WO2012062255A2 - Inherently safe modular battery for accident-prone applications - Google Patents

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WO2012062255A2
WO2012062255A2 PCT/DE2011/001751 DE2011001751W WO2012062255A2 WO 2012062255 A2 WO2012062255 A2 WO 2012062255A2 DE 2011001751 W DE2011001751 W DE 2011001751W WO 2012062255 A2 WO2012062255 A2 WO 2012062255A2
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Definitions

  • Modern traction batteries have voltages up to 750 volts and currents up to 200 A. In some cases even higher voltages or currents may be needed. In the case of an accident could be in all these designs high-current and
  • This invention describes a battery that solves this problem, since their
  • the battery according to the invention consists of an interconnection of individual modules, which themselves have only voltages below the danger threshold.
  • a safety management system supplied with information by sensors and signal transmitters ensures that the modules are only switched on during normal operation and that only in this case can power be drawn. In the event of a fault, standby or maintenance, the power supply is switched off at the level of the battery modules so that dangerous voltages can not be present at any point in the battery.
  • the Central Battery Management Module sends a status signal, the "AH Clear Signal", at short intervals when properly operated.
  • the energy of the battery is stored in single cells.
  • One or more single cells are interconnected to battery modules.
  • Cells of different battery chemistries can be used to make the battery, e.g. Lithium-ion cells, lithium-iron-phosphate cells, other lithium-based electrode based cells, or redox systems, e.g. Zinc Gutzelien.
  • the individual cells thereby become battery modules in different ways
  • Figure 3 shows possible module versions. The smallest
  • Module unit consists of a single cell. Preferably, however, multiple cells are connected in series, so that appropriate module voltages can be generated.
  • 10 or 12 lithium iron phosphate cells with a cell voltage of 3.2V can be connected in series to form a module, resulting in 32V or 38V modules.
  • the individual lines can also be connected in parallel within a module, resulting in higher storage capacities or currents.
  • cells are both connected in series to achieve desired voltages, as well as connected in parallel to obtain desired currents or storage capacities. All combinations of series and rows are possible.
  • the module voltage should be below a level that can be potentially dangerous when in contact, eg at 36 V or 48 V.
  • Figures 1 and 2 show the structure of the battery. In each case a battery module is aggregated according to the invention with a switching module and a local battery management module to form a unit. These units are then connected in series.
  • a characteristic of the battery according to the invention is the switching module which is assigned in each case to a battery module.
  • the switching module is used to switch the relevant battery module on or off
  • the switching module consists of a control unit for signal generation and a switching component.
  • a switching component a relay, a contactor or a circuit breaker, e.g. to serve a MOSFET.
  • the control unit receives from the local battery management module a signal indicating the proper condition of the battery and the consumer
  • the Signa! is preferably given as a continuous pulse train. As long as the pulse train is received, the control unit generates the signal to energize the relay or the contactor. When equipped with a circuit breaker, it turns the MOSFET on and holds it on while the pulse signal is present.
  • the switching module is implemented as a parallel circuit of a circuit breaker with a relay.
  • a circuit breaker with a relay When batteries with inductive loads are used, very high voltages occur during the switch-off process. This requires that high quality and therefore expensive contactors or relays are used.
  • circuit breakers such as MOSFETs can be used. However, MOSFETs with correspondingly high reverse voltages still have quite high internal resistance, so due to the
  • the shutdown module can be switched on only for part of the battery modules connected in series.
  • single row can be shut down or switched on without the whole battery is de-energized.
  • Reserve circuits are realized, which correspond to the reserve tank in the classic motor vehicle.
  • the local battery management modules have the following classical tasks in the interest of a cycle-conserving current drain and cycle-conserving charge:
  • Active or passive systems can be used.
  • the local battery management modules acquire data from in the associated battery modules, such as the battery modules. Voltages or currents. In addition, they process signals from battery integrated sensors, e.g. the battery module temperature or injury or tampering with the module housing.
  • the data described are forwarded from the Local Battery Management Module to the Central Battery Management Module, forwarded by the latter to the Security Management Module and processed there.
  • the local battery management modules according to the invention have the task to process the "all-clear" and "Disconnecf signal, which is provided by the safety management via the central battery management available, and forward the switching signal to the associated Scha! Tmodui.
  • the switching modules can alternatively also be controlled directly by the central battery management.
  • the central battery management has the following classic tasks:
  • the central battery management module according to the invention has the following
  • Safety Management Module and the Local Battery Management Modules are on a shared data line. These components are used as e.g. to address a CA N-Bus system.
  • the safety management module collects and analyzes the data from battery-powered and - external signalers, data sources and sensors. On the basis of the signal position, the module checks whether a correct operating state is present. It also checks whether the battery should receive power, whether power should be fed back or whether the battery should be charged.
  • the security management module gives a release signal, the so-called "AI! Clear Signal.
  • the "AU Clear Signal is preferably a pulse train that is continuously transmitted as long as the proper operating state continues and an operation is performed.
  • the safety management system If signals are received from the internal or external signalers or sensors that indicate a fault or accident, eg from the airbag or the Molded Interconnect Device (MID) of the battery, the safety management system outputs a disconnect signal indicating the transmission of the all-clear signal. Signal immediately terminated This means that all switching modules immediately interrupt the current flow. Alternatively, the transmission of the "AH Clear signal" can be set in the event of a fault.
  • battery-internal sensors can monitor the temperature in the battery module as well as other data, e.g. to the integrity of the
  • Capture module housing
  • the warning signal is generated using a Molded Interconnect Device (MID).
  • MID Molded Interconnect Device
  • Molded interconnect devices are electronic components in which metal interconnects are injection-molded
  • Plastic carrier are applied.
  • a MID structure is applied to the surface of the module housing, small current flows or capacitances are created and monitored. A destruction of the housing produces a change which is output as a signal.
  • the battery internal sensors are preferably connected to the local battery management modules. These detect the signals and pass them on to the central battery management. Security relevant data becomes the
  • Signals from external signal transmitters and sensors as well as safety-related data from the vehicle control system are transferred to the safety management system, preferably via CAN bus. Examples are:
  • the central disconnection unit usually consists of a main contactor, which separates both phases. Alternatively, the concepts of the switching modules can be used.
  • the central switch-off unit is controlled by the central battery management system.
  • a cascading system in which first the main contactor is de-energized and then in quick succession the switching modules.
  • simpler relays can be used to insulate the modules. All modules can be physically separated as single-component components or can be understood as logical modules that are integrated units
  • the safety management and the central battery management module can be advantageously combined in a single unit.
  • the battery modules can preferably be assembled together with the switching module and the local battery management module in each case in a housing.
  • the housing of the overall battery may preferably be designed as a stable frame construction - e.g. in the manner of a drawer cabinet - with internal guide rails. On the guide rails, the battery modules are inserted in their own housing one behind the other in the compartments of the frame construction.
