DE102011104958B4

DE102011104958B4 - Batteriesatz für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102011104958B4
Application number: DE201110104958
Authority: DE
Inventors: Manfred Herrmann; Hartmut Stengelin; Peter Andres
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: DE102011104958A1; US8497035B2; CN102299267A; CN102299267B; US20110318632A1

Abstract

Batteriesatz (10) für ein Elektrofahrzeug, wobei der Batteriesatz (10) umfasst: eine Vielzahl von Batteriezellen (12), wobei jede Batteriezelle (12) ein Gehäuse (30) mit einer Außenfläche, ein anodisches Material im Inneren des Gehäuses (30), ein kathodisches Material im Inneren des Gehäuses (30), einen Elektrolyt im Inneren des Gehäuses (30), einen positiven Anschluss (22), einen negativen Anschluss (24), einen ersten flachen Draht (26), der auf der Außenfläche des Gehäuses (30) aufgebracht ist, und einen zweiten flachen Draht (28), der auf der Außenfläche des Gehäuses (30) aufgebracht ist, umfasst; eine Vielzahl von Kühlplatten (14), die zwischen der Vielzahl von Batteriezellen (12) eingefügt sind; und Rahmenkomponenten (16) und Befestigungselemente, um den Batteriesatz (10) strukturell zusammenzuhalten, wobei die Außenfläche des Gehäuses (30), auf welcher der erste und der zweite Draht aufgebracht sind, einer der Kühlplatten (14) zugewandt ist und der erste flache Draht (26) in elektrischem Kontakt mit dem positiven Anschluss (22) steht und zu einer Stelle entlang einer Kante des Gehäuses (30) geführt ist und der zweite flache Draht (28) in elektrischem Kontakt mit dem negativen Anschluss (24) steht und zu einer Stelle entlang derselben Kante des Gehäuses (30) geführt ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein einen Batteriesatz mit einer Vielzahl von Batteriezellen, wobei jede Batteriezelle aufgedruckte oder auf der Oberfläche aufgebrachte Drähte auf der Außenseite der Zelle umfasst, wobei die Drähte den positiven und den negativen Anschluss der Zelle mit einer Stelle verbinden, die für die Befestigung eines Zellenüberwachungscontrollers passend ist, und die Drähte resistiv sein können, um die Zellenentladung zum Zweck des Ladezustandsausgleichs zu erleichtern.
2. Erläuterung des Standes der Technik
Elektrofahrzeuge und Benzin/Elektrohybridfahrzeuge gewinnen am heutigen Automobilmarkt schnell an Beliebtheit. Elektro- und Hybridfahrzeuge bieten einige wünschenswerte Besonderheiten, wie z. B. reduzierte Emissionen, reduzierter Verbrauch von Kraftstoffen auf Rohölbasis und eventuell niedrigere Betriebskosten. Eine Schlüsselkomponente von sowohl Elektro- als auch Hybridfahrzeugen ist der Batteriesatz. Batteriesätze in diesen Fahrzeugen bestehen typischerweise aus mehreren miteinander verbundenen Zellen, die bei Bedarf viel Leistung liefern können. Um die Fahrzeugreichweite zu maximieren und die Batteriesatzlebensdauer zu maximieren, müssen die Zellen in dem Batteriesatz während des Ladens und Entladens gesteuert werden, so dass alle Zellen auf einem einheitlichen Ladeniveau und innerhalb eines vorgeschriebenen Temperaturbereiches gehalten werden.
In vielen Batteriesätzen ist jede Zelle mit einem Zellenüberwachungscontroller verbunden, der die Spannungs- und Temperaturbedingungen in jeder Zelle überwacht und den Lade- und Entladestrom steuert. Der positive und der negative Anschluss jeder Batteriezelle sind typischerweise über Schaltdrähte mit einem Zellenüberwachungscontroller verbunden. Das Verbinden der Schaltdrähte mit sowohl den Zellenanschlüssen als auch dem Zellenüberwachungscontroller erfordert zusätzliche Schritte bei der Montage des Batteriesatzes und die Schaltdrähte stellen zusätzliche Teile dar, die während der Batteriesatzmontage gehandhabt werden müssen. Darüber hinaus ist es oft unmöglich, die Zellenüberwachungscontroller-Schaltdrähte nach der Montage des Batteriesatzes anzubringen, da die Anschlüsse an diesem Punkt physisch nicht zugänglich sind.
