WO2013107614A1 - Batterie mit zumindest zwei elektrochemischen energiewandlern sowie verfahren zum betrieb dieser batterie - Google Patents

Batterie mit zumindest zwei elektrochemischen energiewandlern sowie verfahren zum betrieb dieser batterie Download PDF

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WO2013107614A1
WO2013107614A1 PCT/EP2013/000034 EP2013000034W WO2013107614A1 WO 2013107614 A1 WO2013107614 A1 WO 2013107614A1 EP 2013000034 W EP2013000034 W EP 2013000034W WO 2013107614 A1 WO2013107614 A1 WO 2013107614A1
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battery
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terminals
energy
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PCT/EP2013/000034
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Tim Schaefer
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Li-Tec Battery Gmbh
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
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    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery having at least two
  • electrochemical energy converters and a method of operating this battery.
  • the invention will be described in the context of lithium-ion batteries for the supply of motor vehicle drives. It should be noted that the invention can also be used regardless of the type of battery, the chemistry of the electrochemical energy converter or regardless of the type of powered drive.
  • Batteries with a number of electrochemical energy converters for supplying automotive drives are known from the prior art.
  • the electrochemical energy converters are electrically interconnected, in particular for increasing the battery voltage, the battery power or the range of the vehicle powered by the battery.
  • the object is achieved by a battery according to claim 1.
  • the object is also achieved by an operating method according to claim 8 for a battery.
  • Preferred developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a battery according to the invention has a converter arrangement with at least two or more electrochemical energy converters.
  • Transducer assembly is provided to convert at least temporarily chemical energy into electrical energy and at least temporarily provide electrical energy to a consumer available.
  • this converter arrangement at least two of these energy converters are electrically interconnected, in particular in series connection.
  • the converter arrangement has two arrangement terminals of different polarity. At these arrangement terminals, the arrangement voltage is applied, wherein the
  • the battery has two
  • Battery terminals of different polarity which are provided for electrical connection to the consumer. At least at times, the battery terminals are electrically connected to the locator terminals. Then the arrangement voltage is applied to the battery terminals.
  • the battery has at least one or more functional devices. At least one of these functional devices is provided to be connected at least indirectly to these arrangement terminals of different polarity.
  • At least one or more of these functional devices are provided to be transferred from a first state to a second state.
  • first state those associated with the functional device
  • the functional device preferably has a predetermined electrical resistance [ ⁇ ], in particular in the second state.
  • the electrical resistance is at least 0.5 ⁇ , more preferably at least 1 ⁇ , more preferably at least 2 ⁇ , more preferably at least 5 ⁇ , more preferably at least 10 ⁇ , further preferably at least 20 ⁇ , further preferably at least 50 ⁇ , more preferably at least 100 ⁇ , more preferably at least 200 ⁇ , more preferably at least 500 ⁇ , further preferably at most 1000 ⁇ .
  • This embodiment offers the advantage that a
  • the functional device can be removed, can be limited by the functional device. So also the electric heating power can be limited.
  • the electrical resistance is adapted to the electrical voltage of the converter arrangement such that the heating power in the resistor in the second state is limited to at most 500 W, more preferably to at most 200 W, more preferably to at most 100 W, further preferably to at most 50 W. , more preferably not more than 20 W, more preferably not more than 10 W, more preferably not more than 5W, further preferably not more than 2 W, more preferably not more than 1 W.
  • a discharge current which flows through the functional device in the second state causes only a limited heat output.
  • This embodiment has the advantage that an accelerated thermal aging of the transducer arrangement or one of its energy converters is encountered.
  • the converter arrangement preferably has at least one wall section, which is provided for limiting the converter arrangement, in particular with respect to its surroundings. The at least one is particularly preferred
  • Wall section part of a housing of one of these energy converter or a housing to the transducer assembly.
  • the functional device covers this wall section at least in some areas.
  • the covers Functional device substantially completely off this wall section.
  • This preferred embodiment has the advantage that the reliability of the transducer assembly is improved regardless of the location of the action of the foreign body.
  • the functional device is arranged adjacent to this wall section.
  • At least one or more of these energy converters are designed as electrochemical energy stores.
  • An electrochemical energy store in the sense of the invention means a device which serves, in particular, to convert and store at least temporarily supplied electrical energy into chemical energy. Further, this energy storage is configured to convert stored chemical energy into electrical energy prior to the provision of electrical energy.
  • This preferred embodiment offers the advantage of simplified design by eliminating the need to supply a combustible process fluid.
  • the battery according to the invention has the advantage that the functional device in the second state by their
  • the battery according to the invention has the advantage that the parallel-connected and in the second state electrically conductive functional device as the second Current path is used to reduce the energy stored in the battery or transducer assembly, especially when the foreign body has penetrated both in the functional device and in the transducer assembly, in particular when the foreign body has deformed the functional device. Thus, the energy stored in this transducer assembly is reduced
  • An electrochemical energy converter in the sense of the invention is to be understood as meaning a device which serves, in particular, to convert at least temporary chemical energy into electrical energy and at least temporarily to provide electrical energy, in particular to a consumer.
  • the electrochemical energy converter has an electrode assembly.
  • Under an electrode assembly according to the invention is a
  • the electrode assembly has at least two electrodes of different polarity. These electrodes of different polarity are spaced apart by a separator, the separator being conductive to ions but not to electrons.
  • the electrode assembly is in
  • Electrode assembly with two of these Stromleit founded on different polarity in particular cohesively connected, which are used for electrical connection with at least one adjacent electrode assembly and / or at least indirectly the electrical connection to the consumer.
  • At least one of these electrodes has a particular metallic collector foil and an active mass.
  • the active composition is applied to the collector foil at least on one side.
  • At least one arrester lug is connected in particular to the collector foil in a materially bonded manner.
  • the collector foil several Ableitfahen particular material fit connected.
  • At least one of these electrodes has a particular metallic collector foil and two active materials of different polarity, which are arranged on different surfaces of the collector foil and spaced by the collector foil.
  • the term “bizelle” is also customary for this arrangement of active masses When charging or discharging the electrode assembly, electrons are exchanged between the collector foil and the active mass
  • at least one collector tab is provided with the collector foil
  • This embodiment offers the advantage that the number of electrons which flow per unit time through an arrester lug is reduced.
  • Two electrodes of different polarity are spaced in the electrode assembly by a separator.
  • the separator is permeable to ions but not to electrons.
  • the separator contains at least a portion of the electrolyte or the conductive salt.
  • the electrolyte is formed, in particular after closing the energy converter substantially without liquid portion.
  • the conductive salt comprises lithium ions. With particular preference, lithium ions are stored or intercalated during charging into the negative electrode and are removed again during discharging.
  • the electrode assembly is preferably configured to convert supplied electrical energy into chemical energy and to store it as chemical energy.
  • the electrode assembly is preferably configured,
  • Lithium ions are stored or intercalated during charging in the negative electrode and swapped out again during discharge.
  • the electrode assembly is designed as an electrode winding, in particular as a substantially cylindrical electrode winding.
  • this electrode assembly is rechargeable.
  • This embodiment offers the advantage of easier manufacturability in particular in that band-shaped electrodes can be processed.
  • This embodiment offers the advantage that the loading capacity of the
  • Electrode assembly for example, in ampere hours [Ah] or watt-hours [Wh], more rarely in Coulomb [C] indicated, in a simple manner by more
  • the electrode assembly is formed as an electrode flat winding.
  • This embodiment has the advantage that it can be arranged in a space-saving manner next to another electrode flat winding, in particular within a battery.
  • the electrode assembly is formed as a substantially cuboid electrode stack.
  • this electrode assembly is rechargeable.
  • Electrode stack has a predetermined sequence of stack sheets, each two electrode sheets of different polarity are separated by a separator sheet.
  • each electrode sheet is one
  • Electrode assembly for example, in ampere hours [Ah] or watt-hours [Wh], more rarely in Coulomb [C] specified, can be easily increased by adding more electrode sheets.
  • at least two separator sheets are connected to one another and surround a delimiting edge of an electrode sheet.
  • Such Electrode assembly with a single, in particular meander-shaped separator is described in WO 201 1/020545.
  • This embodiment offers the advantage that a parasitic current, starting from this limiting edge to an electrode sheet of a different polarity, is encountered.
  • the electrode assembly is designed as a transducer assembly.
  • the transducer assembly can provide electrical energy by including two continuously supplied process fluids, their chemical reaction to a reactant, in particular supported by at least one catalyst, and delivery of the reactant. Under a
  • Process fluid are in particular a fuel and an oxidant to understand.
  • the transducer assembly is formed as a substantially cuboid electrode stack and has at least two in particular
  • leaf-shaped electrodes of different polarity Preferably, at least the first electrode is at least partially coated with a catalyst.
  • the electrodes are spaced, preferably by a
  • the energy converter on two fluid guide means, which are each arranged adjacent to the electrodes of different polarity and are provided to supply the electrodes, the process fluids.
  • the energy converter has at least one of the sequences: fluid guiding device for the first
  • the first process fluid is supplied to the first electrode, in particular as fluid flow through channels of the first fluid guiding device.
  • the first process fluid is ionized to release electrons.
  • the electrons are dissipated via the electrode, in particular via one of the current conducting devices, in particular in the direction of an electrical load or of an adjacent one
  • the ionized first process fluid migrates through the ion permeable membrane to the second electrode.
  • the second of these process fluids is supplied to the second electrode, in particular as fluid flow through channels of the second fluid guiding device.
  • transducer assembly in the context of the invention is a device to understand which serves in particular to at least temporarily convert chemical energy into electrical energy and at least temporarily provide electrical energy, in particular a consumer available.
  • Converter arrangement has at least two electrochemical energy converters, wherein the energy converters are interconnected electrically, in particular in series.
  • the transducer assembly has at least four
  • the transducer assembly comprises a series connection of so many energy converters that a voltage of the transducer assembly of at least 12V, more preferably at least 24V, more preferably at least 36V, more preferably at least 48V, more preferably at least 60th V, more preferably of at least 72 V, more preferably of at least 84 V, more preferably of at least 96 V.
  • This preferred embodiment has the advantage that the supply of an electric motor in particular a powered motor vehicle with a higher voltage and lower power with leads of smaller cross-section and lighter weight.
  • the converter arrangement has two arrangement terminals of different polarity. At these arrangement terminals is the arrangement voltage, wherein the arrangement voltage of the electrical voltage of the
  • Converter arrangement or the interconnected energy converter corresponds.
  • the arrangement connections for electrical connection to supply lines are preferably designed as terminals, as rotationally symmetrical projections or as surfaces which can be welded in particular.
  • the locating terminals are connectable to the battery terminals.
  • the arrangement connections for electrical connection to supply lines are preferably designed as terminals, as rotationally symmetrical projections or as surfaces which can be welded in particular.
  • the locating terminals are connectable to the battery terminals.
  • the arrangement connections for electrical connection to supply lines are preferably designed as terminals, as rotationally symmetrical projections or as surfaces which can be welded in particular.
  • the locating terminals are connectable to the battery terminals.
  • the arrangement connections for electrical connection to supply lines are preferably designed as terminals, as rotationally symmetrical projections or as surfaces which can be welded in particular.
  • the locating terminals are connectable to the battery terminals.
  • the converter arrangement preferably has a plurality of storage groups, with one storage group having a plurality of energy converters connected to one another.
  • a storage group a plurality of these energy converters are electrically interconnected, preferably in series, the voltage of the storage group, in particular its terminal voltage, at least temporarily being at least 12 V, more preferably at least 24 V, more preferably at least 36 V, further preferably at least 48 V, more preferably at least 60 V, more preferably at least 72V, more preferably at least 84V, even more preferably at least 96V
  • Embodiment offers the advantage that the supply of an electric motor, in particular a powered motor vehicle with a higher voltage and lower power with leads smaller cross section and lower weight is possible.
  • a plurality of memory groups are connected to one another in series for an increased arrangement voltage and / or parallel to one another for increased electrical current
  • a battery connection in the sense of the invention means a device which serves in particular to be connected at least temporarily to one of the arrangement terminals. Then, the battery terminal has one of the electrical potentials of the arrangement voltage.
  • the battery connection to the particular cohesive connection with electrical leads as terminals, as rotationally symmetrical projections or with surfaces is formed.
  • two of these battery terminals are electrically connected to one of these arrangement terminals of different polarity.
  • these battery terminals are contactable from the environment of the battery.
  • a functional device is to be understood as meaning a device which is provided, in particular, to be connected at least indirectly to these arrangement ports of different polarity.
  • the functional device is provided to be converted into a second state, wherein the arrangement ports of different polarity are electrically connected to one another in the second state of the functional device.
  • Functional device electrically connected.
  • the arrangement terminals of different polarity are electrically insulated from one another.
  • the functional device is designed such that the non-battery associated foreign body, which from the
  • the functional device can convert into its second state.
  • the foreign body leads the transfer of the
  • Transducer arrangement exerts, in particular on the wall portion, or
  • the functional device is preferably designed to substantially completely cover at least one or more wall sections of the transducer arrangement. This refinement has the advantage that the functional device improves the protection of the transducer arrangement independently of the location of the action of the foreign body on the functional device or on the transducer arrangement.
  • the wall thickness of the functional device is preferably less than 1/5 of the thickness of one of these energy converters. This embodiment offers the advantage that the gravimetric energy density [Wh / kg] of the transducer arrangement is only insignificantly reduced by the functional device.
  • the battery has at least two of these functional devices, which particularly preferably completely completely cover opposite wall sections of the transducer arrangement.
  • Embodiment offers the advantage that the functional devices improve the protection of the transducer assembly regardless of the location of the action of the foreign body on the battery or its transducer assembly.
  • the functional device has at least one or more first potential regions, at least one or more second potential regions and at least one or more isolation regions.
  • At least one of these first potential regions is electrically insulated from one of these second potential regions by one of these insulating regions.
  • a potential range within the meaning of the invention means a device which is electrically conductive and the electrical potential of one of the electrodes the electrode assembly has. Particularly preferably, in each case one of these first potential regions and one of these second potential regions are electrically insulated from one another by one of these insulating regions. At least one of these first potential regions serves to be electrically connected to at least one of these electrodes of the first polarity. At least one of these second potential regions serves to be electrically connected to at least one of these electrodes of the second polarity. Particularly preferred are all electrodes of the first polarity with at least one of these first
  • Design offers the advantage of increased safety of the battery during its operation, especially within a motor vehicle.
  • at least one of these insulating regions is formed as an insulating layer on one of these potential regions. This preferred embodiment has the advantage that the space requirement of the functional device is further reduced.
  • the potential regions and the insulating regions are surrounded by an electrically non-conductive bag, more preferably by a polymer bag.
  • an electrically non-conductive bag more preferably by a polymer bag.
  • the electrically non-conductive bag has a woven fabric or a scrim of reinforcing fibers, in particular aramid fibers.
  • At least one of these potential areas is designed as stab protection layer or puncture resistant.
