DE102015208777A1 - Safety device for an energy storage cell - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung (2) für eine Energiespeicherzelle (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei die Sicherheitseinrichtung (2) eine Auslöseeinrichtung aufweist, die einen nicht ausgelösten Zustand und einen von diesem verschiedenen ausgelösten Zustand einnehmen kann. Dabei ist die Auslöseeinrichtung dazu eingerichtet, beim Erreichen eines vorbestimmten kritischen Parameterwerts, der ein Wert einer für den Betrieb der Energiespeicherzelle (1) charakteristischen physikalischen Größe ist, selbsttätig aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand überzugehen. Ferner weist die Sicherheitseinrichtung (2) ein Schaltelement (6) auf, mittels dessen die Auslöseeinrichtung zwischen einem ersten Sicherheitszustand und einem oder mehreren weiteren Sicherheitszuständen der Auslöseeinrichtung umschaltbar ist, wobei der vorbestimmte kritische Parameterwert im ersten Sicherheitszustand der Auslöseeinrichtung einem ersten Wert gleich ist und in dem einen oder den mehreren weiteren Sicherheitszuständen der Auslöseeinrichtung jeweils einem weiteren Wert gleich ist, wobei der eine oder die mehreren weiteren Werte des vorbestimmten kritischen Parameterwerts sowohl vom ersten Wert als auch untereinander verschieden sind. Die Erfindung betrifft auch eine Energiespeicherzelle (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Sicherheitseinrichtung (2).The invention relates to a safety device (2) for an energy storage cell (1) for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle, wherein the safety device (2) has a triggering device which can assume a non-triggered state and a different state triggered by this , In this case, the triggering device is set up to automatically move from the untripped state to the tripped state upon reaching a predetermined critical parameter value, which is a value of a physical variable characteristic of the operation of the energy storage cell (1). Furthermore, the safety device (2) has a switching element (6), by means of which the tripping device can be switched between a first safety state and one or more other safety states of the tripping device, wherein the predetermined critical parameter value in the first safety state of the tripping device is equal to a first value and each of the one or more other safety states of the triggering device being equal to a further value, wherein the one or more further values of the predetermined critical parameter value are different both from the first value and from each other. The invention also relates to an energy storage cell (1) for a motor vehicle having such a safety device (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für eine Energiespeicherzelle für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Energiespeicherzelle für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, die eine derartige Sicherheitseinrichtung umfasst. Nachfolgend werden Energiespeicherzellen der genannten Art mitunter auch verkürzt als Speicherzellen oder Zellen bezeichnet.The present invention relates to a safety device for an energy storage cell for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle. Furthermore, the present invention relates to an energy storage cell for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle, comprising such a safety device. Subsequently, energy storage cells of the type mentioned are also sometimes referred to as memory cells or cells.

In Fahrzeugen mit elektrifiziertem Antriebsstrang kommen Energiespeicherzellen, insbesondere elektrochemische Zellen wie Lithium-Ionen-Zellen in verschiedener Ausprägung, zum Einsatz. Im Allgemeinen werden mehrere einzelne, in der Regel baugleiche Zellen zu einem sogenannten Zellmodul zusammengebaut, und mehrere Zellmodule bilden einen Gesamtspeicher, der weitläufig als Batterie bezeichnet wird.In vehicles with electrified powertrain energy storage cells, in particular electrochemical cells such as lithium-ion cells in various forms are used. In general, several individual, generally identical cells are assembled into a so-called cell module, and several cell modules form a total memory, which is widely referred to as a battery.

Anordnungen und Verschaltungen einzelner Zellen untereinander im Gesamtspeicher können unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die als „96s1p” bekannte Anordnung eine Reihenschaltung von 8 Zellmodulen darstellen, die jeweils 12 Speicherzellen umfassen.Arrangements and interconnections of individual cells with each other in the total memory may be different. For example, the arrangement known as "96s1p" may represent a series connection of 8 cell modules each comprising 12 memory cells.

Speicherzellen und Zellmodule unterliegen Sicherheitsanforderungen, die beispielsweise zulässige Höchstwerte für einen Lade- und/oder Entladestrom, eine Lade- und/oder Entladespannung und/oder einen Innendruck der Zelle definieren. Derartige Sicherheitsanforderungen sind insbesondere als genormte Gefahrgutvorschriften bekannt.Memory cells and cell modules are subject to safety requirements which define, for example, permissible maximum values for a charging and / or discharging current, a charging and / or discharging voltage and / or an internal pressure of the cell. Such safety requirements are known in particular as standardized dangerous goods regulations.

In der Regel unterscheiden sich die Sicherheitsanforderungen an einzeln betriebene Zellen von den Sicherheitsanforderungen an Zellen in einem Zellmodul. Dies liegt daran, dass sich elektrische, thermische und mechanische Betriebsbedingungen der Speicherzellen durch den Verbau mehrerer Zellen in einem Zellmodul in vielen Fällen und teilweise stark ändern.In general, the security requirements for individually operated cells differ from the security requirements for cells in a cell module. This is due to the fact that electrical, thermal and mechanical operating conditions of the memory cells change in many cases and sometimes greatly due to the construction of several cells in a cell module.

Eine gegebenenfalls starke Änderung der elektrischen, thermischen und mechanischen Betriebsbedingungen zwischen einem Einzelzellbetrieb und einem Zellmodulbetrieb kann dazu führen, dass Zellen, die im Hinblick auf bestimmte Sicherheitsanforderungen für den Einzelzellbetrieb optimiert sind, erforderlichen Sicherheitsanforderungen für den Betrieb in einem Zellmodul nicht genügen.A potentially severe change in electrical, thermal, and mechanical operating conditions between a single cell operation and a cell module operation may result in cells that are optimized for single cell operation to meet certain safety requirements for operation in a cell module.

Zur Überwindung dieses Problems ist es bekannt, zahlreiche Entwicklungsschleifen einer Zelloptimierung mit dem Ziel vorzunehmen, dass Speicherzellen sowohl Sicherheitsanforderungen für den Einzelzellbetrieb als auch Sicherheitsanforderungen für den Zellmodulbetrieb genügen. Diese Methode ist allerdings mit einem entsprechend hohen Aufwand verbunden und birgt naturgemäß ein gewisses Risiko. Diese Nachteile könnten zudem künftig infolge der zunehmenden Energie- und Leistungsdichte bei kommenden Speicherzellgenerationen noch stärker in Erscheinung treten.To overcome this problem, it is known to make numerous development loops of a cell optimization with the aim that memory cells meet both security requirements for single cell operation and security requirements for cell module operation. However, this method is associated with a correspondingly high expenditure and inherently carries a certain risk. In addition, these disadvantages could become even more apparent in future as a result of the increasing energy and power density of future generations of storage cells.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung für eine Energiespeicherzelle, die in einem Fahrzeug wie einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug zum Einsatz kommen kann, sowie eine Energiespeicherzelle der genannten Art anzugeben, die es ermöglichen, dass eine Energiespeicherzelle bei unterschiedlichen Betriebsarten den entsprechend unterschiedlichen vorbestimmten Sicherheitsanforderungen zuverlässig genügt.The present invention is therefore based on the object, a safety device for an energy storage cell, which can be used in a vehicle such as a hybrid or electric vehicle used, as well as an energy storage cell of the type mentioned, which allow an energy storage cell in different modes of the corresponding reliably satisfies different predetermined safety requirements.

Diese Aufgabe wird durch die Sicherheitseinrichtung gemäß Anspruch 1 und die Energiespeicherzelle gemäß Anspruch 11 oder 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the safety device according to claim 1 and the energy storage cell according to claim 11 or 12. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die nachfolgend in Bezug auf die Sicherheitseinrichtung dargestellten Merkmale, Merkmalskombinationen, Ausführungsformen, Wirkungen und Vorteile der Erfindung beziehen sich sinngemäß auch auf die Energiespeicherzelle, und umgekehrt.The features, combinations of features, embodiments, effects and advantages of the invention that are presented below with regard to the safety device also apply mutatis mutandis to the energy storage cell, and vice versa.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Sicherheitseinrichtung eine Auslöseeinrichtung auf, die einen nicht ausgelösten Zustand und einen von diesem verschiedenen ausgelösten Zustand einnehmen kann und dazu eingerichtet ist, beim Erreichen eines vorbestimmten kritischen Parameterwerts, der ein Wert einer für den Betrieb der Energiespeicherzelle charakteristischen physikalischen Größe ist, selbsttätig aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand überzugehen. Ferner weist die Sicherheitseinrichtung ein Schaltelement auf, mittels dessen die Auslöseeinrichtung zwischen einem ersten Sicherheitszustand und einem oder mehreren weiteren Sicherheitszuständen der Auslöseeinrichtung umschaltbar ist. Dabei ist der vorbestimmte kritische Parameterwert im ersten Sicherheitszustand der Auslöseeinrichtung einem ersten Wert gleich und in dem einen oder den mehreren weiteren Sicherheitszuständen der Auslöseeinrichtung jeweils einem weiteren Wert gleich, wobei der eine oder die mehreren weiteren Werte des vorbestimmten kritischen Parameterwerts sowohl vom ersten Wert als auch untereinander verschieden sind.According to a first aspect of the invention, the safety device has a triggering device, which can assume a non-triggered state and a state triggered by the latter, and is configured, upon reaching a predetermined critical parameter value, which is a value of a physical characteristic of the operation of the energy storage cell Size is to pass automatically from the untriggered state to the tripped state. Furthermore, the safety device has a switching element, by means of which the tripping device can be switched between a first safety state and one or more further safety states of the tripping device. In this case, the predetermined critical parameter value in the first safety state of the triggering device is equal to a first value and equal to a further value in the one or more further safety states of the triggering device, wherein the one or more further values of the predetermined critical parameter value both from the first value and are different among themselves.