Es ist gelegentlich erforderlich, einzelne Batteriezellen etwas zu entladen, um den Ladezustand zwischen den Zellen auszugleichen. Dieses Entladen wird derzeit auch von den Zellenüberwachungscontrollern erledigt. Das Abführen der Leistung durch einen Widerstand in dem Zellenüberwachungscontroller stellt jedoch keine ideale Situation dar, da die resultierende Wärme bewirkt, dass die Temperatur der Leiterplatte in dem Zellenüberwachungscontroller ansteigt. Das Hinzufügen eines Wärmeabfuhrmerkmals zu dem Zellenüberwachungscontroller erhöht die Kosten dieser Vorrichtung weiter.
Es wäre vorteilhaft, die Verdrahtung über eine Drahtdrucktechnik oder anderweitig direkt auf die äußere Fläche der Batteriezelle aufzubringen. Solch eine auf der Oberfläche aufgebrachte Verdrahtung könnte direkt mit den Anschlüssen der Zelle verbunden sein und könnte zu einer Stelle geführt sein, die zur Verbindung mit dem Zellenüberwachungscontroller passend ist. Die Verwendung einer resistiven Verdrahtung zu diesem Zweck würde auch zulassen, dass die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte als Leistungsabfuhrwiderstände zum Ladezustandsausgleich dienen und die resultierende Wärme in der Batteriezelle absorbiert wird, um dadurch eine Vereinfachung und Kostenreduktion des Zellenüberwachungscontrollers zu ermöglichen.
In den Druckschriften DE 20 2008 004 267 U1 , DE 10 2008 040 341 A1 und DE 10 2006 059 989 A1 sind Batteriesätze, die jeweils eine Vielzahl von Batteriezellen umfassen, beschreiben.
Zusammenfassung der Erfindung
In Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung ist ein Batteriesatz für ein Elektrofahrzeug offenbart. Der Batteriesatz umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen, wobei jede Batteriezelle ein Gehäuse mit einer Außenfläche, ein anodisches Material im Inneren des Gehäuses, ein kathodisches Material im Inneren des Gehäuses, einen Elektrolyt im Inneren des Gehäuses, einen positiven Anschluss, einen negativen Anschluss, einen ersten flachen Draht, der auf der Außenfläche des Gehäuses aufgebracht ist, und einen zweiten flachen Draht, der auf der Außenfläche des Gehäuses aufgebracht ist, umfasst. Ferner umfasst der Batteriesatz eine Vielzahl von Kühlplatten, die zwischen der Vielzahl von Batteriezellen eingefügt sind, und Rahmenkomponenten sowie Befestigungselemente, um den Batteriesatz strukturell zusammenzuhalten. Die Außenfläche des Gehäuses ist einer der Kühlplatten zugewandt. Der erste flache Draht steht in elektrischem Kontakt mit dem positiven Anschluss und ist zu einer Stelle entlang einer Kante des Gehäuses geführt. Der zweite flache Draht steht in elektrischem Kontakt mit dem negativen Anschluss und ist zu einer Stelle entlang derselben Kante des Gehäuses geführt.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Explosionsdarstellung eines Batteriesatzes, die zeigt, wie Batteriezellen in einer Anordnung mit anderen Komponenten gestapelt sind; und
2 ist eine Veranschaulichung einer Batteriezelle, die eine auf der Oberfläche aufgebrachte Verdrahtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Die nachfolgende Erläuterung der Ausführungsformen der Erfindung, die eine Batteriezelle mit einer integrierten Messsensorleitung und einem Ausgleichswiderstand betrifft, ist rein beispielhafter Natur und soll die Erfindung oder ihre Anwendungen und Verwendungen in keiner Weise einschränken. Die vorliegende Erfindung findet beispielsweise besondere Anwendung für Elektro- und Hybridfahrzeug-Batteriesatzzellen. Die Erfindung könnte jedoch auf andere Arten von Batteriesatzzellen, wie z. B. jene angewendet werden, die in Gabelstaplern und anderen Nutzfahrzeugen, elektrischen Speicher- und Batterienotleistungsvorrichtungen und anderen Industrien verwendet werden.