  • the front cover contains at the assigned positions of the compartments female contacts for power and cooling, which couple when closing the lid. So will the
  • the housing cover can preferably be made in ABS, GRP or PU sandwich with foam liner or as aluminum sandwich.
  • the MI D system can be applied to it.

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Abstract

The invention relates to a battery, the components of which have no elevated and thus potentially hazardous voltages, for example above 36 or 48 V. The required high voltages, for example up to 750 V, and currents are provided only if there is a proper operating state. In the idle state or maintenance state and in the event of malfunctions or accidents, potentially hazardous voltages or currents are neither to be found at the battery output nor inside the battery.

Description

Eigensichere Batterie  Intrinsically safe battery
Titel title
Eigensichere modulare Batterie für unfallträchtige Anwendungen. Intrinsically safe modular battery for accident-prone applications.
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Leistungsfähige Batterien mit potentiell gefährlichen Spannungen und Strömen werden zunehmend in Anwendungen eingesetzt, in denen es häufig zu einer Verunfallung kommen kann, z.B. im Automobil, in Lastkraftwagen, mobilen Geräten und Maschinen. Auch stationäre Anwendungen können einen erhöhten Schutzbedarf haben z.B. Pufferbatterien von Photovoltaikanlagen im Endverbraucherumfeld. In diesen Fällen ist es notwendig, dass im Falle einer Störung oder eines Unfalls keine unzumutbaren Gefahren von der  Powerful batteries with potentially hazardous voltages and currents are increasingly being used in applications where failure can often occur, e.g. in automobiles, trucks, mobile devices and machinery. Stationary applications may also require increased protection, e.g. Backup batteries of photovoltaic systems in the consumer environment. In these cases, it is necessary that in the event of a breakdown or accident, there are no unreasonable risks from the
Antriebsbatterie ausgehen, im Automobilbereich ist die Sicherheit des Fahrzeuges und der Komponenten im Falle einer Serienproduktion in aufwendigen Crash-Tests nachzuweisen. In the automotive sector, the safety of the vehicle and the components in the event of a series production in complex crash tests must be demonstrated.
Beschreibung des Stands der Technik Description of the Related Art
Die maßgeblichen Gefahren leistungsfähiger modemer Antriebsbatterien sind:  The relevant dangers of powerful modern drive batteries are:
• Selbstentzündung, Explosion, Freisetzung toxischer Substanzen  • Auto-ignition, explosion, release of toxic substances
• Unfallbedingtes Anliegen hoher Spannungen außerhalb der Batterie, z.B. an  • Accidental high voltage problem outside the battery, e.g. at
ungeschützten Stellen im Automobil  unprotected places in the automobile
• Anliegen hoher Spannungen an oder in der Batterie.  • High voltage concerns on or in the battery.
Selbstentzündung, Explosion oder Freisetzung toxischer Substanzen kann in Abhängigkeit von der Batteriechemie spontan, während der Aufladung, während der Stromentnahme oder nach Fremdeinwirkung vorkommen. Besonders Lithium-Ionen-Batterien oder Lithiummetall- Luft- oder Zink-Luft-Batterien sind für Gefahren dieser Art bekannt, beispielsweise durch Kurzschlüsse aufgrund von Dentritenwachstum. Abhilfe kann geschaffen werden durch die Auswahl eigensicherer Batterie-Chemien, z.B. auf Basis von Lithium-Eisenphosphat- Elektroden oder durch Einsatz leistungsfähiger Trennmembranen. Self-ignition, explosion or release of toxic substances may occur spontaneously, during charging, during power draw or after external influence, depending on the battery chemistry. Especially lithium ion batteries or lithium metal air or zinc air batteries are known for dangers of this kind, for example due to short circuits due to dendrite growth. Remedy can be provided by the selection of intrinsically safe battery chemistries, e.g. based on lithium iron phosphate electrodes or by using efficient separation membranes.
Moderne Traktionsbatterien weisen Spannungen bis zu 750 Volt und Ströme bis zu 200 A auf. In Einzelfällen können noch höhere Spannungen oder Ströme benötigt werden. Im Falle einer Verunfallung könnten in all diesen Ausführungen hochstrom- und Modern traction batteries have voltages up to 750 volts and currents up to 200 A. In some cases even higher voltages or currents may be needed. In the case of an accident could be in all these designs high-current and
hochspannungsführende Kontakte oder Leitungen abgerissen werden, die wiederum Bauteile unter Spannung setzen können, welche auch von den Passagieren oder Rettungskräften berührt werden. Diese Gefahren können in der Regel durch wirksame Abschaltvorrichtungen, z.B. Abschaltschütze verhindert werden. high-voltage contacts or cables are demolished, in turn Can stress components, which are also touched by the passengers or rescue workers. These dangers can usually be prevented by effective shutdown devices, eg shutdown contactors.
Dennoch kann es vorkommen, dass die Batterie seilbst durch eine Verunfallung mechanisch beeinträchtigt oder zerstört wird und somit die innen liegende Verkabelung mit berührbaren Teilen in Verbindung kommen kann, beispielsweise dem Metallgehäuse. Auch im Servicefall werden nach Öffnung des Batteriegehäuses hochspannungsführende Leitungen zugänglich. Dadurch sind erhöhte Anforderungen an das Servicepersonal und die Ausstattung der Werkstätten zu stellen. Nevertheless, it can happen that the battery itself is mechanically impaired or destroyed by an accident and thus the internal wiring can come into contact with accessible parts, for example the metal housing. Even in case of service high-voltage cables are accessible after opening the battery case. As a result, increased demands are placed on the service personnel and the equipment of the workshops.
Diese Erfindung beschreibt eine Batterie, die diese Problemstellung löst, da deren This invention describes a battery that solves this problem, since their
Komponenten außerhalb des störungsfreien Betriebs keine erhöhten und damit potentiell gefährlichen Spannungen oder Ströme aufweisen können. Die benötigten hohen Components outside the trouble-free operation can have no elevated and thus potentially dangerous voltages or currents. The needed high
Spannungen und Ströme werden nur dann bereitgestellt wenn ein planmäßiger Voltages and currents are only provided if they are scheduled
Betriebszustand gegeben ist. In allen anderen Fällen z.B. im Ruhe- oder Wartungszustand sowie bei Störungen oder Verunfallungen sind potentiell gefährliche Spannungen oder Ströme weder an den Batteriekontakten noch innerhalb der Batterie anzutreffen. Operating condition is given. In all other cases, e.g. in the resting or maintenance state as well as in case of malfunctions or accidents, potentially dangerous voltages or currents can not be found either at the battery contacts or inside the battery.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Die erfindungsgemäße Batterie besteht aus einer Zusammenschaltung einzelner Module, die selbst nur Spannungen unterhalb der Gefahrenschwelle besitzen. Ein durch Sensoren und Signalgeber mit Informationen versorgtes Sicherheitsmanagement sorgt durch Ansteuerung eines zweistufigen Batteriemanagement dafür, dass die Module nur bei ordnungsgemäßen Betrieb leitend geschaltet werden und nur in diesem Fall Strom entnommen werden kann. Im Störfall, Standby oder bei Wartungen ist die Stromführung auf Ebene der Batteriemodule unterbrochen geschaltet, sodass an keiner Stelle der Batterie gefährliche Spannungen anliegen können.  The battery according to the invention consists of an interconnection of individual modules, which themselves have only voltages below the danger threshold. By providing a two-stage battery management, a safety management system supplied with information by sensors and signal transmitters ensures that the modules are only switched on during normal operation and that only in this case can power be drawn. In the event of a fault, standby or maintenance, the power supply is switched off at the level of the battery modules so that dangerous voltages can not be present at any point in the battery.