  • this potential area has:
  • a woven or scrim of reinforcing fibers in particular aramid fibers, and / or
  • At least one or more metallic inserts which are
  • At least one or more oxide ceramic inserts which are provided at least one or more oxide ceramic inserts, which are provided
  • the preferred embodiment has the advantage that this potential range opposes the foreign body an increased mechanical resistance to its penetration, in particular in the transducer assembly. Especially preferred is the potential range, which is arranged closer to the transducer assembly designed as stab protection layer or puncture resistant. This preferred embodiment has the advantage that the mechanical protection of
  • At least one of these potential regions has at least one or more electrical conductors or interconnects as well as a carrier for these conductors or interconnects.
  • these electrical conductors have aluminum and / or copper. This embodiment offers the advantage that the quantity or the weight of the potential range is reduced.
  • these electrical conductors or interconnects extend along an edge of the potential region with a predetermined one
  • the electrical resistance of the potential range can also be set via the dimensioning of the cross-sectional area.
  • the electrical conductors each have a resistance of at least 0.1 ⁇ , in particular in which their cross-sections are dimensioned accordingly.
  • the electrical conductors or interconnects are preferably connected to one another electrically and to at least one of these electrodes.
  • This preferred embodiment has the advantage that the electrical resistance of the potential range or the functional device is adjustable.
  • Design offers the advantage of increased safety of the battery during its operation, especially within a motor vehicle.
  • this insulating region has at least one or more recesses, which serve for the electrical contact of the first potential region with the second potential region.
  • This embodiment has the advantage that the functional device the protection of
  • the functional device preferably has a substance for reaction with hydrogen fluoride, particularly preferably calcium chloride.
  • This embodiment has the advantage that hydrogen fluoride can be bound within the cell housing.
  • a first preferred embodiment of this functional device has a first potential region and a second potential region, which are preferably formed as metal foils.
  • the insulating region is formed as an insulating film, preferably as a polymer film or paper, and arranged between the two potential regions.
  • the first polarity electrodes are electrically connected to the first potential region and the second polarity electrodes are connected to the second potential region.
  • Functional device is dimensioned such that at least one of these elements
  • Wall sections of the functional device is substantially completely covered.
  • the potential regions and the insulating region are preferably surrounded by an electrically nonconductive bag, particularly preferably by a polymer bag.
  • Embodiment offers the advantage that the functional device can be produced inexpensively.
  • the functional device is dimensioned so that at least two or three adjacent of these wall portions of the transducer assembly are substantially completely covered.
  • Design has the advantage that the functional devices improve the protection of the transducer assembly largely independent of the location of the action of the foreign body on the secondary cell or its cell housing.
  • a second preferred embodiment of the functional device substantially corresponds to the aforementioned preferred embodiment, wherein one of these potential regions, which faces the transducer arrangement, is formed as a sting protection layer or puncture proof.
  • this one Potential area on a support in particular a support layer on which a plurality of electrical conductors are arranged and facing the insulating region.
  • the plurality of electrical conductors each have a predetermined electrical resistance of at least 0.1 ⁇ .
  • This preferred embodiment has the advantage that the functional device provides mechanical protection of the transducer assembly.
  • This preferred embodiment has the advantage that the functional device limits the discharge current in the second state.
  • a third preferred embodiment of the functional device substantially corresponds to one of the aforementioned preferred embodiments, wherein at least one of these insulating regions at least one or more
  • This embodiment has the advantage that the functional device can be transferred to the second state even without the penetration of the foreign body, in particular to a mere one
  • Embodiments of the functional device have a stack of first potential regions, second potential regions and isolation regions.
  • the stack has a plurality of sequences from one of these first potential regions, one of these insulating regions and one of these second potential regions.
  • This preferred development offers the advantage that with increasing penetration depth of the foreign body several insulating regions are damaged and a plurality of current paths are formed, whereby the heating power of the discharge current is distributed.
  • the battery has a discharge resistor, which is provided in particular, electrical energy from the
  • Transform converter assembly into heat energy.
  • the discharge resistor is between one of these arrangement terminals and one of these
  • the discharge resistor in particular thermally conductively connected to one of these wall sections.
  • This embodiment offers the advantage that a discharge current, which of the
  • the discharge resistor has a predetermined electrical resistance [ ⁇ ], in particular in the second state.
  • the electrical resistance is at least 0.5 ⁇ , more preferably at least 1 ⁇ , more preferably at least 2 ⁇ , more preferably at least 5 ⁇ , more preferably at least 10 ⁇ , further preferably at least 20 ⁇ , further preferably at least 50 ⁇ , more preferably at least 100 ⁇ , more preferably at least 200 ⁇ , more preferably at least 500 ⁇ , further preferably at most 1000 ⁇ .
  • the discharge resistance is adapted to the electrical voltage of the converter arrangement such that the heating power in the resistor in the second state is limited to at most 500 W, more preferably to at most 200 W, more preferably to at most 100 W, further preferably to at most 50 W, more preferably not more than 20 W, more preferably not more than 10 W, more preferably not more than 5W, further preferably not more than 2 W, more preferably not more than 1 W.
  • a discharge current flowing through the discharge resistor in the second state causes only one limited heating power.
  • This embodiment offers the advantage that an accelerated thermal aging of the transducer arrangement or one of its energy converters has been encountered.
  • the battery has a circuit breaker, which between one of these Anixakusan sure and one of these
  • Circuit breaker is used in particular to the transducer assembly over electrically isolate the environment, especially in the second state of the functional device.
  • the circuit breaker serves, in particular, to interrupt the electrical connection between one of these arrangement terminals and an associated one of these battery terminals, in particular of the same polarity, at least temporarily, preferably in the second state of the functional unit.
  • the circuit breaker is in particular intended to be activated and in the activated state the electrical connection between this arrangement connection and the battery connection
  • Circuit breaker preferably between the first polarity arrangement terminal and the first polarity battery terminal or between the first polarity terminal
  • Second polarity connection terminal and second polarity battery terminal connected.
  • the circuit breaker is designed as a controlled switch.
  • the circuit breaker is formed with a semiconductor switch or with a relay, which is provided for opening an associated switch.
  • the circuit breaker is driven by a battery control device.
  • the controlled switch in the second state of the functional device of the controlled switch is open at least temporarily.
  • the controlled switch can be closed again after a predetermined time interval.
  • preferred embodiment has the advantage that after closing the switch, the electrical voltage of the transducer assembly on the
  • the circuit breaker is controlled by a battery control device, in particular by the battery control device
  • the electrical conductor is connected between this arrangement terminal and this battery terminal.
  • the separating device is provided to act on the electrical conductors in such a way that its electrical conductivity largely, in particular, is essentially completely lost.
  • the separator is configured to divide the electrical conductor so that the current path between the device connection and the battery connection is interrupted. The electrical voltage of the transducer assembly is no longer present at the battery terminals after the second condition has occurred. This preferred embodiment offers the advantage of increased safety of the battery,
  • the battery has at least one sensor.
  • This sensor is provided to detect an operating parameter of the battery, in particular the transducer assembly. At least temporarily, the
  • the senor is designed as: voltage sensor, current sensor, and
  • Temperature sensor or thermocouple pressure sensor, a substance sensor for a chemical substance, gas sensor, liquid sensor, position sensor or
  • Acceleration sensor Particularly preferred is the sensor as
  • Temperature sensor or accelerometer configured.
  • An operating parameter in the sense of the invention is to be understood as meaning a parameter, in particular of the converter arrangement, which in particular
  • Transducer arrangement allows, and / or
  • the sensor can be detected by a sensor, the sensor at least temporarily provides a signal, preferably an electrical voltage or an electric current in particular the
  • Transducer assembly and / or • by a control device, in particular one
  • Battery controller is processed, in particular, is linked to a target value, in particular linked to another detected parameter, and / or ⁇ information about the arrangement voltage, the arrangement current, the
  • the battery has a display device.
  • the display device is provided, in particular to indicate the second state of the functional device and / or to transmit corresponding information in particular to a battery control or an independent control. This embodiment offers the advantage that information about the state of the battery, the transducer arrangement or the functional device can be made available to a person.
  • the display device is configured as: beeper, light-emitting diode, infrared interface, GPS device, GSM module, first near-field radio or transponder.
  • the battery has a battery control device.
  • the battery control device is provided for controlling the battery or the converter arrangement. Particularly preferred is the
  • At least one of these energy converters can be drawn a current of at least 50 A, more preferably of at least 100 A, more preferably of at least 200 A, more preferably of at least 500 A, more preferably 5 of at most 1000 A.
  • Embodiment offers the advantage of improved performance of the consumer supplied by the energy converter.
  • At least one of these energy converters a voltage, in particular a terminal voltage of at least 1, 2 V for
  • the energy converter comprises lithium or lithium ions. This embodiment offers the advantage of an improved energy density of the energy converter.
  • At least one of these energy converters between -40 ° C and 100 ° C are operated, more preferably between -20 ° C and 80 ° C, further preferably between -10 ° C and 60 ° C, more preferably between 0 ° C and 40 ° C.
  • This embodiment offers the advantage of an unrestricted installation or use of the energy converter for supplying a consumer, in particular a motor vehicle or a stationary system or machine.
  • At least one of these energy converters has a charge capacity of at least 3 amp hours [Ah], more preferably at least 5 Ah, more preferably at least 10 Ah, more preferably at least 20 Ah, even more preferably at least 50 Ah, more preferably from at least 100 Ah, more preferably at least 200 Ah, more preferably at most 500 Ah.
  • Ah charge capacity of at least 3 amp hours
  • At least one of these energy converters has a gravimetric energy density of at least 50 Wh / kg, more preferably at least 100 Wh / kg, more preferably at least 200 Wh / kg, more preferably less than 500 Wh / kg.
  • the energy converter comprises lithium or lithium ions.
  • the battery has a first circuit node. This circuit node is used for the electrical connection of several components or assemblies of the battery. These circuit nodes are based on: a first series connection of one of these circuit breakers and the battery terminal of the first polarity, wherein the circuit breaker is arranged closer to the circuit node, wherein when activated
  • Transducer assembly should be able to deliver energy when activated circuit breaker.
  • the second series circuit is electrically connected to the arrangement terminal of the second polarity such that at least temporarily
  • this discharge resistor and this functional device is formed, particularly preferably in the second state.
  • the array terminal is second polarity with the
  • a preferred embodiment of the battery has this converter arrangement with two of these arrangement terminals of different polarity. Furthermore, the battery has two of these battery terminals of different polarity, wherein the arrangement voltage of the converter arrangement rests at least temporarily on these battery terminals of different polarity.
  • the second polarity array terminal is electrically connected to the second polarity battery terminal, at least temporarily
  • the battery has the first series connection of one of these circuit breakers and the battery terminal of the first polarity, wherein the
  • Circuit breaker is located closer to the circuit node. Furthermore, the battery has the second series connection of at least one of these
  • the second series circuit is preferably electrically connected to the arrangement connection of the second polarity in such a way that at least at times a circuit is formed from the converter arrangement, this discharge resistor and this functional device, particularly preferably in the second state of the functional device.
  • the battery has the first circuit node.
  • the battery has at least one of these sensors, this battery control device and / or one of these display devices.
  • this discharge resistor limits or controls the energy taken from the converter arrangement in the second state of this functional device.
  • This preferred embodiment offers the advantage of increased safety of the battery.
  • the battery has a parallel connection at least two or more of these
  • the battery has two, four or six of these
  • Wall sections are arranged. This preferred development has the advantage that the safety of the battery is increased regardless of the location of the action of the foreign body on the battery.
  • the battery has this battery control device, at least one of these sensors, at least one of these display devices and one of the
  • Battery control device controlled bridging means of this functional device serves to at least partially provide a current path which allows the removal of energy from the transducer assembly via this discharge resistor.
  • Bridging device has a switch which is electrically connected in parallel to the functional device.
  • the battery controller is the signal connected to this sensor, this indicator, this circuit breaker and the switch of this bypass device.
  • the battery control device is configured to switch the
  • the battery controller is
  • the senor is designed as a temperature sensor in particular for the
  • the transducer assembly as a voltage sensor in particular for the arrangement voltage or as an acceleration sensor for acceleration, which is exposed to the battery or its transducer assembly.
  • the transducer assembly in particular in an accident, in particular a motor vehicle without mechanical damage to the Battery to be taken by a foreign body energy.
  • preferred development offers the advantage of increased reliability of the battery, especially for sheltering persons in an accident of the associated motor vehicle.
  • the method described below for operating the battery according to the invention or one of its preferred embodiments, embodiments or developments is used in particular for transferring the functional device into the second state.
  • the method is characterized by:
  • a current path is closed which connects electrically, ie via the potential regions of different polarity, at least two of these electrodes of different polarity.
  • electrical energy or a discharge current can be removed.
  • the electrically conductive potential regions R P i, R P2 and in particular the electrical contact resistance R "between these potential regions of different polarity form a summed resistor R G.
  • This summed resistor R G counteracts the discharge current.
  • the contact resistance R be significantly greater than the resistances of
  • Design offers the advantage of increased safety of the battery during its operation, especially within a motor vehicle.
  • This embodiment is characterized by:
  • Transducer assembly transferred to the third state.
  • This third state is characterized in that the converter arrangement has a predetermined battery residual voltage which is reduced compared with the battery voltage.
  • the battery controller monitors step S3.
  • an LED indicates that a transfer of the transducer assembly is initiated or carried out in the third state.
  • the predetermined first time interval is preferably at least 10 s, more preferably 20 s, more preferably 50 s, more preferably 100 s, more preferably 200 s, more preferably 1000 s, further preferably less than 1 h.
  • the third state is defined by means of the predetermined remaining battery charge.
  • the predetermined battery residual charge is at most 90% of the battery charge or maximum battery charge, more preferably at most 80%, more preferably not more than 70%, more preferably not more than 60%, more preferably not more than 50%, more preferably not more than 40%, more preferably not more than 30%, more preferably not more than 20%, even more preferably not less than 5%.
  • the third state is defined by means of the predetermined residual voltage of at least one of these energy converters.
  • the predetermined residual charge is at most 3.5 V, more preferably at most 3 V, more preferably at most 2.8 V, more preferably at most 2.6 V, more preferably at most 2.4 V, further preferably at most 2.2 V. , more preferably not more than 2 V, more preferably not more than 1.5 V, more preferably not more than 1.2 V, more preferably not more than 1 V, more preferably not more than 0.5 V, more preferably not less than 0.2 V.
  • Functional device preferably limited or controlled by the discharge resistor.
  • the method according to the invention offers the advantage that the energy output from the transducer arrangement is already controlled by the foreign body if only the functional device is damaged.
