CN102576913A - 具有集成的深放电装置的电储能器 - Google Patents

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Abstract

提出一种电储能器（1），其具有外壳（2）、正极（3）和负极（4）以及集成在外壳（2）中的深放电装置（6），所述深放电装置具有放电负载（7）并且被构造为使得两个极（3，4）能够经由放电负载（7）电连接。由此，将能够实现储能器的有针对性的和受控制的深放电并且改善运行安全性。

Description

具有集成的深放电装置的电储能器
技术领域
本发明涉及具有集成的深放电装置的电储能器。
背景技术
例如在混合动力车辆和/或电动车辆中使用的储能器是电化学或静电性质。该储能器可以在最短时间内并且无明显延迟地释放所存储的能量。因此在电化学储能器情况下，仅仅通过电内阻、电池组电池内的离子扩散和电容来限制能量输出。
在不受控制的能量放出情况下、例如在短路时可能出现非常高的电压和电流强度。在短路情况下，这样的储能器对于人类健康可能是危险源。
例如在这样的储能器的再循环期间可能出现由储能器的不受控制的能量输出对人类健康的危及。储能器的再循环经常要求打开储能器外壳并且将储能器拆开成单个部分。这些工作大多手动地进行，其中在拆卸时可能发生非故意的短路并且从而危及受托于此的人员。
发明内容
本发明的任务是提供一种电储能器，该电储能器的特点在于在停止运转或拆卸时较高的安全性。
该任务通过根据独立权利要求1的储能器来解决。本发明的有利的构型是从属权利要求的主题。
根据权利要求1的电储能器包括外壳、正极、负极和集成在外壳中的深放电装置。所述深放电装置包括放电负载并且被构造为使得两个极能够经由放电负载电连接。
本发明的核心思想是，将深放电装置集成到电储能器中，借助于所述深放电装置，储能器的有针对性的、受控制的和简单的深放电是可能的。在此，可以将完全放电、但是至少将储能器在通常预先给定的运行极限（例如放电截止电压）下的放电理解为深放电。放电过程的持续时间通过放电负载的设计来确定。在此可以将每种电/电子部件理解为放电负载，借助于所述部件，在储能器中所存储的能量的耗散、也即转换成热是可能的。放电负载的可能的例子是电阻、线圈、晶体管等。在放电过程结束之后，在电储能器中所存储的能量减少到如此程度，使得可以无危险地手动拆卸该电储能器。在放出高能量情况下和在形成电弧情况下非故意的自发放电由此被安全地避免。通过这种方式可以提高在停止运转或拆卸电储能器时的安全性。
在根据权利要求2的电储能器的构型中，该电储能器具有冷却设备，其中放电负载与该冷却装置热耦合。
在经由放电负载对电储能器放电时，放出大量的热能。为了使所述热能从放电负载排出，该放电负载与储能器的冷却装置热耦合。通过这种方式可以有效地抵抗过热和可能的火灾危险。
在根据权利要求3的电储能器的构型中，所述电储能器具有控制显示器，所述控制显示被构造为使得其显示储能器的充电状态。
通过这种方式可以以简单的方式控制放电过程的进展并且快速地识别放电过程的结束。
在根据权利要求4的电储能器的构型中，深放电装置具有开关，所述开关可以在无源开关位置和放电开关位置之间转换，其中在所述无源开关位置中，所述极电分开，在所述放电开关位置中，所述极经由放电负载电连接。
通过开关（还有保护器或继电器）可以以简单的方式激活深放电装置并且开始放电过程。
在根据权利要求5的电储能器的构型中，开关被构造为要手动操作的开关、无线电控制的开关或软件控制的开关。
在要手动操作的开关情况下，实施人员可以手动地直接在电储能器处开始放电过程。要手动操作的开关在此可以对于执行人员而言可达地设置在储能器的外壳处或外壳中。在无线电控制的开关情况下，可以在每个任意的时间或在特定的安全空间中自动地执行放电过程。在软件控制的开关情况下，功能可以经由计算机接口触发。
在根据权利要求6的电储能器的构型中，开关被构造为使得所述开关在从无源开关位置到有源开关位置的转换过程中是不可逆的。
通过这种方式确保了，放电过程不被非故意地中断，而是被执行直至完全放电为止。
在根据权利要求7的电储能器的构型中，电储能器为了避免两个极通过深放电装置的非故意连接而具有下面的保护装置：
-联锁装置，其在联锁状态下阻止开关的操作并且仅在去联锁状态下能够实现开关的操作；
-保护盖板，其覆盖开关并且被构造为使得所述保护盖板为了开关的操作而必须被去除或破坏；
-电子编码装置，其被构造为使得开关的操作仅在正确地输入预先给定的编码之后是可能的；
-电子编码装置，其被构造为使得开关的操作通过经由定义的接口发送编码才变得可能。
通过上述保护装置，借助于深放电装置安全地避免了储能器的非故意放电。
附图说明
下面，根据实施例参考附图重新阐述本发明。在图中：
图1A和1B是具有集成的深放电装置的电储能器的示意图，其中在图1A中放电过程还未开始，而在图1B中储能器的放电过程开始。
具体实施方式