Das Prinzip der erfindungsgemäßen eigensicheren Batterie basiert auf folgendem Vorgehen:The principle of the intrinsically safe battery according to the invention is based on the following procedure:
• Das Zentrale Batteriemanagement-Modul sendet bei ordnungsgemäßem Betrieb in kurzen Abständen ein Statussignal, das„AH Clear Signal". • The Central Battery Management Module sends a status signal, the "AH Clear Signal", at short intervals when properly operated.
• Zellen sind im Grundzustand, d.h. wenn kein Signal anliegt, immer ausgeschaltet Cells are in the ground state, i. if no signal is present, always off
• Mit Empfang des„All Clear Signals" schalten die Module leitend und bleiben dies, solange das„All Clear Signal" anliegt. • When the "All Clear Signal" is received, the modules will turn on and remain on as long as the "All Clear Signal" is present.
• Mit Einstellung des„All Clear Signals" schalten alle Module sofort auf nicht leitend. Alternativ kann ein„Disconnecf'-Signal im Abschaltfall erzeugt und verteilt werden, das den Abschaltvorgang der Schalt-Module bewirkt. • By setting the "All Clear Signal", all modules immediately switch to non-conductive. Alternatively, a "Disconnecf" signal can be generated and distributed in the shutdown case, which causes the switching off of the switching modules.
Dieses Konzept wird durch folgende Komponenten realisiert This concept is realized by the following components
1. Batterie-Module  1. Battery modules
2. Schalt-Module  2. Switching modules
3. Lokale Batteriemanagement-Module  3. Local battery management modules
4. Zentraler Batteriemanagement-Modul  4. Central battery management module
5. Sicherheitsmanagement-Modut  5. Safety Management Modut
6. Batterieinterne Sensoren und Signalgeber  6. Internal battery sensors and signalers
7. Externe Sensoren und Signalgeber  7. External sensors and signalers
8. Zentrale Abschalteinheit  8. Central switch-off unit
Im Folgenden sind die genannten Einzeikomponenten der eigensicheren Batterie The following are the mentioned single components of the intrinsically safe battery
beschrieben: described:
1. Batterie-Module 1. Battery modules
Die Energie der Batterie wird in Einzelzellen gespeichert. Eine oder mehrere Einzelzellen werden zu Batterie-Modulen zusammengeschaltet.  The energy of the battery is stored in single cells. One or more single cells are interconnected to battery modules.
Es können Zellen unterschiedlicher Batteriechemien zur Herstellung der Batterie verwendet werden, z.B. Lithium-Ionen-Zellen, Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen, andere auf Lithiumhattige Elektroden basierte Zellen oder Redoxsysteme wie z.B. Zink-Luftzelien. Cells of different battery chemistries can be used to make the battery, e.g. Lithium-ion cells, lithium-iron-phosphate cells, other lithium-based electrode based cells, or redox systems, e.g. Zinc Luftzelien.
Die Einzelzellen werden dabei auf unterschiedliche Weise zu Batteriemodulen The individual cells thereby become battery modules in different ways
zusammengefasst. Abbildung 3 zeigt mögliche Modulausführungen. Die kleinste summarized. Figure 3 shows possible module versions. The smallest
Moduleinheit besteht aus einer einzelnen Zelle. Vorzugsweise werden jedoch mehrere Zellen in Reihe geschaltet, sodass geeignete Modul-Spannungen erzeugt werden können. Module unit consists of a single cell. Preferably, however, multiple cells are connected in series, so that appropriate module voltages can be generated.
Beispielsweise können 10 oder 12 Lithium-Eisenphosphat-Zellen mit einer Zellspannung von 3,2 V zu einem Modul in Reihe geschaltet werden, sodass Module mit 32 V oder 38 V entstehen. Die Einzelzeilen können innerhalb eines Moduls auch parallel geschaltet werden, sodass sich höhere Speicherkapazitäten oder Ströme entstehen. Vorzugsweise werden Zellen sowohl in Reihe geschaltet, um gewünschte Spannungen zu erzielen, als auch parallel geschaltet um gewünschte Stromstärken oder Speicherkapazitäten zu erhalten. Dabei sind sämtliche Kombinationen von Serien und Reihen möglich. Die Modulspannung sollte unterhalb eines Levels liegen, dass bei Kontakt potentiell gefährlich sein kann, z.B. bei 36 V oder 48 V. Abbildung 1 und 2 zeigen den Aufbau der Batterie. Jeweils ein Batterie-Modul wird dabei erfindungsgemäß mit einem Schalt-Modul und einem Lokalen Batteriemanagement-Modul zu einer Einheit aggregiert. Diese Einheiten werden dann in Reihe geschaltet. Die For example, 10 or 12 lithium iron phosphate cells with a cell voltage of 3.2V can be connected in series to form a module, resulting in 32V or 38V modules. The individual lines can also be connected in parallel within a module, resulting in higher storage capacities or currents. Preferably, cells are both connected in series to achieve desired voltages, as well as connected in parallel to obtain desired currents or storage capacities. All combinations of series and rows are possible. The module voltage should be below a level that can be potentially dangerous when in contact, eg at 36 V or 48 V. Figures 1 and 2 show the structure of the battery. In each case a battery module is aggregated according to the invention with a switching module and a local battery management module to form a unit. These units are then connected in series. The
Modulspannung multipliziert mit der Anzahl der Einheiten ergibt die Batteriespannung. Module voltage multiplied by the number of units gives the battery voltage.
(Abbildung 1). Zusätzlich können die gewählten Reihen auch parallel geschaltet werden. (Abbildung 2). (Illustration 1). In addition, the selected rows can also be connected in parallel. (Figure 2).
