DE102011107053A1 - Electrochemical energy storage device, and method of operation thereof - Google Patents

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Abstract

Eine erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeichereinrichtung, nachfolgend auch Sekundärzelle genannt, weist eine wiederaufladbare Elektrodenbaugruppe auf. Die Elektrodenbaugruppe ist vorgesehen, zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Eine Umhüllung der Sekundärzelle ist vorgesehen, die Elektrodenbaugruppe zumindest teilweise zu umgeben. Ein, zwei oder mehrere Stromableiter, insbesondeerstrecken sich zumindest teilweise aus der Umhüllung und sind zum Austausch von Elektronen mit der Elektrodenbaugruppe vorgesehen. Eine Messeinrichtung der Sekundärzelle ist vorgesehen, zumindest zeitweise ein Signal zur Verfügung zu stellen, wobei das Signal repräsentativ für einen Betriebsparameter insbesondere der Elektrodenbaugruppe ist. Eine Zellsteuereinrichtung der Sekundärzelle ist vorgesehen, den Austausch von Elektronen mit der Elektrodenbaugruppe zu steuern und das Signal des Messfühlers zu empfangen. Weiter ist die Zellsteuereinrichtung vorgesehen, der Elektrodenbaugruppe zeitweise eine vorbestimmte elektrische Ladung zuzuführen und/oder zu entnehmen.An electrochemical energy storage device according to the invention, hereinafter also referred to as a secondary cell, has a rechargeable electrode assembly. The electrode assembly is intended to provide electrical energy, in particular to a consumer, at least temporarily. The secondary cell is encased to at least partially surround the electrode assembly. One, two or more current conductors, in particular, extend at least partially from the sheath and are provided for the exchange of electrons with the electrode assembly. A measuring device of the secondary cell is provided to provide a signal at least temporarily, the signal being representative of an operating parameter, in particular of the electrode assembly. A cell control device of the secondary cell is provided to control the exchange of electrons with the electrode assembly and to receive the signal from the sensor. Furthermore, the cell control device is provided for temporarily supplying and / or removing a predetermined electrical charge from the electrode assembly.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Energiespeichereinrichtung, eine Energieversorgungsvorrichtung mit zumindest zwei elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen, ein Verfahren zum Betrieb der elektrochemischen Energiespeichereinrichtung und ein Verfahren zum Betrieb der Energieversorgungsvorrichtung. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von Wechselstromverbrauchern beschrieben. Die Erfindung kann auch unabhängig von der Chemie der elektrochemischen Energiespeichereinrichtungen oder unabhängig von der Art des versorgten Verbrauchers Verwendung finden.The present invention relates to an electrochemical energy storage device, a power supply device having at least two electrochemical energy storage devices, a method of operating the electrochemical energy storage device, and a method of operating the power supply device. The invention will be described in the context of lithium-ion batteries for supplying AC consumers. The invention can also be used independently of the chemistry of the electrochemical energy storage devices or regardless of the type of consumer supplied.

Aus dem Stand der Technik sind wiederaufladbare Batterien, nachfolgend auch Energieversorgungsvorrichtungen oder Sekundärbatterien genannt, mit mehreren wiederaufladbaren Zellen, nachfolgend auch elektrochemische Energiespeichereinrichtungen oder Sekundärzellen genannt, zur Versorgung von zumindest einem Verbraucher, nachfolgend Versorgungsbetrieb genannt, bekannt. Es ist üblich, die in einer Sekundärzelle speicherbare elektrische Ladung Q als Nennladekapazität Qnenn zu bezeichnen und in den Einheiten Ampèrestunden [Ah], Wattstunden [Wh] anzugeben. Zum Laden wird der Sekundärzelle Energie bzw. elektrische Ladung zugeführt und als chemische Energie gespeichert. Im Versorgungsbetrieb wird die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie gewandelt und dem Verbraucher zur Verfügung gestellt. Sekundärzellen altern sowohl kalendarisch als auch als Folge des kumulierten Durchsatzes von Energie, auch zyklische Alterung genannt.Rechargeable batteries, also referred to below as energy supply devices or secondary batteries, with a plurality of rechargeable cells, also referred to below as electrochemical energy storage devices or secondary cells, are known from the prior art for supplying at least one consumer, hereinafter referred to as utility. It is customary, the storable in a secondary cell electrical charge Q as a rated charging capacity Q nom to refer to and expressed in the units ampere-hour [Ah], Watt hours [Wh]. For charging the secondary cell energy or electrical charge is supplied and stored as chemical energy. In supply mode, the stored chemical energy is converted into electrical energy and made available to the consumer. Secondary cells age both on a calendar basis and as a consequence of the cumulative throughput of energy, also called cyclic aging.

Es ist bekannt, dass eine Sekundärzelle nach längerer Ruhephase, in welcher die Sekundärzelle im Wesentlichen keine Ladung mit der Umgebung austauscht, kalendarisch altert, wobei insbesondere der Innenwiderstand der Sekundärzelle ansteigt. Dabei werden Bereiche der Elektrodenbaugruppe passiviert. Diese passivierten Bereiche stehen zur Wandlung von elektrischer Energie in chemische Energie und umgekehrt nicht zur Verfügung.It is known that a secondary cell after a long period of rest, in which the secondary cell exchanges substantially no charge with the environment, calendars aging, in particular, the internal resistance of the secondary cell increases. In this case, areas of the electrode assembly are passivated. These passivated areas are not available for the conversion of electrical energy into chemical energy and vice versa.

Einigen Bauarten von Sekundärzellen ist gemein, dass ihnen im Versorgungsbetrieb merklich weniger als die Nennladekapazität entnommen werden kann.Some types of secondary cells have in common that they can be removed significantly less than the rated charge capacity in the utility operation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sekundärzelle zur Verfügung zu stellen, welcher ein möglichst großer Teil der zugeführten Energie im Versorgungsbetrieb entnommen werden kann.The invention is therefore based on the object to provide a secondary cell available, which can be removed as much of the energy supplied in the supply operation.

Das wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Anspruch 1 nennt eine erfindungsgemäße Sekundärzelle. Anspruch 7 nennt eine Energieversorgungsvorrichtung mit mehreren erfindungsgemäßen Sekundärzellen. Anspruch 11 nennt ein Betriebsverfahren für eine erfindungsgemäße Sekundärzelle. Anspruch 12 nennt ein Betriebsverfahren für eine erfindungsgemäße Sekundärbatterie. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This is achieved according to the invention by the teaching of the independent claims. Claim 1 calls a secondary cell according to the invention. Claim 7 mentions a power supply device with a plurality of secondary cells according to the invention. Claim 11 mentions an operating method for a secondary cell according to the invention. Claim 12 mentions an operating method for a secondary battery according to the invention. Preferred developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße elektrochemische Energiespeichereinrichtung, nachfolgend auch Sekundärzelle genannt, weist eine wiederaufladbare Elektrodenbaugruppe auf. Die Elektrodenbaugruppe ist vorgesehen, zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Eine Umhüllung der Sekundärzelle ist vorgesehen, die Elektrodenbaugruppe zumindest teilweise zu umgeben. Ein, zwei oder mehrere Stromableiter, insbesondere unterschiedlicher Polarität, der Sekundärzelle erstrecken sich zumindest teilweise aus der Umhüllung und sind zum Austausch von Elektronen mit der Elektrodenbaugruppe vorgesehen. Eine Messeinrichtung der Sekundärzelle ist vorgesehen, zumindest zeitweise ein Signal zur Verfügung zu stellen, wobei das Signal repräsentativ für einen Betriebsparameter insbesondere der Elektrodenbaugruppe ist. Eine Zellsteuereinrichtung der Sekundärzelle ist vorgesehen, den Austausch von Elektronen mit der Elektrodenbaugruppe zu steuern und das Signal des Messfühlers zu empfangen. Weiter ist die Zellsteuereinrichtung vorgesehen, der Elektrodenbaugruppe zeitweise eine vorbestimmte elektrische Ladung zuzuführen und/oder zu entnehmen, nachfolgend auch Ladungswechsel genannt.An electrochemical energy storage device according to the invention, also referred to below as a secondary cell, has a rechargeable electrode assembly. The electrode assembly is provided, at least temporarily provide electrical energy to a consumer available. An enclosure of the secondary cell is provided to at least partially surround the electrode assembly. One, two or more current conductors, in particular of different polarity, of the secondary cell extend at least partially from the enclosure and are provided for exchanging electrons with the electrode assembly. A measuring device of the secondary cell is provided, at least temporarily to provide a signal, wherein the signal is representative of an operating parameter, in particular of the electrode assembly. A cell controller of the secondary cell is provided to control the exchange of electrons with the electrode assembly and to receive the signal from the probe. Furthermore, the cell control device is provided to temporarily supply and / or remove a predetermined electrical charge to the electrode assembly, hereinafter also referred to as charge exchange.

Wenn von der Sekundärzelle nach längerer Ruhephase Energie zur Verfügung gestellt werden soll, so bleiben der entnehmbare elektrische Strom und/oder die entnehmbare elektrische Ladung oftmals hinter den Nennwerten der Sekundärzelle zurück. Ein Verbraucher könnte aus dieser Sekundärzelle nur unzureichend versorgt werden. Mit dem wiederholten Austausch von im Umfang begrenzter elektrischer Ladung mit der Elektrodenbaugruppe der Sekundärzelle, insbesondere zur zeitweisen Unterbrechung einer Ruhephase bzw. eines Ruhezustands, finden in der Elektrodenbaugruppe Wandlungen von elektrischer Energie in chemische Energie und umgekehrt statt. So wird der Passivierung von Bereichen der Elektrodenbaugruppe begegnet und die zugrunde liegende Aufgabe gelöst.If energy is to be provided by the secondary cell after a longer period of rest, the removable electrical current and / or the removable electrical charge often remain behind the nominal values of the secondary cell. A consumer could be supplied insufficiently from this secondary cell. With the repeated replacement of limited electrical charge with the electrode assembly of the secondary cell, in particular for temporary interruption of a resting phase or a rest state, take place in the electrode assembly conversions of electrical energy into chemical energy and vice versa. Thus, the passivation of areas of the electrode assembly is met and solved the underlying task.

Unter einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zeitweise elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Dazu weist die elektrochemische Energiespeichereinrichtung, nachfolgend auch Sekundärzelle genannt, insbesondere eine Elektrodenbaugruppe auf. An electrochemical energy storage device in the sense of the invention means a device which serves, in particular, to temporarily provide electrical energy. For this purpose, the electrochemical energy storage device, hereinafter also referred to as the secondary cell, in particular an electrode assembly.

Unter einer Elektrodenbaugruppe im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, aufgenommene elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln, chemische Energie zu speichern, chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln und/oder elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Dazu weist die Elektrodenbaugruppe zumindest zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität, auch Anode und Kathode genannt, einen Separator, angeordnet zwischen diesen Elektroden, und einen Elektrolyt auf. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe mit prismatischer oder zylindrischer Grundfläche ausgebildet. Diese Ausführung bietet den Vorteil der raumsparenden benachbarten Anordnung mehrerer elektrochemischer Energiespeichereinrichtungen.In the context of the invention, an electrode assembly is understood to mean a device which serves, in particular, to convert recorded electrical energy into chemical energy, to store chemical energy, to convert chemical energy into electrical energy, and / or to provide electrical energy. For this purpose, the electrode assembly has at least two electrodes of different polarity, also called anode and cathode, a separator, arranged between these electrodes, and an electrolyte. Preferably, the electrode assembly is formed with a prismatic or cylindrical base. This embodiment offers the advantage of the space-saving adjacent arrangement of a plurality of electrochemical energy storage devices.

Unter einer Umhüllung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, die Elektrodenbaugruppe von der Umgebung der Sekundärzelle zu trennen: Vorzugsweise dient die Umhüllung dazu, einen Austausch eines Fluids zwischen Umgebung und Elektrodenbaugruppe im Wesentlichen zu unterbinden. So wird einem Austritt des Elektrolyts in die Umgebung und/oder dem Zutritt von Wasser insbesondere aus der Atmosphäre in die Elektrodenbaugruppe begegnet. Vorzugsweise umgibt die Umhüllung die Elektrodenbaugruppe formschlüssig und ist insbesondere um die Elektrodenbaugruppe verspannt. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass der elektrochemische Kontakt zwischen den Bestandteilen der Elektrodenbaugruppe, d. h. deren Elektroden und deren Separatoren, verbessert ist.An enclosure according to the invention means a device which serves in particular to separate the electrode assembly from the environment of the secondary cell: Preferably, the cover serves to substantially prevent an exchange of a fluid between the environment and the electrode assembly. Thus, leakage of the electrolyte into the environment and / or the ingress of water, in particular from the atmosphere into the electrode assembly, is encountered. Preferably, the envelope surrounds the electrode assembly in a form-fitting manner and in particular is clamped around the electrode assembly. The advantage of this design is that the electrochemical contact between the components of the electrode assembly, i. H. whose electrodes and their separators, is improved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Umhüllung als mehrschichtige Folie, insbesondere Verbundfolie, mit zumindest einem Polymer und zumindest einem Metall, besonders bevorzugt mit Aluminium, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist eine metallische Schicht zwischen zwei Schichten mit zumindest je einem Polymer angeordnet. Die Ausführung der Umhüllung mit einer metallischen Schicht dient insbesondere dazu, Luftfeuchte von der Elektrodenbaugruppe fernzuhalten und/oder dem Austritt von fluiden Teile der Elektrodenbaugruppe aus der Sekundärzelle entgegenzuwirken. Vorzugsweise schützen und/oder isolieren die Polymerschichten die metallische Schicht. Diese Ausführung bietet den Vorteil eines geringen thermischen Widerstands und des verbesserten Austausches von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe.According to a preferred embodiment, the envelope is formed as a multilayer film, in particular composite film, with at least one polymer and at least one metal, particularly preferably with aluminum. Particularly preferably, a metallic layer is arranged between two layers with at least one polymer each. The embodiment of the coating with a metallic layer serves in particular to keep air moisture away from the electrode assembly and / or to counteract the escape of fluid parts of the electrode assembly from the secondary cell. Preferably, the polymer layers protect and / or insulate the metallic layer. This design offers the advantage of low thermal resistance and improved heat energy exchange with the electrode assembly.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Umhüllung mehrteilig mit zumindest einem im Wesentlichen formsteifen Metallteil ausgebildet. Vorzugsweise dient das Metallteil der Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe. Vorzugsweise ist das Metallteil mit einer Ausnehmung zur Aufnahme der Elektrodenbaugruppe ausgebildet. Vorzugsweise dient das Metallteil dem Schutz der Elektrodenbaugruppe, indem das Metallteil dem Eindringen eines Fremdkörpers in die Elektrodenbaugruppe entgegenwirkt. Vorzugsweise ist das Metallteil zur Elektrodenbaugruppe elektrisch isolierend beschichtet und berührt die Elektrodenbaugruppe wärmeleitend. Vorzugsweise dient das Metallteil der Wärmeabfuhr aus der Elektrodenbaugruppe.According to a further preferred embodiment, the envelope is formed in several parts with at least one substantially dimensionally stable metal part. Preferably, the metal part of the heat removal from the electrode assembly. Preferably, the metal part is formed with a recess for receiving the electrode assembly. Preferably, the metal part serves to protect the electrode assembly by the metal part counteracts the penetration of a foreign body in the electrode assembly. Preferably, the metal part to the electrode assembly is coated electrically insulating and contacts the electrode assembly thermally conductive. Preferably, the metal part of the heat removal from the electrode assembly.

