(57)【要約】  本発明は、バッテリ（２０）を備える車両および／または定置のエネルギー蓄積器のためのバッテリシステム（１０）に関する。バッテリ（２０）の複数の電池（２１，２２）のうちの第１電池が、複数の電極および少なくとも１つのセパレータを備える電気化学部品を含み、少なくとも１つのセパレータが、第１温度に達した場合に電気化学部品内で生成可能なイオンに対して少なくとも部分的に不透過性になる。第１電池（２１）が急速放電ユニットを含み、急速放電ユニットは、バッテリシステム（１０）の制御ユニット（３０）によって、第１電池（２１）の内部および／または外部から接触可能な第１電池（２１）の２つの電池端子の間に電気的に接続可能である。急速放電ユニットは、第１電流によって第１電池（２１）を放電するように構成されている。急速放電ユニットの第１電気抵抗値は、第１電流が急速放電ユニットおよび第１電池（２１）の貫流時に電気化学部品の加熱を引き起こし、少なくとも１つのセパレータが第１温度に達するように選択されている。
2018534753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池（２１，２２）を有するバッテリ（２０）および制御ユニット（３０）を備える車両および／または定置のエネルギー蓄積器のためのバッテリシステム（１０）であって、第１電池（２１，２２）が、複数の電極および少なくとも１つのセパレータを備える電気化学部品を含み、少なくとも１つのセパレータが、第１温度に達した場合に電気化学部品内で生成可能なイオンに対して少なくとも部分的に不透過性になるバッテリシステム（１０）において、
第１電池（２１）が急速放電ユニットを含み、急速放電ユニットが、制御ユニット（３０）によって、第１電池（２１）の内部および／または外部から接触可能な第１電池（２１）の２つの電池端子の間に電気的に接続可能であり、第１電流によって第１電池（２１）を放電するように構成されており、
急速放電ユニットの第１電気抵抗値が、第１電流が急速放電ユニットおよび第１電池（２１）の貫流時に電気化学部品の加熱を引き起こし、少なくとも１つのセパレータが第１温度に達するように選択されていることを特徴とする車両および／または定置のエネルギー蓄積器のためのバッテリシステム（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載のバッテリシステム（１０）において、
さらに前記第１抵抗値が、前記第１電池（２１）および前記急速放電ユニットの貫流時に第１電流によって誘起される前記電気化学部品の加熱が前記第１電池（２１）の熱暴走をトリガしないように選択されるバッテリシステム（１０）。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバッテリシステム（１０）において、
前記制御ユニット（３０）が、前記第１電池（２１）および／または前記バッテリシステム（１０）および／または車両のエラー状態が生じた場合に、２つの第１電池端子の間に急速放電ユニットを接続するように構成されているバッテリシステム（１０）。
【請求項４】
請求項３に記載のバッテリシステム（１０）において、
前記制御ユニット（３０）が、前記バッテリシステム（１０）の第１および／または第２センサユニット（４０）および／または前記バッテリシステム（１０）の監視ユニットおよび／または前記バッテリシステム（１０）の少なくとも１つの制御器と通信するように構成されており、
第１センサユニットが、前記第１電池（２１）の少なくとも１つの状態に関して、特に前記第１電池（２１）の作動状態および／または動作状態に関して、少なくとも１つの第１物理量を検出するように構成されており、および／または
前記第２センサユニット（４０）が、前記バッテリシステム（１０）の少なくとも１つの状態に関して、特にバッテリシステム（１０）の作動状態および／または動作状態に関して、少なくとも１つの第２物理量を検出するように構成されており、
監視ユニットが、前記バッテリシステム（１０）のエラー状態が生じているかどうかを判定し、前記バッテリシステム（１０）にエラー状態が生じている場合には、少なくとも１つの警告信号または警告情報を生成するように構成されており、および／または
少なくとも１つの制御器が、前記バッテリシステム（１０）の少なくとも１つの構成要素を制御するために、特に前記第１センサユニットおよび／または前記第２センサユニット（４０）のセンサ信号の評価に基づいて、それぞれ制御情報および／または制御信号を生成するように構成されているバッテリシステム（１０）。
【請求項５】
