DE102011120879A1

DE102011120879A1 - Method for operating battery e.g. traction battery of e.g. electric vehicle, involves releasing reaction substance in interior portion of individual cell of battery, by using battery monitoring unit

Info

Publication number: DE102011120879A1
Application number: DE102011120879A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Wolfgang (FH) Dürr
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-06-14

Abstract

The method involves releasing reaction substance in interior portion of one of the individual cells (3-1-3-n) of a battery (3) of a vehicle (1), by using a battery monitoring unit (4). The functional parameters of the individual cells are detected by a detecting unit of a collision sensor (6), and the charging state, discharging state, and/or damage of the individual cell are determined. An independent claim is included for device for operating battery.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Batterie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betrieb einer Batterie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.The invention relates to a method for operating a battery according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for operating a battery according to the preamble of claim. 7

Batterien können unter starker Belastung oder bei Überlastung, im Schadensfall oder sogar im Normalbetrieb bei starker Erhitzung von außen in einen thermisch unkontrollierbaren Zustand geraten. Dabei können sie überhitzen, gefährliche Stoffe freisetzen oder in Brand geraten. Die Freisetzung gefährlicher Stoffe kann auch eine Folge von Alterung, z. B. Korrosion, sein.Batteries may become thermally uncontrollable from the outside under heavy load or in case of overload, in case of damage or even during normal operation when heated to a high temperature. They can overheat, release dangerous substances or catch fire. The release of hazardous substances can also be a consequence of aging, eg. As corrosion, his.

Zur Lösung dieses Problems ist in der US 2010/0021801 A1 eine Vorrichtung mit einem Zentrierstift offenbart, wobei der Zentrierstift als Kern innerhalb eines Elektrodenwickels eines elektrochemischen Bauteils (Batterie) angeordnet ist, welches ein Gehäuse aufweist, das den Elektrodenwickel umfasst. Die Vorrichtung dient dabei der Sicherheit des Bauteils bei äußeren Einwirkungen auf dieses, wie z. B. Stoß, Druck, wenn die interne Temperatur steigt und/oder wenn das Bauteil überladen ist. Die Vorrichtung umfasst einen Zentrierstift, welcher durch Wickeln eines ebenen Substrats zu einem rohrförmigen Körper hergestellt wird. Das ebene Substrat weist dabei zumindest zwei durch Prägung geformte Vorsprünge oder zumindest zwei eckige Formen auf. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Behälter, welcher in eine Kavität des Zentrierstifts angeordnet ist, wobei der Behälter eine Substanz enthält, die der Sicherheit des Bauteils dient. Die Substanz ist ein Gas oder eine gaserzeugende Substanz. Der Behälter setzt dabei die Substanz z. B. in Abhängigkeit einer Temperatur und/oder eines Drucks innerhalb des elektrochemischen Bauteils frei, wodurch ein Druck innerhalb des Bauteils erhöht wird. Die Erhöhung des Drucks führt zu einer Aktivierung von Sicherheitsmitteln, welche daraufhin das Bauteil deaktivieren oder innerhalb kurzer Zeit weitestgehend normale Bedingungen innerhalb des Bauteils wiederherstellen.To solve this problem is in the US 2010/0021801 A1 discloses a device with a centering pin, wherein the centering pin is arranged as a core within an electrode winding of an electrochemical device (battery), which has a housing which comprises the electrode winding. The device serves the safety of the component with external effects on this, such. Shock, pressure when the internal temperature rises and / or when the component is overloaded. The device comprises a centering pin which is made by winding a planar substrate into a tubular body. The planar substrate has at least two projections formed by embossing or at least two angular shapes. Furthermore, the device comprises a container, which is arranged in a cavity of the centering pin, wherein the container contains a substance which serves the safety of the component. The substance is a gas or a gas generating substance. The container sets the substance z. B. in response to a temperature and / or pressure within the electrochemical device free, whereby a pressure within the component is increased. The increase in pressure leads to the activation of safety devices, which then deactivate the component or restore within a short time largely normal conditions within the component.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Betrieb einer Batterie anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved method and an improved device for operating a battery.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the method by the in claim 1 and in terms of the device by the features specified in claim 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Batterie umfassend eine Anzahl von Einzelzellen wird erfindungsgemäß ein Reaktionsstoff in einem Inneren zumindest einer der Einzelzellen freigesetzt, wobei die Freisetzung des Reaktionsstoffes mittels einer Batterieüberwachungseinheit ausgelöst wird.In a method for operating a battery comprising a number of individual cells, according to the invention, a reaction substance is released in an interior of at least one of the individual cells, the release of the reaction substance being triggered by means of a battery monitoring unit.