Unter einem Stromableiter im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere als elektrischer Leiter im Strompfad zwischen der Elektrodenbaugruppe und einem zu versorgenden Verbraucher dient. Ein erster Stromableiter ist elektrisch mit einer Elektrode erster Polarität der Elektrodenbaugruppe verbunden und erstreckt sich durch die Umhüllung der Sekundärzelle in deren Umgebung. Vorzugsweise ist der erste Stromableiter gegenüber der Umhüllung elektrisch isoliert. Vorzugsweise weist die Umhüllung zumindest zeitweise ein von dem ersten Stromableiter verschiedenes elektrisches Potential auf. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass nur ein Stromableiter hergestellt werden muss.Under a current conductor in the context of the invention is a device to understand, which serves in particular as an electrical conductor in the current path between the electrode assembly and a consumer to be supplied. A first current collector is electrically connected to a first polarity electrode of the electrode assembly and extends through the enclosure of the secondary cell in its vicinity. Preferably, the first current conductor is electrically insulated from the sheath. Preferably, the envelope has, at least at times, an electrical potential different from the first current conductor. This version has the advantage that only one current conductor has to be manufactured.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist ein zweiter Stromableiter elektrisch mit einer Elektrode zweiter Polarität der Elektrodenbaugruppe verbunden und erstreckt sich durch die als mehrschichtige Folie ausgebildete Umhüllung der Sekundärzelle in deren Umgebung. Dabei ist der zweite Stromableiter gegenüber der Umhüllung elektrisch isoliert. Diese Ausführung bietet den Vorteil eines geringen thermischen Widerstands und fördert den Austausch von Wärmeenergie mit der Elektrodenbaugruppe.According to a preferred embodiment, a second current collector is electrically connected to a second polarity electrode of the electrode assembly and extends through the envelope of the secondary cell formed in the vicinity thereof as a multilayer film. In this case, the second current conductor is electrically insulated from the sheath. This design offers the advantage of low thermal resistance and promotes the exchange of heat energy with the electrode assembly.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein zweiter Stromableiter elektrisch mit einer Elektrode zweiter Polarität der Elektrodenbaugruppe verbunden und ist elektrisch mit der als Metallteil ausgebildeten Umhüllung der Sekundärzelle insbesondere stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise einstückig ausgebildet. Vorzugsweise dient die als Metallteil ausgebildete Umhüllung als zweiter elektrischer Anschluss der Sekundärzelle. Vorzugsweise dient das Metallteil dem Schutz der Elektrodenbaugruppe, indem das Metallteil dem Eindringen eines Fremdkörpers in die Elektrodenbaugruppe entgegenwirkt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Sekundärzelle über den ersten Stromableiter und über die Umhüllung elektrisch kontaktiert werden kann.According to a further preferred embodiment, a second current conductor is electrically connected to a second polarity electrode of the electrode assembly and is electrically connected to the envelope formed as a metal part of the secondary cell in particular cohesively, preferably integrally formed. Preferably, the envelope formed as a metal part serves as a second electrical connection of the secondary cell. Preferably, the metal part serves to protect the electrode assembly by the metal part counteracts the penetration of a foreign body in the electrode assembly. This version offers the Advantage that the secondary cell can be electrically contacted via the first current conductor and the sheath.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein zweiter Stromableiter elektrisch mit einer Elektrode zweiter Polarität der Elektrodenbaugruppe verbunden, ist elektrisch gegenüber der als Metallteil ausgebildeten Umhüllung der Sekundärzelle isoliert und erstreckt sich durch die als Metallteil ausgebildete Umhüllung in die Umgebung der Sekundärzelle. Vorzugsweise ist die Umhüllung potentialfrei und ist insbesondere ohne weitere elektrische Isolierung mit einer metallischen Kühleinrichtung verbindbar.According to a further preferred embodiment, a second current conductor is electrically connected to a second polarity electrode of the electrode assembly, is electrically insulated from the metal cell-formed envelope of the secondary cell and extends through the envelope formed as a metal part in the environment of the secondary cell. Preferably, the envelope is potential-free and in particular can be connected to a metallic cooling device without further electrical insulation.

Unter einer Messeinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise ein Signal zur Verfügung zu stellen, wobei das Signal repräsentativ für einen Betriebsparameter der Sekundärzelle, insbesondere einen Betriebsparameter der Elektrodenbaugruppe ist. Insbesondere weist die Messeinrichtung einen oder mehrere Messfühler vorzugsweise für verschiedene Betriebsparameter auf. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung einen Temperaturfühler auf, wobei der Temperaturfühler zumindest zeitweise Aufschluss über die Temperatur der Sekundärzelle gibt, insbesondere über die Temperatur der Elektrodenbaugruppe. Vorzugsweise wird die Temperatur der Sekundärzelle und/oder der Elektrodenbaugruppe von der Zellsteuereinrichtung verarbeitet, insbesondere zur Steuerung der Zufuhr und/oder der Entnahme einer vorbestimmten elektrischen Ladung. Vorzugsweise gibt die Messeinrichtung zumindest zeitweise Aufschluss über den Innendruck der Sekundärzelle, nachfolgend Zellinnendruck genannt. Vorzugsweise wird der Zellinnendruck von der Zellsteuereinrichtung verarbeitet, insbesondere zur Steuerung der Zufuhr und/oder der Entnahme einer vorbestimmten elektrischen Ladung. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung von Elektrodenbaugruppeenergie versorgt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass eine Versorgung der Messeinrichtung durch die Batteriesteuerung der Sekundärbatterie entfallen kann.A measuring device in the sense of the invention is to be understood as meaning a device which serves, in particular, to provide a signal at least temporarily, the signal being representative of an operating parameter of the secondary cell, in particular an operating parameter of the electrode assembly. In particular, the measuring device preferably has one or more measuring sensors for different operating parameters. Preferably, the measuring device has a temperature sensor, wherein the temperature sensor at least temporarily provides information about the temperature of the secondary cell, in particular on the temperature of the electrode assembly. Preferably, the temperature of the secondary cell and / or the electrode assembly is processed by the cell control device, in particular for controlling the supply and / or the removal of a predetermined electrical charge. Preferably, the measuring device is at least temporarily information about the internal pressure of the secondary cell, hereinafter referred to as internal cell pressure. Preferably, the cell internal pressure is processed by the cell control device, in particular for controlling the supply and / or the removal of a predetermined electrical charge. Preferably, the measuring device is powered by electrode assembly energy. This embodiment has the advantage that a supply of the measuring device by the battery control of the secondary battery can be omitted.

Wenn die Temperatur der Sekundärzelle, insbesondere deren Elektrodenbaugruppe eine Zieltemperatur überschreitet, dann wird die vorbestimmte elektrische Ladung vermindert und/oder die Frequenz des Ladungswechsels wird gesenkt. Vorzugsweise weist die Messeinrichtung einen Druckfühler auf. Wenn der Zellinnendruck einen Zieldruck überschreitet, dann wird die vorbestimmte elektrische Ladung vermindert und/oder die Frequenz des Ladungswechsels wird gesenkt.If the temperature of the secondary cell, in particular its electrode assembly exceeds a target temperature, then the predetermined electrical charge is reduced and / or the frequency of the charge exchange is lowered. Preferably, the measuring device has a pressure sensor. If the cell internal pressure exceeds a target pressure, then the predetermined electrical charge is reduced and / or the frequency of the charge exchange is lowered.

Ein Betriebsparameter im Sinne der Erfindung ist ein Parameter der folgenden Gruppe, welche beinhaltet Zellinnendruck, Umgebungsdruck, Zelltemperatur, Umgebungstemperatur, elektrische Stromstärke, elektrische Spannung, Kapazität, Induktivität, elektrische Ladung.An operating parameter within the meaning of the invention is a parameter of the following group, which includes cell internal pressure, ambient pressure, cell temperature, ambient temperature, electrical current, voltage, capacitance, inductance, electrical charge.

Unter einer Zellsteuereinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise:

  • • der Elektrodenbaugruppe eine vorbestimmte elektrische Ladung zuzuführen und/oder zu entnehmen, d. h. einen Ladungswechsel durchzuführen,
  • • der Elektrodenbaugruppe einen elektrischen Strom bzw. Versorgungsstrom insbesondere abhängig vom Bedarf eines zu versorgenden Verbrauchers und/oder abhängig von einem gemessenen Betriebsparameter zu entnehmen,
  • • der Elektrodenbaugruppe einen Ladestrom zuzuführen,
  • • ein Signal von der Messeinrichtung zu empfangen
  • • ein Signal zu verarbeiten, und/oder
  • • ein erstes Signal zur Verfügung zu stellen, insbesondere für eine übergeordnete Steuerung.
A cell control device in the sense of the invention is to be understood as meaning a device which serves, in particular, at least temporarily:
  • Supplying and / or removing a predetermined electrical charge to the electrode assembly, ie, performing a charge exchange,
  • The electrode assembly to draw an electric current or supply current, in particular depending on the need of a consumer to be supplied and / or depending on a measured operating parameter,
  • To supply a charging current to the electrode assembly,
  • • receive a signal from the measuring device
  • • to process a signal, and / or
  • • to provide a first signal, in particular for a higher-level control.

Vorzugsweise ist die Zellsteuereinrichtung von der Elektrodenbaugruppe energieversorgt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass eine Versorgung der Zellsteuereinrichtung durch die Batteriesteuerung aus der Batterie entfallen kann.Preferably, the cell controller is powered by the electrode assembly. This embodiment has the advantage that a supply of the cell control device can be omitted by the battery control from the battery.

Unter einer vorbestimmten elektrischen Ladung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine elektrische Ladung q [C] zu verstehen, welche nur einen Bruchteil r[%] der Nennladekapazität Qnenn der Sekundärzelle beträgt. Vorzugsweise beträgt der Bruchteil r = q/Qnenn zumindest 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1%, 2%, 5%, höchstens aber 10%. Vorzugsweise ist die vorbestimmte elektrische Ladung so bemessen, dass deren Entnahme oder Zufuhr eine Änderung der Ruhespannung der Sekundärzelle um mindestens 0,1 V, 0,2 V, 0,3 V, 0,4 V, höchstens aber 0,5 V bewirkt.Under a predetermined electric charge in the sense of the invention is understood in particular to an electric charge q [C], which only a fraction of r [%] of the nominal charge capacity of the secondary cell is Q nom. Preferably, the fraction r = q / Qnenn is at least 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 5%, but at most 10%. Preferably, the predetermined electrical charge is such that its removal or supply causes a change in the rest voltage of the secondary cell by at least 0.1 V, 0.2 V, 0.3 V, 0.4 V, but at most 0.5 V.

Nachfolgend werden bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described.

Vorzugsweise weist die Messeinrichtung einen Stromfühler auf, welcher insbesondere einen Ladestrom und/oder Versorgungsstrom bzw. Entladestrom angibt. Mit Kenntnis der Temperatur der Sekundärzelle kann die Zellsteuereinrichtung insbesondere den Versorgungsstrom bzw. den Entladestrom begrenzen, um einem weiteren Temperaturanstieg der Sekundärzelle zu begegnen. Vorzugsweise ist der Stromfühler als Magnetfeldsensor ausgebildet. Ein „Magnetfeldsensor” ist in diesem Zusammenhang jede Art von Vorrichtung, die geeignet sind, die Größe und/oder die Richtung eines Magnetfeldes oder einer Magnetisierung direkt oder indirekt zu erfassen. Der wenigstens eine Magnetfeldsensor ist vorzugsweise ausgewählt aus magnetoresistiven Sensoren, magnetostriktiven Sensoren, Hall-Sensoren und Wiegand-Sensoren. Als magnetoresistive Sensoren können zum Beispiel AMRSensoren (anisotropic magneto-resistive), GMR-Sensoren (giant magnetoresistive), TMR (tunneling magneto-resistive), MTJ-Sensoren (magnetic tunneljunction), CMR-Sensoren (colossale magneto-resistive), EMR-Sensoren (extraordinary, GMI-Sensoren (giant magnetic-inductance) und dergleichen Sensoren eingesetzt werden. Vorzugsweise erfasst der Magnetfeldsensor einen Ladestrom und/oder Versorgungsstrom bzw. Entladestrom der Sekundärzelle im Wesentlichen ohne Erzeugung zusätzlicher Abwärme. Preferably, the measuring device has a current sensor, which in particular indicates a charging current and / or supply current or discharge current. With knowledge of the temperature of the secondary cell, the cell control device can in particular limit the supply current or the discharge current in order to counteract a further increase in the temperature of the secondary cell. Preferably, the current sensor is designed as a magnetic field sensor. A "magnetic field sensor" in this context is any type of device that is suitable for directly or indirectly detecting the magnitude and / or the direction of a magnetic field or a magnetization. The at least one magnetic field sensor is preferably selected from magnetoresistive sensors, magnetostrictive sensors, Hall sensors and Wiegand sensors. As magnetoresistive sensors, for example, AMRS sensors (anisotropic magneto-resistive), GMR sensors (giant magnetoresistive), TMR (tunneling magneto-resistive), MTJ sensors (magnetic tunnel junction), CMR sensors (colossal magneto-resistive), EMR Sensors (extraordinary, GMI (giant magnetic-inductance) sensors and similar sensors are used.) The magnetic field sensor preferably detects a charging current and / or supply current or discharge current of the secondary cell substantially without generating additional waste heat.

Vorzugsweise weist die Messeinrichtung einen Spannungsfühler auf, welcher insbesondere die Spannung der Sekundärzelle angibt, insbesondere die Spannung der Elektrodenbaugruppe. Vorzugsweise verarbeitet die Zellsteuereinrichtung die Spannung der Sekundärzelle zu einer Aussage über den Ladezustand der Sekundärzelle. Vorzugsweise übermittelt die Zellsteuereinrichtung die Spannung und/oder die Aussage über den Ladezustand der Sekundärzelle an eine übergeordnete Batteriesteuerung. Vorzugsweise leitet die Batteriesteuerung nach Auswertung der einzelnen Ladezustände einen Ladevorgang der einzelnen Sekundärzellen ein und/oder zeigt der übergeordneten Steuerung der Sekundärbatterie einen ungenügenden Ladezustand an.Preferably, the measuring device has a voltage sensor, which in particular indicates the voltage of the secondary cell, in particular the voltage of the electrode assembly. Preferably, the cell control device processes the voltage of the secondary cell to a statement about the state of charge of the secondary cell. Preferably, the cell control device transmits the voltage and / or the statement about the state of charge of the secondary cell to a higher-level battery control. After evaluating the individual states of charge, the battery controller preferably initiates a charging process of the individual secondary cells and / or indicates to the higher-level control of the secondary battery an insufficient charging state.

Vorzugsweise weist die Messeinrichtung einen Stromfühler und einen Spannungsfühler auf. Vorzugsweise verknüpft die Zellsteuereinrichtung die gemessenen Werte von Strom und Spannung zum Innenwiderstand der Sekundärzelle. Vorzugsweise verknüpft die Zellsteuereinrichtung die Spannung und den Innenwiderstand zu einer Aussage über den Ladezustand der Sekundärzelle, insbesondere mittels einer hinterlegten Relation. Diese Ausführung bietet den Vorteil der verbesserten Bestimmung des Ladezustands.Preferably, the measuring device has a current sensor and a voltage sensor. The cell control device preferably combines the measured values of current and voltage with the internal resistance of the secondary cell. Preferably, the cell control device combines the voltage and the internal resistance to a statement about the state of charge of the secondary cell, in particular by means of a stored relation. This design offers the advantage of improved state of charge determination.