2. Schalt-Modul 2nd switching module
Ein Charakteristikum der erfindungsgemäßen Batterie ist der Schaltmodul der jeweils einem Batteriemodul zugeordnet ist. Der Schaltmodul dient dazu, den betreffenden Batteriemodul zu- oder abzuschalten  A characteristic of the battery according to the invention is the switching module which is assigned in each case to a battery module. The switching module is used to switch the relevant battery module on or off
Technisch besteht der Schaltmodul aus einer Steuereinheit zur Signalgenerierung und einem schaltenden Bauteil. Als Schaltbauteil kann ein Relais, ein Schütz oder ein Leistungsschalter z.B. ein MOSFET dienen. Die Steuereinheit erhält vom lokalen Batteriemanagement-Moduf ein Signal, das den ordnungsgemäßen Zustand der Batterie und es Verbrauchers Technically, the switching module consists of a control unit for signal generation and a switching component. As a switching component, a relay, a contactor or a circuit breaker, e.g. to serve a MOSFET. The control unit receives from the local battery management module a signal indicating the proper condition of the battery and the consumer
bezeichnet Das Signa! wird vorzugsweise als kontinuierliche Pulsfolge gegeben. Solange die Pulsfolge empfangen wird, erzeugt die Steuereinheit das Signal zum Anziehen des Relais oder des Schützes. Bei Ausführung mit einem Leistungsschalter schaltet sie den MOSFET in den leitenden Zustand und hält diesen solange aufrecht, solange das Pulssignal anliegt. The Signa! is preferably given as a continuous pulse train. As long as the pulse train is received, the control unit generates the signal to energize the relay or the contactor. When equipped with a circuit breaker, it turns the MOSFET on and holds it on while the pulse signal is present.
Vorzugsweise wird der Schaltmodul als eine parallele Schaltung eines Leistungsschalters mit einem Relais ausgeführt. Wenn Batterien mit induktiven Lasten genutzt werden, entstehen beim Abschaltvorgang sehr hohe Spannungen. Die bedingt dass qualitativ hochwertige und damit teuere Schütze oder Relais einzusetzen sind. Alternativ können Leistungsschalter wie MOSFETs eingesetzt werden. MOSFETs mit entsprechend hohen Sperrspannungen weisen allerdings immer noch recht hohe Innenwiderstände auf, sodass aufgrund des Preferably, the switching module is implemented as a parallel circuit of a circuit breaker with a relay. When batteries with inductive loads are used, very high voltages occur during the switch-off process. This requires that high quality and therefore expensive contactors or relays are used. Alternatively, circuit breakers such as MOSFETs can be used. However, MOSFETs with correspondingly high reverse voltages still have quite high internal resistance, so due to the
Spannungsabfalls relativ hohe Verluste entstehen. Insofern wird vorzugsweise eine Voltage drop relatively high losses occur. In this respect, preferably one
Schaiteinheit gewählt, in der ein Relais und ein MOSFET parallel geschaltet werden. Im leitenden Zustand fließt der Strom aufgrund des sehr geringen Innnenwiderstandes vornehmlich über das Relais. Beim Schaltvorgang wird nun zuerst das Relais abgeschaltet und ganz kurze Zeit später der MOSFET. Auf diese Weise wird das Relais nicht mit erhöhten Abschaltspannungen belastet und kann somit relativ klein und preiswert dimensioniert werden. Der MOSFET wird noch einige Millisekunden leitend gehalten, indem das Gate kurzzeitig noch aus einer Abschaltverzögerung versorgt wird, vorzugsweise indem ein Kondensator nach Abschalten des Haltesignals entladen wird. Schaiteinheit selected in which a relay and a MOSFET are connected in parallel. In the conducting state, the current mainly flows through the relay due to the very low internal resistance. During the switching process, the relay is now switched off first and very shortly thereafter the MOSFET. In this way, the relay is not burdened with increased cut-off voltages and can thus be relatively small and inexpensive dimensioned. The MOSFET is kept conducting for a few milliseconds by turning off the gate is briefly supplied from a turn-off delay, preferably by a capacitor is discharged after switching off the hold signal.
Alternativ kann der Abschalt- Modul nur bei einem Teil der in Reihe geschalteten Batterie- Module zugeschaltet werden. Bei Parallel-Schaltungen können einzelne Reihe stillgelegt oder zugeschaltet werden, ohne dass die ganze Batterie stromlos geschaltet wird. So können z.B. Reserve-Schaitungen realisiert werden, die im klassischen Kraftfahrzeug dem Reserve-Tank entsprechen. Alternatively, the shutdown module can be switched on only for part of the battery modules connected in series. In parallel circuits, single row can be shut down or switched on without the whole battery is de-energized. Thus, e.g. Reserve circuits are realized, which correspond to the reserve tank in the classic motor vehicle.
3. Lokales Batteriemanagement-Modul 3. Local battery management module
Die Lokalen Batteriemanagement-Module haben im Interesse einer zyklenschonenden Stromentnahme und zyklenschonenden Ladung folgende klassische Aufgaben:  The local battery management modules have the following classical tasks in the interest of a cycle-conserving current drain and cycle-conserving charge:
• Lastmanagement  • load management
• Ausbalancieren der Zeilen.  • Balancing the lines.
Es können aktive oder passive Systeme zum Einsatz kommen.  Active or passive systems can be used.
Weiterhin erfassen die lokalen Batteriemanagement-Module Daten von in den zugehörigen Batteriemodulen wie z.B. Spannungen oder Ströme. Darüber hinaus verarbeiten sie Signale batterieintegrierter Sensoren, z.B. die Batteriemodul-Temperatur oder Verletzungen oder Manipulationen am Modulgehäuse. Furthermore, the local battery management modules acquire data from in the associated battery modules, such as the battery modules. Voltages or currents. In addition, they process signals from battery integrated sensors, e.g. the battery module temperature or injury or tampering with the module housing.
Die beschriebenen Daten werden vom Lokalen Batteriemanagement-Modul zum Zentralen Batteriemanagement-Modul weitergeleitet, von diesem zum Sicherheitsmanagement-Modul weitergeleitet und dort verarbeitet. The data described are forwarded from the Local Battery Management Module to the Central Battery Management Module, forwarded by the latter to the Security Management Module and processed there.
Daneben haben die Lokalen Batteriemanagement-Module erfindungsgemäß die Aufgabe, das„All-Clear" und„Disconnecf-Signal, das vom Sicherheitsmanagement über das zentrale Batteriemanagement zur Verfügung gestellt wird, zu verarbeiten und das Schaltsignal an das zugehörige Scha!tmodui weiterzuleiten. In addition, the local battery management modules according to the invention have the task to process the "all-clear" and "Disconnecf signal, which is provided by the safety management via the central battery management available, and forward the switching signal to the associated Scha! Tmodui.
Die Schalt-Module können alternativ auch direkt vom Zentralen Batteriemanagement angesteuert werden. The switching modules can alternatively also be controlled directly by the central battery management.
4. Zentrales Batteriemanagement-Modul 4. Central battery management module
Das zentrale Batteriemanagement hat folgende klassische Aufgaben:  The central battery management has the following classic tasks:
• Zellschutz vor Überspannung, Tiefentladung, Temperatur • Ladekontralle • Cell protection against overvoltage, over-discharge, temperature • Charging accounts
• Lastmanagement  • load management
• Bestimmung des Ladezustandes  • Determining the state of charge
• Bestimmung der Zellgesundheit  • Determination of cell health
• Aufzeichnung der Batteriehistorie  • Recording the battery history
• Authentifizierung und Identifizierung  • Authentication and identification
• Kommunikation.  • communication.
