WO2015165726A1 - Formation of battery cells - Google Patents

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WO2015165726A1
WO2015165726A1 PCT/EP2015/058025 EP2015058025W WO2015165726A1 WO 2015165726 A1 WO2015165726 A1 WO 2015165726A1 EP 2015058025 W EP2015058025 W EP 2015058025W WO 2015165726 A1 WO2015165726 A1 WO 2015165726A1
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battery
cell
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Holger Fink
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a battery cell having a first cell terminal and a second cell terminal, to a method for forming battery cells, and to a use of battery cells.
  • US 6,291, 972 B1 discloses an electrical circuit for forming lithium-ion battery cells.
  • parallel interconnected battery cells which can be controlled by a uniform voltage profile and which draw according to their individual state of health (SOH) power.
  • SOH state of health
  • a parallel connection of battery cells obviates the need for current regulation for each of the battery cells, thereby providing a means for self-equalization of the battery cells.
  • Parallel connected battery cells are controlled with the same voltage profile, with each of the battery cells drawing current from a voltage controlled channel according to their state of health.
  • DE 10 2009 035 466 A1 has a formation of individual battery cells to the object.
  • a method for forming individual cells is proposed, wherein the individual cells are part of a battery, in particular a lithium-ion battery.
  • the method comprises at least one predetermined charging process and a predetermined discharging process for activating electrical chemical processes within the individual cells.
  • Single cells which are connected in a cell network electrically series and / or parallel, are formed together.
  • the forming process is monitored and / or regulated by means of a battery management system arranged battery-externally.
  • EP 2 424 069 A2 relates to a plant for the formation of lithium-ion cells. It is disclosed a system for forming lithium-ion battery cells, the preferably comprises a slide for the lithium-ion cells to be formed and a forming system having an electrical circuit with an AC / CD converter unit and a plurality of DC outputs, with which the lithium-ion cells can be electrically connected. In order to enable energy-optimized forming, a battery management system is connected to each of the DC outputs and can be connected to at least one lithium-ion cell.
  • A1 has a charge controller arrangement and a method for charging a battery to the object.
  • a charge controller arrangement and a method for charging a battery are disclosed. Partial streams are provided by a DC / DC converter and a series regulator.
  • a control unit controls the DC / DC converter and the
  • SEI Solid Electrolyte Interface
  • the SEI layer represents a corrosion layer that forms on the anode in the case of lithium-ion battery cells. This determines the aging behavior of the battery cells significantly.
  • the formation and pre-aging process takes place in today's cell production for large battery cells (such as 60Ah cells) between 10 and 14 days. In today practiced forming process output stages are used, which operate either as a linear regulator or current-controlled, clocked power amplifiers in half-bridge circuit.
  • the formation of lithium-ion battery cells is carried out according to this method, each with a power electronics for a battery cell to be formed. This means that no parallel connection and / or series connection of battery cells during the
  • Forming process is provided. Therefore, the formation is very expensive, since a large number of expensive power electronics must be used.
  • the formation of the battery cells is usually one of the most expensive and expensive steps in the production of lithium-ion battery cells. The expiration of the required
  • Forming process is carried out according to a predetermined by a Formierstrom process.
  • This is an electronics for the realization of charging and discharging cycles, Furthermore, an air conditioning within a climate chamber for the realization of the temperature profiles and different moisture loads.
  • lithium-ion battery cells will increasingly be individualized, for example, to shorten the average formation time for forming a battery cell and / or to increase the quality of delivered battery cells by causing battery cells with high-impedance closures such as, for example due to impurities in the production process, are more likely to be detected than in previous forming processes.
  • the forming process of the battery cell is carried out individually, however, it is no longer possible to deduce the exact course of the forming process due to a type-part number of a respective battery cell. Therefore, the process of formation would have to be stored for all ever manufactured battery cells for the entire life of the battery cells in an IT system at the cell manufacturer. However, this represents a considerable effort hardly representable.
  • a battery cell with a first cell terminal and a second cell terminal which has at least one communication interface to the
  • Data exchange at least with a Formierendky and at least one integrated monitoring and condition detection electronics, further comprising a memory for storing the operating history and the formation data of the battery cell in question.
  • Forming process to individually adapt to each individual battery cell to be formed by battery cell-specific information can be evaluated during the forming process and incorporated into this.
  • the relevant battery cell to be formed influences the forming process via at least one communication interface, by means of which the battery cell is connected to the battery cell
  • Forming electronics or a forming stage and other control electronics
  • an electronic control system for controlling an air conditioning device can exchange information.
  • a preferred embodiment of the proposed solution according to the invention comprises an integrated into the battery cell or the battery cell associated electronics with a monitoring electronics, with a sensor for determining a battery cell voltage U and / or a battery cell current I and / or a battery cell temperature T and / or a battery cell internal pressure p, at least a linear acceleration a and / or a rotational acceleration a, which was exposed to the battery cell.
  • the state-detection electronics integrated into the battery cell comprise a sensor system and an actuator, with which the actuation of safety devices, for example a burst valve or the like, or the activation of a quick discharge unit is possible.
  • the inventively proposed battery cell with integrated electronics comprises an actuator for switching a battery cell output voltage U.
  • Embodiment for the actuator to switch the battery cell output voltage U is to design the battery cell with a full bridge circuit.
  • Full bridge circuit comprises two half bridges, each having two power semiconductors and two each on and off semiconductor valves, such as blocking diodes.
  • the two half-bridges of the full bridge allow, between the first cell terminal and the second cell terminal of a voltage + U or -U Ze iie Ze iie set. It is also possible to switch the two half-bridges so that a voltage of 0 V is established between the two cell terminals.
  • the first cell terminal is connected to the positive pole of the battery cell and the second cell terminal to the negative pole of the battery cell.
  • the first cell terminal is connected to the negative pole of the battery cell and the second cell terminal to the positive pole of the battery cell.
  • the battery cells in addition to a power electronic actuator also include sensors and a communication interface. Via the communication interface, there is the possibility that the battery cell can communicate with a cell-external battery management system, a forming stage and / or control electronics for controlling an air-conditioning device.
  • the communication interface of the battery cell is used to communicate with the forming electronics, the forming stage and the means for conditioning the battery cell during the forming process. In this way it is possible to control the formation process battery cell individual and possibly the
  • Battery cell stored for example in the form of histograms. Furthermore, in this memory, the formation data, the parameters of the formation, the
  • the invention further relates to a method for the formation of
  • Battery cell wherein the battery cell controls its formation process via a communication with a Formierendky or a Formierelektronik and / or control electronics for an air conditioning individually and autonomously via a data transfer, battery cell individual parameters are taken into account in the forming process.
  • the formation proceeds taking into account one or more of the following parameters:
  • the battery cell internal parameters include the linear acceleration a and the spin a. These parameters relate to the life of the battery cell, more precisely to the linear accelerations a or the rotational acceleration a, which was exposed to the battery cell after installation in a vehicle. This data can, for example, be retrieved from a higher-level storage instance via a communication interface and find entry into the formation process.
  • the data can be used, for example, in the case of clarification of warranty claims or in the case of a further operation of the battery cell.
  • the data can be used, for example, in the case of clarification of warranty claims or in the case of a further operation of the battery cell.
  • Battery cells after their use as part of a traction battery of a hybrid or an electric vehicle in stationary battery systems use, for example, on offshore wind turbines, wind farms or the like.
  • Battery cell itself to store the basic data for the formation process in the integrated electronics. Thereby, it can be prevented that a respective battery cell is formed with a wrong forming process and thus the safety is increased so that no fires are caused by wrong forming procedures in the formation of the battery cell concerned. Furthermore, the allowed
  • the time duration of a forming process can be shortened considerably, since it is possible to pre-set, i. before the beginning of
  • Forming process to select the battery cells for example, due to the data stored in the integrated electronics data for Battenezelleninnen Anlagen p have too high value for this.
  • cells with high-resistance shorts exhibit a deviation of the cell-internal gas pressure during the formation process can be selected as early as possible.
  • fires can be effectively avoided in the production of lithium-ion battery cells.
  • the proposed solution according to the invention allows individual formation of lithium-ion battery cells. Furthermore, the mean formation time of the lithium-ion battery cells.
  • Impurities in the production process are more likely to be detected than previously.
  • the formation of data from battery cells can be stored in their integrated electronics in this cell's own electronics, so that when needed this data can be accessed very easily.
  • Figure 1 shows a linearly controlled forming stage with impressing the Formierströme
  • Figure 2 is a clocked working stage, in which the formation
  • FIG. 3 shows a battery cell proposed according to the invention with integrated
  • FIG. 4 shows the course of a first current path when the battery cell is equipped as shown in FIG. 3 with a half-bridge circuit
  • FIG. 5 shows a battery cell proposed according to the invention as shown in FIG. 3 with a full bridge circuit comprising two half-bridge circuits for setting different voltages
  • FIG. 6 shows the schematic representation of the battery cell controlled
  • Figure 7 shows the representation of the electronic memory within the battery cell, in which the formation data and operating history of the respective battery cell are stored.
  • FIG. 1 shows a linearly regulated forming stage in which the forming streams are impressed.
  • FIG. 1 shows a battery cell 10 to be formed, which is accommodated in a schematically indicated receiving device 12.
  • the battery cell 10 to be formed is electrically connected to a shaping output stage 16 via electrical connections 14.
  • the forming end stage 16 in turn can be electrically contacted via a feed connection 18.
  • the forming stage 16 is formed by a DC intermediate circuit 20 having a smoothing capacitor 22.
  • the semiconductor valves 28, 30 are, for example, diodes.
  • FIG. 2 shows a clocked forming stage in which the forming currents for the battery cell to be formed are likewise impressed.
  • the circuit according to the representation in FIG. 2 comprises sense lines 32, via which the voltage of the circuit to be formed is determined
  • Battery cell 10 can be tapped.