Vorzugsweise ist die Messeinrichtung insbesondere mit ihren Messfühlern innerhalb der Umhüllung angeordnet, bevorzugt auf der Elektrodenbaugruppe gedruckt oder abgeschieden. In diesem Zusammenhang sind verschiedene Druckverfahren wie Tiefdruck, Offsetdruck, Flexodruck, Inkjetdruck, Siebdruck, Tampondruck, Transferdruck, Lithografie, Prägelithografie und dergleichen zum unmittelbaren Ausbilden des Magnetfeldsensors auf einer Elektrode, einem Kollektor oder einem Separator bevorzugt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, einer kompakt ausgebildete Sekundärzelle. Vorzugsweise sind die Zellsteuereinrichtung und die Messeinrichtung einstückig ausgebildet, insbesondere innerhalb der Umhüllung, insbesondere auf einem gemeinsamen Schaltungsträger, besonders bevorzugt auf eine Leiterplatte oder Trägerfolie. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Baugruppen der Sekundärzelle vermindert und/oder die Fertigung der Sekundärzelle vereinfacht ist.Preferably, the measuring device is arranged in particular with its measuring sensors within the envelope, preferably printed or deposited on the electrode assembly. In this connection, various printing methods such as gravure printing, offset printing, flexographic printing, inkjet printing, screen printing, pad printing, transfer printing, lithography, emboss lithography and the like for directly forming the magnetic field sensor on an electrode, a collector or a separator are preferred. This design offers the advantage of a compact secondary cell. Preferably, the cell control device and the measuring device are integrally formed, in particular within the envelope, in particular on a common circuit carrier, particularly preferably on a printed circuit board or carrier foil. This embodiment has the advantage that the number of assemblies of the secondary cell is reduced and / or the production of the secondary cell is simplified.

Vorzugsweise weist die Sekundärzelle eine Zellkommunikationseinrichtung auf. Die Zellkommunikationseinrichtung dient insbesondere dem Senden eines ersten Signals an eine übergeordnete Steuerung und/oder eine Batteriesteuerung. Vorzugsweise ist die Zellkommunikationseinrichtung zur Funkübertragung insbesondere an eine Batteriesteuerung ausgebildet. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass auf elektrische Anschlüsse für die Zellsteuereinrichtung verzichtet werden kann und/oder die Abdichtung der Sekundärzelle vereinfacht ist. Vorzugsweise kann eine Sekundärzelle, welche der Sekundärbatterie im Versorgungsbetrieb hinzugefügt wird, insbesondere über die Zellkommunikationseinrichtung von sich aus eine erste Verbindung zu der Batteriesteuerung aufnehmen. Vorzugsweise ist die Zellkommunikationseinrichtung auch zum Empfang von Signalen ausgebildet, insbesondere von zumindest einem zweiten Signal von der Batteriesteuerung.Preferably, the secondary cell has a cell communication device. In particular, the cell communication device serves to transmit a first signal to a higher-level controller and / or a battery controller. Preferably, the cell communication device is designed for radio transmission in particular to a battery controller. This embodiment has the advantage that can be dispensed with electrical connections for the cell control device and / or the sealing of the secondary cell is simplified. Preferably, a secondary cell, which is added to the secondary battery in the supply operation, in particular via the cell communication device by itself record a first connection to the battery control. Preferably, the cell communication device is also designed to receive signals, in particular at least one second signal from the battery controller.

Vorzugsweise weist die Zellsteuereinrichtung eine Stromrichterschaltung auf. Vorzugsweise ist die Stromrichterschaltung als Gleichrichterschaltung ausgebildet. Vorzugsweise kann der Sekundärzelle mit Gleichrichterschaltung zum Laden ein Wechselstrom zugeführt werden, insbesondere unmittelbar aus einem Wechselstromnetz. Vorzugsweise ist die Stromrichterschaltung als Wechselrichterschaltung ausgebildet. Vorzugsweise kann der von der Elektrodenbaugruppe zur Verfügung gestellte Gleichstrom von der Sekundärzelle mit Wechselrichterschaltung im Versorgungsbetrieb unmittelbar als Wechselstrom abgegeben werden. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Sekundärzelle ohne einen separaten Wechselrichter zur Versorgung zumindest eines Wechselstromverbrauchers geeignet und/oder unmittelbar aus einem Wechselstromnetz ladbar ist.The cell control device preferably has a converter circuit. Preferably, the power converter circuit is designed as a rectifier circuit. Preferably, the secondary cell with rectifier circuit for charging an alternating current can be supplied, in particular directly from an AC network. Preferably, the power converter circuit is designed as an inverter circuit. Preferably, the DC current provided by the electrode assembly can be directly output from the secondary cell with inverter circuit in the supply mode as alternating current. This embodiment offers the advantage that the secondary cell according to the invention without a separate inverter for supplying at least one AC consumer is suitable and / or directly from an AC mains loadable.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Zellsteuereinrichtung sowohl eine Gleichrichterschaltung als auch eine Wechselrichterschaltung auf. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die derart ausgeführte Sekundärzelle für eine Sekundärbatterie geeignet ist, wobei die Sekundärbatterie mit ihrer Umgebung Wechselströme austauscht. Bei geeigneter Ausbildung kann die Nennspannung der Sekundärbatterie durch das Hinzufügen weiterer Sekundärzellen erhöht werden und/oder Sekundärzellen im laufenden Betrieb entnommen bzw. gewechselt werden. Vorzugsweise sind die Zellsteuereinrichtung mit Stromrichterschaltung und die Messeinrichtung einstückig ausgebildet, besonders bevorzugt auf die Elektrodenbaugruppe gedruckt oder abgeschieden. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Baugruppen der Sekundärzelle vermindert und/oder die Fertigung der Sekundärzelle vereinfacht ist. According to a preferred embodiment, the cell control device has both a rectifier circuit and an inverter circuit. This embodiment offers the advantage that the thus executed secondary cell is suitable for a secondary battery, the secondary battery exchanging alternating currents with its surroundings. With suitable design, the nominal voltage of the secondary battery can be increased by adding additional secondary cells and / or secondary cells are removed during operation or changed. Preferably, the cell control device with converter circuit and the measuring device are integrally formed, particularly preferably printed or deposited on the electrode assembly. This embodiment has the advantage that the number of assemblies of the secondary cell is reduced and / or the production of the secondary cell is simplified.

Vorzugsweise weist die Elektrodenbaugruppe Lithium-Ionen auf, wodurch die Zellspannung der Sekundärzelle bzw. deren Energiedichte gegenüber zahlreichen anderen chemischen Ausbildungen erhöht ist. Vorzugsweise beträgt die Zellnennspannung mindestens 1,5 V, 2 V, 2,5 V, 3 V 3,2 V, 3,5 V, 3,7 V, 4 V, 4,2 V, 4,5 V, 5 V, 5,5 V, 6 V, 6,5 V, 7 V, 7,5 V oder 8 V. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass der Platzbedarf für eine Sekundarbatterie mit mehreren erfindungsgemäßen Sekundärzellen vermindert ist.Preferably, the electrode assembly to lithium ions, whereby the cell voltage of the secondary cell or its energy density is increased over many other chemical education. Preferably, the nominal cell voltage is at least 1.5V, 2V, 2.5V, 3V 3.2V, 3.5V, 3.7V, 4V, 4.2V, 4.5V, 5V , 5.5 V, 6 V, 6.5 V, 7 V, 7.5 V or 8 V. This embodiment has the advantage that the space required for a secondary battery with a plurality of secondary cells according to the invention is reduced.

Vorzugsweise ist die Sekundärzelle vorgesehen, zumindest zeitweise einen elektrischen Strom von mindestens 50 A, 100 A, 200 A, 500 A, 1000 A oder mehr abzugeben. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Versorgung eines Verbrauchers mit hoher Stromaufnahme möglich ist.Preferably, the secondary cell is provided to deliver, at least temporarily, an electric current of at least 50 A, 100 A, 200 A, 500 A, 1000 A or more. This version has the advantage that the supply of a consumer with high power consumption is possible.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sekundärzelle vorgesehen, bei einer Umgebungstemperatur zwischen 10°C und 30°C, weiter bevorzugt zwischen 0°C und 40°C, weiter bevorzugt zwischen –20°C und 60°C, weiter bevorzugt zwischen –30°C und 80°C, besonders bevorzugt zwischen –40°C und 100°C betrieben zu werden. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass der Einsatz auch in nicht temperierten Räumen oder außerhalb von Räumen möglich ist.Preferably, the secondary cell according to the invention is provided, at an ambient temperature between 10 ° C and 30 ° C, more preferably between 0 ° C and 40 ° C, more preferably between -20 ° C and 60 ° C, more preferably between -30 ° C and 80 ° C, more preferably between -40 ° C and 100 ° C to be operated. This version has the advantage that the use is also possible in non-tempered rooms or outside of rooms.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sekundärzelle vorgesehen, eine elektrische Ladung von mindestens 5A h, 10 Ah, 20 Ah, 50 Ah, 100 Ah, 200 Ah, 500 Ah, 1000 Ah oder mehr aufzunehmen. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Versorgung von Verbrauchern mit hoher Leistungsaufnahme möglich ist.Preferably, the secondary cell according to the invention is provided to receive an electrical charge of at least 5Ah, 10Ah, 20Ah, 50Ah, 100Ah, 200Ah, 500Ah, 1000Ah or more. This version has the advantage that the supply of consumers with high power consumption is possible.

Vorzugsweise beträgt die Energiedichte der erfindungsgemäßen Sekundärzelle mindestens 10 Wh/kg, 20 Wh/kg, 50 Wh/kg, 100 Wh/kg, 200 Wh/kg oder 500 Wh/kg.Preferably, the energy density of the secondary cell according to the invention is at least 10 Wh / kg, 20 Wh / kg, 50 Wh / kg, 100 Wh / kg, 200 Wh / kg or 500 Wh / kg.

Vorzugsweise wird für die Elektrodenbaugruppe vorzugsweise ein Separator verwendet, welcher nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, und welcher aus einem zumindest teilweise stoffdurchlässigen Träger besteht. Der Träger ist vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet. Als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger wird vorzugsweise ein organisches Material verwendet, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist. Das organische Material, welches vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) umfasst, ist mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von –40°C bis 200°C ionenleitend ist. Das anorganische Material umfasst bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate mit wenigstens einem der Elemente Zr, Al, Li, besonders bevorzugt Zirkonoxid. Bevorzugt weist das anorganische, ionenleitende Material Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm auf. Ein solcher Separator wird beispielsweise unter dem Handelsnamen ”Separion” von der Evonik AG in Deutschland vertrieben. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Stabilität der Sekundärzelle verbessert bzw. die Sicherheit der Sekundärzelle bei Temperaturen oberhalb 80°C erhöht ist.Preferably, a separator is used for the electrode assembly, which is not or only poorly electron-conducting, and which consists of an at least partially permeable carrier. The support is preferably coated on at least one side with an inorganic material. As at least partially permeable carrier, an organic material is preferably used, which is preferably designed as a non-woven fabric. The organic material, which preferably comprises a polymer, and particularly preferably a polyethylene terephthalate (PET), is coated with an inorganic, preferably ion-conducting material, which is more preferably ion-conducting in a temperature range from -40 ° C to 200 ° C. The inorganic material preferably comprises at least one compound from the group of oxides, phosphates, sulfates, titanates, silicates, aluminosilicates with at least one of the elements Zr, Al, Li, particularly preferably zirconium oxide. The inorganic, ion-conducting material preferably has particles with a largest diameter below 100 nm. Such a separator is marketed, for example, under the trade name "Separion" by Evonik AG in Germany. This version has the advantage that the stability of the secondary cell is improved or the safety of the secondary cell is increased at temperatures above 80 ° C.

Vorzugsweise weist wenigstens eine Elektrode der Elektrodenbaugruppe, besonders bevorzugt wenigstens eine Kathode, eine Verbindung mit der Formel LiMPO4 auf, wobei M wenigstens ein Übergangsmetallkation der ersten Reihe des Periodensystems der Elemente ist. Das Übergangsmetallkation ist vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus Mn, Fe, Ni und Ti oder einer Kombination dieser Elemente gewählt. Die Verbindung weist vorzugsweise eine Olivinstruktur auf, vorzugsweise übergeordnetes Olivin, wobei Fe besonders bevorzugt ist. In einer weiteren Ausführungsform weist vorzugsweise wenigstens eine Elektrode der Elektrodenbaugruppe, besonders bevorzugt wenigstens eine Kathode, ein Lithiummanganat, vorzugsweise LiMn2O4 vom Spinell-Typ, ein Lithiumkobaltat, vorzugsweise LiCoO2, oder ein Lithiumnickelat, vorzugsweise LiNiO2, oder ein Gemisch aus zwei oder drei dieser Oxide, oder ein Lithiummischoxid, welches Mangan, Kobalt und Nickel enthält, auf.Preferably, at least one electrode of the electrode assembly, more preferably at least one cathode, comprises a compound having the formula LiMPO 4 , where M is at least one transition metal cation of the first row of the Periodic Table of the Elements. The transition metal cation is preferably selected from the group consisting of Mn, Fe, Ni and Ti or a combination of these elements. The compound preferably has an olivine structure, preferably parent olivine, with Fe being particularly preferred. In a further embodiment, at least one electrode of the electrode assembly, particularly preferably at least one cathode, comprises a lithium manganate, preferably spinel-type LiMn 2 O 4 , a lithium cobaltate, preferably LiCoO 2 , or a lithium nickelate, preferably LiNiO 2 , or a mixture two or three of these oxides, or a lithium mixed oxide containing manganese, cobalt and nickel on.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sekundärzelle zur zeitweiligen Annahme verschiedener Betriebszustände, insbesondere zum Übergang zwischen diesen Betriebszuständen vorgesehen. Im Betriebszustand „Ruhe” tauscht die Sekundärzelle bzw. deren Elektrodenbaugruppe mit der Umgebung im Wesentlichen keine elektrische Ladung aus. Im Betriebszustand „Aufladen” wird der Sekundärzelle elektrische Energie bzw. elektrische Ladung zugeführt, wird elektrische Energie in der Elektrodenbaugruppe in chemische Energie gewandelt und gespeichert. Im Betriebszustand „Entladen” wird in der Elektrodenbaugruppe chemische Energie in elektrische Energie gewandelt und über die Stromableiter insbesondere an einen Verbraucher zur Versorgung abgegeben. Im Betriebszustand „Schwingen” wird der Sekundärzelle insbesondere wiederholt eine vorbestimmte elektrische Ladung zugeführt und anschließend entnommen, wobei die Reihenfolge von Zufuhr und Entnahme auch vertauscht sein kann. Im Betriebszustand „Störung” steht die Sekundärzelle zum Ladungswechsel, zur Abgabe oder Aufnahme eines elektrischen Stroms nicht zur Verfügung. Im Betriebszustand „Senden” stellt die Sekundärzelle, insbesondere deren Zellsteuereinrichtung insbesondere der übergeordneten Batteriesteuerung ein erstes Signal insbesondere mittels einer Zellkommunikationseinrichtung zur Verfügung, wobei das erste Signal insbesondere repräsentativ für den Betriebszustand der Sekundärzelle oder einen Betriebsparameter ist. Auch ein Signal, welches auf eine einwandfreie Funktion der Sekundärzelle hinweist, gilt als erstes Signal. Vorzugsweise wird ein Übergang zwischen zwei Betriebszuständen durch die Zellsteuereinrichtung eingeleitet. Vorzugsweise leistet die Zellsteuereinrichtung das Management der Sekundärzelle insbesondere abhängig von zumindest einem Betriebsparameter und/oder einem zweiten Signal, wobei das zweite Signal von der Batteriesteuerung bereitgestellt wird. The secondary cell according to the invention is preferably provided for the temporary acceptance of different operating states, in particular for the transition between these operating states. In the operating state "rest", the secondary cell or its electrode assembly exchanges substantially no electrical charge with the environment. In the operating state "charging" the secondary cell is supplied with electrical energy or electrical charge, electrical energy in the electrode assembly is converted into chemical energy and stored. In the operating state "discharging" chemical energy is converted into electrical energy in the electrode assembly and delivered via the current conductor in particular to a consumer for supply. In the operating state "oscillation", the secondary cell is in particular repeatedly supplied with a predetermined electrical charge and then removed, wherein the order of supply and removal can also be reversed. In the operating state "fault", the secondary cell is not available for changing the charge, for delivering or receiving an electric current. In the "send" operating state, the secondary cell, in particular its cell control device, in particular provides the first battery with a first signal, in particular by means of a cell communication device, wherein the first signal is particularly representative of the operating state of the secondary cell or an operating parameter. A signal which indicates that the secondary cell is functioning properly is also the first signal. Preferably, a transition between two operating states is initiated by the cell control device. The cell control device preferably makes the management of the secondary cell dependent, in particular, on at least one operating parameter and / or a second signal, the second signal being provided by the battery control.

