse *-/-) eine Ladespanπung angelegt, die dem N-fachen der oberen Ladespannung UmSχ (z.B. 4,1 V) entspricht. Wenn der Stromfluss durch das Satteriemαdυi 1 einen vorgegebenen Minimaiwert unterschreitet, ist der Ladevorgang beendet. Um zu verhindern, dass die Spannung UW einer Batteriezeiie 2a bis 2i eine obere Ladespannung Urπsx im Ladebetrieb überschreitet, ist hier eine Öberiade- Schützsehaltuπg aus mehreren Z-Dioden 3a bis 3h und zwei Spaπnυngsbegrenzungs-Schaitungen 4a, 4b vorgesehen, die die Spannung U^ der einzelnen Batieriezelien 2a bis 2i begrenzt.Fig. 4 shows a battery module 1 with a total of N = 9 battery cells 2a to 2i, each generating a Teilspannuπg of several volts. For charging the battery case 1, a charging voltage corresponding to N times the upper charging voltage U mS χ (eg, 4.1 V) is applied to the battery terminals (terminals * - / -). If the current flow through the Satteriemαdυi 1 falls below a predetermined Minimaiwert, the charging process is completed. In order to prevent the voltage UW of a battery cell 2a to 2i from exceeding an upper charging voltage U rπsx during charging operation, here an overvoltage protection circuit is provided comprising a plurality of Zener diodes 3a to 3h and two circuit limiting circuits 4a, 4b which supply the voltage U ^ the individual Batieriezelien 2a limited to 2i.
im Falle von Li-ionen-BatteriezeÜen 2a bis 2i dürfen die einzelnen Battθriezeälen 2a bis 2i maximal auf eine Spannung von 4,0 V bis 4,5 V geladen werden. Die folgenden Ausführungen beziehen sich beispielhaft auf eine obere Ladespannung lim3X von 4,1 V.in the case of Li-ion battery cells 2a to 2i, the individual battery cavities 2a to 2i may be charged to a maximum of 4.0V to 4.5V. By way of example, the following explanations relate to an upper charging voltage li m3X of 4.1 V.
Im dargestellten Schaltbild Ist jeweils zwei Battertezeiäen 2a bis 2! eine Z-Diode 3a bis 3h zugeordnet, wobei die Z-Dioden 3a bis 3h parallel mit der zugehörigen Batteriezeilengruppe verschaltet sind. Um die Batteriezeiien 2a bis 2i vor dem Überladen zu schützen, wird für jede Gruppe aus zwei Batteriezeiten, z, B.In the diagram shown is in each case two Battertezeiäen 2a to 2! associated with a Zener diode 3a to 3h, wherein the Zener diodes 3a to 3h are connected in parallel with the associated battery line group. In order to protect the battery cells 2a to 2i from overcharging, for each group there are two battery times, z, b.
[2a,2b] oder [2b,2c], eine Z-Diode 3a bis 3h mit einer Z-Spannung von 8,2 V - 2 * 4,1 V eingesetzt (im Folgenden als 2er-Dioden bezeichnet), Wenn die 2er- Dioden 3a bis 3h in Sperrrichtung zu leiten beginnen, werden sie durch den Strom erhitzt. Aufgrund des positiven Temperaturkoeffizienten steigt die Z- Spaπnung an und kann z, B. einen Wert von SJ V bei einer Temperatur von 15O0C erreichen. Diese Spannung ist größer als 2 * 4,3 V = 8,8 V, so dass die Z-[2a, 2b] or [2b, 2c], a Zener diode 3a to 3h with a Z voltage of 8.2 V - 2 * 4.1 V (hereinafter referred to as 2-diodes), when the 2-diodes 3a to 3h begin to conduct in the reverse direction, they are heated by the current. Due to the positive temperature coefficient of the Z Spaπnung increases and can, for, reach a value of SJ V at a temperature of 15O 0 C for example. This voltage is greater than 2 * 4.3 V = 8.8 V, so that the Z
Dio-den 3a bis 3h thermisch nicht überlastet werden können.Dio-the 3a to 3h thermally can not be overloaded.