請求項４に記載のバッテリシステム（１０）において、
前記制御ユニット（３０）が、第１センサユニットのセンサ信号の評価に基づいて前記第１電池（２１）のエラー状態が生じているかどうかを判定し、および／また前記第２センサユニット（４０）のセンサ信号の評価に基づいて前記バッテリシステム（１０）のエラー状態が生じているかどうかを判定し、および／また少なくとも１つの警告信号が生じている場合、および／または警告情報の評価に基づいて、および／または少なくとも１つの制御信号および／または少なくとも１つの制御情報の評価に基づいて、バッテリシステムのエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されているバッテリシステム（１０）。
【請求項６】
請求項４または５に記載のバッテリシステム（１０）において、
第１センサユニットおよび／第２センサユニット（４０）がそれぞれ圧力センサおよび／または電流センサおよび／または加速度センサを含むバッテリシステム（１０）。
【請求項７】
請求項４から６までのいずれか一項に記載のバッテリシステム（１０）において、
前記監視ユニットが、第１および／または前記第２センサユニット（４０）のセンサ信号の評価に基づいて、前記バッテリシステム（１０）の乱用を判定し、および／または前記バッテリシステム（１０）の不適切な開放および／または前記バッテリシステム（１０）内に設けられているソフトウェアおよび／またはハードウェア構成要素の操作を判定し、乱用および／または不適切な開放および／または操作の判定によって前記バッテリシステム（１０）のエラー状態が生じているかどうかを確認するように構成されているバッテリシステム（１０）。
【請求項８】
請求項７に記載のバッテリシステム（１０）において、
監視ユニットが、電気接続および／または通信インターフェイスを含み、監視ユニットが、電気接続が中断された場合に、バッテリシステム（１０）の不適切な開放が生じているかどうかを判定し、および／または
監視システムがバッテリシステム（１０）の開放を判定し、バッテリシステム（１０）の適切な開放前に監視ユニットの通信インターフェイスに伝送されるべき制御情報がバッテリシステム（１０）の開放の判定前に得られない場合にはバッテリシステム（１０）の不適切な開放として分類するように構成されているバッテリシステム（１０）。
【請求項９】
請求項３から８までのいずれか一項に記載のバッテリシステム（１０）において、
制御ユニット（３０）が、車両の第３センサユニット（６０）および／または車両の監視装置（７０）および／または車両の少なくとも１つの制御要素（８０）および／または車両の通信インターフェイスと通信するように構成されており、
第３センサユニット（６０）が、車両の少なくとも１つの状態に関して、特に車両の動作状態および／または冠水状態に関して、少なくとも１つの第３物理量を検出するように構成されており、および／または
監視装置（７０）が、第３センサユニット（６０）のセンサ信号の評価に基づいて、車両のエラー状態が生じているかどうかを判定し、車両のエラー状態に関する情報を決定するように構成されており、および／または
少なくとも１つの制御要素（８０）が、車両のエラー状態が生じた場合に車両の少なくとも１つの安全機能をトリガするための少なくとも１つのトリガ信号を生成するように構成されており、および／または
車両の通信インターフェイスが、車両のエラー状態が生じた場合に少なくとも１つの別のトリガ信号を送信するように構成されているバッテリシステム（１０）。
【請求項１０】
請求項９に記載のバッテリシステム（１０）において、
制御ユニット（３０）が、第３センサユニット（６０）のセンサ信号の評価に基づいて、および／または車両のエラー状態に関する少なくとも１つの情報の評価に基づいて、および／または少なくとも１つのトリガ信号が生じた場合に、および／または少なくとも１つのトリガ信号を受信した場合に、車両のエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されているバッテリシステム（１０）。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のバッテリシステム（１０）において、
第３センサユニット（６０）が、加速度センサおよび／または冠水センサを含むバッテリシステム（１０）。
【請求項１２】
車両のためのバッテリシステム（１０）のバッテリ（２０）の複数の電池（２１，２２）のうちの第１電池を安全な状態に移行する方法において、
請求項１から１１までのいずれか一項にしたがってバッテリシステム（１０）を形成し、