Elektrofahrzeuge und Benzin/Hybridelektro-Fahrzeuge verwenden Hochleistungsbatteriesätze, um die elektrische Energie zu speichern, die notwendig ist, um mit den Fahrzeugen zwischen den Aufladevorgängen eine angemessene Distanz zu fahren. Die Batterietechnologie entwickelt sich ständig weiter und es sind viele verschiedene Batteriesatz-Systemausgestaltungen möglich, aber eine Anforderung, die den meisten Elektro- und Hybridfahrzeug-Batteriesätzen gemein ist, ist die Notwendigkeit (einer) fortgeschrittenen/r elektronischen/r Überwachung und Steuerungen. Elektro- und Hybridfahrzeug-Batteriesätze umfassen typischerweise Überwachungs- und Steuerungseinheiten, welche die Spannung in jeder Zelle und die Temperaturbedingungen im gesamten Batteriesatz überwachen und den Lade- und Entladestrom steuern. Das Halten der Zelltemperatur innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches und das Ausgleichen des Ladezustandes zwischen Zellen sind wichtige Überlegungen bei der Optimierung der Leistung und der Haltbarkeit des Batteriesatzes.
Die meisten modernen Elektrofahrzeuge verwenden Lithium-Ionen-Batteriesatzzellen. Es wurden viele verschiedene Ausgestaltungen von Batteriesätzen und Batteriezellen entwickelt, wobei herkömmliche Batteriezellen zylindrische und prismenförmige Formen umfassen. In letzter Zeit wurde eine neue Art von Batteriesatz- und Batteriezellenausgestaltung beliebter, bei der die Batteriezelle allgemein flach und von rechteckiger Form ist, und der Batteriesatz umfasst eine Anzahl dieser Batteriezellen in einem Stapel, wobei andere Komponenten wie z. B. Kühlplatten zwischen den Zellen angeordnet sind. Die flachen, rechteckigen Batteriezellen, die in stapelartigen Batteriesätzen verwendet werden, werden oft Beutelzellen genannt.
1 ist eine Explosionsdarstellung eines Batteriesatzes 10. Der Batteriesatz 10 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 12 vom Taschen-Typ, die durch Kühlplatten 14 getrennt sind. Es ist auch ein Endrahmen 16 umfasst. Weitere Rahmenteile, Abstandhalter, Befestigungselemente und weitere Komponenten sind in 1 der Klarheit wegen weggelassen. Ein Zellenüberwachungscontroller 18 ist mit jedem Anschluss der Zellen 12 verbunden, um die Spannung zu überwachen und den Lade- und Entladestrom in jeder der Zellen 12 zu steuern. Es werden Leitungsdrähte 20 verwendet, um den Zellenüberwachungscontroller 18 mit jedem Anschluss der Zellen 12 zu verbinden, deren Erläuterung nachfolgen eingeschlossen ist. Über Sensoren und Drähte, die nicht gezeigt sind, überwacht der Zellenüberwachungscontroller 18 typischerweise auch die Temperaturbedingungen im gesamten Batteriesatz 10.