Der Reaktionsstoff umfasst Substanzen, in dessen Abhängigkeit die Freisetzung des Reaktionsstoffes einen Spannungsabbau innerhalb der zumindest einen Einzelzelle oder eine Erhöhung eines Innenwiderstandes der zumindest einen Einzelzelle bewirkt. Beim Spannungsabbau wird die Einzelzelle langsam entladen, wobei die dadurch entstehende Energie als Wärme freigegeben wird. Bei der Erhöhung des Innenwiderstands der Einzelzelle wird diese hochohmig, so dass ein Stromfluss auch im Kurzschlussfall nur noch in entsprechend geringem Maße möglich ist.The reaction substance comprises substances, in dependence of which the release of the reaction substance causes a reduction in the voltage within the at least one individual cell or an increase of an internal resistance of the at least one individual cell. When power is dissipated, the single cell is slowly discharged, releasing the resulting energy as heat. When increasing the internal resistance of the single cell, this becomes high impedance, so that a current flow even in a short circuit case is only possible to a correspondingly small extent.

Die Auslösung zur Freisetzung erfolgt dabei mittels der Batterieüberwachungseinheit, welche einen beschädigten und/oder überalterten Zustand der Batterie erkennt. Damit ist in besonders vorteilhafter Art und Weise eine Sicherheit der Batterie verbessert, da Batterien insbesondere im Schadensfall und/oder bei Überlagerung als potentiell gefährlich einzustufen sind. Diese Batterien können einen noch hohen elektrochemischen Energiegehalt (Ladezustand) aufweisen, so dass z. B. die Gefahr eines Kurzschlusses, Brands usw. besteht. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann diese Gefahr verringert werden.The triggering for release takes place by means of the battery monitoring unit, which detects a damaged and / or obsolete state of the battery. For a safety of the battery is improved in a particularly advantageous manner, since batteries are classified as potentially dangerous especially in case of damage and / or superimposition. These batteries can still have a high electrochemical energy content (state of charge), so that z. B. the risk of short circuit, fire, etc. exists. By means of the method according to the invention, this danger can be reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:Showing:

1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Betrieb einer Batterie. 1 schematically a vehicle with a device for operating a battery.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In der einzigen Figur ist ein Fahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Betrieb einer Batterie 3 des Fahrzeugs 1 dargestellt. Die Vorrichtung 2 umfasst die Batterie 3 und eine Batterieüberwachungseinheit 4.In the only figure is a vehicle 1 with a device according to the invention 2 to operate a battery 3 of the vehicle 1 shown. The device 2 includes the battery 3 and a battery monitoring unit 4 ,

Bei der Batterie 3 handelt es sich um eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, eines Hybridfahrzeugs mit zumindest einer elektrisch betriebenen Antriebseinheit oder eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugs.At the battery 3 it is a traction battery of an electric vehicle, a hybrid vehicle with at least one electrically powered drive unit or fuel cell powered vehicle.

Der Aufbau einer solchen Batterie 3 besteht typischerweise aus einer Vielzahl von Einzelzellen 3.1 bis 3.n, welche in einem nicht näher gezeigten Batteriegehäuse angeordnet sind.The construction of such a battery 3 typically consists of a variety of single cells 3.1 to 3.n which are arranged in a battery housing not shown in detail.

