WO2016034358A1 - Vorrichtung zur erhöhung der sicherheit beim gebrauch von batteriesystemen - Google Patents

Vorrichtung zur erhöhung der sicherheit beim gebrauch von batteriesystemen Download PDF

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Michael STEIL
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Definitions

  • the present invention relates to a battery system and the
  • JP07201372A a battery having a pressure-responsive membrane, wherein the membrane deform in response to a pressure inside the battery and can make electrical contact between two terminals of the battery.
  • the invention relates to a battery system, in particular a lithium-ion battery system, with at least one device for increasing the safety during use of the battery system and with at least one discharge device, suitable for electrical discharge of the battery system.
  • the invention relates to a battery system and the use of the
  • the at least one device is a device for converting electrical energy of the battery system into non-electric energy and that the at least one device, at least in the case of a discharge of the battery system, is connected to the discharge device.
  • the at least one device is a device for converting electrical energy of the battery system into non-electric energy and that the at least one device is connected to the discharge device, at least in the case of a discharge of the battery system, leads to the advantage according to the invention, the battery system depending on the fact that it is to be unloaded or unloaded, to discharge faster.
  • the reason for the faster discharge is that through the
  • Background of the invention is to increase the safety in dealing with a battery system, wherein in the event that a critical state of the battery
  • a critical state of the battery system is, for example, when gas formation within the battery system and / or an irregular increase in temperature and / or pressure prevailing in the interior and / or exterior of the battery system has occurred.
  • Battery system stored electrical energy is a threat to living beings or objects that are located in the environment of the battery system, accompanied.
  • Battery system According to the invention, moreover, the use of a battery system in a vehicle, in particular in a motor vehicle. In addition, it is
  • the at least one device is connected to a power-conducting device in an energy-conducting manner.
  • the energy-conducting device is suitable for discharging the non-electrical energy generated by the at least one device into a spatial area outside the battery system.
  • the energy-conducting connection of the at least one device to a power-conducting device, wherein the energy-conducting device is suitable for dissipating the non-electrical energy generated by the at least one device in a spatial area outside the battery system, leads to the inventive advantage that the generated non-electric energy reliable and controlled in a spatial area outside the
  • the non-electric energy can be dissipated, for example, in an energy store arranged outside the battery system.
  • the energy store arranged outside the battery can in particular be a device for receiving mechanical energy, wherein the mechanical energy can be transferred to a turbine, a flywheel, an elastic body, a hydraulics, a pneumatics or can be transferred into a pressure vessel.
  • the pressure vessel is for example for receiving gases and in particular suitable for steam or vaporized liquids.
  • the pressure vessel for example, under a pressure of 0 bar to 5 bar, preferably 0 bar to 2 bar or 3 bar to 5 bar to increase boiling and evaporation temperature of the substances provided in the pressure vessel and thus to cause a higher energy consumption.
  • the at least one device for converting the electrical energy into non-electric energy is a mechanically acting energy converter and / or a thermodynamically acting energy converter and / or a chemically acting energy converter.
  • the at least one device for converting the electrical energy into non-electric energy is a mechanically acting energy converter and / or a thermodynamically acting energy converter and / or a chemically acting energy converter leads to the
  • the implementation of the conversion for example, the speed of conversion and / or the efficiency of the conversion to determine. It is possible to determine the implementation of the
  • the mechanically acting energy converter is an electric drive which is in operative connection with a mechanically operating consumer.
  • the mechanically operating consumer is a flywheel, a turbine, a device suitable for deforming an elastic body, a hydraulic system or a pneumatic system.
  • Battery system can be cooled. By cooling the at least one component of the battery system, the safety in dealing with the battery system is further increased. Background of the increase in safety is that in a possibly defective battery system, the heating of
  • Components of the battery system can be causally responsible for the defective state and also can cause a further increase in the damage to other components of the battery system and / or the battery system itself. By cooling the at least one component, the possibility of further damage to the battery system as a whole is reduced.
  • thermodynamically acting energy converter is an electrothermally acting device, in particular an ohmic resistance or a Peltier element.
  • an electrothermally acting device is a device which is suitable to convert electrical energy into thermal energy.
  • the electrothermally acting device is in an operative connection with an electrothermally reactive substance, in particular a gaseous, liquid or solid electrothermally reactive substance.
  • Controlled and predetermined execution is that the physical and chemical and technical properties of both an ohmic resistance and a Peltier element are known. Furthermore, neither refrigerant nor coolant are required for operation, both the ohmic resistance and the Peltier element.
  • the electrothermally acting device in the event that it is a liquid electrothermally reactive substance is suitable for the evaporation of the liquid electrothermally reactive substance.
  • the electrothermally acting device in the event that it is a solid electrothermally reactive substance, for sublimation or
  • the solid electrothermally reactive substance may be, for example, paraffin or a NaCl-based gel.
  • thermodynamically acting energy converter is suitable for cooling at least one component of the battery system.
  • thermodynamically acting energy converter is suitable for cooling at least one component of the battery system, leads to the invention
  • electrochemical actuator in an active compound to a chemically endothermic reactive substance exemplary of a chemically endothermic reactive substance is lithium chloride trihydrate, lithium nitrate trihydrate or sodium carbonate decahydrate.
  • the chemically endothermic reactive substance absorbs the non-electric energy.
  • the chemically acting energy converter for cooling at least one
  • the at least one device to an energy storage device
  • the energy storage device is suitable for receiving and storing non-electric energy.
  • the fact that the at least one device is connected to an energy storage device in an energy-transmitting manner leads to the advantage according to the invention that the generated non-electrical energy can be stored in a controlled manner. Controlled storage of the generated non-electrical energy largely avoids possible damage to the battery system or damage or living beings or objects that are located in the vicinity of the battery system due to the generated non-electrical energy.
  • the battery system has a control device, wherein the control device is suitable for controlling the at least one device. It is the
  • Control device for controlling the at least one device, in particular depending on a state of the battery system and / or a
  • Consumer device in which the battery system is used suitable.
  • exemplary of a consumer device is a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • the battery system has a control device, wherein the control device is suitable for controlling the at least one device, in particular depending on a state of a battery system and / or a consumer device in which the battery system is used, leads to the inventive advantage that the at least one device depending on the state of the battery system and / or the consumer device can be controlled as needed. An unnecessary conversion of electrical energy into non-electric energy is thus avoided. Furthermore, the proportion of the electrical energy to be converted can be determined. The proportion of the electrical energy to be converted can be determined depending on the extent of damage to the battery system.
