DE19705192A1

DE19705192A1 - Multi-cell battery charge monitoring system

Info

Publication number: DE19705192A1
Application number: DE19705192A
Authority: DE
Inventors: Rudi Dr Wieczorek
Original assignee: MIKRON GES fur INTEGRIERTE MI
Current assignee: MIKRON GES fur INTEGRIERTE MI
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 1997-10-30

Abstract

The monitoring system uses at least two switches (42,43;44,45) respectively connected in parallel with each of the battery cells (2,3,4,5). The switches are provided by semiconductor switch elements e.g. MOSFETs, with current limiting elements, e.g. resistances, preventing short-circuiting of the battery cells when the switches are open. A control circuit may compare the voltages of at least two battery cells with one another or with given reference values, to provide signals for operation of at least one of the switches for balancing the state of charge of the cells of for diverting the current of at least one cell or bridging at least one of the cells.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Batterie gemäß Anspruch 23 und 24. Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Überwachungssystem für eine Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 33. Schließlich betrifft die Erfindung eine Batterie gemäß Anspruch 36.The present invention relates to a monitoring system according to the preamble of claim 1. The invention further relates a method for monitoring a battery according to claim 23 and 24. In another aspect, the present relates Invention on a monitoring system for a battery according to the Preamble of claim 33. Finally, the invention relates a battery according to claim 36.

Es ist bekannt, eine aufladbare Batterie während des Ladevor gangs zu überwachen. Zu den überwachten Parametern gehört die Temperatur oder ein aktueller Ladezustand der Batterie. Das Überwachen derartiger Parameter dient zur optimalen Steuerung des Ladevorgangs, so daß dieser beispielsweise möglichst schnell und batterieschonend erfolgt. Ebenfalls dient das Überwachen des Ladevorgangs einer Batterie dazu, für eine erhöhte Sicherheit des Ladevorgangs zu sorgen. Das Beachten von Sicherheitsaspekten ist, insbesondere beim Laden von Lithiumionen-Batterien (LiION-Batterien), aufgrund der durch Überladen der Batterien erzeugten Gefahrenpotentiale, unbedingt erforderlich und besitzt höchste Priorität.It is known to charge a rechargeable battery during charging gangs to monitor. The monitored parameters include Temperature or a current state of charge of the battery. The Monitoring such parameters is used for optimal control of the charging process, so that this is done as quickly as possible, for example and is battery-saving. The monitoring of the Charging a battery for this, for increased security to ensure the charging process. Observing security aspects is, especially when charging lithium ion batteries (LiION batteries), due to those generated by overcharging the batteries Potential hazards, absolutely necessary and possesses the highest Priority.

Bei einer aus mehreren Einzelzellen zusammengesetzten Batterie ist keine Lösung für das Problem von unterschiedlichen Ladungs zuständen der einzelnen Zellen bekannt. Wenn von mehreren in Reihe geschalteten Zellen eines Batteriepacks eine Zelle voll ständig geladen ist, während die anderen Zellen beispielsweise nur halb aufgeladen sind, ist dies aus einer Messung der ge samten Batteriespannung, d. h. der Summe der Spannungen der in der Reihe geschalteten Zellen, nicht entnehmbar. Eine weitere Ladung wäre - aufgrund der fast vollen Zelle - sehr gefährlich.With a battery composed of several individual cells is not a solution to the problem of different cargo states of the individual cells known. If of several in Row of cells in a battery pack one cell full is constantly charged while the other cells, for example are only half charged, this is from a measurement of the ge entire battery voltage, d. H. the sum of the tensions in cells in series, not removable. Another Charge would be very dangerous due to the almost full cell.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine erhöhte Sicherheit während des Ladens und/oder Entladens einer Batterie, die insbesondere aus mehreren Zellen besteht, zu sorgen. The invention is therefore based on the object for an increased Safety while charging and / or discharging a battery, which in particular consists of several cells.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale bzw. durch die Merk male des Anspruchs 23 bzw. 24 gelöst.The object of the invention is characterized in the Part of claim 1 contained features or by the Merk Male of claim 23 and 24 solved.

Sind den einzelnen Zellen der Batterie Schalter parallel ge schaltet, so können diese Schalter derart angesteuert werden, daß bestimmte Zellen, die beispielsweise defekt sind aus der Batterie entfernt werden. Ferner kann die Ansteuerung der Schalter dazu verwendet werden, den Ladezustand der einzelnen Zellen, der bei den einzelnen Zellen unterschiedlich sein kann, während des Ladens und/oder Entladens der Batterie auszugleich en.Are the individual cells of the battery switches in parallel switches, these switches can be controlled in such a way that certain cells that are defective, for example, from the Battery are removed. Furthermore, the control of the Switches are used to check the charge level of each Cells, which can be different for the individual cells, balance during battery charging and / or discharging en.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die erfindungsgemäße Aufgabe bei einem Überwachungssystem für eine Batterie, wobei das System wenigstens einen seriellen Schalter aufweist, der in Reihe zu der Batterie geschaltet ist, und zum Unterbrechen der Ladung und/oder Entladung verwendet werden kann, und wobei wenigstens zwei Schaltungsanordnungen zur Steu erung der Ladung und/oder Entladung oder zur Batterieüberwachung vorgesehen sind, dadurch gelöst, daß das System zur Verbindung der Schaltungsanordnungen eine Leitung aufweist, wobei der se rielle Schalter über die Leitung von wenigstens einer der Schal tungsanordnungen ansteuerbar ist.According to a further aspect of the present invention, the task according to the invention in a monitoring system for a Battery, the system having at least one serial switch has, which is connected in series to the battery, and Interruption of charge and / or discharge can be used can, and wherein at least two circuit arrangements for control charge and / or discharge or for battery monitoring are provided, solved in that the system for connection of the circuit arrangements has a line, the se rielle switch on the line of at least one of the scarf device arrangements can be controlled.

Dadurch wird nicht nur eine Leitung eingespart, über die die beiden Schaltungsanordnungen miteinander in Verbindung stehen, und die sonst keinem weiteren Zwecke dient, was bei integrierten Schaltungen gleichbedeutend mit dem Einsparen eines Pin-Kontakts ist, sondern es wird möglich, aus Redundanzgründen mehrere Schaltungsanordnungen zur Steuerung des Ladens und/oder Entla dens oder zur Batterieüberwachung vorzusehen, wobei diese Schal tungsanordnungen mit den übrigen Schaltungsanordnungen ohne das Vorsehen von gesonderten Leitungen (bzw. Chipkontakten) in Ver bindung stehen können.This not only saves one line through which the the two circuit arrangements are connected to one another, and which otherwise serves no other purpose, which is the case with integrated Circuits synonymous with saving a pin contact is, but it becomes possible for redundancy reasons several Circuit arrangements for controlling charging and / or discharging dens or to provide battery monitoring, this scarf line arrangements with the other circuit arrangements without that Provision of separate lines (or chip contacts) in Ver can be bound.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.Further preferred embodiments of the invention are in the dependent claims disclosed.

Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen der selben wird bzw. werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:The invention and other advantages and refinements of the the same will be described below with reference to the Drawing described in more detail. The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Schaltungsanordnung eines erfindungs gemäßen Batterieüberwachungssystems, das eine Ladevorrichtung, eine Steuerschaltung und eine Sicherheitsschaltung aufweist; Fig. 1 is a schematic circuit diagram of a battery monitoring system according to the Invention comprising a charging device, a control circuit and a safety circuit;

Fig. 2 schematisch den Aufbau der Sicherheitsschaltung der Fig. 1; Fig. 2 shows schematically the structure of the safety circuit of Fig. 1;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform eines der Umleitungs transistoren der Sicherheitsschaltung der Fig. 2; Fig. 3 shows an alternative embodiment of one of the redirection transistors of the safety circuit of Fig. 2;

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform der Anordnung eines der Umleitungstransistoren der Sicherheitsschaltung der Fig. 2; Fig. 4 shows an alternative embodiment of the arrangement of one of the bypass transistors of the safety circuit of Fig. 2;

Fig. 5 eine alternative Ausführungsform einer in die Sicher heitsschaltung der Fig. 2 integrierten Ladevorrichtung; Fig. 5 is an alternative embodiment of the secure integrated circuit of Figure 2 integrated charging device.

Fig. 6 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Sicherheitsschal tung der Fig. 2 im Überblick darstellt; Fig. 6 is a flowchart showing an overview of the operation of the safety circuit of Fig. 2;

Fig. 7 ein Flußdiagramm, das die Sicherheitsüberprüfungsbe triebsart des Flußdiagramms der Fig. 6 im Detail darstellt; und Fig. 7 is a flowchart detailing the security check mode of the flowchart of Fig. 6; and

Fig. 8 ein Flußdiagramm, das die Ladungsausgleichsbetriebsart des Flußdiagramms der Fig. 6 im Detail darstellt. Fig. 8 is a flowchart illustrating the charge compensation mode of the flowchart of FIG. 6 in detail.

In der Zeichnung bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben bzw. entsprechende Elemente. In den Flußdiagrammen bzw. Progamm ablaufplänen der Fig. 6-8 bezeichnen Pfeile die Richtung des Progammablaufs, rechteckige Kästen Operationen bzw. Anweisungen mit einem Eingang und einem Ausgang und rautenförmige Kästen Verzweigungen bzw. bedingte Anweisungen, wobei wenn die angege bene Bedingung erfüllt ist, der waagrechte Zweig (JA) durchlau fen wird, und wenn nicht, der senkrechte Zweig (NEIN) fortge setzt wird. Ein rechteckiger Kasten mit seitlichen Doppelstri chen bezeichnet zusammenfassend eine Prozedur bzw. ein Unterpro gramm.In the drawing, the same reference numerals designate the same or corresponding elements. In the flowcharts or program flow diagrams of FIGS . 6-8, arrows denote the direction of the program sequence, rectangular boxes operations or instructions with an input and an output and diamond-shaped boxes branching or conditional instructions, if the specified condition is met, the horizontal branch (YES) is run through, and if not, the vertical branch (NO) is continued. A rectangular box with double lines on the side summarizes a procedure or a subroutine.