  • Transducer array stored energy can be reduced via the parallel connected and in the second state electrically conductive functional device, especially if the foreign body has penetrated both in the functional device and in the transducer assembly, especially if the foreign body has deformed the functional device. So will the
  • Particularly suitable for operation in accordance with this second method is a battery which has one of these discharge resistors and an LED
  • This preferred embodiment has the advantage that the energy output from the transducer assembly by the electrical resistance of the discharge resistor is limited or controlled. This preferred embodiment
  • Embodiment offers the advantage that it can be seen from the environment whether the functional device is to be transferred to the second state or has been transferred.
  • a further preferred embodiment of the method is used in particular for decoupling the arrangement voltage from the battery terminals. This preferred embodiment is characterized by:
  • Connection between one of these battery terminals (3a) in particular of the first polarity and one of these arrangement terminals (6a) of the same polarity is interrupted.
  • This circuit breaker is connected between one of these array terminals and one of these battery terminals of the same polarity, preferably between the first polarity array terminal and the first polarity battery terminal or between the second polarity array terminal and the second polarity battery terminal.
  • the electrical connection between the device connection and the battery connection connected to the circuit breaker is interrupted.
  • the arrangement voltage is disconnected from the battery terminals in particular to S4.
  • Fig. 2 shows schematically a second embodiment of the battery
  • Discharge resistance and circuit breaker schematically a third embodiment of the battery with
  • Fig. 5 shows schematically a fifth embodiment of the battery with
  • Discharge resistor circuit breaker, battery control device, sensors, first circuit node, with bridging device.
  • FIG. 1 shows schematically a battery 1 according to the main claim.
  • the battery 1 is formed with this converter arrangement 2, two of these battery terminals 3, 3a and a functional device 5.
  • the functional device 5 is arranged adjacent to one of these wall sections of the transducer arrangement 2.
  • a plurality of these functional devices are arranged adjacent to one of these wall sections, and preferably these
  • the transducer assembly 2 has at least two electrochemical
  • the functional device 5 is electrically connected to the An Ichsan somebody else, in the present case also by means of these busbars.
  • the arrangement terminals 6, 6a of different polarity are connected to each other. Then, an electric current flows through the functional device 5, which reduces the energy contained in the transducer assembly 2. The resistance of the functional device 5 limits this electric current.
  • FIG. 2 shows schematically the second embodiment of the battery 1 with discharge resistor 1 1 and circuit breaker 12. Below only the main differences from the battery according to Figure 1 are set forth.
  • the discharge resistor 1 1 is connected between the functional device 5 and one of these arrangement terminals 6.
  • the battery 1 has this first circuit node 16. From this circuit node 16 go from a supply line to the functional device 5, a lead to the arrangement terminal 6a first polarity and a supply line to the circuit breaker 12th Der
  • Circuit breaker 12 is connected between the battery terminal 3a of the first polarity and the circuit node 16 and formed as a switch.
  • the arrangement terminals 6, 6a of different polarity are connected to each other. Then, an electric current flows through the functional device 5 and the
  • Discharge resistor 1 1 This limits the series connection of the resistors from the functional device 5 and the discharge resistor 1 1 this electric current.
  • the circuit breaker 12 When the circuit breaker 12 is activated, the electrical connection between the first polarity-arranging terminal 6a and the first-polarity battery terminal 3a is interrupted. Thus lies the
  • FIG. 3 shows schematically the third embodiment of the battery 1 with discharge resistor 1 1, special circuit breaker 12 and
  • Indicator 14 The following are merely the essential ones
  • the circuit breaker 12 has a relay 12a and a spring-loaded switch 12b.
  • the coil of the relay is electrically between the
  • Function device 5 and the first circuit node 16 connected.
  • relay 12a When the coil of relay 12a is energized, relay 12a opens switch 12b.
  • the display device 14 is designed as a lighting means and also connected between the functional device 5 and the first circuit node 16.
  • the arrangement terminals 6, 6a of different polarity are connected to each other. Then, a discharging electric current or discharge current flows through the functional device 5, the display device 14, through the coil of the relay 12a and the
  • Discharge resistance 1 1.
  • the coil of the relay 12a opens the switch 12b. Then, the electrical connection between the first polarity-arranging terminal 6a and the first-polarity battery terminal 3a is interrupted.
  • the arrangement voltage is not applied to the battery terminals 3, 3a, in the present case as long as a discharge current of sufficient current flows through the coil of the relay 12a. If the discharge current drops below a minimum value, then the spring-loaded switch 12b closes, so that the arrangement voltage again rests against the battery terminals 3, 3a. Then the
  • FIG 4 shows schematically the fourth embodiment of the battery 1 with four of these functional devices 5, 5a, discharge resistor 1 1, circuit breaker 12, battery control device 15 and the first circuit node 6.
  • FIG. 4 shows schematically the fourth embodiment of the battery 1 with four of these functional devices 5, 5a, discharge resistor 1 1, circuit breaker 12, battery control device 15 and the first circuit node 6.
  • Transducer assembly 2 is arranged.
  • FIG. 5 shows schematically the fifth embodiment of the battery 1 with discharge resistor 1 1, circuit breaker 12, battery control device 12, two sensors 13, 13a, the first circuit node 16, with
  • These sensors 13, 13a are designed as acceleration sensors for acceleration, to which the converter arrangement 2 is exposed and as temperature sensors for the temperature of one of these wall sections
  • the bridging device 17 is formed with a switch.
  • the bypass device 17 parallel to the
  • the battery controller 15 is configured to receive signals from these two sensors 13, 13a.
  • Battery control device 15 is further configured to control the circuit breaker 12, the display device 14 and the lock-up device 17, in particular their switches.
  • the signal lines are shown in dashed lines. Further, the battery controller 15 is configured, depending on a signal of these sensors 13, 13 a, the circuit breaker 12, the
  • the battery controller 15 may send at least one of the following instructions:

Abstract

Batterie (1) mit einer Wandleranordnung (2), welche zumindest zwei elektrochemische Energiewandler aufweist, welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln und zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher (31) zur Verfügung zu stellen, wobei die Energiewandler miteinander elektrisch insbesondere in Reihe verschaltet sind, wobei die Wandleranordnung (2) zwei Anordnungsanschlüsse (6, 6a) unterschiedlicher Polarität aufweist, an welchen eine Anordnungsspannung anliegt, wobei die Anordnungsspannung der elektrische Spannung der Wandleranordnung (2) entspricht, mit zwei Batterieanschlüssen (3, 3a) unterschiedlicher Polarität, welche zur elektrischen Verbindung mit dem Verbraucher (21) vorgesehen sind, welche zumindest zeitweise mit den Anordnungsanschlüssen (6, 6a) elektrisch verbunden sind, mit einer Funktionseinrichtung (5, 5a), welche vorgesehen ist, zumindest mittelbar mit diesen Anordnungsanschlüssen (6, 6a) unterschiedlicher Polarität verbunden zu sein, welche vorgesehen ist, aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überführt zu werden, wobei im ersten Zustand die mit der Funktionseinrichtung (5, 5a) verbundenen Anordnungsanschlüsse (6, 6a) unterschiedlicher Polarität voneinander elektrisch isoliert und im zweiten Zustand elektrisch miteinander verbunden sind.

Description

Batterie mit zumindest zwei elektrochemischen Energiewandlern sowie Verfahren zum Betrieb dieser Batterie
B e s c h r e i b u n g
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldungen DE 10 2012 000 872 und DE 10 2012 006 202 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit zumindest zwei
elektrochemischen Energiewandlern sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Batterie. Die Erfindung wird im Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Batterien zur Versorgung von KFZ-Antrieben beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von der Bauart der Batterie, der Chemie der elektrochemischen Energiewandler oder unabhängig von der Art des versorgten Antriebs Verwendung finden kann.
Aus dem Stand der Technik sind Batterien mit mehreren elektrochemischen Energiewandlern zur Versorgung von KFZ-Antrieben bekannt. Üblicherweise sind die elektrochemischen Energiewandler untereinander elektrisch verschaltet, insbesondere zur Erhöhung der Batteriespannung, der Batterieleistung oder der Reichweite des von der Batterie versorgten Kraftfahrzeugs.
Insbesondere bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen, aber nicht nur dort, kommt es bei solchen Batterien besonders auf die Betriebssicherheit an. Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, Batterien mit erhöhter
Betriebssicherheit zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird durch eine Batterie gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Betriebsverfahren gemäß Anspruch 8 für eine Batterie. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Batterie weist eine Wandleranordnung mit zumindest zwei oder mehreren elektrochemischen Energiewandlern auf. Diese
Wandleranordnung ist vorgesehen, zumindest zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln und zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Innerhalb dieser Wandleranordnung sind zumindest zwei dieser Energiewandler miteinander elektrisch verschaltet, insbesondere in Reihenschaltung. Die Wandleranordnung weist zwei Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität auf. An diesen Anordnungsanschlüssen liegt die Anordnungsspannung an, wobei die
Anordnungsspannung der elektrischen Spannung der Wandleranordnung bzw. der verschalteten Energiewandler entspricht. Die Batterie weist zwei
Batterieanschlüsse unterschiedlicher Polarität auf, welche zur elektrischen Verbindung mit dem Verbraucher vorgesehen sind. Zumindest zeitweise sind die Batterieanschlüsse mit den Anordnungsanschlüssen elektrisch verbunden. Dann liegt die Anordnungsspannung an den Batterieanschlüssen an. Die Batterie weist zumindest eine oder mehrere Funktionseinrichtungen auf. Zumindest eine dieser Funktionseinrichtungen ist vorgesehen, zumindest mittelbar mit diesen Anordnungsanschlüssen unterschiedlicher Polarität verbunden zu sein.
Zumindest eine oder mehrere dieser Funktionseinrichtungen sind vorgesehen, aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überführt zu werden. Im ersten Zustand sind die mit der Funktionseinrichtung verbundenen
Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität voneinander elektrisch isoliert. Im zweiten Zustand sind die mit der Funktionseinrichtung verbundenen Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität elektrisch miteinander verbunden.
Vorzugsweise weist die Funktionseinrichtung insbesondere im zweiten Zustand einen vorbestimmten elektrischen Widerstand [Ω] auf. Vorzugsweise beträgt der elektrische Widerstand mindestens 0,5 Ω, weiter bevorzugt mindestens 1 Ω, weiter bevorzugt mindestens 2 Ω, weiter bevorzugt mindestens 5 Ω, weiter bevorzugt mindestens 10 Ω, weiter bevorzugt mindestens 20 Ω, weiter bevorzugt mindestens 50 Ω, weiter bevorzugt mindestens 100 Ω, weiter bevorzugt mindestens 200 Ω, weiter bevorzugt mindestens 500 Ω, weiter bevorzugt höchstens 1000 Ω. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein
Entladestrom, welcher der Wandleranordnung im zweiten Zustand der
Funktionseinrichtung entnehmbar ist, durch die Funktionseinrichtung begrenzbar ist. So ist auch die elektrische Heizleistung begrenzbar. Besonders bevorzugt ist der elektrische Widerstand an die elektrische Spannung der Wandleranordnung derart angepasst, dass die Heizleistung im Widerstand im zweiten Zustand auf höchstens 500 W begrenzt ist, weiter bevorzugt auf höchstens 200 W, weiter bevorzugt auf höchstens 100 W, weiter bevorzugt auf höchstens 50 W, weiter bevorzugt auf höchstens 20 W, weiter bevorzugt auf höchstens 10 W, weiter bevorzugt auf höchstens 5W, weiter bevorzugt auf höchstens 2 W, weiter bevorzugt auf höchstens 1 W. Somit bewirkt ein Entladestrom, welcher im zweiten Zustand durch die Funktionseinrichtung fließt, lediglich eine begrenzte Heizleistung. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einer beschleunigten thermischen Alterung der Wandleranordnung bzw. eines ihrer Energiewandler begegnet ist. Vorzugsweise weist die Wandleranordnung zumindest einen Wandabschnitt auf, welcher zur Begrenzung der Wandleranordnung insbesondere gegenüber deren Umgebung vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist der zumindest eine
Wandabschnitt Teil eines Gehäuses eines dieser Energiewandler oder eines Gehäuses um die Wandleranordnung. Die Funktionseinrichtung deckt diesen Wandabschnitt zumindest bereichsweise ab. Besonders bevorzugt deckt die Funktionseinrichtung diesen Wandabschnitt im Wesentlichen vollständig ab. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Betriebssicherheit der Wandleranordnung unabhängig vom Ort der Einwirkung des Fremdkörpers verbessert ist. Besonders bevorzugt ist die Funktionseinrichtung benachbart zu diesem Wandabschnitt angeordnet.
Vorzugsweise sind zumindest eine oder mehrere dieser Energiewandler, besonders bevorzugt sämtliche dieser Energiewandler als elektrochemischer Energiespeicher ausgebildet. Unter einem elektrochemischen Energiespeicher im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und abzuspeichern. Weiter ist dieser Energiespeicher ausgestaltet, vor der Bereitstellung elektrischer Energie gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil vereinfachter Bauart, indem auf die Zufuhr eines brennbaren Prozessfluids verzichtet werden kann.
Wenn ein Fremdkörper auf die erfindungsgemäße Batterie, insbesondere auf zumindest einen dieser elektrochemischen Energiewandler der
erfindungsgemäßen Batterie einwirkt oder in diese eindringt, beispielsweise bei einem Unfall insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dann kann der Energiewandler beschädigt werden. Es ist beobachtet worden, dass eine Batterie insbesondere nach einer Beschädigung insbesondere eines ihrer Energiewandler unkontrolliert Energie an die Umgebung abgibt. Die erfindungsgemäße Batterie bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung im zweiten Zustand durch ihren
elektrischen Widerstand die Energieabgabe aus der beschädigten Batterie bzw. aus dem beschädigten Energiewandler begrenzt bzw. kontrolliert. Die
erfindungsgemäße Batterie bietet den Vorteil, dass die kontrollierte
Energieabgabe aus der Wandleranordnung bereits bei Beschädigung lediglich einer dieser Funktionseinrichtungen durch den Fremdkörper ermöglicht ist. Die erfindungsgemäße Batterie bietet den Vorteil, dass die parallel geschaltete und im zweiten Zustand elektrisch leitfähige Funktionseinrichtung als zweiter Strompfad zur Verringerung der in der Batterie bzw. Wandleranordnung gespeicherten Energie dient, insbesondere wenn der Fremdkörper sowohl in die Funktionseinrichtung als auch in die Wandleranordnung eingedrungen ist, insbesondere wenn der Fremdkörper die Funktionseinrichtung verformt hat. So wird die in dieser Wandleranordnung gespeicherte Energie verringert, die
Betriebssicherheit der Wandleranordnung und damit die Betriebssicherheit der übergeordneten Batterie erhöht und die zu Grunde liegende Aufgabe gelöst.