Die Spannungsregler 4a und 4b sind zwischen denn positiven Batterieanschiυss {+) und dem Änschiussknoten zwischen den ersten beiden Batteriezelien 2a, 2b, bzw. dem negativen Batterieanschiυss (-) und den Setzten Batteriezβüβn 2h undThe voltage regulators 4a and 4b are between positive battery settings {+) and the change node between the first two battery cells 2a, 2b, and the negative battery settings (-) and the set battery cells 2h and
2i angeschlossen.2i connected.
Die Z-Dioden 3a bis 3h sind außerdem so angeordnet, dass zwei zugehörige, benachbarte Zeilengruppen, z. B. [2a,2b] und [2b, 2c], jeweils wenigstens eine Batteriezeäie 2 (z. B. 2b) gemeinsam haben. D.h. zwei benachbarteThe Z-diodes 3a to 3h are also arranged so that two associated, adjacent row groups, for. For example, [2a, 2b] and [2b, 2c], each have at least one battery cell 2 (eg, 2b) in common. That two neighbors
Zeiäengruppen [2a,2b], [2b,2c], [2c,2d],... überlappen sich jev/eite um wenigstens ein Element. Dadurch ergibt sich für jede der Batteriezelien 2a bis 2h eine eindeutige Maximalspannung, wie im Folgenden näher erläutert werden wird. Zusäiziich werden die Batteriezeilen 2a und 21 jeweiis mittels einer aktiven Spannungsbegrenzungsschaitung auf die maximale Spannung geregelt.Groups of people [2a, 2b], [2b, 2c], [2c, 2d], ... overlap each other by at least one element. This results in a unique maximum voltage for each of the battery cells 2a to 2h, as will be explained in more detail below. In addition, the battery lines 2a and 21 are controlled by means of an active Spannungsbegrenzungsschaitung to the maximum voltage.
Wenn eine der Z-Dioden 3 in Sperrrichtung leitet, wird sie durch den Stromfluss erhitzt. Um zu verhindern, dass sich diese Z-Diode 3 ZLS stark erhitzt unύ dadurch zerstört wird, ist hier jeder Z-Diode 3 ein Widerstand 5 (5a bis 5h) zugeordnet. Die Widerstände 5 sind dabei im Strompfacf der Z-Dioden 3 auf Seite der Anode angeschlossen. Selbstverständlich ist auch eine kathodenseitige Anordnung möglich.When one of the zener diodes 3 conducts in the reverse direction, it is heated by the flow of current. In order to prevent this Zener diode 3 from being strongly heated and thereby being destroyed, each Zener diode 3 is assigned a resistor 5 (FIGS. 5a to 5h). The resistors 5 are connected in Strompfacf of the Z-diodes 3 on the anode side. Of course, a cathode-side arrangement is possible.
A!s Widerstände sind insbesondere PTC-Widerstände (PTC: positiver Temperaturkoefflzäeπt) geeignet, da sie einen mit zunehmender Temperatur zunehmenden Widerstandswert aufweisen. Die Z-Dioden 3 können somit sicher vor Überlastung geschützt werden.A! S resistors are in particular PTC resistors (PTC: positive Temperaturkoefflzäeπt) suitable because they have an increasing resistance with increasing temperature. The Zener diodes 3 can thus be safely protected against overloading.