In Fig. 1 ist eine Batterie 1 gezeigt, die vier in Reihe mit einander verbundene Zellen 2, 3, 4, 5 aufweist. Das System zur Überwachung der Batterie weist eine Steuerschaltung 6, eine Sicherheitsschaltung 7 eine Ladevorrichtung 8 auf. Die Lade vorrichtung 8 ist über Leitungen 9, 10 mit dem Pluspol (+) bzw. dem Minuspol (-) der Batterie 1 verbunden. Zur Steuerung des Ladens ist zwischen der Steuerschaltung 6 und der Ladevorrich tung 8 eine Datenleitung 11 und eine Taktleitung 12 vorgesehen. Die Sicherheitsschaltung greift über Leitungen 13, 14, die mit den beiden Polen der Zelle 2 der Batterie 1 verbunden sind, die Spannung der Zelle 2 ab. Analog greift die Sicherheitsschaltung 6 über die Leitung 14 und eine Leitung 15 die Spannung der Zelle 3 ab, über die Leitung 15 und eine Leitung 16 die Spannung der Zelle 4 ab und über die Leitung 16 und eine Leitung 17 die Spannung der Zelle 5 ab. Über die Leitung 13 und 17, die mit dem Pluspol (+) bzw. dem Minuspol (-) der Batterie verbunden sind, kann die Spannung der Batterie 1 direkt abgegriffen werden. Ein Shunt-Widerstand 18 ist vorgesehen, damit die Sicherheitsschal tung 6 über die Leitung 17 und eine Leitung 19, die mit den bei den Enden des Widerstands 18 verbunden sind, den bei der Ladung und/oder Entladung fließenden Strom messen kann. In Serie zu der Batterie 1 sind zwei Feldeffekttransistoren 20, 21 vorgesehen. Der Feldeffekttransistor 20 ist ein Entladungstransistor, d. h. durch die Ansteuerung seiner Gate-Elektrode kann ein Strom beim Entladen unterbrochen und dadurch gesteuert werden. Der Feld effekttransistor 21 ist ein Ladungstransistor, d. h. durch An steuern seiner Gate-Elektrode kann ein Ladestrom unterbrochen werden. Aus der Bauart der MOS-FET-Transistoren 20, 21, denen man eine (nichteingezeichnete) Diode parallel geschaltet hinzudenken kann, wird somit ein bipolarer Schalter realisiert. Selbstver ständlich könnte auch ein einziges bipolar schaltendes Schalt element anstelle der Transistoren 20, 21 verwendet werden. Die Steuerschaltung 6 steuert den Transistor 20 über eine Leitung 22, über die die Steuerschaltung 6 mit der Gate-Elektrode des Transistors 20 verbunden ist. Ähnlich steuert die Steuerschal tung 6 den Transistor 21 über eine Leitung 23, die die Steuer schaltung 6 mit der Gate-Elektrode des Transistors 21 verbindet, an. Die Sicherheitsschaltung 7 ist zur Ansteuerung der Transi storen 20, 21 über Leitungen 24 bzw. 25 mit deren Gate-Elektroden verbunden. Somit können die Steuerschaltung 6 und die Sicher heitsschaltung 7 durch geeignetes Ansteuern der Transistoren 20, 21 den Ladevorgang und/oder den Entladevorgang unterbrechen. Die Leitung (bzw. der Leitungsabschnitt) 23, die zur Ansteuerung der Gate-Elektrode des Transistors 21 von der Steuerschaltung 6 verwendet wird, ist mit der Leitung (bzw. dem Leitungsabschnitt) 25 verbunden, so daß die Leitungen 23, 25 nicht nur zur Ansteuer ung des die Ladung unterbrechenden Transistors 21 verwendet wer den können, sondern auch zum Datenaustausch zwischen der Steuer schaltung 6 und der Sicherheitsschaltung 7. Die Sicherheits schaltung 7 weist Leitungen 33, 34 auf, die mit den beiden Polen der Zelle 2 der Batterie 1 verbunden sind, und über die die Spannung der Zelle 2 abgegriffen werden kann. Über die Leitung 34 und eine Leitung 35 kann die Spannung der Zelle 3 abgegriffen werden. Ähnlich kann über die Leitung 35 und einer Leitung 36 die Spannung an der Zelle 4 und über die Leitung 36 an einer Leitung 37 die Spannung an der Zelle 5 abgegriffen werden.In Fig. 1, a battery 1 is shown having in series with interconnected cells 2, 3, 4, 5, four. The system for monitoring the battery has a control circuit 6 , a safety circuit 7 and a charging device 8 . The charging device 8 is connected via lines 9 , 10 to the positive pole (+) or the negative pole (-) of the battery 1 . To control charging, a data line 11 and a clock line 12 is provided between the control circuit 6 and the device 8 Ladevorrich. The safety circuit taps the voltage of cell 2 via lines 13 , 14 , which are connected to the two poles of cell 2 of battery 1 . Analog reaches 15, the voltage of the cell 3 from the safety circuit 6 via the line 14 and a line through the line 15 and a line 16, the voltage of the cell 4, and via the line 16 and a line 17, the voltage of the cell 5 from. The voltage of battery 1 can be tapped directly via lines 13 and 17 , which are connected to the positive pole (+) and the negative pole (-) of the battery. A shunt resistor 18 is provided so that the safety circuit 6 via line 17 and a line 19 , which are connected to the ends of the resistor 18 , can measure the current flowing during charging and / or discharging. Two field effect transistors 20 , 21 are provided in series with the battery 1 . The field effect transistor 20 is a discharge transistor, that is to say, by driving its gate electrode, a current can be interrupted during discharge and can be controlled thereby. The field effect transistor 21 is a charge transistor, ie by controlling its gate electrode, a charge current can be interrupted. A bipolar switch is thus realized from the design of the MOS-FET transistors 20 , 21 , which one can think of a (not shown) diode connected in parallel. Of course, a single bipolar switching element could be used instead of the transistors 20 , 21 . The control circuit 6 controls the transistor 20 via a line 22 , via which the control circuit 6 is connected to the gate electrode of the transistor 20 . Similarly, the control TIC 6 the transistor 21 via a line 23 connecting the control circuit 6 to the gate electrode of the transistor 21 on. The safety circuit 7 is connected to control the transistors 20 , 21 via lines 24 and 25 with their gate electrodes. Thus, the control circuit 6 and the safety circuit 7 can interrupt the charging process and / or the discharging process by suitably controlling the transistors 20 , 21 . The line (or the line section) 23 , which is used for driving the gate electrode of the transistor 21 by the control circuit 6 , is connected to the line (or the line section) 25 , so that the lines 23 , 25 not only for Control of the charge interrupting transistor 21 who can use the, but also for data exchange between the control circuit 6 and the safety circuit. 7 The safety circuit 7 has lines 33 , 34 which are connected to the two poles of the cell 2 of the battery 1 , and via which the voltage of the cell 2 can be tapped. The voltage of cell 3 can be tapped via line 34 and line 35 . Similarly, the voltage on cell 4 can be tapped via line 35 and line 36 and the voltage on cell 5 via line 36 on line 37 .

Wie man am besten der Fig. 2 entnimmt weist die Sicherheits schaltung 7 vier Feldeffekttransistoren 42, 43, 44, 45 auf, die den Zellen 2, 3, 4 bzw. 5 parallel geschaltet sind. Der Transistor 42 ist über die Leitungen 33, 34 mit den Polen der Zelle 2, der Transistor 43 über die Leitungen 34, 35 mit den Polen der Zelle 3, der Transistor 44 über die Leitungen 35, 36 mit den Polen der Zelle 4 und der Transistor 45 über die Leitungen 36, 37 mit den Polen der Zelle 5 verbunden. Ein Operationsverstärker 52 ist über die Leitungen 33, 34 mit den Polen der Zelle 2 verbunden, um deren Spannung zu messen. Ein Operationsverstärker 53 ist über die Leitungen 34, 35 mit den Polen der Zelle 3 verbunden, um deren Spannung zu messen. Ein Operationsverstärker 54 ist über die Leitungen 35, 36 mit den Polen der Zelle 4 verbunden, um deren Spannung zu messen. Ein Operationsverstärker 55 ist über die Leitungen 36, 37 mit den Polen der Zelle 5 verbunden, um deren Spannung zu messen. Ein Operationsverstärker 56 ist über die Leitung 37 und eine Leitung 38 mit dem Shunt-Widerstand 18 verbunden, um den bei der Ladung und/oder Entladung fließenden Strom zu messen. Die Ausgänge der Operationsverstärker 52, 53, 54, 55, 56 sind mit einer Auswerteelektronik 60 verbunden. Zum Vergleich der Zellenspannungen mit vorgegebenen Referenzspann ungen weist die Sicherheitsschaltung eine Referenzspannungs quelle 61 auf, die mit der Auswerteschaltung 60 verbunden ist. Zur Ansteuerung der Transistoren 42, 43, 44, 45 sind die Transi storen 42, 43, 44, 45 über Leitungen 62, 63, 64 bzw. 65 mit einem 4-Bit-Zähler (oder einem Schieberegister) 66 verbunden, der mit der Auswerteelektronik 60 verbunden ist. Um bei dem Pin bzw. An schluß der Sicherheitsschaltung 7, der über die Leitungen 25 und 23 mit der Steuerschaltung 6 in Verbindung steht, einen Polari tätskonflikt zu vermeiden ist eine Kurzschlußschutzschaltung 67, die insbesondere einen Vorwiderstand aufweisen kann, in der Sicherheitsschaltung 7, an dem Ausgang zur Leitung 25 vorgese hen.As best seen in FIG. 2, the safety circuit 7 has four field effect transistors 42 , 43 , 44 , 45 , which are connected in parallel to the cells 2 , 3 , 4 and 5 . The transistor 42 is connected via lines 33 , 34 to the poles of cell 2 , the transistor 43 via lines 34 , 35 to the poles of cell 3 , the transistor 44 via lines 35 , 36 to the poles of cell 4 and Transistor 45 is connected to the poles of cell 5 via lines 36 , 37 . An operational amplifier 52 is connected via lines 33 , 34 to the poles of cell 2 in order to measure their voltage. An operational amplifier 53 is connected via lines 34 , 35 to the poles of cell 3 in order to measure their voltage. An operational amplifier 54 is connected via lines 35 , 36 to the poles of cell 4 in order to measure their voltage. An operational amplifier 55 is connected via lines 36 , 37 to the poles of cell 5 in order to measure their voltage. An operational amplifier 56 is connected via line 37 and line 38 to shunt resistor 18 in order to measure the current flowing during charging and / or discharging. The outputs of the operational amplifiers 52 , 53 , 54 , 55 , 56 are connected to evaluation electronics 60 . To compare the cell voltages with predetermined reference voltages, the safety circuit has a reference voltage source 61 which is connected to the evaluation circuit 60 . For driving the transistors 42, 43, 44 Transistor 45 storen 42, 43, 44, 45 via lines 62, 63, connected to 64 or 65 with a 4-bit counter (or shift register) 66, which with the Evaluation electronics 60 is connected. In order to avoid a polarity conflict at the pin or at the circuit of the safety circuit 7 , which is connected to the control circuit 6 via the lines 25 and 23 , a short-circuit protection circuit 67 , which may in particular have a series resistor, in the safety circuit 7 , at hen the exit to line 25 vorgese.