Erfindungsgemäß ist eine Energieversorgungsvorrichtung, nachfolgend auch Sekundärbatterie genannt, zur insbesondere unterbrechungsfreien Stromversorgung zumindest eines Verbrauchers. Dazu weist die Sekundärbatterie zumindest zwei oder mehr Sekundärzellen auf. Die Sekundärzellen sind miteinander für eine Batterienennspannung bzw. Batterienennladekapazität verschaltet, um insbesondere die Versorgung zumindest eines Verbrauchers bewerkstelligen zu können.According to the invention, a power supply device, hereinafter also referred to as a secondary battery, for the particular uninterruptible power supply of at least one consumer. For this purpose, the secondary battery has at least two or more secondary cells. The secondary cells are interconnected with one another for a rated battery voltage or battery charging capacity, in order in particular to be able to accomplish the supply of at least one consumer.

Weiter weist die Sekundärbatterie eine Batteriesteuerung auf. Die Batteriesteuerung ist vorgesehen, zumindest zeitweise zumindest einer der Zellsteuereinrichtungen ein zweites Signal zur Verfügung zu stellen. Das zweite Signal dient insbesondere der Übermittlung von Anforderungen aus der Versorgung zumindest eines Verbrauchers durch die Sekundärbatterie, dem Hinweis auf eine einwandfreie Funktion der Batteriesteuerung, der Vorgabe eines Taktsignals für das Zusammenwirken der Sekundärzellen, dem Einleiten eines Übergangs zwischen zwei Betriebszuständen zumindest einer Sekundärzelle, dem Einleiten eines Ladevorgangs zumindest eine Sekundärzelle, dem aufeinander abgestimmten Schwingen von zumindest zwei Sekundärzellen. Vorzugsweise ist die Batteriesteuerung aus zumindest einer Sekundärzelle der Sekundärbatterie versorgt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass eine separate Energieversorgung der Batteriesteuerung entfallen kann.Further, the secondary battery has a battery control. The battery control is provided to provide a second signal at least at times to at least one of the cell control devices. The second signal is used in particular for the transmission of requirements from the supply of at least one consumer by the secondary battery, the reference to a proper function of the battery control, the specification of a clock signal for the interaction of the secondary cells, the introduction of a transition between two operating states of at least one secondary cell, the Initiating a charging process at least one secondary cell, the coordinated oscillation of at least two secondary cells. Preferably, the battery controller is powered from at least one secondary cell of the secondary battery. This embodiment has the advantage that a separate power supply of the battery control can be omitted.

Vorzugsweise ist die Sekundärbatterie der Versorgung zumindest eines Wechselstromverbrauchers geeignet. Vorzugsweise wirken die Stromrichterschaltungen der erfindungsgemäßen Sekundärzellen, insbesondere deren Wechselrichterschaltungen zusammen zum Wechselrichten des von der Sekundärbatterie abgegebenen Wechselstroms. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass bei Verwendung erfindungsgemäßer Sekundärzellen mit Stromrichterschaltung, insbesondere mit Wechselrichterschaltung, auf einen gemeinsamen Wechselrichter verzichtet werden kann. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Sekundärbatterie während der Versorgung eines Wechselstromverbrauchers um weitere Sekundärzellen je mit Stromrichterschaltung erweitert werden kann, ohne auf die Leistungsfähigkeit bzw. Dimensionierung eines gemeinsamen Wechselrichters Rücksicht nehmen zu müssen. Diese Ausführung bietet eine erhöhte Betriebssicherheit der Sekundärbatterie, indem jede Sekundärzelle ihre eigene Stromrichterschaltung aufweist. Vorzugsweise ist die Batteriesteuerung zum periodischen Versenden eines zweite Signal vorgesehen, welches der Synchronisierung der von den einzelnen Sekundärzellen zur Verfügung gestellten Wechselspannung dient. Vorzugsweise dient dieses zweite Signal der phasengleichen Abgabe von Wechselströmen durch mehrere Sekundärzellen.Preferably, the secondary battery is suitable for supplying at least one AC consumer. The power converter circuits of the secondary cells according to the invention, in particular their inverter circuits, preferably act together to invert the alternating current output by the secondary battery. This embodiment has the advantage that when using secondary cells according to the invention with a converter circuit, in particular with an inverter circuit, it is possible to dispense with a common inverter. This embodiment has the advantage that the secondary battery can be extended by another secondary cells each with converter circuit during the supply of an AC load, without having to take into account the performance or dimensioning of a common inverter. This embodiment provides increased reliability of the secondary battery by having each secondary cell having its own power converter circuit. Preferably, the battery control is provided for periodically sending a second signal, which serves to synchronize the AC voltage provided by the individual secondary cells. Preferably, this second signal is used for the in-phase delivery of alternating currents through a plurality of secondary cells.

Vorzugsweise sind die Sekundärzellen der Sekundärbatterie je mit einer Gleichrichterschaltung ausgebildet. Vorzugsweise können die Sekundärzellen ohne einen gemeinsamen Gleichrichter aus einem Wechselstromnetz geladen werden. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Sekundärbatterie während eines Ladevorgangs um weitere Sekundärzellen je mit Stromrichterschaltung erweitert werden kann, ohne auf die Leistungsfähigkeit bzw. Dimensionierung eines gemeinsamen Gleichrichters Rücksicht nehmen zu müssen. Diese Ausführung bietet eine erhöhte Betriebssicherheit der Sekundärbatterie, indem jede Sekundärzelle ihre eigene Stromrichterschaltung aufweist.Preferably, the secondary cells of the secondary battery are each formed with a rectifier circuit. Preferably, the secondary cells can be charged from a AC mains without a common rectifier. This embodiment has the advantage that the secondary battery can be extended by another secondary cells each with converter circuit during a charging process, without having to take into account the performance or dimensioning of a common rectifier. This embodiment provides increased reliability of the secondary battery by having each secondary cell having its own power converter circuit.

Vorzugsweise weist die Sekundärbatterie eine Batteriekommunikationseinrichtung insbesondere zum Austausch von Signalen mit einer anderen Steuerung und/oder Kommunikationseinrichtung auf. Vorzugsweise dient die Batteriekommunikationseinrichtung insbesondere dem Austausch von ersten und zweiten Signalen mit zumindest einer Zellkommunikationseinrichtung. Vorzugsweise ist die Batteriekommunikationseinrichtung aus mehreren Sekundärzellen energieversorgt. Diese Ausführung bietet den Vorteil einer erhöhten Betriebssicherheit. Vorzugsweise ist die Batteriekommunikationseinrichtung einstückig mit der Batteriesteuerung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Zahl der Baugruppen der Sekundärbatterie vermindert. Vorzugsweise ist die Batteriekommunikationseinrichtung zur Funkübertragung von Signalen ausgebildet. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass auf Leitungen zum Austausch von ersten und zweiten Signalen mit zumindest einer Zellkommunikationseinrichtung verzichtet werden kann. The secondary battery preferably has a battery communication device, in particular for exchanging signals with another controller and / or communication device. The battery communication device preferably serves, in particular, for exchanging first and second signals with at least one cell communication device. Preferably, the battery communication device is powered by several secondary cells. This design offers the advantage of increased operational safety. Preferably, the battery communication device is formed integrally with the battery controller. Preferably, the number of assemblies of the secondary battery is reduced. Preferably, the battery communication device is designed for radio transmission of signals. This embodiment offers the advantage that lines for exchanging first and second signals with at least one cell communication device can be dispensed with.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sekundärbatterie Teil einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV), wobei die USV insbesondere der Versorgung zumindest eines Wechselstromverbrauchers dient. Weiter weist die USV einen Netzeingang für Wechselstrom, eine Steuereinrichtung und einen Anschluss für zumindest einen Wechselstromverbraucher auf.Preferably, the secondary battery according to the invention is part of an uninterruptible power supply (UPS), the UPS serving in particular to supply at least one AC load. Furthermore, the UPS has a mains input for alternating current, a control device and a connection for at least one AC consumer.

Vorzugsweise dient die erfindungsgemäße Sekundärbatterie als Energiespeicher einer Anlage, welche Energie insbesondere aus Sonnenlicht, aus einer Strömung eines Fluids, insbesondere einer Luftströmung oder einer Wasserströmung oder aus einem Temperaturgradienten aufnimmt und elektrische Energie bereitstellt. Besonders bevorzugt ist diese Anlage als Sonnenwärmekraftwerk, als Wind- oder Wasserkraftwerk, als Photovoltaikanlage oder als Parabolrinnenkraftwerk ausgebildet.Preferably, the secondary battery according to the invention serves as an energy store of a system, which receives energy in particular from sunlight, from a flow of a fluid, in particular an air flow or a water flow or from a temperature gradient and provides electrical energy. Particularly preferably, this system is designed as a solar thermal power plant, as a wind or hydroelectric power plant, as a photovoltaic system or as a parabolic trough power plant.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sekundärbatterie vorgesehen, bei einer Umgebungstemperatur zwischen 10°C und 30°C, weiter bevorzugt zwischen 0°C und 40°C, weiter bevorzugt zwischen –20°C und 60°C, weiter bevorzugt zwischen –30°C und 80°C, besonders bevorzugt zwischen –40°C und 100°C betrieben zu werden. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass deren Einsatz auch in nicht temperierten Räumen oder außerhalb von Räumen möglich ist.Preferably, the secondary battery according to the invention is provided, at an ambient temperature between 10 ° C and 30 ° C, more preferably between 0 ° C and 40 ° C, more preferably between -20 ° C and 60 ° C, more preferably between -30 ° C and 80 ° C, more preferably between -40 ° C and 100 ° C to be operated. This version has the advantage that its use is also possible in non-tempered rooms or outside of rooms.

Vorzugsweise sind die Sekundärzellen untereinander in Reihe geschaltet. Dabei entspricht die Summenspannung insbesondere der in Reihe geschalteten Sekundärzellen zumindest der Batterienennspannung. Vorzugsweise beträgt die Batterienennspannung zumindest 10 V, 12 V, 20 V, 24 V, 36 V, 48 V, 100 V, 110 V, 115 V, 200 V, 220 V, 380 V, 500 V, 1000 V. Vorzugsweise kann die Sekundärbatterie in einem Fahrzeug insbesondere zum Antrieb verwendet werden. Vorzugsweise kann die Sekundärbatterie einen handelsüblichen, insbesondere stationären Verbraucher versorgen, insbesondere einen Elektromotor.Preferably, the secondary cells are connected in series with each other. In this case, the sum voltage in particular of the series-connected secondary cells corresponds at least to the rated battery voltage. Preferably, the rated battery voltage is at least 10V, 12V, 20V, 24V, 36V, 48V, 100V, 110V, 115V, 200V, 220V, 380V, 500V, 1000V Secondary battery can be used in a vehicle in particular to drive. Preferably, the secondary battery can supply a commercial, in particular stationary consumer, in particular an electric motor.

Besonders bevorzugt weist die Sekundärbatterie mehr Sekundärzellen auf, als zur Bereitstellung der Batterienennspannung oder zur Versorgung des Verbrauchers erforderlich sind. Dabei beträgt der Bruch aus der Summenspannung über der Batterienennspannung wenigstens 1,01, 1,02, 1,05, 1,1, 1,11, 1,12, 1,15, 1,2, 1,5 oder mehr. Eine Obergrenze des Bruchs ist durch wirtschaftliche Erwägungen bzw. durch verfügbaren Raum für die Sekundärbatterie gegeben.Particularly preferably, the secondary battery has more secondary cells than are required to provide the rated battery voltage or to supply the load. At this time, the break of the sum voltage over the rated battery voltage is at least 1.01, 1.02, 1.05, 1.1, 1.11, 1.12, 1.15, 1.2, 1.5 or more. An upper limit of the break is given by economic considerations or by available space for the secondary battery.

Vorzugsweise weist die Sekundärbatterie zumindest zeitweise eine erste Gruppe von Sekundärzellen und einer zweiten Gruppe von Sekundärzellen auf. Die erste Gruppe dient insbesondere zur Bereitstellung der Batterienennspannung bzw. dem Versorgungsbetrieb. Die Sekundärzellen der ersten Gruppe befinden sich zeitweise im Betriebszustand „Entladen”. Die Sekundärzellen der zweiten Gruppe befinden sich im Betriebszustand „Ruhe”. Die zweite Gruppe bildet eine Reserve für den Fall, dass zumindest eine der Sekundärzellen der ersten Gruppe während des Versorgungsbetriebs den Betriebszustand „Störung” annimmt. In diesem Fall geht eine entsprechende Anzahl von Sekundärzellen aus der zweiten Gruppe in die erste Gruppe über, wobei diese Zuordnung durch die Batteriesteuerung erfolgt. Zur Zuordnung stellte die Batteriesteuerung den betreffenden Sekundärzellen der zweiten Gruppe ein entsprechendes zweites Signal zur Verfügung. Vorzugsweise sind Sekundärzellen der zweiten Gruppe während des Versorgungsbetriebs entnehmbar bzw. austauschbar. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Sekundärbatterie während des Versorgungsbetriebs wartbar ist.Preferably, the secondary battery has at least temporarily a first group of secondary cells and a second group of secondary cells. The first group is used in particular to provide the battery rated voltage or the supply operation. The secondary cells of the first group are temporarily in the operating state "unloading". The secondary cells of the second group are in the operating state "Rest". The second group forms a reserve in the event that at least one of the secondary cells of the first group assumes the operating state "fault" during the supply operation. In this case, a corresponding number of secondary cells from the second group is transferred to the first group, this allocation being made by the battery control. For allocation, the battery controller provided the respective secondary cells of the second group with a corresponding second signal. Preferably, secondary cells of the second group are removable or exchangeable during the supply operation. This design has the advantage that the secondary battery can be maintained during the supply operation.

