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DE102011004980A1 - Battery module and battery with redundant cell voltage detection - Google Patents

Battery module and battery with redundant cell voltage detection Download PDF

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DE102011004980A1
DE102011004980A1 DE102011004980A DE102011004980A DE102011004980A1 DE 102011004980 A1 DE102011004980 A1 DE 102011004980A1 DE 102011004980 A DE102011004980 A DE 102011004980A DE 102011004980 A DE102011004980 A DE 102011004980A DE 102011004980 A1 DE102011004980 A1 DE 102011004980A1
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DE
Germany
Prior art keywords
battery
cell
cell voltage
battery cells
analog
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102011004980A
Other languages
German (de)
Inventor
Stefan Butzmann
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
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
SB LiMotive Germany GmbH
SB LiMotive Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SB LiMotive Germany GmbH, SB LiMotive Co Ltd filed Critical SB LiMotive Germany GmbH
Priority to DE102011004980A priority Critical patent/DE102011004980A1/en
Priority to PCT/EP2012/053309 priority patent/WO2012116967A1/en
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Abstract

Es wird ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von seriengeschalteten Batteriezellen (1) und einem mit den Batteriezellen (1) verbundenen Zellspannungserfassungsbaustein (114) eingeführt. Der Zellspannungserfassungsbaustein (114) ist ausgebildet, Zellspannungen der Batteriezellen (1) zu erfassen und zu digitalisieren und die digitalisierten Zellspannungen über einen Bus zu senden. Das Batteriemodul enthält eine mit den Batteriezellen (1) verbundene erste Messelektronik (117), welche ausgebildet ist, eine zu einer extremen Zellspannung unter den Zellspannungen der Batteriezellen (1) proportionale erste analoge Messgröße auszugeben. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batterie mit einem solchen Batteriemodul und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie.A battery module with a plurality of series-connected battery cells (1) and a cell voltage detection module (114) connected to the battery cells (1) is introduced. The cell voltage detection module (114) is designed to detect and digitize cell voltages of the battery cells (1) and to send the digitized cell voltages via a bus. The battery module contains a first measuring electronics (117) connected to the battery cells (1), which is designed to output a first analog measurement variable that is proportional to an extreme cell voltage among the cell voltages of the battery cells (1). The invention also relates to a battery with such a battery module and a motor vehicle with such a battery.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer redundanten Zellspannungserfassung und eine Batterie mit einem solchen Batteriemodul.The present invention relates to a battery module with a redundant cell voltage detection and a battery with such a battery module.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen als auch bei Fahrzeugen wie Hybrid- und Elektrofahrzeugen vermehrt Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden. Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Spannung und zur Verfügung stellbare Leistung erfüllen zu können, werden eine hohe Zahl von Batteriezellen in Serie geschaltet. Der Ausfall einer Batteriezelle kann wegen der Serienschaltung zum Ausfall der Batterie und dieser wiederum zu einem Ausfall des Gesamtsystems führen, weshalb insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungen hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Batterie gestellt werden. Um den Zustand der Batterie und der einzelnen Batteriezellen möglichst genau erfassen und so einen drohenden Ausfall einer Batteriezelle rechtzeitig erkennen zu können, werden in bekannten Batteriesystemen wie dem von 1 neben anderen Parameter der Batterie beziehungsweise Batteriezellen 1 insbesondere auch die Spannungen der Batteriezellen 1 regelmäßig gemessen. Die Batterie ist hierzu üblicherweise mit Einheiten 14 ausgestattet, die die Zellspannungen der einzelnen Batteriezellen 1 sowie optional weitere Messgrößen wie Batterietemperatur und Batteriestrom bestimmen und an eine zentrale Steuereinheit 16 (beispielsweise ein Mikrocontroller) übermitteln. Die zentrale Steuereinheit 16 kann Teil eines Batteriemoduls, der Batterie oder eines mit der Batterie verbundenen Batterie-Management-Systems sein. Die Steuereinheit 16 besitzt unter anderem die Aufgabe, die gemessenen Zellspannungen daraufhin zu überprüfen, ob sie in einem zulässigen Spannungsbereich liegen. Sowohl Unter- als auch Überspannungen können sich negativ auf die Lebensdauer der Batteriezellen 1 auswirken und im schlimmsten Fall sogar zu einer Gefährdungssituation führen.It is becoming apparent that in the future, battery systems will increasingly be used in stationary applications as well as in vehicles such as hybrid and electric vehicles. In order to meet the voltage and available power requirements of a particular application, a large number of battery cells are connected in series. The failure of a battery cell can lead to failure of the battery due to the series connection to the failure of the battery and this in turn to a failure of the overall system, which is why high demands are placed on the reliability of the battery especially for safety-related applications. In order to detect the condition of the battery and the individual battery cells as accurately as possible and to detect an imminent failure of a battery cell in good time, are known battery systems such as 1 in addition to other parameters of the battery or battery cells 1 in particular, the voltages of the battery cells 1 regularly measured. The battery is this usually with units 14 equipped with the cell voltages of each battery cell 1 and optionally determine further measured variables such as battery temperature and battery current and to a central control unit 16 (for example a microcontroller). The central control unit 16 may be part of a battery module, the battery, or a battery management system connected to the battery. The control unit 16 Among other things, it has the task of checking the measured cell voltages to see if they are within a permissible voltage range. Both under- and overvoltages can negatively affect the life of the battery cells 1 in the worst case even lead to a risk situation.

Um die Sicherheit eines solchen Batteriesystems zu gewährleisten, wird typischerweise parallel zu dem Zellspannungserfassungsbaustein 14 ein so genannter Companion-Chip 15 eingesetzt, welcher die Zellspannungen der Batteriezellen 1 auf bestimmte Grenzwerte überwacht. Wird ein solcher Grenzwert von einer Batteriezelle 1 verletzt, wird ein Alarm ausgelost und die üblicherweise durch Sicherheitsvorschriften vorgeschriebenen Schütze 7 und 8 zum elektrischen Abtrennen der Batterie von ihrer Umgebung geöffnet („Hardware-Reißleine”).To ensure the safety of such a battery system typically becomes parallel to the cell voltage detection device 14 a so-called companion chip 15 used, which the cell voltages of the battery cells 1 monitored for certain limits. Is such a limit of a battery cell 1 violated, an alarm is triggered and the normally prescribed by safety regulations Sagittarius 7 and 8th to electrically disconnect the battery from its environment ("hardware rip cord").

Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass erst dann ein Fehler bei der Zellspannungsmessung erkannt wird, wenn eine Zelle einen der beiden Grenzwerte für die Notabschaltung unter- beziehungsweise überschreitet. Eine Fehlmessung im Zellspannungserfassungsbaustein 14 beispielsweise aufgrund einer falschen Referenzspannung oder ein Leitungsbruch können nur durch aufwendige Plausibilisierungsverfahren erkannt werden, was die Programmierung komplexer Algorithmen und einen Nachweis deren funktionaler Sicherheit schwierig macht.A disadvantage of this approach, however, is that only then an error in the cell voltage measurement is detected when a cell below or exceeds one of the two limits for the emergency shutdown. An incorrect measurement in the cell voltage detection module 14 for example due to a wrong reference voltage or a line break can only be detected by complex plausibility procedures, which makes the programming of complex algorithms and a proof of their functional safety difficult.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird daher ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von seriengeschalteten Batteriezellen und einem mit den Batteriezellen verbundenen Zellspannungserfassungsbaustein eingeführt. Der Zellspannungserfassungsbaustein ist ausgebildet, Zellspannungen der Batteriezellen zu erfassen und zu digitalisieren und die digitalisierten Zellspannungen über einen Bus zu senden. Das Batteriemodul enthält eine mit den Batteriezellen verbundene erste Messelektronik, welche ausgebildet ist, eine zu einer extremen Zellspannung unter den Zellspannungen der Batteriezellen proportionale erste analoge Messgröße auszugeben.According to the invention, therefore, a battery module is introduced with a plurality of series-connected battery cells and a cell voltage detection module connected to the battery cells. The cell voltage detection module is designed to detect and digitize cell voltages of the battery cells and to transmit the digitized cell voltages via a bus. The battery module contains a first measuring electronics connected to the battery cells, which is designed to output a first analog measured variable proportional to an extreme cell voltage below the cell voltages of the battery cells.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Plausibilisierung der Messungen des Zellspannungserfassungsbausteins einfach möglich wird, indem eine mit dem Zellspannungserfassungsbaustein über den Bus verbundene Steuereinheit aus den übermittelten digitalisierten Zellspannungen eine extreme Zellspannung ermittelt und den Wert mit der ersten analogen Messgröße vergleicht. Bei korrekter Funktionsweise müssen die beiden Werte (unter Berücksichtigung von Messungenauigkeiten) übereinstimmen. Bei einer zu großen Abweichung der beiden Werte liegt offenkundig eine Fehlfunktion vor. Gegenüber einer Kombination von Zellspannungserfassungsbaustein und Companion-Chip besteht zudem der Vorteil eines geringeren Aufwandes und einer wechselseitigen Kontrolle von Zellspannungserfassungsbaustein und der ersten Messelektronik, wobei die Auswertung erfindungsgemäß außerhalb des Batteriemoduls erfolgt, was weitere Vorteile hinsichtlich der Robustheit der Gesamtvorrichtung bedingt.The invention has the advantage that a plausibility check of the measurements of the cell voltage detection module is made possible simply by an associated with the cell voltage detection module via the bus control unit from the transmitted digitized cell voltages an extreme cell voltage and compares the value with the first analog measured variable. When working correctly, the two values must match (taking into account measurement inaccuracies). If the two values are too large, there is obviously a malfunction. Compared to a combination of cell voltage detection module and companion chip, there is also the advantage of less effort and mutual control of cell voltage detection module and the first measurement electronics, the evaluation according to the invention takes place outside the battery module, resulting in further advantages in terms of robustness of the overall device.

Besonders bevorzugt ist die erste analoge Messgröße ein Messstrom oder eine Messspannung. Ein Messstrom kann einfach unabhängig von Potentialunterschieden zwischen Batteriemodul und Steuereinheit übermittelt werden, muss aber üblicherweise vor der Erfassung in eine Spannung gewandelt werden. Eine Messspannung hingegen kann besonders einfach verarbeitet werden.Particularly preferably, the first analog measured variable is a measuring current or a measuring voltage. A measuring current can easily be transmitted independently of potential differences between the battery module and the control unit, but usually has to be converted into a voltage before detection. A measuring voltage, however, can be processed very easily.

Die extreme Zellspannung kann eine minimale Zellspannung oder eine maximale Zellspannung unter den Zellspannungen der Batteriezellen sein. Auch ist es möglich, jeweils eine Messelektronik für die minimale und die maximale Zellspannung vorzusehen, um eine Absicherung gegen ein Unterschreiten beider Grenzwerte zu erreichen. The extreme cell voltage may be a minimum cell voltage or a maximum cell voltage below the cell voltages of the battery cells. It is also possible to provide in each case a measuring electronics for the minimum and the maximum cell voltage in order to achieve a protection against falling below both limits.

Das Batteriemodul kann auch eine zweite Messelektronik aufweisen, welche ausgebildet ist, eine zu einem extremen Betriebsparameter der Batteriezellen proportionale zweite analoge Messgröße auszugeben. Der extreme Betriebsparameter ist dabei bevorzugt eine minimale oder maximale Zelltemperatur unter den Zelltemperaturen der Batteriezellen. Eine solche Ausführung des Batteriemoduls ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Zellspannungserfassungsbaustein zudem ausgebildet ist, Zelltemperaturen zu erfassen und über den Bus zu senden, oder zu diesem Zweck zusätzliche Schaltungskomponenten vorgesehen sind, so dass auch die erfassten Zelltemperaturen plausibilisiert werden können.The battery module can also have a second measuring electronics, which is designed to output a proportional to an extreme operating parameters of the battery cells second analog measurement. The extreme operating parameter is preferably a minimum or maximum cell temperature below the cell temperatures of the battery cells. Such an embodiment of the battery module is particularly advantageous when the cell voltage detection module is also designed to detect cell temperatures and send over the bus, or additional circuit components are provided for this purpose, so that the detected cell temperatures can be plausibility.