Unter einem elektrochemischen Energiewandler im Sinne der Erfindung ist einer Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln und zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Dazu weist der elektrochemische Energiewandler eine Elektrodenbaugruppe auf. Unter einer Elektrodenbaugruppe im Sinne der Erfindung ist eine
Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere der Bereitstellung elektrischer Energie dient. Die Elektrodenbaugruppe weist zumindest zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Diese Elektroden unterschiedlicher Polarität sind durch einen Separator beabstandet, wobei der Separator für Ionen leitfähig ist, nicht aber für Elektronen. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe im
Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die
Elektrodenbaugruppe mit zwei dieser Stromleiteinrichtungen unterschiedlicher Polarität insbesondere stoffschlüssig verbunden, welche zur elektrischen Verbindung mit zumindest einer benachbarten Elektrodenbaugruppe und/oder zumindest mittelbar der elektrischen Verbindung mit dem Verbraucher dienen.
Vorzugsweise weist zumindest eine dieser Elektroden eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie eine Aktivmasse auf. Die Aktivmasse ist auf die Kollektorfolie zumindest einseitig aufgetragen. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und
Aktivmasse ausgetauscht. Vorzugsweise ist mit der Kollektorfolie zumindest eine Ableiterfahne insbesondere stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt sind mit der Kollektorfolie mehrere Ableiterfahnen insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Strom je
Ableiterfahne verringert ist.
Vorzugsweise weist zumindest eine dieser Elektroden eine insbesondere metallische Kollektorfolie sowie zwei Aktivmassen unterschiedlicher Polarität auf, welche auf verschiedenen Flächen der Kollektorfolie angeordnet und durch die Kollektorfolie beabstandet sind. Für diese Anordnung von Aktivmassen ist auch der Begriff„Bizelle" üblich. Beim Laden oder Entladen der Elektrodenbaugruppe werden Elektronen zwischen der Kollektorfolie und Aktivmasse ausgetauscht. Vorzugsweise ist mit der Kollektorfolie zumindest eine Ableiterfahne
insbesondere stoffschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt sind mit der
Kollektorfolie mehrerer Ableiterfahnen insbesondere stoffschlüssig verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Zahl der Elektronen, welche je Zeiteinheit durch eine Ableiterfahne fließen, verringert ist.
Zwei Elektroden unterschiedlicher Polarität sind in der Elektrodenbaugruppe durch einen Separator beabstandet. Der Separator ist für Ionen durchlässig, nicht aber für Elektronen. Vorzugsweise enthält der Separator zumindest einen Teil des Elektrolyts bzw. des Leitsalzes. Vorzugsweise ist der Elektrolyt insbesondere nach dem Verschließen des Energiewandlers im Wesentlichen ohne flüssigen Anteil ausgebildet. Vorzugsweise weist das Leitsalz Lithiumionen auf. Besonders bevorzugt werden Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert.
Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise ausgestaltet, zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und als chemische Energie zu speichern. Die Elektrodenbaugruppe ist vorzugsweise ausgestaltet,
insbesondere gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln, bevor die Elektrodenbaugruppe diese elektrische Energie einem
Verbraucher zur Verfügung stellt. Man spricht dann auch von einer
wiederaufladbaren Elektrodenbaugruppe. Besonders bevorzugt werden Lithiumionen beim Laden in die negative Elektrode eingelagert bzw. interkaliert und beim Entladen wieder ausgelagert.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenwickel ausgebildet, insbesondere als im Wesentlichen zylindrischer Elektrodenwickel. Vorzugsweise ist diese Elektrodenbaugruppe wiederaufladbar. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einfacherer Herstellbarkeit insbesondere dadurch, dass bandförmige Elektroden verarbeitet werden können. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität der
Elektrodenbaugruppe, beispielsweise in Amperestunden [Ah] oder Wattstunden [Wh], seltener in Coulomb [C] angegeben, auf einfache Weise durch weitere
Wicklungen erhöht werden kann. Vorzugsweise ist die Elektrodenbaugruppe als Elektrodenflachwickel ausgebildet. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass dieser raumsparend neben einem weiteren Elektrodenflachwickel insbesondere innerhalb einer Batterie angeordnet werden kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe als im Wesentlichen quaderförmiger Elektrodenstapel ausgebildet.
Vorzugsweise ist diese Elektrodenbaugruppe wiederaufladbar. Der
Elektrodenstapel weist eine vorbestimmte Abfolge von Stapelblättern auf, wobei je zwei Elektrodenblätter unterschiedlicher Polarität von einem Separatorblatt getrennt sind. Vorzugsweise ist jedes Elektrodenblatt mit einer
Stromleiteinrichtung insbesondere stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt einstückig mit der Stromleiteinrichtung ausgebildet. Vorzugsweise sind Elektrodenblätter gleicher Polarität insbesondere über eine gemeinsame Stromleiteinrichtung miteinander elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung der Elektrodenbaugruppe bietet den Vorteil, dass die Ladekapazität der
Elektrodenbaugruppe, beispielsweise in Amperestunden [Ah] oder Wattstunden [Wh], seltener in Coulomb [C] angegeben, auf einfache Weise durch Hinzufügen weiterer Elektrodenblätter erhöht werden kann. Besonders bevorzugt sind zumindest zwei Separatorblätter miteinander verbunden und umschließen eine begrenzende Kante eines Elektrodenblattes. Eine derartige Elektrodenbaugruppe mit einem einzelnen, insbesondere mäanderförmigen Separator ist in der WO 201 1/020545 beschrieben. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem parasitären Strom, ausgehend von dieser begrenzenden Kante zu einem Elektrodenblatt anderer Polarität, begegnet ist. Gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltung ist die Elektrodenbaugruppe als Wandlerbaugruppe ausgebildet. Die Wandlerbaugruppe kann elektrische Energie unter Aufnahme zweier kontinuierlich zugeführter Prozessfluide, deren chemische Reaktion zu einem Edukt, insbesondere unterstützt durch zumindest einen Katalysator, und Abgabe des Eduktes bereitstellen. Unter einem
Prozessfluid sind insbesondere ein Brennstoff und ein Oxidationsmittel zu verstehen. Die Wandlerbaugruppe ist als im Wesentlichen quaderförmiger Elektrodenstapel ausgebildet und weist zumindest zwei insbesondere
blattförmige Elektroden unterschiedlicher Polarität auf. Vorzugsweise ist zumindest die erste Elektrode zumindest bereichsweise mit einem Katalysator beschichtet. Die Elektroden sind beabstandet, vorzugsweise durch einen
Separator bzw. eine Membran, welcher einen Elektrolyt enthält und welcher für Ionen durchlässig ist, nicht aber für Elektronen. Weiter weist der
Energiewandler zwei Fluidführungseinrichtungen auf, welche jeweils benachbart zu den Elektroden unterschiedlicher Polarität angeordnet sind und vorgesehen sind, den Elektroden die Prozessfluide zuzuführen. Der Energiewandler weist zumindest eine der Abfolgen auf: Fluidführungseinrichtung für das erste
Prozessfluid - Elektrode erster Polarität - Membran - Elektrode zweite Polarität - Fluidführungseinrichtung für das zweite Prozessfluid. Vorzugsweise sind mehrere dieser Abfolgen für erhöhte elektrische Spannung in Reihe geschaltet. Während des Betriebs des Energiewandlers wird das erste Prozessfluid der ersten Elektrode zugeführt, insbesondere als Fluidstrom durch Kanäle der ersten Fluidführungseinrichtung. An der ersten Elektrode wird das erste Prozessfluid unter Abgabe von Elektronen ionisiert. Die Elektronen werden über die Elektrode abgeführt, insbesondere über eine der Stromleiteinrichtungen, insbesondere in Richtung eines elektrischen Verbrauchers oder eines benachbarten
Energiewandlers. Das ionisierte erste Prozessfluid wandert durch die für Ionen durchlässige Membran zur zweiten Elektrode. Das zweite dieser Prozessfluide wird der zweiten Elektrode zugeführt, insbesondere als Fluidstrom durch Kanäle der zweiten Fluldführungseinrichtung. An der zweiten Elektrode treffen zusammen: das zweite Prozessfluid, das ionisierte erste Prozessfluid sowie Elektronen von dem elektrischen Verbraucher oder eines benachbarten
Energiewandlers. An der zweiten Elektrode erfolgt eine chemische Reaktion zum Edukt, welches vorzugsweise durch Kanäle der zweiten Fluldführungseinrichtung abgeführt wird.
Unter einer Wandleranordnung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln und zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Die
Wandleranordnung weist zumindest zwei elektrochemische Energiewandler auf, wobei die Energiewandler miteinander elektrisch insbesondere in Reihe verschaltet sind. Vorzugsweise weist die Wandleranordnung zumindest vier
Energiewandler insbesondere in Reihenschaltung auf. Vorzugsweise weist die Wandleranordnung eine Reihenschaltung von so vielen Energiewandlern auf, dass sich eine Spannung der Wandleranordnung von mindestens 12 V ergibt, weiter bevorzugt von mindestens 24 V, weiter bevorzugt von mindestens 36 V, weiter bevorzugt von mindestens 48 V, weiter bevorzugt von mindestens 60 V, weiter bevorzugt von mindestens 72V, weiter bevorzugt von mindestens 84 V, weiter bevorzugt von mindestens 96 V. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Versorgung eines Elektromotors insbesondere eines versorgten Kraftfahrzeugs mit einer höheren Spannung und bei geringerer Stromstärke mit Zuleitungen geringeren Querschnitts und geringeren Gewichts ermöglicht ist.
Die Wandleranordnung weist zwei Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität auf. An diesen Anordnungsanschlüssen liegt die Anordnungsspannung an, wobei die Anordnungsspannung der elektrischen Spannung der
Wandleranordnung bzw. der verschalteten Energiewandler entspricht. Vorzugsweise sind die Anordnungsanschlüsse zur elektrischen Verbindung mit Zuleitungen als Klemmen, als rotationssymmetrische Vorsprünge oder als insbesondere verschweißbare Flächen ausgebildet. Die Anordnungsanschlüsse sind mit den Batterieanschlüssen verbindbar. Vorzugsweise sind die
Anordnungsanschlüsse zumindest zeitweise mit den Batterieanschlüssen verbunden. Dann liegt die Anordnungsspannung auch an den
Batterieanschlüssen an.
Vorzugsweise weist die Wandleranordnung mehrere Speichergruppen auf, wobei eine Speichergruppe mehrere, miteinander verschaltete Energiewandler aufweist. In einer Speichergruppe sind mehrere dieser Energiewandler elektrisch miteinander verschaltet, vorzugsweise in Reihe, wobei die Spannung der Speichergruppe, insbesondere deren Klemmenspannung zumindest zeitweise wenigstens mindestens 12 V beträgt, weiter bevorzugt mindestens 24 V, weiter bevorzugt mindestens 36 V, weiter bevorzugt mindestens 48 V, weiter bevorzugt mindestens 60 V, weiter bevorzugt mindestens 72V, weiter bevorzugt mindestens 84 V, weiter bevorzugt mindestens 96 V. Diese bevorzugte
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Versorgung eines Elektromotors insbesondere eines versorgten Kraftfahrzeugs mit einer höheren Spannung und bei geringerer Stromstärke mit Zuleitungen geringeren Querschnitts und geringeren Gewichts möglich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Wandleranordnung sind mehrere Speichergruppen untereinander in Reihe für eine erhöhte Anordnungsspannung und/oder untereinander parallel für erhöhten elektrischen Strom der
Wandleranordnung verschaltet. Besonders bevorzugt sind mehrere
Speichergruppen miteinander der ausgestaltet, dass die Anordnungsspannung wenigstens 400 V beträgt. Diese bevorzugte Wandleranordnung weist zwei dieser Anordnungsanschlüsse auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil verbesserter Fahrleistungen eines versorgten Kraftfahrzeugs. Unter einem Batterieanschluss im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere dazu dient, zumindest zeitweise mit einem der Anordnungsanschlüsse verbunden zu sein. Dann weist der Batterieanschluss eines der elektrischen Potentiale der Anordnungsspannung auf. Vorzugsweise ist der Batterieanschluss zur insbesondere stoffschlüssigen Verbindung mit elektrischen Zuleitungen als Klemmen, als rotationssymmetrische Vorsprünge oder mit Flächen ausgebildet. Vorzugsweise sind zumindest zeitweise zwei dieser Batterieanschlüsse mit je einem dieser Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität elektrisch verbunden. Vorzugsweise sind diese Batterieanschlüsse aus der Umgebung der Batterie kontaktierbar.
Unter einer Funktionseinrichtung im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche insbesondere vorgesehen ist, zumindest mittelbar mit diesen Anordnungsanschlüssen unterschiedlicher Polarität verbunden zu sein. Die Funktionseinrichtung ist vorgesehen, in einen zweiten Zustand überführt zu werden, wobei die Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität im zweiten Zustand der Funktionseinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind. Dazu sind die Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität mit der
Funktionseinrichtung elektrisch verbunden. In einem ersten Zustand der Funktionseinrichtung sind die Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität voneinander elektrisch isoliert. Die Funktionseinrichtung ist derart ausgestaltet, dass der nicht der Batterie zugehöriger Fremdkörper, welcher aus der
Umgebung auf die Batterie einwirkt, die Funktionseinrichtung in ihren zweiten Zustand überführen kann. Der Fremdkörper leitet die Überführung der
Funktionseinrichtung in ihren zweiten Zustand ein insbesondere durch: · eine Kraft, welche der Fremdkörper auf die Batterie bzw. die
Wandleranordnung ausübt, insbesondere auf deren Wandabschnitt, oder
• eine Beschädigung der Funktionseinrichtung durch den Fremdkörper, oder • ein Eindringen des Fremdkörpers in die Funktionseinrichtung.
Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung ausgestaltet, zumindest einen oder mehrere Wandabschnitte der Wandleranordnung im Wesentlichen vollständig zu bedecken. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung den Schutz der Wandleranordnung unabhängig vom Ort der Einwirkung des Fremdkörpers auf die Funktionseinrichtung oder auf die Wandleranordnung verbessert.
Vorzugsweise beträgt die Wandstärke der Funktionseinrichtung weniger als 1/5 der Dicke eines dieser Energiewandler. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die gravimetrische Energiedichte [Wh/kg] der Wandleranordnung durch die Funktionseinrichtung nur unwesentlich verringert ist.
Nachfolgend werden zu bevorzugende Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Vorzugsweise weist die Batterie zumindest zwei dieser Funktionseinrichtungen auf, welche gegenüberliegende Wandabschnitte der Wandleranordnung besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig bedecken. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtungen den Schutz der Wandleranordnung unabhängig vom Ort der Einwirkung des Fremdkörpers auf die Batterie oder deren Wandleranordnung verbessern. In bevorzugter Ausgestaltung weist die Funktionseinrichtung zumindest einen oder mehrere erste Potentialbereiche, zumindest einen oder mehrere zweite Potentialbereiche sowie zumindest einen oder mehrere Isolierbereiche auf.