Vorzugsweise weist die Sekundärbatterie eine Ausgabeeinrichtung auf. Diese Ausgabeeinrichtung dient dazu, während des Versorgungsbetriebs einen Hinweis auf das Verhältnis aus Summenspannung über der Batterienennspannung, insbesondere auf die Anzahl der Sekundärzellen der zweiten Gruppe auszugeben. Diese Ausführung bietet insbesondere einem Betreuer der Sekundärbatterie oder einem Servicetechniker einen Aufschluss über den Umfang der verfügbaren Reserve insbesondere für rasches Eingreifen.Preferably, the secondary battery has an output device. This output device serves to output during the supply operation an indication of the ratio of the sum voltage across the battery voltage, in particular to the number of secondary cells of the second group. In particular, this design provides a caregiver of the secondary battery or a service technician with an indication of the amount of available reserve, especially for rapid intervention.

Vorzugsweise ist die Ausgabeeinrichtung einstückig mit der Batteriesteuerung ausgebildet. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass eine Herstellung einer erfindungsgemäßen Sekundärbatterie mit einer verminderten Zahl von Baugruppen möglich ist. Preferably, the output device is formed integrally with the battery controller. This embodiment has the advantage that a production of a secondary battery according to the invention with a reduced number of modules is possible.

Vorzugsweise zeichnet sich der Betrieb einer erfindungsgemäßen Sekundärzelle durch verschiedene Betriebsarten aus. Bevorzugt sind insbesondere die Betriebsarten „Ruhe”, „Entladen”, „Schwingen” und „Senden”. In der Betriebsart „Ruhe”, nachfolgend B1 genannt, tauscht die Sekundärzelle bzw. deren Elektrodenbaugruppe mit der Umgebung im Wesentlichen keine elektrische Ladung aus. In der Betriebsart „Entladen”, nachfolgend B2 genannt, wird chemische Energie in elektrische Energie gewandelt und über die Stromableiter insbesondere an einen Verbraucher zu dessen Versorgung abgegeben. In der Betriebsart „Schwingen”, nachfolgend B3 genannt, wird der Sekundärzelle insbesondere wiederholt eine vorbestimmte elektrische Ladung zugeführt und anschließend entnommen, wobei die Reihenfolge von Zufuhr und Entnahme auch vertauscht sein kann. Dabei ist unter einer vorbestimmten elektrischen Ladung insbesondere eine elektrische Ladung q[C] zu verstehen, welche nur einen Bruchteil r[%] der Nennladekapazität der Sekundärzelle beträgt. Vorzugsweise beträgt der Bruchteil r = q/Qnenn zumindest 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1%, 2%, 5%, höchstens aber 10%. In der Betriebsart „Senden”, nachfolgend B4 genannt, stellt die Sekundärzelle, insbesondere deren Zellsteuereinrichtung insbesondere der übergeordneten Batteriesteuerung ein erstes Signal zur Verfügung, wobei das erste Signal repräsentativ, insbesondere für den Betriebszustand der Sekundärzelle oder einen Betriebsparameter der Sekundärzelle ist. Auch ein insbesondere periodisch versendetes erstes Signal, nachfolgend Lebenszeichen genannt, welches auf eine einwandfreie Funktion der Sekundärzelle hinweist, gilt als erstes Signal. Diese Auszählung gibt keine zwingende Reihenfolge von Betriebsarten vor.Preferably, the operation of a secondary cell according to the invention is characterized by different operating modes. In particular, the operating modes "rest", "unload", "swing" and "send" are preferred. In the operating mode "rest", hereinafter referred to as B1, the secondary cell or its electrode assembly exchanges substantially no electrical charge with the environment. In the operating mode "unloading", hereinafter referred to as B2, chemical energy is converted into electrical energy and delivered via the current conductor in particular to a consumer for its supply. In the mode "swinging", hereinafter referred to as B3, the secondary cell is repeatedly supplied in particular a predetermined electric charge and then removed, wherein the order of supply and removal may also be reversed. In this case, a predetermined electrical charge is understood in particular to mean an electrical charge q [C] which amounts to only a fraction r [%] of the rated charging capacity of the secondary cell. The fraction r = q / Q is preferably rated at least 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%, 5%, but no more than 10%. In the "send" mode, referred to hereinafter as B4, the secondary cell, in particular its cell control device, provides a first signal, in particular to the higher-level battery controller, the first signal being representative, in particular for the operating state of the secondary cell or an operating parameter of the secondary cell. Also a particular periodically sent first signal, hereinafter called life sign, which indicates a proper function of the secondary cell, is considered the first signal. This count does not dictate a compulsory sequence of operating modes.

Vorzugsweise wird ein Übergang zwischen zwei Betriebszuständen bzw. Betriebsarten durch die Zellsteuereinrichtung insbesondere abhängig von zumindest einem Betriebsparameter und/oder einem zweiten Signal eingeleitet, wobei das zweite Signal von der Batteriesteuerung bereitgestellt wird. Vorzugsweise leistet die Zellsteuereinrichtung das Management der Sekundärzelle unabhängig von einer übergeordneten Steuerung bzw. Batteriesteuerung.Preferably, a transition between two operating states or operating modes is initiated by the cell control device, in particular depending on at least one operating parameter and / or a second signal, wherein the second signal is provided by the battery control. The cell control device preferably performs the management of the secondary cell independently of a higher-level control or battery control.

Vorzugsweise überführt die Zellsteuereinrichtung die Sekundärzelle bei zu geringem Ladezustand, erhöhtem Zellinnendruck und/oder erhöhter Zelltemperatur aus dem Betriebszustand Entladen in den Betriebszustand der Ruhe oder Störung. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass ein weiteres Entladen der Sekundärzelle vermieden wird. Besonders bevorzugt wird ein erstes Signal an eine übergeordnete Steuerung, insbesondere die Batteriesteuerung, gesendet, wobei das Signal Aufschluss über die Ursache für den veränderten Betriebszustand der Sekundärzelle gibt. Vorzugsweise kann die übergeordnete Steuerung bzw. Batteriesteuerung ggf. eine Abstellmaßnahme einleiten, insbesondere eine Sekundärzelle der zweiten Gruppe der ersten Gruppe zuordnen und/oder insbesondere die Ausgabeeinrichtung zur Anzeige einer Meldung mit Hinweis auf die Störung einer Sekundärzelle auffordern.Preferably, the cell control device transfers the secondary cell from the operating state unloading in the operating state of rest or disturbance in case of insufficient charge state, increased internal cell pressure and / or increased cell temperature. This design offers the advantage that further discharge of the secondary cell is avoided. Particularly preferably, a first signal to a higher-level controller, in particular the battery controller, sent, the signal provides information about the cause of the changed operating condition of the secondary cell. The higher-level controller or battery controller may optionally initiate a stopping action, in particular assigning a secondary cell to the second group of the first group and / or in particular to request the output device to display a message with reference to the fault of a secondary cell.

Vorzugsweise überführt die Zellsteuereinrichtung die Sekundärzelle bei zu hohem Ladezustand, erhöhtem Zellinnendruck und/oder erhöhter Zelltemperatur aus der Betriebsart Laden in die Betriebsart Ruhe oder Störung. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass ein weiteres Laden der Sekundärzelle vermieden wird. Besonders bevorzugt wird ein erstes Signal an eine übergeordnete Steuerung, insbesondere die Batteriesteuerung, gesendet, welches Aufschluss über die Ursache für die veränderte Betriebsart der Sekundärzelle gibt. Vorzugsweise kann die übergeordnete Steuerung bzw. Batteriesteuerung ggf. eine Abstellmaßnahme einleiten, insbesondere eine Sekundärzelle der zweiten Gruppe der ersten Gruppe zuordnen und/oder insbesondere die Ausgabeeinrichtung zur Anzeige einer Meldung mit Hinweis auf die Störung einer Sekundärzelle auffordern.Preferably, the cell control device transfers the secondary cell from the charging mode into the operating mode rest or fault in the event of an excessively high charge state, increased cell internal pressure and / or increased cell temperature. This design offers the advantage that further charging of the secondary cell is avoided. Particularly preferably, a first signal is sent to a higher-level controller, in particular the battery controller, which provides information about the cause of the changed operating mode of the secondary cell. The higher-level controller or battery controller may optionally initiate a stopping action, in particular assigning a secondary cell to the second group of the first group and / or in particular to request the output device to display a message with reference to the fault of a secondary cell.

Vorzugsweise überführt die Zellsteuereinrichtung die Sekundärzelle bei zu geringem Ladezustand, welcher sich insbesondere aus der Chemie der Sekundärzelle ergibt, besonders bevorzugt bei weniger als etwa 30% der Nennladekapazität, insbesondere bei zulässiger Zelltemperatur und insbesondere bei zulässigem Zellinnendruck in die Betriebsart Laden. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass ein mindester Ladezustand der Sekundärzelle erreicht und insbesondere die Versorgungssicherheit bzw. Versorgungsfähigkeit erhöht wird. Besonders bevorzugt wird ein erstes Signal an eine übergeordnete Steuerung, insbesondere die Batteriesteuerung, gesendet, welches die veränderte Betriebsart der Sekundärzelle nennt. Vorzugsweise kann die übergeordnete Steuerung bzw. Batteriesteuerung ggf. eine Abstellmaßnahme einleiten, insbesondere eine Sekundärzelle aus der zweiten Gruppe nun der ersten Gruppe zuordnen.Preferably, the cell control device transfers the secondary cell in the case of an insufficient charge state, which results in particular from the chemistry of the secondary cell, more preferably less than about 30% of the nominal charge capacity, in particular at permissible cell temperature and in particular with permissible internal cell pressure in the operating mode charging. This embodiment has the advantage that a minimum charge state of the secondary cell is achieved and in particular the supply reliability or supply capability is increased. Particularly preferably, a first signal is sent to a higher-level control, in particular the battery control, which names the changed operating mode of the secondary cell. The higher-level controller or battery controller may optionally initiate a stopping action, in particular assigning a secondary cell from the second group to the first group.

Vorzugsweise überführt die Zellsteuereinrichtung die Sekundärzelle auf Aufforderung insbesondere durch einen Verbraucher oder die Batteriesteuerung in die Betriebsart Entladen. Dabei stellt die Sekundärzelle diesem Verbraucher Energie bereit. Sofern der Ladezustand der Sekundärzelle zum Versorgungsbetrieb aber nicht ausreicht, dann übermittelt die Zellsteuereinrichtung ein erstes Signal an die Batteriesteuerung, welches Aufschluss über den unzureichenden Ladezustand der Sekundärzelle gibt. Darauf übermittelt die Batteriesteuerung ein zweites Signal an die Zellsteuereinrichtung einer anderen Sekundärzelle und fordert diese andere Sekundärzelle zum Versorgungsbetrieb auf. Vorzugsweise wird die Ausgabeeinrichtung aufgefordert, eine verringerte Reserve anzuzeigen. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass der Versorgungsbetrieb verbessert ist und/oder auf eine schwindende Reserve hingewiesen wird.The cell control device preferably transfers the secondary cell to the unloading operating mode when requested, in particular by a consumer or the battery control. It represents the Secondary cell that consumer energy ready. However, if the state of charge of the secondary cell is insufficient for the supply operation, then the cell control device transmits a first signal to the battery control, which provides information about the insufficient state of charge of the secondary cell. Thereafter, the battery controller transmits a second signal to the cell controller of another secondary cell and requests that other secondary cell for utility operation. Preferably, the output device is prompted to indicate a reduced reserve. This embodiment has the advantage that the supply operation is improved and / or a dwindling reserve is indicated.

Besonders bevorzugt wird ein erstes Signal an eine übergeordnete Steuerung, insbesondere die Batteriesteuerung, gesendet, welches den veränderten Betriebszustand der Sekundärzelle nennt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass durch die übergeordnete Steuerung bzw. Batteriesteuerung auf den veränderten Betriebszustand eine Abstellmaßnahme eingeleitet werden kann.Particularly preferably, a first signal is sent to a higher-level control, in particular the battery control, which names the changed operating state of the secondary cell. This embodiment has the advantage that a corrective action can be initiated by the higher-level control or battery control on the changed operating state.

Vorzugsweise wiederholt, besonders bevorzugt periodisch, wird die Sekundärzelle insbesondere mittels der Zellsteuereinrichtung aus dem Betriebszustand „Ruhe” in den Betriebszustand „Schwingen” überführt.Preferably, repeated, particularly preferably periodically, the secondary cell in particular by means of the cell control device from the operating state "rest" in the operating state "swing" transferred.

Besonders bevorzugt erfolgt der Übergang in den Betriebszustand „Schwingen” erfahrungsgemäß bei ausgewählten Stoffen insbesondere für die Kathode: LiMnO2 1 mal während jedes 3. Tages LiFePO4 3 mal während jedes 7. Tages LiNiCoAl-Mischoxid (NCA) 5 mal während jedes 14. Tages LiNiMnCo-Mischoxid (NCM) 3 mal während jedes 7. Tages LiNiMnCo-Mischoxid, mit Mn anereichert 1 mal während jedes 3. Tages According to experience, the transition to the operating state "swinging" is particularly preferably carried out for selected substances, in particular for the cathode: LiMnO 2 1 time during every 3rd day LiFePO 4 3 times during every 7th day LiNiCoAl mixed oxide (NCA) 5 times during each 14th day LiNiMnCo mixed oxide (NCM) 3 times during every 7th day LiNiMnCo mixed oxide, enriched with Mn 1 time during every 3rd day

Die wiederholte Überführung der Sekundärzelle in den Betriebszustand „Schwingen” bietet den Vorteil, einer Passivierung bzw. einer kalendarischen Alterung der Elektrodenbaugruppe entgegenzuwirken. Indem lediglich geringe elektrische Ladungen ausgetauscht werden, geht mit dem Schwingen eine nur geringfügige Alterung infolge des kumulierten Durchsatzes von Energie (zyklische Alterung) einher. An das Schwingen schließt sich ein Betriebszustand der Ruhe an. Besonders bevorzugt wird ein erstes Signal an eine übergeordnete Steuerung, insbesondere die Batteriesteuerung, gesendet, welches den veränderten Betriebszustand der Sekundärzelle nennt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass durch die übergeordnete Steuerung bzw. Batteriesteuerung auf den veränderten Betriebszustand eine Abstellmaßnahme eingeleitet werden kann.The repeated transfer of the secondary cell in the operating state "swing" offers the advantage of counteracting a passivation or a calendar aging of the electrode assembly. By exchanging only small electrical charges, oscillation is accompanied by only minor aging due to the cumulative throughput of energy (cyclic aging). The swinging is followed by an operating state of rest. Particularly preferably, a first signal is sent to a higher-level control, in particular the battery control, which names the changed operating state of the secondary cell. This embodiment has the advantage that a corrective action can be initiated by the higher-level control or battery control on the changed operating state.

Vorzugsweise überführt die Zellsteuereinrichtung die Sekundärzelle in den Betriebszustand Störung, wenn deren Stromrichterschaltung versagt. Besonders bevorzugt wird ein erstes Signal an eine übergeordnete Steuerung, insbesondere die Batteriesteuerung, gesendet, welches die veränderte Betriebsart der Sekundärzelle nennt. Vorzugsweise kann die übergeordnete Steuerung bzw. Batteriesteuerung ggf. eine Abstellmaßnahme einleiten, insbesondere eine Sekundärzelle aus der zweiten Gruppe der ersten Gruppe zuordnen und/oder insbesondere die Ausgabeeinrichtung zur Anzeige einer Meldung mit Hinweis auf die Störung einer Sekundärzelle auffordern.Preferably, the cell controller transfers the secondary cell to the malfunctioning state when its power converter circuit fails. Particularly preferably, a first signal is sent to a higher-level control, in particular the battery control, which names the changed operating mode of the secondary cell. The higher-level controller or battery controller may optionally initiate an offsetting measure, in particular assign a secondary cell from the second group of the first group and / or in particular request the output device to display a message with reference to the disturbance of a secondary cell.