Das Batteriemodul kann über einen Analog-Digital-Umsetzer verfügen, der ausgebildet ist, die erste analoge Messgröße in einen digitalen Messwert umzusetzen und den digitalen Messwert über den Bus zu senden. Hierbei besteht der Vorteil, dass die erste analoge Messgröße über dieselbe Kommunikationsverbindung wie die digitalisierten Zellspannungen gesendet werden kann. Aufgrund der oft hohen Batteriespannung werden üblicherweise aufwendige Isolierungsmaßnahmen gefordert, die für jede Verbindung zwischen den Batteriezellen und dem restlichen Batteriesystem vorgesehen sein müssen, so dass zusätzliche Kommunikationsverbindungen auch einen entsprechend erhöhten Aufwand bedeuten.The battery module can have an analog-to-digital converter which is designed to convert the first analog measured variable into a digital measured value and to transmit the digital measured value over the bus. In this case, there is the advantage that the first analog measured variable can be transmitted via the same communication connection as the digitized cell voltages. Due to the often high battery voltage usually expensive isolation measures are required, which must be provided for each connection between the battery cells and the rest of the battery system, so that additional communication connections also mean a correspondingly increased effort.

Bei allen Ausführungsformen und Aspekten der Erfindung sind die Batteriezellen bevorzugt Lithium-Ionen-Batteriezellen, welche die Vorteile einer hohen Energiedichte und einer hohen Zellspannung auf sich vereinen.In all embodiments and aspects of the invention, the battery cells are preferably lithium-ion battery cells, which combine the advantages of high energy density and high cell voltage.

Ein zweiter Erfindungsaspekt betrifft eine Batterie mit wenigstens einem Batteriemodul gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung und einem Mikrocontroller. Der Mikrocontroller ist mit dem Bus verbunden und ausgebildet, die digitalisierten Zellspannungen zu empfangen und eine extreme Zellspannung unter den empfangenen digitalisierten Zellspannungen zu bestimmen.A second aspect of the invention relates to a battery having at least one battery module according to a first aspect of the invention and a microcontroller. The microcontroller is connected to the bus and configured to receive the digitized cell voltages and to determine an extreme cell voltage among the received digitized cell voltages.

Dabei können das wenigstens eine Batteriemodul über einen Analog-Digital-Umsetzer verfügen und der Mikrocontroller zusätzlich ausgebildet sein, den digitalen Messwert zu empfangen und mit der extremen Zellspannung unter den empfangenen digitalisierten Zellspannungen zu vergleichen.In this case, the at least one battery module can have an analog-digital converter and the microcontroller can additionally be designed to receive the digital measured value and to compare it with the extreme cell voltage among the digitized cell voltages received.

Alternativ oder zusätzlich kann der Mikrocontroller einen Digital-Analog-Umsetzer umfassen, welcher ausgebildet ist, die extreme Zellspannung in einen analogen Vergleichswert umzusetzen. Die Batterie enthält dann außerdem einen Komparator, welcher ausgebildet ist, die erste analoge Messgröße mit dem analogen Vergleichswert zu vergleichen. Hierbei kann eine Prüfung der übermittelten Werte alternativ oder zusätzlich durch analoge Schaltungskomponenten erfolgen. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der das wenigstens eine Batteriemodul einen Analog-Digital-Umsetzer und die Batterie einen Digital-Analog-Umsetzer enthält, weil in diesem Fall die gegenseitige Plausibilisierung der Messwerte selbst auch doppelt erfolgen kann, nämlich einmal in der analogen und einmal in der digitalen Domäne.Alternatively or additionally, the microcontroller may comprise a digital-to-analog converter, which is designed to convert the extreme cell voltage into an analog comparison value. The battery then also contains a comparator, which is designed to compare the first analog measured variable with the analog comparison value. Here, a check of the transmitted values can alternatively or additionally be done by analog circuit components. Particularly advantageous is an embodiment in which the at least one battery module includes an analog-to-digital converter and the battery a digital-to-analog converter, because in this case the mutual plausibility of the measured values can also be done twice, namely once in the analog and once in the digital domain.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann der Mikrocontroller ausgebildet sein, abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Notfallroutine durchzuführen. Dabei kann die Batterie beispielsweise über Schütze verfügen, die bei Abarbeitung der Notfallroutine geöffnet werden, um die Batteriezellen galvanisch von ihrer Umgebung abzutrennen.In all embodiments of the invention, the microcontroller may be configured to perform an emergency routine depending on a result of the comparison. In this case, the battery may, for example, have contactors which are opened when the emergency routine is executed in order to galvanically separate the battery cells from their surroundings.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeuges und einer mit dem Antriebsmotor verbundenen Batterie gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt.Another aspect of the invention relates to a motor vehicle having an electric drive motor for driving the motor vehicle and a battery connected to the drive motor according to the second aspect of the invention.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 ein Batteriesystem mit einem Zellspannungserfassungsbaustein und einem Companion-Chip gemäß dem Stand der Technik, 1 a battery system with a cell voltage detection module and a companion chip according to the prior art,

2 ein erstes Beispiel einer Messvorrichtung zur Erläuterung der Funktionsweise einer Messelektronik der Erfindung, 2 a first example of a measuring device for explaining the operation of a measuring electronics of the invention,

3 ein zweites Beispiel einer Messvorrichtung zur Erläuterung der Funktionsweise einer Messelektronik der Erfindung, 3 A second example of a measuring device for explaining the operation of a measuring electronics of the invention,

4 ein Ausführungsbeispiel einer Messelektronik zum Einsatz in der Erfindung, und 4 an embodiment of a measuring electronics for use in the invention, and

5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 an embodiment of the invention.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

