(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのバッテリセル（１５）を有するバッテリモジュール（５）のためのバッテリ管理システム（６）であって、前記バッテリ管理システム（６）は、起動信号に応じて、前記バッテリモジュール（５）の電極間に電流経路（８０）を接続しうるよう構成される、前記バッテリ管理システム（６）において、
前記電流経路（８０）は、当該電流経路（８０）の前記接続によって、前記少なくとも１つのバッテリセル（１５）の安全装置（４００）において、当該安全装置（４００）の作動後におけるアーク放電が予防され又は止められるよう、構成されることを特徴とする、バッテリ管理システム（６）。
【請求項２】
前記電流経路（８０）は、当該電流経路（８０）の接続時に前記少なくとも１つの安全装置（４００）を作動させるよう構成される、請求項１に記載のバッテリ管理システム（６）。
【請求項３】
前記バッテリ管理システム（６）は、前記安全装置（４００）の作動を検出し、及び前記少なくとも１つの安全装置（４００）の前記作動の前記検出に応じて前記起動信号を提供する装置（９６）を備える、請求項１に記載のバッテリ管理システム（６）。
【請求項４】
前記バッテリ管理システム（６）は、前記起動信号を受信する入力口（９５）を有する、請求項１〜２のいずれか１項に記載のバッテリ管理システム（６）。
【請求項５】
請求項４に記載のバッテリ管理システム（６）と、車両の走行状況の検出に応じて前記起動信号を提供する装置と、を備えた車両であって、前記起動信号を受信する前記入力口（９５）は、前記起動信号を提供する前記装置と接続される、車両。
【請求項６】
請求項３に記載のバッテリ管理システム（６）を備えた車両。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリシステム（６）を備えたバッテリモジュール（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのバッテリセル、例えば、リチウムイオンバッテリセルを有するバッテリモジュールのためのバッテリ管理システムに関する。さらに、本発明は車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つ以上のリチウムイオンバッテリセルを有するバッテリモジュールは、例えば、電気自動車又はハイブリッド車両のような車両において、車両の駆動部と接続された状態で見うけられる。
【０００３】
車両のドライブトレインに実装するためのバッテリモジュールは、駆動用バッテリモジュールとも呼ばれる。このようなバッテリモジュールは、バッテリとバッテリ管理システムとから成るシステムとして構成されうる。ハイブリッド車両又は電気自動車で必要な電力を調達するために、バッテリモジュールにおいて、バッテリは直列に接続され、あるいは、部分的に並列にも接続される。電気自動車の場合には、バッテリは、４５０Ｖを超える電圧を有する場合があり、ハイブリッド車両の場合にも、人間との接触について問題が無い閾値として仮定される６０Ｖを超える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなバッテリが、電力変換スイッチの駆動時の事故又は故障のような外部の事象によって短絡した場合には、バッテリセル内で、バッテリの破裂又は発火を引き起こしうる大きさを有する電流が発生する可能性がある。
【０００５】
図１には、例えば、独国特許出願公開第１０２００９０００６８２号明細書で公知のような、従来技術による駆動用バッテリモジュール５の概略図が示されている。図１は、電流経路３０を介して電気的に接続された２つの電極１０と２０とを示しており、電流経路３０上には、電圧源としてバッテリセル１５が直列に配置される。従って、電極を介して、セル１５を通じて累積的に提供される電圧を受け取ることができる。この他に、モジュールは、正極１０に充電及び遮断装置４０と、負極２０に遮断装置５０と、サービスプラグ６０と、を有する。
【０００６】
図２には、例えば、米国特許第５９３９２１７号明細書で公知のような、従来技術によるバッテリセル１５の概略的な回路図が示されている。電圧源３００の２つの電極１００と２００とが示されており、この２つの電極を介して、セル１５を通じて提供される電圧を受け取ることができる。この他に、セルは、正極１００上に安全装置４００を有する。この安全装置４００は、バッテリセル１５内の温度又は電流の流れが異常な状態にある場合に、電圧源３００を正極１００から確実に分離する機能を有する。
【０００７】
国際公開第１９９３０１０５８９号明細書には、バッテリのサブユニットの充電状態を平衡化する装置が開示されている。各サブユニットには、抵抗と安全装置が直列に接続された放電回路が備えられている。放電回路は切り替え可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも１つのバッテリセルを有するバッテリモジュールのためのバッテリ管理システムであって、バッテリ管理システムは、起動信号に応じて、バッテリモジュールの電極間に電流経路が接続されるよう構成された、上記バッテリ管理システムが提供される。本発明によれば、当該電流経路が接続されることによって、少なくとも１つのバッテリセルの安全装置において、当該安全装置の作動後のアーク放電が予防され又は止められるよう構成される。
