CN104093883A - 蓄电池、机动车以及用于运行蓄电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有蓄电池单池(10)的蓄电池(14)。其特征在于，蓄电池单池(10)的电极(18)与蓄电池单池壳体(16)通过开关装置(20)可导电地连接。此外蓄电池(14)还包括监控电路(22)，所述监控电路被构造为在识别到故障信号的情况下将在无故障运行状态下闭合的开关装置(20)断开。此外本发明还涉及一种具有按照本发明的蓄电池(14)的机动车和一种用于将电极(18)与蓄电池单池(10)的蓄电池单池壳体(16)之间的可导电的连接断开的方法。

Description

蓄电池、机动车以及用于运行蓄电池的方法
技术领域
本发明涉及一种具有蓄电池单池的蓄电池以及一种具有按照本发明的蓄电池的机动车。此外还提供一种用于将电极和蓄电池单池的蓄电池单池壳体之间的可导电的连接断开的方法。
背景技术
在至少部分地利用电进行驱动的车辆中使用电蓄能器，以便为支持驱动装置或被用作驱动装置的电动机存储电能。在最新一代的车辆中使用所谓的锂离子蓄电池。该蓄电池的突出之处在于能量密度高和自放电特别低。锂离子单池拥有至少一个正电极和一个负电极(阳极或阴极)，能够将锂离子可逆地嵌入(Intercalation)或重新脱嵌(Deintercalation)。
在图1中示出了例如具有蓄电池单池壳体16的蓄电池单池10如何能够被组合成蓄电池模块12和而后再组合成蓄电池14。这是通过没示出的单池10的极18的并联电路或串联电路实现的。在此，按照定义，蓄电池模块12或蓄电池14是由至少两个蓄电池单池10组成，其中蓄电池模块12或蓄电池14这些概念经常作为同义词使用。蓄电池14的电压为例如120至600V之间的直流电。
在所谓的硬盒式蓄电池单池中，其蓄电池单池壳体是由坚固的铝板或钢板制成，两个电极中的一个通常直接地与单池壳体连接，以便能够避免额外的电位差，该电位差长期以往能够导致单池壳体的腐蚀。其它电极通过密封件与单池壳体电隔离。
在由于机械作用导致故障的情况下，例如在蓄电池驱动的车辆发生事故时，单池之间的绝缘可能损坏。现在，其中的一个电极直接与蓄电池单池壳体相连接这一事实构成了安全风险。
DE197 14 847A1公开了一种电路和一种用于将单池壳体的负的电极与蓄电池单池壳体相连接的方法。在负的电极与单池壳体之间设置一个电阻，借助一个信号发生器对所述电阻进行监控。在正的电极与单池壳体无意间发生接触时通过电阻限制通过电流并且信号发生器生成一个信号。
发明内容
按照本发明将提供一种具有蓄电池单池的蓄电池。其特征在于蓄电池单池的电极与蓄电池单池壳体是通过开关装置可导电地连接，其中所述蓄电池单池壳体是由例如铝或钢制成。除了可导电的连接之外，电极只通过电解液与蓄电池单池壳体连接，其中尤其是在电极的穿过蓄电池单池壳体的通过区域内电极与蓄电池单池壳体保持电绝缘。此外蓄电池还包含一个监控电路，所述监控电路被构造为在识别到故障信号的情况下将在无故障运行状态下闭合的开关装置断开。基本上任何将电极与蓄电池单池壳体分开显得有意义的信号都适合于故障信号-例如，指出发生事故或其它破损情况的信号。
按照本发明的蓄电池具有如下优点，在无故障运行期间能够保证蓄电池单池壳体防止腐蚀。在发生故障的情况下，例如当利用按照本发明的蓄电池驱动的车辆发生事故时，电极与蓄电池单池壳体之间的可导电的连接被断开，由此蓄电池单池壳体只通过电解液与电极相连接。通过断开蓄电池单池壳体与电极之间的连接，在发生故障时可以降低发生短路的风险。
按照本发明的一个优选的实施方式监控电路被集成在蓄电池单池监控电路板上(Cell Supervising Circuit Platine)。蓄电池单池监控电路板负责监控在蓄电池内部的多个蓄电池单池，并且即使在按照背景技术的蓄电池单池的情况下也被安装在蓄电池的内部。监控电路板通常监控多个蓄电池单池的电压并且此外具有温度传感器。通过将电子监控电路集成在蓄电池单池监控电路板上能够由此扩充已有的资源，避免安装额外的电路板。同样也能够考虑，蓄电池单池监控电路板已经含有监控电路的全部必需的功能和装置，由此能够使用已有的蓄电池单池监控电路板。此外，也优选能够将开关装置布置在蓄电池单池监控电路板上，以便实现还要紧凑的布置结构。
关于开关装置的布设，另一个可替选的方案是优选将所述开关装置布置在蓄电池单池里面，由此每一个蓄电池单池都通过配属于自己的开关装置形成一个单元。
优选开关装置能够是一个继电器或半导体功能块，例如晶体管，由此能够根据对应的框架条件形成进一步的优势。
在将多个蓄电池单池并联连接的情况下电极和并联连接的蓄电池单池的蓄电池单池壳体优选通过共有的开关装置可导电地连接。由此对于并联连接的蓄电池单池只需要一个唯一的开关装置。
优选地，故障信号来自碰撞传感器。所述传感器在特别早的变形阶段就已经探测蓄电池驱动的车辆的碰撞。所述传感器迄今为止仍被用于触发约束系统，例如气囊或安全带紧缩器。通过在早期事故阶段生成故障信号能够为将电极与蓄电池单池壳体分开提供充裕的时间。由此保证，例如在监控电路由于事故被损毁之前仍然能够打开开关装置。
优选地，蓄电池是锂-离子-蓄电池。通过使用锂-离子-工艺能够实现特别高的能量存储密度，这尤其在电气移动领域带来了另外的优势。
此外还提供一种机动车，所述机动车具有按照本发明的蓄电池。所述蓄电池通常用于向车辆的电驱动系统馈电。
此外还提供一种用于将电极与蓄电池单池的蓄电池单池壳体之间的可导电的连接断开的方法。所述方法的第一步为提供按照本发明的蓄电池，第二步为通过监控电路探测故障信号。在第三步中断开电极与蓄电池单池壳体之间的开关装置。
在从属的权利要求中以及在从说明书中给出了本发明的优选的改进方式。
附图说明
借助附图和之后的说明对本发明的实施例进行说明。附图简介：
图1示出了蓄电池单池、模块和蓄电池；和
图2示出了按照本发明的具有开关装置的蓄电池单池。
具体实施方式
在解释背景技术的时候已经对图1进行了说明。
图2示出了按照本发明的具有蓄电池单池10的蓄电池14的部分区域。一般情况下两个电流电极18的负极通过开关装置20与蓄电池单池壳体16可导电地连接。除了所述通过开关装置20的连接之外，电极18只通过电解液与蓄电池单池壳体16相连接。在电极18的通过蓄电池单池壳体16的通过区域，电极18借助电绝缘体28与蓄电池单池壳体16分隔开。在图2中通过示意图示出了监控电路22，蓄电池单池监控电路板26以及碰撞传感器24的基本轮廓(宽的虚线)。如图所示开关装置20与监控电路22一起被布置在蓄电池单池监控电路板26上，或成为所述蓄电池单池监控电路板的一部分，其中监控电路22例如与碰撞传感器24相连接。通常多个蓄电池单池10布置在单个蓄电池14内，尤其是蓄电池14的壳体内。在这种情况下监控电路22控制多个开关装置20。监控电路22和开关装置20能够再次共同地被布置在一个蓄电池单池监控电路板26上，所述蓄电池单池监控电路板同样位于蓄电池壳体内。例如能够使用按标准现有的碰撞传感器24作为碰撞传感器24，所述碰撞传感器通常在车身上被固定在蓄电池14的外部。
在无故障运行状态下开关装置20一直被闭合，从而负的电极18与蓄电池单池的壳体16可导电的连接。如果监控电路22探测到一个来自碰撞传感器24的故障信号，则监控电路22断开开关装置20。由此中断负的电极18与蓄电池单池壳体16之间的导电连接。