2 ist eine Veranschaulichung einer der Batteriezellen 12, die von dem Batteriesatz 10 getrennt ist, wobei sie mehr ins Detail geht und die Besonderheiten der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Batteriezelle 12 umfasst ein äußeres Gehäuse 30, das aus einem starren Material oder einem flexiblen Material bestehen kann. Das Gehäuse 30 enthält ein anodisches Material, ein kathodisches Material und einen Elektrolyt, die in 2 nicht gezeigt sind. In einer gängigen Lithium-Ionen-Batteriechemie besteht die Anode aus einem Material auf Kohlenstoffbasis wie z. B. Graphit, die Kathode besteht auf einem Metalloxid wie z. B. Lithium-Cobalt-Oxid und der Elektrolyt besteht aus Lithiumsalzen in einem organischen Lösungsmittel. Es sind viele weitere Materialien, Konstruktionstechniken und elektrochemische Prozesse, die in Batteriezellen wie z. B. der Zelle 12 verwendet werden, auf dem technischen Gebiet gut bekannt, welche hier nicht im Detail erläutert werden.
Die Zelle 12 umfasst auch einen positiven Anschluss 22 und einen negativen Anschluss 24. In dieser Veranschaulichung sind der positive Anschluss 22 und der negative Anschluss 24 an demselben Ende der Batteriezelle 12 angeordnet, es sind jedoch andere Konfigurationen möglich, z. B. solche, bei denen ein Anschluss an jedem Ende der Zelle 12 angeordnet ist. Die Leitungsdrähte 20, von denen jeder Satz zumindest einen positiven und einen negativen Draht umfasst, werden verwendet, um den Zellenüberwachungscontroller 18 mit den Anschlüssen 22 und 24 zu verbinden. Es kann jedoch schwierig sein, die Leitungsdrähte 20 in dem beengten Raum des Batteriesatzes 10 direkt mit den Anschlüssen 22 und 24 zu verbinden.
Während der Montage des Batteriesatzes 10 können die Anschlüsse 22 und 24 der Zelle 12 in elektrischen Schienen oder Kanälen in Position gepresst oder eingerastet werden, wodurch sie zum Löten oder anderweitigem Verbinden von Drähten so gut wie unzugänglich gemacht sind. Die Unzugänglichkeit der Anschlüsse 22 und 24 ist durch die Tatsache begründet, dass die Zelle 12 während der Montage des Batteriesatzes 10 eng zwischen den Kühlplatten 14 gestapelt ist, was es problematisch macht die Leitungsdrähte 20 von dem Zellenüberwachungscontroller 18 an den Anschlüssen 22 und 24 der Zelle 12 anzubringen. Dieses Problem kann durch Hinzufügen von auf der Oberfläche aufgebrachten Drähten 26 und 28 an die Außenseite des Gehäuses 30 gelöst werden.
Die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 müssen flach sein, so dass das Gehäuse 30 einen guten physikalischen Kontakt mit der benachbarten Kühlplatte 14 aufrechterhält und Wärme von der Zelle 12 in die Kühlplatte 14 hinein geleitet werden kann. Es gibt viele verschiedene Technologien zum Aufbringen von Dünnfilm- oder allgemein flachen Leitern auf einer Oberfläche wie z. B. der Oberfläche des Gehäuses 30. Eine Technik besteht darin, den Leiter auf die Oberfläche aufzudrucken, ähnlich wie Leiterbahnen auf Platinen aufgebracht werden. Eine andere Herangehensweise besteht darin, vorgeformtes, flaches Drahtmaterial, das für die gewünschte Leitungsführung entsprechend geformt ist, zu verwenden, und das Drahtmaterial an die Oberfläche des Gehäuses 30 zu kleben. Bei beiden Herangehensweisen müssen die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 elektrisch mit den Anschlüssen 22 bzw. 24 verbunden werden. Die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 würden bevorzugt mit einer Schicht aus Isoliermaterial (nicht gezeigt) überzogen sein, um einen unbeabsichtigten Kurzschluss zwischen den beiden zu verhindern. Während die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 in 2 als über die Vorderseite des Gehäuses 30 hinweg geführt gezeigt sind, kann es vorteilhaft sein, die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 entlang der dünneren Umfangskanten des Gehäuses 30 zu führen, um zu verhindern, dass der Zelle 12 überhaupt jegliche Dicke hinzugefügt wird.
