具有過量充電保護和/或過度放電保護的電池組系統的制作方法

本發明以按照獨立權利要求的前序部分所述的具有過量充電保護和/或過度放電保護的電池組系統為出發點，所述電池組系統包括至少一個電蓄能器，所述電蓄能器具有與電蓄能器的第一電極電連接的第一極，具有與電蓄能器的第二電極電連接的第二極，具有用于使電蓄能器放電的快速放電單元，所述快速放電單元具有與第一極電連接的第一端子，具有與第二極電連接的第二端子。

背景技術：

出版物DE 10 2011 015 829 A1公開一種具有電流中斷裝置的電化學蓄能電池，所述電流中斷裝置用于將蓄能電池的被設置用于運行蓄能電池的至少一個電端子中斷。此外，蓄能電池具有放電裝置，如果蓄能電池的被設置用于運行蓄能電池的至少一個電端子通過電流中斷裝置被中斷，那么所述放電裝置能夠實現蓄能電池的完全的或者部分的放電。由此，能夠實現蓄能電池的放電以及因此能夠實現蓄能電池的安全的輸送和安全的存放，然而同時阻止可能由于過量充電損壞的蓄能電池的進一步運行。

出版物DE 10 2012 219 082 A1公開一種用于布置在鋰離子電池組的電池組電池中的安全設備，其包括至少一個平面地構造的金屬導體、尤其金屬印刷電路板或者金屬薄膜，其中絕緣層被施加到所述金屬導體上，并且所述導體（welche）具有用于與電池組電池的極電連接的極接觸部，其中所述導體具有至少一個布置在絕緣層上的加熱電阻，所述加熱電阻具有第一接觸部和第二接觸部，其中通過加熱電阻的電流可以經由接觸部被傳導。

技術實現要素：

發明優點

與此相對地，具有獨立權利要求的特征性特征的按照本發明的行為方式具有以下優點：電池組系統包括用于觸發快速放電單元的具有導電機械組件的觸發單元。由此有利地，電池組系統的電蓄能器可以非常快速地被放電，并且電池組系統被轉換到安全的狀態中。

其他有利的實施方式是從屬權利要求的主題。

有利地，快速放電單元包括由導電材料組成的導體，其中所述導體與快速放電單元的第一端子電連接，并且至少部分地具有導電的雙金屬片。由此有利地可以在沒有附加的電和/或電子構件的情況下在導體和觸發單元之間建立電連接。

快速放電單元包括導電的接觸部，其中所述接觸部與快速放電單元的第二端子電連接。通過導電的接觸部，有利地能夠實現在導體和導電的接觸部之間的電連接，由此高電流可以流經電連接。

接觸部、雙金屬片和/或雙金屬片的涂層的材料被選擇，使得通過經由在導體與接觸部之間的導電連接在第一極和第二極之間的電流流動形成在接觸部和導體之間的不可逆的電連接。由此，電池組系統的電蓄能器有利地被與電池組系統的電路分離，并且被轉換到安全的狀態中。

觸發單元的機械組件可以通過作用于機械組件的力、例如在電池組系統中的壓力上升可逆地或者不可逆地被變形。通過可逆的變形，在電蓄能器返回到正常的運行狀態之后，在快速放電單元的導體和接觸部之間的導電連接被分離，由此電蓄能器再次可供電池組系統使用。如果機械組件不可逆地變形，那么電蓄能器持久地保持與電池組系統分離，由此電蓄能器的再次投入運行有利地被阻止。

觸發單元的機械組件可以不僅被實施為附加的構件，和/或借助于存在的構件、例如過壓閥來實現。

機械組件借助于電蓄能器的導電的殼體和/或借助于電連接直接地與第二極電連接。通過借助于導電的殼體電連接有利地節省線路。如果機械組件借助于電連接直接地與第二極電連接，那么需要對導電的殼體的觸摸保護的較小要求以及對導電的殼體的幾何形狀的較簡單的要求，因為不必使所述導電的殼體的幾何形狀匹配于最大流動的電流。