Claims (10)

1.一种蓄电池(14)，其具有蓄电池单池(10)，其特征在于，所述蓄电池单池(10)的电极(18)与蓄电池单池壳体(16)通过开关装置(20)可导电地连接，并且所述蓄电池(14)还包括一个监控电路(22)，所述监控电路被构造为在识别到故障信号的情况下将在无故障运行状态下闭合的所述开关装置(20)断开。
2.根据权利要求1所述的蓄电池(14)，其特征在于，所述监控电路(22)被集成在蓄电池单池监控电路板(26)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池(14)，其特征在于，所述开关装置(20)布置在蓄电池单池监控电路板(26)上。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的蓄电池(14)，其特征在于，所述开关装置(20)布置在所述蓄电池单池(10)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池(14)，其特征在于，所述开关装置(20)是继电器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池(14)，其特征在于，所述开关装置(20)是半导体功能块。
7.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池(14)，其特征在于，所述故障信号来自碰撞传感器(24)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池(14)，其特征在于，在将多个蓄电池单池(10)并联连接的情况下，其电极(18)和所述蓄电池单池壳体(16)通过共有的开关装置(20)可导电地连接。
9.一种机动车，其具有根据权利要求1至8中任一项所述的蓄电池(14)。
10.一种用于将电极(18)与蓄电池电池(10)的蓄电池单池壳体(16)之间的可导电的连接断开的方法，其包括下述步骤：
(i)提供根据权利要求1至8中任一项所述的蓄电池；
(ii)通过监控电路(22)探测故障信号；
(iii)断开所述电极(18)与所述蓄电池单池壳体(16)之间的开关装置(20)。
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