Das erfindungsgemäße Zentrale Batteriemanagement-Modul hat dazu hin folgende The central battery management module according to the invention has the following
Aufgaben: Tasks:
• Bereitstellung des All-Clear-Signals vom Sicherheitsmangement an die Lokalen Batteriemanagement-Module  • Provision of the All-Clear signal from the security management to the Local Battery Management Modules
• Verarbeiten des Disconnect-Signals vom Sicherheitsmanagement, ggf. Verteilung an die Lokalen Batteriemanagement-Module.  • Processing of the disconnect signal from the safety management, if necessary distribution to the local battery management modules.
Die Kommunikation zwischen dem Zentralen Batteriemanagement-Modul, dem  The communication between the central battery management module, the
Sicherheitsmanagement-Modul und den Lokalen Batteriemanagement-Modulen erfolgt auf einer gemeinsam genutzten Datenleitung. Dabei sind diese Komponenten als dienten z.B. eines CA N- Bus-Systems anzusprechen. Safety Management Module and the Local Battery Management Modules are on a shared data line. These components are used as e.g. to address a CA N-Bus system.
5. Sicherheitsmanagement-Modul 5. Security management module
Das Sicherheitsmanagement-Modul erfasst und analysiert die Daten batterieintemer und - externer Signalgeber, Datenquellen und Sensoren. Aufgrund der Signallage überprüft das Modul, ob ein ordnungsgemäßer Betriebszustand vorliegt Weiterhin prüft es, ob von der Batterie Strom bezogen werden soll, ob Strom rückgespeist werden soll oder ob die Batterie geladen werden soll.  The safety management module collects and analyzes the data from battery-powered and - external signalers, data sources and sensors. On the basis of the signal position, the module checks whether a correct operating state is present. It also checks whether the battery should receive power, whether power should be fed back or whether the battery should be charged.
Nur in dem Fall, dass sowohl ein ordnungsgemäßer Zustand also auch einer der drei genannten Operationen vorliegt, gibt das Sicherheitmanagement-Modul ein Freigabesignal, das sogenannte„AI! Clear Signal". Das„AU Clear Signal" ist vorzugsweise eine Pulsfolge, die fortlaufend gesendet wird, solange der ordnungsgemäße Betriebszustand anhält und eine Operation durchgeführt wird. Only in the event that both a proper condition and one of the three operations mentioned is present, the security management module gives a release signal, the so-called "AI! Clear Signal. "The" AU Clear Signal "is preferably a pulse train that is continuously transmitted as long as the proper operating state continues and an operation is performed.
Werden von den internen oder externen Signalgebern oder Sensoren Signale erhalten, die eine Störung oder einen Unfall anzeigen, z.B. vom Airbag oder dem Molded Interconnect Device (MID) der Batterie, gibt das Sicherheitsmanagement ein Disconnect-Signal, das die Sendung des All-Clear-Signals sofort beendet Dadurch unterbrechen alle Schalt-Module sofort den Stromfluss. Alternativ kann die Sendung des„AH Clear Signals" im Störfall eingestellt werden. If signals are received from the internal or external signalers or sensors that indicate a fault or accident, eg from the airbag or the Molded Interconnect Device (MID) of the battery, the safety management system outputs a disconnect signal indicating the transmission of the all-clear signal. Signal immediately terminated This means that all switching modules immediately interrupt the current flow. Alternatively, the transmission of the "AH Clear signal" can be set in the event of a fault.
6. Batterieinteme Sensoren und Signalgeber 6. Battery Intake Sensors and Signalers
Neben der Messung von Spannung und Stromstärke können batterieinteme Sensoren die Temperatur im Batteriemodul sowie weitere Daten, z.B. zur Unversehrtheit der  In addition to the measurement of voltage and current, battery-internal sensors can monitor the temperature in the battery module as well as other data, e.g. to the integrity of the
Modulgehäuse erfassen. Capture module housing.
Dazu wird das Warnsignal mithilfe eines Molded Interconnect Device (MID) erzeugt. Als Molded Interconnect Device (Spritzgegossener Schaltungsträger) werden elektronische Bauteile bezeichnet, bei denen metallische Leiterbahnen auf spritzgegossene To do this, the warning signal is generated using a Molded Interconnect Device (MID). Molded interconnect devices are electronic components in which metal interconnects are injection-molded
Kunststoffträger aufgetragen werden. Es wird eine MID Struktur auf der Oberfläche des Modulgehäuses aufgebracht, kleine Stromflüsse oder Kapazitäten angelegt und diese überwacht Eine Zerstörung des Gehäuses erzeugt eine Änderung, die als Signal ausgegeben wird. Plastic carrier are applied. A MID structure is applied to the surface of the module housing, small current flows or capacitances are created and monitored. A destruction of the housing produces a change which is output as a signal.
Die Batterieintemen Sensoren sind vorzugsweise an die Lokalen Batterie management- Module angeschlossen. Diese erfassen die Signale und geben diese an das Zentrale- Batterie management weiter. Sicherheitsrelevante Daten werden zum The battery internal sensors are preferably connected to the local battery management modules. These detect the signals and pass them on to the central battery management. Security relevant data becomes the
Sicherheitsmangement-Modul weitergeleitet. Security Management module forwarded.
7. Externe Sensoren und Signalgeber 7. External sensors and signalers
Signale externen Signalgebern und Sensoren sowie sicherheitsrelevante Daten der Fahrzeugsteuerung werden an das Sicherheitsmanagement-System übergeben, vorzugsweise über CAN-Bus. Beispiele sind:  Signals from external signal transmitters and sensors as well as safety-related data from the vehicle control system are transferred to the safety management system, preferably via CAN bus. Examples are:
• Anforderung Strombezug: Gaspedal-Betätigung  • Electricity demand: accelerator pedal operation
• Anforderung Lademodus: Steckerkontakt Ladekabel  • Request charging mode: plug contact charging cable
• Alarm: Auslöser des Airbags.  • Alarm: trigger the airbag.
8. Zentrale Abschalteinheit 8. Central switch-off unit
Die Zentrale Abschalteinheit besteht in der Regel aus einem Hauptschütz, das beide Phasen trennt. Alternativ können die Konzepte der Schalt-Module zum Einsatz kommen. Gesteuert wird die Zentrale Abschalteinheit vom Zentralen Batteriemanagement-System.  The central disconnection unit usually consists of a main contactor, which separates both phases. Alternatively, the concepts of the switching modules can be used. The central switch-off unit is controlled by the central battery management system.