  • Figure 1 is a schematic representation of an inventive
  • Battery system with at least one device for increasing the safety in use of the battery system and with at least one discharge device according to a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 3 is a schematic representation of an inventive
  • Battery system with at least one device for increasing the safety when using the battery system and with at least one discharge device according to a third embodiment.
  • 1 shows a battery system according to the invention, in particular a lithium-ion battery system, with at least one device, suitable for increasing the safety during use of the battery system, and with at least one discharge device, suitable for electrical discharge of the battery system, shown schematically according to a first embodiment , B denotes the battery system.
  • the battery system B may include a battery device BV; the battery device BV provides the actual
  • Battery device BV may in particular be a battery module containing at least one battery cell or a battery cell itself.
  • the inner wall of the battery device BV can, for example
  • the surface structure may be wave-shaped or lamellar or designed according to a fractal geometry.
  • VV denotes a consumer device.
  • the battery system B is used, for example, within the consumer device VV.
  • the consumer device VV may, for example, be a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • V denotes at least one device for increasing the safety during use of the battery system B.
  • Device V is suitable for converting electrical energy of the battery system B into non-electric energy.
  • EL is a power line device.
  • the power-conducting device EL is suitable for deriving the non-electrical energy generated by the at least one device V into a spatial area outside the battery system B.
  • ES denotes an energy storage device.
  • the energy storage device ES is preferably outside of the battery system B and is for receiving and storing the particular on the
  • SV denotes a control device.
  • the control device SV is suitable for controlling the at least one device V.
  • the at least one device V can be controlled and the process of converting electrical energy of the battery system B can be started.
  • the process of conversion may be started depending on the state of the battery system B and, for example, the state of the battery device BV.
  • At least one sensor S can be used to determine the state of the battery system B or of the battery device BV.
  • the sensor S is preferably for determining electrical quantities of the battery system B or the battery device BV, such as a current flowing through a line of the battery system B or the battery device BV, or a voltage applied between two poles of the battery system B or the battery device BV , suitable.
  • the at least one sensor S is also suitable, for example, for detecting and determining a pressure and / or a temperature which prevail in the interior of the battery system B or the battery device BV, or for the occurrence of gas formation or a liquid outlet within the battery system B or the battery device BV.
  • the sensor S may be a pressure sensor or a temperature sensor.
  • the sensor S may in particular be a gas sensor or a liquid sensor; the detection, both of the occurrence of a gas generation and a liquid outlet, can also be carried out by means of a pressure sensor.
  • Background of the proof by means of a pressure sensor is that with a gas formation or a liquid outlet within the battery device BV, a change in the pressure within the battery device BV may go hand in hand.
  • the information about physical state variables of the battery system B or the battery device BV which is obtained by the at least one sensor S can be processed, for example, by means of an evaluation device A and, in particular, subjected to a threshold comparison.
  • the conversion of electrical energy into non-electric energy can be started by the control device SV. Further In particular, the proportion of the electrical energy to be converted can be set with the control device SV.
  • K denotes another component of the battery system B, the further component K may be a further, different battery device or another, other control device.
  • the at least one device V can also be controlled externally, for example in the case of a safety-critical state of the consumer device VV.
  • the external control can be done automatically by a security device of the consumer device VV or for example by means of an input device by persons;
  • the input device may be located inside and / or outside the consumer device VV.
  • the safety device can in particular be an airbag control device or a radar sensor.
  • the control device SV may be suitable for transmitting information about the fact that the device V was activated to a safety device outside the battery system B.
  • the safety device outside the battery system B may, for example, be an HMI interface in a vehicle or a warning device, for example a horn, a hazard warning light or a headlight, on a vehicle.
  • the device V is a thermodynamically or chemically acting energy converter
  • the thermodynamically acting energy converter is an electrothermally acting device and the chemically acting energy converter is an electrochemical actuator which interacts with a chemically endothermically reactive substance is in an active compound, the electrothermally acting device or the chemically endothermic reactive substance, or a container in which the chemically endothermic reactive substance is arranged, a surface in the form of a sphere, an icosahedron or a dodecahedron.
  • the surface of the container may have a wavy or lamellar structure or a fractal surface.
  • the battery system B denotes the battery system.
  • the battery system B contains at least one battery cell 1.
  • a number of battery cells 1 are monitored by at least one module controller 2 with regard to physical variables.
  • the physical quantities may be a current flowing through a line of the at least one battery cell 1 or a voltage applied between two poles of the at least one battery cell 1.
  • the at least one module controller 2 is suitable for measuring the temperature inside and / or outside of the at least one battery cell 1.
  • the module controller 2 for balancing an electrical
  • At least one module controller 2 is connected to a battery control unit 3 by means of a BUS system, in particular a CAN controller area network. Furthermore, a further current sensor 4 may be connected to the battery control unit 3. The further current sensor 4 may be a Hall sensor or a shunt sensor. By means of the further current sensor 4, in particular the Hall sensor or the shunt sensor, the current determined by means of the module controller 2 can be checked and made plausible by means of an independent measurement.
  • the battery control device 3 is suitable for controlling a main contactor 5 and a pre-charging contactor 7.
  • a precharge resistor 8 is provided in a precharge branch.
  • the pre-charging contactor 7 and the pre-charging resistor 8 serve for a current-limited charging of a DC link capacitance (not illustrated) outside of the battery system B.
  • a fuse 6 is provided in a main circuit of the battery system.
  • a switch 9 and at least one device V for converting electrical energy of the battery system B into non-electric energy are also provided.
  • the switch 9 serves to operate the at least one device V.
  • the switch 9 may in particular be a pyrotechnic closing switch.
  • the switch 9 can in particular of the Battery control unit 3 are controlled.
  • the activation of the switch 9 can be done, for example, depending on a state of the battery system B or a consumer device in which the battery system B is used. If the consumer device is, for example, a vehicle, preferably a motor vehicle, the triggering of the switch 9 can take place as a function of a detected vehicle accident.
  • data can be taken from vehicle systems, for example data from radar measurements or from an ESP system of the vehicle.
  • At least one main contactor 5 is opened prior to actuation of the switch 9 to thereby prevent any current flow from the battery system B out.
  • the device V and a switch for operating the device V may be disposed outside of the battery system B.
  • the device V can convert electrical energy of the battery system B into non-electric energy, even without activation by the switch 9 and, for example, depending on a pressure or a temperature that prevail in the interior or exterior of the battery system, preferably when it is in the device V is a thermodynamically or chemically acting energy converter.
