CN105830256A - 用于提高使用蓄电池系统时的安全性的装置 - Google Patents

用于提高使用蓄电池系统时的安全性的装置 Download PDF

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Abstract

本发明基于具有用于使蓄电池系统(B)与另外的系统电接触的至少一个端子(T)和用于提高使用蓄电池系统(B)时的安全性的至少一个致动器(A)的蓄电池系统(B)、尤其是锂离子蓄电池系统，其中，致动器(A)适用于使蓄电池系统(B)通过借助于接触元件(KE)建立的至少一个端子(T)与蓄电池系统(B)的壳体(G)之间的电接触而放电，并且其中，致动器(A)被置入到用于电接触的至少一个端子(T)中。

Description

用于提高使用蓄电池系统时的安全性的装置
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的蓄电池系统及其应用。
背景技术
由现有技术公知了用于提高使用蓄电池系统时的安全性的装置。例如在DE102011002659A1中公开了如下的锂离子蓄电池单池，在其中设置有用于构造出电短路的装置，用以使锂离子蓄电池单池放电。
发明内容
本发明基于具有用于使蓄电池系统与另外的系统电接触的至少一个端子和用于提高使用蓄电池系统时的安全性的至少一个致动器的蓄电池系统、尤其是锂离子蓄电池系统，其中，致动器适用于使蓄电池系统通过借助于接触元件建立至少一个端子与蓄电池系统的壳体之间的电接触而放电。
本发明涉及根据独立权利要求的特征部分的特征的蓄电池系统及其应用。
本发明的核心在于，致动器被置入到用于电接触的至少一个端子中。
致动器置入到用于电接触的至少一个端子中引起了根据本发明的如下优点，即，蓄电池系统和/或位于蓄电池系统周围的人员或物件受到保护，以防可能由受损的蓄电池引起的可能的影响。致动器置入到用于电接触的至少一个端子中还引起了根据本发明的如下优点，即，蓄电池系统可以以其给定的形式在最大程度上受加载。此外，致动器置入到至少一个端子中被证实为节省空间的。
本发明的背景在于，在蓄电池系统受损的情况下使蓄电池系统放电并且因此应转换到尽可能无电压且由于无电压而安全的状态中。
本发明的另外的有利实施方式是从属权利要求的主题。
根据本发明的下一个有利实施方式，致动器被设置为高欧姆的并且尤其具有在至少1kΩ至10kΩ的范围内的电阻。
致动器被设置为高欧姆的并且尤其具有在至少1kΩ至10kΩ的范围内的电阻的实施引起了根据本发明的如下优点，即，接触元件在例如1000A至20000A的高电流强度下可以可靠地运行。由此，例如接通高放电电流是可行的，示例性的高放电电流为1000A至20000A。
根据本发明的下一个有利实施方式，接触元件被设置为低欧姆的并且尤其具有在最高50μΩ至150μΩ的范围内的电阻。
接触元件被设置为低欧姆的并且尤其具有在最高50μΩ至150μΩ的范围内的电阻的实施引起了根据本发明的如下优点，即，接触元件在例如1000A至20000A的高电流强度下可以可靠地运行。由此，例如接通高放电电流是可行的，示例性的高放电电流为1000A至20000A。
根据本发明的下一个有利实施方式，致动器是线圈。
使用线圈作为致动器引起了根据本发明的如下优点，即，可以可监控地并且在很小的耗费、尤其是在很小的监控耗费或很小的控制耗费的情况下建立电接触。
根据本发明的另外的优选实施方式，致动器适用于根据至少一个状态参量地通过控制单元、优选是电路板，尤其通过印刷电路板或通过印制电路板或通过印制的电路来进行控制，其中，状态参量是对蓄电池系统的不正常和/或不安全的状态的指示。
通过优选的实施方式，即，致动器适用于根据至少一个指示出蓄电池系统的不正常和/或不安全的状态的状态参量地通过控制单元进行控制，引起了根据本发明的如下优点，即，可以视需要而定地、也就是根据蓄电池系统的状态地执行可靠地控制。蓄电池系统的状态可以根据状态参量通过控制单元来确定。