Die Batteriezeilenspannung U&stt der einzelnen Batteriezeilen 2a bis 2h am Ende άer Aiifladephase, wenn die Summenspannung aller n Batteriezeilen gleich π*Umaχ (Umax = zulässige obere tadespannung) ist, ergibt sich aus folgender mathematischen Betrachtung:The battery line voltage U & s tt of the individual battery lines 2a to 2h at the end of the Aiifladephase when the sum voltage of all n battery lines the same π * U ma χ (Umax = permissible upper tad voltage) is given by the following mathematical consideration:
Die BatteriezeÜenspanπungen Ub38 der einzelnen Batteriezeüen 2a bis 2h sind mit Uzi, Uz2> Öz3, etc. bezeichnet. Für die ersten drei Zeilen 2a bis 2c kann somit folgendes Gleichungssystem angesetzt werden; The BatteriezeÜenspanπungen Ub 38 of the individual battery cells 2a to 2h are labeled Uzi, Uz2 > Öz3, etc. For the first three lines 2a to 2c, the following equation system can thus be used;
U21 + U22 ≤ 2 IWU 21 + U 22 ≤ 2 IW
U22 + Urs ≤ 2 IWU 22 + Urs ≤ 2 IW
UZ1 + Uz2 + ... + Uzn-I + UZR = n IW U Z1 + Uz 2 + ... + Uz n -I + U ZR = n IW
Daraus ergibt sich die eindeutige Lösung U^ = U22 = U23 = Umax- öie obere Ladespanrsung IW wird dabei abhängig durch die (temperaturabhängige) Z- Sparsπung der Z-Dioden 3a bis 3h bestimmt. Wenn eine der Satteriezeüβnsparmungen U03. den Wert IW {z- B. 4,1 V) übersteigt, wird die zugehörige Z-Dϊode 3 leitend. Dadurch werden die Batteriezeilen 2a bis 2i untereϊnarsder abgeglichen, so dass alle Batteriezeiien 2a bis 2i etwa die gieiche Spannung aufweisen.This results in the unique solution U ^ = U 2 2 = U23 = Umax- öie upper Ladespanrsung IW is determined depending on the (temperature-dependent) Z- Sparsπung the Z diodes 3a to 3h. If one of the battery discharges U 03 . exceeds the value IW {z- B. 4.1 V), the associated Z-Dϊode 3 becomes conductive. As a result, the battery lines 2 a to 2 i are aligned lower, so that all battery cells 2 a to 2 i have approximately the same voltage.
Fig. 5 zeigt ein Batteriemodui 1 mit insgesamt neun Batteriezeilen 2a bis 2i und einer alternativen Spannungsbegrenzungsschaltung. Die Schaltung umfasst N = Q Z-Diodeπ 3a bis 3i, von denen fünf (3c bis 3g) jeweiis zwei Batteriezeiien 2, zwei (3a bis 3b) jeweils drei Batteriezeilen, und einer (3h) vier Batteriezellen zugeordnet sind. Dadurch ist die obere Ladespannung IW jeder einzelnen Batteriezeüe 2a bis 2i wiederum eindeutig festgeiegt.Fig. 5 shows a battery module 1 with a total of nine battery lines 2a to 2i and an alternative voltage limiting circuit. The circuit comprises N = Q Zener diodes 3a to 3i, of which five (3c to 3g) are associated with two battery cells 2, two (3a to 3b) each with three battery rows, and one (3h) with four battery cells. As a result, the upper charging voltage IW of each individual battery cell 2a to 2i is again clearly fixed.
Die dargestellte Anordnung ist nur eine von vielen möglichen Ausführungsformen. Aus Gründen der Einfachheit und Kosten wird bevorzugt, möglichst vieie gleiche Z-Dioden vorzusehen, z. B. N-1 identische Z-Dioden, die jeweils 2 Batteriezeiien überbrücken. Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Batieriemoduls 1 mit insgesamt neun Battenezelien 2a bis 2i> zwei Spannungsbegreπzungsschaituπgen und neun Z-Dioden, die jeweils zwei Baiteriezeiiers 2 zugeordnet sind. Die Batteriezellengruppen [2a,2b3, [2b,2c], [20,2(1],., werden jeweils von einer Z- Diode 3 überbrückt. Im Unterschied zu Fig. 4 ist die Schaltung ohne PTCThe arrangement shown is just one of many possible embodiments. For reasons of simplicity and cost, it is preferable to provide as many as possible Z-diodes, e.g. B. N-1 identical Z-diodes, each bridging 2 Batteriezeiien. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the Batieriemoduls 1 with a total of nine Battenezelien 2a to 2i > two Spannungsbegreπzungsschaituπgen and nine Z-diodes, which are each associated with two Baiteriezeiiers 2. The battery cell groups [2a, 2b3, [2b, 2c], [20, 2 (1),] are respectively bridged by a Zener diode 3. In contrast to Fig. 4, the circuit is without PTC
Widerstände ausgeführt. Die Spannungsregler 4a und 4b sind wiederum zwischen dem positiven ßatierieanschiuss (+} und dem Anschlussknoten zwischen den ersten beiden Batteriezelien 2a, 2b bzw. dem negativen Batferieanschluss (-) und den letzten Batteriezeilβn 2h unά 2\ angeschlossen.Resistors executed. The voltage regulators 4a and 4b are in turn connected between the positive biasing terminal (+) and the terminal node between the first two battery cells 2a, 2b and the negative battery terminal (-) and the last battery cells 2h and 2 \.