Wie in 2 gezeigt, ist der auf die Oberfläche aufgebrachte Draht 26 von dem positiven Anschluss 22 zu einer Stelle entlang einer Kante des Gehäuses 30 geführt. Ebenso ist der auf der Oberfläche aufgebrachte Draht 28 von dem negativen Anschluss 24 zu einer Stelle entlang derselben Kante des Gehäuses 30 geführt. Diese Anordnung lässt eine bequeme Verbindung der Leitungsdrähte 20 entweder während oder nach der Montage des Batteriesatzes 10 zu. Wie oben erwähnt, würden die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 direkt auf die Anschlüsse 22 bzw. 24 aufgedruckt werden oder sonst wie daran befestigt werden, wenn die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 auf das Gehäuse 30 aufgebracht werden. Die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 könnten an den Enden gegenüber den Anschlüssen 22 und 24 in einer beliebigen von mehreren Arten zum Abschluss gebracht werden. Wenn die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 auf die Oberfläche des Gehäuses 30 aufgedruckt werden, dann könnte das Gehäuse 30 kleine Metallanschlüsse (nicht gezeigt) aufweisen, die auf seine Kante gequetscht oder sonst wie daran befestigt sind, und die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 könnten genau auf die kleinen Metallanschlüsse aufgedruckt sein. Wenn die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 aus einem vorgeformten Drahtmaterial bestehen, könnte sich das Drahtmaterial über die Kante des Gehäuses 30 hinaus erstrecken oder um diese herum gewickelt sein, um eine passende Befestigungsstelle für die Leitungsdrähte 20 vorzusehen. Die Einarbeitung der auf die Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 auf das Gehäuse 30 eliminiert das Führen von losen Drähten durch oder um den Batteriesatz 10 herum und löst das Problem, den Zellenüberwachungscontroller 18 mit den Anschlüssen 22 und 24 zu verbinden, und macht so die Montage und Handhabung des Batteriesatzes 10 einfacher und weniger fehleranfällig.
Eine weitere Besonderheit, die problemlos in die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 aufgenommen werden kann, dient dazu, sie resistiv zu machen und den resultierenden Widerstand zu nutzen, um Leistung während des Ladezustandsausgleichs abzuführen. Wie oben beschrieben, ist es während des Betriebs des Elektro- oder Hybrid-Fahrzeuges oft notwendig, etwas Leistung von einer oder mehreren Zellen 12 in dem Batteriesatz 10 abzuführen. Das liegt daran, dass die Lade- und Entladeleistung einzelner Zellen 12 variieren kann und dies schafft eine Situation, in der eine Zelle 12 eine/n höhere/n oder niedrigere/n Spannung und Ladezustand aufweisen kann als eine andere Zelle 12. Diese Differenz im Ladezustand wird von dem Zellenüberwachungscontroller 18 detektiert und wird durch einen Prozess korrigiert, der als Ausgleich bekannt ist, wobei etwas Leistung von den Zellen 12, die sich in einem höheren Ladezustand befinden, abgeführt wird. In heutigen Batteriesatzsystemen wird Leistung während des Ausgleichs über Widerstände in dem Zellenüberwachungscontroller 18 hinweg abgeführt. Dies stellt keine optimale Situation dar, da die Leiterplatten in dem Zellenüberwachungscontroller 18 allgemein nicht mit Kühlsystemen ausgestattet sind und es könnten Situationen auftreten, in denen während des Ausgleichs viele Watt an Leistung abgeführt werden müssen, was dazu führt, dass Leiterplatten in dem Zellenüberwachungscontroller 18 zu heiß werden.