Vorzugsweise bestimmt die Zellsteuereinrichtung mit einem Integral des elektrischen Stroms, sowohl eines Entladestroms als auch eines Ladestroms, über der Zeit den kumulierten Energiedurchsatz durch die Sekundärzelle bzw. durch deren Elektrodenbaugruppe. Weiter bevorzugt bestimmt die Zellsteuereinrichtung aus dem kumulierten Energiedurchsatz die zyklische Alterung der Sekundärzelle bzw. deren Elektrodenbaugruppe. Sobald die zyklische Alterung der Sekundärzelle einen Zielwert überschreitet, übermittelt die Zellsteuereinrichtung ein entsprechendes erstes Signal an eine übergeordnete Steuerung, insbesondere an die Batteriesteuerung. Vorzugsweise wird die Sekundärzelle in den Betriebszustand Störung überführt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die gealterte Sekundärzelle auf dieses Signal ausgetauscht werden kann.Preferably, the cell controller with an integral of the electrical current, both a discharge current and a charging current, over time determines the cumulative energy flow through the secondary cell or through its electrode assembly. More preferably, the cell controller determines the cyclic aging of the secondary cell or its electrode assembly from the cumulative energy throughput. As soon as the cyclical aging of the secondary cell exceeds a target value, the cell control device transmits a corresponding first signal to a higher-level control, in particular to the battery control. Preferably, the secondary cell is transferred to the operating state fault. This version has the advantage that the aged secondary cell can be exchanged for this signal.

Vorzugsweise zeichnet sich der Betrieb einer erfindungsgemäßen Sekundärbatterie durch das Empfangen zumindest eines ersten Signals von zumindest einer Sekundärzelle, vorzugsweise von sämtlichen Sekundärzellen der Sekundärbatterie, aus. Nachfolgend wird dieser Schritt S5 genannt. Das erste Signal ist repräsentativ für einen Betriebsparameter und/oder den Betriebszustand der jeweiligen Sekundärzelle. Für erhöhte Betriebssicherheit der Sekundärbatterie wird das Ausbleiben des Lebenszeichens einer Sekundärzelle als Hinweis auf deren Störung gedeutet. Weiter bestimmt die Batteriesteuerung die Sekundärzellen, insbesondere deren Anzahl, abhängig von der Batterienennleistung oder der erwarteten Leistungsaufnahme der zu versorgenden Verbraucher. Nachfolgend wird dieser Schritt S6 genannt. Abhängig von den Betriebszuständen der einzelnen Sekundärzellen (S5) und der bereitzustellenden Batterienennleistung (S6) sendet die Batteriesteuerung zweite Signale an die einzelnen Sekundärzellen, worauf eine ausreichende Anzahl von Sekundärzellen einer ersten Gruppe, insbesondere mit dem Betriebszustand Entladen zugeordnet werden. Nachfolgend wird dieser Schritt S7 genannt. Die übrigen Sekundärzellen, welche sich nicht im Betriebszustand Störung befinden, werden der zweiten Gruppe zugeordnet.Preferably, the operation of a secondary battery according to the invention is characterized by the receipt of at least one first signal from at least one secondary cell, preferably from all the secondary cells of the secondary battery. Hereinafter, this step will be called S5. The first signal is representative of an operating parameter and / or the operating state of the respective secondary cell. For increased reliability of the secondary battery, the absence of the sign of life of a secondary cell is interpreted as an indication of their failure. Further, the battery controller determines the secondary cells, in particular their number, depending on the rated battery power or the expected power consumption of the supplying consumers. Hereinafter, this step will be called S6. Depending on the operating states of the individual secondary cells (S5) and the battery rated power (S6) to be provided, the battery controller sends second signals to the individual secondary cells, whereupon a sufficient number of secondary cells are assigned to a first group, in particular to the discharge state. Hereinafter, this step will be called S7. The remaining secondary cells, which are not in the malfunction operating state, are assigned to the second group.

Vorzugsweise wird zumindest eine weitere Sekundärzelle, nachfolgend Zusatzzelle genannt, der ersten Gruppe zugeordnet, wobei die Summenspannung der Sekundärzellen der ersten Gruppe die Batterienennspannung überschreitet. Vorzugsweise dient die Zusatzzelle als im Wesentlichen sofort aktivierbare Reserve für einen Ausfall bzw. Störung einer der Sekundärzellen im Versorgungsbetrieb. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Batterienennspannung mittels der Zusatzzelle auch bei Ausfall einer der Sekundärzellen der ersten Gruppe gewährleistet ist. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Batteriesteuerung Zeit erhält, eine Sekundärzelle der zweiten Gruppe nun der ersten Gruppe zuzuordnen, vorzugsweise als neue Zusatzzelle.Preferably, at least one further secondary cell, hereinafter referred to as additional cell, is assigned to the first group, the sum voltage of the secondary cells of the first group exceeding the rated battery voltage. Preferably, the additional cell serves as a reserve that can be activated substantially immediately for a failure or malfunction of one of the secondary cells in the supply operation. This embodiment has the advantage that the battery voltage is guaranteed by means of the additional cell even in case of failure of one of the secondary cells of the first group. This embodiment offers the advantage that the battery controller is given time to assign a secondary cell of the second group to the first group, preferably as a new additional cell.

Vorzugsweise wird das Verhältnis aus Summenspannung über der Batterienennspannung bestimmt, insbesondere die Zahl der im Betriebszustand der Ruhe befindlichen Sekundärzellen, und der Ausgabeeinrichtung zur Verfügung gestellt. Vorzugsweise wird auf Sekundärzellen im Betriebszustand „Störung” hingewiesen, insbesondere mittels der Ausgabeeinrichtung. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass insbesondere ein Servicetechniker Kenntnis zu Reserven der Sekundärbatterie sowie über auszuwechselnde Sekundärzellen erhält.Preferably, the ratio of the sum voltage across the rated battery voltage is determined, in particular the number of secondary cells in the operating state of rest, and provided to the output device. Preferably, reference is made to secondary cells in the operating state "fault", in particular by means of the output device. This embodiment offers the advantage that, in particular, a service technician becomes aware of reserves of the secondary battery as well as secondary cells to be replaced.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sekundärbatterie während eines Ladevorgangs mit Wechselstrom um zumindest eine Sekundärzelle mit Stromrichterschaltung, insbesondere ausgebildet als Gleichrichterschaltung, erweiterbar. Dazu wird zumindest eine weitere Sekundärzelle in insbesondere eine Zellaufnahme der Sekundärbatterie gesteckt. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass zum Laden der Sekundärzelle kein gemeinsamer Gleichrichter der Sekundärbatterie erfordert ist. Vorzugsweise kann eine Erweiterung der Sekundärbatterie um zumindest eine Sekundärzelle während des Ladevorgangs ohne Rücksicht auf die Leistungsfähigkeit bzw. Dimensionierung eines gemeinsamen Gleichrichters der Sekundärbatterie erfolgen. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Sekundärbatterie erhöht ist, indem jede Sekundärzelle einen eigenen Stromrichter aufweist und insbesondere der Ausfall eines gemeinsamen Gleichrichters ohne Folge für den Ladevorgang der Sekundärzellen bleibt.Preferably, the secondary battery according to the invention during a charging operation with alternating current to at least one secondary cell with converter circuit, in particular designed as a rectifier circuit, expandable. For this purpose, at least one further secondary cell is inserted into, in particular, a cell receptacle of the secondary battery. This embodiment offers the advantage that no common rectifier of the secondary battery is required for charging the secondary cell. Preferably, an extension of the secondary battery to at least one secondary cell during the charging process without regard to the performance or dimensioning of a common rectifier of the secondary battery can take place. This embodiment has the advantage that the reliability of the secondary battery according to the invention is increased by each secondary cell has its own converter and in particular the failure of a common rectifier without consequence for the charging of the secondary cells remains.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sekundärbatterie während der Versorgung eines Wechselstromverbrauchers um zumindest eine Sekundärzelle mit Stromrichterschaltung, insbesondere als Wechselrichterschaltung ausgebildet, erweiterbar bzw. reduzierbar. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass zum Versorgen eines Wechselstromverbrauchers kein gemeinsamer Wechselrichter der Sekundärbatterie erfordert ist. Vorzugsweise kann eine Erweiterung der Sekundärbakterie um zumindest eine Sekundärzelle während des Versorgungsbetriebs ohne Rücksicht auf die Leistungsfähigkeit bzw. Dimensionierung eines gemeinsamen Wechselrichters der Sekundärbatterie erfolgen. Diese Ausführung bietet den Vorteil erhöhter Betriebssicherheit, indem jede Sekundärzelle einen eigenen Stromrichter aufweist und insbesondere der Ausfall eines gemeinsamen Gleichrichters ohne Folge für den Versorgungsbetrieb bleibt.Preferably, the secondary battery according to the invention during the supply of an AC consumer to at least one secondary cell with converter circuit, in particular designed as an inverter circuit, expandable or reducible. This embodiment offers the advantage that no common inverter of the secondary battery is required to power an AC load. Preferably, an extension of the secondary bacterium around at least one secondary cell during the supply operation without regard to the performance or dimensioning of a common inverter of the secondary battery can take place. This embodiment offers the advantage of increased operational safety, in that each secondary cell has its own power converter and, in particular, the failure of a common rectifier remains without consequence for the supply operation.

Vorzugsweise erfolgt durch die Batteriesteuerung während des Versorgungsbetriebs die Zuordnung einer Sekundärzelle aus der zweiten Gruppe zu der ersten Gruppe, wenn sich eine Sekundärzelle der ersten Gruppe in der Betriebsart Störung übergegangen ist, einen zu hohen Ladezustand oder einen zu geringen Ladezustand aufweist. Diese Ausführung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit während des Versorgungsbetriebs.Preferably, by the battery control during the supply operation, the assignment of a secondary cell from the second group to the first group, when a secondary cell of the first group has gone over in the fault mode, has too high a charge state or too low a charge state. This design offers the advantage of increased safety during the supply operation.

Vorzugweise zeichnet sich ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Sekundärbatterie durch das insbesondere periodische Versenden eines zweiten Signals an mehrere Sekundärzellen insbesondere einer ersten Gruppe aus, nachfolgend S8 genannt. Vorzugsweise dient dieses zweite Signal der phasengleichen Abgabe je eines Wechselstroms durch die Sekundärzellen. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass eine Wechselspannung zum Versorge eines Wechselstromverbrauchers bereitgestellt werden kann.Preferably, a method for operating the secondary battery according to the invention is characterized by the particular periodic sending of a second signal to a plurality of secondary cells, in particular a first group, hereinafter referred to as S8. Preferably, this second signal is used for the in-phase delivery of each alternating current through the secondary cells. This embodiment offers the advantage that an AC voltage can be provided for the supply of an AC load.

Vorzugsweise wird die Zahl der im Betriebszustand der Ruhe befindlichen Sekundärzellen, der zweiten Gruppe zugeordnet, mittels der Ausgabeeinrichtung ausgegeben. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass insbesondere ein Servicetechniker Kenntnis über die Reserven der Sekundärbatterie erhält, insbesondere die Anzahl der Sekundärzellen der zweiten Gruppe, welche im Versorgungsbetrieb zum Ersatz einer Sekundärzelle der ersten Gruppe herangezogen werden können.The number of secondary cells in the operating state of rest, assigned to the second group, is preferably output by means of the output device. This embodiment offers the advantage that, in particular, a service technician gains knowledge of the reserves of the secondary battery, in particular the number of secondary cells of the second group, which can be used in utility mode to replace a secondary cell of the first group.

Vorzugsweise ordnet die Batteriesteuerung zumindest eine erste und eine zweite Sekundärzelle zum gemeinsamen Schwingen zusammen. In dieser Zusammenordnung wird eine vorbestimmte elektrische Ladung die ersten Sekundärzelle entnommen und im Wesentlichen der zweiten Sekundärzelle zugeführt und umgekehrt. Dabei sind Entladestrom der ersten Sekundärzelle und Ladestrom der zweiten Sekundärzelle im Wesentlichen phasengleich. Etwaige Verluste werden mit Energiezufuhr aus dem Stromnetz ausgeglichen. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass das gemeinsame Schwingen einen geringen Energieaustausch mit der Umgebung und somit der geringen Belastung des Stromnetzes ermöglicht. Preferably, the battery controller arranges at least a first and a second secondary cell for common swinging. In this arrangement, a predetermined electric charge is taken from the first secondary cell and supplied to substantially the second secondary cell, and vice versa. In this case, the discharge current of the first secondary cell and the charging current of the second secondary cell are substantially in phase. Any losses are compensated by supplying energy from the power grid. This design has the advantage that the joint swing allows a low energy exchange with the environment and thus the low load of the power grid.

Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:Applications of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the figures. It shows:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sekundärzelle, 1 a schematic view of a secondary cell according to the invention,

2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sekundärbatterie, 2 a schematic view of a secondary battery according to the invention,

3 die Sekundärbatterie gemäß 2 mit einer zweiten Gruppe von Sekundärzellen und einer Zusatzzelle, 3 the secondary battery according to 2 with a second group of secondary cells and an additional cell,

4 die Sekundärbatterie gemäß 3 mit zwei Sekundärzellen in der Betriebsart Störung, 4 the secondary battery according to 3 with two secondary cells in fault mode,

5 eine unterbrechungsfreie Stromversorgung mit einer erfindungsgemäßen Sekundärbatterie, 5 an uninterruptible power supply with a secondary battery according to the invention,

6 zeitliche Verläufe der elektrischen Ströme zweier erfindungsgemäßer Sekundärzellen. 6 time courses of the electrical currents of two inventive secondary cells.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sekundärzelle 1. Die Sekundärzelle 1 weist auf eine wiederaufladbare Elektrodenbaugruppe 2 in einer Umhüllung 3, ausgebildet als Verbundfolie, mit zwei Stromableitern 4, 4a, welche mit der Elektronenbaugruppe 2 verbunden sind. Die Sekundärzelle 1 weist eine elektronische Schaltung auf, welche die Funktionen der Messeinrichtung 5, der Zellsteuereinrichtung 6 und der Stromrichterschaltung 8 beinhaltet. Die Messeinrichtung 5 weist auf einen Stromfühler 5a, einen Spannungsfühler 5b und ein Thermoelement 5c zum Erfassen der Temperatur der Elektrodenbaugruppe 2. Die Zellsteuereinrichtung 6 ist zum Signalaustausch verbunden (gestrichelte Linie) mit dem Stromfühler 5a, dem Spannungsfühler 5b und dem Thermoelement 5c. Weiter steuert die Zellsteuereinrichtung 6 eine Stelleinrichtung 6a. Die Stelleinrichtung 6a, vereinfacht als Schalter dargestellt, dient insbesondere der Begrenzung eines elektrischen Stroms zwischen der Elektrodenbaugruppe 2 und den Stromableitern 4, 4a. 1 shows a schematic view of a secondary cell according to the invention 1 , The secondary cell 1 indicates a rechargeable electrode assembly 2 in a serving 3 , formed as a composite foil, with two current conductors 4 . 4a , which with the electron assembly 2 are connected. The secondary cell 1 has an electronic circuit, which the functions of the measuring device 5 , the cell controller 6 and the power converter circuit 8th includes. The measuring device 5 points to a current sensor 5a , a voltage sensor 5b and a thermocouple 5c for detecting the temperature of the electrode assembly 2 , The cell controller 6 is connected to the signal exchange (dashed line) with the current sensor 5a , the voltage sensor 5b and the thermocouple 5c , Next, the cell controller controls 6 an adjusting device 6a , The adjusting device 6a Simplified as a switch, in particular serves to limit an electric current between the electrode assembly 2 and the current conductors 4 . 4a ,

Die Stromableiter 4, 4a weisen als Zellkommunikationseinrichtung 7 Bereiche zum Kontaktieren der elektronischen Schaltung auf. Diese Bereiche sind unabhängig von den elektrischen Potenzialen der Elektrodenbaugruppe 2 und dienen dem Signalaustausch insbesondere mit der Zellsteuereinrichtung 6.The current collector 4 . 4a show as a cell communication device 7 Areas for contacting the electronic circuit. These areas are independent of the electrical potentials of the electrode assembly 2 and serve the signal exchange, in particular with the cell control device 6 ,

Gemäß einer nicht dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Zellkommunikationseinrichtung 7 für den Signalaustausch mittels Funk ausgebildet.According to a preferred embodiment not shown, the cell communication device 7 designed for the signal exchange by radio.