Aufgrund einer hohen Leistungs -und Energiedichte werden bevorzugt Einzelzellen 3.1 bis 3.n eingesetzt, welche eine Lithium-Ionen Zellchemie aufweisen. Alternativ dazu sind auch Nickelmetallhydridzellen verwendbar.Due to a high power and energy density, single cells are preferred 3.1 to 3.n used, which have a lithium-ion cell chemistry. Alternatively, nickel metal hydride cells are also usable.

Die aktiven Massen einer Einzelzelle 3.1 bis 3.n sind auf den Elektrodenfolien, welche beispielsweise bei einer Lithium-Ionen-Zellchemie für einen Pol aus Aluminium oder einem aluminiumhaltigen Material und für einen anderen Pol aus Kupfer oder einem kupferhaltigen Material gebildet sind. Zwischen diesen Elektrodenfolien weist die Einzelzelle 3.1 bis 3.n eine poröse, saugfähige und für Ionen durchlässige Separatorlage auf. Ein entsprechender Elektrolyt besteht beispielsweise bei einer Lithium-Ionen-Zelle aus flüssigen oder gelartigen organischen Lösungsmitteln mit zugesetzten Lithium-Leitsalzen.The active masses of a single cell 3.1 to 3.n are on the electrode films, which are formed for example in a lithium-ion cell chemistry for a pole of aluminum or an aluminum-containing material and for another pole of copper or a copper-containing material. Between these electrode films, the single cell 3.1 to 3.n a porous, absorbent and ion-permeable separator layer. A corresponding electrolyte consists for example in a lithium-ion cell of liquid or gel-like organic solvents with added lithium conducting salts.

Bei den Einzelzellen 3.1 bis 3.n kann es sich um runde, prismatische oder sogenannte Pouchzellen handeln, mit gewickelten oder gestapelten Elektroden.In the single cells 3.1 to 3.n they can be round, prismatic or so-called pouch cells, with wound or stacked electrodes.

Alle Elektrodenfolien der Anode sind elektrisch leitend miteinander verbunden und in Abhängigkeit der Bauart der Einzelzellen 3.1 bis 3.n nach außen zu einem Anschlusspol geführt. In gleicher Weise ist der Kathodenanschluss gebildet und herausgeführt.All electrode films of the anode are electrically conductively connected to each other and depending on the design of the individual cells 3.1 to 3.n led outwards to a terminal pole. In the same way, the cathode connection is formed and led out.

An den Anschlusspolen kann zusätzlich zu stromführenden Anschlüssen eine Zellspannungsmesseinheit für eine Zellspannungsmessung und einen daraus resultierenden Zellspannungsausgleich angeschlossen werden. Wie jede reale Spannungsquelle besitzt jede der Einzelzellen 3.1 bis 3.n einen Innenwiderstand.In addition to current-carrying connections, a cell voltage measuring unit for a cell voltage measurement and a resulting cell voltage compensation can be connected to the connection poles. Like any real voltage source, each of the single cells has it 3.1 to 3.n an internal resistance.

Die derart ausgebildeten Einzelzellen 3.1 bis 3.n sind dabei elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltet und somit beispielsweise als zyklenfeste Lithium-Ionen-Akkumulatoren ausgeführt, die wieder aufladbar und somit mehrfach verwendbar sind.The individual cells designed in this way 3.1 to 3.n are electrically connected in series and / or parallel to each other and thus designed, for example, as a deep cycle lithium-ion batteries that are rechargeable and thus reusable.

Bei der Batterieüberwachungseinheit 4, welche im oder am Fahrzeug angeordnet ist, handelt es sich um ein Steuergerät, mittels dessen Parameter der Batterie 3 überwacht werden und die Batterie 3 geregelt wird. Durch eine entsprechende Ausführung einer elektronischen Verschaltung stehen der Batterieüberwachungseinheit 4 damit alle Einzelzellspannungen sowie Temperaturinformationen zur Auswertung zur Verfügung.At the battery monitoring unit 4 , which is arranged in or on the vehicle, it is a control unit, by means of which parameters of the battery 3 be monitored and the battery 3 is regulated. By an appropriate design of an electronic circuit are the battery monitoring unit 4 so that all single cell voltages as well as temperature information are available for evaluation.