Den Kern der vorliegenden Erfindung bilden die den Zellen 2, 3, 4, 5 parallel geschalteten einzeln ansteuerbaren Transistoren 42, 43, 44 bzw. 45, durch durch deren Ansteuerung ein Ladungs ausgleich der Zellen 2, 3, 4, 5 herbeigeführt werden kann. Ferner kann durch deren Ansteuerung, wenn der Strom an den Zellen 2, 3, 4, 5 ohne einen Kurzschluß, also durch ein Strombegrenzungs element wie z. B. einen Widerstand in Serie zu einem Transistor, der Zellen vorbeigeleitet wird (vgl. Fig. 4), eine defekte Zelle aus der Batterie "entfernt" werden.The core of the present invention is formed by the individually controllable transistors 42 , 43 , 44 and 45 , which are connected in parallel to the cells 2 , 3 , 4 , 5 and by means of which a charge equalization of the cells 2 , 3 , 4 , 5 can be brought about. Furthermore, by controlling them when the current at the cells 2 , 3 , 4 , 5 without a short circuit, that is, by a current limiting element such as. B. a resistor in series with a transistor, the cells bypassed (see. Fig. 4), a defective cell can be "removed" from the battery.

Im folgenden wird mit beispielhaften Zahlenwerten der Betrieb bzw. die Funktion der Steuerschaltung 6 und der Sicherheits schaltung 7 näher beschrieben.The operation or the function of the control circuit 6 and the safety circuit 7 is described in more detail below with exemplary numerical values.

Die Steuerschaltung 6 mißt die einzelnen Zellenspannungen und gibt über die Leitung 11 ein Signal an die Ladevorrichtung 8, um eine optimale Ladespannung bzw. einen optimalen Ladestrom ein zustellen. Dazu kann die Steuerschaltung 6 einen Speicher auf weisen, in der batterietyp- bzw. batterieexemplarspezifische Daten gespeichert sind. Ferner kann die Steuerschaltung 6 auch die Geschichte der einzelnen Zellen (Beeinträchtigung der Chemie durch z. B. eine einmalige Überladung) speichern. Die Steuerschaltung 6 sendet einen Alarm zu der Ladevorrichtung 8, falls die von einem (nicht gezeigten) Temperatursensor ange zeigte Temperatur der Batterie 1 einen vorgegebenen Wert über steigt. Ferner überträgt die Steuerschaltung 6 einen Alarm an die Ladevorrichtung 8, wenn die gemessene Zellenspannung inner halb bestimmter Bereiche liegt. Falls zum Laden eine Spannung von z. B. 4,15 Volt mal die Anzahl der Zellen und ein Strom von 1C vorgesehen ist, wird von der Steuerschaltung 6 ein Alarm an die Ladevorrichtung 8 übertragen, wenn irgendeine Zellenspannung in dem Bereich von 4,25 Volt und 4,30 Volt ist, wobei dieser Alarm die Ladespannung in 50 mV/Zelle-Schritten verringert, bis die Warnung nicht mehr auftritt. Falls irgendeine Zellenspannung zwischen 4,30 Volt und 4,35 Volt liegt, sendet die Steuerschal tung 6 einen Alarm an die Ladevorrichtung 8, die Ladung zu unterbrechen und den Ladestrom abzuschalten. Falls irgendeine Zellenspannung größer als 4,35 Volt ist, wird der Sicherheits ausgang der Steuerschaltung 6 angeschaltet, d. h. über die Lei tung 23 wird der Transistor 21 angesteuert, bis alle Zellen spannungen unter 4,1 Volt gesunken sind. Über die Leitungen 23 und 25 steht die Steuerschaltung 6 mit der Sicherheitsschaltung 7 in Verbindung, und zwar zum Übertragen von digitaler Informa tion um zu bestimmen, welcher der Umleitungstransistoren 42, 43, 44, 45 angeschaltet wird. Das Protokoll dieser Nachricht ist ein "return-to-one" 4-Bit-Datum, das in der Sicherheitsschaltung gespeichert wird, um die Umleitungstransistoren 42, 43, 44, 45 zu steuern. Der Zellenladungsausgleichsalgorithmus ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Steuerschaltung 6 im plementiert. Dieser Algorithmus kann aber auch zusätzlich (aus Redundanzgründen) oder lediglich in der Sicherheitsschaltung 7 implementiert sein.The control circuit 6 measures the individual cell voltages and gives a signal to the charging device 8 via the line 11 in order to set an optimal charging voltage or an optimal charging current. For this purpose, the control circuit 6 can have a memory in which data specific to the battery type or battery specimen are stored. Furthermore, the control circuit 6 can also store the history of the individual cells (impairment of the chemistry by, for example, a single overload). The control circuit 6 sends an alarm to the charging device 8 if the temperature of the battery 1 indicated by a (not shown) temperature sensor exceeds a predetermined value. Furthermore, the control circuit 6 transmits an alarm to the charging device 8 when the measured cell voltage is within certain ranges. If a voltage of z. B. 4.15 volts times the number of cells and a current of 1C is provided, the control circuit 6 transmits an alarm to the charging device 8 if any cell voltage is in the range of 4.25 volts and 4.30 volts, this alarm reduces the charging voltage in 50 mV / cell steps until the warning no longer occurs. If any cell voltage is between 4.30 volts and 4.35 volts, the control circuit 6 sends an alarm to the charger 8 to interrupt the charging and turn off the charging current. If any cell voltage is greater than 4.35 volts, the safety output of the control circuit 6 is switched on, that is, via the line 23 , the transistor 21 is driven until all cell voltages have dropped below 4.1 volts. Via the lines 23 and 25 , the control circuit 6 is connected to the safety circuit 7 , specifically for transmitting digital information in order to determine which of the redirection transistors 42 , 43 , 44 , 45 is switched on. The protocol of this message is a "return-to-one" 4-bit data that is stored in the safety circuit to control the redirection transistors 42 , 43 , 44 , 45 . In a preferred exemplary embodiment, the cell charge compensation algorithm is implemented in the control circuit 6 . However, this algorithm can also be implemented additionally (for reasons of redundancy) or only in the safety circuit 7 .