Die Spannungsregler 4 können z. B, als Zweipunktregler ausgeführt sein, die einen Komparator 13a, 13b, eine Referenzspannung 6, einen Schalttransistor 8 (8a, 8b), insbesondere einen MOSFET, und einen Leistungswiderstand 9 (9a, 9b) umfassen, wie im Schaltbild dargestellt ist. Eine Stromversorgung ist mit dem Bezυgszeichen 7 (7a, 7b) bezeichnet.The voltage regulator 4 can z. B, as a two-position controller, which comprise a comparator 13a, 13b, a reference voltage 6, a switching transistor 8 (8a, 8b), in particular a MOSFET, and a power resistor 9 (9a, 9b), as shown in the diagram. A power supply is designated by the numeral 7 (7a, 7b).
Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt wird,The details of the various embodiments can be combined with each other, unless otherwise stated,
insgesamt betrachtet wird mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodu) 1 dasconsidered in total with the battery module 1) according to the invention
Entladen und des Laden von Batteriemodulen 1 wesentlich verbessert. Beim Entladen sowie auch beim Lacien werden, aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften und der Alterung, die Batteriezellen 2a bis 2i nicht vollständig gleich entladen und aufgeladen, so dass sich zwischen ύ&n Batteriezelien 2a bis 2i Differenzen der Spannungen Uba« der Baiteπezefeπ 2a bis 2i ergeben. Bei den häufigen Ent- und Ladevorgängβn vergrößern sich diese Differenzen, weil z. B. mit jeden Entladevorgang eine schwächere Baiterieze^ie 2a bis 2i um einer; weiteren Beirag zusätzlich entladen wird. In dem erfindungsgemäßen Batteπemodui 1 wird das Entladen abgebrochen, sofern eine Batteriezeile 2a bis 2i eine untere Grenzspannung Umn unterschreitet, so dass ein Unterschreiten derDischarging and charging of battery modules 1 significantly improved. When unloading, and also with Lacien be due to different characteristics and aging, battery cells 2a is not discharged completely equal to 2i and charged, so that there are between ύ & n Batteriezelien 2a to 2i differences in the voltages U ba "of Baiteπezefeπ 2a to 2i. With frequent unloading and loading, these differences increase because, for. B. with each discharge a weaker Baiterieze ^ 2a to 2i to one; additional Beirag is additionally unloaded. In the case of the invention Batteπemodui 1, the discharge is aborted, if a battery line 2a to 2i falls below a lower limit voltage U mn , so that falls below the
Grenzspannung Umiri von einzelnen Batteriezelien 2a bis 2s nicht möglich ist. Dies gilt analog für das Aufladen, Damit steht eine kostengünstige Lösung zur Verfügung, weiche die Lebensdauer von Batteriernoduien 1 ohne ein aufwendiges und teures Abschalten oder Überbrücken einzelner Batteriezeilen 2a bis 2i ermöglicht. Limit voltage U miri of individual battery cells 2a to 2s is not possible. This applies analogously to the charging, so that is a cost-effective solution available, which allows the life of Batteriernoduien 1 without a costly and expensive shutdown or bridging individual battery lines 2a to 2i.