  • the device is a thermodynamically or chemically acting energy converter
  • the thermodynamically acting energy converter is an electrothermally acting device and the chemically acting energy converter is an electrochemical actuator which is connected to a chemically endothermically reactive substance is in an active compound
  • the electrothermally acting device or the chemically endothermic reactive substance or a container in which the chemically endothermically reactive substance is arranged, a surface in the form of a sphere, an icosahedron or a dodecahedron.
  • the surface of the container may have a wavy or lamellar structure or a fractal surface.
  • the chemically endothermically reactive substances in particular if these substances are lithium chloride trihydrate, lithium nitrate trihydrate or sodium carbonate decahydrate, can be arranged in at least one carrier device. It is the at least one Carrier device preferably arranged between at least one battery cell 1 and at least one other battery cell 1.
  • the at least one carrier device can be formed, for example, from silicone foams or polyurethane foam and preferably have a honeycomb-shaped structure. Due to the arrangement of the chemically endothermically reactive substances in the at least one carrier device, resulting heat can be absorbed and their propagation from the at least one battery cell 1 to the at least one other battery cell 1 can be largely prevented.
  • the chemically endothermically reactive substances are preferably arranged together with aluminum hydroxide in the at least one carrier device.
  • the carrier device prevents propagation of heat possibly generated in at least one battery cell 1 to another battery cell 1.
  • the non-electric energy can be stored within the carrier device.
  • the carrier device can be arranged, for example, within a cell housing of the battery cell 1. If the battery system B has at least one battery module, wherein the at least one battery module contains at least one battery cell 1, the carrier device can preferably be arranged in a housing of the at least one battery module. If the battery system B has at least one battery pack, wherein the at least one battery pack contains at least one battery module, the carrier device can preferably be arranged in a housing of the at least one battery pack. If the battery system B has at least one electronic device, the carrier device can preferably be arranged in a housing of the at least one electronic device.
  • FIG. 3 shows a battery system according to the invention, in particular a lithium-ion battery system, with at least one device suitable for increasing safety when using the battery system, and with at least one discharge device suitable for electrically discharging the battery system according to a third, alternative embodiment shown schematically.
  • B the battery system is called.
  • the device V and the switch 9 are arranged within the at least one battery cell 1.
  • Tl and T2 terminals of the battery cell 1 are designated.
  • a likewise arranged within the at least one battery cell 1 and designated 31 control unit is provided for controlling the switch 9, a likewise arranged within the at least one battery cell 1 and designated 31 control unit is provided.
  • the non-electric energy generated by the device V can be transmitted to and stored by an energy store ES.
  • the device V even without control by the switch 9 electrical and, for example, depending on an increasing pressure or a rising temperature energy of the battery system B convert to non-electric energy, preferably when it is at the device V to a thermodynamically or chemically acting energy converter is.
  • the chemically acting energy converter is an actuator which is in an active compound to a chemically endothermic reactive substance and wherein it is in the chemically endothermally reactive substances in particular lithium chloride trihydrate, lithium nitrate trihydrate or Sodium carbonate decahydrate
  • these chemically endothermically reactive substances can be arranged in particular together with aluminum hydroxide on a boric acid wafer or within a mesh matrix.
  • an energy conversion can take place as efficiently as possible.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem (B), insbesondere einem Lithium-Ionen-Batteriesystem mit mindestens einer Vorrichtung (V) zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystem (B), und mit mindestens einer Entladungsvorrichtung (EV), geeignet zur elektrischen Entladung des Batteriesystem (B), wobei die mindestens eine Vorrichtung (V), eine Vorrichtung zur Umwandlung von elektrischer Energie des Batteriesystems (B) in nichtelektrische Energie ist und dass die mindestens eine Vorrichtung (V) zumindest im Fall einer Entladung des Batteriesystems (B) mit der Entladungsvorrichtung (EV) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriesystem sowie die
Verwendung desselben gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen
Patentansprüche.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen, wobei die Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch eines Batteriesystems zum elektrischen Kurzschließen des Batteriesystems geeignet ist, bekannt. Beispielsweise offenbart die
JP07201372A eine Batterie mit einer auf Druck reagierenden Membran, wobei sich die Membran in Abhängigkeit eines Druckes im Inneren der Batterie verformen und einen elektrischen Kontakt zwischen zwei Terminals der Batterie herstellen kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem, insbesondere einem Lithium- Ionen-Batteriesystem, mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems und mit mindestens einer Entladungsvorrichtung, geeignet zur elektrischen Entladung des Batteriesystems. Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem und die Verwendung des
Batteriesystems gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Vorrichtung eine Vorrichtung zur Umwandlung von elektrischer Energie des Batteriesystems in nichtelektrische Energie ist und dass die mindestens eine Vorrichtung, zumindest im Fall einer Entladung des Batteriesystems, mit der Entladungsvorrichtung verbunden ist.
Der Umstand, dass die mindestens eine Vorrichtung eine Vorrichtung zur Umwandlung von elektrischer Energie des Batteriesystems in nichtelektrische Energie ist und dass die mindestens eine Vorrichtung, zumindest im Fall einer Entladung des Batteriesystems, mit der Entladungsvorrichtung verbunden ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, das Batteriesystem, in Abhängigkeit der Tatsache dass es entladen werden soll oder entladen wird, schneller zu entladen. Ursächlich für die schnellere Entladung ist, dass durch die
Umwandlung von elektrischer Energie des Batteriesystems in nichtelektrische Energie die Entladung des Batteriesystems selbst beschleunigt wird.
Hintergrund der Erfindung ist die Erhöhung der Sicherheit im Umgang mit einem Batteriesystem, wobei für den Fall, dass ein kritischer Zustand des
Batteriesystems eingetreten ist, das Batteriesystem entladen werden kann. Ein kritischer Zustand des Batteriesystems liegt beispielswiese dann vor, wenn eine Gasentstehung innerhalb des Batteriesystems und/oder eine unregelmäßige Erhöhung einer Temperatur und/oder eines Druckes, die im Inneren und/oder Äußeren des Batteriesystems herrschen, eingetreten ist. Mit der in dem
Batteriesystem gespeicherten elektrischen Energie geht eine Gefährdung von Lebewesen oder Gegenständen, die sich in der Umgebung des Batteriesystems befinden, einher. Je schneller und vollständiger diese elektrische Energie umgewandelt und das Batteriesystem kontrolliert entladen wird, desto geringer ist die Gefährdung für Lebewesen oder Gegenstände in der Umgebung des
Batteriesystems. Erfindungsgemäß ist zudem die Verwendung eines Batteriesystems in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Darüber hinaus ist
insbesondere auch eine stationäre Verwendung des Batteriesystems möglich.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die mindestens eine Vorrichtung mit einer Energieleitungsvorrichtung energieleitend verbunden. Dabei ist die Energieleitungsvorrichtung zur Ableitung der durch die mindestens eine Vorrichtung erzeugten, nichtelektrischen Energie in einen räumlichen Bereich außerhalb des Batteriesystems geeignet.