Die Stromrichterschaltung 8 weist sowohl eine Gleichrichterschaltung als auch eine Wechselrichterschaltung auf. Vorteilhaft kann die Sekundärzelle 2 mit Wechselstrom geladen werden. Vorteilhaft kann die Sekundärzelle 2 eine Wechselspannung zur Verfügung stellen.The converter circuit 8th has both a rectifier circuit and an inverter circuit. Advantageously, the secondary cell 2 be charged with alternating current. Advantageously, the secondary cell 2 provide an AC voltage.

Die dargestellte Sekundärzelle 2 weist eine Nennladekapazität von 20 Ah, eine Nennspannung von 3,7 V sowie Lithiumionen auf.The illustrated secondary cell 2 has a nominal charge capacity of 20 Ah, a rated voltage of 3.7 V and lithium ions.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sekundärbatterie 21. Die Sekundärbatterie 21 weist auf eine Batteriesteuerung 22, eine Ausgabeeinrichtung 23, zwei elektrische Anschlüsse 24a, 24b außerhalb Batteriegehäuses sowie eine Anzahl von Sekundärzellen 1, 1a auf. Die Sekundärzellen 1, 1a bzw. deren Stromableiter 4, 4a sind mittels der Stromführungseinrichtungen 25a, 25b mit den elektrischen Anschlüssen 24a, 24b verbunden. 2 shows a schematic representation of a secondary battery according to the invention 21 , The secondary battery 21 indicates a battery control 22 , an output device 23 , two electrical connections 24a . 24b outside the battery case and a number of secondary cells 1 . 1a on. The secondary cells 1 . 1a or their current conductor 4 . 4a are by means of the current-carrying devices 25a . 25b with the electrical connections 24a . 24b connected.

Über den Datenbus 26 ist die Batteriesteuerung 22 mit den Sekundärzellen 1, 1a und mit der Ausgabeeinrichtung 23 signalverbunden. Über den Datenbus 26 werden erste und zweite Signale zwischen der Batteriesteuerung 22 und den Sekundärzellen 1, 1a ausgetauscht.Via the data bus 26 is the battery control 22 with the secondary cells 1 . 1a and with the output device 23 signal-connected. Via the data bus 26 First and second signals are between the battery controller 22 and the secondary cells 1 . 1a replaced.

Gemäß einer nicht dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Sekundärbatterie 21 erfolgt der Austausch von Signalen zwischen der zwischen der Batteriesteuerung 22 und den Sekundärzellen 1, 1a drahtlos innerhalb des Batteriegehäuses. Die Batteriesteuerung ist aus mindestens einer Sekundärzelle versorgt. According to a non-illustrated preferred embodiment of the secondary battery 21 the exchange of signals takes place between the battery control 22 and the secondary cells 1 . 1a wireless inside the battery case. The battery controller is powered by at least one secondary cell.

3 zeigt die vorgenannte Sekundärbatterie 21, deren Sekundärzellen 1, 1a, 1b von der Batteriesteuerung 22 einer ersten Gruppe oder einer zweiten Gruppe zugeordnet sind. Die Sekundärzellen der ersten Gruppe, beispielhaft die Sekundärzelle 1, sind für den Versorgungsbetrieb vorgesehen. Die Sekundärzellen der zweiten Gruppe dienen als Reserve, beispielhaft die Sekundärzelle 1b. Die Sekundärzelle 1a ist der ersten Gruppe als Zusatzzelle zugeordnet, wodurch die Summenspannung der Reihenschaltung der Sekundärzellen die Batterienennspannung überschreitet. 3 shows the aforementioned secondary battery 21 whose secondary cells 1 . 1a . 1b from the battery controller 22 a first group or a second group are assigned. The secondary cells of the first group, for example the secondary cell 1 , are intended for utility. The secondary cells of the second group serve as a reserve, for example the secondary cell 1b , The secondary cell 1a is assigned to the first group as an additional cell, whereby the sum voltage of the series connection of the secondary cells exceeds the rated battery voltage.

Die Sekundärzellen 1, 1a, 1b sind mit Gleichrichterschaltung und Wechselrichterschaltung ausgebildet. Vorteilhaft ist die Sekundärbatterie 21 zur Versorgung eines Wechselstromverbrauchers geeignet. Vorteilhaft kann die Sekundärbatterie 21 bzw. deren Sekundärzellen aus einem Wechselstromnetz geladen werden.The secondary cells 1 . 1a . 1b are formed with rectifier circuit and inverter circuit. Advantageous is the secondary battery 21 suitable for supplying an AC consumer. Advantageously, the secondary battery 21 or whose secondary cells are charged from an AC mains.

Die Sekundärbatterie 21 wird so betrieben, dass insbesondere die Sekundärzellen der zweiten Gruppe von der jeweiligen Zellsteuereinrichtung periodisch in die Betriebsart Schwingen überführt werden. Vorteilhaft wird der Austausch vorbestimmter elektrischer Ladungen eine Alterung der Sekundärzellen der zweiten Gruppe entgegen.The secondary battery 21 is operated so that in particular the secondary cells of the second group are periodically transferred by the respective cell control device in the swing mode. Advantageously, the exchange of predetermined electrical charges counteracts an aging of the secondary cells of the second group.

Bevorzugt sind je zwei Sekundärzellen der zweiten Gruppe, beispielhaft die Sekundärzellen 1a und 1b, nachfolgend Zellpaar genannt, von der Batteriesteuerung 22 zum Schwingen, d. h. zum gegenseitigen Austausch vorbestimmter elektrischer Ladung gepaart. Dazu versendet die Batteriesteuerung 22 jeweils zweite Signale an die Zellsteuereinrichtungen des Zellpaares, worauf die getakteten elektrischen Ströme um 180° phasenverschoben sind. Dabei stellt die erste Sekundärzelle 1a des Zeltpaares der zweiten Sekundärzelle 1b während eines ersten Takts eine vorbestimmte elektrische Ladung zur Verfügung. Die zweite Sekundärzelle 1b nimmt die vorbestimmte elektrische Ladung im Wesentlichen auf. Während eines anderen Takts stellt die zweite Sekundärzelle 1b die vorbestimmte elektrische Ladung zur Verfügung und die erste Sekundärzelle 1a nimmt diese Ladung im Wesentlichen auf.Two secondary cells of the second group are preferred, for example the secondary cells 1a and 1b , hereinafter referred to as cell pair, from the battery controller 22 for swinging, ie paired for mutual exchange of predetermined electrical charge. To do this, the battery controller ships 22 in each case second signals to the cell control devices of the cell pair, whereupon the clocked electrical currents are phase-shifted by 180 °. It represents the first secondary cell 1a of the tent pair of the second secondary cell 1b during a first cycle, a predetermined electrical charge is available. The second secondary cell 1b Essentially absorbs the predetermined electrical charge. During another clock, the second secondary cell stops 1b the predetermined electric charge available and the first secondary cell 1a essentially absorbs this charge.

4 zeigt die vorgenannte Sekundärbatterie 21 mit zwei Sekundärzellen 1c, 1d in der Betriebsart Störung. Deren Zeltsteuereinrichtungen sendeten erste Signale an die Batteriesteuerung 22. Darauf ordnet die Batteriesteuerung 22 zwei Sekundärzellen 1a, 1b, zuvor der zweiten Gruppe zugehörig, der ersten Gruppe zu. Die verbleibende Sekundärzelle 1a wird zur Zusatzzelle. Die Batteriesteuerung 22 veranlasst die Ausgabeeinrichtung 23, die Reserve, d. h. die Zahl der Sekundärzellen der zweiten Gruppe, als aufgebraucht anzugeben. Vorteilhaft erfährt insbesondere ein Servicetechniker von der aufgebrauchten Reserve und kann Abwehrmaßnahmen ergreifen, insbesondere die gestörten Zellen auswechseln. 4 shows the aforementioned secondary battery 21 with two secondary cells 1c . 1d in fault mode. Their tent controllers sent first signals to the battery controller 22 , On it arranges the battery control 22 two secondary cells 1a . 1b previously belonging to the second group, the first group too. The remaining secondary cell 1a becomes an additional cell. The battery control 22 initiates the output device 23 to indicate the reserve, ie the number of secondary cells of the second group, as used up. In particular, a service technician advantageously learns about the depleted reserve and can take defensive measures, in particular replace the faulty cells.

5 zeigt eine unterbrechungsfreie Stromversorgung 50, nachfolgend USV genannt, mit einer erfindungsgemäßen Sekundärbatterie 21. Die USV 50 weist einen Wechselstromeingang auf. Die USV 50 ist zwischen dem Wechselstromeingang und dem Verbraucher geschaltet und versorgt einen Wechselstromverbraucher 40, hier als Elektromotor dargestellt. Die Ausgabeeinrichtung 23 der Sekundärbatterie 21 ist zur Außenseite der USV 50 geführt. 5 shows an uninterruptible power supply 50 , hereinafter called UPS, with a secondary battery according to the invention 21 , The UPS 50 has an AC input. The UPS 50 is connected between the AC input and the load and supplies an AC load 40 , shown here as an electric motor. The output device 23 the secondary battery 21 is to the outside of the UPS 50 guided.

Mit Ausbildung der Sekundärzellen jeweils mit Stromrichterschaltung kann die Sekundärbatterie 21 vorteilhaft zu einer platzsparenden USV 50 für Wechselstromverbraucher erhelfen. Mit dem erfindungsgemäßen Betrieb der erfindungsgemäßen Sekundärzellen bzw. der Sekundärbatterie 21, der Einführung der zweiten Gruppe von Sekundärzellen bzw. Reserve und der Ausgabeeinrichtung 23 ist die ist die Sicherheit des Versorgungsbetriebs eines Wechselstromverbrauchers, insbesondere einer Herz-Lungen-Maschine in einem OP erhöht.With formation of the secondary cells each with a power converter circuit, the secondary battery 21 advantageous to a space-saving UPS 50 for AC consumers. With the inventive operation of the secondary cells according to the invention or the secondary battery 21 , the introduction of the second group of secondary cells and the output device 23 This is the security of the supply operation of an AC consumer, especially a heart-lung machine in an operating room.

Nicht dargestellt ist, dass die erfindungsgemäße Sekundärbatterie 21 als Energiespeicher einer Anlage dient, welche Energie insbesondere aus Sonnenlicht, aus einer Strömung eines Fluids, insbesondere einer Luftströmung oder einer Wasserströmung oder aus einem Temperaturgradienten aufnimmt und elektrische Energie bereitstellt. Besonders bevorzugt ist diese Anlage als Sonnenwärmekraftwerk, als Wind- oder Wasserkraftwerk, als Photovoltaikanlage oder als Parabolrinnenkraftwerk ausgebildet.It is not shown that the secondary battery according to the invention 21 serves as energy storage of a plant which receives energy in particular from sunlight, from a flow of a fluid, in particular an air flow or a water flow or from a temperature gradient and provides electrical energy. Particularly preferably, this system is designed as a solar thermal power plant, as a wind or hydroelectric power plant, as a photovoltaic system or as a parabolic trough power plant.

6 zeigt zeitliche Verläufe der elektrischen Ströme zweier erfindungsgemäßer Sekundärzellen in der Betriebsart „Schwingen” zwischen Gleichrichterschaltung und Elektrodenbaugruppe. Die Strom-Zeit-Verläufe zeichnen sich durch Intervalle der Stromzufuhr und der Stromentnahme aus. Der obere und untere Strom-Zeit-Verlauf sind phasenverschoben, insbesondere getaktet, so dass eine erste Sekundärzelle zeitgenau eine vorbestimmte elektrische Ladung zur Aufnahme durch eine zweite Sekundärzelle zur Verfügung stellt und umgekehrt. Unterschiede der Flächeninhalte der einzelnen Strompulse sind insbesondere zum Ausgleich von elektrischen Verlusten bei der Wandlung von chemischer in elektrische Energie (und umgekehrt) begründet. Diese elektrischen Verluste werden vorteilhaft durch Energiezufuhr aus einem Stromnetz ausgeglichen. 6 shows time profiles of the electrical currents of two inventive secondary cells in the mode "swing" between rectifier circuit and electrode assembly. The current-time curves are characterized by intervals of power supply and current consumption. The upper and lower current-time characteristics are phase-shifted, in particular clocked, so that a first secondary cell timely provides a predetermined electrical charge for recording by a second secondary cell and vice versa. Differences in the surface areas of the individual current pulses are in particular due to the compensation of electrical losses in the conversion of chemical into electrical energy (and vice versa). These electrical losses are advantageously compensated by supplying energy from a power grid.