Durch den selbsttätigen Übergang der Auslöseeinrichtung aus dem nicht ausgelösten in den ausgelösten Zustand wird ein Sicherheitsmechanismus der Energiespeicherzelle, in der oder an der die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung angebracht ist, aktiviert. Konkrete Beispiele sehr verschiedener Sicherheitsmechanismen werden weiter unten im Zusammenhang mit spezifischen Ausgestaltungen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung und Energiespeicherzelle angegeben.Due to the automatic transition of the triggering device from the untriggered to the tripped state, a safety mechanism of the energy storage cell, in or on the Safety device according to the invention is mounted activated. Concrete examples of very different security mechanisms are given below in connection with specific embodiments and embodiments of the security device and energy storage cell according to the invention.

Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung ist es somit möglich, den vorbestimmten kritischen Parameterwert, bei dem der Sicherheitsmechanismus der Energiespeicherzelle von der Auslöseeinrichtung selbsttätig ausgelöst wird, mittels des Schaltelements auf verschiedene Werte einzustellen und zwischen verschiedenen vorgegebenen Werten umzuschalten. Auf diese Weise kann die Sicherheitseinrichtung zuverlässig an unterschiedliche Betriebsarten der Energiespeicherzelle angepasst werden, die entsprechend unterschiedliche vorbestimmte kritische Parameterwerte zum selbsttätigen Auslösen des Sicherheitsmechanismus der Energiespeicherzelle erfordern.With the safety device according to the invention, it is thus possible to set the predetermined critical parameter value at which the safety mechanism of the energy storage cell is automatically triggered by the triggering device to different values by means of the switching element and to switch between different predetermined values. In this way, the safety device can be reliably adapted to different operating modes of the energy storage cell, which accordingly require different predetermined critical parameter values for the automatic triggering of the safety mechanism of the energy storage cell.

Die zwei oder mehr unterschiedlichen Betriebsarten der Energiespeicherzelle können insbesondere einen Einzelzellbetrieb und einen Zellmodulbetrieb umfassen, die eingangs geschildert wurden. Die Erfindung ist allerdings nicht darauf beschränkt. Insbesondere können Unterschiede bei den erforderlichen Werten des vorbestimmten kritischen Parameterwerts durch unterschiedliche Anordnungen und/oder Verschaltungen mehrerer Zellen in einem eingangs erwähnten Zellmodul bedingt sein.The two or more different operating modes of the energy storage cell may in particular comprise a single cell operation and a cell module operation, which have been described above. However, the invention is not limited thereto. In particular, differences in the required values of the predetermined critical parameter value may be due to different arrangements and / or interconnections of several cells in a cell module mentioned in the introduction.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung kann grundsätzlich bei Energiespeicherzellen beliebiger Art zur Anwendung kommen. Rein beispielhaft wird die Erfindung nachfolgend überwiegend anhand elektrochemischer Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen, dargestellt. Das erfindungsgemäße Prinzip ist aber grundsätzlich auch auf andere Zellarten, beispielsweise auf Doppelschichtkondensatoren, anwendbar.The safety device according to the invention can basically be used in energy storage cells of any kind. Purely by way of example, the invention will be described below mainly with reference to electrochemical cells, in particular lithium-ion cells. However, the principle according to the invention is fundamentally also applicable to other cell types, for example double-layer capacitors.

Die Sicherheitseinrichtung kann zum Anordnen in einer Wand der Energiespeicherzelle, insbesondere in einer Decke einer prismatischen oder runden elektrochemischen Zelle oder in einer Wand einer elektrochemischen Pouch-Zelle, ausgebildet sein. Insbesondere kann die Sicherheitseinrichtung einen Abschnitt einer Wand der Energiespeicherzelle, in die sie eingebracht werden soll, darstellen. Alternativ kann die Sicherheitsanordnung aber auch zum Anordnen im Inneren der Energiespeicherzelle ausgebildet sein. In bestimmten Anwendungen kann die Sicherheitsanordnung zumindest teilweise integral mit der Energiespeicherzelle oder einer von deren Wänden ausgebildet sein.The safety device can be designed to be arranged in a wall of the energy storage cell, in particular in a ceiling of a prismatic or round electrochemical cell or in a wall of an electrochemical pouch cell. In particular, the safety device can represent a section of a wall of the energy storage cell into which it is to be introduced. Alternatively, however, the safety arrangement can also be designed for arranging in the interior of the energy storage cell. In certain applications, the safety arrangement may be at least partially integral with the energy storage cell or one of its walls.

Je nach der Natur der für den Betrieb der Energiespeicherzelle charakteristischen physikalischen Größe kann der Übergang aus dem nicht ausgelösten in den ausgelösten Zustand der Auslöseeinrichtung beim Erreichen und Überschreiten oder aber beim Erreichen und Unterschreiten des vorbestimmten kritischen Parameterwerts erfolgen. Mit anderen Worten umfasst der Begriff „Erreichen” im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Natur der für den Betrieb der Energiespeicherzelle charakteristischen physikalischen Größe entweder auch das Überschreiten oder aber das Unterschreiten des vorbestimmten kritischen Parameterwerts.Depending on the nature of the physical variable characteristic for the operation of the energy storage cell, the transition from the untriggered to the tripped state of the tripping device can take place upon reaching and exceeding or else when the predetermined critical parameter value is reached and undershot. In other words, in the context of the present invention, the term "reaching", depending on the nature of the physical variable characteristic of the operation of the energy storage cell, also includes either exceeding or falling below the predetermined critical parameter value.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung können für eine und dieselbe Energiespeicherzelle sowohl Sicherheitsanforderungen für den Einzelzellbetrieb als auch Sicherheitsanforderungen für den Zellmodulbetrieb mit deutlich geringerem Entwicklungsaufwand als zuvor erfüllt werden. Zudem führt die sowohl hinsichtlich des Parameterwertebereichs als auch des Zeitpunkts der Parameterwerteinstellung grundsätzlich sehr hohe Flexibilität und Anpassbarkeit der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung an unterschiedliche Betriebsarten zu einer deutlichen Erhöhung der intrinsischen Sicherheit einer Einzelzelle und eines Zellmoduls. Ferner können infolgedessen auch die mit zukünftigen Zellgenerationen steigenden Energiedichten besser beherrscht werden. Das Sicherheitsniveau beim Betrieb von Energiespeicherzellen wird somit durch die vorliegende Erfindung insgesamt gesteigert.By using the safety device according to the invention, both safety requirements for the single cell operation and safety requirements for the cell module operation can be met with significantly lower development costs than before for one and the same energy storage cell. In addition, the flexibility and adaptability of the safety device according to the invention to different operating modes, which is generally very high both with regard to the parameter value range and the time of the parameter value setting, leads to a significant increase in the intrinsic safety of an individual cell and of a cell module. Furthermore, as a result, the energy densities increasing with future cell generations can be better controlled. The security level in the operation of energy storage cells is thus increased overall by the present invention.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auslöseeinrichtung mittels des Schaltelements zwischen dem ersten und dem einen oder den mehreren weiteren Sicherheitszuständen kontinuierlich umschaltbar. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, alle benötigten Werte des vorbestimmten kritischen Parameterwerts bereits bei der Fertigung der Sicherheitseinrichtung auszuwählen und festzulegen. Vielmehr kann bei dieser Ausgestaltung auch ein im Voraus nicht bekannter Wert des vorbestimmten kritischen Parameterwerts nach der Fertigstellung der Sicherheitseinrichtung und/oder der Zelle bestimmt und mittels des Schaltelements eingestellt werden.In an advantageous embodiment, the triggering device is continuously switchable by means of the switching element between the first and the one or more further safety states. This eliminates the need to select and set all required values of the predetermined critical parameter value already during the manufacture of the safety device. Rather, in this embodiment, a previously unknown value of the predetermined critical parameter value after the completion of the safety device and / or the cell can be determined and adjusted by means of the switching element.

In der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung kann die Auslöseeinrichtung derart eingerichtet sein, dass der Übergang aus dem nicht ausgelösten in den ausgelösten Zustand der Auslöseeinrichtung irreversibel oder aber reversibel ist. Ein irreversibler Übergang kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn das Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts einen bleibenden Schaden in der Energiespeicherzelle verursachen könnte. Dies kann beispielsweise beim Überladen einer elektrochemischen Zelle der Fall sein. Andererseits hat ein reversibler Übergang den Vorteil, dass die Auslöseeinrichtung und damit die Sicherheitseinrichtung nach dem Auslösen des Sicherheitsmechanismus in den vorherigen Zustand zurückgeführt werden kann und daher wiederverwendbar ist.In the safety device according to the invention, the triggering device can be configured such that the transition from the untripped to the tripped state of the tripping device is irreversible or reversible. An irreversible transition may be particularly advantageous if the achievement of the predetermined critical parameter value could cause lasting damage in the energy storage cell. This may for example be the case when overcharging an electrochemical cell. On the other hand, a reversible transition has the advantage that the triggering device and thus the safety device after the release of the safety mechanism can be returned to the previous state and therefore reusable.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die für den Betrieb der Energiespeicherzelle charakteristische physikalische Größe insbesondere einen elektrischen Lade- oder Entladestrom, eine elektrische Lade- oder Entladespannung oder einen Innendruck der Energiespeicherzelle angeben oder widerspiegeln. Die genannten physikalischen Größen hängen typischerweise zusammen. Beispielsweise steigen bei einer Erhöhung des Ladestroms auch die Ladespannung und der Innendruck der Zelle an.In the context of the present invention, the physical variable which is characteristic of the operation of the energy storage cell can indicate or reflect in particular an electrical charging or discharging current, an electrical charging or discharging voltage or an internal pressure of the energy storage cell. The physical quantities mentioned are typically related. For example, with an increase in the charging current, the charging voltage and the internal pressure of the cell also increase.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung als eine Überladesicherheitseinrichtung ausgebildet, wobei der erste und der eine oder die mehreren weiteren Werte des vorbestimmten kritischen Parameterwerts jeweils einen einer überladenen Energiespeicherzelle entsprechenden Wert der für den Betrieb der Energiespeicherzelle charakteristischen physikalischen Größe definieren. Diese Ausgestaltung dient dem Schutz der Energiespeicherzelle vor möglichen schädlichen Folgen eines Überladens, beispielsweise indem die Fortsetzung des Ladevorgangs durch den selbsttätigen Übergang aus dem nicht ausgelösten in den ausgelösten Zustand der Auslöseeinrichtung unterbunden wird. Nachfolgend näher dargestellte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung und Energiespeicherzelle können insbesondere zu diesem Zweck verwenden werden.The safety device according to the invention is preferably embodied as an overcharge safety device, wherein the first and one or more further values of the predetermined critical parameter value each define a value of the physical variable characteristic of the operation of the energy storage cell corresponding to an overloaded energy storage cell. This embodiment serves to protect the energy storage cell against possible harmful consequences of overcharging, for example, by the continuation of the charging process is prevented by the automatic transition from the untriggered to the tripped state of the tripping device. Embodiments of the safety device according to the invention and energy storage cell shown in greater detail below can be used in particular for this purpose.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung weist die Auslöseeinrichtung ein bistabiles Federelement auf, dessen Vorspannung und/oder Verstärkung mittels des Schaltelements verstellbar ist. Dabei entspricht der nicht ausgelöste Zustand der Auslöseeinrichtung einem ersten stabilen Gleichgewichtszustand des bistabilen Federelements, der ausgelöste Zustand der Auslöseeinrichtung entspricht einem zweiten stabilen Gleichgewichtszustand des bistabilen Federelements und der vorbestimmte kritische Parameterwert ist ein Wert eines auf das bistabile Federelement wirkenden Innendrucks der Energiespeicherzelle.According to a first embodiment of the safety device according to the invention, the triggering device has a bistable spring element whose bias and / or gain is adjustable by means of the switching element. In this case, the unreleased state of the triggering device corresponds to a first stable equilibrium state of the bistable spring element, the tripped state of the tripping device corresponds to a second stable equilibrium state of the bistable spring element and the predetermined critical parameter value is a value of an internal pressure of the energy storage cell acting on the bistable spring element.