Durch eine Beschädigung der Batterie 3, beispielsweise nach einer Kollision des Fahrzeugs 1, ist es bisher möglich, die Batterie 3 nur von außen über Signale oder über das Unterbrechen von Signalen, ordnungsgemäß spannungsfrei zu schalten. Dies erfolgt beispielsweise mittels Ansteuerung von Schlitzen (Öffnen der Schütze). Schütze stellen hier elektromechanische Schalter (nicht dargestellt) dar, welche mit der Batterieüberwachungseinheit 4 gekoppelt sind, welche wiederum mit einer in und/oder an dem Fahrzeug 1 angeordneten Kollisionssensorik 6 gekoppelt ist. Spannungsfrei heißt in diesem Zusammenhang, dass der oder die Hochvoltanschlüsse (Steckverbindungen) der Batterie 3 spannungsfrei geschaltet sind, d. h. die daran angeschlossenen Hochvoltkomponenten sind spannungsfrei.By damaging the battery 3 , for example, after a collision of the vehicle 1 , so far it is possible the battery 3 only from the outside via signals or through the interruption of signals to properly de-energized. This is done, for example, by activating slots (opening the contactors). Sagittarius represent here electromechanical switch (not shown), which with the battery monitoring unit 4 coupled, which in turn with a in and / or on the vehicle 1 arranged collision sensors 6 is coupled. In this context, voltage-free means that the one or more high-voltage connections (plug connections) of the battery 3 de-energized, ie the high-voltage components connected to it are de-energized.

Die Batterie 3 kann allerdings in ihrem Inneren unter Hochvolt stehende Teile, Einzelzellen 3.1 bis 3.n, Verschaltungs-, Sensorikkomponenten usw. enthalten. So kann die Batterie 3 aufgrund eines hohen elektrochemischen Energieinhalts (Ladezustand), ihres brennbaren Elektrolytinhalts und in Verbindung mit möglicher Funken- oder Hitzebildung als potentiell gefährlich eingestuft werden. Es besteht beispielsweise die Gefahr innerer Kurzschlüsse mit Brandgefahr bei Erschütterungen und Lageveränderungen beim Ausbau und Transport, z. B. durch lose Teile, Leckage von Elektrolyt.The battery 3 can, however, in its interior under high voltage parts, single cells 3.1 to 3.n , Interconnection, sensor components, etc. included. That's how the battery works 3 due to a high electrochemical energy content (state of charge), its combustible electrolyte content and in connection with possible sparks or heat generation are classified as potentially dangerous. There is, for example, the danger of internal short circuits with risk of fire in case of shocks and changes in location during removal and transport, eg. B. by loose parts, leakage of electrolyte.

Ist eine Kommunikation mit der Batterie 3, z. B. über CAN-Bus, mit einem Diagnosegerät und/oder die Ankopplung eines Last- oder Entladegeräts nicht mehr möglich, so dass die Batterie 3 nicht mehr von außen gezielt entladen oder bezüglich ihres Energieinhaltes in einen deutlich sichereren Zustand gebracht werden kann, besteht z. B. die Gefahr eines Brands und/oder Explosion der Batterie 3.Is a communication with the battery 3 , z. B. via CAN bus, with a diagnostic device and / or the coupling of a load or Entladegeräts no longer possible, so that the battery 3 can no longer be unloaded from the outside or targeted in terms of their energy content in a much safer state, z. B. the risk of fire and / or explosion of the battery 3 ,

Eine Gefahr kann auch von überlagerten, nicht mehr benutzten Batterien 3 ausgehen, z. B. Batterien 3 in künftigen zu verschrottenden Fahrzeugen, da die Selbstentladung sehr unterschiedlich erfolgt und/oder Leckagen von Elektrolyt im Inneren der Batterie 3 auftreten können.A danger can also be from superimposed, no longer used batteries 3 go out, z. B. batteries 3 in future vehicles to be scrapped, since the self-discharge is very different and / or leaks of electrolyte inside the battery 3 may occur.