Claims

Ansprüche claims
1. Batteriemodu! (1), umfassend wenigstens zwei Balte riezellen (2a bis 2i) und wenigstens ein Mittel (10) zur Begrenzung einer unteren Entladung des Batteπ'emoάu!s {1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mittel (10) zur Begrenzung der unteren Entladung dahingehend ausgebildet ist, dass separat bei wenigstens einer einzelnen Satleriezeüe (2a bis 2i) die Spannung (Ubatt} der wenigstens einen BatteriezeSSe (2a bis 2s) messbar ist und wenn die wenigstens eine gemessene Spannung (üfcaft) der wenigstens einen Batteriezeile (2a bis 2i) eine untere Grenzspan nuπg1. Battery mode! (1), comprising at least two Balte riezellen (2a to 2i) and at least one means (10) for limiting a lower discharge of Batteπ ' emoάu! S {1), characterized in that the at least one means (10) for limiting the lower discharge is designed so that separately in at least one individual Satleriezeüe (2a to 2i) the voltage (U batt } of at least one BatteriezeSSe (2a to 2s) is measurable and if the at least one measured voltage (ü f ca ft ) of at least a battery line (2a to 2i) a lower Grenzspan nuπg
(Uxiπ) erreicht oder unterschreitet, wenigstens ein Vorgang einieitbar ist.(U x i π ) reaches or falls below, at least one process is einitbar.
2. Batteπ'emodui nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass bei sämtlichen Batteriezelϊen (2a bis 2i) separat die untere Grenzspannung {Umm) messbar ist.2. Batteπ ' emodui according to claim 1, characterized in that at all Batteriezelϊen (2a to 2i) separately, the lower limit voltage {U m m) is measurable.
3. Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass üer wenigstens eine Vorgang ein optisches und/oder akustisches Signal für den3. Battery module according to claim 1 or 2, characterized in that üer at least one operation an optical and / or acoustic signal for the
Benutzer ist, das dem Benutzer eine Vollentladung oder eine Entladung mit einer geringen Restiadung des Batteriemoduls (1 ) anzeigt.User is that indicates the user a full discharge or a discharge with a low Restiadung the battery module (1).
4. Batteriemodu! nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorgang eine Begrenzung der Entladung sämtlicher Batteriezeilen (2a bis 2i) ist.4. Battery mode! according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one process is a limitation of the discharge of all battery lines (2a to 2i).
5. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der wenigstens einen Batteriezelte (2a bis 2i) je ein Differenzgüed (11a bis 11i) zur Messung der Spannung {UbM} der wenigstens einen Batteriezeile (2a Dis 2i) zugeordnet ist,5. Battery module according to one or more of the preceding claims, characterized in that each of the at least one battery tents (2a to 2i) is each assigned a difference quantity (11a to 11i) for measuring the voltage {U bM } of the at least one battery line (2a Dis 2i),
6. Batteriemoduä nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Differenzgüed (11a bis 111) ein Muitiplexer (12) zum sequentiellen Abfragen der Spannung bzw. Spannungen (Uban) der wenigstens einen Batteriezeüe (2a bis 2i) zugeordnet ist.6. Batteriemoduä according to claim 5, characterized in that the at least one Differenzgüed (11a to 111) is associated with a Muitiplexer (12) for sequentially querying the voltage or voltage (U b an) of at least one Batteriezeüe (2a to 2i).
7. Battβriemodui nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Komparator {13} die sequenzieli von dem Multipiexer (12) gelieferten Spannung bzw. Spannungen (IW) mit der unteren Grenzspannung (Um;n) vergleichbar sind und bei einem Unterschreiten άer unteren Grenzspannung7. Battβriemodui according to claim 6, characterized in that by a comparator {13} the sequenzieli supplied by the Multipiexer (12) voltage or voltages (IW) with the lower limit voltage (U m ; n) are comparable and when falling below άer lower limit voltage
(Umin) durch wenigstens eine Batteriezeiie (2a bis 2i) der wenigstens eine Vorgang eiπieitbar ist.(Umin) by at least one Batteriezeiie (2a to 2i) of the at least one process is eiπieitbar.