In dieser Ausführungsform ist das bistabile Federelement derart ausgebildet, dass es beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts, d. h. beim Erreichen eines vorbestimmten kritischen Werts des auf das bistabile Federelement wirkenden Innendrucks der Energiespeicherzelle, selbsttätig aus dem ersten in den zweiten stabilen Gleichgewichtszustand übergeht. Der vorbestimmte kritische Parameterwert ist dabei durch das Verstellen der Vorspannung und/oder der Verstärkung des bistabilen Federelements mittels des Schaltelements zwischen dem ersten und dem einen oder den mehreren weiteren Werten umschaltbar.In this embodiment, the bistable spring element is designed such that upon reaching the predetermined critical parameter value, i. H. upon reaching a predetermined critical value of the pressure acting on the bistable spring element internal pressure of the energy storage cell, automatically passes from the first to the second stable equilibrium state. The predetermined critical parameter value is switchable by adjusting the bias voltage and / or the gain of the bistable spring element by means of the switching element between the first and the one or more further values.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der ersten Ausführungsform ist die Auslöseeinrichtung zumindest teilweise elektrisch leitend. Insbesondere kann das bistabile Federelement zumindest teilweise elektrisch leitend sein.In an advantageous development of the first embodiment, the triggering device is at least partially electrically conductive. In particular, the bistable spring element can be at least partially electrically conductive.

Die Energiespeicherzelle, in der die Sicherheitseinrichtung gemäß dieser Weiterbildung angeordnet ist, und die Auslöseeinrichtung sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Übergang des bistabilen Federelements aus dem ersten in den zweiten stabilen Gleichgewichtszustand ein Umleiten eines elektrischen Stroms aus einem ersten Strompfad, der durch ein Inneres der Energiespeicherzelle verläuft und zum Verändern eines Lade- und/oder Entladezustands der Energiespeicherzelle eingerichtet ist, in einen zweiten Strompfad, der zum Nichtverändern des Lade- oder Entladezustands der Energiespeicherzelle eingerichtet ist, bewirkt. Diese Wirkung wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das bistabile Federelement den ersten Strompfad beim Verlassen des ersten stabilen Gleichgewichtszustands unterbricht und/oder den zweiten Strompfad beim Einnehmen des zweiten stabilen Gleichgewichtszustands schließt.The energy storage cell, in which the safety device is arranged according to this development, and the triggering device are preferably designed such that the transition of the bistable spring element from the first to the second stable equilibrium state, a redirecting an electric current from a first current path, through an interior of the Energy storage cell runs and is adapted to change a charge and / or discharge state of the energy storage cell, in a second current path, which is set up for not changing the charging or discharging state of the energy storage cell causes. This effect is achieved, for example, in that the bistable spring element interrupts the first current path when leaving the first stable equilibrium state and / or closes the second current path when taking up the second stable equilibrium state.

Vorzugsweise ist dabei der zweite Strompfad elektrisch mit einem Gehäuse der Energiespeicherzelle verbindbar oder verbunden, damit der elektrische Strom von der Auslöseeinrichtung beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts selbsttätig vom Inneren der Zelle auf das Gehäuse umgeleitet wird.Preferably, the second current path is electrically connected or connected to a housing of the energy storage cell, so that the electric current is automatically redirected by the triggering device on reaching the predetermined critical parameter value from the interior of the cell to the housing.

Bei einer spezifischen Ausgestaltung gemäß der beschriebenen ersten Ausführungsform stellt das bistabile Federelement eine gewölbte Membran dar, die einen Wandabschnitt der Zelle bildet und daher nach ihrem Anbringen an der Zelle einseitig dem Innendruck der Zelle ausgesetzt ist. Insbesondere kann die gewölbte Membran dabei einen kreisrunden oder ovalen Umfang haben. Im ersten stabilen Gleichgewichtszustand ist die gewölbte Membran auf ihrer dem Zellinneren zugewandten Seite konvex ausgebildet und klappt in den konkaven zweiten stabilen Gleichgewichtszustand um, wenn der Zellinnendruck einen vorbestimmten kritischen Parameterwert erreicht oder überschreitet. Dabei hängt der kritische Wert des Zellinnendrucks, bei dem die gewölbte Membran umklappt, von der Vorspannung und von der Stärke der Membran ab. Die Vorspannung und/oder die Stärke der Membran können wiederum mittels des erfindungsgemäßen Schaltelements verändert werden.In a specific embodiment according to the described first embodiment, the bistable spring element is a curved membrane, which forms a wall portion of the cell and therefore, after its attachment to the cell, is unilaterally exposed to the internal pressure of the cell. In particular, the curved membrane can have a circular or oval circumference. In the first stable equilibrium state, the domed membrane is convex on its side facing the cell interior and converts to the concave second stable equilibrium state when the internal cell pressure reaches or exceeds a predetermined critical parameter value. The critical value of the internal pressure of the cell, at which the domed membrane folds down, depends on the prestressing and the strength of the membrane. The bias and / or the thickness of the membrane can in turn be changed by means of the switching element according to the invention.

Das Schaltelement kann in der dargestellten ersten Ausführungsform mechanisch ausgebildet sein, insbesondere ein mechanisches Druckelement zum Ausüben eines mechanischen Anpressdrucks auf das bistabile Federelement mit einem veränderbaren Anpressdruckwert und/oder einem verstellbaren Angriffspunkt am bistabilen Federelement umfassen. Das mechanische Druckelement kann beispielsweise durch eine Schraube verwirklicht sein, die in eine Wand der Zelle hineingedreht werden kann und einen an der Membran anliegenden Seitensteg aufweist. Durch das Hineindrehen der Schraube in die Zellwand kann in diesem Beispiel der Anpressdruck und/oder der Angriffspunkt des Seitenstegs an der Membran verändert werden.The switching element may be formed mechanically in the illustrated first embodiment be, in particular a mechanical pressure element for exerting a mechanical contact pressure on the bistable spring element with a variable contact pressure and / or an adjustable point of attack on the bistable spring element comprise. The mechanical pressure element can be realized for example by a screw which can be screwed into a wall of the cell and has a voltage applied to the membrane side web. By screwing the screw into the cell wall, the contact pressure and / or the point of application of the side bar on the membrane can be changed in this example.

Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Schaltelement auch elektrisch ausgebildet sein, insbesondere ein elektrisches Anziehungs- oder Abstoßungselement zum Ausüben einer veränderbaren elektrischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf das bistabile Federelement umfassen. Im obigen Beispiel der gewölbten Membran kann diese hierzu zumindest teilweise elektrostatisch aufladbar oder elektrisch leitend ausgebildet sein. Das elektrische Schaltelement kann dabei ein in der Nähe der Membran angeordnetes elektrisches Anziehungs- oder Abstoßungselement umfassen, das eine elektrische Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf die Membran ausübt. Diese Kraft kann durch eine Veränderung der elektrischen Ladung oder elektrischen Spannung am elektrischen Anziehungs- oder Abstoßungselement in einer kontrollierten Weise variiert werden. Diese zusätzliche elektrische Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf die Membran verändert wiederum den kritischen Wert des Zellinnendrucks, bei dem die Membran von dem konvexen ersten stabilen Gleichgewichtszustand in den konkaven zweiten stabilen Gleichgewichtszustand umklappt.Alternatively or additionally, the switching element may also be electrically formed, in particular comprise an electrical attraction or repulsion element for exerting a variable electrical attraction or repulsion force on the bistable spring element. In the above example, the curved membrane, this may be at least partially formed electrostatically chargeable or electrically conductive. The electrical switching element may in this case comprise an electrical attraction or repulsion element arranged in the vicinity of the membrane, which exerts an electrical attraction or repulsion force on the membrane. This force can be varied by changing the electrical charge or voltage on the electrical attraction or repulsion element in a controlled manner. This additional electrical attractive or repulsive force on the membrane, in turn, alters the critical internal cell pressure value at which the membrane flips from the convex first stable equilibrium state to the concave second stable equilibrium state.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung weist die Auslöseeinrichtung eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) auf, welche einen Abschnitt eines ersten Strompfads und einen Abschnitt eines zweiten Strompfads sowie mindestens einen elektronischen Schalter, insbesondere einen Transistor, zum Umleiten eines elektrischen Stroms aus dem ersten in den zweiten Strompfad umfasst. Dabei ist die anwendungsspezifische integrierte Schaltung derart ausgebildet, dass das Umleiten des elektrischen Stroms aus dem ersten in den zweiten Strompfad mittels des elektronischen Schalters selbsttätig beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts erfolgt und dem Übergang der Auslöseeinrichtung aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand entspricht.According to a second embodiment of the safety device according to the invention, the triggering device on an application specific integrated circuit (ASIC), which has a portion of a first current path and a portion of a second current path and at least one electronic switch, in particular a transistor for redirecting an electrical current from the first in comprises the second current path. In this case, the application-specific integrated circuit is designed such that the redirecting of the electrical current from the first into the second current path by means of the electronic switch takes place automatically upon reaching the predetermined critical parameter value and corresponds to the transition of the triggering device from the untripped state to the tripped state.