Claims (13)

Elektrochemische Energiespeichereinrichtung (1), nachfolgend Sekundärzelle genannt, zumindest aufweisend: • eine wiederaufladbare Elektrodenbaugruppe (2), welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen, • eine Umhüllung (3), welche vorgesehen ist, die Elektrodenbaugruppe (2) zumindest teilweise zu umgeben, • einen oder mehrere Stromableiter (4, 4a) insbesondere unterschiedlicher Polarität, welche sich zumindest teilweise aus der Umhüllung (3) erstrecken und welche zum Austausch von Elektronen mit der Elektrodenbaugruppe (2) vorgesehen sind, • eine Messeinrichtung (5), welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise ein Signal zur Verfügung zu stellen, wobei das Signal repräsentativ für einen Betriebsparameter der Sekundärzelle (1) ist, insbesondere für einen Betriebsparameter der Elektrodenbaugruppe (2), • eine Zellsteuereinrichtung (6), welche vorgesehen ist, den Austausch von Elektronen mit der Elektrodenbaugruppe (2) zu steuern, ein Signal der Messeinrichtung (5) zu empfangen und/oder der Elektrodenbaugruppe (2) zeitweise eine vorbestimmte elektrische Ladung zuzuführen und/oder zu entnehmen.Electrochemical energy storage device ( 1 ), hereinafter referred to as a secondary cell, comprising at least: a rechargeable electrode assembly ( 2 ), which is provided to provide at least temporary electrical energy, in particular to a consumer, an enclosure ( 3 ), which is provided, the electrode assembly ( 2 ) at least partially surround, • one or more current conductors ( 4 . 4a ), in particular different polarity, which at least partially from the envelope ( 3 ) and which are used to exchange electrons with the electrode assembly ( 2 ), a measuring device ( 5 ), which is provided to provide a signal at least temporarily, the signal being representative of an operating parameter of the secondary cell ( 1 ), in particular for an operating parameter of the electrode assembly ( 2 ), • a cell control device ( 6 ), which is provided, the exchange of electrons with the electrode assembly ( 2 ), a signal from the measuring device ( 5 ) and / or the electrode assembly ( 2 ) temporarily supply a predetermined electrical charge and / or to remove. Sekundärzelle gemäß dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass • die Messeinrichtung (5) einen Stromfühler (5a) aufweist, insbesondere zum Erfassen eines Stroms in die Elektrodenbaugruppe (2) oder aus der Elektrodenbaugruppe (2) heraus, wobei der Stromfühler (5a) vorzugsweise als Magnetfeldsensor ausgebildet ist, • die Messeinrichtung (5) einen Spannungsfühler (5b) aufweist, insbesondere zum Erfassen der elektrischen Spannung der Elektrodenbaugruppe (2), • die Messeinrichtung (5) auf der Elektrodenbaugruppe (2) gedruckt oder abgeschieden ist, • eine Zellkommunikationseinrichtung (7) insbesondere zur Informationsübertragung zwischen der Zellsteuereinrichtung (6) und einer übergeordneten Steuerung, insbesondere einer Batteriesteuerung (22) vorgesehen ist, • die Zellsteuereinrichtung (6) vorgesehen ist, zumindest zeitweise den Innenwiderstand der Elektrodenbaugruppe (2) zu bestimmen, und/oder • die Zellsteuereinrichtung (6) innerhalb der Umhüllung (3) angeordnet ist.Secondary cell according to the preceding claim, characterized in that • the measuring device ( 5 ) a current sensor ( 5a ), in particular for detecting a current in the electrode assembly ( 2 ) or from the electrode assembly ( 2 ), whereby the current sensor ( 5a ) is preferably designed as a magnetic field sensor, 5 ) a voltage sensor ( 5b ), in particular for detecting the electrical voltage of the electrode assembly ( 2 ), • the measuring device ( 5 ) on the electrode assembly ( 2 ) is printed or deposited, a cell communication device ( 7 ) in particular for the transmission of information between the cell control device ( 6 ) and a higher-level control, in particular a battery control ( 22 ), the cell control device ( 6 ) is provided, at least temporarily, the internal resistance of the electrode assembly ( 2 ) and / or • the cell control device ( 6 ) within the envelope ( 3 ) is arranged. Sekundärzelle (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellsteuereinrichtung (6) eine Stromrichterschaltung (8) aufweist, wobei die Stromrichterschaltung (8) vorzugsweise als Gleichrichterschaltung (8a) und/oder als Wechselrichterschaltung (8b) ausgebildet ist.Secondary cell ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cell control device ( 6 ) a power converter circuit ( 8th ), wherein the power converter circuit ( 8th ) preferably as a rectifier circuit ( 8a ) and / or as an inverter circuit ( 8b ) is trained. Sekundärzelle (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass • die Elektrodenbaugruppe (2) Lithium-Ionen aufweist, insbesondere für eine mindeste Energiedichte der Sekundärzelle (1), • die Sekundärzelle (1) zumindest zeitweise eine elektrische Spannung, nachfolgend Zellspannung genannt, von zumindest 3,2 V aufweist, • die Sekundärzelle (1) vorgesehen ist, zumindest zeitweise einen elektrischen Strom von mindestens 50 A abzugeben, • die Sekundärzelle (1) vorgesehen ist, bei einer Umgebungstemperatur zwischen 10°C und 30°C betrieben zu werden, und/oder • die Sekundärzelle (1) vorgesehen ist, eine Mindestladung von zumindest 5 Ah aufzunehmen.Secondary cell ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that • the electrode assembly ( 2 ) Has lithium ions, in particular for a minimum energy density of the secondary cell ( 1 ), • the secondary cell ( 1 ) at least temporarily has an electrical voltage, referred to below as cell voltage, of at least 3.2 V, the secondary cell ( 1 ) is provided, at least temporarily deliver an electric current of at least 50 A, the secondary cell ( 1 ) is operated at an ambient temperature between 10 ° C and 30 ° C, and / or • the secondary cell ( 1 ) is provided to receive a minimum charge of at least 5 Ah. Sekundärzelle (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenbaugruppe (2) zumindest einen zwischen zwei Elektroden verschiedener Polarität angeordneten Separator aufweist, wobei der Separator nicht oder nur schlecht elektronenleitend ist, und welcher aus einem zumindest teilweise stoffdurchlässigen Träger besteht, wobei der Träger vorzugsweise auf mindestens einer Seite mit einem anorganischen Material beschichtet ist, wobei als wenigstens teilweise stoffdurchlässiger Träger vorzugsweise ein organisches Material verwendet wird, welches vorzugsweise als nicht verwebtes Vlies ausgestaltet ist, wobei das organische Material vorzugsweise ein Polymer und besonders bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) umfasst, wobei das organische Material mit einem anorganischen, vorzugsweise ionenleitenden Material beschichtet ist, welches weiter vorzugsweise in einem Temperaturbereich von –40°C bis 200°C ionenleitend ist, wobei das anorganische Material bevorzugt wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Oxide, Phosphate, Sulfate, Titanate, Silikate, Aluminosilikate wenigstens eines der Elemente Zr, Al, Li umfasst, besonders bevorzugt Zirkonoxid, und wobei das anorganische, ionenleitende Material bevorzugt Partikel mit einem größten Durchmesser unter 100 nm aufweist.Secondary cell ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode assembly ( 2 ) has at least one arranged between two electrodes of different polarity separator, wherein the separator is not or only poorly electron-conducting, and which consists of an at least partially permeable carrier, wherein the carrier is preferably coated on at least one side with an inorganic material, wherein at least partially permeable carrier is preferably used an organic material, which is preferably configured as a non-woven fabric, wherein the organic material preferably comprises a polymer, and more preferably a polyethylene terephthalate (PET), wherein the organic material with an inorganic, preferably ion-conducting material is coated, which is more preferably ion conducting in a temperature range of -40 ° C to 200 ° C, wherein the inorganic material preferably at least one compound selected from the group of oxides, phosphates, sulfates, titanates, silicates, aluminosilicates at least one of the elements Zr, Al, Li comprises, particularly preferably zirconium oxide, and wherein the inorganic, ion-conducting material preferably has particles with a largest diameter below 100 nm. Sekundärzelle (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Betriebszustände: • Aufladen, wobei der Sekundärzelle (1) elektrische Energie zugeführt wird, • Ruhe, wobei mit der Sekundärzelle (1) keine elektrische Energie ausgetauscht wird, • Entladen, wobei der Sekundärzelle (1) elektrische Energie entnommen wird, insbesondere zum Versorgen eines Verbrauchers (40), • Schwingen, wobei der Sekundärzelle (1) insbesondere wiederholt eine vorbestimmte elektrische Ladung zugeführt wird und anschließend entnommen wird, • Störung, wobei die Sekundärzelle (1) für einen Austausch von Energie nicht verfügbar ist, • vorzugsweise Senden, wobei ein erstes Signal zur Verfügung gestellt, insbesondere gesendet wird, welches repräsentativ für einen Betriebsparameter und/oder den Betriebszustand der Sekundärzelle (1) ist.Secondary cell ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by the operating states: • charging, wherein the secondary cell ( 1 ) electrical energy is supplied, • rest, whereby with the secondary cell ( 1 ) no electrical energy is exchanged, • discharging, whereby the secondary cell ( 1 ) electrical energy is taken, in particular for supplying a consumer ( 40 ), • swinging, whereby the secondary cell ( 1 ) is repeatedly supplied with a predetermined electrical charge and is subsequently removed, • disturbance, wherein the secondary cell ( 1 ) is not available for an exchange of energy, preferably sending, wherein a first signal is provided, in particular transmitted, which is representative of an operating parameter and / or the operating state of the secondary cell ( 1 ). Energieversorgungsvorrichtung (21), nachfolgend Sekundärbatterie genannt, zur insbesondere unterbrechungsfreien Stromversorgung zumindest eines Verbrauchers (40), mit zwei oder mehr Sekundärzellen (1, 1a) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sekundärzellen (1, 1a) miteinander verschaltet sind, mit einer Batteriesteuerung (22), welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise ein zweites Signal mit zumindest einer der Zellsteuereinrichtungen (6, 6a) auszutauschen.Power supply device ( 21 ), hereinafter referred to as secondary battery, for the particular uninterruptible power supply of at least one consumer ( 40 ), with two or more secondary cells ( 1 . 1a ) according to one of the preceding claims, wherein the secondary cells ( 1 . 1a ) are interconnected with a battery controller ( 22 ), which is provided, at least temporarily, a second signal with at least one of the cell control devices ( 6 . 6a ). Sekundärbatterie (21) gemäß dem vorherigen Anspruch, gekennzeichnet durch eine Batterienennspannung von zumindest 100 V, insbesondere zumindest 100 V Wechselspannung, eine Vielzahl von Sekundärzellen (1, 1a), wobei zumindest einige der Sekundärzellen (1, 1a) insbesondere in Reihe geschaltet sind, wobei die Summe der Zellspannungen, nachfolgend Summenspannung genannt, insbesondere der in Reihe geschalteten Sekundärzellen (1, 1a) zumindest so groß ist, wie die Batterienennspannung, wobei vorzugsweise der Bruch aus Summenspannung über der Batterienennspannung wenigstens 1,01 beträgt.Secondary battery ( 21 ) according to the preceding claim, characterized by a battery rated voltage of at least 100 V, in particular at least 100 V AC, a plurality of secondary cells ( 1 . 1a ), wherein at least some of the secondary cells ( 1 . 1a ) are connected in particular in series, the sum of the cell voltages, referred to below as sum voltage, in particular of the series-connected secondary cells ( 1 . 1a ) is at least as large as the rated battery voltage, wherein preferably the break of the sum voltage across the rated battery voltage is at least 1.01. Sekundärbatterie (21) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise eine erste Gruppe der Sekundärzellen (1, 1a) den Betriebszustand Entladen und eine zweite Gruppe der Sekundärzellen (1, 1a) den Betriebszustand Ruhe aufweist.Secondary battery ( 21 ) according to one of claims 7 or 8, characterized in that at least at times a first group of secondary cells ( 1 . 1a ) the operating state discharging and a second group of secondary cells ( 1 . 1a ) has the operating state rest. Sekundärbatterie (21) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinrichtung (23), welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise einen Hinweis auf das Verhältnis aus Summenspannung über der Batterienennspannung, insbesondere auf die Zahl der im Betriebszustand der Ruhe befindlichen Sekundärzellen (1, 1a) auszugeben, wobei vorzugsweise die Ausgabeeinrichtung (23) einstückig mit der Batteriesteuerung (22) ausgebildet ist.Secondary battery ( 21 ) according to one of claims 7 to 9, characterized by an output device ( 23 ), which is provided, at least at times an indication of the ratio of sum voltage on the battery voltage, in particular the number of secondary cells in the operating state of rest ( 1 . 1a ), preferably the output device ( 23 ) in one piece with the battery controller ( 22 ) is trained. Verfahren zum Betrieb einer Sekundärzelle (1, 1a) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die folgenden Betriebsarten, welche insbesondere mittels der Zellsteuereinrichtung (6) gesteuert sind: (B1) Ruhen, wobei die Sekundärzelle (1, 1a) mit der Umgebung keine elektrische Ladung austauscht, (B2) Entladen, wobei der Sekundärzelle (1, 1a) elektrische Ladung entnommen wird, insbesondere zum Versorgen eines Verbrauchers (40), (B3) Schwingen, wobei der Sekundärzelle (1, 1a) wiederholt eine vorbestimmte elektrische Ladung zugeführt und entnommen wird, (B4) Senden eines ersten Signals, insbesondere an die Batteriesteuerung (22), wobei das erste Signal repräsentativ für einen Betriebsparameter und/oder den Betriebszustand der Sekundärzelle (1, 1a) ist.Method for operating a secondary cell ( 1 . 1a ) according to one of claims 1 to 6, characterized by the following operating modes, which in particular by means of the cell control device ( 6 ) are: (B1) resting, the secondary cell ( 1 . 1a ) exchanges no electrical charge with the environment, (B2) unloading, whereby the secondary cell ( 1 . 1a ) electrical charge is taken, in particular for supplying a consumer ( 40 ), (B3) oscillating, whereby the secondary cell ( 1 . 1a ) is repeatedly supplied and removed from a predetermined electrical charge, (B4) sending a first signal, in particular to the battery control ( 22 ), wherein the first signal is representative of an operating parameter and / or the operating state of the secondary cell ( 1 . 1a ). Verfahren zum Betrieb einer Sekundärbatterie (21) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte: (S5) Empfangen zumindest eines ersten Signals von zumindest einer Sekundärzelle (1, 1a), wobei das erste Signal repräsentativ für einen Betriebsparameter und/oder den Betriebszustand der Sekundärzelle (1, 1a) ist, (S6) Bestimmen insbesondere der Anzahl der Sekundärzellen (1, 1a), insbesondere abhängig S5, welche zum Bereitstellen der Batterienennspannung erforderlich sind, (S7) Senden eines zweiten Signals, insbesondere abhängig von S6, an zumindest eine Sekundärzelle (1, 1a), wobei diese Sekundärzelle (1, 1a) auf das zweite Signal von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand übergeht.Method for operating a secondary battery ( 21 ) according to one of claims 7 to 10, characterized by the steps: (S5) receiving at least one first signal from at least one secondary cell (S5) 1 . 1a ), wherein the first signal is representative of an operating parameter and / or the operating state of the secondary cell ( 1 . 1a ), (S6) determining in particular the number of secondary cells ( 1 . 1a ), in particular dependent on S5, which are required for providing the battery rated voltage, (S7) transmitting a second signal, in particular depending on S6, to at least one secondary cell ( 1 . 1a ), this secondary cell ( 1 . 1a ) transitions to the second signal from a first operating state to a second operating state. Verfahren gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch die Schritte: (S8) Senden eines zweiten Signals an zumindest eine Sekundärzelle (1, 1a), wobei die Sekundärzelle (1, 1a) insbesondere eine Wechselspannung zur Verfügung stellt, (S9) Ausgeben der Zahl der im Betriebszustand Ruhe befindlichen Sekundärzellen (1, 1a), und/oder (S10) Schwingen einer ersten Sekundärzelle (1) und einer zweiten Sekundärzelle (1a), wobei eine vorbestimmte elektrische Ladung einer der ersten (1) oder zweiten Sekundärzelle (1a) entnommen und der anderen der ersten (1) oder zweiten Sekundärzelle (1a) zumindest teilweise zugeführt wird.Method according to claim 12, characterized by the steps: (S8) sending a second signal to at least one secondary cell (S8) 1 . 1a ), the secondary cell ( 1 . 1a ) provides, in particular, an alternating voltage, (S9) outputting the number of secondary cells in rest mode ( 1 . 1a ), and / or (S10) oscillation of a first secondary cell ( 1 ) and a second secondary cell ( 1a ), wherein a predetermined electrical charge of one of the first ( 1 ) or second secondary cell ( 1a ) and the other of the first ( 1 ) or second secondary cell ( 1a ) is at least partially supplied.
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