蓄電池、機(jī)動(dòng)車以及用于運(yùn)行蓄電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有蓄電池單池(10)的蓄電池(14)。其特征在于，蓄電池單池(10)的電極(18)與蓄電池單池殼體(16)通過開關(guān)裝置(20)可導(dǎo)電地連接。此外蓄電池(14)還包括監(jiān)控電路(22)，所述監(jiān)控電路被構(gòu)造為在識(shí)別到故障信號(hào)的情況下將在無故障運(yùn)行狀態(tài)下閉合的開關(guān)裝置(20)斷開。此外本發(fā)明還涉及一種具有按照本發(fā)明的蓄電池(14)的機(jī)動(dòng)車和一種用于將電極(18)與蓄電池單池(10)的蓄電池單池殼體(16)之間的可導(dǎo)電的連接斷開的方法。
【專利說明】蓄電池、機(jī)動(dòng)車以及用于運(yùn)行蓄電池的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有蓄電池單池的蓄電池以及一種具有按照本發(fā)明的蓄電池的 機(jī)動(dòng)車。此外還提供一種用于將電極和蓄電池單池的蓄電池單池殼體之間的可導(dǎo)電的連接 斷開的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在至少部分地利用電進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的車輛中使用電蓄能器，以便為支持驅(qū)動(dòng)裝置或 被用作驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)存儲(chǔ)電能。在最新一代的車輛中使用所謂的鋰離子蓄電池。該 蓄電池的突出之處在于能量密度高和自放電特別低。鋰離子單池?fù)碛兄辽僖粋€(gè)正電極 和一個(gè)負(fù)電極（陽極或陰極），能夠?qū)囯x子可逆地嵌入（Intercalation)或重新脫嵌 (Deintercalation)〇
[0003] 在圖1中示出了例如具有蓄電池單池殼體16的蓄電池單池10如何能夠被組合成 蓄電池模塊12和而后再組合成蓄電池14。這是通過沒示出的單池10的極18的并聯(lián)電路 或串聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)的。在此，按照定義，蓄電池模塊12或蓄電池14是由至少兩個(gè)蓄電池單池 10組成，其中蓄電池模塊12或蓄電池14這些概念經(jīng)常作為同義詞使用。蓄電池14的電壓 為例如120至600V之間的直流電。
[0004] 在所謂的硬盒式蓄電池單池中，其蓄電池單池殼體是由堅(jiān)固的鋁板或鋼板制成， 兩個(gè)電極中的一個(gè)通常直接地與單池殼體連接，以便能夠避免額外的電位差，該電位差長 期以往能夠?qū)е聠纬貧んw的腐蝕。其它電極通過密封件與單池殼體電隔離。
[0005] 在由于機(jī)械作用導(dǎo)致故障的情況下，例如在蓄電池驅(qū)動(dòng)的車輛發(fā)生事故時(shí)，單池 之間的絕緣可能損壞?，F(xiàn)在，其中的一個(gè)電極直接與蓄電池單池殼體相連接這一事實(shí)構(gòu)成 了安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0006] DE197 14 847A1公開了一種電路和一種用于將單池殼體的負(fù)的電極與蓄電池單 池殼體相連接的方法。在負(fù)的電極與單池殼體之間設(shè)置一個(gè)電阻，借助一個(gè)信號(hào)發(fā)生器對(duì) 所述電阻進(jìn)行監(jiān)控。在正的電極與單池殼體無意間發(fā)生接觸時(shí)通過電阻限制通過電流并且 信號(hào)發(fā)生器生成一個(gè)信號(hào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 按照本發(fā)明將提供一種具有蓄電池單池的蓄電池。其特征在于蓄電池單池的電極 與蓄電池單池殼體是通過開關(guān)裝置可導(dǎo)電地連接，其中所述蓄電池單池殼體是由例如鋁或 鋼制成。除了可導(dǎo)電的連接之外，電極只通過電解液與蓄電池單池殼體連接，其中尤其是在 電極的穿過蓄電池單池殼體的通過區(qū)域內(nèi)電極與蓄電池單池殼體保持電絕緣。此外蓄電池 還包含一個(gè)監(jiān)控電路，所述監(jiān)控電路被構(gòu)造為在識(shí)別到故障信號(hào)的情況下將在無故障運(yùn)行 狀態(tài)下閉合的開關(guān)裝置斷開?；旧先魏螌㈦姌O與蓄電池單池殼體分開顯得有意義的信號(hào) 都適合于故障信號(hào)-例如，指出發(fā)生事故或其它破損情況的信號(hào)。