Die energieleitende Verbindung der mindestens einen Vorrichtung mit einer Energieleitungsvorrichtung, wobei die Energieleitungsvorrichtung zur Ableitung der durch die mindestens eine Vorrichtung erzeugten nichtelektrischen Energie in einen räumlichen Bereich außerhalb des Batteriesystems geeignet ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, dass die erzeugte, nichtelektrische Energie zuverlässig und kontrolliert in einen räumlichen Bereich außerhalb des
Batteriesystems abgeleitet werden kann. Durch die Ableitung der
nichtelektrischen Energie in einen räumlichen Bereich außerhalb des
Batteriesystems, wird die Sicherheit im Umgang mit einem Batteriesystem weiter erhöht. Hintergrund dieser Ausgestaltungsform der Erfindung ist, dass je mehr elektrische Energie in nichtelektrische Energie umgewandelt und in einen räumlichen Bereich außerhalb des Batteriesystems abgeleitet werden kann, die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung von Lebewesen oder Gegenständen, die sich in der Umgebung eines schadhaften Batteriesystems befinden, desto geringer ist. Die nichtelektrische Energie kann beispielsweise in einen außerhalb des Batteriesystems angeordneten Energiespeicher abgeleitet werden. Bei dem außerhalb der Batterie angeordneten Energiespeicher kann es sich insbesondere um eine Vorrichtung zur Aufnahme mechanischer Energie handeln, wobei die mechanische Energie auf eine Turbine, ein Schwungrad, einen elastischen Körper, eine Hydraulik, eine Pneumatik übertragbar oder in einen Druckbehälter überführbar ist. Der Druckbehälter ist beispielsweise zur Aufnahme von Gasen und insbesondere von Dampf oder von verdampften Flüssigkeiten geeignet. Der Druckbehälter kann beispielsweise unter einem Druck von 0 bar bis 5 bar, vorzugsweise 0 bar bis 2 bar oder 3 bar bis 5 bar stehen, um Siede- und Verdampfungstemperatur der im Druckbehälter vorgesehenen Substanzen zu erhöhen und somit eine höhere Energieaufnahme zu bewirken.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist die mindestens eine Vorrichtung zur Umwandlung der elektrischen Energie in nichtelektrische Energie ein mechanisch wirkender Energiewandler und/oder ein thermodynamisch wirkender Energiewandler und/oder ein chemisch wirkender Energiewandler.
Der Umstand, dass die mindestens eine Vorrichtung zur Umwandlung der elektrischen Energie in nichtelektrische Energie ein mechanisch wirkender Energiewandler und/oder ein thermodynamisch wirkender Energiewandler und/oder ein chemisch wirkender Energiewandler ist, führt zu dem
erfindungsgemäßen Vorteil, die Durchführung der Umwandlung, beispielsweise die Geschwindigkeit der Umwandlung und/oder die Effizienz der Umwandlung, festlegen zu können. Möglich ist die Festlegung der Durchführung der
Umwandlung, da die mechanischen, thermodynamischen und chemischen Prozesse an sich bekannt und kontrolliert einstellbar sind.
Entsprechend einer nächsten vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem mechanisch wirkenden Energiewandler um einen elektrischen Antrieb der mit einem mechanisch arbeitenden Verbraucher in einer Wirkverbindung steht. Dabei handelt es sich bei dem mechanisch arbeitenden Verbraucher insbesondere um ein Schwungrad, um eine Turbine, um eine Vorrichtung geeignet zur Verformung eines elastischen Körpers, um eine Hydraulik oder um eine Pneumatik.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der mechanisch arbeitende Verbraucher und insbesondere die Turbine zur
Erzeugung eines Luftstroms geeignet, wobei der Luftstrom insbesondere auf mindestens eine Komponente des Batteriesystems gerichtet ist. Der Umstand, dass der mechanisch arbeitende Verbraucher und insbesondere die Turbine zur Erzeugung eines Luftstroms geeignet sind, wobei der Luftstrom insbesondere auf mindestens eine Komponente des Batteriesystems gerichtet ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, dass die mindestens eine Komponente des
Batteriesystems gekühlt werden kann. Durch das Kühlen der mindestens einen Komponente des Batteriesystems, wird die Sicherheit im Umgang mit dem Batteriesystem weiter erhöht. Hintergrund der Erhöhung der Sicherheit ist, dass in einem gegebenenfalls schadhaften Batteriesystem die Erhitzung von
Komponenten des Batteriesystems ursächlich für den schadhaften Zustand sein kann und zudem eine weitere Erhöhung der Schädigung anderer Komponenten des Batteriesystems und/oder des Batteriesystems selbst bewirken kann. Durch die Kühlung der mindestens einen Komponente wird die Möglichkeit einer weiteren Schädigung des Batteriesystems insgesamt verringert.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem thermodynamisch wirkenden Energiewandler um eine elektrothermisch wirkende Vorrichtung, insbesondere um einen ohmschen Widerstand oder um ein Peltier- Element.
Bei einer elektrothermisch wirkenden Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung die geeignet ist, elektrische Energie in thermische Energie umzuwandeln. Die elektrothermisch wirkende Vorrichtung steht mit einer elektrothermisch reaktiven Substanz, insbesondere einer gasförmigen, flüssigen oder festen elektrothermisch reaktiven Substanz in einer Wirkverbindung.
Die Verwendung eines ohmschen Widerstands oder eines Peltier-Elements führen zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, die thermodynamische Umwandlung kontrolliert und vorbestimmt durchführen zu können. Hintergrund der
kontrollierten und vorbestimmten Durchführung ist, dass die physikalischen und chemischen und technischen Eigenschaften sowohl eines ohmschen Widerstand als auch eines Peltier-Elements bekannt sind. Ferner sind für den Betrieb, sowohl des ohmschen Widerstands als auch des Peltier-Elements, weder Kältemittel noch Kühlmittel erforderlich.