In dieser Ausführungsform ist die für den Betrieb der Energiespeicherzelle charakteristische physikalische Größe beispielsweise der elektrische Lade- oder Entladestrom der Zelle, der beim Erreichen eines vorbestimmten kritischen Werts einen Schaltvorgang des elektronischen Schalters triggert. Das erfindungsgemäße Schaltelement kann dabei ebenfalls elektronisch ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines weiteren ansteuerbaren Transistors, der den beschriebenen selbsttätigen Schaltvorgang des elektronischen Schalters in einer kontrollierten Weise beeinflussen kann.In this embodiment, the physical quantity characteristic for the operation of the energy storage cell is, for example, the electrical charge or discharge current of the cell, which triggers a switching operation of the electronic switch upon reaching a predetermined critical value. The switching element according to the invention can also be formed electronically, for example in the form of another controllable transistor which can influence the described automatic switching operation of the electronic switch in a controlled manner.

Die Energiespeicherzelle, in der oder an der die Sicherheitseinrichtung gemäß der beschriebenen zweiten Ausführungsform angebracht ist, und die Auslöseeinrichtung sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass der erste Strompfad durch ein Inneres der Energiespeicherzelle verläuft und zum Verändern eines Lade- und/oder Entladezustands der Energiespeicherzelle eingerichtet ist und der zweite Strompfad zum Nichtverändern des Lade- oder Entladezustands der Energiespeicherzelle eingerichtet ist. Vorzugsweise ist dabei der zweite Strompfad elektrisch mit einem Gehäuse der Energiespeicherzelle verbindbar oder verbunden, damit der elektrische Strom beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts von der Auslöseeinrichtung selbsttätig vom Inneren der Zelle auf das Gehäuse umgeleitet wird.The energy storage cell in which or on which the safety device according to the described second embodiment is mounted, and the triggering device are preferably designed such that the first current path passes through an interior of the energy storage cell and is adapted to change a charge and / or discharge state of the energy storage cell and the second current path is arranged to not change the charging or discharging state of the energy storage cell. Preferably, the second current path is electrically connected or connected to a housing of the energy storage cell, so that the electric current is automatically redirected from the inside of the cell to the housing when the predetermined critical parameter value is reached by the triggering device.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung weist die die Auslöseeinrichtung einen Strompfadabschnitt und eine darin angeordnete Stromunterbrechungseinrichtung auf. In dieser Ausführungsform ist der vorbestimmte kritische Parameterwert ein Wert eines im Strompfadabschnitt fließenden elektrischen Stroms. Dabei ist die Stromunterbrechungseinrichtung dazu eingerichtet, den Strompfadabschnitt beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts selbsttätig zu unterbrechen, was dem Übergang der Auslöseeinrichtung aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand entspricht.According to a third embodiment of the safety device according to the invention, the triggering device has a current path section and a current interruption device arranged therein. In this embodiment, the predetermined critical parameter value is a value of an electric current flowing in the current path section. In this case, the current interruption device is set up to automatically interrupt the current path section upon reaching the predetermined critical parameter value, which corresponds to the transition of the tripping device from the untripped state to the tripped state.

Bei einer beispielhaften Ausgestaltung gemäß der beschriebenen dritten Ausführungsform weist das Schaltelement mindestens einen aus dem Strompfadabschnitt herausnehmbaren und/oder in den Strompfadabschnitt einsetzbaren Strompfadabschnitts-Einsatzteil auf. Dabei ist ein Stromquerschnitt des Strompfadabschnitts durch das Herausnehmen und/oder das Einsetzen des mindestens einen Strompfadabschnitts-Einsatzteils derart veränderbar, dass dadurch der vorbestimmte kritische Parameterwert zwischen dem ersten und dem einen oder den mehreren weiteren Werten umschaltbar ist.In an exemplary embodiment according to the third embodiment described, the switching element has at least one current path section insert part which can be removed from the current path section and / or can be inserted into the current path section. In this case, a current cross-section of the current path section can be changed by removing and / or inserting the at least one current path section insert part in such a way that the predetermined critical parameter value can be switched between the first and the one or more further values.

Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung dieser Ausgestaltung sind mindestens zwei aus dem Strompfadabschnitt herausnehmbare und in den Strompfadabschnitt einsetzbare Strompfadabschnitts-Einsatzteile mit jeweils verschiedenen Stromquerschnitten vorgesehen, die im Strompfadabschnitt gegeneinander ausgetauscht werden können. Alternativ oder zusätzlich kann der Strompfadabschnitt derart ausgebildet sein, dass er mehrere parallel zueinander, insbesondere aufeinander, gestapelte Strompfadabschnitts-Einsatzteile aufnehmen kann, wobei das Einsetzen eines jeden weiteren Strompfadabschnitts-Einsatzteils den Stromquerschnitt des Strompfadabschnitts um den Stromquerschnitt des hinzugefügten Strompfadabschnitts-Einsatzteils vergrößert.In an advantageous further development of this embodiment, at least two current path section insert parts which can be removed from the current path section and can be inserted into the current path section are provided, each with different current cross sections, which are provided in FIG Current path section can be exchanged against each other. Alternatively or additionally, the current path portion may be formed to receive a plurality of current path portion inserts parallel to one another, particularly one another, wherein the insertion of each further current portion insert increases the current cross section of the current path portion about the current cross section of the added current portion insert.

Gemäß einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung weist die Auslöseeinrichtung mindestens ein schaltbares Ventil zum Herstellen oder Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem Inneren und einem Äußeren der Energiespeicherzelle auf. Dabei weist das mindestens eine schaltbare Ventil eine Ventilbetätigungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts das schaltbare Ventil zu öffnen und dadurch eine Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Energiespeicherzelle herzustellen, was dem Übergang der Auslöseeinrichtung aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand entspricht.According to a fourth embodiment of the safety device according to the invention, the triggering device has at least one switchable valve for establishing or interrupting a connection between an interior and an exterior of the energy storage cell. In this case, the at least one switchable valve has a valve actuating device which is set up to open the switchable valve upon reaching the predetermined critical parameter value and thereby establish a connection between the interior and the exterior of the energy storage cell, which is the transition of the triggering device from the untriggered Condition corresponds to the tripped state.

In dieser Ausführungsform können das mindestens eine schaltbare Ventil und dessen Ventilbetätigungseinrichtung beispielsweise auf der Basis der Mikrosystemtechnik ausgebildet sein.In this embodiment, the at least one switchable valve and its valve actuating device may be formed, for example, on the basis of microsystem technology.

In einer spezifischen Ausgestaltung kann das mindestens eine schaltbare Ventil einen Verbindungskanal zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Energiespeicherzelle umfassen, wobei die Ventilbetätigungseinrichtung ein Piezoelement aufweist. Beim Erreichen oder Überschreiten des vorbestimmten kritischen Parameterwerts, der ein Wert einer am Piezoelement anliegenden elektrischen Spannung ist, wobei die Spannung von einer für den Betrieb der Energiespeicherzelle charakteristischen physikalischen Größe abhängt, führt eine entsprechende Stauchung des Piezoelements zu einem selbsttätigen Öffnen des Verbindungskanals. Das erfindungsgemäße Schaltelement kann bei dieser Ausgestaltung eine externe elektrische Ansteuerung des Piezoelements darstellen, mittels deren der kritische Wert der am Piezoelement anliegenden elektrischen Spannung, bei dem die Stauchung zum Öffnen des Verbindungskanals ausreicht, verändert werden kann.In a specific embodiment, the at least one switchable valve may comprise a connecting channel between the interior and the exterior of the energy storage cell, wherein the valve actuating device comprises a piezoelectric element. Upon reaching or exceeding the predetermined critical parameter value, which is a value of an electrical voltage applied to the piezoelectric element, wherein the voltage depends on a characteristic for the operation of the energy storage cell physical quantity, a corresponding compression of the piezoelectric element leads to an automatic opening of the connecting channel. In this embodiment, the switching element according to the invention can represent an external electrical control of the piezoelectric element, by means of which the critical value of the voltage applied to the piezoelectric element, in which the compression for opening the connecting channel is sufficient, can be changed.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeicherzelle für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, die eine Sicherheitseinrichtung gemäß dem oben dargestellten ersteren Aspekt umfasst.A further aspect of the present invention is an energy storage cell for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle, which comprises a safety device according to the first aspect presented above.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Energiespeicherzelle das Schaltelement von außerhalb der Energiespeicherzelle betätigbar. Bei dieser Ausgestaltung kann der vorbestimmte kritische Parameterwert mittels des Schaltelements eingestellt und zwischen verschiedenen Werten umgeschaltet werden, nachdem die Sicherheitseinrichtung bereits in der Energiespeicherzelle eingebaut ist. Mit anderen Worten erfordert der Umschaltvorgang des Schaltelements kein Öffnen der Energiespeicherzelle und kann daher komfortabel und grundsätzlich zu einem beliebigen Zeitpunkt vorgenommen werden.Preferably, in the energy storage cell according to the invention, the switching element from outside the energy storage cell can be actuated. In this embodiment, the predetermined critical parameter value can be set by means of the switching element and switched between different values after the safety device is already installed in the energy storage cell. In other words, the switching operation of the switching element requires no opening of the energy storage cell and can therefore be made conveniently and basically at any time.

Die Energiespeicherzelle kann insbesondere eine elektrochemische Energiespeicherzelle sein.The energy storage cell may in particular be an electrochemical energy storage cell.