Zumindest einer dieser ersten Potentialbereiche ist von einem dieser zweiten Potentialbereiche durch einen dieser Isolierbereiche elektrisch isoliert. Unter einem Potentialbereich im Sinne der Erfindung ist eine Einrichtung zu verstehen, welche elektrisch leitfähig ist und das elektrische Potential einer der Elektroden der Elektrodenbaugruppe aufweist. Besonders bevorzugt sind jeweils einer dieser ersten Potentialbereiche und einer dieser zweiten Potentialbereiche voneinander durch einen dieser Isolierbereiche elektrisch isoliert. Zumindest einer dieser ersten Potentialbereiche dient dazu, mit zumindest einer dieser Elektroden erster Polarität elektrisch verbunden zu sein. Zumindest einer dieser zweiten Potentialbereiche dient dazu, mit zumindest einer dieser Elektroden zweiter Polarität elektrisch verbunden zu sein. Besonders bevorzugt sind sämtliche Elektroden erster Polarität mit zumindest einem dieser erstem
Potentialbereiche elektrisch verbunden und sämtliche Elektroden zweiter Polarität mit zumindest einem dieser zweiten Potentialbereiche elektrisch verbunden.
Wenn ein Fremdkörper in die Funktionseinrichtung eindringt und dabei den Isolierbereich verletzt, dann geraten die dem Isolierbereich benachbarten Potentialbereiche unterschiedlicher Polarität in elektrischen Kontakt. Es wird ein Strompfad geschlossen, welcher mittelbar, d.h. über die Potentialbereiche unterschiedlicher Polarität, zumindest zwei dieser Elektroden unterschiedlicher Polarität elektrisch miteinander verbindet. Über diesen Strompfad kann der Wandleranordnung elektrische Energie bzw. ein Entladestrom entnommen werden. Die elektrisch leitfähigen Potentialbereiche Rp^ Rp2 und insbesondere der elektrische Kontaktwiderstand R« zwischen diesen Potentialbereichen unterschiedlicher Polarität bilden einen summierten Widerstand RG- Dieser summierte Widerstand RG wirkt dem Entladestrom entgegen. Dabei kann der Kontaktwiderstand R« deutlich größer sein als die Widerstände der
Potentialbereiche RP1 , RP2. Wenn der Kontaktwiderstand RK den größten Anteil am summierten Widerstand RG hat, dann wird überwiegend dort die der Wandleranordnung entnommene elektrische Energie in Wärmeenergie gewandelt. Dabei dienen die elektrisch und auch wärmeleitfähigen
Potentialbereiche zur Verteilung der Wärmeenergie. Diese bevorzugte
Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie während Ihres Betriebs, besonders innerhalb eines Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise ist zumindest einer dieser Isolierbereiche als Isolierschicht auf einem dieser Potentialbereiche ausgebildet. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Raumbedarf der Funktionseinrichtung noch weiter reduziert ist.
Vorzugsweise sind die Potentialbereiche und die Isolierbereiche von einem elektrisch nicht leitfähigen Beutel umgeben, besonders bevorzugt von einem Polymerbeutel. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die
Funktionseinrichtung gegenüber einem insbesondere metallischen Zellgehäuse elektrisch isoliert ist. Besonders bevorzugt weist der elektrisch nicht leitfähige Beutel ein Gewebe oder ein Gelege von verstärkenden Fasern, insbesondere Aramidfasern auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einem
Fremdkörper ein Eindringen in die Funktionseinrichtung ein erhöhter mechanischer Widerstand entgegengesetzt ist.
In bevorzugter Ausgestaltung ist zumindest einer dieser Potentialbereiche als Stichschutzlage bzw. stichfest ausgeführt. Dazu weist dieser Potentialbereich auf:
• ein Gewebe oder ein Gelege von verstärkenden Fasern, insbesondere Aramidfasern, und/oder
• zumindest einen oder mehrere metallische Einleger, welche
vorzugsweise miteinander verbunden sind, und/oder
• zumindest einen oder mehrere oxidkeramische Einleger, welche
vorzugsweise plattenförmig ausgebildet sind.
Die bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass dieser Potentialbereich dem Fremdkörper einen erhöhten mechanischen Widerstand gegen dessen Eindringen insbesondere in die Wandleranordnung entgegensetzt. Besonders bevorzugt ist der Potentialbereich, welcher näher zur Wandleranordnung angeordnet ist als Stichschutzlage bzw. stichfest ausgeführt. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der mechanische Schutz der
Wandleranordnung weder die Überführung der Funktionseinrichtung in den zweiten Zustand noch die Schutzwirkung der Funktionseinrichtung nicht behindert.
In bevorzugter Ausgestaltung weist zumindest einer dieser Potentialbereiche zumindest einen oder mehrere elektrische Leiter bzw. Leiterbahnen sowie einen Träger für diese Leiter bzw. Leiterbahnen auf. Vorzugsweise weisen diese elektrischen Leiter Aluminium und/oder Kupfer auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Menge bzw. das Gewicht des Potentialbereichs verringert ist.
Vorzugsweise erstrecken sich diese elektrischen Leiter bzw. Leiterbahnen entlang einer Kante des Potentialbereichs mit einer vorbestimmten
Querschnittsfläche. Auch über die Bemessung der Querschnittsfläche ist der elektrische Widerstand des Potentialbereichs einstellbar. Vorzugsweise weisen die elektrischen Leiter je einen Widerstand von wenigstens 0,1 Ω auf, insbesondere in dem deren Querschnitte entsprechend bemessen sind.
Vorzugsweise sind die elektrischen Leiter bzw. Leiterbahnen untereinander elektrisch und mit zumindest einer dieser Elektroden verbunden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der elektrische Widerstand des Potentialbereichs bzw. der Funktionseinrichtung einstellbar ist.
Wenn ein Fremdkörper in die Funktionseinrichtung eindringt und dabei den Isolierbereich verletzt, dann geraten die dem Isolierbereich benachbarten Potentialbereiche unterschiedlicher Polarität in elektrischen Kontakt. Es wird ein Strompfad geschlossen, welcher mittelbar, d.h. über die Potentialbereiche unterschiedlicher Polarität, zumindest zwei dieser Elektroden unterschiedlicher Polarität elektrisch miteinander verbindet. Über diesen Strompfad kann der Wandleranordnung elektrische Energie bzw. ein Entladestrom entnommen werden. Die elektrisch leitfähigen Potentialbereiche RP , RP2 und insbesondere der elektrische Kontaktwiderstand RK zwischen diesen Potentialbereichen unterschiedlicher Polarität bilden einen summierten Widerstand RQ. Dieser summierte Widerstand RG wirkt dem Entladestrom entgegen. Dabei kann der Kontaktwiderstand R« deutlich größer sein als die Widerstände der
Potentialbereiche RPi , RP2. Wenn der Kontaktwiderstand R« den größten Anteil am summierten Widerstand RG hat, dann wird überwiegend dort die der Wandleranordnung entnommene elektrische Energie in Wärmeenergie gewandelt. Dabei dienen die elektrisch und auch wärmeleitfähigen
Potentialbereiche zur Verteilung der Wärmeenergie. Diese bevorzugte
Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie während Ihres Betriebs, besonders innerhalb eines Kraftfahrzeugs.
In bevorzugter Ausgestaltung weist dieser Isolierbereich zumindest eine oder mehrere Ausnehmungen auf, welche der elektrischen Berührung des ersten Potentialbereichs mit dem zweiten Potentialbereich dienen. Indem der
Fremdkörper diese Funktionseinrichtung verformt, insbesondere den der Umgebung zugewandten Potentialbereich, kann eine elektrischen Berührung des ersten Potentialbereichs und des zweitem Potentialbereichs durch eine dieser Ausnehmungen auch ohne Eindringen des Fremdkörpers in die
Funktionseinrichtung hergestellt werden. Dabei erstreckt sich zumindest einer dieser Potentialbereiche durch diese Ausnehmung in Richtung der anderen dieser Potentialbereiche. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung auch ohne das Eindringen des Fremdkörpers in den zweiten Zustand überführt werden kann, insbesondere auf eine bloße
Verformung der Funktionseinrichtung. Besonders bevorzugt weist dieser
Isolierbereich eine Anordnung von Ausnehmungen auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung den Schutz der
Wandleranordnung unabhängig vom Ort der Einwirkung des Fremdkörpers auf die Sekundärzelle bzw. deren Zellgehäuse verbessert ist. Vorzugsweise weist die Funktionseinrichtung eine Substanz zur Reaktion mit Fluorwasserstoff auf, besonders bevorzugt Calciumchlorid. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass Fluorwasserstoff innerhalb des Zellgehäuses gebunden werden kann. Eine erste bevorzugte Ausführungsform dieser Funktionseinrichtung weist einen ersten Potentialbereich und einen zweiten Potentialbereich auf, welche vorzugsweise als Metallfolien ausgebildet sind. Der Isolierbereich ist als isolierende Folie ausgebildet, vorzugsweise als Polymerfolie oder aus Papier, und zwischen den beiden Potentialbereichen angeordnet. Die Elektroden erster Polarität sind elektrisch mit dem ersten Potentialbereich und die Elektroden zweiter Polarität mit dem zweiten Potentialbereich verbunden. Die
Funktionseinrichtung ist so bemessen, dass zumindest einer dieser
Wandabschnitte von der Funktionseinrichtung im Wesentlichen vollständig bedeckt ist. Vorzugsweise sind die Potentialbereiche und der Isolierbereich von einem elektrisch nicht leitfähigen Beutel umgeben, besonders bevorzugt von einem Polymerbeutel. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die
Funktionseinrichtung gegenüber einem insbesondere metallischen Zellgehäuse elektrisch isoliert ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die
Funktionseinrichtung im Zellgehäuse nur wenig Raum einnimmt. Diese
Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung kostengünstig hergestellt werden kann. Vorzugsweise ist die Funktionseinrichtung so bemessen, dass zumindest zwei oder drei benachbarte dieser Wandabschnitte der Wandleranordnung im Wesentlichen vollständig bedeckt sind. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtungen den Schutz der Wandleranordnung weitgehend unabhängig vom Ort der Einwirkung des Fremdkörpers auf die Sekundärzelle bzw. deren Zellgehäuse verbessern.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Funktionseinrichtung entspricht im Wesentlichen der vorgenannten bevorzugten Ausführungsform, wobei einer dieser Potentialbereiche, welcher der Wandleranordnung zugewandt ist, als Stichschutzlage bzw. stichfest ausgebildet ist. Weiter weist dieser Potentialbereich einen Träger auf, insbesondere eine Tragschicht, auf welchem mehrere elektrische Leiter angeordnet und dem Isolierbereich zugewandt sind. Die mehreren elektrischen Leiter weisen je einen vorbestimmten elektrischen Widerstand von wenigstens 0,1 Ω auf. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung einen mechanischen Schutz der Wandleranordnung bietet. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung im zweiten Zustand den Entladestrom begrenzt.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Funktionseinrichtung entspricht im Wesentlichen einer der vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen, wobei zumindest einer dieser Isolierbereiche zumindest eine oder mehrere
Ausnehmungen aufweist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Funktionseinrichtung auch ohne das Eindringen des Fremdkörpers in den zweiten Zustand überführt werden kann, insbesondere auf eine bloße
Verformung der Funktionseinrichtung.
Eine bevorzugte Weiterbildung der vorgenannten bevorzugten
Ausführungsformen der Funktionseinrichtung weist einen Stapel von ersten Potentialbereichen, zweiten Potentialbereichen und Isolierbereichen auf. Der Stapel weist mehrere Abfolgen aus einem dieser ersten Potentialbereiche, einem dieser Isolierbereiche und einem dieser zweiten Potentialbereiche auf. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass mit zunehmender Eindringtiefe des Fremdkörpers mehrere Isolierbereiche beschädigt und mehrere Strompfade ausgebildet werden, wodurch die Heizleistung des Entladestroms verteilt wird. In bevorzugter Ausgestaltung weist die Batterie einen Entladewiderstand auf, welcher insbesondere vorgesehen ist, elektrische Energie aus der
Wandleranordnung in Wärmeenergie zu wandeln. Der Entladewiderstand ist zwischen einen dieser Anordnungsanschlüsse und einen dieser
Potentialbereiche geschaltet. Vorzugsweise ist der Entladewiderstand insbesondere wärmeleitend mit einem dieser Wandabschnitte verbunden. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein Entladestrom, welcher der
Wandleranordnung im zweiten Zustand der Funktionseinrichtung entnehmbar ist, durch den Entladewiderstand begrenzbar ist. Vorzugsweise weist der Entladewiderstand insbesondere im zweiten Zustand einen vorbestimmten elektrischen Widerstand [Ω] auf. Vorzugsweise beträgt der elektrische Widerstand mindestens 0,5 Ω, weiter bevorzugt mindestens 1 Ω, weiter bevorzugt mindestens 2 Ω, weiter bevorzugt mindestens 5 Ω, weiter bevorzugt mindestens 10 Ω, weiter bevorzugt mindestens 20 Ω, weiter bevorzugt mindestens 50 Ω, weiter bevorzugt mindestens 100 Ω, weiter bevorzugt mindestens 200 Ω, weiter bevorzugt mindestens 500 Ω, weiter bevorzugt höchstens 1000 Ω. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein
Entladestrom, welcher der Wandleranordnung im zweiten Zustand der
Funktionseinrichtung entnehmbar ist, durch den Entladewiderstand begrenzbar ist. So ist auch die elektrische Heizleistung begrenzbar. Besonders bevorzugt ist der Entladewiderstand an die elektrische Spannung der Wandleranordnung derart angepasst, dass die Heizleistung im Widerstand im zweiten Zustand auf höchstens 500 W begrenzt ist, weiter bevorzugt auf höchstens 200 W, weiter bevorzugt auf höchstens 100 W, weiter bevorzugt auf höchstens 50 W, weiter bevorzugt auf höchstens 20 W, weiter bevorzugt auf höchstens 10 W, weiter bevorzugt auf höchstens 5W, weiter bevorzugt auf höchstens 2 W, weiter bevorzugt auf höchstens 1 W. Somit bewirkt ein Entladestrom, welcher im zweiten Zustand durch den Entladewiderstand fließt, lediglich eine begrenzte Heizleistung. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einer beschleunigten thermischem Alterung der Wandleranordnung bzw. eines ihrer Energiewandler begegnet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Batterie einen Stromunterbrecher auf, welcher zwischen einen dieser Anordnungsanschlüsse und einen dieser
Batterieanschlüsse insbesondere derselben Polarität geschaltet ist. Der
Stromunterbrecher dient insbesondere dazu, die Wandleranordnung gegenüber der Umgebung elektrisch zu isolieren, insbesondere im zweiten Zustand der Funktionseinrichtung. Der Stromunterbrecher dient insbesondere dazu, die elektrische Verbindung zwischen einem dieser Anordnungsanschlüsse und einem zugehörigen dieser Batterieanschlüsse insbesondere derselben Polarität zumindest zeitweise zu unterbrechen, vorzugsweise im zweiten Zustand der Funktionseinrichtung. Der Stromunterbrecher ist insbesondere vorgesehen, aktiviert zu werden und im aktivierten Zustand die elektrische Verbindung zwischen diesem Anordnungsanschluss und dem Batterieanschluss
insbesondere derselben Polarität zu unterbrechen. Dazu ist der
Stromunterbrecher vorzugsweise zwischen den Anordnungsanschluss erster Polarität und den Batterieanschluss erster Polarität oder zwischen den
Anordnungsanschluss zweiter Polarität und den Batterieanschluss zweiter Polarität geschaltet.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist der Stromunterbrecher als angesteuerter Schalter ausgebildet. Vorzugsweise ist der Stromunterbrecher ausgebildet mit einem Halbleiterschalter oder mit einem Relais, welches zum Öffnen eines zugeordneten Schalters vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Stromunterbrecher von einer Batteriesteuereinrichtung angesteuert.