Zur Lösung oben genannter Probleme umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 zumindest ein Behältnis 5.1 bis 5.n, beinhaltend zumindest einer Reaktionsstoff, mittels dessen eine interne Spannung zumindest einer der Einzelzellen 3.1 bis 3.n abgebaut und/oder ein Innenwiderstand der zumindest einen Einzelzelle 3.1 bis 3.n erhöht wird.To solve the above-mentioned problems, the device according to the invention comprises 2 at least one container 5.1 to 5.n containing at least one reactant, by means of which an internal voltage of at least one of the individual cells 3.1 to 3.n degraded and / or an internal resistance of at least one single cell 3.1 to 3.n is increased.

Die Zuführung des Reaktionsstoffes in das Innere zumindest einer Einzelzelle 3.1 bis 3.n bewirkt eine Veränderung oder Störung des Elektrodenfolienstapels (aktives Material) und/oder der Separatoren der Einzelzelle 3.1 bis 3.n, wodurch abhängig vom Reaktionsstoff entweder eine Verringerung der internen Spannung oder eine Erhöhung des Innenwiderstands der zumindest einen Einzelzelle 3.1 bis 3.n erfolgt.The supply of the reaction substance into the interior of at least one individual cell 3.1 to 3.n causes a change or disturbance of the electrode foil stack (active material) and / or the separators of the single cell 3.1 to 3.n , whereby depending on the reactant either a reduction in the internal voltage or an increase in the internal resistance of the at least one individual cell 3.1 to 3.n he follows.

Vorzugsweise erfolgt die Zuführung des Reaktionsstoffes in jede der Einzelzellen 3.1 bis 3.n. Der Reaktionsstoff kann dabei Substanzen enthalten, die beispielsweise zur Erhöhung einer Viskosität des Elektrolyts führen, was eine Erhöhung des Innenwiderstands der Einzelzellen 3.1 bis 3.n zur Folge hat. Auch ist es möglich, dass der Reaktionsstoff ionische Salze enthält, dessen Anionen und Kationen zur Anode und zur Kathode der Einzelzellen 3.1 bis 3.n wandern und dort jeweils Reduktions- und Oxidationsprozesse hervorrufen. D. h., insbesondere die Kationen der ionischen Salze reagieren mit an der Anode gespeicherten Elektronen und reduzieren damit die Anzahl der dort gespeicherten Elektronen. Der Reaktionsstoff ist flüssig, gasförmig und/oder fest ausgebildet.Preferably, the supply of the reactant takes place in each of the individual cells 3.1 to 3.n , In this case, the reaction substance may contain substances which, for example, lead to an increase in the viscosity of the electrolyte, which results in an increase in the internal resistance of the individual cells 3.1 to 3.n entails. It is also possible for the reaction substance to contain ionic salts, their anions and cations to the anode and to the cathode of the individual cells 3.1 to 3.n migrate and cause there each reduction and oxidation processes. In other words, in particular the cations of the ionic salts react with electrons stored at the anode and thus reduce the number of electrons stored there. The reactant is liquid, gaseous and / or solid.

Beim Spannungsabbau innerhalb der Einzelzelle 3.1 bis 3.n wird diese soweit entladen, bis die Spannung einen unteren Grenzwert erreicht. Eine dadurch entstehende Energie wird als Wärme freigesetzt. Zur Ableitung dieser Wärme ist die Batterie 3 vorzugsweise an einen Kühlkreislauf angeschlossen.When voltage drops within the single cell 3.1 to 3.n this is discharged until the voltage reaches a lower limit. A resulting energy is released as heat. To dissipate this heat is the battery 3 preferably connected to a cooling circuit.