Ferner können in einer Energiespeicherzelle zwei oder mehr gleichartige oder verschiedenartige Sicherheitseinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, was vor allem bei elektrochemischen Zellen wegen der vielfältigen Sicherheitsanforderungen von Vorteil ist. Insbesondere kann dabei eine sogenannte Kaskadensicherung der Energiespeicherzelle dadurch erreicht werden, dass die vorbestimmten kritischen Parameterwerte der einzelnen Sicherheitseinrichtungen derart gegeneinander verschoben sind, dass sie verschiedene Stadien einer Gefährdung, etwa Überladung, der Energiespeicherzelle definieren. Alternativ oder zusätzlich können die vorbestimmten kritischen Parameterwerte der jeweiligen verschiedenen Sicherheitseinrichtungen Werte jeweils verschiedener für den Betrieb der Energiespeicherzelle charakteristischer physikalischer Größen sein. Weiterhin kann die Energiespeicherzelle neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtungen auch konventionelle Sicherheitseinrichtungen, wie z. B. eine nicht schaltbare selbsttätig öffnende Entgasungsöffnung (vent) bei elektrochemischen Zellen, aufweisen.Furthermore, two or more similar or different types of safety devices according to the present invention can be used in one energy storage cell, which is advantageous in particular for electrochemical cells because of the diverse safety requirements. In particular, a so-called cascade protection of the energy storage cell can be achieved in that the predetermined critical parameter values of the individual safety devices are shifted from one another such that they define different stages of a hazard, such as overcharging, of the energy storage cell. Alternatively or additionally, the predetermined critical parameter values of the respective different safety devices may be values of different physical quantities which are characteristic of the operation of the energy storage cell. Furthermore, the energy storage cell in addition to one or more security devices according to the invention also conventional security devices such. B. a non-switchable automatically opening vent (vent) in electrochemical cells have.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert. Die Figuren sind als schematische Darstellungen zu verstehen und insbesondere nicht als maßstabsgetreu zu lesen. Gleiche oder ähnliche Elemente sind darin jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.Preferred embodiments of the invention are explained below by way of example with reference to FIGS. The figures are to be understood as schematic representations and in particular not to be read to scale. The same or similar elements are each provided with the same reference numerals.

Es zeigen:Show it:

1 eine perspektivische Darstellung einer Energiespeicherzelle mit einer Sicherheitseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a perspective view of an energy storage cell with a safety device according to the first embodiment of the invention;

2a eine Querschnittsdarstellung eines in 1 gezeigten bistabilen Federelements in seinem ersten stabilen Gleichgewichtszustand; 2a a cross-sectional view of an in 1 shown in its first stable equilibrium state bistable spring element;

2b eine Querschnittsdarstellung des in 1 gezeigten bistabilen Federelements in seinem zweiten stabilen Gleichgewichtszustand; 2 B a cross-sectional view of the in 1 shown bistable spring element in its second stable equilibrium state;

3a ein Beispiel eines in 1 gezeigten Schaltelements in einer Querschnittsdarstellung; 3a an example of an in 1 shown switching element in a cross-sectional view;

3b eine Draufsicht auf das in 3a gezeigte Schaltelement; 3b a top view of the in 3a shown switching element;

3c ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkung des in 3a und 3b gezeigten Schaltelements; 3c a diagram explaining the effect of in 3a and 3b shown switching element;

3d eine Querschnittsdarstellung der in 1 gezeigten Energiespeicherzelle; 3d a cross-sectional view of in 1 shown energy storage cell;

4a eine Draufsicht auf eine konventionelle Stromunterbrechungseinrichtung; 4a a plan view of a conventional power interruption device;

4b eine Draufsicht auf ein Beispiel einer Sicherheitseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung; 4b a plan view of an example of a safety device according to the third embodiment of the invention;

4c eine Querschnittsdarstellung der in 4b gezeigten Sicherheitseinrichtung; 4c a cross-sectional view of in 4b shown safety device;

5a eine Draufsicht auf eine Energiespeicherzelle mit einer Sicherheitseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung; 5a a plan view of an energy storage cell with a safety device according to the fourth embodiment of the invention;

5b eine Querschnittsdarstellung der in 5a gezeigten Energiespeicherzelle; 5b a cross-sectional view of in 5a shown energy storage cell;

5c eine Querschnittsdarstellung eines Beispiels der in 5a und 5b gezeigten Sicherheitseinrichtung; 5c a cross-sectional view of an example of in 5a and 5b shown safety device;

5d eine Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts eines weiteren Beispiels der in 5a und 5b gezeigten Sicherheitseinrichtung. 5d a cross-sectional view of a section of another example of the in 5a and 5b shown safety device.

Die in den Figuren schematisch dargestellte Energiespeicherzelle 1 bzw. Sicherheitseinrichtung 2 für eine Energiespeicherzelle kann in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs wie etwa eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, Verwendung finden.The energy storage cell shown schematically in the figures 1 or safety device 2 for an energy storage cell can be used in a drive train of a vehicle, in particular a motor vehicle such as a hybrid or electric vehicle.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Energiespeicherzelle 1 mit einer Sicherheitseinrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a perspective view of an energy storage cell 1 with a safety device 2 according to the first embodiment of the invention.

Die Energiespeicherzelle 1 ist dabei rein beispielhaft eine prismatische elektrochemische Zelle 1. Sie weist in ihrem Deckel 3 neben der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung 2 eine konventionelle Entgasungsöffnung (vent) 4 auf, die sich bei einem Überdruck im Inneren der Zelle 1 selbsttätig öffnen kann.The energy storage cell 1 is purely exemplary of a prismatic electrochemical cell 1 , She points in her lid 3 in addition to the safety device according to the invention 2 a conventional vent (vent) 4 on, resulting in an overpressure inside the cell 1 can open automatically.

Die Sicherheitseinrichtung 2 weist eine gewölbte Membran 5 auf, die ein bistabiles Federelement einer Auslöseeinrichtung im Sinne der Erfindung darstellt Rein beispielhaft hat die Membran 5 in diesem Beispiel einen kreisrunden Umfang.The safety device 2 has a domed membrane 5 which represents a bistable spring element of a tripping device in the sense of the invention. By way of example only, the membrane has 5 in this example, a circular circumference.

Die gewölbte Membran 5 bildet einen Deckelabschnitt der Zelle 1 und ist daher auf ihrer dem Zellinneren zugewandten Seite einem Innendruck p der Zelle 1 ausgesetzt. Dies ist in einer in 2a gezeigten Querschnittsdarstellung der Membran 5 mit einem Pfeil veranschaulicht.The domed membrane 5 forms a lid portion of the cell 1 and is therefore on its side facing the cell interior an internal pressure p of the cell 1 exposed. This is in an in 2a shown cross-sectional view of the membrane 5 illustrated with an arrow.

In einem in 1 und 2a dargestellten ersten stabilen Gleichgewichtszustand der gewölbten Membran 5 ist sie auf ihrer dem Zellinneren zugewandten Seite konvex ausgebildet. Aufgrund ihrer Wölbung und ihrer Ausgestaltung aus einem bei einer Verformung in gewissen Grenzen federnden Material wie einem Metall, kann die Membran 5 bei einem den Umgebungsdruck übersteigenden Innendruck p der Zelle 1 eine gewisse Federwirkung aufbringen. Diese Federwirkung wirkt dem Innendruck der Zelle 1 bis zu einem kritischen Wert pk des Innendrucks entgegen.In an in 1 and 2a illustrated first stable equilibrium state of the domed membrane 5 it is convex on its side facing the cell interior. Due to their curvature and their design of a resilient deformation in a certain extent material such as a metal, the membrane 5 at an ambient pressure exceeding the internal pressure p of the cell 1 apply a certain spring action. This spring effect affects the internal pressure of the cell 1 up to a critical value p k of the internal pressure.

Wie in 2b dargestellt, klappt die gewölbte Membran 5 beim Erreichen oder Überschreiten des kritischen Werts pk des Innendrucks der Zelle 1 in einen bezüglich des Zellinneren konkaven zweiten stabilen Gleichgewichtszustand um.As in 2 B shown, folds the curved membrane 5 upon reaching or exceeding the critical value p k of the internal pressure of the cell 1 in a respect to the cell interior concave second stable equilibrium state.

Der kritische Wert pk des Innendrucks der Zelle 1 ist der vorbestimmte kritische Parameterwert im Sinne der Erfindung. Er hängt von der Vorspannung und von der Stärke der gewölbten Membran 5 ab. Die Vorspannung und/oder die Stärke der Membran 5 können wiederum mittels des Schaltelements 6 verändert werden, das in 1 rein schematisch dargestellt ist.The critical value p k of the internal pressure of the cell 1 is the predetermined critical parameter value in the sense of the invention. It depends on the preload and the thickness of the domed membrane 5 from. The bias and / or the strength of the membrane 5 can in turn by means of the switching element 6 to be changed in 1 is shown purely schematically.

3a zeigt ein schematisches Beispiel des in 1 gezeigten Schaltelements 6 in einer Querschnittsdarstellung. 3a shows a schematic example of the in 1 shown switching element 6 in a cross-sectional view.

Das Schaltelement 6 weist in 3a eine Schraube 7 mit einem Seitensteg 8 auf, die ein mechanisches Druckelement im Sinne der Erfindung zum Ausüben eines mechanischen Anpressdrucks auf die gewölbte Membran 5 darstellen. Die Schraube 7 kann in den Deckel 3 der Zelle 1 hineingedreht werden und der Seitensteg 8 liegt zumindest bei manchen Positionen der Schraube 7 an der gewölbten Membran 5 an. Durch das Hinein- oder Herausdrehen der Schraube 7 im Deckel 3 können in diesem Beispiel sowohl der Anpressdruck als auch der Angriffspunkt des Seitenstegs 8 an der Membran 5 verändert werden.The switching element 6 points in 3a a screw 7 with a side bar 8th on, which is a mechanical pressure element according to the invention for exerting a mechanical contact pressure on the curved membrane 5 represent. The screw 7 can in the lid 3 the cell 1 be screwed in and the side bar 8th at least for some positions of the screw 7 on the arched membrane 5 at. By screwing in or out the screw 7 in the lid 3 In this example, both the contact pressure and the point of application of the side bar 8th on the membrane 5 to be changed.