【０００９】
このことにより、安全装置を有するバッテリセルにおいて、安全装置の作動後にアーク放電が発生して生じ得る危険に対する安全性が向上する。即ち、発明者は、安全装置が組み込まれたバッテリセルを有する駆動用バッテリモジュール内で、安全装置の作動後にアーク放電の形成が起こりうることを確認している。
【００１０】
第１の有利な実施形態において、電流経路は、第２の電流経路の接続時に少なくとも１つの安全装置が作動するよう構成される。このことにより、安全装置の意図的な作動が可能となる。
【００１１】
第２の有利な実施形態において、バッテリ管理システムは、安全装置の作動を検出し、及び少なくとも１つの安全装置の作動の検出に応じて起動信号を生成する装置を備える。このことにより、外部事象による安全装置の作動後のアーク放電の予防が可能となる。
【００１２】
一変形例において、バッテリ管理システムは、起動信号を受信する入力口を有する。
【００１３】
これにより、車両内での、車両の走行状況の検出に応じて起動信号を提供する装置との併用が可能となり、その際に、起動信号を受信する入力口は、起動信号を生成する装置と接続されている。このようにして、車両の走行状況の結果としての、ハイブリッド車両又は電気自動車の駆動用モジュールの火災又は破裂が予防されうる。
【００１４】
さらに、請求項６に記載の車両、及び、請求項７に記載のバッテリモジュールが提示される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の実施例が、図面、及び、以下の明細書の記載によってより詳細に解説される。
【図１】従来技術によるトラクションバッテリモジュールの概略的な回路図を示す。
【図２】従来技術によるバッテリセルの概略的な回路図を示す。
【図３】本発明の第１の例示的な実施形態の概略的な回路図を示す。
【図４】本発明の第２の例示的な実施形態の概略的な回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図３は、本発明の第１の例示的な実施形態の概略的な回路図を示す。電流経路３０を介して電気的に接続された２つの電極１０と２０とを有するバッテリモジュール５が示されており、電流経路３０上では、電圧源３００と安全装置４００とを有するバッテリセル１５が直列に配置されている。従って、モジュール５の電極１０、２０を介して、セル１５を通じて提供される電圧を受け取ることができる。図３はさらに、並列に設けられた第２の電流経路８０を有するバッテリ管理システム６を示しており、この第２の電流経路８０を介して、バッテリモジュール５の電極１０と２０とが電気的に接続されうる。示される例示的な実施形態では、第２の電流経路８０は、スイッチ９０の接続によって提供されうる。その際に、バッテリ管理システム６は、スイッチ９０の接続を引き起こす起動信号を受信するための入力口９５を有する。
【００１７】
その際に、第２の電流経路８０は低インピーダンス（ｎｉｅｄｒｉｇｏｈｍｉｇ）であり、即ち電気抵抗値が低く形成され、これにより、モジュール５の意図的な短絡が可能となる。第２の電流経路８０の接続によって、セル１５内では、少なくとも１つの安全装置４００の作動と第１の電流経路３０の遮断とを引き起こす電流が生成される。
【００１８】
しかしながら、第２の電流経路８０の接続により生成される電流は、作動した安全装置４００内でアーク電流が発生しうるほど又は第２の電流経路８０の接続前に既に発生していたアーク電流が存続しうるほどには高くはない。
【００１９】
第１の例示的な実施例に係るバッテリモジュール５は、車両の走行状況を検出するシステム、例えばクラッシュセンサ（Ｃｒａｓｈ−Ｓｅｎｓｏｒ）と接続された車両における利用に適している。事故のような危険な状況を検出した後で、クラッシュセンサは、起動信号をバッテリモジュール５又はバッテリ管理システム６へと送信し、バッテリモジュール５又はバッテリ管理システム６は、起動信号の受信に応じて第２の電流経路８０を接続し、このようにして、バッテリ内で一緒に纏められたセルの、意図的な短絡を起こす。
【００２０】
図４には、本発明の第２の例示的な実施形態の概略的な回路図が示されている。この回路図は、第２の電流経路８０の提供をもたらしうる起動信号が、安全装置のうちの１つの安全装置の作動を検出する装置９６によって、安全装置のうちの１つの安全装置の作動の検出に応じて提供されるという点で、図３に示された回路図とは異なっている。示される第２の例示的な実施形態では、装置９６は、バッテリセル１５のセル電圧を検出するためのセンサ線を備える。
【００２１】
装置９６が、少なくとも１つの安全装置４００が作動したということを検出した場合には、装置９６は、スイッチ９０の閉鎖と第２の電流経路８０の接続とを引き起こす起動信号を生成する。その際、第２の電流経路８０は低インピーダンスであり、即ち電気抵抗値が低く形成され、従って、場合によってはモジュール５の電極１０、２０間で発生する電圧差であって、第２の電流経路８０が無ければ溶解した安全装置４００内でのアーク放電の形成に繋がるであろう、又は既にアーク放電を形成させた上記電圧差が、第２の電流経路８０を介して解消されるため、アーク放電の形成が予防され又は止められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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