Alternativ oder zusätzlich zur Kühlung kann das Batteriegehäuse auch permeabel ausgeführt sein, so dass die beim ausgelösten automatischen Entladen der Einzelzellen 3.1 bis 3.n entstehende Wärme mittels Konvektion aus dem Batteriegehäuse abführbar ist.Alternatively or in addition to the cooling, the battery housing can also be made permeable, so that when triggered automatic unloading of the individual cells 3.1 to 3.n resulting heat can be dissipated by convection from the battery case.

Bei der Erhöhung des Innenwiderstands sinkt laut des Ohmschen Gesetzes der Strom derart, dass, wenn die Einzelzellen 3.1 bis 3.n hochohmig sind und es beim Ausbau oder Transport der Batterie 3 z. B. zu einem Kurzschluss kommt, kein hoher Strom mehr fließt. Dadurch werden weitere Gefahren wie Hitzeentwicklung durch Kurzschluss und z. B. Brand vermindert. Jedoch ist es möglich, dass innerhalb der Batterie 3 weiterhin hohe berührgefährliche Spannungen vorhanden sind.When increasing the internal resistance, according to Ohm's law, the current decreases such that when the single cells 3.1 to 3.n are high impedance and it when removing or transporting the battery 3 z. B. comes to a short circuit, no high current flows. This will further dangers such as heat by short circuit and z. B. reduced fire. However, it is possible that inside the battery 3 high contact dangerous voltages are still present.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Reaktionsstoff in zumindest einem Behältnis 5.1 bis 5.n innerhalb der Batterie 3 angeordnet, insbesondere ist zumindest ein Behältnis 5.1 bis 5.n innerhalb einer Einzelzelle 3.1 bis 3.n angeordnet. Vorzugsweise ist jeder Einzelzelle 3.1 bis 3.n ein Behältnis 5.1 zugeordnet.In a first embodiment of the invention, the reactant is in at least one container 5.1 to 5.n inside the battery 3 arranged, in particular is at least one container 5.1 to 5.n within a single cell 3.1 to 3.n arranged. Preferably, each individual cell 3.1 to 3.n a container 5.1 assigned.

Das Behältnis 5.1 bis 5.n ist besonders bevorzugt gezielt offenbar, z. B. durch Strom, Wärme, Druck und/oder Hochfrequenz. Dazu ist das Behältnis 5.1 bis 5.n beispielsweise aus einem Material gebildet, welches bei erhöhter Temperatur zu schmelzen beginnt (z. B. Polyproplylene mit einer Schmelztemperatur von 160°C) oder durch Ausdehnung oder partiellen Überdruck aufreißt. Die dazu notwendige Energie wird vorzugsweise durch die bereits in der Einzelzelle 3.1 bis 3.n gespeicherte Energie bereit gestellt.The container 5.1 to 5.n is particularly preferably specifically targeted, z. B. by electricity, heat, pressure and / or high frequency. This is the container 5.1 to 5.n For example, formed from a material which begins to melt at elevated temperature (eg Polyproplylene having a melting temperature of 160 ° C) or by expansion or partial overpressure ruptures. The necessary energy is preferably through the already in the single cell 3.1 to 3.n stored energy provided.

Die Initiierung der äußeren Einwirkungen, welche ein Öffnen des Behältnisses 5.1 bis 5.n bewirken, erfolgt mittels der Batterieüberwachungseinheit 4, welche z. B. schwere mechanische Beschädigungen und/oder abnormale Lageveränderung der Batterie 3 (z. B. durch Überschlag des Fahrzeugs 1) erfasst und wie bereits oben beschrieben, Funktionsparameter der Batterie 3 ermittelt. Die Funktionsparameter der Batterie 3 beschreiben dabei einen Lade- und/oder Entladezustand und/oder ein Alter und/oder einen Beschädigungsgrad der Batterie 3 respektive der Einzelzellen 3.1 bis 3.n.The initiation of external influences, which is an opening of the container 5.1 to 5.n cause effected by the battery monitoring unit 4 which z. B. severe mechanical damage and / or abnormal change in position of the battery 3 (eg by rollover of the vehicle 1 ) and, as already described above, function parameters of the battery 3 determined. The functional parameters of the battery 3 describe a charge and / or discharge state and / or an age and / or a degree of damage of the battery 3 respectively the single cells 3.1 to 3.n ,