Dies ist in der in 3b gezeigten Draufsicht auf das in 3a dargestellte Schaltelement 6 zusätzlich veranschaulicht. 3b zeigt beispielhaft drei verschiedene Positionen A, B und C der Schraube 7 und deren Seitenstegs 8. Dabei entspricht die Position A einem am Weitesten zur Mitte der gewölbten Membran 5 liegenden Angriffspunkt des Seitenstegs 8, was wegen der Wölbung der Membran 5 zugleich den stärksten Anpressdruck bedeutet, wie in 3a erkennbar ist. In der Position C berührt der Seitensteg 8 die Membran 5 nicht und hat daher keine Druckwirkung auf sie, während die Position B zwischen den Positionen A und C liegt und daher einem im Vergleich zur Position A geringeren Anpressdruck auf die Membran 5 entspricht. This is in the in 3b shown top view of the in 3a illustrated switching element 6 additionally illustrated. 3b shows by way of example three different positions A, B and C of the screw 7 and its side bar 8th , The position A corresponds to the furthest to the center of the curved membrane 5 lying point of attack of the side bar 8th , which is because of the curvature of the membrane 5 at the same time means the strongest contact pressure, as in 3a is recognizable. In position C, the side bar touches 8th the membrane 5 not and therefore has no pressure on them, while the position B between the positions A and C and therefore a lower compared to the position A contact pressure on the membrane 5 equivalent.

3c zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Wirkung des in 3a und 3b gezeigten Schaltelements 6 auf das Auslöseverhalten der gewölbten Membran 5. Die Positionen z0 und z1 eines Scheitelpunkts der gewölbten Membran 5, die deren erstem und zweitem stabilen Gleichgewichtszustand entsprechen, sind auch in 2a und 2b eingezeichnet und auf der z-Achse eingetragen. Der selbsttätige Übergang aus dem ersten in den zweiten stabilen Gleichgewichtszustand, d. h. das Umklappen der Membran 5, erfolgt bei der Position C der Schraube 7 allein unter der Wirkung des Zellinnendrucks p. Die entsprechende Druckdifferenz Δp1 zwischen dem kritischen Zellinnendruck pk und dem Umgebungsdruck ist daher relativ groß. Demgegenüber genügt bei der Position A der Schraube 7, in der der Seitensteg 8 die stärkste Anpresskraft auf die Membran 5 ausübt, bereits eine deutlich geringere Druckdifferenz Δp2 zwischen dem kritischen Zellinnendruck pk und dem Umgebungsdruck, um die gewölbte Membran 5 in den konkaven Zustand umzuklappen. 3c shows a schematic diagram for explaining the effect of in 3a and 3b shown switching element 6 on the tripping behavior of the domed membrane 5 , The positions z 0 and z 1 of a vertex of the domed membrane 5 , which correspond to their first and second stable state of equilibrium, are also in 2a and 2 B drawn in and inscribed on the z-axis. The automatic transition from the first to the second stable equilibrium state, ie the folding over of the membrane 5 , takes place at position C of the screw 7 solely under the effect of the cell internal pressure p. The corresponding pressure difference Δp 1 between the critical internal cell pressure p k and the ambient pressure is therefore relatively large. In contrast, is sufficient at the position A of the screw 7 in which the side bar 8th the strongest contact pressure on the membrane 5 already exerts a significantly lower pressure difference Δp 2 between the critical internal cell pressure p k and the ambient pressure around the curved membrane 5 to fold into the concave state.

Insbesondere ist in diesem Beispiel eines Schaltelements 6, das eine Schraube 7 umfasst, eine kontinuierliche Einstellung des kritischen Zellinnendruck pk, d. h. des vorgegebenen kritischen Parameterwerts im Sinne der Erfindung, möglich.In particular, in this example, a switching element 6 that a screw 7 includes, a continuous adjustment of the critical internal cell pressure p k , ie the predetermined critical parameter value in the context of the invention possible.

Wie in 3a ebenfalls angedeutet, kann das Schaltelement 6 alternativ oder zusätzlich hierzu auch ein elektrisches Anziehungs- oder Abstoßungselement 9 zum Ausüben einer veränderbaren elektrischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf die gewölbte Membran 5 aufweisen. In diesem Beispiel ist die gewölbte Membran zumindest teilweise elektrostatisch aufladbar oder elektrisch leitend ausgebildet, etwa metallisch. Das in 3a nah an der unteren Membranoberfläche verlaufende elektrische Anziehungs- oder Abstoßungselement 9 kann eine kontrollierbare elektrische Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf die Membran ausüben. Diese Kraft kann beispielsweise durch eine Veränderung der elektrischen Ladung oder elektrischen Spannung am elektrischen Anziehungs- oder Abstoßungselement 9 in einer kontrollierten Weise variiert werden. Diese zusätzliche elektrische Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf die Membran 5 verändert wiederum den kritischen Wert pk des Zellinnendrucks, bei dem die Membran von dem konvexen ersten stabilen Gleichgewichtszustand in den konkaven zweiten stabilen Gleichgewichtszustand umklappt.As in 3a also indicated, the switching element 6 alternatively or additionally, an electrical attraction or repulsion element 9 for applying a variable electrical attractive or repulsive force to the domed membrane 5 exhibit. In this example, the domed membrane is at least partially electrostatically chargeable or electrically conductive, such as metallic. This in 3a electrical attraction or repulsion element extending close to the lower membrane surface 9 can exert a controllable electrical attractive or repulsive force on the membrane. This force may, for example, be due to a change in the electrical charge or voltage on the electrical attraction or repulsion element 9 be varied in a controlled manner. This additional electrical attraction or repulsion force on the membrane 5 in turn, changes the critical value p k of the intracellular pressure, at which the membrane flips from the convex first stable equilibrium state to the concave second stable equilibrium state.

3d zeigt eine Querschnittsdarstellung der in 1 gezeigten Energiespeicherzelle mit der gewölbten Membran 5 nach dem Umklappen in den konkaven zweiten stabilen Gleichgewichtszustand. 3d shows a cross-sectional view of in 1 shown energy storage cell with the domed membrane 5 after folding into the concave second stable equilibrium state.

Dabei ist die Membran 5 elektrisch leitend, etwa metallisch ausgebildet. Der Deckel 3 der Zelle 1 weist ebenfalls einen elektrisch leitenden Gehäuseabschnitt 10 auf, der über der Membran 5 überhängt und an den sich die Membran 5 in ihrem konkaven zweiten stabilen Gleichgewichtszustand andrückt. Der Gehäuseabschnitt 10 ist mit einem Pluspol der Zelle 1 verbunden und vom restlichen, mit einem Minuspol verbundenen Gehäuse bzw. Deckel 3 der Zelle 1 durch elektrisch isolierende Abschnitte 11 elektrisch getrennt. Die Zelle 1 ist dabei derart ausgebildet, dass das Umklappen der Membran 5 ein Umleiten eines elektrischen Stroms aus einem ersten Strompfad, der durch ein Inneres der Zelle 1 verläuft und zum Verändern eines Lade- und/oder Entladezustands der Zelle 1 eingerichtet ist, in einen zweiten Strompfad, der durch den Gehäuseabschnitt 10 verläuft und zum Nichtverändern des Lade- oder Entladezustands der Zelle 1 eingerichtet ist, bewirkt. Diese Wirkung wird dadurch erreicht, dass die gewölbte Membran 5 den ersten Strompfad beim Verlassen des ersten stabilen Gleichgewichtszustands unterbricht und den zweiten Strompfad beim Einnehmen des zweiten stabilen Gleichgewichtszustands schließt.Here is the membrane 5 electrically conductive, formed approximately metallic. The lid 3 the cell 1 also has an electrically conductive housing section 10 on top of the membrane 5 overhangs and attaches to the membrane 5 in its concave second stable equilibrium state. The housing section 10 is with a plus pole of the cell 1 connected and the rest, connected to a negative pole housing or cover 3 the cell 1 by electrically insulating sections 11 electrically isolated. The cell 1 is designed such that the folding over of the membrane 5 redirecting an electrical current from a first current path passing through an interior of the cell 1 runs and for changing a charge and / or discharge state of the cell 1 is set up in a second current path through the housing section 10 runs and not changing the charge or discharge state of the cell 1 is established causes. This effect is achieved by the curved membrane 5 breaks the first current path upon leaving the first stable equilibrium state and closes the second current path upon taking the second stable state of equilibrium.

Somit wird der elektrische Strom durch das selbsttätige Umklappen der Membran 5 vom Inneren der Zelle 1 auf deren Gehäuse umgeleitet.Thus, the electric current through the automatic folding of the membrane 5 from the inside of the cell 1 redirected to the housing.

4a zeigt eine Draufsicht auf eine konventionelle Stromunterbrechungseinrichtung, die einen Strompfadabschnitt 12 mit einem durch ein Loch 13 verringerten Stromquerschnitt darstellt. Im Bereich des verringerten Stromquerschnitts brennt der Strompfadabschnitt 12 beim Erreichen eines kritischen Stromwerts Ik durch und wird somit unterbrochen. 4a shows a plan view of a conventional power interruption device, which has a current path section 12 with one through a hole 13 represents reduced current cross section. In the area of the reduced current cross section, the current path section burns 12 upon reaching a critical current value I k and is thus interrupted.

4b zeigt eine Draufsicht auf ein Beispiel einer Sicherheitseinrichtung 14 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. 4b shows a plan view of an example of a safety device 14 according to the third embodiment of the invention.