[0008] 按照本發(fā)明的蓄電池具有如下優(yōu)點(diǎn)，在無故障運(yùn)行期間能夠保證蓄電池單池殼體 防止腐蝕。在發(fā)生故障的情況下，例如當(dāng)利用按照本發(fā)明的蓄電池驅(qū)動(dòng)的車輛發(fā)生事故時(shí)， 電極與蓄電池單池殼體之間的可導(dǎo)電的連接被斷開，由此蓄電池單池殼體只通過電解液與 電極相連接。通過斷開蓄電池單池殼體與電極之間的連接，在發(fā)生故障時(shí)可以降低發(fā)生短 路的風(fēng)險(xiǎn)。
[0009] 按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式監(jiān)控電路被集成在蓄電池單池監(jiān)控電路板上 (Cell Supervising Circuit Platine)。蓄電池單池監(jiān)控電路板負(fù)責(zé)監(jiān)控在蓄電池內(nèi)部的 多個(gè)蓄電池單池，并且即使在按照【背景技術(shù)】的蓄電池單池的情況下也被安裝在蓄電池的內(nèi) 部。監(jiān)控電路板通常監(jiān)控多個(gè)蓄電池單池的電壓并且此外具有溫度傳感器。通過將電子 監(jiān)控電路集成在蓄電池單池監(jiān)控電路板上能夠由此擴(kuò)充已有的資源，避免安裝額外的電路 板。同樣也能夠考慮，蓄電池單池監(jiān)控電路板已經(jīng)含有監(jiān)控電路的全部必需的功能和裝置， 由此能夠使用已有的蓄電池單池監(jiān)控電路板。此外，也優(yōu)選能夠?qū)㈤_關(guān)裝置布置在蓄電池 單池監(jiān)控電路板上，以便實(shí)現(xiàn)還要緊湊的布置結(jié)構(gòu)。
[0010] 關(guān)于開關(guān)裝置的布設(shè)，另一個(gè)可替選的方案是優(yōu)選將所述開關(guān)裝置布置在蓄電池 單池里面，由此每一個(gè)蓄電池單池都通過配屬于自己的開關(guān)裝置形成一個(gè)單元。
[0011] 優(yōu)選開關(guān)裝置能夠是一個(gè)繼電器或半導(dǎo)體功能塊，例如晶體管，由此能夠根據(jù)對(duì) 應(yīng)的框架條件形成進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)。
[0012] 在將多個(gè)蓄電池單池并聯(lián)連接的情況下電極和并聯(lián)連接的蓄電池單池的蓄電池 單池殼體優(yōu)選通過共有的開關(guān)裝置可導(dǎo)電地連接。由此對(duì)于并聯(lián)連接的蓄電池單池只需要 一個(gè)唯一的開關(guān)裝置。
[0013] 優(yōu)選地，故障信號(hào)來自碰撞傳感器。所述傳感器在特別早的變形階段就已經(jīng)探測(cè) 蓄電池驅(qū)動(dòng)的車輛的碰撞。所述傳感器迄今為止仍被用于觸發(fā)約束系統(tǒng)，例如氣囊或安全 帶緊縮器。通過在早期事故階段生成故障信號(hào)能夠?yàn)閷㈦姌O與蓄電池單池殼體分開提供充 裕的時(shí)間。由此保證，例如在監(jiān)控電路由于事故被損毀之前仍然能夠打開開關(guān)裝置。
[0014] 優(yōu)選地，蓄電池是鋰-離子-蓄電池。通過使用鋰-離子-工藝能夠?qū)崿F(xiàn)特別高 的能量存儲(chǔ)密度，這尤其在電氣移動(dòng)領(lǐng)域帶來了另外的優(yōu)勢(shì)。
[0015] 此外還提供一種機(jī)動(dòng)車，所述機(jī)動(dòng)車具有按照本發(fā)明的蓄電池。所述蓄電池通常 用于向車輛的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)饋電。
[0016] 此外還提供一種用于將電極與蓄電池單池的蓄電池單池殼體之間的可導(dǎo)電的連 接斷開的方法。所述方法的第一步為提供按照本發(fā)明的蓄電池，第二步為通過監(jiān)控電路探 測(cè)故障信號(hào)。在第三步中斷開電極與蓄電池單池殼體之間的開關(guān)裝置。
[0017] 在從屬的權(quán)利要求中以及在從說明書中給出了本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 借助附圖和之后的說明對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。附圖簡(jiǎn)介：
[0019] 圖1示出了蓄電池單池、模塊和蓄電池；和
[0020] 圖2示出了按照本發(fā)明的具有開關(guān)裝置的蓄電池單池。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 在解釋【背景技術(shù)】的時(shí)候已經(jīng)對(duì)圖1進(jìn)行了說明。