  • the sense lines 32 are connected via terminals 34 to the receiving device 12.
  • the forming end stage 16 includes, in addition to the DC voltage intermediate circuit 20, the smoothing capacitor 22, the power semiconductors 24, 26 and the semiconductor valves 28, 30, a storage inductor 36 and a
  • FIG. 3 shows a battery cell 50 proposed according to the invention with a first cell terminal 52, a second cell terminal 54 and a communication interface 56.
  • At the at least one battery cell 50 which is configured intrinsically safe,
  • a data bus is connected, via which the battery cell 50 with a forming stage 16, a
  • the battery cell 50 shown in FIG. 3 comprises a cell chemistry, for example at least one battery winding and a mechanism for fixing the battery pack in the housing of the battery cell 50.
  • the battery cell 50 has integrated safety functions, such as a bursting plate or a bursting valve, which is too high
  • Battery cell internal pressure p opens so that noxious gases can escape from the interior of the battery cell 50.
  • the battery cell 50 shown in FIG. 3 comprises a
  • the monitoring sensor 60 has a sensor via which, for example, battery cell internal parameters, such as the battery cell voltage U, the battery cell current I, the battery cell temperature T, the battery cell internal pressure p, at least one linear acceleration a and optionally a rotational acceleration ⁇ can be detected and detected.
  • the battery cell 50 comprises a battery state detection unit or a prediction unit with which the state of the battery can be documented.
  • Battery cell 50 a security actuator 64 via which, for example, a
  • Fast discharge unit 72 or a power bypass line can be controlled and activated.
  • the battery cell 50 according to the illustration in Figure 3 optionally includes an actuator 66 for switching the cell output voltage U.
  • the battery cell 50 includes a memory 1 10, in which the relevant parameters in the formation of the battery cell 50 and the timing of the forming process stored become.
  • Figure 4 shows a first embodiment of the actuator for switching the
  • the illustration according to FIG. 4 shows that the battery cell 50 proposed according to the invention in this embodiment variant comprises a controller unit 68 which contains the communication interface 56.
  • the controller unit 68 is part of a cell monitoring electronics 70.
  • the battery cell 50 also includes a
  • the fast discharge unit 72 comprises a resistor 74 and a circuit breaker 76 connected in series with the latter, via which a rapid discharge of the battery cell 50 to be multiplied can optionally take place.
  • the half-bridge circuit 78 contains the two power semiconductors 24 and 26 and, connected in parallel thereto, the two diodes 28, 30 which are permeable in the opposite direction, designed here as blocking diodes. 4
  • FIG. 4 This results in the first forming current 80 shown in FIG. 4, which flows via the battery cell 50, the battery cell voltage U being set across the first power semiconductor 24.
  • the power semiconductors 24, 26 only work when the system is switched on or only when fully switched off.
  • Figure 5 is another embodiment of the actuator for switching the
  • the battery cell 50 comprises, in addition to the controller unit 68, the fast discharge unit 72, which is constructed analogously as shown in FIG. 4, a full bridge circuit 82.
  • the full bridge circuit 82 in turn contains a first half bridge 84 and a second half bridge 84
  • Half bridge 86 While the first half bridge comprises the two power semiconductors 24, 26 and the two diodes 28, 30, both designed as blocking diodes, the second half bridge 86 contains a third power semiconductor 88, a fourth power semiconductor 90 and the third and fourth diodes 92, 94, which are also formed in this embodiment as blocking diodes.
  • the actuator system shown in FIG. 5 for switching the battery cell output voltage U different battery cell voltages can be set corresponding to the second shaping current path 96 at the first cell terminal 52 and the second cell terminal 54, depending on the set second shaping current path.
  • the first cell terminal 52 is connected to the positive pole of the battery cell 10 and the second cell terminal 54 to the negative pole of the battery cell 10.
  • the first cell terminal 52 is connected to the negative pole of the battery cell 10 and the second cell terminal 54 to the positive pole of the battery cell 10.
  • FIG. 6 shows the basic circuit diagram of a battery cell of a forming process autonomously controlled by the battery cell.
  • FIG. 6 shows that the battery cell 50 proposed according to the invention has a first
  • Communication interface 98 includes and in Figure 3 also only schematically indicated integrated safety function layer, the monitoring sensor 60 with corresponding sensors and a battery state detection unit or
  • the battery cell 50 includes the
  • the battery cell 50 is accommodated in an air conditioning device 106.
  • Air conditioning device 106 is controlled by control electronics 108.
  • Battery cell 50 is connected via a second communication interface 100 via a
  • Data bus in particular a first CAN data bus 102, with one of the first
  • the first data bus 102 can communicate with a second data bus 104, which can also be designed as a CAN bus, so that the control electronics 108 of the air conditioning device 106 can also be addressed via the second communication interface 100 of the battery cell 50. Again, there is a bidirectional data exchange.
  • the battery cell 50 shown schematically in FIG. 6 may be one that is suitable for the construction of battery systems for traction battery systems
  • Hybrid vehicles or electric vehicles is suitable and also for batteries in the non-automotive sector, such as stationary systems for use as a buffer in decentralized power supply systems or industrial batteries.
  • the second communication interface 100 of the battery cell 50 is used so that the battery cell 50 can communicate with a cell-external battery management system and / or with the forming end stage 16 or a corresponding forming electronics. Furthermore, the battery cell 50 with the control electronics 108 for the
  • Air conditioning device 106 communicate during the forming process.
  • the forming process can be carried out battery cell-individual and the forming process can be interrupted immediately in the event that the battery cell 50 is conspicuous in the formation. This is understood to mean that the relevant battery cell 50 has an initially high-impedance termination.
  • inventively proposed solution the formation time can be significantly shortened and the safety during the forming process can be significantly increased compared with solutions according to the prior art.
  • FIG. 7 shows a basic circuit diagram of a battery cell for carrying out an autonomously controlled forming process with a storage for the formation data.
  • the basic circuit diagram according to FIG. 7 differs from the basic circuit diagram shown in FIG. 6 in that the battery cell 50 includes the memory 110 in which battery cell-individual data can be stored in the battery cell; Further, during the formation set formation parameters, according to which the
  • the battery cell 50 comprises, in addition to the integrated safety functionality 58, the monitoring sensor system 60 with corresponding sensors, the battery status detection 62 and the cell monitoring electronics 70 and optionally a safety actuator 64 and a switching actuator 66.
  • the battery cell 50 is shown in FIG Figure 7 with the memory 1 10 for storing the battery history or for storing the formation data, which are set during a Form michsvones provided.
  • Communication interface 100 communicates with battery cell 50 via the first one
  • Data bus 102 (CAN bus) with the corresponding first communication interface 98 of the forming stage 16.
  • Forming stage 16 as shown in Figure 6. Infeed of the
  • Forming stage are identified in Figures 6 and 7 by reference numeral 18.
  • the battery cell 50 also communicates via the second data bus 104 (CAN bus) with the control electronics 108 for controlling the air-conditioning device 106, in which the relevant battery cell 50 has just been received is.
  • the control electronics 108 for the air conditioning device 106 the
  • the operating data of the battery cell 50 is stored, for example, in the form of histograms and / or as formation data.
  • the second communication interface 100 is used to communicate with the forming stage 16 or a forming electronics and the air conditioning device 106 of the battery cell 50 during the forming process. In this way, data for the course of the battery cell individually performed forming process to the
  • Battery cell 50 are transmitted and stored in the battery cell 50 in memory 1 10.
  • the second communication interface 100 can also be used to transfer this data when transitioning to another operating cycle, for example after the end of the operating cycle in a traction battery of a vehicle, in a subsequent operating cycle in a stationary application or at

Abstract

The invention relates to a battery cell (50) having a first cell terminal (52) and a second cell terminal (54). Said battery cell (50) comprises at least one communication interface (56) for exchanging data with at least one formation output stage (16). The battery cell (50) further comprises an integrated monitoring sensor system (60) and an integrated battery state detection sensor system (62), comprising a memory (110) for formation data of the battery cell (50).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Formierung von Batteriezellen  Formation of battery cells
Stand der Technik Die Erfindung bezieht sich auf eine Batteriezelle mit einem ersten Zellterminal und einem zweiten Zellterminal, ferner auf ein Verfahren zur Formierung von Batteriezellen sowie auf eine Verwendung von Batteriezellen. PRIOR ART The invention relates to a battery cell having a first cell terminal and a second cell terminal, to a method for forming battery cells, and to a use of battery cells.
US 6,291 ,972 B1 offenbart eine elektrische Schaltung zur Formierung von Lithium-Ionen- Batteriezellen. Es werden parallel miteinander verschaltete Batteriezellen offenbart, die durch ein einheitliches Spannungsprofil gesteuert werden können und welche entsprechend ihres individuellen Gesundheitszustandes (State of Health = SOH) Strom ziehen. Eine Parallelschaltung von Batteriezellen umgeht die Notwendigkeit einer Stromregelung für eine jede der Batteriezellen, wodurch eine Möglichkeit zur Selbstangleichung der Batteriezellen geschaffen wird. Parallel geschaltete Batteriezellen werden mit demselben Spannungsprofil gesteuert, wobei eine jede der Batteriezellen Strom aus einem spannungsgesteuerten Kanal entsprechend ihres Gesundheitszustandes zieht. US 6,291, 972 B1 discloses an electrical circuit for forming lithium-ion battery cells. There are disclosed in parallel interconnected battery cells, which can be controlled by a uniform voltage profile and which draw according to their individual state of health (SOH) power. A parallel connection of battery cells obviates the need for current regulation for each of the battery cells, thereby providing a means for self-equalization of the battery cells. Parallel connected battery cells are controlled with the same voltage profile, with each of the battery cells drawing current from a voltage controlled channel according to their state of health.