快速放電單元的第一端子借助于電連接直接地與第一極電連接，并且快速放電單元的第二端子借助于導電的殼體與電蓄能器的第二極電連接和/或借助于電連接直接地與第二極電連接。通過快速放電單元的第一端子與第一極直接電連接，相對于第二極的電勢的絕緣被確保。如果快速放電單元的第二端子借助于導電的殼體與電蓄能器的第二極連接，那么有利地不需要其他線路。如果快速放電單元的第二端子借助于電連接直接地與第二極連接，那么有利地不需要導電的殼體的幾何形狀的匹配。

機械組件和/或與第二極的直接連接具有比導體、接觸部和/或在快速放電單元的第二端子與第二極之間的直接連接更大的電阻。由此，有利地實現：在電蓄能器的第一和第二極之間流動的短路電流流經導體和導電的接觸部。

有利地，按照本發明的電池組系統被使用在具有至少一個電蓄能器的車輛中，由此有效的安全標準以相對較小的耗費被遵守。

有利地，電蓄能器是鋰離子電池組、鋰硫電池組和/或鋰空氣電池組。由于可能的化學連續反應（Folgeraktionen），尤其在所述類型的電蓄能器的情況下到安全狀態中的快速轉換是有利的。

附圖說明

圖1示出按照本發明的電池組系統的第一實施方式；和

圖2a示出按照本發明的電池組系統的第二實施方式；和

圖2b示出在存在電蓄能器的不正常的運行狀態的情況下按照本發明的電池組系統的第二實施方式；和

圖2c示出在存在具有已觸發的快速放電單元的電蓄能器的不正常的運行狀態的情況下按照本發明的電池組系統的第二實施方式；和

圖3示出在電蓄能器的正常的運行狀態期間按照本發明的電池組系統的第三實施方式；和

圖4a示出按照本發明的電池組系統的觸發單元的機械組件的第一實施方式；和

圖4b示出按照本發明的電池組系統的觸發單元的機械組件的第二實施方式；和

圖4c示出按照本發明的電池組系統的觸發單元的機械組件的第三實施方式。

具體實施方式

在所有的圖中，相同的附圖標記表示相同的設備組件。

圖1示出按照本發明的電池組系統10的第一實施方式，所述電池組系統10具有至少一個電蓄能器，所述電蓄能器具有與電蓄能器的第一電極電連接的第一極12；具有與電蓄能器的第二電極電連接的第二極14；具有用于使電蓄能器放電的快速放電單元16，其中所述快速放電單元具有第一端子，所述第一端子例如經由電連接13與第一極電連接，具有第二端子，所述第二端子例如借助于電連接15與第二極電連接；用于觸發快速充電單元16的觸發單元17；以及電蓄能器的殼體11。

觸發單元17可以不僅被實施為附加的構件，或者借助于存在的構件、例如在硬殼式電池（Hard-Case-Zellen）情況下的過壓閥來實施，由此有利地節省構件。

圖2a示出在電蓄能器的正常的運行狀態期間按照本發明的電池組系統20的第二實施方式。電蓄能器包括第一極22、例如負極，所述第一極借助于電連接23利用第一端子261與快速放電單元26電連接；以及第二極24、例如電蓄能器的正極，所述第二極借助于電蓄能器的導電殼體21借助于第二端子262與快速放電單元26電連接；以及觸發單元27，所述觸發單元27包括機械組件29，所述機械組件29是導電的并且經由電蓄能器的導電的殼體21與第二極24電連接。觸發單元27的機械組件29可以可逆地或者不可逆地變形、例如通過作用于機械組件29的力。快速放電單元26包括導體25，所述導體25經由第一接口261與電連接23電連接。快速放電單元26進一步包括導電的接觸部，所述接觸部借助于第二端子262與蓄能器的第二極24電連接。在第一實施方式中，導體25至少部分地包括雙金屬片25b。在第二實施方式中，導體25包括繼電器25a。