Insbesondere im zweiten Zustand der Funktionseinrichtung ist der angesteuerte Schalter zumindest zeitweise geöffnet. Der angesteuerte Schalter kann nach einem vorbestimmten Zeitintervall wieder geschlossen werden. Diese
bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil, dass nach dem Schließen des Schalters die elektrische Spannung der Wandleranordnung über die
Batterieanschlüsse gemessen werden kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Stromunterbrecher mit einer insbesondere von der Batteriesteuereinrichtung angesteuerten
Trenneinrichtung und einem elektrischen Leiter ausgebildet. Der elektrische Leiter ist zwischen diesen Anordnungsanschluss und diesen Batterieanschluss geschaltet. Die Trenneinrichtung ist vorgesehen, auf die elektrischen Leiter derart einzuwirken, dass dessen elektrische Leitfähigkeit weitgehend, insbesondere im Wesentlichen vollständig verloren geht. Vorzugsweise ist die Trenneinrichtung ausgestaltet, den elektrischen Leiter zu zerteilen, so dass der Strompfad zwischen Anordnungsanschluss und Batterieanschluss unterbrochen ist. Die elektrische Spannung der Wandleranordnung liegt nach Eintreten des zweiten Zustands an den Batterieanschlüssen nicht mehr an. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie,
insbesondere auch nach schädlicher Einwirkung eines Fremdkörpers.
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Batterie zumindest einen Messfühler auf.
Dieser Messfühler ist vorgesehen, einen Betriebsparameter der Batterie, insbesondere der Wandleranordnung zu erfassen. Zumindest zeitweise stellt der
Messfühler ein Signal insbesondere der Batteriesteuereinrichtung zur Verfügung.
Vorzugsweise ist der Messfühler ausgebildet als: Spannungsfühler, Stromfühler,
Temperaturfühler bzw. Thermoelement, Drucksensor, ein Stoffsensor für einen chemischen Stoff, Gassensor, Flüssigkeitssensor, Lagesensor oder
Beschleunigungssensor. Besonders bevorzugt ist der Messfühler als
Temperaturfühler oder Beschleunigungssensor ausgestaltet.
Unter einem Betriebsparameter im Sinne der Erfindung ist ein Parameter insbesondere der Wandleranordnung zu verstehen, welcher insbesondere
• einen Rückschluss auf einen erwünschten Betriebszustand der
Wandleranordnung gestattet, und/oder
• einen Rückschluss auf einen ungeplanten bzw. unerwünschten
Betriebszustand der Wandleranordnung gestattet, und/oder
• durch einen Messfühler feststellbar ist, wobei der Messfühler zumindest zeitweise ein Signal zur Verfügung stellt, vorzugsweise eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom insbesondere der
Wandleranordnung, und/oder • von einer Steuereinrichtung, insbesondere einer
Batteriesteuereinrichtung, verarbeitet wird, insbesondere mit einem Zielwert verknüpft wird, insbesondere mit einem anderen erfassten Parameter verknüpft wird, und/oder · Aufschluss über die Anordnungsspannung, den Anordnungsstrom, die
Anordnungstemperatur, die Integrität der Wandleranordnung, das Freiwerden einer Substanz aus der Wandleranordnung, das Vorliegen einer Fremdsubstanz insbesondere aus der Umgebung der
Wandlerordnung und/oder den Ladezustand ermöglicht, und/oder · eine Überführung der Wandleranordnung in einen anderen
Betriebszustand nahe legt.
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Batterie eine Anzeigeeinrichtung auf. Die Anzeigeeinrichtung ist vorgesehen, insbesondere den zweiten Zustand der Funktionseinrichtung anzuzeigen und/oder eine entsprechende Information insbesondere an eine Batteriesteuerung oder einer unabhängigen Steuerung zu übermitteln. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass einer Person eine Information über den Zustand der Batterie, der Wandleranordnung oder der Funktionseinrichtung zur Verfügung gestellt werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Anzeigeeinrichtung ausgestaltet als: Piepser, lichtemittierende Diode, Infrarotschnittstelle, GPS-Einrichtung, GSM-Baugruppe, erste Nahfunkeinrichtung oder Transponder.
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Batterie eine Batteriesteuereinrichtung auf. Die Batteriesteuereinrichtung ist zur Steuerung der Batterie bzw. der Wandleranordnung vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die
Batteriesteuereinrichtung zur Verarbeitung eines Signals eines dieser Messfühler und/oder zur Betätigung eines dieser Stromunterbrecher
vorgesehen.
In bevorzugter Ausgestaltung kann zumindest einem dieser Energiewandler ein Strom von mindestens 50 A entnommen werden, weiter bevorzugt von mindestens 100 A, weiter bevorzugt von mindestens 200 A, weiter bevorzugt von mindestens 500 A, weiter bevorzugt 5 von höchstens 1000 A. Diese
Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Leistungsfähigkeit des von dem Energiewandler versorgten Verbrauchers.
In bevorzugter Ausgestaltung kann zumindest einer dieser Energiewandler eine Spannung, insbesondere eine Klemmenspannung von mindestens 1 ,2 V zur
Verfügung stellen, weiter bevorzugt von mindestens 1 ,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 2 V, weiter bevorzugt von mindestens 2,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 3 V, weiter bevorzugt von mindestens 3,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 4 V, weiter bevorzugt von mindestens 4,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 5 V, weiter bevorzugt von mindestens 5,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 6 V, weiter bevorzugt von mindestens 6,5 V, weiter bevorzugt von mindestens 7 V, 15 weiter bevorzugt von höchstens 7,5 V. Vorzugsweise weist der Energiewandler Lithium oder Lithium-Ionen auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Energiedichte des Energiewandlers. In bevorzugter Ausgestaltung kann zumindest einer dieser Energiewandler zwischen -40 °C und 100 °C betrieben werden, weiter bevorzugt zwischen -20 °C und 80 °C, weiter 20 bevorzugt zwischen -10 °C und 60 °C, weiter bevorzugt zwischen 0 °C und 40 °C. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer möglichst uneingeschränkten Aufstellung bzw. Verwendung der Energiewandlers zur Versorgung eines Verbrauchers, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder einer stationären Anlage bzw. Maschine. ln bevorzugter Ausgestaltung weist zumindest einer dieser Energiewandler eine Ladekapazität von mindestens 3 Amperestunden [Ah] auf, weiter bevorzugt von mindestens 5 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 10 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 20 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 50 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 100 Ah, weiter bevorzugt von mindestens 200 Ah, weiter bevorzugt von höchstens 500 Ah. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Betriebsdauer des von dem Energiewandler versorgten
Verbrauchers.
In bevorzugter Ausgestaltung weist zumindest einer dieser Energiewandler eine gravimetrische Energiedichte von mindestens 50 Wh/kg auf, weiter bevorzugt von mindestens 100 Wh/kg, weiter bevorzugt von mindestens 200 Wh/kg, weiter bevorzugt von weniger als 500 Wh/kg. Vorzugsweise weist der Energiewandler Lithium oder Lithium-Ionen auf. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil einer verbesserten Energiedichte des Energiewandlers. In bevorzugter Ausgestaltung weist die Batterie einen ersten Schaltungsknoten auf. Dieser Schaltungsknoten dient der elektrischen Verbindung mehrerer Bauteile bzw. Baugruppen der Batterie. Von diesen Schaltungsknoten gehen aus: eine erste Reihenschaltung aus einem dieser Stromunterbrecher und dem Batterieanschluss erster Polarität, wobei der Stromunterbrecher näher am Schaltungsknoten angeordnet ist, wobei bei aktiviertem
Stromunterbrecher der Strompfad zwischen diesem Schaltungsknoten und dem Batterieanschluss erster Polarität unterbrochen ist,
• eine zweite Reihenschaltung aus zumindest einer dieser
Funktionseinrichtungen und einem dieser Entladewiderstände, • eine Zuleitung zu dieser Wandleranordnung, insbesondere zu dem Anordnungsanschluss erster Polarität.
Wenn bei aktiviertem Stromunterbrecher, insbesondere im zweiten Zustand der Funktionseinrichtung, der Strompfad zwischen diesem Schaltungsknoten und dem Batterieanschluss erster Polarität unterbrochen ist, dann liegt die
Anordnungsspannung nicht an den Batterieanschlüssen an. Die
Wandleranordnung soll bei aktiviertem Stromunterbrecher keine Energie abgeben können.
Vorzugsweise ist die zweite Reihenschaltung mit dem Anordnungsanschluss zweiter Polarität elektrisch derart verbunden, dass zumindest zeitweise ein
Stromkreis aus der Wandleranordnung, diesem Entladewiderstand und dieser Funktionseinrichtung gebildet ist, besonders bevorzugt im zweiten Zustand.
Vorzugsweise ist der Anordnungsanschluss zweiter Polarität mit dem
Batterieanschluss zweiter Polarität elektrisch verbunden. Dabei liegt zumindest zeitweise, insbesondere bei nicht aktiviertem Stromunterbrecher die
Anordnungsspannung der Wandleranordnung an den Batterieanschlüssen unterschiedlicher Polarität an.
Besonders wenn ein Fremdkörper aus der Umgebung auf die Batterie, auf deren Wandleranordnung oder zumindest auf einen ihrer Energiewandler einwirkt oder in diese eindringt, beispielsweise bei einem Unfall insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, dann kann dieser Energiewandler beschädigt werden. Wenn die Funktionseinrichtung ihren zweiten Zustand angenommen hat, und der
Wandleranordnung Energie entnommen wird, dann kann mittels des
Stromunterbrechers die Anordnungsspannung von den Batterieanschlüssen abgekoppelt werden. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit, besonders für bergende Personen bei einem Unfall des zugehörigen Kraftfahrzeugs. Eine bevorzugte Ausführungsform der Batterie weist diese Wandleranordnung mit zwei dieser Anordnungsanschlüsse unterschiedlicher Polarität auf. Weiter weist die Batterie zwei dieser Batterieanschlüsse unterschiedlicher Polarität auf, wobei die Anordnungsspannung der Wandleranordnung zumindest zeitweise an diesen Batterieanschlüssen unterschiedlicher Polarität anliegt. Vorzugsweise ist der Anordnungsanschluss zweiter Polarität mit dem Batterieanschluss zweiter Polarität elektrisch verbunden, wobei zumindest zeitweise die
Anordnungsspannung der Wandleranordnung an den Batterieanschlüssen anliegt. Weiter weist die Batterie die erste Reihenschaltung aus einem dieser Stromunterbrecher und dem Batterieanschluss erster Polarität auf, wobei der
Stromunterbrecher näher am Schaltungsknoten angeordnet ist. Weiter weist die Batterie die zweite Reihenschaltung aus zumindest einer dieser
Funktionseinrichtung und einem dieser Entladewiderstand auf. Vorzugsweise ist die zweite Reihenschaltung mit dem Anordnungsanschluss zweiter Polarität elektrisch derart verbunden, dass zumindest zeitweise ein Stromkreis aus der Wandleranordnung, diesem Entladewiderstand und dieser Funktionseinrichtung gebildet ist, besonders bevorzugt im zweiten Zustand der Funktionseinrichtung. Weiter weist die Batterie den ersten Schaltungsknoten auf. Vorzugsweise weist die Batterie zumindest einen dieser Messfühler, diese Batteriesteuereinrichtung und/oder eine dieser Anzeigeeinrichtungen auf.
Bei dieser Ausführungsform begrenzt bzw. kontrolliert dieser Entladewiderstand im zweiten Zustand dieser Funktionseinrichtung die der Wandleranordnung entnommene Energie. Mittels des Stromunterbrechers kann die
Anordnungsspannung von den Batterieanschlüssen abgekoppelt werden. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die Batterie eine Parallelschaltung zumindest zwei oder mehrerer dieser
Funktionseinrichtungen auf. Diese mehreren Funktionseinrichtungen sind benachbart zu verschiedenen Wandabschnitten der Wandleranordnung angeordnet. So wird bereits bei Überführung lediglich einer der Funktionseinrichtungen in ihren zweiten Zustand der zweite Strompfad zur Verringerung der in der Batterie bzw. Wandleranordnung gespeicherten Energie gebildet. Vorzugsweise weist die Batterie zwei, vier oder sechs dieser
Funktionseinrichtungen auf, wobei je zwei dieser Funktionseinrichtungen benachbart zu gegenüberliegenden, insbesondere parallel angeordneten
Wandabschnitten angeordnet sind. Diese bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil, dass die Sicherheit der Batterie unabhängig vom Ort der Einwirkung des Fremdkörpers auf die Batterie erhöht ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die Batterie diese Batteriesteuereinrichtung, zumindest einen dieser Messfühler, zumindest eine dieser Anzeigeeinrichtungen sowie eine von der
Batteriesteuereinrichtung angesteuerte Überbrückungseinrichtung dieser Funktionseinrichtung auf. Die Überbrückungseinrichtung dient dazu, zumindest teilweise einen Strompfad bereitzustellen, welche die Entnahme von Energie aus der Wandleranordnung über diesen Entladewiderstand ermöglicht. Die
Überbrückungseinrichtung weist einen Schalter auf, welcher elektrisch parallel zu der Funktionseinrichtung geschaltet ist. Die Batteriesteuereinrichtung ist die signalverbunden mit diesem Messfühler, dieser Anzeigeeinrichtung, diesem Stromunterbrecher und dem Schalter dieser Überbrückungseinrichtung. Die Batteriesteuereinrichtung ist ausgestaltet, den Schalter der
Überbrückungseinrichtung zu schließen, insbesondere wenn das Signal eines dieser Messfühler auf einen unerwünschten Betriebszustand der
Wandleranordnung schließen lässt. Die Batteriesteuereinrichtung ist
insbesondere ausgestaltet, zeitgleich mit Schließen des Schalters der
Überbrückungseinrichtung die Anzeigeeinrichtung zu aktivieren. Vorzugsweise ist der Messfühler ausgebildet als Temperaturfühler insbesondere für die
Temperatur der Wandleranordnung, als Spannungsfühler insbesondere für die Anordnungsspannung oder als Beschleunigungssensor für eine Beschleunigung, welcher die Batterie bzw. deren Wandleranordnung ausgesetzt ist. Bei dieser Weiterbildung kann der Wandleranordnung insbesondere bei einem Unfall insbesondere eines Kraftfahrzeugs auch ohne mechanische Beschädigung der Batterie durch einen Fremdkörper Energie entnommen werden. Diese
bevorzugte Weiterbildung bietet den Vorteil erhöhter Betriebssicherheit der Batterie, besonders für bergende Personen bei einem Unfall des zugehörigen Kraftfahrzeugs.