DE 10 2009 035 466 A1 hat eine Formierung von Batterieeinzelzellen zum Gegenstand. Es wird ein Verfahren zum Formieren von Einzelzellen vorgeschlagen, wobei die Einzelzellen Teil einer Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie sind. Das Verfahren umfasst zumindest einen vorgegebenen Ladevorgang und einen vorgegebenen Entladevorgang zu einer Aktivierung elektrisch chemischer Prozesse innerhalb der Einzelzellen. Die DE 10 2009 035 466 A1 has a formation of individual battery cells to the object. A method for forming individual cells is proposed, wherein the individual cells are part of a battery, in particular a lithium-ion battery. The method comprises at least one predetermined charging process and a predetermined discharging process for activating electrical chemical processes within the individual cells. The
Einzelzellen, welche in einem Zellverbund elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verbunden sind, werden gemeinsam formiert. Der Formiervorgang wird dieser Lösung zufolge mittels eines batterieextern angeordneten Batteriemanagementsystems überwacht und/oder geregelt. Single cells, which are connected in a cell network electrically series and / or parallel, are formed together. According to this solution, the forming process is monitored and / or regulated by means of a battery management system arranged battery-externally.
EP 2 424 069 A2 bezieht sich auf eine Anlage zur Formierung von Lithium-Ionen-Zellen. Es wird eine Anlage zur Formierung von Lithium-Ionen-Batteriezellen offenbart, die vorzugsweise einen Objektträger für die zu formierende Lithium-Ionen-Zellen umfasst und ein Formiersystem mit einem elektrischen Schaltkreis mit einer AC/CD-Umrichteeinheit sowie mehreren DC-Ausgängen, mit welchen die Lithium-Ionen-Zellen elektrisch leitend verbunden werden können. Damit ein energieoptimiertes Formieren ermöglicht wird, ist an jeden der DC-Ausgänge ein Batteriemanagementsystem angeschlossen und mit zumindest einer Lithium-Ionen-Zelle verbindbar. EP 2 424 069 A2 relates to a plant for the formation of lithium-ion cells. It is disclosed a system for forming lithium-ion battery cells, the preferably comprises a slide for the lithium-ion cells to be formed and a forming system having an electrical circuit with an AC / CD converter unit and a plurality of DC outputs, with which the lithium-ion cells can be electrically connected. In order to enable energy-optimized forming, a battery management system is connected to each of the DC outputs and can be connected to at least one lithium-ion cell.
DE 10 2004 060 359 A1 hat eine Laderegleranordnung und ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie zum Gegenstand. Es wird eine Laderegleranordnung sowie ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie offenbart. Teilströme werden von einem DC/DC-Wandler und einem Längsregler bereitgestellt. Eine Steuereinheit steuert den DC/DC-Wandler und den DE 10 2004 060 359 A1 has a charge controller arrangement and a method for charging a battery to the object. A charge controller arrangement and a method for charging a battery are disclosed. Partial streams are provided by a DC / DC converter and a series regulator. A control unit controls the DC / DC converter and the
Längsregler in Abhängigkeit vom tatsächlichen Ladestrom der Batterie. Gemäß dieser Lösung kann bei verringerter Chipfläche die Verlustleistung reduziert und somit die Longitudinal regulator depending on the actual charging current of the battery. According to this solution, the power loss can be reduced with reduced chip area and thus the
Lebensdauer der aufzuladenden Batterie verlängert werden. Das gemäß DE 10 2004 060 359 A1 offenbarte Prinzip eignet sich zur Anwendung in Mobilfunkgeräten. Lifespan of the rechargeable battery to be extended. The disclosed according to DE 10 2004 060 359 A1 principle is suitable for use in mobile devices.
Bei der Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriezellen ist der Formierungsprozess besonders wichtig. Mit diesem wird jede einzelne der Lithium-Ionen-Batteriezellen einerseits aktiviert und mit einem dadurch ausgelösten Voralterungsprozess soll eine definierte Ausbildung und Stabilisierung einer SEI-Schicht (SEI = Solid Electrolyte Interface) erzielt werden. Die SEI- Schicht stellt eine Korrosionsschicht dar, die sich bei Lithium-Ionen-Batteriezellen auf der Anode bildet. Diese bestimmt das Alterungsverhalten der Batteriezellen maßgeblich. Der Formierungs- und Voralterungsvorgang dauert bei heutigen Zellfertigungen für große Batteriezellen (so zum Beispiel 60Ah-Zellen) zwischen 10 und 14 Tagen. Bei heute praktizierten Formierungsverfahren werden Leistungsendstufen eingesetzt, die entweder als Linearregler oder als stromgeregelte, getaktete Endstufen in Halbbrückenschaltung arbeiten. Die Formierung von Lithium-Ionen-Batteriezellen erfolgt gemäß dieser Verfahren mit jeweils einer Leistungselektronik für eine zu formierende Batteriezelle. Dies bedeutet, dass keine Parallelschaltung und/oder Serienschaltung von Batteriezellen während des In the production of lithium-ion battery cells, the formation process is particularly important. With this, each one of the lithium-ion battery cells is activated on the one hand and with a pre-aging process triggered thereby, a defined formation and stabilization of an SEI layer (SEI = Solid Electrolyte Interface) can be achieved. The SEI layer represents a corrosion layer that forms on the anode in the case of lithium-ion battery cells. This determines the aging behavior of the battery cells significantly. The formation and pre-aging process takes place in today's cell production for large battery cells (such as 60Ah cells) between 10 and 14 days. In today practiced forming process output stages are used, which operate either as a linear regulator or current-controlled, clocked power amplifiers in half-bridge circuit. The formation of lithium-ion battery cells is carried out according to this method, each with a power electronics for a battery cell to be formed. This means that no parallel connection and / or series connection of battery cells during the
Formierungsvorganges vorgesehen ist. Daher ist die Formierung sehr aufwendig, da eine große Anzahl teurer Leistungselektroniken eingesetzt werden muss. Die Formierung der Batteriezellen stellt in der Regel ein der teuersten und aufwendigsten Arbeitsschritte bei der Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriezellen dar. Der Ablauf des erforderlichen Forming process is provided. Therefore, the formation is very expensive, since a large number of expensive power electronics must be used. The formation of the battery cells is usually one of the most expensive and expensive steps in the production of lithium-ion battery cells. The expiration of the required
Formierungsprozesses erfolgt gemäß einem von einer Formieranlage vorgegebenen Ablauf. Dabei handelt es sich um eine Elektronik zur Realisierung von Lade- und Entladezyklen, ferner um eine Klimatisierung innerhalb einer Klimakammer zur Realisierung der Temperaturverläufe und verschiedener Feuchtigkeitsbeladungen. Forming process is carried out according to a predetermined by a Formieranlage process. This is an electronics for the realization of charging and discharging cycles, Furthermore, an air conditioning within a climate chamber for the realization of the temperature profiles and different moisture loads.
Heutigen sich abzeichnenden Entwicklungstendenzen zufolge wird eine Formierung von Lithium-Ionen-Batteriezellen zunehmend individuell erfolgen, um zum Beispiel die mittlere Formierungsdauer zur Formierung einer Batteriezelle zu verkürzen und/oder die Qualität ausgelieferter Batteriezellen zu erhöhen, indem Batteriezellen mit hochohmigen Schlüssen, so zum Beispiel hervorgerufen durch Verunreinigungen beim Produktionsprozess, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit erkannt werden, als bei bisherigen Formierungsverfahren. Wird der Formierungsprozess der Batteriezelle individuell durchgeführt, kann jedoch aufgrund einer Typ-Teilenummer einer betreffenden Batteriezelle alleine nicht mehr auf den exakten Ablauf des Formierungsprozesses zurückgeschlossen werden. Daher müsste der Ablauf der Formierung für alle jemals gefertigten Batteriezellen für die gesamte Lebensdauer der Batteriezellen in einem IT-System beim Zellhersteller gespeichert werden. Dies stellt jedoch einen erheblichen kaum darstellbaren Aufwand dar. According to today's emerging trends, formation of lithium-ion battery cells will increasingly be individualized, for example, to shorten the average formation time for forming a battery cell and / or to increase the quality of delivered battery cells by causing battery cells with high-impedance closures such as, for example due to impurities in the production process, are more likely to be detected than in previous forming processes. If the forming process of the battery cell is carried out individually, however, it is no longer possible to deduce the exact course of the forming process due to a type-part number of a respective battery cell. Therefore, the process of formation would have to be stored for all ever manufactured battery cells for the entire life of the battery cells in an IT system at the cell manufacturer. However, this represents a considerable effort hardly representable.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Erfindungsgemäß wird eine Batteriezelle mit einem ersten Zellterminal und einem zweiten Zellterminal vorgeschlagen, die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle zum According to the invention, a battery cell with a first cell terminal and a second cell terminal is proposed, which has at least one communication interface to the
Datenaustausch zumindest mit einer Formierendstufe sowie zumindest eine integrierte Überwachungs- und Zustandserkennungselektronik aufweist, ferner einen Speicher zur Speicherung der Betriebshistorie und der Formierungsdaten der betreffenden Batteriezelle umfasst.  Data exchange at least with a Formierendstufe and at least one integrated monitoring and condition detection electronics, further comprising a memory for storing the operating history and the formation data of the battery cell in question.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung besteht die Möglichkeit, den By the proposed solution according to the invention, it is possible to
Formierungsprozess an jede einzelne zu formierende Batteriezelle individuell anzupassen, indem batteriezellenindividuelle Informationen während des Formierungsprozesses ausgewertet und in diesen einfließen können. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass die betreffende zu formierende Batteriezelle den Formierungsprozess über mindestens eine Kommunikationsschnittstelle beeinflusst, mittels derer die Batteriezelle mit der Forming process to individually adapt to each individual battery cell to be formed by battery cell-specific information can be evaluated during the forming process and incorporated into this. In particular, there is the possibility that the relevant battery cell to be formed influences the forming process via at least one communication interface, by means of which the battery cell is connected to the battery cell
Formierelektronik oder einer Formierendstufe und anderen Steuerelektroniken, Forming electronics or a forming stage and other control electronics,
beispielsweise einer Steuerelektronik zur Steuerung einer Klimatisierungseinrichtung Informationen austauschen kann. Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung umfasst eine in die Batteriezelle integrierte oder der Batteriezelle zugeordnete Elektronik mit einer Überwachungselektronik, mit einer Sensorik zur Ermittlung einer Batteriezellenspannung U und/oder eines Batteriezellenstromes I und/oder einer Batteriezellentemperatur T und/oder eines Batteriezelleninnendruckes p, mindestens einer Linearbeschleunigung a und/oder einer Drehbeschleunigung a, der die Batteriezelle ausgesetzt war. For example, an electronic control system for controlling an air conditioning device can exchange information. A preferred embodiment of the proposed solution according to the invention comprises an integrated into the battery cell or the battery cell associated electronics with a monitoring electronics, with a sensor for determining a battery cell voltage U and / or a battery cell current I and / or a battery cell temperature T and / or a battery cell internal pressure p, at least a linear acceleration a and / or a rotational acceleration a, which was exposed to the battery cell.