Die dargestellte Sicherheitseinrichtung 14 bzw. deren Auslöseeinrichtung weist einen Strompfadabschnitt 15 und eine darin angeordnete Stromunterbrechungseinrichtung 16 auf. Ähnlich zur 4a weist die Stromunterbrechungseinrichtung 16 einen durch ein Loch 17 oder andere Ausnehmungen verringerten Stromquerschnitt auf, in dessen Bereich der Strompfadabschnitt 15 beim Erreichen oder Überschreiten eines kritischen Stromwerts Ik des im Strompfadabschnitt 15 fließenden elektrischen Stroms durchbrennt und somit selbsttätig unterbrochen wird. Der kritische Stromwert Ik ist der vorbestimmte kritische Parameterwert im Sinne der Erfindung, wobei der elektrische Strom etwa ein Lade- oder Entladestrom der Zelle 1 sein kann.The illustrated safety device 14 or the triggering device has a current path section 15 and a power interruption device disposed therein 16 on. Similar to 4a has the power interruption device 16 one through a hole 17 or other recesses reduced current cross section, in the region of the current path section 15 upon reaching or exceeding a critical current value I k of the current path section 15 flowing electric current burns and thus automatically interrupted. The critical current value I k is the predetermined critical parameter value in the context of the invention, wherein the electric current as a charge or discharge of the cell 1 can be.

In der in 4b gezeigten Draufsicht und in der in 4c gezeigten Querschnittsdarstellung ist in der Stromunterbrechungseinrichtung 16 ein Strompfadabschnitts-Einsatzteil 18 zu sehen, der aus dem Strompfadabschnitt 15 herausnehmbar ist. Durch das Herausnehmen oder das Einsetzen des Strompfadabschnitts-Einsatzteils 18 wird der Stromquerschnitt des Strompfadabschnitts 15 und damit der kritische Stromwert Ik verändert. Der Strompfadabschnitts-Einsatzteil 18 bildet somit ein Schaltelement im Sinne der Erfindung.In the in 4b shown top view and in the 4c shown cross-sectional view is in the power interruption device 16 a current path section insert 18 seen from the rung section 15 is removable. By removing or inserting the flow path section insert 18 becomes the current cross section of the current path section 15 and thus the critical current value I k changes. The current path section insert part 18 thus forms a switching element in the context of the invention.

Vorzugsweise sind mindestens zwei aus dem Strompfadabschnitt 15 herausnehmbare und in den Strompfadabschnitt 15 einsetzbare Strompfadabschnitts-Einsatzteile 18 mit jeweils verschiedenen Stromquerschnitten vorgesehen, die im Strompfadabschnitt 15 gegeneinander ausgetauscht werden können. Alternativ oder zusätzlich kann der Strompfadabschnitt 15 derart ausgebildet sein, dass er mehrere parallel zueinander, insbesondere aufeinander gestapelte Strompfadabschnitts-Einsatzteile 18 aufnehmen kann, wobei das Einsetzen eines jeden weiteren Strompfadabschnitts-Einsatzteils 18 den Stromquerschnitt des Strompfadabschnitts 15 um den Stromquerschnitt des hinzugefügten Strompfadabschnitts-Einsatzteils 18 vergrößert.Preferably, at least two are out of the current path section 15 removable and in the ridge section 15 usable current path section insert parts 18 each provided with different current cross sections, in the current path section 15 can be exchanged for each other. Alternatively or additionally, the current path section 15 be formed such that it a plurality of parallel to each other, in particular stacked current path section insert parts 18 with the insertion of each further current path portion insert part 18 the current cross section of the current path section 15 around the current cross section of the added current path section insert 18 increased.

5a zeigt rein schematisch eine Draufsicht auf eine Energiespeicherzelle 1 mit einer Sicherheitseinrichtung 2 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung. Ähnlich wie in 1 ist die Energiespeicherzelle 1 eine prismatische elektrochemische Zelle 1 und die Sicherheitseinrichtung 2 ist in deren Deckel 3 angeordnet. In 5b ist eine Querschnittsdarstellung der in 5a gezeigten Zelle 1 zu sehen. 5a shows purely schematically a plan view of an energy storage cell 1 with a safety device 2 according to the fourth embodiment of the invention. Similar to in 1 is the energy storage cell 1 a prismatic electrochemical cell 1 and the safety device 2 is in their lid 3 arranged. In 5b is a cross-sectional view of in 5a shown cell 1 to see.

Die Sicherheitseinrichtung 2 bzw. deren Auslöseeinrichtung weist dabei mindestens ein schaltbares Ventil 19 zum Herstellen oder Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem Inneren und einem Äußeren der Zelle 1 auf. Beispiele hierfür sind in 5c und 5d gezeigt.The safety device 2 or the triggering device has at least one switchable valve 19 for making or breaking a connection between an inside and outside of the cell 1 on. Examples of this are in 5c and 5d shown.

In 5c ist in einer Querschnittsdarstellung eine in 5a und 5b gezeigte Sicherheitseinrichtung 2 auf der Basis der Mikrosystemtechnik mit mehreren schaltbaren Ventilen 19 angedeutet.In 5c is in a cross-sectional view an in 5a and 5b shown safety device 2 based on microsystem technology with several switchable valves 19 indicated.

5d zeigt eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Beispiels der in 5a und 5b gezeigten Sicherheitseinrichtung 2 unter Verwendung eines Piezoelements 20 in einer Ventilbetätigungseinrichtung des schaltbaren Ventils 19. 5d shows a cross-sectional view of another example of the in 5a and 5b shown safety device 2 using a piezoelectric element 20 in a valve actuator of the switchable valve 19 ,

Das schaltbare Ventil 19 weist einen Verbindungskanal 21 zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle 1 auf. Der Verbindungskanal 21 ist vom Piezoelement 20 verschlossen, wenn dessen untere Kante etwa in einer in 5d durch gestrichelte Linien angedeuteten Position z0 ist. Beim Erreichen oder Überschreiten eines vorbestimmten kritischen Parameterwerts, der ein Wert einer am Piezoelement 20 mittels eines Kondensators 22 anliegenden elektrischen Spannung ist, die wiederum von einer für den Betrieb der Zelle 1 charakteristischen physikalischen Größe abhängt, verschiebt sich die untere Kante des Piezoelements 20 aufgrund seiner Stauchung nach oben, beispielsweise in die in 5d angedeutete Position z1. In dieser Position ist der Verbindungskanal 21 offen.The switchable valve 19 has a connection channel 21 between the inside and the outside of the cell 1 on. The connection channel 21 is from the piezo element 20 closed when its lower edge is approximately in an in 5d indicated by dashed lines position z is 0 . Upon reaching or exceeding a predetermined critical parameter value, which is a value at the piezo element 20 by means of a capacitor 22 applied electrical voltage is, in turn, from one for the operation of the cell 1 Characteristic physical size depends, shifts the lower edge of the piezoelectric element 20 due to its compression upwards, for example in the in 5d indicated position z 1 . In this position is the connection channel 21 open.

Das erfindungsgemäße Schaltelement kann bei dieser Ausgestaltung eine externe elektrische Ansteuerung des Kondensators 22 darstellen, mittels derer der kritische Wert der am Piezoelement 20 anliegenden elektrischen Spannung, bei dem die Stauchung zum Öffnen des Verbindungskanals 21 ausreicht, verändert werden kann.The switching element according to the invention can in this embodiment, an external electrical control of the capacitor 22 represent, by means of which the critical value of the piezoelectric element 20 applied electrical voltage at which the compression for opening the connection channel 21 sufficient, can be changed.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung zum Einsatz kommen.The features disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims can be used both individually and in any combination for the realization of the invention.

Claims (15)