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform für einen oder mehrere der Umleitungstransistoren 42, 43, 44, 45. Die Zellen 2, 3, 4, 5 dürfen aus Sicherheitsgründen nicht kurzgeschlossen werden. Daher kann man die Transistoren 42, 43, 44, 45 nicht lediglich durch Schalter ersetzen, sondern beispielsweise (exemplarisch bei der Zelle 2) durch eine Kombination von einem Schalter 70 mit einem Strombegrenzungselement, das durch einen seriellen Widerstand 71 dargestellt ist. Bei den Umleitungstransistoren 42, 43, 44, 45 ergibt sich das Strombegrenzungselement aus dem inneren Widerstand der Transistoren (über die source-drain-Strecke). Fig. 3 shows an alternative embodiment for one or more of the bypass transistors 42, 43, 44, 45. For safety reasons, cells 2 , 3 , 4 , 5 must not be short-circuited. Transistors 42 , 43 , 44 , 45 can therefore not only be replaced by switches, but for example (for example in cell 2 ) by a combination of a switch 70 with a current limiting element, which is represented by a serial resistor 71 . In the case of the redirection transistors 42 , 43 , 44 , 45 , the current limiting element results from the internal resistance of the transistors (via the source-drain path).

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform der Beschaltung von einer oder mehreren der Zellen 2, 3, 4, 5 gezeigt. Beispiels weise ist ein Transistor 42 (analog Fig. 2) parallel zu der Zelle 2 geschaltet. Für den Fall, in dem der oben erwähnte Innenwiderstand des Transistors 42 zu klein ist, oder für den Fall, daß die Zelle 2 vollständig aus der Reihenschaltung der Zellen 2, 3, 4, 5 der Batterie 1 "entfernt" werden muß, z. B. wenn die Zelle 2 defekt ist, ist in Reihe zu der Zelle 2 (zwischen der Zelle 2 und der Zelle 3) ein weiterer Transistor 72 vor gesehen. Durch Ansteuerung ("Öffnen") des Transistors 72 kann ein Kurzschluß der Zelle 2 verhindert werden und ebenfalls kann die Zelle 2 in dem Fall eines Defekts aus der Batterie 1 ent fernt werden, da der Pluspol (+) der Batterie 1 über die Leitung 73 (bei "geschlossenem" Transistor 42) direkt mit dem Pluspol der Zelle 3 in Verbindung steht. Auf diese Weise wird eine Über brückung einer defekten Zelle realisiert.In FIG. 4, an alternative embodiment of the circuit is shown by one or more of the cells 2, 3, 4, 5. For example, a transistor 42 (analogous to FIG. 2) is connected in parallel to cell 2 . In the case in which the above-mentioned internal resistance of the transistor 42 is too small, or in the event that the cell 2 must be "removed" completely from the series connection of the cells 2 , 3 , 4 , 5 of the battery 1 , e.g. B. if cell 2 is defective, another transistor 72 is seen in series with cell 2 (between cell 2 and cell 3 ). By activating ("opening") the transistor 72 , a short circuit of the cell 2 can be prevented and also the cell 2 can be removed from the battery 1 in the event of a defect, since the positive pole (+) of the battery 1 via the line 73 (with "closed" transistor 42 ) directly connected to the positive pole of cell 3 . In this way, a defective cell is bridged.

Fig. 5 ist eine schematische (vereinfachte) Wiedergabe der Fig. 2, wobei eine Spule 74 in Reihe zu dem Transistor 21 geschaltet ist. Dadurch kann die Kombination aus Transistor 21 und Spule 74 als ein Schaltnetzteil zum Laden der Batterie 1 verwendet wer den, wodurch in der Batterie 1 eine Laderegelung integriert ist. Eine Diode 75 ist parallel zu der Spule 74 und der Batterie 1 vorgesehen, damit die in der Spule 74 gespeicherte Energie beim Unterbrechen des Ladevorgangs durch den Transistor 21 abfließen kann. Die in Fig. 1 dargestellte externe Ladevorrichtung 8 ist bei diesem Ausführungsbeispiel also überflüssig. Ferner können weitere in der Technik bekannte Bauteile zur Realisation eines Schaltregelung in der Schaltung der Fig. 5 integriert sein. Beim Entladen stellt die Spule 74 ein Strombegrenzungselement dar. Statt dessen könnte beim Entladen die Spule 74 durch Ansteuerung von (nicht dargestellten) Schaltern kurzgeschlossen werden. FIG. 5 is a schematic (simplified) representation of FIG. 2, with a coil 74 connected in series with transistor 21 . As a result, the combination of transistor 21 and coil 74 can be used as a switching power supply for charging the battery 1 , which means that a charge control is integrated in the battery 1 . A diode 75 is provided in parallel with the coil 74 and the battery 1 so that the energy stored in the coil 74 can flow through the transistor 21 when the charging process is interrupted. The external charging device 8 shown in FIG. 1 is therefore superfluous in this exemplary embodiment. Furthermore, other components known in the art for realizing a switching control can be integrated in the circuit of FIG. 5. When unloading, the coil 74 a current limiting element. Instead, the coil may be short-circuited by controlling (not shown) switches 74 when unloading.

Ein Ausführungsbeispiel für einen derartigen Ladungsausgleichs algorithmus wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 beschrieben. An embodiment of such a charge balancing algorithm is described with reference to FIG. 8.