Zur unterstützenden Bewertung einer Auslösung zur Freisetzung des Reaktionsstoffs ist die Batterieüberwachungseinheit 4 besonders bevorzugt mit der Kollisionssensorik 6 und/oder zusätzlich mit einer Verformungssensorik 7 des Fahrzeugs 1 gekoppelt.The battery monitoring unit is used to assist in evaluating a trigger to release the reactant 4 particularly preferred with the collision sensor 6 and / or additionally with a deformation sensor 7 of the vehicle 1 coupled.

Darüber hinaus erkennt die Batterieüberwachungseinheit 4 einen Verbindungs- und/oder Drahtbruch der Einzelzellen 3.1 bis 3.n.In addition, the battery monitoring unit detects 4 a connection and / or wire break of the individual cells 3.1 to 3.n ,

Zur bereits beschriebenen Initiierung der Zuführung des Reaktionsstoffes umfassen die Batterie 3 respektive die Einzelzellen 3.1 bis 3.n entsprechende Anschlüsse, z. B. Leitungen für Hochfrequenz-, Stromsignale oder Steuersignale, welche mit den Einzelzellen 3.1 bis 3.n gekoppelte Komponenten zur Druck- und/oder Wärmeerzeugung ansteuern. Diese Komponenten erzeugen Druck beziehungsweise Wärme, wodurch das gezielte Öffnen des Behältnisses 5.1 bis 5.n möglich ist.The initiation of the feed of the reactant already described involves the battery 3 respectively the single cells 3.1 to 3.n corresponding connections, z. B. lines for high-frequency, current signals or control signals, which with the individual cells 3.1 to 3.n controlling coupled components for pressure and / or heat generation. These components generate pressure or heat, causing the targeted opening of the container 5.1 to 5.n is possible.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zuführung des Reaktionsstoffes von außen. D. h. der Reaktionsstoff wird von außen in das Innere zumindest einer der Einzelzellen 3.1 bis 3.n eingeführt. Vorzugsweise ist die Anzahl der Behältnisse 5.1 bis 5.n (gestrichelt dargestellt) korrespondierend zu der Anzahl der in der Batterie 3 angeordneten Einzelzellen 3.1 bis 3.n, so dass der Reaktionsstoff jeder der Einzelzellen 3.1 bis 3.n zugeführt werden kann.In a second embodiment of the invention, the supply of the reactant takes place from the outside. Ie. The reaction substance is introduced from the outside into the interior of at least one of the individual cells 3.1 to 3.n introduced. Preferably, the number of containers 5.1 to 5.n (shown in dashed lines) corresponding to the number of batteries in the battery 3 arranged single cells 3.1 to 3.n so that the reactant of each of the single cells 3.1 to 3.n can be supplied.

Die Einzelzellen 3.1 bis 3.n weisen dazu entsprechende Anschlüsse auf, die mit den Behältnissen 5.1 bis 5.n derart korrespondieren, dass das Zufuhren des Reaktionsstoffes auf eine einfache Art und Weise erfolgt. Alternativ ist es auch möglich, den Reaktionsstoff in einem Behältnis 5.1 bis 5.n oder einer gegenüber der Anzahl der Einzelzellen 3.1 bis 3.n verringerten Anzahl von Behältnissen 5.1 bis 5.n anzuordnen. Das eine beziehungsweise die Behältnisse 5.1 bis 5.n sind dann einer bestimmten Anzahl von Einzelzellen 3.1 bis 3.n zugeordnet.The single cells 3.1 to 3.n have appropriate connections on that with the containers 5.1 to 5.n correspond in such a way that the supply of the reactant takes place in a simple manner. Alternatively, it is also possible, the reagent in a container 5.1 to 5.n or one over the number of single cells 3.1 to 3.n reduced number of containers 5.1 to 5.n to arrange. The one or the containers 5.1 to 5.n are then a certain number of single cells 3.1 to 3.n assigned.