根据本发明的下一有利实施方式，致动器适用于使接触元件运动，其中，接触元件适用于建立在至少一个端子与蓄电池系统的壳体之间的电接触并且安装在至少一个端子之内。
根据本发明的下一有利实施方式，致动器适用于使接触元件运动，其中，接触元件适用于建立在至少一个端子与蓄电池系统的壳体之间的电接触并且安装在至少一个端子之外。
根据本发明的另外的有利实施方式，致动器和接触元件经由刚性的轴彼此连接。
致动器和接触元件经由刚性的轴彼此连接引起了通过致动器对操作元件的可监控的操纵。
根据本发明的另外的优选实施方式，接触元件适用于占据至少两个位置，其中，所述位置分别是
第一位置，在该第一位置处如此设置接触元件，使得接触元件没有将至少一个端子和蓄电池系统的壳体彼此导电连接，
和第二位置，在该第二位置处，接触元件将至少一个端子和蓄电池系统的壳体彼此导电连接，
并且接触元件在第一位置中借助弹性体，尤其是弹性片或弹性线圈朝向第二位置的方向来预紧。
通过接触元件借助弹性体来预紧，可以低耗费且同时可靠地确保建立电接触。此外，所述的实施方式还在其应用性方面得到检验。
根据本发明的另外的优选实施方式，接触元件适用于占据至少两个位置，其中，所述位置分别是
第一位置，在该第一位置处如此设置接触元件，使得接触元件没有将至少一个端子和蓄电池系统的壳体彼此导电连接，并且接触元件借助适用于通过致动器来去除的销位置固定地进行定位，
和第二位置，在该第二位置处，接触元件将至少一个端子和蓄电池系统的壳体彼此导电连接。
通过使用销将接触元件紧固在第一位置上防止了在至少一个端子与蓄电池系统的壳体之间不期望地建立电接触。此外，所述的实施方式还在其应用性方面得到检验。
根据本发明的另外的有利实施方式，蓄电池系统的状态参量是蓄电池系统的充电状态、施加在蓄电池系统的两级之间的电压、在蓄电池系统的线路中流动的电流、蓄电池系统之内或之外的压力和/或蓄电池系统之内或之外的温度。
状态参量是蓄电池系统的充电状态、施加在蓄电池系统的两级之间的电压、在蓄电池系统的线路中流动的电流、蓄电池系统之内或之外的压力和/或蓄电池系统之内或之外的温度，引起了控制单元和致动器的应用性和可靠性的提升，这是因为提到的参量可以可靠且充分地指出蓄电池系统的损伤。
根据本发明的另外的优选实施方式，蓄电池系统应用在车辆，尤其是机动车中。
附图说明
下面结合附图中示出的实施例详细描述了本发明，从这些实施例中可以得到本发明的其他特征，并且本发明的保护范围并不局限于这些实施例。其中：
图1示出根据本发明的具有如下致动器的蓄电池系统的示意图，该致动器用于提高使用根据第一实施方式的蓄电池系统时的安全性；
图2示出根据本发明的具有如下致动器的蓄电池系统的示意图，该致动器用于提高使用根据第二实施方式的蓄电池系统时的安全性；以及
图3示出根据本发明的具有如下致动器的蓄电池系统的示意图，该致动器用于提高使用根据第三实施方式的蓄电池系统时的安全性。
具体实施方式
图1示意性示出根据本发明的具有至少一个如下致动器的蓄电池系统、尤其是锂离子蓄电池系统的示意图，该致动器用于提高使用根据第一实施方式的蓄电池系统时的安全性。蓄电池系统以B来标示。蓄电池系统B的壳体以G来标示并且至少一个端子以T来标示，该端子适用于建立蓄电池系统B与与另外的系统的电接触。安装在至少一个端子T与蓄电池系统B的壳体G之间的绝缘体以I来标示。绝缘体I确保的是，在至少一个端子T与蓄电池系统B的壳体G之间无法产生不期望的电接触。
控制单元以PCB来标示。控制单元PCB适用于根据状态参量来驱控以A来标示的致动器。状态参量可以是蓄电池系统B的充电状态、施加在蓄电池系统B的两级之间的电压、在蓄电池系统B的线路中流动的电流、蓄电池系统B之内或之外的压力和/或蓄电池系统B之内或之外的温度。为此，控制单元PCB可以与未示出的蓄电池管理系统连接并且得到关于未示出的蓄电池系统B使用在其中的装置的状态的信息。例如，当蓄电池系统B应用在车辆、尤其是机动车中时，关于车辆、尤其是关于车辆的可能的事故的信息由未示出的蓄电池管理系统传递到控制单元PCB。基于这些信息，控制单元PCB可以驱控致动器A并且因此使蓄电池B放电。