Alternativ kann ein kaskadierendes System zum Einsatz kommen, bei dem zunächst das Hauptschütz stromlos schaltet und dann in kurzer Folge die Schalt-Module. In diesem Fall können einfachere Relais zu Einsatz kommen, die die Module isolieren. Alle Module können physikalisch getrennt als Einzelkornponenten aufgebaut werden oder können als logische Module verstanden werden, die zu integrierten Einheiten Alternatively, a cascading system can be used, in which first the main contactor is de-energized and then in quick succession the switching modules. In this case, simpler relays can be used to insulate the modules. All modules can be physically separated as single-component components or can be understood as logical modules that are integrated units
zusammengefasst werden. Insbesondere kann das Sicherheitsmanagement- und das zentrale Batteriemanagement-Modul vorteilhaft in einer Baueinheit zusammengefasst werden. Die Batteriemodule können zusammen mit dem Schaltmodul und dem lokalen Batteriemanagement-Modul vorzugsweise jeweils in einem Gehäuse zusammengebaut werden. be summarized. In particular, the safety management and the central battery management module can be advantageously combined in a single unit. The battery modules can preferably be assembled together with the switching module and the local battery management module in each case in a housing.
Konstruktive Ausführung Constructive design
Das Gehäuse der Gesamtbatterie kann vorzugsweise als stabile Rahmenkonstruktion - z.B. in Art eines Schubladenschrankes - mit innen liegenden Führungsschienen ausgeführt werden. Auf den Führungsschienen werden die Batteriemodule in eigenem Gehäuse hintereinander in die Fächer der Rahmenkonstruktion eingeschoben.  The housing of the overall battery may preferably be designed as a stable frame construction - e.g. in the manner of a drawer cabinet - with internal guide rails. On the guide rails, the battery modules are inserted in their own housing one behind the other in the compartments of the frame construction.
Auf der Vorderseite der Batteriemodulgehäuse befinden sich vorzugsweise On the front of the battery module housing are preferably
Steckverbindungen (femafe) für Strom (ein Pol), Daten und Kühlung (Zufuhr), die beim Einschieben in entsprechende Gegen Verbindungen (male) in der Rückwand des Connections (femafe) for current (one pole), data and cooling (supply) which, when inserted into corresponding counter connections (male) in the back wall of the
Gesamtbatteriegehäuses einkoppeln. Coupling of the entire battery housing.
Auf der Rückseite der Batteriemodule befinden sich an denselben Positionen die On the back of the battery modules are located at the same positions
entsprechenden Verbindungen (male) für Strom (der andere Pol), Daten und Kühlung (Ableitung). Dadurch können mehrere Module hintereinander eingeschoben und dabei miteinander verbunden werden. corresponding connections (male) for current (the other pole), data and cooling (derivative). As a result, several modules can be inserted one behind the other and connected to each other.
Der Frontdeckel enthält an den zugeordneten Positionen der Fächer female-Kontakte für Strom und Kühlung, die beim Schließen des Deckels einkoppeln. So werden die The front cover contains at the assigned positions of the compartments female contacts for power and cooling, which couple when closing the lid. So will the
Verbindungen der kompletten Batterie hergestellt und eine Freischaltung kann wie beschrieben vorgenommen werden. Statt eines Frontdeckels können auch die einzelnen Fächer mit einzelnen Deckeln verschlossen werden oder es werden die Fächerreihen jeweils mit einem Deckel verschlossen. Auf diese Weise kann auf sehr einfache Weise die Wartung der Batterie vorgenommen werden oder einzelne Module oder das gesamte Set der Module ausgetauscht werden. In jedem Fall ist ein Kontakt mit Teilen ausgeschlossen, die potentiell gefährliche Spannungen aufweisen könnten. Die Gehäuseverkleidung kann vorzugsweise in ABS, GFK oder PU-Sandwich mit Schaumzwischenlage oder als Aluminium-Sandwich ausgeführt werden. Optional kann darauf das MI D-System aufgebracht werden. Connections of the complete battery made and a release can be made as described. Instead of a front cover and the individual compartments can be closed with individual lids or the fan rows are each closed with a lid. In this way, the maintenance of the battery can be made in a very simple manner or individual modules or the entire set of modules can be replaced. In any case, contact with parts that could potentially have dangerous voltages is excluded. The housing cover can preferably be made in ABS, GRP or PU sandwich with foam liner or as aluminum sandwich. Optionally, the MI D system can be applied to it.

Claims

Patentansprüche claims
1. Eine modulare Batterie  1. A modular battery
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass diese aus einer Serien- und Parallelschaltung von Batteriemodulen besteht, die jeweils einzeln an- und abgeschaltet werden können. that this consists of a series and parallel connection of battery modules, each of which can be switched on and off individually.
2. Eine modulare Batterie IL Anspruch 1, 2. A modular battery IL claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Zentrale Batteriemanagement-Modul bei ordnungsgemäßem Betrieb fortlaufend in kurzen Abständen ein Statussignal sendet, das die Batteriemodule einschaltet und eingeschaltet hält that, when operated properly, the central battery management module continuously transmits a status signal at short intervals which turns on and keeps on the battery modules
3. Eine modulare Batterie It. Anspruch 1, 3. A modular battery It. Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das ein Sicherheitsmanagement-Modul fortlaufend Sensor- und Signalgeberdaten auswertet und bei festgestelltem ordnungsgemäßen Betriebszustand das that a safety management module continuously evaluates sensor and signal transmitter data and when the proper operating state is established
Batteriemanagement-Modul autorisiert, fortlaufend in kurzen Abständen ein Statussignal zu senden, das die Batteriemodule einschaltet und eingeschaltet hält. Battery management module authorizes to continuously send a status signal at short intervals, which turns on the battery modules and keeps them on.
4. Eine modulare Batterie It. Anspruch 1, 4. A modular battery It. Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Sicherheitsmanagement-Modul fortlaufend Sensor- und Signalgeberdaten auswertet und bei festgestellter Störung die Sendung des Statussignals unterbindet, was zu einer Abschaltung der Batterie-Module führt. the safety management module continuously evaluates the sensor and signal transmitter data and, if a fault has been detected, prevents the transmission of the status signal, which leads to a shutdown of the battery modules.
5. Eine modulare Batterie It Anspruch 1 , 5. A Modular Battery It is Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus mehreren Batterie-Modulen besteht, die jeweils mit einem Schalt-Modul und eine Lokalen Batteriemanagement-Modul verbunden sind, welche durch ein Zentrales Batteriemanagement-Modul in Verbindung mit einem Sicherheitsmanagement-Modul gesteuert werden, aufgrund von Signalen aus Batterieinternen Sensoren und Signalgeber sowie Externen Sensoren und Signalgebern. that it consists of several battery modules, each connected to a switching module and a local battery management module, which are controlled by a central battery management module in conjunction with a safety management module, based on signals from in-battery sensors and auto switches as well as external sensors and signalers.