2 zeigt ein erstes Beispiel einer Messvorrichtung zur Erläuterung der Funktionsweise einer Messelektronik der Erfindung. Eine Batteriezelle 1, welche in einem Batteriemodul mit der Messelektronik verbunden ist, kann mit weiteren Batteriezellen zu einem Strang in Reihe geschaltet sein. Ein erster Pol der Batteriezelle 1 ist mit einem von zwei Eingängen eines Transimpedanzverstärkers 2 verbunden. Der zweite Eingang des Transimpedanzverstärkers 2 ist mit einem Anschluss eines Widerstandes 3 verbunden, dessen weiterer Anschluss wiederum mit einem verbleibenden Pol der Batteriezelle 1 verbunden ist. Der Ausgang des Transimpedanzverstärkers 2 ist mit einer Steuerelektrode eines Stromventils 4 verbunden, welches im gezeigten Beispiel als npn-Transistor ausgeführt ist. Es können jedoch auch andere Transistortypen oder auch komplexere Schaltungen als Stromventil 4 zum Einsatz kommen. Das Stromventil 4 ist zwischen den mit dem Transimpedanzverstärker 2 verbundenen Anschluss des Widerstandes 3 und die eigentliche Spannungsmessvorrichtung geschaltet, die in allen Ausführungsbeispielen nur beispielhaft gezeigt und nicht Teil der Messelektronik ist. Diese Spannungsmessvorrichtung kann einen Referenzwiderstand 5 mit einem bekannten Widerstandswert und ein Voltmeter 6 umfassen, welches die über dem Referenzwiderstand 5 abfallende Spannung misst. 2 shows a first example of a measuring device for explaining the operation of a measuring electronics of the invention. A battery cell 1 , which is connected in a battery module with the measuring electronics, can be connected in series with other battery cells in a string. A first pole of the battery cell 1 is with one of two inputs of a transimpedance amplifier 2 connected. The second input of the transimpedance amplifier 2 is with a connection of a resistor 3 whose further connection in turn with a remaining pole of the battery cell 1 connected is. The output of the transimpedance amplifier 2 is with a control electrode of a flow control valve 4 connected, which is designed in the example shown as npn transistor. However, other types of transistors or even more complex circuits may be used as a flow control valve 4 be used. The flow valve 4 is between those with the transimpedance amplifier 2 connected connection of the resistor 3 and the actual voltage measuring device connected, which is shown in all embodiments only as an example and not part of the measuring electronics. This voltage measuring device can be a reference resistor 5 with a known resistance value and a voltmeter 6 which is above the reference resistance 5 measuring falling voltage.

Der Transimpedanzverstärker 2 vergleicht die Zellspannung der Batteriezelle 1 mit der über dem Widerstand 3 abfallenden Spannung und erzeugt einen Ausgangsstrom, dessen Größe proportional zur Differenz der beiden Spannungen ist. Dieser Ausgangsstrom gelangt an die Steuerelektrode des Stromventils 4, an welche eine optionale Sollstromquelle 9 angeschlossen sein kann. Diese Sollstromquelle 9 führt einen konstanten Strom und dient zur Arbeitspunkteinstellung des Stromventils 4. Der Ausgangsstrom des Transimpedanzverstärkers 2 – gegebenenfalls abzüglich des konstanten Stromes der Sollstromquelle 9 – steuert den Strom, den das Stromventil 4 passieren lässt. Je mehr Strom das Stromventil 4 passieren lässt, desto größer wird jedoch auch die Spannung, die über dem Widerstand 3 abfällt. Dies führt dazu, dass die Spannung an einem Eingang des Transimpedanzverstärkers 2 relativ zu der Spannung an dessen anderen Eingang ansteigt, wodurch die Differenz der Eingangsspannungen abnimmt und der Transimpedanzverstärker 2 auch seinen Ausgangsstrom entsprechend verringert. Fließt jedoch zu wenig Strom über den Widerstand 3, wird der Transimpedanzverstärker 2 entsprechend wieder mehr Strom an die Steuerelektrode des Stromventils 4 fließen lassen.The transimpedance amplifier 2 compares the cell voltage of the battery cell 1 with the over the resistance 3 decreasing voltage and produces an output current whose magnitude is proportional to the difference between the two voltages. This output current reaches the control electrode of the flow control valve 4 to which an optional reference current source 9 can be connected. This nominal current source 9 carries a constant current and is used for operating point adjustment of the flow control valve 4 , The output current of the transimpedance amplifier 2 - If necessary less the constant current of the reference current source 9 - controls the current that the flow control valve 4 lets happen. The more electricity the flow valve 4 The greater the voltage, the higher the resistance 3 drops. This causes the voltage at an input of the transimpedance amplifier 2 increases relative to the voltage at its other input, whereby the difference of the input voltages decreases and the transimpedance amplifier 2 also reduces its output current accordingly. However, there is too little current flowing through the resistor 3 , becomes the transimpedance amplifier 2 accordingly more current to the control electrode of the flow control valve 4 let it flow.

Es ergibt sich dadurch eine Rückkopplung, die dazu führt, dass die Spannung über dem Widerstand 3 aufgrund der Regelwirkung der den Transimpedanzverstärker 2, den Widerstand 3 und das Stromventil 4 umfassenden Regelschleife gleich der Zellspannung gehalten wird. Da die Eingänge des Transimpedanzverstärkers 2 idealerweise hochohmig ausgeführt sind, fließt der gesamte Strom, der durch den Widerstand 3 fließt, auch durch das Stromventil 4 und stellt aufgrund des linearen Zusammenhangs zwischen Spannung, Widerstand und Strom ein exaktes Maß für die Zellspannung dar. Er könnte nun an anderer Stelle gemessen werden, wenn Interesse an seinem tatsächlichen Wert besteht, beispielsweise indem er über einen selbst nicht zur Messvorrichtung gehörenden Referenzwiderstand 5 geleitet wird und dadurch in eine Spannung umgewandelt wird, deren Höhe sich direkt aus der Zellspannung ergibt und an ihrer Stelle unabhängig von den gewöhnlich hohen und variablen Potentialen an den Batteriepolen der Batteriezelle 1 und damit gefahrlos gemessen werden kann. Hierbei ist gegebenenfalls noch ein Korrekturfaktor zu berücksichtigen, der das Verhältnis des Betrages des Widerstands 3 zu dem des Referenzwiderstandes 5 angibt. Um eine Verfälschung des vom Stromventil 4 ausgegebenen Stromes durch den Basisstrom des im gezeigten Beispiel als Bipolartransistor ausgeführten Stromventils 4 zu vermeiden, können beispielsweise ein MOSFET oder ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) verwendet werden.This results in a feedback that causes the voltage across the resistor 3 due to the regulatory effect of the transimpedance amplifier 2 , the resistance 3 and the flow valve 4 comprehensive control loop is kept equal to the cell voltage. Since the inputs of the transimpedance amplifier 2 ideally, high impedance, the entire current flows through the resistor 3 flows, even through the flow valve 4 and represents an exact measure of the cell voltage due to the linear relationship between voltage, resistance, and current. It could now be measured elsewhere if there is interest in its actual value, for example, by using a reference resistor not belonging to the measuring device itself 5 is thereby converted into a voltage whose level results directly from the cell voltage and in their place independent of the usually high and variable potentials at the battery terminals of the battery cell 1 and thus can be measured safely. If necessary, a correction factor must be taken into account, which is the ratio of the amount of resistance 3 to that of the reference resistor 5 indicates. To a falsification of the flow valve 4 output current through the base current of the illustrated in the example as a bipolar transistor flow control valve 4 To avoid, for example, a MOSFET or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used.