致动器A尤其可以是线圈。致动器A布置在至少一个端子T之内。
刚性的轴以ST来标示，致动器A经由该刚性的轴与以KE标示的接触元件机械连接。刚性的轴ST用于通过致动器A来可控地操作和引导接触元件KE。
接触元件KE与蓄电池系统B的壳体G的第一区段A1之间以及与至少一个端子T的第二区段A2之间的接触间隙以KS来标示。
对于根据其来借助控制单元PCB驱控致动器A的状态参量达到或超过预定的阈值的情况，接触元件KE借助致动器A来操作并且通过刚性的轴ST沿致动器A的方向R运动。在此，接触元件KE在空间上消除了接触间隙KS并且将壳体G和至少一个端子T彼此导电连接。通过壳体和至少一个端子T通过接触元件KE彼此导电连接，可以使蓄电池系统B经由壳体G放电。
密封条以DL来标示。密封条DL用于保护接触元件KE、致动器A和控制单元PCB。密封条尤其最大程度上防止了能导电的物体侵入到第一区段A1和第二区段A2的区域中，这些能导电的物体可能导致建立第一区段A1与第二区段A2之间的不期望的导电连接。
根据本发明的根据第一实施方式的蓄电池系统B可以应用在车辆、尤其是机动车中。
图2示意性示出根据本发明的具有至少一个如下致动器的蓄电池系统、尤其是锂离子蓄电池系统的示意图，该致动器用于提高使用根据第二实施方式的蓄电池系统时的安全性。与图1中示意性示出的第一实施方式不同的是，呈圆柱体形式的接触元件KE实施为具有呈截锥体形式的渐细的端部。圆柱体形式的接触元件KE实施为具有呈截锥体形式的渐细的端部引起了根据本发明的如下优点，即，接触元件KE可以经由接触元件自身的比在接触元件的纯圆柱体形状的情况下更大的面与第一区段A1和第二区段A2碰触：接触元件的这个面越大，可以经由接触元件KE传导的电流就越大。圆柱体形式的接触元件KE实施为具有呈截锥体形式的渐细的端部还引起了根据本发明的如下优点，即，由于接触元件KE的较大的面，接触元件KE或第一区段A1或第二区段A2的表面不平整度以及在接触元件KE或第一区段A1或第二区段A2上的异物、例如污物可以得到补偿。
根据本发明的根据第二实施方式的蓄电池系统B可以应用在车辆、尤其是机动车中。
图3示意性示出根据本发明的具有至少一个如下致动器的蓄电池系统，尤其是锂离子蓄电池系统的示意图，该致动器用于提高使用根据第三实施方式的蓄电池系统时的安全性。与图1中示意性示出的第一实施方式不同的是，接触元件KE如图2中那样实施为具有呈截锥体形式的渐细的端部的圆柱体。此外，接触元件KE布置在至少一个端子T之内。借助元件KE可以占据至少两个两位，其中，第一位置以P1来标示并且第二位置以P2来标示。如果接触元件KE位于第一位置P1，那么至少一个端子T和壳体G不经由接触元件KE彼此导电连接。如果相反借助元件KE位于第二位置P2，那么接触元件KE将至少一个端子T和壳体G彼此导电连接。
为了使接触元件KE从第一位置P1朝向第二位置P2的方向R’运动和/或为了使接触元件KE紧固在第二位置P2上，接触元件KE在第一位置P1上借助弹性体EK朝向第二位置P2的方向R’预紧或者说配置。
为了避免接触元件KE从第一位置P1朝向第二位置P2的方向R’的不期望的运动，接触元件KE借助销S紧固在第一位置P1上。对于在图1的说明中提到的根据其来借助控制单元PCB驱控致动器A的状态参量达到或超过预定的阈值的情况，借助致动器A使销S运动并且松开接触元件KE。通过由销S松开接触元件KE，弹性体EK变得松弛并且使接触元件KE朝向第二位置P2的方向R’运动。
此外，根据该实施方式的控制单元PCB布置在至少一个端子T之内。
根据本发明的根据第三实施方式的蓄电池系统B可以应用在车辆、尤其是机动车中。