Entsprechend einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die elektrothermisch wirkende Vorrichtung für den Fall, dass es sich um eine flüssige elektrothermisch reaktive Substanz handelt, zur Verdampfung der flüssigen elektrothermisch reaktiven Substanz geeignet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist die elektrothermisch wirkende Vorrichtung für den Fall, dass es sich um eine feste elektrothermisch reaktive Substanz handelt, zur Sublimation oder zum
Schmelzen der festen elektrothermisch reaktiven Substanz geeignet. Bei der festen elektrothermisch reaktiven Substanz kann es sich beispielsweise um Paraffin oder ein NaCI-basierendes Gel handeln.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist der thermodynamisch wirkende Energiewandler zur Kühlung mindestens einer Komponente des Batteriesystems geeignet. Der Umstand, dass der
thermodynamisch wirkende Energiewandler zur Kühlung mindestens einer Komponente des Batteriesystems geeignet ist, führt zu dem erfindungsgemäßen
Vorteil, dass die Sicherheit im Umgang mit einem schadhaften Batteriesystem weiter erhöht wird.
Entsprechend einer nächsten vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung, handelt es sich bei dem chemisch wirkenden Energiewandler um einen elektrochemischen Aktor, wobei der Aktor zum Hervorrufen chemischer
Reaktionen durch elektrische Energie geeignet ist. Dabei steht der
elektrochemische Aktor in einer Wirkverbindung zu einer chemisch endotherm reaktiven Substanz. Beispielhaft für eine chemisch endotherm reaktive Substanz ist Lithiumchloridtrihydrat, Lithium nitrattrihydrat oder Natriumcarbonatdecahydrat.
Für den Fall der Umwandlung elektrischer Energie in nichtelektrische Energie nimmt die chemisch endotherm reaktive Substanz die nichtelektrische Energie auf. Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungform der Erfindung ist der chemisch wirkende Energiewandler zur Kühlung mindestens einer
Komponente des Batteriesystems geeignet. Der Umstand, dass der chemisch wirkende Energiewandler zur Kühlung mindestens einer Komponente des Batteriesystems geeignet ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, dass die Sicherheit im Umgang mit einem schadhaften Batteriesystem weiter erhöht wird. Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die mindestens eine Vorrichtung an eine Energiespeichervorrichtung
energieübertragend angebunden. Dabei ist die Energiespeichervorrichtung zur Aufnahme und Speicherung nichtelektrischer Energie geeignet. Der Umstand, dass die mindestens eine Vorrichtung an eine Energiespeichervorrichtung energieübertragend angebunden ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, dass die erzeugte nichtelektrische Energie kontrolliert gespeichert werden kann. Durch die kontrollierte Speicherung der erzeugten nichtelektrischen Energie werden mögliche Schädigungen des Batteriesystems oder Schädigungen oder Lebewesen oder Gegenständen, die sich in der Umgebung des Batteriesystems befinden, durch die erzeugte nichtelektrische Energie weitestgehend vermieden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung weist das Batteriesystem eine Steuervorrichtung auf, wobei die Steuervorrichtung zur Steuerung der mindestens einen Vorrichtung geeignet ist. Dabei ist die
Steuervorrichtung zur Steuerung der mindestens einen Vorrichtung insbesondere in Abhängigkeit eines Zustands des Batteriesystems und/oder einer
Verbrauchereinrichtung, in der das Batteriesystem verwendet wird, geeignet. Beispielhaft für eine Verbrauchereinrichtung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug.
Der Umstand, dass das Batteriesystem eine Steuervorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung zur Steuerung der mindestens einen Vorrichtung insbesondere in Abhängigkeit eines Zustands eines Batteriesystems und/oder einer Verbrauchervorrichtung, in der das Batteriesystem verwendet wird, geeignet ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, dass die mindestens eine Vorrichtung in Abhängigkeit des Zustands des Batteriesystems und/oder der Verbrauchervorrichtung bedarfsabhängig angesteuert werden kann. Ein unnötiges Umwandeln elektrischer Energie in nichtelektrische Energie wird somit vermieden. Ferner kann der Anteil der umzuwandelnden elektrischen Energie festgelegt werden. Der Anteil der umzuwandelnden elektrischen Energie kann in Abhängigkeit des Ausmaßes der Schädigung des Batteriesystems festgelegt werden. Kurze Beschreibung der Figuren
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Batteriesystems mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems und mit mindestens einer Entladungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Batteriesystems mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems und mit mindestens einer Entladungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Batteriesystems mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems und mit mindestens einer Entladungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem, insbesondere ein Lithium- Ionen-Batteriesystem, mit mindestens einer Vorrichtung, geeignet zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems, und mit mindestens einer Entladungsvorrichtung, geeignet zur elektrischen Entladung des Batteriesystems, gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit B wird das Batteriesystem bezeichnet. Das Batteriesystem B kann eine Batterievorrichtung BV enthalten; die Batterievorrichtung BV stellt den eigentlichen
elektrochemischen Energiespeicher des Batteriesystems B dar. Bei der
Batterievorrichtung BV kann es sich insbesondere um ein Batteriemodul, enthaltend mindestens eine Batteriezelle, oder um eine Batteriezelle selbst handeln. Die Innenwand der Batterievorrichtung BV kann beispielsweise
Oberflächenstrukturen aufweisen, wobei die Oberflächenstrukturen eine
Wärmeübertragung begünstigen. Zu diesem Zweck kann die Oberflächenstruktur wellen- oder lamellenförmig oder gemäß einer fraktalen Geometrie ausgestaltet sein.
Mit VV wird eine Verbrauchervorrichtung bezeichnet. Das Batteriesystem B wird beispielsweise innerhalb der Verbrauchervorrichtung VV verwendet. Bei der Verbrauchervorrichtung VV kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeug, insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln.