Bei den in den 2 bis 4 gezeigten Messvorrichtungen beziehungsweise Messelektroniken kann anstelle einer Batteriezelle 1 auch ein Sensor wie beispielsweise ein Temperatursensor vorgesehen sein, der eine von einer Zelltemperatur abhängige Sensorspannung ausgibt.In the in the 2 to 4 shown measuring devices or measuring electronics may instead of a battery cell 1 Also, a sensor such as a temperature sensor may be provided which outputs a sensor voltage dependent on a cell temperature.

3 zeigt ein zweites Beispiel einer Messvorrichtung zur Erläuterung der Funktionsweise einer Messelektronik der Erfindung, bei dem der Transimpedanzverstärker 2 als Differenzverstärker ausgeführt ist. Der Transimpedanzverstärker 2 besitzt einen Anschluss für eine Stromquelle 10, welche einen Strom in den Differenzverstärker einprägt. Abhängig davon, welcher der beiden Transistoren 2-1 und 2-2 der beiden Zweige des Differenzverstärkers die größere Eingangsspannung erhält, wird der Strom der Stromquelle 10 entweder durch den einen Transistor oder den anderen fließen. Der durch den Transistor 2-1 fließende Strom wird über einen Stromspiegel, der die Transistoren 2-3 und 2-4 umfasst, gespiegelt und ausgegeben. Da die Funktionsweise eines Differenzverstärkers im Stand der Technik wohlbekannt ist, wird hier nicht werter darauf eingegangen. 3 shows a second example of a measuring device for explaining the operation of a measuring electronics of the invention, wherein the transimpedance amplifier 2 designed as a differential amplifier. The transimpedance amplifier 2 has a connection for a power source 10 which impresses a current in the differential amplifier. Depending on which of the two transistors 2-1 and 2-2 the two branches of the differential amplifier receives the larger input voltage, the current of the power source 10 either through one transistor or the other. The through the transistor 2-1 flowing current is through a current mirror, which is the transistors 2-3 and 2-4 includes, mirrored and output. Since the operation of a differential amplifier is well known in the art, it will not be discussed here.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von 1 ist das Stromventil 4 als pnp-Transistor ausgeführt, wodurch ein geringerer Ausgangsstrom des Transimpedanzverstärkers 2, ausgegeben durch den Transistor 2-4, zu einem Abfall der Spannung an der Steuerelektrode des Stromventils 4 und dadurch zu einer Erhöhung der Basis-Emitter-Spannung des als pnp-Transistor ausgeführten Stromventils führt. Die erhöhte Basis-Emitter-Spannung bewirkt wiederum einen Anstieg des Stromes durch das Stromventil 4, was im Ergebnis wieder zu der erwünschten Rückkopplung führt.In contrast to the embodiment of 1 is the flow valve 4 implemented as a PNP transistor, whereby a lower output current of the transimpedance amplifier 2 , output by the transistor 2-4 , to a drop in voltage the control electrode of the flow control valve 4 and thereby leads to an increase in the base-emitter voltage of the current valve designed as a pnp transistor. The increased base-emitter voltage in turn causes an increase in the current through the flow control valve 4 , which in the result leads back to the desired feedback.

Das Stromventil 4 könnte aber auch als npn-Transistor ausgeführt sein. In diesem Falle könnte der Transistor 2-3 einfach in den anderen Zweig des Differenzverstärkers geschaltet werden (zwischen den Pluspol der Batteriezelle 1 und den Transistor 2-2).The flow valve 4 but could also be designed as npn transistor. In this case, the transistor could 2-3 Simply switch to the other branch of the differential amplifier (between the positive pole of the battery cell 1 and the transistor 2-2 ).

Die Stromquelle 9 führt vorzugsweise einen Strom, der der Hälfte des Stromes der Stromquelle 10 entspricht. Im eingeschwungenen Zustand der Regelschleife wird sich der Strom der Stromquelle 10 idealerweise zu gleichen Teilen auf die beiden Zweige des Differenzverstärkers aufteilen. In diesem Fall wird auch der Transistor 2-4 einen Strom ausgeben, der der Hälfte des Stromes der Stromquelle 10 entspricht, so dass die Spannung an der Steuerelektrode des Stromventils 4 konstant bleibt. Anstelle der Stromquelle 9 könnten jedoch beispielsweise auch ein einfacher Widerstand oder andere geeignete Schaltmittel zum Einsatz kommen.The power source 9 preferably carries a current of half the current of the power source 10 equivalent. In the steady state of the control loop, the current of the power source 10 ideally split in equal parts to the two branches of the differential amplifier. In this case also becomes the transistor 2-4 output a current that is half the current of the power source 10 corresponds, so that the voltage at the control electrode of the flow control valve 4 remains constant. Instead of the power source 9 However, for example, a simple resistor or other suitable switching means could be used.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messelektronik zum Einsatz in der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden mehrere Regelschleifen aufgebaut und kaskadiert. Die Transimpedanzverstärker 2 sind wie bei den erläuternden 2 und 3 als Differenzverstärker aufgebaut, wobei jedoch der durch einen Zweig eines jeweiligen Differenzverstärkers fließende Strom als Stromquelle für den übergeordneten Differenzverstärker dient. Nur der unterste Differenzverstärker ist mit einer Stromquelle 10 verbunden, welche beispielsweise gemeinsam mit der Stromquelle 9 als Stromspiegel aufgebaut ist. Allerdings sind selbstredend auch andere Realisationsformen der Stromquellen 9 und 10 möglich. 4 shows an embodiment of a measuring electronics for use in the invention. In this embodiment, multiple control loops are built and cascaded. The transimpedance amplifier 2 are like the explanatory ones 2 and 3 constructed as a differential amplifier, however, wherein the current flowing through a branch of a respective differential amplifier current serves as a current source for the superordinate differential amplifier. Only the lowest differential amplifier is connected to a power source 10 connected, for example, together with the power source 9 is constructed as a current mirror. However, of course, other forms of realization of the current sources are 9 and 10 possible.