Die Initiierung erfolgt dabei wie bereits beschrieben mittels der Batterieüberwachungseinheit 4.The initiation is carried out as already described by means of the battery monitoring unit 4 ,

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 wird die Batterie 3 des Fahrzeugs 1 oder zumindest einer der Einzelzellen 3.1 bis 3.n der Batterie 3 bei Beschädigung dieser automatisch entladen, so dass die Gefahr eines Brands der Batterie 3 o. ä. vermindert ist.By means of the device according to the invention 2 becomes the battery 3 of the vehicle 1 or at least one of the single cells 3.1 to 3.n the battery 3 If damaged, this will automatically discharge, leaving the risk of a fire of the battery 3 o. Ä. Is reduced.

Besonders bevorzugt sind die Substanzen des Reaktionsstoffes abhängig von der im Inneren der Einzelzelle 3.1 bis 3.n angeordneten Zellchemie. Damit ist eine breite Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 möglich.The substances of the reaction substance are particularly preferably dependent on that in the interior of the individual cell 3.1 to 3.n arranged cell chemistry. This is a broad application of the device according to the invention 1 possible.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, den Reaktionsstoff manuell zumindest einer der Einzelzellen 3.1 bis 3.n zuzuführen. Damit kann die Zufuhr des Reaktionsstoffs auch dann erfolgen, wenn diese aus dem Fahrzeug 1 entfernt ist.Alternatively or additionally, it is also possible for the reaction substance to be manually at least one of the individual cells 3.1 to 3.n supply. Thus, the supply of the reactant can also take place when this from the vehicle 1 is removed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fahrzeugvehicle
22: Vorrichtungcontraption
33: Batteriebattery
3.1 bis 3.n3.1 to 3.n: EinzelzellenSingle cells
44: BatterieüberwachungseinheitBattery monitoring unit
55: Zuführungseinheitfeeding unit
5.1 bis 5.n5.1 to 5.n: Behältnissecontainers
66: Kollisionssensorikcollision sensors
77: Verformungssensorikdeformation sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2010/0021801 A1 [0003]

Claims

Method for operating a battery ( 3 ) comprising a number of single cells ( 3.1 to 3.n ), characterized in that at least one reactant in an interior of at least one of the individual cells ( 3.1 to 3.n ) is released, wherein the release of the reactant by means of a battery monitoring unit ( 4 ) is triggered.

A method according to claim 1, characterized in that de release of the reaction substance in dependence of at least one battery monitoring unit ( 4 ) is triggered.

Method according to Claim 2, characterized in that at least one functional parameter of at least one of the individual cells ( 3.1 to 3.n ) and / or at least one parameter of at least one detection unit of a collision sensor system ( 6 ) is detected.

A method according to claim 3, characterized in that at least one charging and / or discharging state and / or an age and / or a degree of damage of the at least one individual cell ( 3.1 to 3.n ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction substance in the interior of the at least one individual cell ( 3.1 to 3.n ) at least in one container ( 5.1 to 5.n ) is arranged, wherein the release of the reactant, the container ( 5.1 to 5.n ) is opened.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reaction substance outside the at least one individual cell ( 3.1 to 3.n ) at least in one container ( 5.1 to 5.n ) is arranged, wherein the reactant from the container ( 5.1 to 5.n ) into the interior of the at least one individual cell ( 3.1 to 3.n ) is introduced.

Contraption ( 2 ) for operating a battery ( 3 ) comprising a number of single cells ( 3.1 to 3.n ), characterized in that the battery ( 3 ) with a battery monitoring unit ( 4 ), wherein at least one reactant in an interior of at least one of the individual cells ( 3.1 to 3.n ) is releasable and wherein the release of the reactant by means of the battery monitoring unit ( 4 ) is triggered.

Contraption ( 2 ) according to claim 7, characterized in that the battery ( 3 ) a traction battery of an electric vehicle, a hybrid vehicle or a fuel cell powered vehicle ( 1 ).