Mit EV wird eine Entladungsvorrichtung bezeichnet, wobei die
Entladungsvorrichtung EV zur elektrischen Entladung des Batteriesystems B geeignet ist. Mit V wird mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems B bezeichnet. Die mindestens eine
Vorrichtung V ist zur Umwandlung elektrischer Energie des Batteriesystems B in nichtelektrische Energie geeignet. Mit EL wird eine Energieleitungsvorrichtung bezeichnet. Die Energieleitungsvorrichtung EL ist zur Ableitung der durch die mindestens eine Vorrichtung V erzeugten, nichtelektrischen Energie in einen räumlichen Bereich außerhalb des Batteriesystems B geeignet ist. Mit ES wird eine Energiespeichervorrichtung bezeichnet. Die Energiespeichervorrichtung ES befindet sich vorzugsweise außerhalb des Batteriesystems B ist und ist zur Aufnahme und Speicherung der insbesondere über die
Energieleitungsvorrichtung EL übertragenen nichtelektrischen Energie geeignet. Mit SV wird eine Steuervorrichtung bezeichnet. Die Steuervorrichtung SV ist zur Steuerung der mindestens einen Vorrichtung V geeignet. Mit der Steuervorrichtung SV kann die mindestens eine Vorrichtung V angesteuert und der Prozess der Umwandlung elektrischer Energie des Batteriesystems B gestartet werden. Der Prozess der Umwandlung kann in Abhängigkeit des Zustands des Batteriesystems B und beispielsweise des Zustands der Batterievorrichtung BV gestartet werden. Zur Bestimmung des Zustands des Batteriesystems B oder der Batterievorrichtung BV kann mindestens ein Sensor S verwendet werden. Der Sensor S ist vorzugsweise zur Bestimmung elektrischer Größen des Batteriesystems B oder der Batterievorrichtung BV, etwa eines Stroms, der durch eine Leitung des Batteriesystems B oder der Batterievorrichtung BV fließt, oder einer Spannung, die zwischen zwei Polen des Batteriesystems B oder der Batterievorrichtung BV anliegt, geeignet. Der mindestens eine Sensor S ist beispielsweise auch zur Erfassung und Bestimmung eines Drucks und/oder einer Temperatur, die im Inneren des Batteriesystems B oder der Batterievorrichtung BV herrschen, oder des Eintretens einer Gasentstehung oder eines Flüssigkeitsaustritts innerhalb des Batteriesystems B oder der Batterievorrichtung BV geeignet. Es kann sich bei dem Sensor S insbesondere um einen Drucksensor oder um einen Temperatursensor handeln. Um den Umstand des Eintretens einer Gasentstehung oder eines Flüssigkeitsaustritts innerhalb der Batterievorrichtung BV nachzuweisen, kann es sich bei dem Sensor S insbesondere um einen Gassensor beziehungsweise um einen Flüssigkeitssensor handeln; der Nachweis, sowohl des Eintretens einer Gasentstehung als auch eines Flüssigkeitsaustritts, kann auch mittels eines Drucksensors durchgeführt werden. Hintergrund des Nachweises mittels eines Drucksensors ist, dass mit einer Gasentstehung oder einem Flüssigkeitsaustritt innerhalb der Batterievorrichtung BV eine Veränderung des Drucks innerhalb der Batterievorrichtung BV einhergehen kann. Die von dem mindestens einen Sensor S sensorisch gewonnenen Informationen über physikalische Zustandsgrößen des Batteriesystems B oder der Batterievorrichtung BV können beispielsweise mittels einer Auswertevorrichtung A verarbeitet und insbesondere einem Schwellenwertvergleich unterzogen werden. In Abhängigkeit des Schwellenwertvergleichs kann die Umwandlung elektrischer Energie in nichtelektrische Energie durch die Steuervorrichtung SV gestartet werden. Ferner kann mit der Steuervorrichtung SV insbesondere der Anteil der umzuwandelnden elektrischen Energie eingestellt werden. Mit K wird eine weitere Komponente des Batteriesystems B bezeichnet, bei der weiteren Komponente K kann es sich um eine weitere, andere Batterievorrichtung oder um eine weitere, andere Steuervorrichtung handeln.
Die mindestens eine Vorrichtung V kann zudem extern angesteuert werden, beispielsweise im Fall eines sicherheitskritischen Zustands der Verbrauchervorrichtung VV. Die externe Ansteuerung kann dabei automatisch durch eine Sicherheitsvorrichtung der Verbrauchervorrichtung VV oder beispielsweise mittels einer Eingabevorrichtung durch Personen erfolgen; die Eingabevorrichtung kann beispielsweise innerhalb und/oder außerhalb der Verbrauchervorrichtung VV angeordnet sein. Falls es sich bei der Verbrauchervorrichtung VV um ein Fahrzeug und insbesondere um ein Kraftfahrzeug handelt, kann es sich bei der Sicherheitsvorrichtung insbesondere um ein Airbagsteuergerät oder um einen Radarsensor handeln. Ferner kann die Steuervorrichtung SV zur Übertragung einer Information über den Umstand, dass die Vorrichtung V angesteuert wurde, an eine Sicherheitsvorrichtung außerhalb des Batteriesystems B geeignet sein. Bei der Sicherheitsvorrichtung außerhalb des Batteriesystems B kann es sich beispielsweise um eine HMI-Schnittstelle in einem Fahrzeug oder um eine Warnvorrichtung, beispielsweise eine Hupvorrichtung, ein Warnblinker oder ein Scheinwerfer, an einem Fahrzeug handeln.
Für den Fall, dass es sich bei der Vorrichtung V um einen thermodynamisch oder chemisch wirkenden Energiewandler handelt, wobei es sich bei dem thermodynamisch wirkenden Energiewandler um eine elektrothermisch wirkende Vorrichtung handelt und es sich bei dem chemisch wirkenden Energiewandler um einen elektrochemischen Aktor handelt, der mit einer chemisch endotherm reaktiven Substanz in einer Wirkverbindung steht, weist die elektrothermisch wirkende Vorrichtung beziehungsweise die chemisch endotherm reaktive Substanz, oder ein Behälter, in dem die chemisch endotherm reaktive Substanz angeordnet ist, eine Oberfläche in Form einer Kugel, eines Ikosaeders oder eines Dodekaeders auf. Ferner kann die Oberfläche des Behälters eine wellen- oder lamellenförmige Struktur oder eine fraktale Oberfläche aufweisen. In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem, insbesondere ein Lithium- Ionen-Batteriesystem, mit mindestens einer Vorrichtung, geeignet zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems, und mit mindestens einer Entladungsvorrichtung, geeignet zur elektrischen Entladung des Batteriesystems, gemäß einer zweiten, alternativen Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit B wird das Batteriesystem bezeichnet. Das Batteriesystem B enthält mindestens eine Batteriezelle 1. Eine Anzahl von Batteriezellen 1 wird von mindestens einem Modulcontroller 2 hinsichtlich physikalischer Größen überwacht. Bei den physikalischen Größen kann es sich um einen Strom, der durch eine Leitung der mindestens einen Batteriezelle 1 fließt, oder um eine Spannung, die zwischen zwei Polen der mindestens einen Batteriezelle 1 anliegt, handeln. Ferner ist der mindestens eine Modulcontroller 2 zur Messung der Temperatur innerhalb und/oder außerhalb der mindestens einen Batteriezelle 1 geeignet. Darüber hinaus ist der Modulcontroller 2 zum Ausgleichen eines elektrischen
Ladezustands zwischen mindestens zwei Batteriezellen 1 geeignet.