Die in die Batteriezelle integrierte Zustandserkennungselektronik umfasst eine Sensorik und eine Aktorik, mit welcher die Betätigung von Sicherheitseinrichtungen, beispielsweise eines Berstventiles oder dergleichen oder die Aktivierung einer Schnellentladungseinheit möglich ist. Ferner umfasst die erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriezelle mit integrierter Elektronik eine Aktorik zum Schalten einer Batteriezellenausgangsspannung U. In einer Ausführungsmöglichkeit der Aktorik zum Schalten einer Batteriezellenausgangsspannung umfasst die Batteriezelle eine Halbbrückenschaltung. Diese umfasst zwei Leistungshalbleiter sowie zwei ein- und ausschaltbare Halbleiterventile, beispielsweise Dioden. Über diese kann die Batteriezelle dahingehend geschaltet werden, dass an deren Klemmen eine Spannung U = Uzeiie oder eine Batteriezellenspannung U = 0 V anliegt. Eine andere The state-detection electronics integrated into the battery cell comprise a sensor system and an actuator, with which the actuation of safety devices, for example a burst valve or the like, or the activation of a quick discharge unit is possible. Furthermore, the inventively proposed battery cell with integrated electronics comprises an actuator for switching a battery cell output voltage U. In one embodiment of the actuator for switching a battery cell output voltage, the battery cell comprises a half-bridge circuit. This comprises two power semiconductors and two semiconductor valves which can be switched on and off, for example diodes. About this, the battery cell can be switched to the effect that at their terminals a voltage U = Uzeiie or a battery cell voltage U = 0 V is applied. Another
Ausführungsmöglichkeit zu der Aktorik zum Schalten der Batteriezellenausgangsspannung U besteht darin, die Batteriezelle mit einer Vollbrückenschaltung auszulegen. Die Embodiment for the actuator to switch the battery cell output voltage U is to design the battery cell with a full bridge circuit. The
Vollbrückenschaltung umfasst zwei Halbbrücken, die jeweils zwei Leistungshalbleiter aufweisen sowie jeweils zwei ein- und ausschaltbare Halbleiterventile, beispielsweise Sperrdioden. Mit der Vollbrückenschaltung besteht die Möglichkeit, die Batteriezelle so zu betreiben, dass an deren Klemmen die voneinander verschiedenen Spannungen U = +UZeiie, U = -Uzeiie oder die Batteriezellenspannung U = 0 V anliegen. Die beiden Halbbrücken der Vollbrücke erlauben es, zwischen dem ersten Zellterminal und dem zweiten Zellterminal eine Spannung von +UZeiie oder -UZeiie einzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit, die beiden Halbbrücken so zu schalten, dass sich zwischen den beiden Zellterminals eine Spannung von 0 V einstellt. Im Falle einer Spannung von +UZeiie ist das erste Zellterminal mit dem positiven Pol der Batteriezelle und das zweite Zellterminal mit dem negativen Pol der Batteriezelle verbunden. Im Falle einer Spannung von -UZeiie ist das erste Zellterminal mit dem negativen Pol der Batteriezelle und das zweite Zellterminal mit dem positiven Pol der Batteriezelle verbunden. Full bridge circuit comprises two half bridges, each having two power semiconductors and two each on and off semiconductor valves, such as blocking diodes. With the full-bridge circuit, it is possible to operate the battery cell in such a way that the mutually different voltages U = + U Ze ii e , U = -Uzeiie or the battery cell voltage U = 0 V are applied to their terminals. The two half-bridges of the full bridge allow, between the first cell terminal and the second cell terminal of a voltage + U or -U Ze iie Ze iie set. It is also possible to switch the two half-bridges so that a voltage of 0 V is established between the two cell terminals. In the case of a voltage of + U Z eiie the first cell terminal is connected to the positive pole of the battery cell and the second cell terminal to the negative pole of the battery cell. In the case of a voltage of -U Ze iie the first cell terminal is connected to the negative pole of the battery cell and the second cell terminal to the positive pole of the battery cell.
In beiden Ausführungsvarianten der Aktorik umfassen die Batteriezellen neben einem leistungselektronischen Stellglied auch Sensorik sowie eine Kommunikationsschnittstelle. Über die Kommunikationsschnittstelle besteht die Möglichkeit, dass die Batteriezelle mit einem zellexternen Batteriemanagementsystem, einer Formierendstufe und/oder auch einer Steuerelektronik zur Steuerung einer Klimatisierungseinrichtung, kommunizieren kann. Die Kommunikationsschnittstelle der Batteriezelle wird genutzt, um mit der Formierelektronik, der Formierendstufe und den Einrichtungen zur Klimatisierung der Batteriezelle während des Formierungsprozesses zu kommunizieren. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, den Formierungsablauf batteriezellenindividuell zu steuern und gegebenenfalls den In both embodiments of the actuators, the battery cells in addition to a power electronic actuator also include sensors and a communication interface. Via the communication interface, there is the possibility that the battery cell can communicate with a cell-external battery management system, a forming stage and / or control electronics for controlling an air-conditioning device. The communication interface of the battery cell is used to communicate with the forming electronics, the forming stage and the means for conditioning the battery cell during the forming process. In this way it is possible to control the formation process battery cell individual and possibly the
Formierungsprozess bei Auftreten von Anomalien sofort abzubrechen. Im Speicher der batteriezelleninternen Sensorik sind die Formierungsdaten sowie Betriebsdaten der Formation process in the event of anomalies immediately cancel. In the memory of the internal battery cell sensors are the formation data and operating data of
Batteriezelle, beispielsweise in Form von Histogrammen gespeichert. Des Weiteren sind in diesem Speicher die Formierungsdaten, die Parameter der Formierung, der Battery cell, stored for example in the form of histograms. Furthermore, in this memory, the formation data, the parameters of the formation, the
Formierungsablauf sowie der zeitliche Verlaufe der Formierungsdaten hinterlegt. Formation process and the time course of the formation data deposited.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Verfahren zur Formierung von The invention further relates to a method for the formation of
Batteriezellen, wobei die Batteriezelle ihren Formierungsvorgang über eine Kommunikation mit einer Formierendstufe oder einer Formierelektronik und/oder einer Steuerelektronik für eine Klimatisierungseinrichtung individuell und autonom über eine Datenübertragung steuert, wobei batteriezellenindividuelle Parameter beim Formierungsprozess Berücksichtigung finden. Die Formierung verläuft unter Berücksichtigung einer oder mehrerer der nachfolgend aufgeführten Parameter: Battery cell, wherein the battery cell controls its formation process via a communication with a Formierendstufe or a Formierelektronik and / or control electronics for an air conditioning individually and autonomously via a data transfer, battery cell individual parameters are taken into account in the forming process. The formation proceeds taking into account one or more of the following parameters:
Batteriezellenspannung U, Battery cell voltage U,
Batteriezellenstrom I,  Battery cell current I,
Batteriezellentemperatur T,  Battery cell temperature T,
- Batteriezelleninnendruck p, - battery cell internal pressure p,
Linearbeschleunigung a,  Linear acceleration a,
Drehbeschleunigung a.  Spin a.
Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann die zeitliche Dauer des With the method proposed according to the invention, the time duration of the
Formierungsprozess der Batteriezelle durch die Berücksichtigung batteriezelleninternerForming process of the battery cell by considering battery cell internal
Parameter, insbesondere des Battenezelleninnendruckes p und der Batteriezellentemperatur T verkürzt werden. Es besteht die Möglichkeit, den Formierungsprozess sofort zu Parameter, in particular the Battenezelleninnendruckes p and the battery cell temperature T are shortened. There is the possibility to start the forming process immediately
unterbrechen, falls an der Batteriezelle zunächst ein hochohmiger Anschluss detektiert wird, oder falls sich herausstellt, dass der Batteriezelleninnendruck p unzulässig hoch ist. Im vorliegenden Zusammenhang ist unter einem hochohmigen Anschluss ein solcher Anschluss zu verstehen, der einen höheren Widerstandswert, verglichen zum Widerstandswert den dieser Anschluss im Normalbetrieb annimmt, aufweist. Zu den batteriezelleninternen Parameter zählen die Linearbeschleunigung a sowie die Drehbeschleunigung a. Diese Parameter beziehen sich auf die Lebensdauer der Batteriezelle, genauer gesagt auf die Linearbeschleunigungen a bzw. die Drehbeschleunigung a, der die Batteriezelle nach dem Einbau in einem Fahrzeug ausgesetzt war. Diese Daten können beispielsweise über eine Kommunikationsschnittstelle von einer übergeordneten Speicherinstanz abgerufen werden und Eingang in den Formierungsprozess finden. Da in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Batteriezelle in der integrierten Elektronik die gesamte Betriebshistorie einschließlich der bei einem Formierungsprozess vorliegenden Parameter gespeichert werden, können die Daten beispielsweise im Falle der Klärung von Gewährleistungsansprüchen oder im Falle eines weiteren Betriebseinsatzes der Batteriezelle genutzt werden. In einem weiteren Batteriezellenanwendungszyklus können die interrupt if a high-impedance connection is first detected at the battery cell, or if it turns out that the battery cell internal pressure p is unacceptably high. In the present context, such a connection is under a high-impedance connection to understand that has a higher resistance compared to the resistance this port assumes in normal operation has. The battery cell internal parameters include the linear acceleration a and the spin a. These parameters relate to the life of the battery cell, more precisely to the linear accelerations a or the rotational acceleration a, which was exposed to the battery cell after installation in a vehicle. This data can, for example, be retrieved from a higher-level storage instance via a communication interface and find entry into the formation process. Since the entire operating history, including the parameters present during a forming process, are stored in the battery cell proposed according to the invention in integrated electronics, the data can be used, for example, in the case of clarification of warranty claims or in the case of a further operation of the battery cell. In another battery cell application cycle, the
Batteriezellen nach Ablauf ihrer Verwendung im Rahmen einer Traktionsbatterie eines Hybrid- oder eines Elektrofahrzeuges auch in stationären Batteriesystemen Verwendung finden, beispielsweise an Offshore-Windanlagen, an Windparks oder dergleichen. Battery cells after their use as part of a traction battery of a hybrid or an electric vehicle in stationary battery systems use, for example, on offshore wind turbines, wind farms or the like.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung besteht die Möglichkeit, in der By the proposed solution according to the invention, there is the possibility in the
Batteriezelle selbst die Basisdaten für den Formierungsprozess in der integrierten Elektronik zu speichern. Dadurch kann verhindert werden, dass eine betreffende Batteriezelle mit einem falschen Formierungsprozess formiert wird und somit die Sicherheit dahingehend erhöht wird, dass bei der Formierung der betreffenden Batteriezelle keine Brände durch falsche Formierungsprozeduren verursacht werden. Des Weiteren erlaubt die Battery cell itself to store the basic data for the formation process in the integrated electronics. Thereby, it can be prevented that a respective battery cell is formed with a wrong forming process and thus the safety is increased so that no fires are caused by wrong forming procedures in the formation of the battery cell concerned. Furthermore, the allowed
erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung den Formierungsablauf durch zusätzliche Berücksichtigung bisher nicht berücksichtigter Informationen wie zum Beispiel den mit der integrierten Elektronik beispielsweise zu messenden Battenezelleninnendruck der According to the invention proposed solution the formation process by additional consideration previously not considered information such as the example with the integrated electronics to be measured Battenezelleninnendruck the
Batteriezelle individuell zu steuern. Die zeitliche Dauer eines Formierungsprozesses kann erheblich verkürzt werden, da die Möglichkeit besteht, vorab, d.h. vor Beginn des Individually control the battery cell. The time duration of a forming process can be shortened considerably, since it is possible to pre-set, i. before the beginning of
Formierungsprozesses die Batteriezellen zu selektieren, beispielsweise aufgrund der in der integrierten Elektronik gespeicherten Daten zum Battenezelleninnendruck p einen zu hohen Wert für diesen aufweisen. Zellen mit hochohmigen Schlüssen weisen zum Beispiel eine Abweichung des zellinternen Gasdrucks während des Formierungsprozesses auf und können so frühzeitig selektiert werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, bei einer Abweichung eines detektierten batteriezelleninternen Gasinnendrucks p während des Formierungsprozesses den Formierungsprozess für die betroffene Batteriezelle individuell abzubrechen und die Batteriezelle aus dem Formierungsprozess herauszunehmen. Somit lassen sich beispielsweise Brände bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batteriezellen wirksam vermeiden. Forming process to select the battery cells, for example, due to the data stored in the integrated electronics data for Battenezelleninnendruck p have too high value for this. For example, cells with high-resistance shorts exhibit a deviation of the cell-internal gas pressure during the formation process can be selected as early as possible. Furthermore, there is the possibility, in the event of a deviation of a detected internal battery internal pressure p during the forming process, of interrupting the formation process for the affected battery cell individually and of removing the battery cell from the forming process. Thus, for example, fires can be effectively avoided in the production of lithium-ion battery cells.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung erlaubt eine individuelle Formierung von Lithium-Ionen-Batteriezellen. Des Weiteren wird die mittlere Formierungsdauer der The proposed solution according to the invention allows individual formation of lithium-ion battery cells. Furthermore, the mean formation time of the
Batteriezellen verkürzt und die Qualität ausgelieferter Batteriezellen erhöht, insbesondere dadurch, dass Batteriezellen mit hochohmigen Schlüssen so zum Beispiel durch Battery cells shortened and the quality of delivered battery cells increased, in particular by the fact that battery cells with high-impedance conclusions so for example by
Verunreinigungen beim Produktionsprozess mit höherer Wahrscheinlichkeit erkannt werden als bisher. Mit der vorliegenden Lösung können die Formierungsdaten von Batteriezellen mit in deren integrierter Elektronik in dieser zelleigenen Elektronik gespeichert werden, so dass bei Bedarf auf diese Daten sehr leicht zurückgegriffen werden kann. Impurities in the production process are more likely to be detected than previously. With the present solution, the formation of data from battery cells can be stored in their integrated electronics in this cell's own electronics, so that when needed this data can be accessed very easily.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Anhand der Zeichnung wir die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. With reference to the drawing, the invention will be described in more detail below.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 eine linear geregelte Formierendstufe mit Einprägung der Formierströme, Figur 2 eine getaktet arbeitende Formierendstufe, bei der die zur Formierung 1 shows a linearly controlled forming stage with impressing the Formierströme, Figure 2 is a clocked working stage, in which the formation
erforderlichen Ströme ebenfalls eingeprägt werden,  required currents are also impressed,
Figur 3 eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriezelle mit integrierter FIG. 3 shows a battery cell proposed according to the invention with integrated
Kommunikationsschnittstelle und integrierter Überwachungssensorik und Batteriezustandserkennungssensorik,  Communication interface and integrated monitoring sensor system and battery condition detection sensor system,
Figur 4 den Verlauf eines ersten Strompfades bei Ausstattung der Batteriezelle gemäß der Darstellung in Figur 3 mit einer Halbbrückenschaltung, Figur 5 eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriezelle gemäß der Darstellung in Figur 3 mit einer Vollbrückenschaltung zwei Halbbrückenschaltungen umfassend zur Stellung unterschiedlicher Spannungen, Figur 6 die schematische Darstellung des von der Batteriezelle gesteuerten FIG. 4 shows the course of a first current path when the battery cell is equipped as shown in FIG. 3 with a half-bridge circuit, FIG. 5 shows a battery cell proposed according to the invention as shown in FIG. 3 with a full bridge circuit comprising two half-bridge circuits for setting different voltages, and FIG. 6 shows the schematic representation of the battery cell controlled
Formierungsprozess für Batteriezellen mit integrierter Elektronik und  Forming process for battery cells with integrated electronics and
Figur 7 die Darstellung des elektronischen Speichers innerhalb der Batteriezelle, in dem die Formierungsdaten sowie Betriebshistorie der betreffenden Batteriezelle gespeichert sind. Figure 7 shows the representation of the electronic memory within the battery cell, in which the formation data and operating history of the respective battery cell are stored.
Figur 1 zeigt eine linear geregelte Formierendstufe, bei der die Formierströme eingeprägt werden. Figur 1 ist eine zu formierende Batteriezelle 10 zu entnehmen, die in einer schematisch angedeuteten Aufnahmeeinrichtung 12 aufgenommen ist. Die zu formierende Batteriezelle 10 ist mit einer Formierendstufe 16 über elektrische Anschlüsse 14 elektrisch verbunden. Die Formierendstufe 16 ihrerseits ist über einen Einspeiseanschluss 18 elektrisch kontaktierbar. Im Wesentlichen ist die Formierendstufe 16 durch einen Gleichspannungszwischenkreis 20 gebildet, der ein Glättungskondensator 22 aufweist. Über einen ersten Leistungshalbleiter 24 sowie einen zweiten Leistungshalbleiter 26 sowie ein erstes Halbleiterventil 28 und ein zweites Halbleiterventil 30 können die Formierströme für die zu formierende Batteriezelle 10 in diese eingeprägt werden. Bei den Halbleiterventilen 28, 30 handelt es sich beispielsweise um Dioden. FIG. 1 shows a linearly regulated forming stage in which the forming streams are impressed. FIG. 1 shows a battery cell 10 to be formed, which is accommodated in a schematically indicated receiving device 12. The battery cell 10 to be formed is electrically connected to a shaping output stage 16 via electrical connections 14. The forming end stage 16 in turn can be electrically contacted via a feed connection 18. In essence, the forming stage 16 is formed by a DC intermediate circuit 20 having a smoothing capacitor 22. By means of a first power semiconductor 24 and a second power semiconductor 26 as well as a first semiconductor valve 28 and a second semiconductor valve 30, the shaping currents for the battery cell 10 to be formed can be impressed into them. The semiconductor valves 28, 30 are, for example, diodes.
Figur 2 zeigt eine getaktet arbeitende Formierendstufe, bei der die Formierströme für die zu formierende Batteriezelle ebenfalls eingeprägt werden. FIG. 2 shows a clocked forming stage in which the forming currents for the battery cell to be formed are likewise impressed.