Außer den Transimpedanzverstärkern 2 sind auch die Widerstände 3 kaskadiert. Da die Kaskade von Transimpedanzverstärkern aber nur einen einzigen Ausgangsstrom ausgibt, ist weiterhin nur ein Stromventil 4 vorgesehen, das als Transistor oder in einer anderen der gezeigten Arten realisiert sein kann. Um das Potential oberhalb jedes der Widerstände 3 an dasjenige des Pluspols der jeweils zugeordneten Batteriezelle 1 (oder des jeweils zugeordneten Sensors) anzugleichen, ohne den Stromfluss durch die Widerstände 3 zu beeinflussen, wird außerdem bei den unteren Regelzellen eine Potentialreplikationseinrichtung vorgesehen, die beispielsweise ein Paar von komplementären Transistoren 12 und 13 umfassen kann. Um dabei den Strom durch die kaskadierten Transistoren 13 zu begrenzen, wird außerdem vorzugsweise ein Widerstand 11 vorgesehen. Anstelle der Transistoren 12 und 13 sowie des Widerstandes 11 können jedoch auch andere Schaltungen vorgesehen werden, die das Potential an den Widerständen 3 demjenigen an den Pluspolen der Batteriezellen 1 angleichen.Except the transimpedance amplifiers 2 are also the resistors 3 cascaded. However, since the cascade of transimpedance amplifiers outputs only a single output current, there is still only one flow control valve 4 provided, which may be implemented as a transistor or in another of the types shown. To the potential above each of the resistors 3 to that of the positive pole of the respectively associated battery cell 1 (or the respective associated sensor), without the current flow through the resistors 3 In addition, a potential replicator is provided at the lower control cells, for example a pair of complementary transistors 12 and 13 may include. In doing so, the current through the cascaded transistors 13 In addition, it is preferable to limit resistance 11 intended. Instead of the transistors 12 and 13 as well as the resistance 11 However, other circuits may be provided which have the potential at the resistors 3 the one at the positive poles of the battery cells 1 assimilate.

Der mit den Batteriezellen 1 verbundene Eingang der Differenzverstärker kann einen aus Widerständen 2-7 und 2-8 gebildeten Spannungsteiler aufweisen, da andernfalls für den obersten Differenzverstärker kein ausreichend hohes Potential an den Kollektoren beziehungsweise für den untersten Differenzverstärker an den Emittern der Transistoren 2-1 und 2-2 mehr zur Verfügung stünde.The one with the battery cells 1 Connected input of the differential amplifier can be one of resistors 2-7 and 2-8 otherwise have for the upper differential amplifier not sufficiently high potential at the collectors or for the lowest differential amplifier to the emitters of the transistors 2-1 and 2-2 more would be available.

Die Messelektronik von 4 besitzt die besondere Eigenschaft, dass die Zellspannungen von mehreren Batteriezellen 1 gleichzeitig gemessen werden können, wobei jedoch nur die minimale Zellspannung aller Batteriezellen 1 gemessen wird. Das heißt, dass der von der Kaskade der Differenzverstärker ausgegebene Strom bei dem Ausführungsbeispiel der 3 proportional zu der kleinsten aller Zellspannungen ist. Die Messvorrichtung der 3 kann dabei selbstredend auch für nur zwei Batteriezellen oder eine größere Zahl von Batteriezellen ausgeführt werden.The measuring electronics of 4 has the special property that the cell voltages of several battery cells 1 can be measured simultaneously, but only the minimum cell voltage of all battery cells 1 is measured. That is, the current output by the cascade of the differential amplifiers in the embodiment of FIG 3 is proportional to the smallest of all cell voltages. The measuring device of 3 can of course be carried out for only two battery cells or a larger number of battery cells.

Die Schaltung von 4 kann auch zur Bestimmung einer maximalen Zellspannung ausgelegt werden, was beispielsweise vorteilhaft bei der Überwachung von Ladungsvorgängen ist, bei denen eine Überladung ein Sicherheitsrisiko darstellen kann. Zu diesem Zweck werden die Differenzverstärker in alternativer Weise verschaltet, wobei der in 4 jeweils mit dem Pol der zugehörigen Batteriezelle verbundene Zweig des Differenzverstärkers mit dem Fußpunkt des jeweils übergeordneten Differenzverstärkers und dafür der in 4 derart kaskadierte Zweig mit dem Pol der Batteriezelle verbunden wird. Um sowohl die minimale als auch maximale Zellspannung erfassen zu können, kann die Schaltung von 4 dementsprechend jeweils einmal in jeder der beiden möglichen Varianten ausgeführt werden.The circuit of 4 can also be designed to determine a maximum cell voltage, which is advantageous, for example, in the monitoring of charging processes, where overcharging can pose a security risk. For this purpose, the differential amplifiers are connected in an alternative manner, wherein the in 4 each connected to the pole of the associated battery cell branch of the differential amplifier with the base of each higher-order differential amplifier and for the in 4 such cascaded branch is connected to the pole of the battery cell. In order to capture both the minimum and maximum cell voltage, the circuit of 4 Accordingly, each be executed once in each of the two possible variants.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Batterie von 5 enthält ein Batteriemodul mit seriengeschalteten Batteriezellen 1. Die Pole des Batteriemoduls sind über optionale Schütze 107 und 108 mit den Anschlüssen der Batterie verbunden. Das Batteriemodul verfügt über einen Zellspannungserfassungsbaustein 114, der in bekannter Art ausgeführt und mit einem Mikrocontroller 116 verbunden ist. Der Mikrocontroller 116 kann Teil des Batteriemoduls, der Batterie oder eines mit der Batterie verbundenen Batterie-Management-Systems sein. Im vorliegenden Beispiel enthält er einen Analog-Digital-Umsetzer 120 und einen Digital-Analog-Umsetzer 121. 5 shows an embodiment of the invention. The battery of 5 contains a battery module with series-connected battery cells 1 , The poles of the battery module are via optional contactors 107 and 108 connected to the terminals of the battery. The battery module has a cell voltage detection module 114 executed in a known manner and with a microcontroller 116 connected is. The microcontroller 116 may be part of the battery module, the battery or a battery management system connected to the battery. In the present example, it contains an analog-to-digital converter 120 and a digital-to-analog converter 121 ,