8. Batteriemodui nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der wenigstens einen Batteriezeüe (2a bis 2i) je ein Komparator (13a bis 13t) und je eine Referenzspannung (Qa bis 6ä) zugeordnet ist.8. Battery module according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that each of the at least one battery cell (2a to 2i) is associated with a respective comparator (13a to 13t) and one reference voltage (Qa to 6a).
9. Baüeriemodul nach Anspruch S. dadurch gekennzeichnet, dass von dem wenigstens einen Komparator (13a bis 13s) die Spannung bzw. Spannungen (Ubθlt) der wenigstens einen Batteriezeüe (2a bis 2i) mit einer unteren Grenzspannung (Um.π) vergleichbar ist und bei einem Erreichen oder Unterschreiten der unteren Grenzspannung {Umm) durch wenigstens eine Batteriezeüe (2a bis 2i) der wenigstens eine Vorgang einleitbar ist.9. Baüerdiemodul according to claim S. characterized in that of the at least one comparator (13a to 13s), the voltage or voltages (U bθlt ) of at least one Batteriezeüe (2a to 2i) with a lower limit voltage (U m . Π ) comparable is and upon reaching or falling below the lower limit voltage {U m m) by at least one Batteriezeüe (2 a to 2 i) the at least one process can be initiated.
10. Batteriemodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der wenigstens einen Batteriezete (2s bis 2t) je ein Differenzglied {11a bis 11i) und je ein Komparator (13a bis 13s) zugeordnet ist und bei einem Erreichen oder Unterschreiten der unteren Grenzspannung (U™,,) durch wenigstens eine Batteriezeile (2a bis 2i} der wenigstens eine Vorgang esnleitbar ist.10. Battery module according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that each of the at least one Batteriezete (2s to 2t) each have a difference element {11a to 11i) and a respective comparator (13a to 13s) is assigned and upon reaching or undershooting of the lower limit voltage (U ™ ,,) by at least one battery line (2a to 2i} the at least one process is esnleitbar.
11. Satterlemociui nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodυi (1 ) keine Vorrichtungen zum Abschalten einzelner Balteriezellen (2a bis 2i) und/oder zum Überbrücken einzelner Batteriezelien (2a bis 2s) aufweist, urn dadurch Batteriezeilen (2a bis 2i) vor einem weiteren Entladen zu schützen.11. Satterlemociui according to one or more of the preceding claims, characterized in that the Batteriemodυi (1) has no devices for switching off individual Balteriezellen (2a to 2i) and / or for bridging individual battery cells (2a to 2s), thereby battery lines (2a to 2i) to prevent further discharge.
12. Batteriernodui (1 ), umfassend wenigstens zwei Batteriezellen (2a bis 2ä) und wenigstens eine Vorrichtung zur Begrenzung einer oberen Ladung der wenigstens zwei Batteriezelten (2a bis 2i), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Vorrichtung zur Begrenzung άer oberen Ladung dahingehend ausgebildet ist, dass separat bei wenigstens einer einzelnen Batteriezeiie (2a bis 2i) die Spannung {Ubm) der wenigstens esnen Batteriezelle (2a bis 2i) messbar ist und wenn die wenigstens eine gemessene Spannung (Ubatt) der wenigstens einen BatteriezeSle (2a bis 2i) eine obere Ladespannung (Ur03x) erreicht oder überschreitet, wenigstens eine Maßnahme einieitbar ist.12. Batteriernodui (1), comprising at least two battery cells (2a to 2a) and at least one device for limiting an upper charge of the at least two battery tents (2a to 2i), characterized in that the at least one device for limiting the upper charge formed to that effect in that the voltage {U bm ) of the at least one battery cell (2a to 2i) is measurable separately in at least one individual battery cell (2a to 2i) and if the at least one measured voltage (U ba t t ) of the at least one battery cell (2a to 2i) reaches or exceeds an upper charging voltage (Ur 03x ), at least one measure can be taken.