In Erweiterung des in Figur 1 dargestellten Schaltbildes umfasst die Schaltung gemäß der Darstellung in Figur 2 Senseleitungen 32, über welche die Spannung der zu formendenAs an extension of the circuit diagram shown in FIG. 1, the circuit according to the representation in FIG. 2 comprises sense lines 32, via which the voltage of the circuit to be formed is determined
Batteriezelle 10 abgegriffen werden kann. Die Senseleitungen 32 sind über Anschlüsse 34 an der Aufnahmeeinrichtung 12 angeschlossen. Die Formierendstufe 16 umfasst neben dem Gleichspannungszwischenkreis 20, dem Glättungskondensator 22, den Leistungshalbleitern 24, 26 sowie den Halbleiterventilen 28, 30 eine Speicherdrossel 36 sowie einen Battery cell 10 can be tapped. The sense lines 32 are connected via terminals 34 to the receiving device 12. The forming end stage 16 includes, in addition to the DC voltage intermediate circuit 20, the smoothing capacitor 22, the power semiconductors 24, 26 and the semiconductor valves 28, 30, a storage inductor 36 and a
Strommesser 38. Ausführungsvarianten Ammeters 38. variants
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriezelle 50 mit einem ersten Zellterminal 52, einem zweiten Zellterminal 54 sowie einer Kommunikationsschnittstelle 56. An der mindestens einen an der Batteriezelle 50, die eigensicher ausgestaltet ist, FIG. 3 shows a battery cell 50 proposed according to the invention with a first cell terminal 52, a second cell terminal 54 and a communication interface 56. At the at least one battery cell 50, which is configured intrinsically safe,
vorgesehenen Kommunikationsschnittstelle wird insbesondere ein Datenbus angeschlossen, über den die Batteriezelle 50 mit einer Formierendstufe 16, einem provided communication interface, in particular a data bus is connected, via which the battery cell 50 with a forming stage 16, a
Batteriemanagementsystem sowie einer später noch zu erläuternden Steuerelektronik 108 für eine Klimatisierungseinrichtung 106 kommuniziert. Battery management system and an later to be explained control electronics 108 for an air conditioning device 106 communicates.
Die in Figur 3 dargestellte Batteriezelle 50 umfasst eine Zellchemie, beispielsweise mindestens einen Batteriewickel sowie eine Mechanik zur Fixierung des Batteriewickels im Gehäuse der Batteriezelle 50. Die Batteriezelle 50 umfasst integrierte Sicherheitsfunktionen, so beispielsweise eine Berstplatte oder ein Berstventil, welches bei einem zu hohen The battery cell 50 shown in FIG. 3 comprises a cell chemistry, for example at least one battery winding and a mechanism for fixing the battery pack in the housing of the battery cell 50. The battery cell 50 has integrated safety functions, such as a bursting plate or a bursting valve, which is too high
Batteriezelleninnendruck p öffnet, so dass Schadgase aus dem Inneren der Batteriezelle 50 entweichen können. Die in Figur 3 dargestellte Batteriezelle 50 umfasst eine  Battery cell internal pressure p opens so that noxious gases can escape from the interior of the battery cell 50. The battery cell 50 shown in FIG. 3 comprises a
Überwachungssensorik 60. Die Überwachungssensorik 60 weist eine Sensorik auf, über welche beispielsweise batteriezelleninterne Parameter, wie die Batteriezellenspannung U, der Batteriezellenstrom I, die Batteriezellentemperatur T, der Batteriezelleninnendruck p, mindestens eine Linearbeschleunigung a sowie optional eine Drehbeschleunigung α ermittelt und detektiert werden können. Darüber hinaus umfasst die Batteriezelle 50 gemäß der Darstellung in Figur 3 eine Batteriezustandserkennungs-Einheit bzw. eine Prädiktionseinheit, mit welcher der Zustand der Batterie dokumentierbar ist. Darüber hinaus umfasst die Monitoring sensor 60. The monitoring sensor 60 has a sensor via which, for example, battery cell internal parameters, such as the battery cell voltage U, the battery cell current I, the battery cell temperature T, the battery cell internal pressure p, at least one linear acceleration a and optionally a rotational acceleration α can be detected and detected. Moreover, as shown in FIG. 3, the battery cell 50 comprises a battery state detection unit or a prediction unit with which the state of the battery can be documented. In addition, the includes
Batteriezelle 50 eine Sicherheitsaktorik 64 über welche beispielsweise eine Battery cell 50 a security actuator 64 via which, for example, a
Schnellentladungseinheit 72 oder eine Stromüberbrückungsleitung angesteuert und aktiviert werden können. Darüber hinaus umfasst die Batteriezelle 50 gemäß der Darstellung in Figur 3 optional eine Aktorik 66 zum Schalten der Zellausgangsspannung U. Schließlich umfasst die Batteriezelle 50 einen Speicher 1 10, in welchem die bei der Formierung der Batteriezelle 50 relevanten Parameter sowie der zeitliche Ablauf des Formierungsprozesses gespeichert werden.  Fast discharge unit 72 or a power bypass line can be controlled and activated. In addition, the battery cell 50 according to the illustration in Figure 3 optionally includes an actuator 66 for switching the cell output voltage U. Finally, the battery cell 50 includes a memory 1 10, in which the relevant parameters in the formation of the battery cell 50 and the timing of the forming process stored become.
Figur 4 zeigt eine erste Ausführungsmöglichkeit der Aktorik zum Schalten der Figure 4 shows a first embodiment of the actuator for switching the
Batteriezellenausgangsspannung. Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht hervor, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriezelle 50 in dieser Ausführungsvariante eine Controllereinheit 68 umfasst, welche die Kommunikationsschnittstelle 56 enthält. Die Controllereinheit 68 ist Bestandteil einer Zellüberwachungselektronik 70. Die Batteriezelle 50 umfasst darüber hinaus eine Battery cell output voltage. The illustration according to FIG. 4 shows that the battery cell 50 proposed according to the invention in this embodiment variant comprises a controller unit 68 which contains the communication interface 56. The controller unit 68 is part of a cell monitoring electronics 70. The battery cell 50 also includes a
Schnellentladungseinheit 72 (Ultra Fast Discharge Device = UFDD), welche Teil der in Figur 3 schematisch dargestellten Sicherheitsaktorik 64 ist. Die Schnellentladungseinheit 72 umfasst einen Widerstand 74 und einen mit diesem in Reihe liegenden Leistungsschalter 76, über den eine Schnellentladung der zu vermehrenden Batteriezelle 50 gegebenenfalls erfolgen kann. Des Weiteren umfasst in der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante der Batteriezelle 50 diese eine Halbbrückenschaltung 78. Die Halbbrückenschaltung 78 enthält die beiden Leistungshalbleiter 24 bzw. 26 sowie parallel dazu geschaltet die beiden in Gegenrichtung durchlässigen Dioden 28, 30, hier ausgebildet als Sperrdioden. Über die in Figur 4 dargestellte Halbbrückenschaltung 78 können an den Zellterminals 52 bzw. 54 der Batteriezelle 50 gemäß der Figur 4 die Batteriezellenspannungen U = +UZeiie oder U = 0V geschaltet werden. Es stellt sich der in Figur 4 dargestellte erste Formierungsstrom 80 dar, der über die Batteriezelle 50 fließt, wobei die Batteriezellenspannung U über den ersten Leistungshalbleiter 24 gestellt ist. Unter der Voraussetzung, dass die Leistungshalbleiter 24, 26 nur im eingeschalteten oder nur im voll ausgeschalteten Betrieb arbeiten. Figur 5 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Aktorik zum Schalten der Fast discharge unit 72 (Ultra Fast Discharge Device = UFDD), which is part of the security actuator 64 shown schematically in FIG. The fast discharge unit 72 comprises a resistor 74 and a circuit breaker 76 connected in series with the latter, via which a rapid discharge of the battery cell 50 to be multiplied can optionally take place. Furthermore, in the embodiment variant of the battery cell 50 illustrated in FIG. 4, the half-bridge circuit 78 contains the two power semiconductors 24 and 26 and, connected in parallel thereto, the two diodes 28, 30 which are permeable in the opposite direction, designed here as blocking diodes. 4, the battery cell voltages U = + U Ze iie or U = 0V can be connected to the cell terminals 52 and 54 of the battery cell 50 according to the figure 4 shown in Figure 4. This results in the first forming current 80 shown in FIG. 4, which flows via the battery cell 50, the battery cell voltage U being set across the first power semiconductor 24. Provided that the power semiconductors 24, 26 only work when the system is switched on or only when fully switched off. Figure 5 is another embodiment of the actuator for switching the
Battenezellenausgangsspannung U zu entnehmen. Im in Figur 5 dargestellten Falle umfasst die Batteriezelle 50 neben der Controllereinheit 68, der Schnellentladungseinheit 72, die analog gemäß der Darstellung in Figur 4 aufgebaut ist, eine Vollbrückenschaltung 82. Die Vollbrückenschaltung 82 ihrerseits enthält eine erste Halbbrücke 84 und eine zweite  To take Battenezellenausgangsspannung U. In the case illustrated in FIG. 5, the battery cell 50 comprises, in addition to the controller unit 68, the fast discharge unit 72, which is constructed analogously as shown in FIG. 4, a full bridge circuit 82. The full bridge circuit 82 in turn contains a first half bridge 84 and a second half bridge 84
Halbbrücke 86. Während die erste Halbbrücke die beiden Leistungshalbleiter 24, 26 sowie die beiden Dioden 28, 30, beide ausgeführt als Sperrdioden, umfasst, enthält die zweite Halbbrücke 86 einen dritten Leistungshalbleiter 88, einen vierten Leistungshalbleiter 90 sowie die dritten und vierten Dioden 92, 94, die in dieser Ausführungsvariante ebenfalls als Sperrdioden ausgebildet sind. Mit der in Figur 5 dargestellten Ausführungsvariante der Aktorik zum Schalten der Battenezellenausgangsspannung U, lassen sich entsprechend des zweiten Formierungsstrompfades 96 an dem ersten Zellterminal 52 bzw. dem zweiten Zellterminal 54 voneinander verschiedene Batteriezellenspannungen einstellen, je nach eingestelltem zweiten Formierungsstrompfad. Je nach Schaltung der beiden Halbbrücken 84 und 86 der Vollbrückenschaltung 82, können zwischen dem ersten Zellterminal 52 und dem zweiten Zellterminal 54 entweder die voneinander verschiedenen Spannungen +UZeiie, -UZeiie oder 0 V eingestellt werden. Vor Stellung der Spannung +UZeiie ist das erste Zellterminal 52 mit dem positiven Pol der Batteriezelle 10 und das zweite Zellterminal 54 mit dem negativen Pol der Batteriezelle 10 verbunden. Im Falle der Stellung der Spannung -UZeiie ist das erste Zellterminal 52 mit dem negativen Pol der Batteriezelle 10 und das zweite Zellterminal 54 mit dem positiven Pol der Batteriezelle 10 verbunden. Half bridge 86. While the first half bridge comprises the two power semiconductors 24, 26 and the two diodes 28, 30, both designed as blocking diodes, the second half bridge 86 contains a third power semiconductor 88, a fourth power semiconductor 90 and the third and fourth diodes 92, 94, which are also formed in this embodiment as blocking diodes. With the embodiment variant of the actuator system shown in FIG. 5 for switching the battery cell output voltage U, different battery cell voltages can be set corresponding to the second shaping current path 96 at the first cell terminal 52 and the second cell terminal 54, depending on the set second shaping current path. Depending on the circuit of the two half-bridges 84 and 86 of the full-bridge circuit 82, between the first cell terminal 52 and the second cell terminal 54 either the mutually different voltages + U ze iie, -U Z eiie or 0V can be set. Before the voltage + U Ze iie position, the first cell terminal 52 is connected to the positive pole of the battery cell 10 and the second cell terminal 54 to the negative pole of the battery cell 10. In the case of the position of the voltage -U Ze iie the first cell terminal 52 is connected to the negative pole of the battery cell 10 and the second cell terminal 54 to the positive pole of the battery cell 10.