Sicherheitseinrichtung (2) für eine Energiespeicherzelle (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei die Sicherheitseinrichtung (2) eine Auslöseeinrichtung aufweist, die einen nicht ausgelösten Zustand und einen von diesem verschiedenen ausgelösten Zustand einnehmen kann, wobei die Auslöseeinrichtung dazu eingerichtet ist, beim Erreichen eines vorbestimmten kritischen Parameterwerts, der ein Wert einer für den Betrieb der Energiespeicherzelle (1) charakteristischen physikalischen Größe ist, selbsttätig aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand überzugehen, und die Sicherheitseinrichtung (2) ferner ein Schaltelement (6) aufweist, mittels dessen die Auslöseeinrichtung zwischen einem ersten Sicherheitszustand und einem oder mehreren weiteren Sicherheitszuständen der Auslöseeinrichtung umschaltbar ist, wobei der vorbestimmte kritische Parameterwert im ersten Sicherheitszustand der Auslöseeinrichtung einem ersten Wert gleich ist und in dem einen oder den mehreren weiteren Sicherheitszuständen der Auslöseeinrichtung jeweils einem weiteren Wert gleich ist, wobei der eine oder die mehreren weiteren Werte des vorbestimmten kritischen Parameterwerts sowohl vom ersten Wert als auch untereinander verschieden sind.Safety device ( 2 ) for an energy storage cell ( 1 ) for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle, the safety device ( 2 ) has a triggering device which can assume an untriggered state and a different state triggered by the latter, wherein the tripping device is set up, upon reaching a predetermined critical parameter value, which has a value of one for the operation of the energy storage cell ( 1 ) is the characteristic physical quantity to automatically move from the unreleased state to the tripped state, and the safety device ( 2 ) further a switching element ( 6 ), by means of which the tripping device can be switched between a first safety state and one or more further safety states of the tripping device, wherein the predetermined critical parameter value in the first safety state of the triggering device is equal to a first value and wherein one or more further safety states of the triggering device are each equal to a further value, wherein the one or more further values of the predetermined critical parameter value are both of the first value and are different among themselves. Sicherheitseinrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die Auslöseeinrichtung mittels des Schaltelements (6) zwischen dem ersten und dem einen oder den mehreren weiteren Sicherheitszuständen kontinuierlich umschaltbar ist.Safety device ( 2 ) according to claim 1, wherein the triggering device by means of the switching element ( 6 ) is continuously switchable between the first and the one or more further safety states. Sicherheitseinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die für den Betrieb der Energiespeicherzelle (1) charakteristische physikalische Größe einen elektrischen Lade- oder Entladestrom, eine elektrische Lade- oder Entladespannung oder einen Innendruck der Energiespeicherzelle (1) angibt.Safety device ( 2 ) according to claim 1 or 2, wherein for the operation of the energy storage cell ( 1 ) characteristic physical quantity an electrical charging or discharging current, an electrical charging or discharging voltage or an internal pressure of the energy storage cell ( 1 ) indicates. Sicherheitseinrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die eine Überladesicherheitseinrichtung ist, wobei der erste und der eine oder die mehreren weiteren Werte des vorbestimmten kritischen Parameterwerts jeweils einen einer überladenen Energiespeicherzelle (1) entsprechenden Wert der für den Betrieb der Energiespeicherzelle (1) charakteristischen physikalischen Größe definieren.Safety device ( 2 ) according to one of the preceding claims, which is an overcharge safety device, wherein the first and the one or more further values of the predetermined critical parameter value each one of an overloaded energy storage cell ( 1 ) corresponding value for the operation of the energy storage cell ( 1 ) define the characteristic physical quantity. Sicherheitseinrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Auslöseeinrichtung ein bistabiles Federelement (5) aufweist, dessen Vorspannung und/oder Verstärkung mittels des Schaltelements (6) verstellbar ist, wobei der nicht ausgelöste Zustand der Auslöseeinrichtung einem ersten stabilen Gleichgewichtszustand des bistabilen Federelements (5) entspricht, der ausgelöste Zustand der Auslöseeinrichtung einem zweiten stabilen Gleichgewichtszustand des bistabilen Federelements (5) entspricht und der vorbestimmte kritische Parameterwert ein Wert eines auf das bistabile Federelement (5) wirkenden Innendrucks (p) der Energiespeicherzelle (1) ist, wobei das bistabile Federelement (5) derart ausgebildet ist, dass es beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts selbsttätig aus dem ersten in den zweiten stabilen Gleichgewichtszustand übergeht, wobei der vorbestimmte kritische Parameterwert durch das Verstellen der Vorspannung und/oder der Verstärkung des bistabilen Federelements (5) mittels des Schaltelements (6) zwischen dem ersten und dem einen oder den mehreren weiteren Werten umschaltbar ist.Safety device ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the triggering device is a bistable spring element ( 5 ), whose bias and / or gain by means of the switching element ( 6 ) is adjustable, wherein the untriggered state of the triggering device a first stable state of equilibrium of the bistable spring element ( 5 ), the tripped state of the tripping device corresponds to a second stable equilibrium state of the bistable spring element ( 5 ) and the predetermined critical parameter value is a value of one on the bistable spring element ( 5 ) acting internal pressure (p) of the energy storage cell ( 1 ), wherein the bistable spring element ( 5 ) is designed such that it automatically transitions from the first to the second stable equilibrium state upon reaching the predetermined critical parameter value, the predetermined critical parameter value being obtained by adjusting the bias voltage and / or the amplification of the bistable spring element ( 5 ) by means of the switching element ( 6 ) is switchable between the first and the one or more further values. Sicherheitseinrichtung (2) nach Anspruch 5, wobei das Schaltelement (6) mechanisch ausgebildet ist, insbesondere ein mechanisches Druckelement (7, 8) zum Ausüben eines mechanischen Anpressdrucks auf das bistabile Federelement (5) mit einem veränderbaren Anpressdruckwert und/oder einem verstellbaren Angriffspunkt am bistabilen Federelement (5) umfasst, und/oder das Schaltelement (6) elektrisch ausgebildet ist, insbesondere ein elektrisches Anziehungs- oder Abstoßungselement (9) zum Ausüben einer veränderbaren elektrischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf das bistabile Federelement (5) umfasst.Safety device ( 2 ) according to claim 5, wherein the switching element ( 6 ) is mechanically formed, in particular a mechanical pressure element ( 7 . 8th ) for exerting a mechanical contact pressure on the bistable spring element ( 5 ) with a variable contact pressure value and / or an adjustable point of application on the bistable spring element ( 5 ), and / or the switching element ( 6 ) is electrically formed, in particular an electrical attraction or repulsion element ( 9 ) for exerting a variable electrical attraction or repulsion force on the bistable spring element ( 5 ). Sicherheitseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Auslöseeinrichtung eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) aufweist, welche einen Abschnitt eines ersten Strompfads und einen Abschnitt eines zweiten Strompfads sowie mindestens einen elektronischen Schalter, insbesondere einen Transistor, zum Umleiten eines elektrischen Stroms aus dem ersten in den zweiten Strompfad umfasst, wobei die anwendungsspezifische integrierte Schaltung derart ausgebildet ist, dass das Umleiten des elektrischen Stroms aus dem ersten in den zweiten Strompfad mittels des elektronischen Schalters selbsttätig beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts erfolgt und dem Übergang der Auslöseeinrichtung aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand entspricht.Safety device ( 2 ) according to any one of claims 1 to 4, wherein the triggering means comprises an application specific integrated circuit (ASIC) comprising a portion of a first current path and a portion of a second current path and at least one electronic switch, in particular a transistor, for redirecting an electrical current from the first in the second current path, wherein the application-specific integrated circuit is designed such that the redirecting of the electric current from the first into the second current path by means of the electronic switch takes place automatically upon reaching the predetermined critical parameter value and the transition of the triggering device from the untriggered Condition corresponds to the tripped state. Sicherheitseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Auslöseeinrichtung einen Strompfadabschnitt (15) und eine darin angeordnete Stromunterbrechungseinrichtung (16) aufweist und der vorbestimmte kritische Parameterwert ein Wert eines im Strompfadabschnitt (15) fließenden elektrischen Stroms (I) ist, wobei die Stromunterbrechungseinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, den Strompfadabschnitt (15) beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts zu unterbrechen, was dem Übergang der Auslöseeinrichtung aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand entspricht.Safety device ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the triggering device comprises a current path section ( 15 ) and a current interruption device ( 16 ) and the predetermined critical parameter value has a value of one in the current path section ( 15 ) is flowing electrical current (I), wherein the current interruption device ( 16 ) is adapted to the current path section ( 15 ) upon reaching the predetermined critical parameter value, which corresponds to the transition of the tripping device from the untripped state to the tripped state. Sicherheitseinrichtung (2) nach Anspruch 8, wobei das Schaltelement mindestens einen aus dem Strompfadabschnitt (15) herausnehmbaren und/oder in den Strompfadabschnitt (15) einsetzbaren Strompfadabschnitts-Einsatzteil (18) aufweist und ein Stromquerschnitt des Strompfadabschnitts (15) durch das Herausnehmen und/oder das Einsetzen des mindestens einen Strompfadabschnitts-Einsatzteils (18) derart veränderbar ist, dass dadurch der vorbestimmte kritische Parameterwert zwischen dem ersten und dem einen oder den mehreren weiteren Werten umschaltbar ist.Safety device ( 2 ) according to claim 8, wherein the switching element at least one of the current path section ( 15 ) and / or in the current path section ( 15 ) insertable current path portion insert part ( 18 ) and a current cross-section of the current path section ( 15 ) by the removal and / or the insertion of the at least one current path portion insert part ( 18 ) is variable such that thereby the predetermined critical parameter value between the first and the one or more further values is switchable. Sicherheitseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Auslöseeinrichtung mindestens ein schaltbares Ventil (19) zum Herstellen oder Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem Inneren und einem Äußeren der Energiespeicherzelle (1) aufweist, wobei das mindestens eine schaltbare Ventil (19) eine Ventilbetätigungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, beim Erreichen des vorbestimmten kritischen Parameterwerts das schaltbare Ventil (19) zu öffnen und dadurch eine Verbindung zwischen dem Inneren und dem Außeren der Energiespeicherzelle (1) herzustellen, was dem Übergang der Auslöseeinrichtung aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand entspricht. Safety device ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the triggering device at least one switchable valve ( 19 ) for establishing or interrupting a connection between an interior and an exterior of the energy storage cell ( 1 ), wherein the at least one switchable valve ( 19 ) has a valve actuating device, which is set up, when the predetermined critical parameter value is reached, the switchable valve (FIG. 19 ) and thereby a connection between the inside and the outside of the energy storage cell ( 1 ), which corresponds to the transition of the tripping device from the untripped condition to the tripped condition. Energiespeicherzelle (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, die eine Sicherheitseinrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.Energy storage cell ( 1 ) for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle, which has a safety device ( 2 ) according to any one of the preceding claims. Energiespeicherzelle (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, die eine Sicherheitseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst, wobei die Auslöseeinrichtung der Sicherheitseinrichtung (2) zumindest teilweise elektrisch leitend ist und die Auslöseeinrichtung und die Energiespeicherzelle (1) derart ausgebildet sind, dass der Übergang der Auslöseeinrichtung aus dem nicht ausgelösten Zustand in den ausgelösten Zustand ein Umleiten eines elektrischen Stroms aus einem ersten Strompfad, der durch ein Inneres der Energiespeicherzelle (1) verläuft und zum Verändern eines Lade- und/oder Entladezustands der Energiespeicherzelle (1) eingerichtet ist, in einen zweiten Strompfad, der zum Nichtverändern des Lade- oder Entladezustands der Energiespeicherzelle (1) eingerichtet ist, bewirkt.Energy storage cell ( 1 ) for a motor vehicle, in particular for a hybrid or electric vehicle, which has a safety device ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the triggering device of the safety device ( 2 ) is at least partially electrically conductive and the triggering device and the energy storage cell ( 1 ) are formed such that the transition of the triggering device from the untripped state to the tripped state, a redirecting an electrical current from a first current path through an interior of the energy storage cell ( 1 ) and for changing a charging and / or discharging state of the energy storage cell ( 1 ) is arranged in a second current path, which is used for non-changing the charging or discharging state of the energy storage cell ( 1 ) is established causes. Energiespeicherzelle (1) nach Anspruch 12, wobei der zweite Strompfad elektrisch mit einem Gehäuse (10) der Energiespeicherzelle (1) verbindbar oder verbunden ist.Energy storage cell ( 1 ) according to claim 12, wherein the second current path is electrically connected to a housing ( 10 ) of the energy storage cell ( 1 ) is connectable or connected. Energiespeicherzelle (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Schaltelement (6) von außerhalb der Energiespeicherzelle (1) betätigbar ist.Energy storage cell ( 1 ) according to one of claims 11 to 13, wherein the switching element ( 6 ) from outside the energy storage cell ( 1 ) is operable. Energiespeicherzelle (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, die eine elektrochemische Energiespeicherzelle ist.Energy storage cell ( 1 ) according to one of claims 11 to 14, which is an electrochemical energy storage cell.
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