Mindestens ein Modulcontroller 2 ist mittels eines BUS-Systems, insbesondere eines CAN - Controller Area Network - mit einem Batteriesteuergerät 3 verbunden. Ferner kann ein weiterer Stromsensor 4 mit dem Batteriesteuergerät 3 verbunden sein. Bei dem weiteren Stromsensor 4 kann es sich um einen Hall- Sensor oder um einen Shuntsensor handeln. Durch den weiteren Stromsensor 4, insbesondere den Hall-Sensor oder den Shuntsensor, kann der mittels des Modulcontrollers 2 bestimmte Strom anhand einer unabhängigen Messung geprüft und plausibilisiert werden.
Das Batteriesteuergerät 3 ist zur Steuerung eines Hauptschützes 5 und eines Vorladeschützes 7 geeignet. In einem Vorladezweig ist ein Vorladewiderstand 8 vorgesehen. Der Vorladeschütz 7 und der Vorladewiderstand 8 dienen einer strombegrenzten Ladung einer nicht dargestellten Zwischenkreiskapazität außerhalb des Batteriesystems B.
Ferner ist in einem Hauptstromkreis des Batteriesystems eine Schmelzsicherung 6 vorgesehen.
Vorgesehen sind zudem ein Schalter 9 und mindestens eine Vorrichtung V zur Umwandlung elektrischer Energie des Batteriesystems B in nichtelektrische Energie. Der Schalter 9 dient der Bedienung der mindestens einen Vorrichtung V. Bei dem Schalter 9 kann es sich insbesondere um einen pyrotechnischen Schließschalter handeln. Der Schalter 9 kann insbesondere von dem Batteriesteuergerät 3 angesteuert werden. Die Ansteuerung des Schalters 9 kann beispielsweise in Abhängigkeit eines Zustands des Batteriesystems B oder einer Verbrauchervorrichtung, in der das Batteriesystem B verwendet wird, geschehen. Handelt es sich bei der Verbrauchervorrichtung beispielsweise um ein Fahrzeug, vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug, so kann die Ansteuerung des Schalters 9 in Abhängigkeit eines detektierten Fahrzeugunfalls geschehen. Zur Detektion eines Fahrzeugunfalls können Daten aus Fahrzeugsystemen übernommen werden, beispielsweise Daten aus Radar- Messungen oder aus einem ESP-System des Fahrzeugs.
Vorzugsweise wird vor Betätigung des Schalters 9 mindestens ein Hauptschütz 5 geöffnet um dadurch einen etwaigen Stromfluss aus dem Batteriesystem B heraus zu unterbinden. Zusätzlich oder alternativ können die Vorrichtung V und ein Schalter zur Bedienung der Vorrichtung V außerhalb des Batteriesystems B angeordnet sein. Insbesondere kann die Vorrichtung V auch ohne Ansteuerung durch den Schalter 9 und beispielsweise in Abhängigkeit eines Drucks oder einer Temperatur, die im Inneren oder Äußeren des Batteriesystems herrschen, elektrische Energie des Batteriesystems B in nichtelektrische Energie umwandeln, vorzugsweise dann, wenn es sich bei der Vorrichtung V um einen thermodynamisch oder chemisch wirkenden Energiewandler handelt. Für den Fall, dass es sich bei der Vorrichtung um einen thermodynamisch oder chemisch wirkenden Energiewandler handelt, wobei es sich bei dem thermodynamisch wirkenden Energiewandler um eine elektrothermisch wirkende Vorrichtung handelt und es sich bei dem chemisch wirkenden Energiewandler um einen elektrochemischen Aktor handelt, der mit einer chemisch endotherm reaktiven Substanz in einer Wirkverbindung steht, weist die elektrothermisch wirkende Vorrichtung beziehungsweise die chemisch endotherm reaktive Substanz, oder ein Behälter, in dem die chemisch endotherm reaktive Substanz angeordnet ist, eine Oberfläche in Form einer Kugel, eines Ikosaeders oder eines Dodekaeders auf. Ferner kann die Oberfläche des Behälters eine wellen- oder lamellenförmige Struktur oder eine fraktale Oberfläche aufweisen.
Darüber hinaus können die chemisch endotherm reaktiven Substanzen, insbesondere wenn es sich bei diesen Substanzen um Lithiumchloridtrihydrat, Lithiumnitrattrihydrat oder Natriumcarbonatdecahydrat handelt, in mindestens einer Trägervorrichtung angeordnet sein. Dabei ist die mindestens eine Trägervorrichtung vorzugsweise zwischen mindestens einer Batteriezelle 1 und mindestens einer anderen Batteriezelle 1 angeordnet. Die mindestens eine Trägervorrichtung kann beispielsweise aus Silikonschäumen oder Polyurethanschaum ausgebildet sein und vorzugsweise eine wabenförmige Struktur aufweisen. Durch die Anordnung der chemisch endotherm reaktiven Substanzen in der mindestens einen Trägervorrichtung kann entstehende Wärme aufgenommen und ihre Propagation von der mindestens einen Batteriezelle 1 zu der mindestens einen anderen Batteriezelle 1 weitestgehend unterbunden werden. Vorzugsweise werden die chemisch endotherm reaktiven Substanzen zusammen mit Aluminiumhydroxid in der mindestens einen Trägervorrichtung angeordnet. Im regulären Betriebsfall verhindert die Trägervorrichtung die Propagation von möglicherweise in mindestens einer Batteriezelle 1 entstehender Wärme zu einer anderen Batteriezelle 1. Im Fall der Umwandlung elektrischer Energie in nichtelektrische Energie kann die nichtelektrische Energie innerhalb der Trägervorrichtung gespeichert werden.
Die Trägervorrichtung kann beispielsweise innerhalb eines Zellgehäuses der Batteriezelle 1 angeordnet sein. Falls das Batteriesystem B mindestens ein Batteriemodul aufweist, wobei das mindestens eine Batteriemodul mindestens eine Batteriezelle 1 enthält, kann die Trägervorrichtrung vorzugsweise in einem Gehäuse des mindestens einen Batteriemoduls angeordnet sein. Falls das Batteriesystem B mindestens ein Batteriepack aufweist, wobei das mindestens eine Batteriepack mindestens ein Batteriemodul enthält, kann die Trägervorrichtrung vorzugsweise in einem Gehäuse des mindestens einen Batteriepacks angeordnet sein. Falls das Batteriesystem B mindestens eine elektronische Vorrichtung aufweist, kann die Trägervorrichtrung vorzugsweise in einem Gehäuse der mindestens einen elektronischen Vorrichtung angeordnet sein.