13. Batteriemodui nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei sämtlichen Batteriezelien (2a bis 2i) separat die obere Ladespannung f LW) messbar ist.13. battery module according to claim 12, characterized in that in all battery cells (2a to 2i) separately, the upper charging voltage f LW) is measurable.
14. Batteriemodui nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Maßnahme ein optisches und/oder akustisches Signal für den Benutzer ist, das dem Benutzer eine VolEaufiadurtg des Batteriemoduls (1 ) anzeigt.14. Battery module according to claim 12 or 13, characterized in that the at least one measure is an optical and / or acoustic signal to the user, which indicates the user a VolEaufiadurtg the battery module (1).
15. Batteriemodii! nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Maßnahme eine Begrenzung üer Ladung sämtlicher15. Battery mode! according to one or more of claims 12 to 14, characterized in that the at least one measure a limit üer charge all
Batteriezeüβn (2a bis 2i) ist. Battery is (2a to 2i).
18. BatteriemoduS nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der wenigstens einen Batteriezelle (2a bis 2i) je ein Differenzglied (1 Ia bis 111) zur Messung der Spannung ClW) der wenigstens einen Batteriezeiie (2a bis18. battery module according to one or more of claims 12 to 15, characterized in that each of the at least one battery cell (2a to 2i) each have a differential element (1 Ia to 111) for measuring the voltage ClW) of the at least one Batteriezeiie (2a to
2I) zugeordnet ist.2I) is assigned.
17. Batteriemodul nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Differenzglied (11a bis 11i) ein Muitiplexer (12) zum sequentiellen Abfragen der Spannung bzw. Spannungen {U∞tt) der wenigstens einen Batteriezeiie (2a bis 21} zugeordnet ist.17. Battery module according to claim 18, characterized in that the at least one differential element (11a to 11i) is associated with a Muitiplexer (12) for sequentially querying the voltage or voltage {U∞tt) of the at least one Batteriezeiie (2a to 21}.
18. Batteriemodui nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Komparator (13) die sequenzieil von dem Multipiexer (12) geSieferten Spannung bzw. Spannungen (üba») mit einer oberen Ladespannung (ümax) vergleichbar sind und bei einem Erreichen oder Überschreiten ύ&r oberen Ladespannung (Umax) durch wenigstens eine Batteriezeiie (2a bis 2i) die wenigstens eine Maßnahme einleitbar ist.18. Battery module according to claim 17, characterized in that from a comparator (13) the sequence of parts of the Multipiexer (12) supplied voltage or voltages (ü ba ») with an upper charging voltage (ü max ) are comparable and at a reaching or Exceeding oberen & r upper charging voltage (Umax) by at least one Batteriezeiie (2a to 2i), the at least one measure can be introduced.
19. Baüeriβmodu! nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der wenigstens einen Batteriezeiie (2a bis 2i) je ein Komparator (13a bis 13i) und je eine Referenzspannung (8a bis 8i) zugeordnet ist.19. Baüeriβmodu! according to one or more of claims 12 to 15, characterized in that each of the at least one Batteriezeiie (2a to 2i) is associated with a respective comparator (13a to 13i) and a respective reference voltage (8a to 8i).
20. Batteriemodui nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass von dem wenigstens einen Komparator (13a bis 131} die Spannung bzw, Spannungen (U&att) der wenigstens einen Batteriezeüe (2a bis 2i) mit einer oberen Ladespannung (Umax) vergleichbar sind unö bei einem Erreichen oder Überschreiten der oberen Ladβspannung (Umax) durch wenigstens einer Batteriezeiie (2a bis 2i) die wenigstens eine Maßnahme einSeitbar ist.20. Battery module according to claim 19, characterized in that from the at least one comparator (13a to 131) the voltage or voltages (U & att ) of the at least one battery cell (2a to 2i) are comparable to an upper charging voltage (U max ) when the upper charging voltage (U max ) is reached or exceeded by at least one battery cell (2a to 2i), the at least one measure is capable of being conducted.