[0022] 圖2示出了按照本發(fā)明的具有蓄電池單池10的蓄電池14的部分區(qū)域。一般情況 下兩個(gè)電流電極18的負(fù)極通過開關(guān)裝置20與蓄電池單池殼體16可導(dǎo)電地連接。除了所 述通過開關(guān)裝置20的連接之外，電極18只通過電解液與蓄電池單池殼體16相連接。在電 極18的通過蓄電池單池殼體16的通過區(qū)域，電極18借助電絕緣體28與蓄電池單池殼體 16分隔開。在圖2中通過示意圖示出了監(jiān)控電路22,蓄電池單池監(jiān)控電路板26以及碰撞 傳感器24的基本輪廓（寬的虛線）。如圖所示開關(guān)裝置20與監(jiān)控電路22 -起被布置在蓄 電池單池監(jiān)控電路板26上，或成為所述蓄電池單池監(jiān)控電路板的一部分，其中監(jiān)控電路22 例如與碰撞傳感器24相連接。通常多個(gè)蓄電池單池10布置在單個(gè)蓄電池14內(nèi)，尤其是蓄 電池14的殼體內(nèi)。在這種情況下監(jiān)控電路22控制多個(gè)開關(guān)裝置20。監(jiān)控電路22和開關(guān) 裝置20能夠再次共同地被布置在一個(gè)蓄電池單池監(jiān)控電路板26上，所述蓄電池單池監(jiān)控 電路板同樣位于蓄電池殼體內(nèi)。例如能夠使用按標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有的碰撞傳感器24作為碰撞傳感 器24,所述碰撞傳感器通常在車身上被固定在蓄電池14的外部。
[0023] 在無故障運(yùn)行狀態(tài)下開關(guān)裝置20 -直被閉合，從而負(fù)的電極18與蓄電池單池的 殼體16可導(dǎo)電的連接。如果監(jiān)控電路22探測(cè)到一個(gè)來自碰撞傳感器24的故障信號(hào)，則監(jiān) 控電路22斷開開關(guān)裝置20。由此中斷負(fù)的電極18與蓄電池單池殼體16之間的導(dǎo)電連接。
【權(quán)利要求】
1. 一種蓄電池（14)，其具有蓄電池單池（10)，其特征在于，所述蓄電池單池（10)的電 極（18)與蓄電池單池殼體（16)通過開關(guān)裝置（20)可導(dǎo)電地連接，并且所述蓄電池（14) 還包括一個(gè)監(jiān)控電路（22)，所述監(jiān)控電路被構(gòu)造為在識(shí)別到故障信號(hào)的情況下將在無故障 運(yùn)行狀態(tài)下閉合的所述開關(guān)裝置（20)斷開。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池（14)，其特征在于，所述監(jiān)控電路（22)被集成在蓄電 池單池監(jiān)控電路板（26)上。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池（14)，其特征在于，所述開關(guān)裝置（20)布 置在蓄電池單池監(jiān)控電路板（26)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的蓄電池（14)，其特征在于，所述開關(guān)裝置（20) 布置在所述蓄電池單池（10)中。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池（14)，其特征在于，所述開關(guān)裝置（20)是 繼電器。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池（14)，其特征在于，所述開關(guān)裝置（20)是 半導(dǎo)體功能塊。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池（14)，其特征在于，所述故障信號(hào)來自碰 撞傳感器（24)。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池（14)，其特征在于，在將多個(gè)蓄電池單池 (10)并聯(lián)連接的情況下，其電極（18)和所述蓄電池單池殼體（16)通過共有的開關(guān)裝置 (20)可導(dǎo)電地連接。
9. 一種機(jī)動(dòng)車，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的蓄電池（14)。
10. -種用于將電極（18)與蓄電池電池（10)的蓄電池單池殼體（16)之間的可導(dǎo)電的 連接斷開的方法，其包括下述步驟： (i) 提供根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的蓄電池； (ii) 通過監(jiān)控電路（22)探測(cè)故障信號(hào)； (iii) 斷開所述電極（18)與所述蓄電池單池殼體（16)之間的開關(guān)裝置（20)。
【文檔編號(hào)】H01M2/32GK104093883SQ201280061484
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月13日
【發(fā)明者】M·科爾伯格, J·費(fèi)策爾, H·芬克 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會(huì)社