Zusätzlich zu dem Zellspannungserfassungsbaustein 114 ist eine Messelektronik 117 vorgesehen, die mit den Batteriezellen 1 verbunden und ausgebildet ist, eine extreme Zellspannung der Batteriezellen 1 zu bestimmen und einen zu der extremen Zellspannung proportionalen analogen Messwert auszugeben. In der gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird der analoge Messwert sowohl dem Analog-Digital-Umsetzer 120, als auch einem Komparator 118 zugeführt. Der Analog-Digital-Umsetzer 120 setzt den analogen Messwert in einen digitalen Messwert um, welchen der Mikrocontroller mit einem aus den vom Zellspannungserfassungsbaustein 114 empfangenen digitalen Zellspannungswerten ermittelten extremen Zellspannungswert vergleicht. Bei ordnungsgemäßem Funktionieren der Gesamtvorrichtung sollten die beiden Werte einander entsprechen, wobei vorteilhafterweise eine bestimmte Fehlermarge berücksichtigt wird. Als zusätzliche Absicherung setzt der Digital-Analog-Umsetzer 121 den vom Mikrocontroller ermittelten extremen Zellspannungswert in einen analogen Wert um, welcher an einen zweiten Eingang des Komparators 118 gelegt wird. Der Komparator 118 vergleicht die beiden Werte zusätzlich zum rechnerischen Vergleich innerhalb des Mikrocontrollers in der analogen Domäne, um eine noch höhere Sicherheit bei der Überprüfung des korrekten Funktionierens der Vorrichtung zu ermöglichen. Sowohl der Mikrocontroller 116, als auch der Komparator 118 erzeugen ein von einem Ergebnis des Vergleichs abhängiges Ausgangssignal, welche beide an einen Logikbaustein 119 gegeben werden. Der Logikbaustein 119 kann auch in den Mikrocontroller 116 integriert sein, in diesem Fall ist der Ausgang des Komparators 118 mit dem Mikrocontroller 116 verbunden. Der Ausgang des Logikbausteins 119 kann beispielsweise mit Schützen 107 und 108 oder aber mit einem Signalgeber für ein Alarmsignal verbunden sein. Der Ausgang des Logikbausteins 119 kann auch mit einem Eingang des Mikrocontrollers 116 verbunden sein.In addition to the cell voltage detection module 114 is a measuring electronics 117 provided with the battery cells 1 connected and formed, an extreme cell voltage of the battery cells 1 and output an analogue reading proportional to the extreme cell voltage. In the illustrated embodiment of the invention, the analog reading will be to both the analog-to-digital converter 120 , as well as a comparator 118 fed. The analog-to-digital converter 120 converts the analog measured value into a digital measured value, which the microcontroller uses with the one from the cell voltage detection block 114 received digital cell voltage values compared extreme cell voltage value. With proper functioning of the overall device, the two values should correspond, advantageously taking into account a certain margin of error. An additional safeguard is the digital-to-analogue converter 121 the determined by the microcontroller extreme cell voltage value to an analog value, which to a second input of the comparator 118 is placed. The comparator 118 compares the two values in addition to the computational comparison within the microcontroller in the analog domain to allow even greater security in verifying the proper functioning of the device. Both the microcontroller 116 , as well as the comparator 118 generate an output dependent on a result of the comparison, both of which are sent to a logic device 119 are given. The logic module 119 can also be in the microcontroller 116 be integrated, in this case is the output of the comparator 118 with the microcontroller 116 connected. The output of the logic module 119 can, for example, shooters 107 and 108 or be connected to a signal generator for an alarm signal. The output of the logic module 119 can also connect to an input of the microcontroller 116 be connected.

Der Logikbaustein 119 nimmt eine logische Verknüpfung der beiden Ausgangssignale vor. Die Art der logischen Verknüpfung kann dabei abhängig von Anforderungen an die Sicherheit der Vorrichtung gewählt werden. Wird eine logische ODER-Verknüpfung gewählt, wird eine Sicherheitsroutine bereits dann ausgeführt, wenn einer der beiden Vergleiche eine zu große Abweichung der aus den vom Zellspannungserfassungsbaustein 114 übermittelten digitalen Zellspannungen ermittelten extremen Zellspannung von der von der Messelektronik 117 ermittelten feststellt. Alternativ kann auch eine logische UND-Verknüpfung vorgesehen werden. In diesem Fall wird die Sicherheitsroutine nur durchgeführt, wenn beide Vergleiche übereinstimmend einen Fehlerfall signalisieren. Dadurch können unnötige Alarmsituationen, die zum Stilllegen der von der Batterie versorgten Anlage führen würden, vermieden werden. Außerdem wird eine gegenseitige Plausibilisierung der beiden Vergleiche erreicht.The logic module 119 takes a logical combination of the two output signals. The type of logical connection can be selected depending on requirements for the security of the device. If a logical OR operation is selected, a safety routine is already executed if one of the two comparisons is too large a deviation from that of the cell voltage detection module 114 transmitted digital cell voltages determined extreme cell voltage from that of the measuring electronics 117 ascertained. Alternatively, a logical AND connection can also be provided. In this case, the safety routine is only performed if both comparisons consistently signal an error. As a result, unnecessary alarm situations that would lead to the shutdown of the system powered by the battery, can be avoided. In addition, a mutual plausibility of the two comparisons is achieved.

Claims (10)

Ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von seriengeschalteten Batteriezellen (1) und einem mit den Batteriezellen (1) verbundenen Zellspannungserfassungsbaustein (114), welcher ausgebildet ist, Zellspannungen der Batteriezellen (1) zu erfassen und zu digitalisieren und die digitalisierten Zellspannungen über einen Bus zu senden, gekennzeichnet durch eine mit den Batteriezellen (1) verbundene erste Messelektronik (117), welche ausgebildet ist, eine zu einer extremen Zellspannung unter den Zellspannungen der Batteriezellen (1) proportionale erste analoge Messgröße auszugeben.A battery module with a plurality of series-connected battery cells ( 1 ) and one with the battery cells ( 1 ) connected cell voltage detection module ( 114 ), which is formed, cell voltages of the battery cells ( 1 ) and to transmit the digitized cell voltages via a bus, characterized by one with the battery cells ( 1 ) connected first measuring electronics ( 117 ) which is formed to an extreme cell voltage among the cell voltages of the battery cells ( 1 ) output proportional first analog measured variable. Das Batteriemodul gemäß Anspruch 1, bei dem die erste analoge Messgröße ein Messstrom oder eine Messspannung ist.The battery module according to claim 1, wherein the first analog measured variable is a measuring current or a measuring voltage. Das Batteriemodul gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die extreme Zellspannung eine minimale Zellspannung oder eine maximale Zellspannung unter den Zellspannungen der Batteriezellen (1) ist.The battery module according to one of claims 1 or 2, wherein the extreme cell voltage has a minimum cell voltage or a maximum cell voltage among the cell voltages of the battery cells ( 1 ). Das Batteriemodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer zweiten Messelektronik, welche ausgebildet ist, eine zu einem extremen Betriebsparameter der Batteriezellen (1) proportionale zweite analoge Messgröße auszugeben, wobei der extreme Betriebsparameter eine minimale oder maximale Zelltemperatur unter den Zelltemperaturen der Batteriezellen (1) ist.The battery module according to one of the preceding claims, having a second measuring electronics, which is designed to provide an extreme operating parameter of the battery cells ( 1 ) output proportional second analogue measure, the extreme operating parameter being a minimum or maximum cell temperature below the cell temperatures of the battery cells ( 1 ). Das Batteriemodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Analog-Digital-Umsetzer (120), welcher ausgebildet ist, die erste analoge Messgröße in einen digitalen Messwert umzusetzen und den digitalen Messwert über den Bus zu senden.The battery module according to one of the preceding claims, comprising an analog-to-digital converter ( 120 ), which is designed to convert the first analog measured variable into a digital measured value and to transmit the digital measured value via the bus. Eine Batterie mit wenigstens einem Batteriemodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Mikrocontroller (116), wobei der Mikrocontroller (116) mit dem Bus verbunden und ausgebildet ist, die digitalisierten Zellspannungen zu empfangen und eine extreme Zellspannung unter den empfangenen digitalisierten Zellspannungen zu bestimmen.A battery having at least one battery module according to one of the preceding claims and a microcontroller ( 116 ), where the microcontroller ( 116 ) connected to the bus and is adapted to receive the digitized cell voltages and an extreme To determine cell voltage among the received digitized cell voltages. Die Batterie gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei der das wenigstens eine Batteriemodul gemäß Anspruch 5 ausgebildet ist, wobei der Mikrocontroller (116) zusätzlich ausgebildet ist, den digitalen Messwert zu empfangen und mit der extremen Zellspannung unter den empfangenen digitalisierten Zellspannungen zu vergleichen.The battery according to the preceding claim, wherein the at least one battery module according to claim 5 is formed, wherein the microcontroller ( 116 ) is additionally adapted to receive the digital measurement and to compare it with the extreme cell voltage among the received digitized cell voltages. Die Batterie gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, bei der das wenigstens eine Batteriemodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist und bei der der Mikrocontroller (116) einen Digital-Analog-Umsetzer (121) umfasst, welcher ausgebildet ist, die extreme Zellspannung in einen analogen Vergleichswert umzusetzen, wobei die Batterie außerdem einen Komparator (118) enthält, welcher ausgebildet ist, die erste analoge Messgröße mit dem analogen Vergleichswert zu vergleichen.The battery according to one of claims 6 or 7, wherein the at least one battery module is designed according to one of claims 1 to 5 and in which the microcontroller ( 116 ) a digital-to-analog converter ( 121 ), which is designed to convert the extreme cell voltage into an analog comparison value, the battery also having a comparator ( 118 ), which is designed to compare the first analog measured variable with the analog comparison value. Die Batterie gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der der Mikrocontroller (116) ausgebildet ist, abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Notfallroutine durchzuführen.The battery according to one of claims 7 or 8, wherein the microcontroller ( 116 ) is adapted to perform an emergency routine depending on a result of the comparison. Ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeuges und einer mit dem Antriebsmotor verbundenen Batterie gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9.A motor vehicle having an electric drive motor for driving the motor vehicle and a battery connected to the drive motor according to one of claims 6 to 9.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014090531A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-19 Robert Bosch Gmbh Battery management system and battery system
WO2014090529A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-19 Robert Bosch Gmbh Battery management system and battery system
DE102014220054A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 Robert Bosch Gmbh A controller and method of controlling operation of an electrochemical energy storage device for an electrochemical energy storage system comprising the controller
WO2016128230A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Battery system having a battery and a plurality of measuring units for measuring a voltage provided by means of at least one battery cell of the battery and method for measuring a voltage provided by means of at least one battery cell of a battery
DE102016218614A1 (en) * 2016-09-27 2018-03-29 Audi Ag Energy storage device for a motor vehicle and motor vehicle
WO2019077033A1 (en) 2017-10-19 2019-04-25 Volkswagen Aktiengesellschaft HIGH VOLTAGE BATTERY SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING A HIGH VOLTAGE BATTERY SYSTEM

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2169706A1 (en) * 1995-03-03 1996-09-04 Troy Lynn Stockstad Circuit and method for battery charge control
EP1040546A4 (en) * 1997-11-20 2000-11-22 Encore 2000 Limited Battery monitoring system
US6025696A (en) * 1998-03-27 2000-02-15 Space Systems/Loral, Inc. Battery cell bypass module
DE19921675A1 (en) * 1999-05-11 2000-11-16 Hornung Hans Georg Method for acquiring parameters and measured quantities of battery packs and the like
US8350528B2 (en) * 2009-02-04 2013-01-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack and balancing method of battery cells
JP5221468B2 (en) * 2009-02-27 2013-06-26 株式会社日立製作所 Battery monitoring device
EP2385604A1 (en) * 2010-05-07 2011-11-09 Brusa Elektronik AG Method and cell monitoring unit for monitoring a battery, central monitoring unit and battery

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014090531A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-19 Robert Bosch Gmbh Battery management system and battery system
WO2014090529A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-19 Robert Bosch Gmbh Battery management system and battery system
CN104838522A (en) * 2012-12-11 2015-08-12 罗伯特·博世有限公司 Battery management system and battery system
US9728993B2 (en) 2012-12-11 2017-08-08 Robert Bosch Gmbh Battery management system and battery system
US9840157B2 (en) 2012-12-11 2017-12-12 Robert Bosch Gmbh Battery management system and battery system
DE102014220054A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 Robert Bosch Gmbh A controller and method of controlling operation of an electrochemical energy storage device for an electrochemical energy storage system comprising the controller
WO2016128230A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Battery system having a battery and a plurality of measuring units for measuring a voltage provided by means of at least one battery cell of the battery and method for measuring a voltage provided by means of at least one battery cell of a battery
DE102016218614A1 (en) * 2016-09-27 2018-03-29 Audi Ag Energy storage device for a motor vehicle and motor vehicle
WO2019077033A1 (en) 2017-10-19 2019-04-25 Volkswagen Aktiengesellschaft HIGH VOLTAGE BATTERY SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING A HIGH VOLTAGE BATTERY SYSTEM
DE102017218734A1 (en) 2017-10-19 2019-05-09 Volkswagen Aktiengesellschaft High voltage operating system and method of operating a high voltage battery system

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