Das nachfolgend beschriebene Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Batterie oder einer ihrer bevorzugten Ausgestaltungen, Ausführungsformen oder Weiterbildungen dient insbesondere zum Überführen der Funktionseinrichtung in den zweiten Zustand. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch:
51 Eindringen des nicht der Batterie zugehörigen Fremdkörpers in zumindest eine dieser Funktionseinrichtungen, und/oder
52 elektrisches Verbinden des ersten Potentialbereichs mit dem zweiten Potentialbereich, insbesondere durch den nicht der Batterie zugehörigen Fremdkörper.
Wenn ein Fremdkörper in die Funktionseinrichtung eindringt und dabei den Isolierbereich verletzt, dann geraten die dem Isolierbereich benachbarten
Potentialbereiche unterschiedlicher Polarität in elektrischen Kontakt. Es wird ein Strompfad geschlossen, welcher mittelbar, d.h. über die Potentialbereiche unterschiedlicher Polarität, zumindest zwei dieser Elektroden unterschiedlicher Polarität elektrisch miteinander verbindet. Über diesen Strompfad kann der Wandleranordnung elektrische Energie bzw. ein Entladestrom entnommen werden. Die elektrisch leitfähigen Potentialbereiche RPi , RP2 und insbesondere der elektrische Kontaktwiderstand R« zwischen diesen Potentialbereichen unterschiedlicher Polarität bilden einen summierten Widerstand RG. Dieser summierte Widerstand RG wirkt dem Entladestrom entgegen. Dabei kann der Kontaktwiderstand R« deutlich größer sein als die Widerstände der
Potentialbereiche RPi , RP2. Wenn der Kontaktwiderstand RK den größten Anteil am summierten Widerstand RG hat, dann wird überwiegend dort die der Wandleranordnung entnommene elektrische Energie in Wärmeenergie gewandelt. Dabei dienen die elektrisch und auch wärmeleitfähigen
Potentialbereiche zur Verteilung der Wärmeenergie. Diese bevorzugte
Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie während Ihres Betriebs, besonders innerhalb eines Kraftfahrzeugs.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens dient insbesondere zum
Überführen der Batterie in einen dritten Zustand, insbesondere aus dem zweiten Zustand der Funktionseinrichtung. Diese Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch:
S3 Entnehmen eines elektrischen Stroms aus der Wandleranordnung,
insbesondere während eines vorbestimmten ersten Zeitintervalls, insbesondere über den Entladewiderstand.
Nach S3, insbesondere im Anschluss an das erste Zeitintervall ist die
Wandleranordnung in den dritten Zustand überführt. Dieser dritte Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wandleranordnung eine gegenüber der Batteriespannung verringerte, vorbestimmte Batterierestspannung aufweist. Vorzugsweise überwacht die Batteriesteuereinrichtung den Schritt S3.
Vorzugsweise zeigt eine LED an, dass eine Überführung der Wandleranordnung in den dritten Zustand eingeleitet wird bzw. erfolgt ist.
Vorzugsweise beträgt das vorbestimmte erste Zeitintervall wenigstens 10 s, weiter bevorzugt 20 s, weiter bevorzugt 50 s, weiter bevorzugt 100 s, weiter bevorzugt 200 s, weiter bevorzugt 1000 s, weiter bevorzugt weniger als 1 h.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung dieses Verfahrens ist der dritte Zustand mittels der vorbestimmten Batterierestladung definiert. Dabei beträgt die vorbestimmte Batterierestladung maximal 90 % der Batterienennladung bzw. maximalen Batterieladung, weiter bevorzugt maximal 80 %, weiter bevorzugt maximal 70 %, weiter bevorzugt maximal 60 %, weiter bevorzugt maximal 50 %, weiter bevorzugt maximal 40 %, weiter bevorzugt maximal 30 %, weiter bevorzugt maximal 20 % weiter bevorzugt minimal 5 %.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung dieses Verfahrens ist der dritte Zustand mittels der vorbestimmten Restspannung zumindest eines dieser Energiewandler definiert. Dabei beträgt die vorbestimmte Restladung maximal 3,5 V beträgt, weiter bevorzugt maximal 3 V, weiter bevorzugt maximal 2,8 V, weiter bevorzugt maximal 2,6 V, weiter bevorzugt maximal 2,4 V, weiter bevorzugt 20 maximal 2,2 V, weiter bevorzugt maximal 2 V, weiter bevorzugt maximal 1 ,5 V, weiter bevorzugt maximal 1 ,2 V, weiter bevorzugt maximal 1 V, weiter bevorzugt maximal 0,5 V, weiter bevorzugt minimal 0,2 V.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass die Energieabgabe aus der Wandleranordnung durch den elektrischen Widerstand der
Funktionseinrichtung, vorzugsweise durch den Entladewiderstand begrenzt bzw. kontrolliert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass die Energieabgabe aus der Wandleranordnung bereits bei Beschädigung lediglich der Funktionseinrichtung durch den Fremdkörper kontrolliert ist. Das
erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass die in der
Wandleranordnung gespeicherte Energie über die parallel geschaltete und im zweiten Zustand elektrisch leitfähige Funktionseinrichtung verringert werden kann, insbesondere wenn der Fremdkörper sowohl in die Funktionseinrichtung als auch in die Wandleranordnung eingedrungen ist, insbesondere wenn der Fremdkörper die Funktionseinrichtung verformt hat. So werden die
Betriebssicherheit der Wandleranordnung und damit die Betriebssicherheit der übergeordneten Batterie erhöht.
Für den Betrieb gemäß diesem zweiten Verfahren besonders geeignet ist eine Batterie, welche mit einem dieser Entladewiderstände und einer LED
ausgestaltet ist. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Energieabgabe aus der Wandleranordnung durch den elektrischen Widerstand des Entladewiderstands begrenzt bzw. kontrolliert ist. Diese bevorzugte
Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass aus der Umgebung erkennbar ist, ob die Funktionseinrichtung in den zweiten Zustand zu überführen ist bzw. überführt wurde. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens dient insbesondere zum Abkoppeln der Anordnungsspannung von den Batterieanschlüssen. Diese bevorzugte Ausgestaltung ist gekennzeichnet durch:
S4 Aktivieren des Stromunterbrechers, insbesondere mittels der
Batteriesteuereinrichtung, worauf insbesondere die elektrische
Verbindung zwischen einem dieser Batterieanschlüsse (3a) insbesondere erster Polarität und einem dieser Anordnungsanschlüsse (6a) derselben Polarität unterbrochen wird.
Dieser Stromunterbrecher ist zwischen einen dieser Anordnungsanschlüsse und einen dieser Batterieanschlüsse derselben Polarität geschaltet, vorzugsweise zwischen den Anordnungsanschluss erster Polarität und den Batterieanschluss erster Polarität oder zwischen den Anordnungsanschluss zweiter Polarität und den Batterieanschluss zweiter Polarität. Nach Aktivieren des Stromunterbrechers ist die elektrische Verbindung zwischen den an den Stromunterbrecher angeschlossenen Anordnungsanschluss und Batterieanschluss unterbrochen. Somit ist die Anordnungsspannung von den Batterieanschlüssen insbesondere nach S4 abgekoppelt. Diese bevorzugte Ausgestaltung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie, insbesondere auch nach schädlicher
Einwirkung eines Fremdkörpers.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt: schematisch eine Batterie gemäß dem Hauptanspruch,
Fig. 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Batterie mit
Entladewiderstand und Stromunterbrecher, schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Batterie mit
Entladewiderstand, besonderem Stromunterbrecher und
Anzeigeeinrichtung und erstem Schaltungsknoten, schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel der Batterie mit vier Funktionseinrichtungen, Entladewiderstand, Stromunterbrecher, Batteriesteuereinrichtung und erstem Schaltungsknoten, Fig. 5 schematisch eine fünftes Ausführungsbeispiel der Batterie mit
Entladewiderstand, Stromunterbrecher, Batteriesteuereinrichtung, Messfühlern, erstem Schaltungsknoten, mit Überbrückungseinrichtung.
Figur 1 zeigt schematisch eine Batterie 1 gemäß dem Hauptanspruch. Die Batterie 1 ist mit dieser Wandleranordnung 2, zwei dieser Batterieanschlüsse 3, 3a sowie einer Funktionseinrichtung 5 ausgebildet. Es ist nicht dargestellt, dass die Funktionseinrichtung 5 benachbart zu einem dieser Wandabschnitte der Wandleranordnung 2 angeordnet ist. Es ist, anders als in Figur 4, auch nicht dargestellt, dass mehrere dieser Funktionseinrichtungen benachbart zu je einem dieser Wandabschnitte angeordnet sind und vorzugsweise diese
Wandabschnitte jeweils im Wesentlichen vollständig abdecken.
Die Wandleranordnung 2 weist zumindest zwei elektrochemische
Energiewandler in Reihenschaltung sowie zwei Anordnungsanschlüsse 6, 6a unterschiedlicher Polarität auf. Batterieanschlüsse 3, 3a sind an die
Anordnungsanschlüsse 6, 6a angeschlossen, vorliegend mittels zweier
Stromschienen unterschiedlicher Polarität. Die Funktionseinrichtung 5 ist elektrisch mit den Anordnungsanschlüssen 6, 6a unterschiedlicher Polarität verbunden, vorliegend ebenfalls mittels dieser Stromschienen. Wenn die Funktionseinrichtung 5 in ihren zweiten Zustand überführt wird, dann sind die Anordnungsanschlüsse 6, 6a unterschiedlicher Polarität miteinander verbunden. Dann fließt ein elektrischer Strom durch die Funktionseinrichtung 5, welcher die in der Wandleranordnung 2 enthaltene Energie verringert. Dabei begrenzt der Widerstand der Funktionseinrichtung 5 diesen elektrischen Strom.
Figur 2 zeigt schematisch das zweite Ausführungsbeispiel der Batterie 1 mit Entladewiderstand 1 1 und Stromunterbrecher 12. Nachfolgend sind lediglich die wesentlichen Unterschiede gegenüber der Batterie gemäß Figur 1 dargelegt.
Der Entladewiderstand 1 1 ist zwischen die Funktionseinrichtung 5 und einen dieser Anordnungsanschlüsse 6 geschaltet. Die Batterie 1 weist diesen ersten Schaltungsknoten 16 auf. Von diesem Schaltungsknoten 16 gehen aus eine Zuleitung zur Funktionseinrichtung 5, eine Zuleitung zum Anordnungsanschluss 6a erster Polarität sowie eine Zuleitung zum Stromunterbrecher 12. Der
Stromunterbrecher 12 ist zwischen den Batterieanschluss 3a erster Polarität und den Schaltungsknoten 16 geschaltet und als Schalter ausgebildet. Wenn die Funktionseinrichtung 5 in ihren zweiten Zustand überführt ist, dann sind die Anordnungsanschlüsse 6, 6a unterschiedlicher Polarität miteinander verbunden. Dann fließt ein elektrischer Strom durch die Funktionseinrichtung 5 sowie den
Entladewiderstand 1 1. Dabei begrenzt die Reihenschaltung der Widerstände aus der Funktionseinrichtung 5 und dem Entladewiderstand 1 1 diesen elektrischen Strom. Wenn der Stromunterbrecher 12 aktiviert ist, dann ist die elektrische Verbindung zwischen dem Anordnungsanschluss 6a erster Polarität und dem Batterieanschluss 3a erster Polarität unterbrochen. Somit liegt die
Anordnungsspannung nicht an den Batterieanschlüssen 3, 3a an. Diese
Ausführung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie, besonders während ihres Betriebs innerhalb eines Kraftfahrzeugs. Figur 3 zeigt schematisch das dritte Ausführungsbeispiel der Batterie 1 mit Entladewiderstand 1 1 , besonderen Stromunterbrecher 12 und
Anzeigeeinrichtung 14. Nachfolgend sind lediglich die wesentlichen
Unterschiede gegenüber der Batterie gemäß Figur 2 dargelegt. Der Stromunterbrecher 12 weist ein Relais 12a und einen federbelasteten Schalter 12b auf. Die Spule des Relais ist elektrisch zwischen die
Funktionseinrichtung 5 und den ersten Schaltungsknoten 16 geschaltet. Wenn die Spule des Relais 12a von einem Strom durchflössen ist, dann öffnet das Relais 12a den Schalter 12b. Die Anzeigeeinrichtung 14 ist als Leuchtmittel ausgebildet und ebenfalls zwischen die Funktionseinrichtung 5 und den ersten Schaltungsknoten 16 geschaltet. Wenn die Fusionseinrichtung 5 in ihren zweiten Zustand überführt ist dann sind die Anordnungsanschlüsse 6, 6a unterschiedlicher Polarität miteinander verbunden. Dann fließt ein entladender elektrischer Strom bzw. Entladestrom durch die Funktionseinrichtung 5, die Anzeigeeinrichtung 14, durch die Spule des Relais 12a sowie den
Entladewiderstand 1 1. Die Spule des Relais 12a öffnet den Schalter 12b. Dann ist die elektrische Verbindung zwischen dem Anordnungsanschluss 6a erster Polarität und dem Batterieanschluss 3a erster Polarität unterbrochen. Die Anordnungsspannung liegt nicht an den Batterieanschlüssen 3, 3a an, vorliegend solange ein Entladestrom ausreichender Stromstärke durch die Spule des Relais 12a fließt. Fällt der Entladestrom unter einem Minimalwert, dann schließt der federbelastete Schalter 12b, so dass die Anordnungsspannung wieder an den Batterieanschlüssen 3, 3a anliegt. Dann kann die
Batterierestspannung gemessen werden. Diese Ausführung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie, besonders während ihres Betriebs innerhalb eines Kraftfahrzeugs.
Figur 4 zeigt schematisch das vierte Ausführungsbeispiel der Batterie 1 mit vier dieser Funktionseinrichtungen 5, 5a , Entladewiderstand 1 1 , Stromunterbrecher 12, Batteriesteuereinrichtung 15 und erstem Schaltungsknoten 6. Nachfolgend sind lediglich die wesentlichen Unterschiede gegenüber der Batterie gemäß Figur 2 bzw. Figur 3 dargelegt.