方法が次のステップ：
第１電池（２１）および／またはバッテリシステム（１０）および／または車両のエラー状態が生じているかどうかを判定するステップ、および
第１電池（２１）の２つの電池端子の間に第１電池（２１）の急速放電ユニットを電気接続するステップを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のためのバッテリシステムに関する。バッテリシステムは、複数の電池および１つの制御ユニットを備える電池を含む。第１電池は、複数の電極および少なくとも１つのセパレータを備える電気化学部品を含む。少なくとも１つのセパレータは、第１温度に達した場合に電気化学部品内で生成可能なイオンに対して少なくとも部分的に不透過性になる。本発明は、さらに第１電池を安全な状態に移行する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１次または２次電気化学エネルギー蓄積器として形成された電池、例えばリチウムイオン電池には固有の危険性があることが従来技術により既知である。このような電気化学エネルギー蓄積器は、例えばそれぞれの文献、欧州特許第１８５６７４９号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０５０８７２号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１２０２３２９４号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１３２００８４８号明細書、およびドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１３２０３４８５号明細書により既知であり、複数の電極および少なくとも１つのセパレータを含む電気化学部品を備える。欧州特許第１８５６７４９号明細書により既知の電気化学エネルギー蓄積器のセパレータは２層を含み、これらの層は、様々な温度に達した場合に、それぞれ電気化学エネルギー蓄積器の電気化学部品内で生成可能なイオンに対して不透過性になる。
【０００３】
上記電池によって引き起こされる具体的な危険性は、例えば電池のエラー状態によって生じる場合がある  。
【０００４】
電池のこのようなエラー状態は、短絡によって電池の放電電流が引き起こされ、極めて高い電流値を示すことによって生じる。この場合、電流の電流値は電流の合計として理解される。さらに電池の上記エラー状態は、電池の内部で起こる化学プロセスにより電池の熱暴走が引き起こされることによって生じることもある。リチウムイオン電池では、このような化学プロセスは極めて強い発熱性化学反応となる場合がある。電池の熱暴走は電池の強度の過熱として理解され、このような過熱によって、発火および／または爆発に起因する電池の破壊が起こる。
【０００５】
さらに上記電池をバッテリとしてまとめ、ハイブリッド車および電気自動車でこれらのバッテリを備えるバッテリシステムを使用することが従来技術により既知である。多くの場合には、このようなバッテリは高い電気出力を供給し、大量の電気エネルギーを蓄積することができなければならない。したがって、このようなバッテリは高い危険性を有する。しかしながら同時にこのようなバッテリを備えるバッテリシステムでは操作安全性に対する高い要求も存在し、バッテリシステムの製造時にこのような要求を考慮する必要がある。
【０００６】
潜在的に危険な状況は、特に、上記バッテリシステムによって作動する車両が事故に会った場合や、自然災害、例えば車両の冠水によって損傷された場合、またはその他の理由でエラー状態に陥った場合に生じ得る。この場合、車両内に設けられている電圧を伝送する部品やこのような部品の絶縁被覆部、または車両内に設けられたバッテリシステムのバッテリが損傷されることもある。このような損傷により、車両乗員または車両の周辺にいる他の人々に危険性がもたらされ、車両の周辺にある物に危険性が及ぶこともある。このような危険性は、例えば損傷したバッテリによって引き起こされる故障電流によって生じる場合もある。このような故障電流は、例えば接触電流およびアークによる危険性を引き起こすこともあり、短絡が生じた場合には熱による危険性を引き越すこともあることが考慮される。さらにこのような危険性は、損傷されたバッテリの電池に電気化学的に蓄積されたエネルギーによって生じる場合もある。この場合、このようにして蓄積されたエネルギーは、損傷されたバッテリの電池の発火または爆発による危険性を引き起こすこともある。
【０００７】