Claims (12)

1.一种蓄电池系统(B)、尤其是锂离子蓄电池系统，所述蓄电池系统具有用于使所述蓄电池系统(B)与另一系统电接触的至少一个端子(T)和用于提高使用所述蓄电池系统(B)时的安全性的至少一个致动器(A)，其中，所述致动器(A)适用于通过借助于接触元件(KE)建立的所述至少一个端子(T)与所述蓄电池系统(B)的壳体(G)之间的电接触而使所述蓄电池系统(B)放电，其特征在于，所述致动器(A)被置入到用于电接触的所述至少一个端子(T)中。
2.根据权利要求1所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述致动器(A)被设置为高电阻的并且尤其具有在至少1kΩ至10kΩ的范围内的电阻。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述接触元件(KE)被设置为低电阻的并且尤其具有在最高50μΩ至150μΩ的范围内的电阻。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述致动器(A)是线圈。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述致动器(A)适用于：根据至少一个状态参量、通过控制单元(PCB)、优选是电路板，尤其通过印刷电路板或通过印制电路板或通过印制的电路来进行控制，其中，所述状态参量是对所述蓄电池系统(B)的不正常和/或不安全的状态的指示。
6.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述致动器(A)适用于使所述接触元件(KE)运动，其中，所述接触元件(KE)适用于建立在所述至少一个端子(T)与所述蓄电池系统(B)的壳体(G)之间的电接触并且安装在所述至少一个端子(T)之内。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述致动器(A)适用于使所述接触元件(KE)运动，其中，所述接触元件(KE)适用于建立在所述至少一个端子(T)与所述蓄电池系统(B)的壳体(G)之间的电接触并且安装在所述至少一个端子(T)之外。
8.根据权利要求6或7所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述致动器(A)和所述接触元件(KE)经由刚性的轴彼此连接。
9.根据权利要求6所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述接触元件(KE)适用于占据至少两个位置(P1、P2)，其中，所述位置(P1、P2)分别是第一位置(P1)和第二位置(P2)，在所述第一位置(P1)处设置所述接触元件(KE)，使得所述接触元件没有将所述至少一个端子(T)和所述蓄电池系统(B)的壳体(G)彼此导电连接，在所述第二位置处，所述接触元件(KE)将所述至少一个端子(T)和所述蓄电池系统(B)的壳体(G)彼此导电连接，
并且所述接触元件(KE)在所述第一位置(P1)处借助于弹性体(EK)、尤其是弹性片或弹性线圈朝向所述第二位置(P2)的方向(R’)进行预紧。
10.根据权利要求6或9所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述接触元件(KE)适用于占据至少两个位置(P1、P2)，其中，所述位置(P1、P2)分别是
第一位置(P1)，在所述第一位置(P1)处设置所述接触元件(KE)，使得所述接触元件(KE)没有将所述至少一个端子(T)和所述蓄电池系统(B)的壳体(G)彼此导电连接，并且所述接触元件(KE)借助适用于通过销(S)固定地进行定位，所述致动器(A)适于移除所述销(S)，
以及第二位置(P2)，在所述第二位置处，所述接触元件(KE)将所述至少一个端子(T)和所述蓄电池系统(B)的壳体(G)彼此导电连接。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的蓄电池系统(B)，其特征在于，所述蓄电池系统(B)的状态参量是所述蓄电池系统(B)的充电状态、施加在所述蓄电池系统(B)的两极之间的电压、在所述蓄电池系统(B)的线路中流动的电流、所述蓄电池系统(B)之内或之外的压力和/或所述蓄电池系统(B)之内或之外的温度。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的蓄电池系统(B)在车辆，尤其是在机动车中的应用。
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