6. Eine modulare Batterie It Anspruch 5, 6. A Modular Battery It is Claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Schalt-Module und Lokalen Batteriemanagement-Module zu einer Einheit zusammengefasst werden. characterized, that in each case the switching modules and local battery management modules are combined into one unit.
7. Eine modulare Batterie It Anspruch 5, 7. A modular battery It claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeweils ein Batterie-Modul, der zugehörige Schaltmodul und das lokale that in each case a battery module, the associated switching module and the local
Batteriemanagement-Modul zu einer Einheit in eigenem Gehäuse zusammengefasst werden.  Battery management module to be combined into a unit in its own housing.
8. Eine modulare Batterie It. Anspruch 5, 8. A modular battery It. Claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Batteriemodule in einer Batterie gemeinsam zusammengefasst werden. that the battery modules are combined in a battery together.
9. Eine modulare Batterie It Anspruch 1, 9. A Modular Battery It is Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus Batteriemodulen besteht die ihrerseits aus einer Zelle bestehen. that this consists of battery modules which in turn consist of a cell.
10. Eine modulare Batterie It Anspruch 1 , 10. A Modular Battery It is Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus Batteriemodulen besteht, die ihrerseits aus beliebig vielen Zellen bestehen, die in Reihe geschaltet sind, wobei darauf zu achten ist dass die Modulspannung ein potentiell gefährliches Level von 50 V nicht überschreitet. this consists of battery modules, which in turn consist of any number of cells connected in series, whereby care must be taken that the module voltage does not exceed a potentially dangerous level of 50 V.
11. Eine modulare Batterie It Anspruch 1, 11. A Modular Battery It is Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus Batteriemodulen besteht, die ihrerseits aus beliebig vielen Zellen bestehen, die parallel geschaltet sind. that this consists of battery modules, which in turn consist of any number of cells that are connected in parallel.
12. Eine modulare Batterie It Anspruch 1 , 12. A Modular Battery It Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus Batteriemodulen besteht die ihrerseits aus beliebig vielen Zellen bestehen, die parallel und in Reihe geschaltet sind. that this consists of battery modules which in turn consist of any number of cells that are connected in parallel and in series.
13. Eine modulare Batterie It Anspruch 1 , 13. A Modular Battery It Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem aus einem Relais aufgebauten Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann. that each battery module is connected to a switching module constructed from a relay that can switch the battery module on and off.
14. Eine modulare Batterie IL Anspruch 1, 14. A modular battery IL claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Ivlodul mit einem aus einem Schütz aufgebauten Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann. that each battery Ivlodul is connected to a built-up of a contactor switching module that can turn on and off the battery module.
15. Eine modulare Batterie IL Anspruch 1, 15. A modular battery IL claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem aus einem Leistungsschalter aufgebauten Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann. in that each battery module is connected to a switching module constructed from a circuit breaker which can switch the battery module on and off.
16. Eine modulare Batterie IL Anspruch 15, 16. A modular battery IL claim 15,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem aus einem Leistungsschalter in Bauform eines MOSFET aufgebauten Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann. that each battery module is connected to a built-up of a circuit breaker in the form of a MOSFET switching module, which can turn on and off the battery module.
17. Eine modulare Batterie It. Anspruch 1, 17. A Modular Battery It. Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann und dieser aus ein parallel wirkenden Relais und Leistungsschalter aufgebaut ist. 8. Eine modulare Batterie IL Anspruch 17, that each battery module is connected to a switching module that can turn on and off the battery module and this is composed of a parallel-acting relay and circuit breaker. 8. A modular battery IL claim 17,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann und dieser aus ein parallel wirkenden Relais und Leistungsschalter in Bauform eines MOSFET aufgebaut ist. that each battery module is connected to a switching module that can turn on and off the battery module and this is composed of a parallel-acting relay and circuit breaker in the design of a MOSFET.
19. Eine modulare Batterie IL Anspruch 1, 19. A modular battery IL claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine in Form eines Molded Interconnect Device ausgeführte funktionale that a functional executed in the form of a Molded Interconnect Device
Gehäuseoberfläche bei Verletzung und Zerstörung ein Warnsignal erzeugt, welche dem Sicherheitsmanagement-Modul zur Weiterverarbeitung zugeführt wird. Housing surface generates a warning signal in case of injury and destruction, which is fed to the safety management module for further processing.
20. Eine modulare Batterie IL Anspruch , 20. A modular battery IL claim,
dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einer Serienschaitung von Batteriemodulen besteht, die jeweils einzeln an- und abgeschaltet werden können. characterized, that this consists of a Serienschaitung of battery modules, which can be switched on and off individually.
21. Eine modulare Batterie It Anspruch 20, 21. A Modular Battery It is Claim 20,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Zentrale Batteriemanagement-Modul bei ordnungsgemäßem Betrieb fortlaufend in kurzen Abständen ein Statussignal sendet, das die Batteriemodule einschaltet und eingeschaltet hält  that, when operated properly, the central battery management module continuously transmits a status signal at short intervals which turns on and keeps on the battery modules
22. Eine modulare Batterie IL Anspruch 20, 22. A modular battery IL claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das ein Sicherheitsmanagement-Modul fortlaufend Sensor- und Signalgeberdaten auswertet und bei festgestelltem ordnungsgemäßen Betriebszustand das that a safety management module continuously evaluates sensor and signal transmitter data and when the proper operating state is established
Batteriemanagement-Modul autorisiert fortlaufend in kurzen Abständen ein Statussignal zu senden, das die Batteriemodule einschaltet und eingeschaltet hält. The battery management module authorizes continuously to send a status signal at short intervals, which turns on the battery modules and keeps them on.
23. Eine modulare Batterie It. Anspruch 20, 23. A modular battery It. Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Sicherheitsmanagement-Modul fortlaufend Sensor- und Signalgeberdaten auswertet und bei festgestellter Störung die Sendung des Statussignals unterbindet, was zu einer Abschaltung der Batterie-Module führt. the safety management module continuously evaluates the sensor and signal transmitter data and, if a fault has been detected, prevents the transmission of the status signal, which leads to a shutdown of the battery modules.
24. Eine modulare Batterie It. Anspruch 20, 24. A modular battery It. Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus mehreren Batterie-Modulen besteht, die jeweils mit einem Schalt-Modul und eine Lokalen Batteriemanagement-Modul verbunden sind, welche durch ein Zentrales Batteriemanagement-Modul in Verbindung mit einem Sicherheitsmanagement-Modul gesteuert werden, aufgrund von Signalen aus Batterieinternen Sensoren und Signalgeber sowie Externen Sensoren und Signalgebern. that it consists of several battery modules, each connected to a switching module and a local battery management module, which are controlled by a central battery management module in conjunction with a safety management module, based on signals from in-battery sensors and auto switches as well as external sensors and signalers.