Diese vier Funktionseinrichtungen 5, 5a, auch bezeichnet mit F-i , F2, F3 und F4, sind zueinander parallel geschaltet. Diese Funktionseinrichtungen F-ι , F2, F3 und F4, sind benachbart zu verschiedenen dieser Wandabschnitte der
Wandleranordnung 2 angeordnet. Vorteilhaft bedecken diese
Funktionseinrichtungen diese Wandabschnitte jeweils im Wesentlichen vollständig. So ist die Sicherheit der Batterie 1 gemäß dieser Ausgestaltung weitgehend unabhängig vom Ort des Einwirkens des Fremdkörpers verbessert. Hier ist der Stromunterbrecher 12 von der Batteriesteuereinrichtung 15 angesteuert. Diese Ausführung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie, besonders während ihres Betriebs innerhalb eines Kraftfahrzeugs.
Figur 5 zeigt schematisch das fünfte Ausführungsbeispiel der Batterie 1 mit Entladewiderstand 1 1 , Stromunterbrecher 12, Batteriesteuereinrichtung 12, zwei Messfühlern 13, 13a, erstem Schaltungsknoten 16, mit
Überbrückungseinrichtung 17. Nachfolgend sind lediglich die wesentlichen Unterschiede gegenüber den vorherigen Ausführungsbeispielen der Batterie dargelegt.
Diese Messfühler 13, 13a sind ausgebildet als Beschleunigungssensor für eine Beschleunigung, welcher die Wandleranordnung 2 ausgesetzt ist und als Temperaturfühler für die Temperatur eines dieser Wandabschnitte der
Wandleranordnung 2. Die Überbrückungseinrichtung 17 ist mit einem Schalter ausgebildet. Die Überbrückungseinrichtung 17 parallel zu der
Funktionseinrichtung 5 geschaltet. Bei geschlossenem Schalter der
Überbrückungseinrichtung 17 kann ein Entladestrom durch den
Entladewiderstand 1 1 fließen. Die Batteriesteuereinrichtung 15 ist ausgestaltet, Signale von diesen zwei Messfühlern 13, 13a zu empfangen bzw. zu verarbeiten. Die
Batteriesteuereinrichtung 15 ist weiter ausgestaltet, den Stromunterbrecher 12, die Anzeigeeinrichtung 14 sowie die Überbrückungseinrichtung 17, insbesondere deren Schalter anzusteuern. Die Signalleitungen sind gestrichelt dargestellt. Weiter ist die Batteriesteuereinrichtung 15 ausgestaltet, abhängig von einem Signal dieser Messfühler 13, 13a den Stromunterbrecher 12, die
Anzeigeeinrichtung 14 und/oder die Überbrückungseinrichtung 17 anzusteuern.
Wenn ein von diesen Messfühlern 13, 13a nach Empfang bzw. Verarbeitung durch die Batteriesteuereinrichtung 15 auf einen unerwünschten Betriebszustand der Wandleranordnung 2 hinweist, dann kann die Batteriesteuereinrichtung 15 zumindest einen der folgenden Befehle senden:
• Schließen der Überbrückungseinrichtung 17, insbesondere Schließen des zugehörigen Schalters, · Öffnen des Stromunterbrechers 12, und/oder
• Einschalten der Anzeigeeinrichtung 14, insbesondere zum Hinweis auf den zweiten Zustand der Funktionseinrichtung 5, insbesondere zum Hinweis auf einen unerwünschten Betriebszustand.
Diese Ausführung bietet den Vorteil erhöhter Sicherheit der Batterie, besonders während ihres Betriebs innerhalb eines Kraftfahrzeugs. Liste der Bezugsziffern
Batterie
Wandleranordnung, 3a Batterieanschluss
, 4a Wandabschnitt
, 5a Funktionseinrichtung
, 6a Anordnungsanschluss
Isolierbereich
a, 7b Potentialbereiche
Stichschutzlage
, 9a elektrische Leiter
0 Ausnehmung
1 Entladewiderstand
2, 12a, 12b Stromunterbrecher
3, 13a Messfühler
4 Anzeigeeinrichtung
5 Batteriesteuereinrichtung
6 erster Schaltungsknoten
7 Überbrückungseinrichtung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Batterie (1) mit
• einer Wandleranordnung (2), welche zumindest zwei
elektrochemische Energiewandler aufweist, welche vorgesehen ist, zumindest zeitweise chemische Energie in elektrische Energie zu wandeln und zumindest zeitweise elektrische Energie insbesondere einem Verbraucher (31 ) zur Verfügung zu stellen, wobei die
Energiewandler miteinander elektrisch insbesondere in Reihe verschaltet sind,
wobei die Wandleranordnung (2) zwei Anordnungsanschlüsse (6, 6a) unterschiedlicher Polarität aufweist, an welchen eine
Anordnungsspannung anliegt, wobei die Anordnungsspannung der elektrische Spannung der Wandleranordnung (2) entspricht,
• zwei Batterieanschlüssen (3, 3a) unterschiedlicher Polarität, welche zur elektrischen Verbindung mit dem Verbraucher (31 ) vorgesehen sind, welche zumindest zeitweise mit den Anordnungsanschlüssen (6, 6a) elektrisch verbunden sind,
• zumindest einer Funktionseinrichtung (5, 5a), welche vorgesehen ist, zumindest mittelbar mit diesen Anordnungsanschlüssen (6, 6a) unterschiedlicher Polarität verbunden zu sein,
welche vorgesehen ist, aus einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überführt zu werden, wobei im ersten Zustand die mit der Funktionseinrichtung (5, 5a) verbundenen Anordnungsanschlüsse (6, 6a) unterschiedlicher Polarität voneinander elektrisch isoliert und im zweiten Zustand elektrisch miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise die Funktionseinrichtung (5, 5a) besonders bevorzugt im zweiten Zustand einen vorbestimmten elektrischen Widerstand aufweist, wobei vorzugsweise die Wandleranordnung (2) zumindest einen
Wandabschnitt (4, 4a) aufweist, welcher zur Begrenzung der
Wandleranordnung (2) insbesondere gegenüber deren Umgebung vorgesehen ist, und die Funktionseinrichtung (5, 5a) diesen
Wandabschnitt (4, 4a) zumindest bereichsweise, besonders bevorzugt im wesentlichen vollständig abdeckt, wobei vorzugsweise zumindest einer der Energiewandler als
elektrochemischer Energiespeicher ausgebildet ist, welcher vorgesehen ist, zumindest zeitweise zugeführte elektrische Energie in chemische Energie zu wandeln und abzuspeichern.
Batterie (1 ) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass die zumindest eine Funktionseinrichtung (5, 5a) aufweist
• einen ersten Potentialbereich (7a), welcher zumindest mittelbar mit diesem Anordnungsanschluss (6, 6a) erster Polarität elektrisch verbunden ist,
• einen zweiten Potentialbereich (7b), welcher zumindest mittelbar mit diesem Anordnungsanschluss (6, 6a) zweiter Polarität elektrisch verbunden ist,
• einen Isolierbereich (7) aufweist, welcher zwischen dem ersten
Potentialbereich (7a) und dem zweiten Potentialbereich (7b) angeordnet ist und diese Potentialbereiche voneinander elektrisch isoliert, wobei vorzugsweise im zweiten Zustand der erste Potentialbereich (7a) und der zweite Potentialbereich (7a) elektrisch miteinander verbunden sind, besonders bevorzugt durch einen nicht der Batterie (1 ) zugehörigen, insbesondere elektrisch leitfähigen Fremdkörper (32).
Batterie (1 ) gemäß dem vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
• einer dieser Potentialbereiche (7a, 7b) als Stichschutzlage (8)
ausgebildet ist, und/oder
• einer dieser Potentialbereiche (7a, 7b), vorzugsweise der als
Stichschutzlage (8) ausgebildete Potentialbereich (7a, 7b) zumindest einen elektrischen Leiter (9, 9a) aufweist, wobei der elektrische Leiter (9, 9a) dem Isolierbereich (7) zugewandt ist, wobei der elektrische Leiter (9, 9a) zumindest mittelbar mit einem der
Anordnungsanschlüsse (6, 6a) elektrisch verbunden ist, und/oder
• der Isolierbereich (7) zumindest eine Ausnehmung (10) aufweist, wobei die Ausnehmung (10) der elektrischen Berührung des ersten Potentialbereichs (7a) mit dem zweiten Potentialbereich (7b) dient. 4. Batterie (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch zumindest eine der folgenden Einrichtungen:
• einen Entladewiderstand (1 1 ), welcher zwischen einen dieser
Potentialbereiche (7a, 7b) und einen dieser Anordnungsanschlüsse (6, 6a) geschaltet ist, welcher vorgesehen ist, elektrische Energie insbesondere aus der Wandleranordnung in Wärmeenergie zu wandeln, welcher vorzugsweise mit einem dieser Wandabschnitte (4, 4a) insbesondere wärmeleitend verbunden ist,
• einen Stromunterbrecher (12) (angesteuerter Schalter oder
Relais+Schalter oder Autoliv), welcher zwischen einen dieser
Anordnungsanschlüsse (6, 6a) und einen dieser Batterieanschlüsse (3, 3a) geschaltet ist, einen Messfühler (13, 13a), welcher vorgesehen ist, einen Betriebsparameter der Batterie (1 ), insbesondere der
Wandleranordnung (2) zu erfassen, welcher vorzugsweise als Temperaturfühler oder Beschleunigungssensor ausgestaltet ist, welcher zumindest zeitweise ein Signal insbesondere der Batteriesteuereinrichtung (15) zur Verfügung stellt,
• eine Anzeigeeinrichtung (14), welche vorgesehen ist, den zweiten Zustand insbesondere der Funktionseinrichtung (5, 5a) anzuzeigen,
• eine Batteriesteuereinrichtung (15), welche zur Steuerung der Batterie (1 ) bzw. der Wandleranordnung (2) vorgesehen ist, vorzugsweise zur Verarbeitung des Signals des Messfühlers (13, 13a) und/oder zur Betätigung des Stromunterbrechers (12). 5. Batterie (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest einer der Energiewandler
• einen Strom von mindestens 50 A abgeben kann, vorzugsweise von mindestens 100 A, und/oder
• eine Spannung von mindestens 3,5 V bereitstellen kann, und/oder innerhalb eines Betriebstemperaturbereiches von -40°C bis +100° C betrieben werden kann, und/oder
• vorzugsweise eine Ladekapazität von mindestens 3 Ah aufweist, besonders bevorzugt von mindestens 10 Ah und/oder
• vorzugsweise eine gravimetrische Energiedichte von mindestens 50 Wh/kg aufweist.
Batterie (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen ersten Schaltungsknoten (16), von welchem ausgehen
• eine erste Reihenschaltung aus einem dieser Stromunterbrecher (12) und dem Batterieanschluss (3a) erster Polarität, wobei der
Stromunterbrecher ( 2) näher am Schaltungsknoten (16) angeordnet ist,
• eine zweite Reihenschaltung aus zumindest einer dieser
Funktionseinrichtungen (5, 5a) und einem dieser Entladewiderstände (1 1 ),
• eine Zuleitung zu dieser Wandleranordnung (2), insbesondere zu dem Anordnungsanschluss (6a) erster Polarität, wobei vorzugsweise die zweite Reihenschaltung mit dem
Anordnungsanschluss (6) zweiter Polarität elektrisch derart verbunden ist, dass zumindest zeitweise ein Stromkreis aus der Wandleranordnung (2), diesem Entladewiderstand (11) und dieser Funktionseinrichtung (5, 5a) gebildet ist, besonders bevorzugt im zweiten Zustand, wobei vorzugsweise der Anordnungsanschluss (6) zweiter Polarität mit dem Batterieanschluss (3) zweiter Polarität elektrisch verbunden ist und zumindest zeitweise die Anordnungsspannung der Wandleranordnung (2) an den Batterieanschlüssen (3, 3a) anliegt.
Batterie (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit:
• dieser Wandleranordnung (2) mit zwei dieser Anordnungsanschlüsse (6, 6a) unterschiedlicher Polarität, wobei an diesen
Anordnungsanschlüssen (6, 6a) die Anordnungsspannung anliegt,
• zwei dieser Batterieanschlüsse (3, 3a) unterschiedlicher Polarität, wobei die Anordnungsspannung der Wandleranordnung (2) zumindest zeitweise an diesen Batterieanschlüssen (3,3a)
unterschiedlicher Polarität anliegt, wobei vorzugsweise der
Anordnungsanschluss (6) zweiter Polarität mit dem Batterieanschluss (3) zweiter Polarität elektrisch verbunden ist und wobei zumindest zeitweise die Anordnungsspannung der Wandleranordnung (2) an den Batterieanschlüssen (3, 3a) anliegt,
• der ersten Reihenschaltung aus einem dieser Stromunterbrecher (12) und dem Batterieanschluss (3a) erster Polarität, wobei der
Stromunterbrecher (12) näher am Schaltungsknoten (6) angeordnet ist,
• der zweiten Reihenschaltung aus einer dieser Funktionseinrichtungen (5, 5a) und einem dieser Entladewiderstände (11 ), wobei
vorzugsweise die zweite Reihenschaltung mit dem
Anordnungsanschluss (6) zweiter Polarität elektrisch derart verbunden ist, dass zumindest zeitweise ein Stromkreis aus der Wandleranordnung (2), diesem Entladewiderstand (1 ) und dieser Funktionseinrichtung (5, 5a) gebildet ist, besonders bevorzugt im zweiten Zustand,
• den ersten Schaltungsknoten (16),
• vorzugsweise einen dieser Messfühler (13, 13a), diese
Batteriesteuereinrichtung (15) und/oder eine dieser
Anzeigeeinrichtungen (14).
Verfahren zum Betrieb einer Batterie (1) gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zum Überführen der
Funktionseinrichtung (5, 5a) in den zweiten Zustand, gekennzeichnet durch
51 Eindringen des nicht der Batterie (1 ) zugehörigen Fremdkörpers (32) in die Funktionseinrichtung (5, 5a), und/oder
52 elektrisches Verbinden des ersten Potentialbereichs (7a) mit dem zweiten Potentialbereich (7b) insbesondere durch den nicht der Batterie (1) zugehörigen Fremdkörper (32).
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, insbesondere zum Überführen der Batterie (1 ) in einen dritten Zustand, insbesondere aus dem zweiten Zustand der Funktionseinrichtung (5, 5a), gekennzeichnet durch
S3 Entnehmen eines elektrischen Stroms aus der Wandleranordnung (2), insbesondere während eines vorbestimmten ersten
Zeitintervalls, insbesondere über den Entladewiderstand (11 ), wobei die Batterie (1 ) im dritten Zustand eine gegenüber der
Batteriespannung verringerte, vorbestimmte Batterierestspannung aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zum Abkoppeln der Anordnungsspannung von den Batterieanschlüssen, gekennzeichnet durch:
S4 Aktivieren des Stromunterbrechers (12), insbesondere mittels der Batteriesteuereinrichtung (15), worauf insbesondere die elektrische Verbindung zwischen einem dieser Batterieanschlüsse (3a) insbesonderer erster Polarität und dem Anordnungsanschluss (6a) derselben Polarität unterbrochen wird.
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