在图1A和1B中示意性示出电储能器1的实施例。该储能器具有外壳2、正极3和负极4。经由正极3和负极4，能量可以从储能器1被抽出或被输送给储能器1。储能器1可以是电化学或静电储能器。对于电化学储能器，示例性地列出铅电池组、镍金属混合储能器、镍锌储能器或锂离子储能器。作为静电储能器的例子可以列举双层电容器。由多个电池类型和/或双层电容器组成的组合也是可能的。储能器1可以包括一个或多个电化学和/或静电存储单元5，这些存储单元彼此电连接（串联和/或并联）并且其能量可以从极3、4的外部被截取。
在该实施例中涉及电化学储能器1。在此通过大量串联的电池组电池5实现电能的存储、产生和提供。这些电池组电池与储能器1的正极3和负极4这样接线，使得可以经由正极和负极4从外部对电池组电池5输送或者抽出电能。
类似的情况适用于静电储能器，其中这里代替电池组电池，一个或多个双层电容器串联并且与负极4和正极3接线。
在储能器中电化学电池和静电电池的组合也是可设想的。另外，可以设想，至少部分并联地对电池组电池5或静电电池接线。
储能器1具有集成在外壳2中的深放电装置6，该深放电装置包括电阻、线圈、晶体管7等形式的放电负载7，并且该深放电装置这样被构造，使得两个极3、4可以经由放电负载7电连接。对于该放电负载可以考虑每种能够实现存储在储能器1中的能量的受控制的耗散的电部件。
放电负载7对地接地，并且尺寸被确定为使得可以进行储能器1的受控制的、但是同时顺利的放电过程（在小时或天范围中）。
在图1A和1B的实施例中，深放电装置6具有开关8，该开关可以在无源开关位置（图1A）和放电开关位置（图1B）之间转换，其中在该无源开关位置中，极3、4电分开，在该放电开关位置中，极经由放电负载7电连接。在此可以涉及要手动操作的开关或无线电控制的开关8。在要手动操作的开关8的情况下，该开关以有利的方式从外部可达地安置在外壳2处。在无线电控制的开关8的情况下，该开关也可以从外部不可达地布置在外壳2内部。由此确保了，该开关仅能由专业人员利用相应的无线电控制装置来操作。
开关8可以被构造为，使得从无源开关位置到放电开关位置的切换过程是不可逆的。在要手动操作的开关8的情况下，这例如可以通过以下方式实现，即在将开关8从无源开关位置操作到放电开关位置时，该开关可以通过适当的机制被锁定并且不能再从该锁定的放电开关位置被松开。在无线电控制的开关8情况下，这可以通过以下方式实现，即不设置适当的无线电信号来从放电开关位置转换到无源开关位置。
为了避免两个极通过深放电装置6而非故意连接，该深放电装置具有保护装置9。该保护装置6例如可以被构造为机械联锁装置，该联锁装置仅在去联锁的状态下能够实现开关8的操作或两个极3、4的连接。作为具体例子，开关8为此可以被构造为钥匙开关，其中为了将开关8从无源开关位置转换到放电开关位置，必须将钥匙（未示出）插入到集成在开关8中的锁（未示出）中并且转动该钥匙，以便将开关8从无源开关位置转换到放电开关位置。作为保护装置的另一例子可以列出在操作开关8之前必须被打开的号码锁（未示出）或者必须经由定义的接口由计算机发送的软件。
作为保护装置9的另一实施例，可以设想保护盖板，该保护盖板覆盖开关8并且被构造为使得该保护盖板为了开关8的操作而必须被去除或破坏。例如，保护盖板可以由玻璃或塑料构造。
保护装置9的另一构型例如是电子编码装置，该电子编码装置尤其可以在无线电控制的开关中被使用。为了发送相应的、触发从无源开关位置到放电开关位置的转换过程的无线电信号，预先给定的编码必须事先释放该功能。
在该实施例中，电储能器1具有控制显示器10，该控制显示器被构造为使得其在经由深放电装置6的放电过程期间显示储能器1的充电状态。储能器1的充电状态例如可以通过确定在放电负载7上下降的电压来确定。控制显示器例如可以通过相应的用色直接作为以伏特为单位的电压值或者以单色/彩色显示的形式来示出充电状态。因此，例如可能的是，控制显示器10从在全充电状态时的红色转变为绿色，这将表示储能器的完全放电。中间色也是可设想的。
电储能器1此外具有冷却设备11，该冷却设备与放电负载7热耦合。为此，放电负载7与冷却设备11处于导热接触。在放电过程期间，在放电负载7中产生的热被传输给冷却设备并且由该冷却设备排出。通过这种方式可以避免在放电电阻7周围的局部过热并且避免可能的火灾损害。冷却设备11可以是由铜和/或铝制成的换热板，该换热板将在放电负载7中产生的热经由相应的冷却鳍（未示出）通过对流向储能器的周围排出。在另一构型中，冷却设备11具有用于用冷却液流穿的通道。经由该冷却液，在放电负载7中产生的热向外排出。在该情况下，储能器1在放电过程期间可以被连接到外部冷却剂泵，该冷却剂泵确保用冷却液流穿冷却设备11。通过经由冷却液的非常有效的热运出，非常快速的放电过程是可能的。
在该实施例中，冷却设备11也与电池组电池5热耦合。因此涉及共同的冷却设备，该共同的冷却设备一方面在储能器1正常运行期间确保电池组电池5的冷却并且另一方面在储能器1经由深放电装置6的放电过程时确保放电电阻7的冷却。通过这种方式可以使得储能器1的成本保持得小并且能够紧凑地构建储能器。
应当指出的是，深放电装置也可以具有两个从外部可达的端子来代替开关，这些端子可以由操作者借助于电桥接元件（例如为相应的开关电流所设计的特定的开关设备）被桥接。