25. Eine modulare Batterie IL Anspruch 24, 25. A modular battery IL claim 24,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeweils die Schalt-Module und Lokalen Batteriemanagement-Module zu einer Einheit zusammengefasst werden. that in each case the switching modules and local battery management modules are combined into one unit.
26. Eine modulare Batterie IL Anspruch 24, 26. A modular battery IL claim 24,
dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Batterie-Modul, der zugehörige Schaltmodul und das lokale Batteriemanagement-Modul zu einer Einheit in eigenem Gehäuse zusammengefasst werden. characterized, that in each case a battery module, the associated switching module and the local battery management module are combined into a unit in its own housing.
27. Eine modulare Batterie It Anspruch 24, 27. A Modular Battery It is Claim 24,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Batteriemodule in einer Batterie gemeinsam zusammengefasst werden.  that the battery modules are combined in a battery together.
28. Eine modulare Batterie It Anspruch 20, 28. A Modular Battery It is Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus Batteriemodulen besteht, die ihrerseits aus einer Zelle bestehen. that this consists of battery modules, which in turn consist of a cell.
29. Eine modulare Batterie IL Anspruch 20, 29. A modular battery IL claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus Batteriemodulen besteht, die ihrerseits aus beliebig vielen Zellen bestehen, die in Reihe geschaltet sind, wobei darauf zu achten ist dass die Modulspannung ein potentiell gefährliches Level von 50 V nicht überschreitet. this consists of battery modules, which in turn consist of any number of cells, which are connected in series, whereby it is to be ensured that the module voltage does not exceed a potentially dangerous level of 50 V.
30. Eine modulare Batterie It. Anspruch 20, 30. A modular battery It. Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus Batteriemodulen besteht, die ihrerseits aus beliebig vielen Zellen bestehen, die parallel geschaltet sind. that this consists of battery modules, which in turn consist of any number of cells that are connected in parallel.
31. Eine modulare Batterie It Anspruch 20, 31. A Modular Battery It is Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass diese aus Batteriemodulen besteht, die ihrerseits aus beliebig vielen Zellen bestehen, die parallel und in Reihe geschaltet sind. that this consists of battery modules, which in turn consist of any number of cells that are connected in parallel and in series.
32. Eine modulare Batterie It Anspruch 20, 32. A Modular Battery It is Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem aus einem Relais aufgebauten Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann. that each battery module is connected to a switching module constructed from a relay that can switch the battery module on and off.
33. Eine modulare Batterie ft Anspruch 20, 33. A modular battery according to claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem aus einem Schütz aufgebauten Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann. each battery module is connected to a contactor-mounted switching module that can turn the battery module on and off.
34. Eine modulare Batterie It Anspruch 20, 34. A Modular Battery It is Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem aus einem Leistungsschalter aufgebauten Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann. in that each battery module is connected to a switching module constructed from a circuit breaker which can switch the battery module on and off.
35. Eine modulare Batterie IL Anspruch 34, 35. A modular battery IL claim 34,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem aus einem Leistungsschalter in Bauform eines MOSFET aufgebauten Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann, each battery module is connected to a switching module constructed from a circuit breaker in the design of a MOSFET, which can switch the battery module on and off,
36. Eine modulare Batterie lt. Anspruch 20, 36. A modular battery according to claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann und dieser aus ein parallel wirkenden Relais und Leistungsschalter aufgebaut ist. that each battery module is connected to a switching module that can turn on and off the battery module and this is composed of a parallel-acting relay and circuit breaker.
37. Eine modulare Batterie It. Anspruch 36, 37. A modular battery It. Claim 36,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jeder Batterie-Modul mit einem Schalt-Modul verbunden ist, der den Batterie-Modul an- und abschalten kann und dieser aus ein parallel wirkenden Relais und Leistungsschalter in Bauform eines MOSFET aufgebaut ist. that each battery module is connected to a switching module that can turn on and off the battery module and this is composed of a parallel-acting relay and circuit breaker in the design of a MOSFET.
38. Eine modulare Batterie It Anspruch 20, 38. A Modular Battery It is Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine in Form eines Molded Interconnect Device ausgeführte funktionale that a functional executed in the form of a Molded Interconnect Device
Gehäuseoberfläche bei Verletzung und Zerstörung ein Warnsignal erzeugt, welche dem Sicherheitsmanagement-Modul zur Weiterverarbeitung zugeführt wird. Housing surface generates a warning signal in case of injury and destruction, which is fed to the safety management module for further processing.
39. Eine modulare Batterie It. Anspruch 1 , 39. A Modular Battery It. Claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ein Batterie-Modul zusammen mit dem zugehörigen Schalt-Modul und Lokalen that a battery module together with the associated switching module and local
Batteriemanagement-Modul ein einem Gehäuse verbaut wird, das auf Führungsschienen ein Gesamtbatteriegehäuse eingeschoben wird und das auf Vorder- und Rückseite an jeweils gleicher Position ein Kontakt für Strom, Daten und Kühlung hat. Battery management module is installed in a housing, which is inserted on guide rails, a total battery housing and has on the front and back in the same position in each case a contact for power, data and cooling.
40. Eine modulare Batterie It Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, 40. A modular battery It claim 39, characterized,
dass mehrere Batterie-Modul-Gehäuse hintereinander in das Gesamtbatteriegehäuse eingeschoben werden und dadurch durch die auf Vorder- und Rückseite an jeweils gleicher Position befindlichen Kontakte für Strom, Daten und Kühlung miteinander verbunden werden. that a plurality of battery module housing are inserted one behind the other into the overall battery housing and thereby connected by the located on the front and back at the same position contacts for power, data and cooling each other.
41. Eine moduiare Batterie It. Anspruch 20, 41. A Moduiare Batterie It. Claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ein Batterie-Modul zusammen mit dem zugehörigen Schalt-Modul und Lokalen Batteriemanagement-Modul ein einem Gehäuse verbaut wird, das auf Führungsschienen ein Gesamtbatteriegehäuse eingeschoben wird und das auf Vorder- und Rückseite an jeweils gleicher Position ein Kontakt für Strom, Daten und Kühlung hat. a battery module together with the associated switching module and local battery management module is installed in a housing, which is pushed onto guide rails, an overall battery housing and has on the front and back in the same position in each case a contact for power, data and cooling ,
42. Eine moduiare Batterie It. Anspruch 41 , 42. A Modular Battery It. Claim 41,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass mehrere Batterie-Modul-Gehäuse hintereinander in das Gesamtbatteriegehäuse eingeschoben werden und dadurch durch die auf Vorder- und Rückseite an jeweils gleicher Position befindlichen Kontakte für Strom, Daten und Kühlung miteinander verbunden werden. that a plurality of battery module housing are inserted one behind the other into the overall battery housing and thereby connected by the located on the front and back at the same position contacts for power, data and cooling each other.
PCT/DE2011/001751 2010-11-02 2011-09-20 Inherently safe modular battery for accident-prone applications WO2012062255A2 (en)

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