In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem, insbesondere ein Lithium- Ionen-Batteriesystem, mit mindestens einer Vorrichtung, geeignet zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch des Batteriesystems, und mit mindestens einer Entladungsvorrichtung, geeignet zur elektrischen Entladung des Batteriesystems, gemäß einer dritten, alternativen Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit B wird das Batteriesystem bezeichnet. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Vorrichtung V und der Schalter 9 innerhalb der mindestens einen Batteriezelle 1 angeordnet. Mit Tl und T2 werden Terminals der Batteriezelle 1 bezeichnet. Zur Ansteuerung des Schalters 9 ist eine ebenfalls innerhalb der mindestens einen Batteriezelle 1 angeordnete und mit 31 bezeichnete Steuereinheit vorgesehen. Die durch die Vorrichtung V erzeugte nichtelektrische Energie kann an einen Energiespeicher ES übertragen und von diesem gespeichert werden. Insbesondere kann die Vorrichtung V auch ohne Ansteuerung durch den Schalter 9 elektrische und beispielsweise in Abhängigkeit eines steigendes Drucks oder einer steigenden Temperatur Energie des Batteriesystems B in nichtelektrische Energie umwandeln, vorzugsweise dann, wenn es sich bei der Vorrichtung V um einen thermodynamisch oder chemisch wirkenden Energiewandler handelt. Falls es sich um einen chemisch wirkenden Energiewandler handelt, wobei es sich bei dem chemisch wirkenden Energiewandler um einen Aktor handelt, der in einer Wirkverbindung zu einer chemisch endotherm reaktiven Substanz steht und wobei es sich bei den chemisch endotherm reaktiven Substanzen insbesondere um Lithiumchloridtrihydrat, Lithiumnitrattrihydrat oder Natriumcarbonatdecahydrat handelt, können diese chemisch endotherm reaktiven Substanzen insbesondere zusammen mit Aluminiumhydroxid auf einem Borsäurewafer oder innerhalb einer Geflechtsmatrix angeordnet sein. Durch diese Anordnung der chemisch endotherm reaktiven Substanzen kann eine Energieumwandlung möglichst effizient erfolgen.

Claims

Ansprüche
1. Batteriesystem (B), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriesystem, mit
mindestens einer Vorrichtung (V) zur Erhöhung der Sicherheit beim
Gebrauch des Batteriesystems (B) und mit mindestens einer
Entladungsvorrichtung (EV), geeignet zur elektrischen Entladung des Batteriesystems (B), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (V) eine Vorrichtung zur Umwandlung von elektrischer Energie des Batteriesystems (B) in nichtelektrische Energie ist und das die mindestens eine Vorrichtung (V), zumindest im Fall einer Entladung des Batteriesystems (B), mit der Entladungsvorrichtung (EV) verbunden ist.
2. Batteriesystem (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (V) mit einer Energieleitungsvorrichtung (EL) energieleitend verbunden ist, wobei die Energieleitungsvorrichtung (EL) zur Ableitung der durch die mindestens eine Vorrichtung (V) erzeugten nicht elektrischen Energie in einen räumlichen Bereich außerhalb des
Batteriesystems (B) geeignet ist.
3. Batteriesystem (B) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (V) zur Umwandlung der elektrischen Energie in nichtelektrische Energie ein mechanisch wirkender
Energiewandler und/oder ein thermodynamisch wirkender Energiewandler und/oder ein chemisch wirkender Energiewandler ist.
4. Batteriesystem (B) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mechanisch wirkenden Energiewandler um einen elektrischen Antrieb handelt, der mit einem mechanisch arbeitenden Verbraucher in einer Wirkverbindung steht, wobei es sich bei dem mechanisch arbeitenden Verbraucher insbesondere um ein Schwungrad, um eine Turbine, um eine Vorrichtung geeignet zur Verformung eines elastischen Körpers, um eine Hydraulik oder um eine Pneumatik handelt.
5. Batteriesystem (B) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Turbine zur Erzeugung eines Luftstroms geeignet ist, wobei der Luftstrom insbesondere auf mindestens eine Komponente (K) des Batteriesystems (B) gerichtet ist.
6. Batteriesystem (B) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem thermodynamisch wirkenden Energiewandler um eine elektrothermisch wirkende Vorrichtung und insbesondere um einen ohmschen Widerstand oder um ein Peltier- Element handelt, die mit einer elektrothermisch reaktiven Substanz, insbesondere einer gasförmigen, flüssigen oder festen elektrothermisch reaktiven Substanz, in einer
Wirkverbindung steht.
7. Batteriesystem (B) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrothermisch wirkende Vorrichtung für den Fall, dass es sich um eine flüssige elektrothermisch reaktive Substanz handelt, zur Verdampfung der flüssigen elektrothermisch reaktiven Substanz geeignet ist.
8. Batteriesystem (B) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrothermisch wirkende Vorrichtung für den Fall, dass es sich um eine feste elektrothermisch reaktive Substanz handelt, zur Sublimation oder zum Schmelzen der festen elektrothermisch reaktiven Substanz geeignet ist.
9. Batteriesystem (B) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass der thermodynamisch wirkende Energiewandler zur Kühlung mindestens einer Komponente (K) des Batteriesystems (B) geeignet ist.
10. Batteriesystem (B) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem chemisch wirkenden Energiewandler um einen
elektrochemischen Aktor geeignet zum Hervorrufen chemischer Reaktion durch elektrische Energie handelt, wobei der elektrochemische Aktor in einer Wirkverbindung zu einer chemisch endotherm reaktiven Substanz steht.
11. Batteriesystem (B) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der chemisch wirkende Energiewandler zur Kühlung mindestens einer
Komponente (K) des Batteriesystems (B) geeignet ist.
12. Batteriesystem (B) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass an die mindestens eine Vorrichtung (V) eine
Energiespeichervorrichtung (ES) energieübertragend angebunden ist, wobei die Energiespeichervorrichtung (ES) zur Aufnahme und Speicherung nichtelektrischer Energie geeignet ist.
13. Batteriesystem (B) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (B) eine Steuervorrichtung (SV) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (SV) zur Steuerung der mindestens einen Vorrichtung (V) insbesondere in Abhängigkeit eines Zustands des Batteriesystems (B) und/oder einer Verbrauchervorrichtung (VV), in der das Batteriesystem (B) verwendet wird, geeignet ist.
14. Verwendung eines Batteriesystems (B) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
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