Die Sicherheitsschaltung 7 vergleicht unter Verwendung der Kom paratoren 52, 53, 54, 55 jede Zellenspannung mit einer vorgegebenen oberen und unteren Schwellenspannung. Falls irgendeine Zellen spannung größer als 4,35 Volt ist, wird der Feldeffekttransistor 21 ausgeschaltet, bis jede Zellenspannung unter 4,1 Volt ge fallen ist. Falls irgendeine Zellenspannung kleiner als 2,5 Volt ist, wird der Feldeffekttransistor 20 ausgeschaltet bis alle Zellenspannungen über 2,7 Volt gestiegen sind. Der Transistor 21 wird sowohl von der Steuerschaltung 6 als auch von der Sicher heitsschaltung 7 gesteuert. Der Ausgang der Steuerschaltung 6, an dem die Leitung 23 angeschlossen ist, ist ein "open-drain"-Ausgang, um eine ODER-Verbindung mit dem Ausgang der Sicher heitsschaltung 7, an dem die Leitung 25 angeschlossen ist, sicherzustellen, um die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 21 anzusteuern. Ferner ist eine Temperaturmessung in der Sicher heitsschaltung 7 implementiert, um die Feldeffekttransistoren in dem Fall eines hohen Temperaturanstiegs auf dem Chip, z. B. auf 100°C, abzuschalten. Der Ausgang der Sicherheitsschaltung 7, an dem die Leitung 25 angeschlossen ist, ist ein bidirektionaler Eingang/Ausgang-Anschluß. Als ein Ausgang schaltet er den Feld effekttransistor 21 aus, falls irgendeine Zellenspannung größer als 4,35 Volt ist und als ein Eingang empfängt er das Protokoll von der Steuerschaltung 6, um die vier Umleitungstransistoren zu steuern, die die Zellen mit einem Strom von 10 mA entladen. Über die Leitung 25 können weitere identische oder abgewandelte Sicherheitsschaltungen 7 oder eine weitere Steuerschaltung 6 in das Batterieüberwachungssystem integriert werden. Die Lade vorrichtung 8 legt einen balancierenden bzw. ausgleichenden Ladestrom von z. B. 10 mA an, falls beim Laden eine Zelle das Ladeendekriterium erfüllt hat.The safety circuit 7 compares each cell voltage with a predetermined upper and lower threshold voltage using the comparators 52 , 53 , 54 , 55 . If any cell voltage is greater than 4.35 volts, the field effect transistor 21 is turned off until each cell voltage has dropped below 4.1 volts. If any cell voltage is less than 2.5 volts, field effect transistor 20 is turned off until all cell voltages have risen above 2.7 volts. The transistor 21 is controlled by both the control circuit 6 and the safety circuit 7 . The output of the control circuit 6 , to which the line 23 is connected, is an "open-drain" output in order to ensure an OR connection to the output of the safety circuit 7 , to which the line 25 is connected, to the gate -Electrode of the field effect transistor 21 to control. Furthermore, a temperature measurement in the safety circuit 7 is implemented to the field effect transistors in the case of a high temperature rise on the chip, for. B. to 100 ° C to switch off. The output of the safety circuit 7 , to which the line 25 is connected, is a bidirectional input / output connection. As an output it turns off the field effect transistor 21 if any cell voltage is greater than 4.35 volts and as an input it receives the protocol from the control circuit 6 to control the four bypass transistors which the cells with a current of 10 mA unload. Further identical or modified safety circuits 7 or a further control circuit 6 can be integrated into the battery monitoring system via line 25 . The charging device 8 sets a balancing or balancing charging current of z. B. 10 mA, if a cell has met the charging end criterion when charging.

In Fig. 6 ist der 2-Modenbetrieb der Sicherheitsschaltung 7 dar gestellt. Nach dem Einschalten im Schritt 100 wird die Sicher heitsüberprüfungsbetriebsart im Schritt 150, die unter Bezug nahme auf die Fig. 7 im folgenden näher erläutert wird, durchge führt. Anschließend führt die Sicherheitsschaltung 7 die (La dungs-)Ausgleichsbetriebsart im Schritt 200, die unter Bezug nahme auf die Fig. 8 näher beschrieben wird, durch. Nach dem Durchlaufen des Ausgleichsbetriebs im Schritt 200 führt das System zyklisch eine Schleife durch und kehrt zum Schritt 150 zurück.In Fig. 6 the 2-mode operation of the safety circuit 7 is provided. After switching on in step 100, the security check mode is carried out in step 150, which is explained in more detail below with reference to FIG. 7. The safety circuit 7 then carries out the (charge) compensation mode in step 200, which is described in more detail with reference to FIG. 8. After going through the equalization operation in step 200, the system loops and returns to step 150.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 wird der Sicherheitsüberprüf ungsbetrieb näher beschrieben. Im Schritt 151 wird festgestellt, ob irgendeine Zellenspannung kleiner 2,70 Volt ist. Falls das Ergebnis des Vergleichs JA ist, wird im Schritt 152 der Feld effekttransistor 20 geöffnet, d. h. eine weitere Entladung der Batterie 1 wird verhindert und das System schreitet zum Schritt 200 fort. Falls das Ergebnis im Schritt 151 NEIN ist, schreitet der Ablauf zum Schritt 153 fort. Im Schritt 153 wird festge stellt, ob alle Zellenspannungen größer 3,00 Volt sind. Falls das Ergebnis dieses Vergleiches JA ist, wird der Feldeffekt transistor 20 im Schritt 154 geschlossen und das System schrei tet zum Schritt 200 fort. Falls das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 153 NEIN ist, schreitet der Ablauf zum Schritt 155 fort. Im Schritt 155 wird festgestellt, ob irgendeine Zellenspannung größer 4,35 Volt ist. Falls das Ergebnis des Vergleichs JA ist wird im Schritt 156 der Feldeffekttransistor 21 geöffnet und der Ablauf schreitet zum Schritt 200 fort. Falls das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 155 NEIN ist schreitet der Ablauf zum Schritt 157 fort. Im Schritt 157 wird verglichen, ob der Abso lutbetrag des Ladestroms größer als ein vorgegebener Maximal strom ist. Falls das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 157 JA ist wird im Schritt 158 der Feldeffekttransistor 21 geöffnet und der Ablauf schreitet zum Schritt 200 fort. Falls das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 157 NEIN ist schreitet der Ablauf zum Schritt 159 fort. Im Schritt 159 wird festgestellt, ob alle Zellenspannungen kleiner 4,25 Volt sind. Falls das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 159 JA ist, wird im Schritt 160 der Feld effekttransistor 21 geschlossen. Falls das Ergebnis des Ver gleichs im Schritt 159 NEIN ist schreitet der Ablauf zum Schritt 200 fort.Referring to FIG. 7 of the Sicherheitsüberprüf will be described in more detail ungsbetrieb. Step 151 determines whether any cell voltage is less than 2.70 volts. If the result of the comparison is YES, the field effect transistor 20 is opened in step 152, ie a further discharge of the battery 1 is prevented and the system proceeds to step 200. If the result in step 151 is NO, the flow advances to step 153. In step 153 it is determined whether all cell voltages are greater than 3.00 volts. If the result of this comparison is YES, the field effect transistor 20 is closed in step 154 and the system proceeds to step 200. If the result of the comparison in step 153 is NO, the flow advances to step 155. Step 155 determines whether any cell voltage is greater than 4.35 volts. If the result of the comparison is YES, the field effect transistor 21 is opened in step 156 and the process proceeds to step 200. If the result of the comparison in step 155 is NO, the flow advances to step 157. In step 157, a comparison is made as to whether the absolute amount of the charging current is greater than a predetermined maximum current. If the result of the comparison in step 157 is YES, the field effect transistor 21 is opened in step 158 and the process proceeds to step 200. If the result of the comparison in step 157 is NO, the flow advances to step 159. In step 159 it is determined whether all cell voltages are less than 4.25 volts. If the result of the comparison in step 159 is YES, the field effect transistor 21 is closed in step 160. If the result of the comparison in step 159 is NO, the flow advances to step 200.