21. Batteriemodui nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass *l Q21. Battery module according to one or more of claims 12 to 15, characterized in that * l Q
jeder der wenigstens einen Batteriezelie (2a bis 21) je ein Differeπzgiied (11a bis 11s) mύ je ein Komparator (13a bis 13i) zugeordnet ist und bes einem Erreichen oder Überschreiten der oberen Ladespannung (Umax) durch wenigstens eine Batteriezeüe {2a bis 2i) die wenigstens eine Maßnahme einleitbar ist.each one of the at least one battery cell (2a to 21) is assigned one differeπzgiied (11a to 11s) mύ each have a comparator (13a to 13i) and bes reaching or exceeding the upper charging voltage (U max ) by at least one Batteriezeüe {2a to 2i ) the at least one measure can be introduced.
22. Batteriemodui nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das BaUeriernoduϊ (1) keine Vorrichtungen zum Abschauen einzeiner Batteriezeilen (2a bis 2i) und/oder zum Überbrücken einzelner Batleriezeüen (2a bis 2i) aufweist, um einzelne Batteriezelien (2a bis 2i) vor einem weiteren22 battery module according to one or more of claims 12 to 21, characterized in that the BaUeriernoduϊ (1) has no devices for looking a Einzner battery lines (2a to 2i) and / or to bridge individual Batleriezeüen (2a to 2i) to individual battery cells (2a to 2i) before another
Aufladen zu schützen.To protect charging.
23. BatteriemoduS nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodui (1) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.23. Battery module according to one or more of claims 12 to 22, characterized in that the battery module (1) is designed according to one or more of claims 1 to 11.
24. Batteriemodυ! nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Batteήezeiien (2a bis 2i) in Serie geschaltet sind.24. Battery mode! according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least two Batteήezeiien (2a to 2i) are connected in series.
25. Batteriemodui nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet dsss wenigstens zwei Batteriezeilen (2a bis 2i) In Serie geschaltet sind und das Batteriemodui (1 ) mehrere Spannungsbegrenzungseinrichtunge-n (3, 4} umfasst die jeweiis einer Gruppe {[2a,2b], [2b,2c3, ...) aus einer oder mehreren Batteriezellen (2a bis 2i) zugeordnet sind und deren Spannungen (Ub8») begrenzen, wobei die Spannυngsbegrenzungseinrichtungen (3, 4) derart mit dem Batteriezellen (2a bis 2i) verschaätet sind, dass die obere Ladespannung (Uroaκ) jeder einzelnen Batteriezefe (2a bis 2I) eindeutig bestimmt ist. 25. Battery module according to one or more of claims 1 to 11, characterized dsss at least two battery lines (2a to 2i) are connected in series and the Batteriemodui (1) mehr Spannungsbegrenzungseinrichtunge-n (3, 4} which jeweiis a group {[ 2a, 2b], [2b, 2c3, ...) are assigned from one or more battery cells (2a to 2i) and limit their voltages (U b8 »), the voltage limiting devices (3, 4) being connected to the battery cells (2a to 2i) are verschaätet that the upper charging voltage (U roaκ ) of each battery Zeze (2a to 2I) is uniquely determined.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4835808B2 (en) 2010-03-04 2011-12-14 三菱電機株式会社 Power storage system
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0880214A2 (en) * 1997-05-19 1998-11-25 Fujitsu Limited Protection circuit and battery unit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610495A (en) * 1994-06-20 1997-03-11 Motorola, Inc. Circuit and method of monitoring battery cells
DE10347110B3 (en) * 2003-10-10 2005-01-13 Siemens Ag Cell voltage measuring device for cell stack in motor vehicle power network, has diode pairs connected in parallel with each cell, and switch connected to differential amplifier
US20050225291A1 (en) 2004-04-06 2005-10-13 Guixian Lu Rebalance circuit
DE102007004569A1 (en) * 2007-01-30 2008-07-31 Robert Bosch Gmbh Battery, particularly for lithium-ion battery, has multiple cells, which are connected in series and multiple voltage limiting devices are made up of one or multiple cells

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0880214A2 (en) * 1997-05-19 1998-11-25 Fujitsu Limited Protection circuit and battery unit

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