Figur 6 zeigt das Prinzipschaltbild einer Batteriezelle eines von der Batteriezelle autonom gesteuerten Formierungsprozess. Figur 6 zeigt, dass die erfindungsgemäß vorgeschlagene Batteriezelle 50 eine erste FIG. 6 shows the basic circuit diagram of a battery cell of a forming process autonomously controlled by the battery cell. FIG. 6 shows that the battery cell 50 proposed according to the invention has a first
Kommunikationsschnittstelle 98 umfasst sowie die in Figur 3 ebenfalls nur schematisch angedeutete integrierte Sicherheitsfunktionsschicht, die Überwachungssensorik 60 mit entsprechender Sensorik sowie eine Batteriezustandserkennungseinheit bzw.  Communication interface 98 includes and in Figure 3 also only schematically indicated integrated safety function layer, the monitoring sensor 60 with corresponding sensors and a battery state detection unit or
Prädiktionseinheit 62. Darüber hinaus umfasst die Batteriezelle 50 die Prediction unit 62. In addition, the battery cell 50 includes the
Zellüberwachungselektronik 70, vergleiche Figuren 4 und 5 sowie gegebenenfalls die Sicherheitsaktorik 64 sowie die Schaltaktorik 66. Cell monitoring electronics 70, see Figures 4 and 5 and optionally the safety actuator 64 and the Schaltaktorik 66th
Die Batteriezelle 50 ist in einer Klimatisierungseinrichtung 106 aufgenommen. Die The battery cell 50 is accommodated in an air conditioning device 106. The
Klimatisierungseinrichtung 106 wird durch eine Steuerelektronik 108 gesteuert. Die Air conditioning device 106 is controlled by control electronics 108. The
Batteriezelle 50 steht über eine zweite Kommunikationsschnittstelle 100 über einen Battery cell 50 is connected via a second communication interface 100 via a
Datenbus, insbesondere einen ersten CAN-Datenbus 102, mit einer der ersten Data bus, in particular a first CAN data bus 102, with one of the first
Kommunikationsschnittstelle 98 der Formierendstufe 16 bzw. einer Formierelektronik in einer einen bidirektionalen Datenaustausch ermöglichenden Verbindung. Der erste Datenbus 102 kann mit einem zweiten Datenbus 104, der ebenfalls als CAN-Bus ausgebildet sein kann, kommunizieren, so dass über die zweite Kommunikationsschnittstelle 100 der Batteriezelle 50 auch die Steuerelektronik 108 der Klimatisierungseinrichtung 106 adressierbar ist. Auch hier besteht ein bidirektional erfolgender Datenaustausch. Communication interface 98 of the forming stage 16 and a Formierelektronik in a bidirectional data exchange enabling connection. The first data bus 102 can communicate with a second data bus 104, which can also be designed as a CAN bus, so that the control electronics 108 of the air conditioning device 106 can also be addressed via the second communication interface 100 of the battery cell 50. Again, there is a bidirectional data exchange.
Bei der in Figur 6 schematisch dargestellten Batteriezelle 50 kann es sich um eine solche handeln, die für den Aufbau von Batteriesystemen für Traktionsbatteriesystemen in The battery cell 50 shown schematically in FIG. 6 may be one that is suitable for the construction of battery systems for traction battery systems
Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen geeignet ist sowie auch für Batterien im Nicht- Automobilbereich, so zum Beispiel stationäre Systeme für Einsatz als Zwischenspeicher in dezentralen Energieversorgungssystemen oder Industriebatterien. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 100 der Batteriezelle 50 wird dazu genutzt, dass die Batteriezelle 50 mit einem zellexternen Batteriemanagementsystem und/oder mit der Formierendstufe 16 bzw. einer dementsprechenden Formierelektronik kommunizieren kann. Des Weiteren kann die Batteriezelle 50 mit der Steuerelektronik 108 für die Hybrid vehicles or electric vehicles is suitable and also for batteries in the non-automotive sector, such as stationary systems for use as a buffer in decentralized power supply systems or industrial batteries. The second communication interface 100 of the battery cell 50 is used so that the battery cell 50 can communicate with a cell-external battery management system and / or with the forming end stage 16 or a corresponding forming electronics. Furthermore, the battery cell 50 with the control electronics 108 for the
Klimatisierungseinrichtung 106 während des Formierungsprozesses kommunizieren. Auf diese Weise kann der Formierungsprozess batteriezellenindividuell erfolgen und der Formierungsprozess sofort unterbrochen werden für den Fall, dass die Batteriezelle 50 bei der Formierung auffällig wird. Darunter ist zu verstehen, dass die betreffende Batteriezelle 50 einen zunächst noch hochohmigen Schluss aufweist. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann die Formierungsdauer erheblich verkürzt werden und die Sicherheit während des Formierungsprozesses erheblich erhöht werden, verglichen mit Lösungen gemäß des Standes der Technik. Air conditioning device 106 communicate during the forming process. In this way, the forming process can be carried out battery cell-individual and the forming process can be interrupted immediately in the event that the battery cell 50 is conspicuous in the formation. This is understood to mean that the relevant battery cell 50 has an initially high-impedance termination. By inventively proposed solution, the formation time can be significantly shortened and the safety during the forming process can be significantly increased compared with solutions according to the prior art.
Figur 7 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Batteriezelle zur Vornahme eines autonom gesteuerten Formierungsprozesses mit einem Speicher für die Formierungsdaten. FIG. 7 shows a basic circuit diagram of a battery cell for carrying out an autonomously controlled forming process with a storage for the formation data.