在電蓄能器的正常的運行狀態期間，在觸發單元27的機械組件29與快速放電單元26的導體25之間不存在電連接。

圖2b示出在存在電蓄能器的不正常的運行狀態的情況下按照本發明的電池組系統20的第二實施方式。例如當電蓄能器通過太大的充電電流被充電時，存在電蓄能器的不正常的運行狀態，這例如導致在電蓄能器的殼體21內部中壓力升高。由于壓力上升，在超過可預先給定的壓力時，觸發單元27的機械組件29可逆地或者不可逆地被變形，由此在觸發單元27的機械組件29和快速放電單元26的導體25之間形成電連接。通過所述電連接，電流在第二極24和第一極22之間流經導電的殼體21、機械組件29、導體25和線路23。

圖2c示出在存在具有已觸發的快速放電單元26的電蓄能器的不正常的運行狀態的情況下按照本發明的電池組系統20的第二實施方式。

在導體25的第一實施方式中，雙金屬片25b通過流經觸發單元27的機械組件29和導體25的電流被加熱，由此所述雙金屬片25b變形，并且在導電的接觸部28和導體25之間建立電連接。通過導電的接觸部和/或雙金屬片25b的所選擇的材料形成不可逆的電連接。

在導體25的第二實施方式中，流動的電流觸發繼電器25a，所述繼電器25a在導電的接觸部28和導體25之間建立電連接。

通過在第一極22和第二極24之間的這樣地形成的短路，電蓄能器被放電，并且與充電電流分離。由此，電蓄能器被轉換到安全的狀態中。

圖3示出在電蓄能器的正常的運行狀態期間按照本發明的電池組系統30的第三實施方式。快速放電單元36的第一端子361借助于電連接與電蓄能器的第一極連接，快速放電單元36的第二端子362借助于電連接310直接地與電蓄能器的第二極連接。在示出的實施方式中，電蓄能器的殼體31是不導電的。觸發單元37的機械組件39借助于電連接390直接地與電蓄能器的第二極連接。在存在電蓄能器的不正常的運行狀態的情況下，觸發單元37的機械組件39例如由于在電蓄能器的殼體31內部中壓力上升機械地變形，由此電流經由電連接在第一和第二極之間流經電連接390、機械組件39、導體35和電連接33。所述電連接導致快速放電單元36的觸發，由此在第一極和第二極之間的短路經由電連接310、導體35和與第一極的電連接33形成。在示出的實施方式中，電連接390的電阻大于電連接310的電阻。

圖4a示出按照本發明的電池組系統的觸發單元的機械組件49a的第一實施方式。機械組件49a導電地與電蓄能器的殼體41連接。示出的觸發單元的機械組件49a可以可逆地或者不可逆地被變形。在示出的實施方式中，機械組件49a被實施為隔膜，其中作為材料使用導電的金屬或者金屬合金、具有導電的涂層的載體材料和/或導電的塑料。通過機械組件49a的所選擇的形狀，在電蓄能器內部中的壓力上升均勻地作用于所述機械組件。通過機械組件49a的所選擇的材料預先給定要超過的力，在所述要超過的力的情況下機械組件49a被變形。

圖4b示出按照本發明的電池組系統的觸發單元的機械組件49b的第二實施方式。機械組件49b與電蓄能器的殼體41電連接。通過機械組件49b的所選擇的形狀，在變形時在機械組件49b和導體之間實現較小的電阻。

圖4c示出按照本發明的電池組系統的觸發單元的機械組件49c的第三實施方式。通過機械組件49c的所選擇的形狀，實現在機械組件49c和導體之間的大面積的連接。進一步地，電蓄能器的殼體41的運動被均衡，由此機械組件49c的損壞被阻止。