Die Verwendung der auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 als Widerstände für den Ausgleich eliminiert die Notwendigkeit, die Ausgleichswärme in die Leiterplatte des Zellenüberwachungscontrollers 18 zu absorbieren und abzuführen. Stattdessen kann der Zellenüberwachungscontroller 18, wenn eine oder mehrere der Zellen 12 Leistung für einen Ladezustandsausgleich ableiten muss/müssen, einfach einen Schaltkreis schließen, um zuzulassen, dass Strom durch die auf der Oberfläche aufgebrachten Widerstandsdrähte 26 und 28 fließt. Durch die Wahl des spezifischen Widerstandes des Drahtmaterials, das für die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 verwendet wird, kann der resultierende Widerstand für den Ausgleich maßgeschneidert werden, und es muss überhaupt keine Leistung innerhalb des Zellenüberwachungscontrollers 18 abgeführt werden. Auf diese Weise findet die gesamte Leistungsabfuhr in den auf der Oberfläche aufgebrachten Drähten 26 und 28 statt, die in direktem thermischen Kontakt mit den Zellen 12 und den Kühlplatten 14 stehen. Ein Batteriesatz-Kühlsystem, von dem die Kühlplatten 14 Bestandteile sind, kann die während des Ladezustandsausgleichs abgeführte Leistung problemlos absorbieren. Es gibt auch Situationen, in denen die Batteriezellen 12 aufgeheizt werden müssen, um ihre Temperatur in einen optimalen Betriebsbereich zu bringen. In solchen Fällen ist es wünschenswert, dass die Wärme von der Ausgleichsleistung in die Zellen 12 hinein abgeführt wird, und dies wird durch Verwendung der auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 als Widerstände ermöglicht.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform beträgt die Spannung der Zelle 12 etwa 4 Volt und der Zielausgleichsstrom beträgt 100 Milliampere (mA). Dies bestimmt, dass der Gesamtwiderstand der auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 40 Ohm oder ungefähr 20 Ohm für jeden entspricht, wenn beider der auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 resistiv sind. Es sind jedoch viele Abwandlungen möglich, einschließlich der Verwendung eines kleineren Gesamtwiderstands, um den Ausgleichsstromm zu erhöhen und die Ausgleichszeit zu verringern, die Verwendung verschiedener Widerstände in den auf der Oberfläche aufgebrachten Drähten 26 und 28 und nur einen der auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 oder 28 resistiv zu machen.
Ein weiterer Vorteil dabei, die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 resistiv zu machen, besteht in dem reduzierten Risiko, die Anschlüsse 22 und 24 während der Batteriesatzmontage oder -wartung unabsichtlich oder im Fall eines Unfalls kurzzuschließen. Während der Montage eines herkömmlichen Batteriesatzes 10 müssen Verdrahtungsverbindungen einer bestimmten Art direkt zu den Anschlüssen 22 und 24 gemacht werden. Wenn ein Draht oder ein Werkzeug unbeabsichtigt einen Kurzschluss zwischen den Anschlüssen 22 und 24 schaffen sollte, würde die resultierende Bahn mit nahezu Null Widerstand einen sehr hohen Strom verursachen, der die Zelle 12 und andere Komponenten beschädigen könnte. Die gleiche Situation besteht während Batteriesatz-Wartungsaktivitäten. Auch ein Fahrzeugunfall könnte bewirken, dass die Drähte 20 miteinander in Kontakt kommen und den positiven und den negativen Anschluss 22 und 24 effektiv kurzschließen. Um dieses Problem zu überwinden, ist in Batteriezellen wie z. B. der Zelle 12 gelegentlich eine Sicherung eingebaut, um einen Kurzschluss zu unterbrechen, bevor irgendein Schaden angerichtet ist. Durch das Hinzufügen eines Widerstandes zu den auf der Oberfläche aufgebrachten Drähten 26 und 28 ist die Notwendigkeit einer Sicherung jedoch eliminiert. Dies deshalb, da die Verbindung der Leitungsdrähte 20 an den Enden der auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 entfernt von den Anschlüssen 22 und 24 stattfindet, und wenn diese entfernten Enden unabsichtlich in Kontakt gebracht werden, ist ein ausreichender Widerstand in dem Schaltkreis vorhanden, um einen zerstörerisch hohen Strom zu verhindern. Das Vermeiden der Notwendigkeit einer Sicherung gestattet, dass die Zelle 12 einfacher und kostengünstiger ist.