Das Prinzipschaltbild gemäß Figur 7 unterscheidet sich von dem in Figur 6 dargestellten Prinzipschaltbild dadurch, dass die Batteriezelle 50 den Speicher 1 10 umfasst, in dem batteriezellenintern batteriezellenindividuelle Daten gespeichert werden können; ferner während der Formierung eingestellte Formierungsparameter, gemäß derer der The basic circuit diagram according to FIG. 7 differs from the basic circuit diagram shown in FIG. 6 in that the battery cell 50 includes the memory 110 in which battery cell-individual data can be stored in the battery cell; Further, during the formation set formation parameters, according to which the
Formierungsprozess verläuft. Auch in diesem Falle umfasst die Batteriezelle 50 neben der integrierten Sicherheitsfunktionalität 58, der Überwachungssensorik 60 mit entsprechender Sensorik die Batteriezustandserkennung 62 sowie die Zellüberwachungselektronik 70 und gegebenenfalls eine Sicherheitsaktorik 64 sowie eine Schaltaktorik 66. Im Unterschied zu Figur 6 ist die Batteriezelle 50 gemäß der Darstellung in Figur 7 mit dem Speicher 1 10 zur Speicherung der Batteriehistorie bzw. zur Speicherung der Formierungsdaten, die während eines Formierungsprozesses eingestellt werden, versehen. Über die zweite  Formation process is ongoing. In this case too, the battery cell 50 comprises, in addition to the integrated safety functionality 58, the monitoring sensor system 60 with corresponding sensors, the battery status detection 62 and the cell monitoring electronics 70 and optionally a safety actuator 64 and a switching actuator 66. In contrast to FIG. 6, the battery cell 50 is shown in FIG Figure 7 with the memory 1 10 for storing the battery history or for storing the formation data, which are set during a Formierungsprozesses provided. About the second
Kommunikationsschnittstelle 100 kommuniziert die Batteriezelle 50 über den ersten Communication interface 100 communicates with battery cell 50 via the first one
Datenbus 102 (CAN-Bus) mit der korrespondierenden ersten Kommunikationsschnittstelle 98 der Formierendstufe 16. Diese umfasst eine Leistungselektronik 1 12, analog zur Data bus 102 (CAN bus) with the corresponding first communication interface 98 of the forming stage 16. This includes a power electronics 1 12, analogous to
Formierendstufe 16 gemäß der Darstellung in Figur 6. Einspeiseanschlüsse der Forming stage 16 as shown in Figure 6. Infeed of the
Formierendstufe sind in den Figuren 6 und 7 durch Bezugszeichen 18 identifiziert. Die Batteriezelle 50 kommuniziert gemäß der Darstellung in Figur 7 darüber hinaus über den zweiten Datenbus 104 (CAN-Bus) ebenfalls mit der Steuerelektronik 108 zur Steuerung der Klimatisierungseinrichtung 106, in der die betreffende Batteriezelle 50 gerade aufgenommen ist. Über die Steuerelektronik 108 für die Klimatisierungseinrichtung 106 können die Forming stage are identified in Figures 6 and 7 by reference numeral 18. As shown in FIG. 7, the battery cell 50 also communicates via the second data bus 104 (CAN bus) with the control electronics 108 for controlling the air-conditioning device 106, in which the relevant battery cell 50 has just been received is. About the control electronics 108 for the air conditioning device 106, the
Temperatur- bzw. Feuchtigkeitszustande, die während des Formierungsprozesses anliegen, entsprechend eingestellt und gegebenenfalls angepasst oder variiert werden. In dem Speicher 1 10 der Batteriezelle 50 werden die Betriebsdaten der Batteriezelle 50 beispielsweise in Form von Histogrammen und/oder als Formierungsdaten gespeichert. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 100 wird dazu genutzt, um mit der Formierendstufe 16 bzw. einer Formierelektronik und der Klimatisierungseinrichtung 106 der Batteriezelle 50 während des Formierungsprozesses zu kommunizieren. Auf diese Weise können Daten zum Ablauf des batteriezellenindividuell durchgeführten Formierungsprozesses an die Temperature or humidity conditions that are present during the forming process, adjusted accordingly and optionally adjusted or varied. In the memory 110 of the battery cell 50, the operating data of the battery cell 50 is stored, for example, in the form of histograms and / or as formation data. The second communication interface 100 is used to communicate with the forming stage 16 or a forming electronics and the air conditioning device 106 of the battery cell 50 during the forming process. In this way, data for the course of the battery cell individually performed forming process to the
Batteriezelle 50 übermittelt werden und in der Batteriezelle 50 im Speicher 1 10 gespeichert werden. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 100 kann auch dazu genutzt werden, um diese Daten bei einem Übergang zu einem weiteren Betriebszyklus, beispielsweise nach Beendigung des Betriebszyklus in einer Traktionsbatterie eines Fahrzeuges, in einem sich anschließenden Betriebszyklus in einer stationären Anwendung oder bei  Battery cell 50 are transmitted and stored in the battery cell 50 in memory 1 10. The second communication interface 100 can also be used to transfer this data when transitioning to another operating cycle, for example after the end of the operating cycle in a traction battery of a vehicle, in a subsequent operating cycle in a stationary application or at
Gewährleistungsansprüchen direkt aus der betreffenden Batteriezelle 50 auszulesen.  Warranty claims directly from the relevant battery cell 50 read.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims

Ansprüche 1 . Batteriezelle (50) mit einem ersten Zellterminal (52) und einem zweiten Zellterminal (54), dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (50) mindestens eine Claims 1. Battery cell (50) with a first cell terminal (52) and a second cell terminal (54), characterized in that the battery cell (50) at least one
Kommunikationsschnittstelle (56, 100) zum Datenaustauch zumindest mit einer Communication interface (56, 100) for data exchange with at least one
Formierendstufe (16) sowie eine integrierte Überwachungssensorik (60) und eine integrierte Batteriezustandserkennungselektronik (62) mit einem Speicher (1 10) für Formierungsdaten umfasst. Forming stage (16) and an integrated monitoring sensor (60) and an integrated battery state detection electronics (62) having a memory (1 10) for formation data comprises.
2. Batteriezelle gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Battery cell according to claim 1, characterized in that the
Überwachungssensorik (60) Sensoren zur Ermittlung einer Spannung, eines Stromes, einer Temperatur, eines Batteriezelleninnendrucks, mindestens einer Linearbeschleunigung und/oder einer Drehbeschleunigung enthält. Monitoring sensor (60) includes sensors for determining a voltage, a current, a temperature, a battery cell internal pressure, at least one linear acceleration and / or a rotational acceleration.
3. Batteriezelle gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandserkennungselektronik (62) Sensoren und eine Sicherheitsaktorik (64) zur Aktivierung von Sicherheitseinrichtungen, insbesondere eines Berstventils oder einer Schnellentladungseinheit (72) aufweist. 3. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the state detection electronics (62) sensors and a safety actuator (64) for activating safety devices, in particular a burst valve or a fast discharge unit (72).
4. Batteriezelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (50) eine Aktorik (66) zum Schalten einer 4. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cell (50) has an actuator (66) for switching a
Batteriezellenausgangsspannung umfasst. Battery cell output voltage includes.
5. Batteriezelle gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (50) eine Halbbrückenschaltung (78) mit ein- und ausschaltbaren 5. Battery cell according to the preceding claim, characterized in that the battery cell (50) has a half-bridge circuit (78) with on and off
Leistungshalbleitern (24, 26) Dioden (28, 30) zur Abgabe voneinander verschiedener Spannungen umfasst. Power semiconductors (24, 26) diodes (28, 30) for delivering mutually different voltages.
6. Batteriezelle gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (50) eine Vollbrückenschaltung (82) umfasst, deren Halbbrücken (84, 86) an den Zellterminals (52, 54) voneinander verschiedene Spannungen stellen. 6. Battery cell according to claim 4, characterized in that the battery cell (50) comprises a full bridge circuit (82) whose half bridges (84, 86) at the cell terminals (52, 54) provide different voltages from each other.
7. Batteriezelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (50) über die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle (98, 100) mit der Formierendstufe (16) und/oder einem Batteriemanagementsystem und/oder einer Steuerelektronik für eine Klimatisierungseinrichtung (106) kommuniziert. 7. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cell (50) via the at least one communication interface (98, 100) with the forming stage (16) and / or a battery management system and / or control electronics for an air conditioning device (106) communicated.
8. Batteriezelle gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen der Batteriezelle (50) und der Formierendstufe (16) und/oder dem Batteriemanagementsystem und/oder der Steuerelektronik (108) für die 8. Battery cell according to the preceding claim, characterized in that the communication between the battery cell (50) and the forming stage (16) and / or the battery management system and / or the control electronics (108) for the
Klimatisierungseinrichtung (106) über mindestens einen Datenbus (102, 104), insbesondere mindestens einen CAN-Bus verläuft. Air conditioning device (106) via at least one data bus (102, 104), in particular at least one CAN bus runs.
9. Batteriezelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (1 10) für Formierungsdaten Betriebsdaten der Batteriezelle (50) in Histogramm-Form und/oder die Formierungsdaten und einen zeitlichen Formierungsablauf enthält. 9. Battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the memory (1 10) for formation data operating data of the battery cell (50) in histogram form and / or the formation data and a temporal formation process contains.
10. Verfahren zur Formierung von Batteriezellen (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (50) einen Formierungsprozess über die Kommunikation mit einer Formierungsendstufe (16) und/oder einer Steuerelektronik (108) für eine Klimatisierungseinrichtung (106) individuell und autonom über eine Datenübertragung (56, 98, 100, 102, 104) unter Berücksichtigung batteriezelleninterner Parameter steuert. 10. A method for forming battery cells (50) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the battery cell (50) a forming process via the communication with a Formierungsendstufe (16) and / or control electronics (108) for an air conditioning device ( 106) individually and autonomously via a data transmission (56, 98, 100, 102, 104) taking into account battery cell-internal parameters controls.
1 1 . Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Formierung der Batteriezelle (50) unter Berücksichtigung einer oder mehrerer der nachfolgenden Parameter einer Batteriezellenspannung, eines 1 1. A method according to claim 10, characterized in that the formation of the battery cell (50) taking into account one or more of the following parameters of a battery cell voltage, a
Batteriezellenstroms, einer  Battery cell current, one
Batteriezellentemperatur, eines  Battery cell temperature, one
Batteriezelleninnendruckes,  Battery cell internal pressure,
- mindestens einer Linearbeschleunigung und - At least one linear acceleration and
einer Drehbeschleunigung. gesteuert wird. a spin. is controlled.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Dauer des Formierungsprozesses der Batteriezelle (50) durch die Berücksichtigung 12. The method according to claim 10, characterized in that the time duration of the forming process of the battery cell (50) by the consideration
batteriezelleninterner Parameter, insbesondere des Batteriezelleninnendruckes und der Batteriezellentemperatur verkürzt wird. battery cell internal parameter, in particular the battery cell internal pressure and the battery cell temperature is shortened.
13. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formierungsprozess unterbrochen wird, falls an der Batteriezelle (50) ein Anschluss detektiert wird, der einen höheren elektrischen Widerstand aufweist bezogen auf den im Normalbetrieb der 13. The method according to claim 10, characterized in that the forming process is interrupted if at the battery cell (50) a terminal is detected, which has a higher electrical resistance based on the normal operation of the
Batteriezelle 50 an diesem Anschluss vorliegenden Widerstandswert. Battery cell 50 present at this terminal resistance value.
14. Verwendung von Batteriezellen (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem weiteren Betriebszyklus, der sich an einen ersten Betriebszyklus der Batteriezelle (50) in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug anschließt, wobei in dem weiteren Betriebszyklus die im Speicher (1 10) gespeicherten Betriebszustände und die Formierungsdaten berücksichtigt werden. 14. Use of battery cells (50) according to one of claims 1 to 9 in a further operating cycle, which is connected to a first operating cycle of the battery cell (50) in a hybrid or electric vehicle, wherein in the further cycle of operation in the memory (1 10th ) stored operating conditions and the formation data are taken into account.
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