Ein Ausführungsbeispiel des Ladungsausgleichsalgorithmus, der in der Steuerschaltung 6 implementiert ist, könnte folgende Kri terien verwenden:An embodiment of the charge balancing algorithm implemented in the control circuit 6 could use the following criteria:

- If none of the cells has reached the end-of-charge criterion during charging (the cell voltage is less than 4.25 volts and the charging current is greater than C / 10), the control circuit 6 transmits a protocol to the safety circuit 7 in order to divert the transistor through the cell to turn on with the highest voltage, which charges this cell with less current than the others
- If one or more cells has reached the charging end criterion, the control circuit 6 will transmit a signal to the charging device 8 in order to reduce the current to a very low level of approximately 10 mA and also transmit a signal to the safety circuit 7 to turn on the bypass transistor (s) across these cells to avoid overcharging. This operation continues until all cells have reached the loading end criterion. Then all the redirection transistors are switched off.

Eine Variante dieses Algorithmus wird im folgenden unter Bezug nahme auf die Fig. 8 beschrieben.A variant of this algorithm is described below with reference to FIG. 8.

Im Schritt 201 wird durch eine (grobe) Strommessung am Shunt-Widerstand 18 festgestellt ob der Ladestrom kleiner als 1A ist. Falls das Ergebnis des Schritts 201 JA ist wird im Schritt 202 überprüft, ob eine Ladespannung angelegt ist. Falls das Er gebnis des Vergleichs im Schritt 202 NEIN ist werden im Schritt 203 alle Umleitungstransistoren zurückgesetzt und der Ablauf schreitet zum Schritt 150 fort. Falls das Ergebnis des Ver gleichs im Schritt 202 JA ist, das heißt tatsächlich eine Lade spannung angelegt wird oder falls das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 202 NEIN ist, d. h. im Fall eines hohen Ladestroms, wird im Schritt 204 festgestellt, ob irgendeine Zellenspannung größer 4,20 Volt ist. Falls das Ergebnis des Vergleichs JA ist, werden im Schritt 205 alle diese Zellen, deren Zellenspannung größer als 4,20 Volt sind, im Schritt 205 umgangen, d. h. die entsprech enden Umleitungstransistoren angesteuert. Dann schreitet der Ablauf zum Schritt 150 fort. Falls das Ergebnis des Vergleichs im Schritt 204 NEIN ist, wird im Schritt 206 der Strom um die Zelle mit der höchsten Spannung umgeleitet. Dann schreitet der Ablauf zum Schritt 150 fort.In step 201, a (rough) current measurement at the shunt resistor 18 determines whether the charging current is less than 1A. If the result of step 201 is YES, it is checked in step 202 whether a charging voltage is applied. If the result of the comparison in step 202 is NO, all bypass transistors are reset in step 203 and the process proceeds to step 150. If the result of the comparison in step 202 is YES, that is to say a charging voltage is actually applied, or if the result of the comparison in step 202 is NO, ie in the case of a high charging current, it is determined in step 204 whether any cell voltage is greater than 4 Is 20 volts. If the result of the comparison is YES, all of these cells whose cell voltage is greater than 4.20 volts are bypassed in step 205, that is to say the corresponding diversion transistors are driven. Then the process proceeds to step 150. If the result of the comparison in step 204 is NO, in step 206 the current is redirected around the cell with the highest voltage. Then the process proceeds to step 150.

Die Erfindung wurde oben in Zusammenhang mit bevorzugten Aus führungsbeispielen derselben beschrieben. Es ist offensichtlich, daß für einen Fachmann zahlreiche Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke ver lassen wird. Beispielsweise wurde ein Algorithmus zum Ausglei chen der Ladungen der einzelnen Zellen im Zusammenhang mit der Ladung der Batterie beschrieben. Es ist ebenfalls beabsichtigt, daß ein derartiger Algorithmus auch bei der Entladung verwendet werden kann. Die Steuerschaltung 6 und die Sicherheitsschaltung 7 wurden als integrierte Schaltungen beschrieben. Diese Schal tungen könnten aber auch nicht integrierte Schaltungen sein und die einzelnen Elemente, beispielsweise die Umleitungstransi storen 42-45, könnten beispielsweise in der Steuerschaltung 6 oder außerhalb der Schaltungen 6, 7 angeordnet sein. Ferner können Vergleiche von Spannungen untereinander anstelle von Ver gleichen von Spannungen mit absoluten Referenzwerten eingesetzt werden. Zudem sei bemerkt, daß in der obigen Beschreibung die Umleitungstransistoren 42-45 als echte Schalter angenommen wurden, diese aber auch lediglich einen verändernden bzw. redu zierenden Effekt auf den durch die Zellen 2-5 fließenden Strom haben können. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ergibt sich in Zusammenhang mit Batterienarten bzw. -typen, die in Verbindung mit Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.The invention has been described above in connection with preferred exemplary embodiments thereof. It is obvious that numerous modifications are possible for a person skilled in the art without thereby leaving the idea on which the invention is based. For example, an algorithm for balancing the charges of the individual cells in connection with the charge of the battery has been described. It is also contemplated that such an algorithm can also be used for unloading. The control circuit 6 and the safety circuit 7 have been described as integrated circuits. But could these obligations scarf not be integrated circuits and the individual elements, such as the Umleitungstransi interfere 42-45, which might, for example, in the control circuit 6 or outside the circuits 6 may be arranged. 7 Comparisons of voltages with one another can also be used instead of comparing voltages with absolute reference values. In addition, it should be noted that in the above description, the redirection transistors 42-45 were assumed to be real switches, but these can only have a changing or reducing effect on the current flowing through the cells 2-5 . Another possible application of the invention arises in connection with battery types or types that are used in connection with motor vehicles.