Claims (7)

1.电储能器（1），具有
-外壳（2），
-正极（3）和负极（4），和
-集成在外壳（2）中的深放电装置（6），所述深放电装置具有放电负载（7）并且被构造为使得两个极（3，4）能够经由放电负载（7）电连接。
2.根据权利要求1所述的电储能器（1），其中所述电储能器（1）具有冷却设备（11）并且放电负载（7）与该冷却装置（11）热耦合。
3.根据权利要求1至2之一所述的电储能器（1），其中所述电储能器（1）具有控制显示器（10），所述控制显示器被构造为使得该控制显示器显示储能器（1）的充电状态。
4.根据权利要求1至3之一所述的电储能器（1），其中深放电装置（6）具有开关（8），所述开关能够在无源开关位置和放电开关位置之间转换，在所述无源开关位置中，极（3，4）电分开，在所述放电开关位置中，极（3，4）经由放电负载（7）电连接。
5.根据权利要求4所述的电储能器（1），其中所述开关（8）被构造为要手动操作的开关或者无线电控制的开关或者软件控制的开关。
6.根据权利要求5所述的电储能器（1），其中所述开关（8）被构造为使得从无源开关位置到放电开关位置的切换过程是不可逆的。
7.根据权利要求5至6之一所述的电储能器（1），其中所述电储能器（1）为了避免两个极（3，4）通过深放电装置（6）的非故意连接而具有下面的保护装置（9）：
-联锁装置，其在联锁状态下阻止开关（8）的操作并且仅在去联锁状态下能够实现开关（8）的操作，
-保护盖板，其覆盖开关（8）并且被构造为使得所述保护盖板为了开关（8）的操作而必须被去除或破坏，
-电子编码装置，其被构造为使得开关（8）的操作仅在正确地输入预先给定的编码之后是可能的，
-电子软件编码装置，其被构造为使得开关（8）的操作仅在经由计算机中的软件正确地输入预先给定的编码之后是可能的。
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