Da das Ziel des Ladezustandsausgleichs darin besteht, den Ladezustand in einer oder mehreren der Zellen 12 auf einen bestimmten Wert herabzusetzen, ist es gelegentlich erforderlich, die Zellspannung, welche ein Indikator des Ladezustands ist, während des Ausgleichsprozesses zu messen. Um die Zellspannung genau zu messen, kann es hilfreich sein, einen dritten auf der Oberfläche aufgebrachten Draht 32 zu der Oberfläche des Gehäuses 30 hinzuzufügen. In einer Ausführungsform wären die auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 nicht resistiv gemacht und der auf der Oberfläche aufgebrachte Draht 32 wäre resistiv. In dem hier verwendeten Kontext bedeutet nicht resistiv einen Widerstand von nahe null Ohm, wie einen, der mithilfe eines Kupferdrahtes mit einer Querschnittsfläche, die zumindest einem Draht mit einer Stärke von 18–20 entspricht, erzielt wird. Der resistive auf der Oberfläche aufgebrachte Draht 32, der die Ausgleichsleistungsabfuhr erleichtern würde, könnte mit entweder dem positiven Anschluss 22 oder dem negativen Anschluss 24 der Zelle 12 verbunden sein und auf der Oberfläche des Gehäuses 30 an eine Stelle geführt sein, die für die Befestigung der Leitungsdrähte 20 passend wäre, was einen zweiten positiven oder negativen Draht umfassen würde. Die nicht resistiven auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 würden zulassen, dass der Zellenüberwachungscontroller 18 einen wahren abgelesenen Wert der Spannung der Zelle 12 erhält, selbst wenn die Ausgleichsleistung über den resistiven auf der Oberfläche aufgebrachten Draht 32 abgeführt wird.
Es ist auch möglich, den Zellenüberwachungscontroller 18 auszubilden, um die Spannung der Zelle 12 während eines Ausgleichs ohne Verwendung jeglicher nicht resistiver Drähte genau abzuschätzen. Dies könnte bewerkstelligt werden, indem der Spannungsabfall über den bekannten Widerstand der auf der Oberfläche aufgebrachten Drähte 26 und 28 hinweg infolge eines bekannten Ausgleichsstroms berücksichtigt wird oder indem der Ausgleichsstrom während der Spannungsmessung ausgeschaltet wird. Es wäre auch wünschenswert einen vierten auf der Oberfläche aufgebrachten Draht (nicht gezeigt) einzuschließen, wobei zwei Drähte resistiv und zwei Drähte nicht resistiv sind. Es kann eine Kombination aus resistiven und nicht resistiven Drähten verwendet werden, falls sich diese Herangehensweise als die genaueste oder kostengünstigste für eine bestimmte Anwendung erweist.
Wenngleich sich die obige Erläuterung einer auf der Oberfläche aufgebrachten Verdrahtung zum Großteil auf ihre Anwendung auf Batteriezellen vom Taschen-Typ, wie z. B. die Zelle 12, bezieht, kann die gleiche Herangehensweise auf andere Typen von Batteriezellen wie z. B. zylindrische oder prismenförmige Formen angewendet werden. Unabhängig von dem Typ von Batteriezelle, auf den sie angewandt wird, kann die Verwendung einer resistiven oder nicht resistiven auf der Oberfläche aufgebrachten Verdrahtung viele Vorteile für einen Hersteller von Batteriesätzen – einschließlich einer einfacheren und robusteren Montage der Batteriesätze, eines verbesserten Wärmemanagements der Batteriesätze und Controller, der Eliminierung von losen Schaltdrähten und weiterer Komponenten und schließlich geringerer Kosten mit sich bringen.
Die vorhergehende Erläuterung offenbart und beschreibt rein beispielhaft Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird aus dieser Erläuterung und aus den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen ohne Weiteres erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Geist und dem Schutzumfang der Offenlegung, die in den nachfolgenden Ansprüchen definiert sind, abzuweichen.