Claims

1. Monitoring system for a battery ( 1 ) which has at least two cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ), characterized by at least two switches ( 42 , 43 , 44 , 45 ), each of which has a cell ( 2 , 3 , 4 , 5 ) are connected in parallel.

2. Battery monitoring system according to claim 1, characterized in that the switches ( 42 , 43 , 44 , 45 ) are semiconductor switching elements.

3. Battery monitoring system according to claim 2, characterized in that the switches ( 42 , 43 , 44 , 45 ) are MOSFET field effect transistors.

4. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the system has current limiting elements which prevent a short circuit of the cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ) when the switches are open.

5. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the current limiting elements are resistors ( 71 ).

6. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the battery ( 1 ) is as rechargeable.

7. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the battery ( 1 ) is a LiION battery.

8. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ) are connected in series.

9. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the system has a control circuit ( 6 ) which measures the voltages of the at least two cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ).

10. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the system has a control circuit ( 6 ) which compares the voltages of the at least two cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ) with one another or with predetermined reference values.

11. Battery monitoring system according to claim 9 or 10, characterized in that the control circuit ( 6 ) in response to the measurement of the cell voltages and / or the comparison signals for actuating at least one of the switches ( 42 , 43 , 44 , 45 ), generated and transmitted.

12. Battery monitoring system according to claim 9, characterized in that the system has a charging device ( 8 ).

13. Battery monitoring system according to claim 12, characterized in that the control circuit ( 6 ) in response to the measurement of the cell voltages and / or the comparison controls the charging voltage and / or the charging current.

14. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the system has at least one safety circuit ( 7 ) which taps the cell voltages and compares them with predetermined minimum and / or maximum reference values.

15. Battery monitoring system according to claim 14, characterized in that the safety circuit ( 8 ) has the at least two switches ( 42 , 43 , 44 , 45 ).

16. Battery monitoring system according to claim 14 or 15, characterized in that the safety circuit has at least one comparator ( 52 , 53 , 54 , 55 ) and at least one reference voltage source ( 61 ).

17. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the system has a serial switch ( 20 , 21 ) which is connected in series with the battery ( 1 ).

18. Battery monitoring system according to claim 14 and 16, characterized in that the system has a line ( 23 , 25 ) via which the control circuit ( 6 ) and the safety circuit ( 7 ) are connected to one another, and via which the control circuit device ( 6 ) or the safety circuit ( 7 ) actuate the serial switch ( 20 , 21 ).

19. Battery monitoring systems claim 11 and 18, characterized in that the actuating signals from the control circuit ( 6 ) to the safety circuit ( 7 ) via the line ( 23 , 25 ) are transmitted.

20. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 6 ), the charging device ( 8 ) and / or the safety circuit ( 7 ) are integrated circuits.

21. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 6 ) and / or the safety circuit ( 7 ) are supplied by the battery or an external voltage source.

22. Battery monitoring system according to one of the preceding claims, characterized in that the system is integrated in the battery ( 1 ).

23. A method for monitoring a battery ( 1 ) which has at least two cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ), the method comprising the following steps:

a) comparing the voltages of the cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ), and
b) Balancing the state of charge of the cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ).

24. A method for monitoring a battery ( 1 ) which has at least two cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ), the method comprising the following steps:

a) comparing the voltages of the cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ), and
b) diverting the current around at least one of the cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ) or bridging at least one of the cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ).

25. The method according to claim 23 or 24, characterized in that the at least two cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ) at least two switches ( 42 , 43 , 44 , 45 ) each having a cell ( 2 , 3 , 4 , 5 ) are connected in parallel, the closing state of the cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ) being compensated for by closing at least one switch ( 42 , 43 , 44 , 45 ) during charging and / or discharging the battery ( 1 ) or the current is diverted or the cell is bridged, wherein in particular a switch ( 72 ) connected in series with the at least one cell is opened.

26. The method according to any one of claims 23-25, characterized ge indicates that in step a) the tensions with each other and / or with at least one predetermined reference voltage be compared.

27. The method according to claim 23, characterized in that when the battery ( 1 ) is discharged, all switches ( 42 , 43 , 44 , 45 ) are opened.

28. The method according to any one of claims 23-27, characterized in that in step b) during the loading of the switch ter ( 42 , 43 , 44 , 45 ) parallel to the cell ( 2 , 3 , 4 , 5 ) with the highest state of charge and / or above a predetermined reference voltage is closed or the cell ( 2 , 3 , 4 , 5 ) with the highest state of charge and / or above a predetermined reference voltage is bridged.

29. The method according to any one of claims 23-28, characterized in that in step b) during the discharge of the switch ( 42 , 43 , 44 , 45 ) parallel to the cell ( 2 , 3 , 4 , 5 ) with the lowest State of charge and / or below a predetermined reference voltage is closed or the cell ( 2 , 3 , 4 , 5 ) is bridged with the lowest state of charge and / or below half a predetermined reference voltage.

30. The method according to any one of claims 23-29, characterized in that the method comprises the following steps:

c) comparing the voltages of the cells ( 2 , 3 , 4 , 5 ) with at least one predetermined minimum and / or maximum reference value; and
d) interrupting the charge and / or discharge if the comparison in step c) shows that at least one of the cell voltages is above the maximum or below the minimum reference value.

31. The method according to any one of claims 23-30, characterized in that the method comprises the following step:

e) interrupting the charge or the discharge if the charge current or the discharge current exceeds a predetermined maximum reference value.

32. The method according to claim 31, characterized in that the Steps a) to e) are carried out cyclically.

33. Monitoring system for a battery ( 1 ), the system having at least one serial switch ( 20 , 21 , 74 ) which is connected in series with the battery ( 1 ), and at least two circuit arrangements ( 6 , 7 ) for Control of loading and / or discharging or for battery monitoring are seen before, characterized in that the system for connecting the circuit arrangements ( 6 , 7 ) has a line ( 23 , 25 ), the serial switch ( 20 , 21 , 74 ) via the line ( 23 , 25 ) of at least one of the circuit arrangement ( 6 , 7 ) can be controlled.

34. Monitoring system for a battery ( 1 ), characterized in that the serial switch controls the charge of the battery ( 1 ).

35. Monitoring system according to claim 33 or 34, characterized in that the circuit arrangements ( 6 , 7 ) are integrated circuits.

36. Battery ( 1 ) having a charge-controlling switch ( 21 ), the switch ( 21 ) having a coil connected in series.

37. Battery ( 1 ) according to claim 36, characterized in that one of the battery ( 1 ) and the coil ( 74 ) connected in parallel diode ( 75 ) is provided.