上述の危険性は、上記バッテリシステムの乱用、不適切な開放、または操作によって生じる場合もある。許可された使用分野以外でこのようなバッテリシステムが乱用され、これによりバッテリシステムの作動パラメータが、それぞれ許可された値範囲外の値になることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１８５６７４９号
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０５０８７２号
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１３２００８４８号
【特許文献４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１３２０３４８５号
【発明の概要】
【０００９】
本発明によれば、複数の電池を有するバッテリおよび制御ユニットを備える車両のためのバッテリシステムが提供される。この場合、第１電池は、複数の電極および少なくとも１つのセパレータを備える電気化学部品を含む。少なくとも１つのセパレータは、第１温度に達した場合に電気化学部品内で生成可能なイオンに対して少なくとも部分的に不透過性になる。さらに第１電池は急速放電ユニットを含む。この場合、急速放電ユニットは、制御ユニットによって、第１電池の内部および／または外部から接触可能な第１電池の２つの電池端子の間に電気的に接続可能である。さらに、急速放電ユニットは、第１電流によって第１電池を放電するように構成されている。この場合、急速放電ユニットの第１電気抵抗値は、第１電流が急速放電ユニットおよび第１電池の貫流時に電気化学部品の加熱を引き起こし、少なくとも１つのセパレータが第１温度に達するように選択されている。従属請求項は本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１０】
上記バッテリシステムでは、第１抵抗値を適切に選択した場合には、第１電流の電流値は、第１電流により第１電池の電気化学部品全体が強く加熱される程度に大きい。このような強い加熱により、さらに少なくとも１つのセパレータが第１温度に達し、これにより、電気化学部品内で生成可能なイオンに対して少なくとも部分的に不透過性になる。すなわち、少なくとも１つのセパレータは、第１温度に達した場合には、これらのイオンの極一部のみをまだ透過させることができるか、またはもはやイオンを全く透過させることができない。したがって、電気化学部品内ではもはや電荷担体搬送は行われないか、または極めてわずかな電荷担体搬送のみが行われる。電荷担体は、ここでは上記イオンとして理解される。
【００１１】
少なくとも１つのセパレータが上記イオンに対して部分的に不透過性になる場合には、少なくとも１つのセパレータの総面積の一部面積が上記イオンに対して不透過性になる。この場合、セパレータ、したがって第１電池も電気的に部分的に不活性化される。これにより、第１電流の最大電流値が著しく制限され、第１電池は危険性を引き起こすことができないか、または極めて小さい危険性しか引き起こすことができない。
【００１２】
少なくとも１つのセパレータが上記イオンに対して完全に不透過性になる場合には、少なくとも１つのセパレータの総面積が上記イオンに対して不透過性になる。この場合、少なくとも１つのセパレータ、したがって第１電池も電気的に完全に不活性化される。少なくとも１つのセパレータ、したがって第１電池も完全に不活性化された後には、第１電流はほぼ０Ａの電流値を示し、第１電池の２つの電池端子の間に印可される電圧はほぼ０Ｖの電圧値を示す。これにより、第１電池はもはや２つの電池端子を介して第１電池の外部にある電流気回路に電流を供給することはできない。第１電池の電気化学部品内における少なくとも１つのセパレータの不活性化の開始時には電気化学的に蓄積されたエネルギーが依然として電気化学部品内に存在するにもかかわらず、このようなことが起こる。同様に、第１電池の内部において、例えば第１電池の電極間に生じる短絡によって、潜在的に危険な放電電流が第１電池の内部に生じることはない。したがって、第１電池の電気化学部品内における少なくとも１つのセパレータの電気的不活性化の開始時には、電気化学的に蓄積されたエネルギーは依然として電気化学部品内に残っており、もはや放電電流によって取り出すことはできない。
【００１３】
第１電池の上記不活性化後には、もはや第１電池の外部にある電気回路を介して流れる電流により危険性が生じることはない。このような電流により、アークが形成されるか、または短絡が生じた場合には、コンダクタおよび／または第１電池の過熱が起こる場合もあることを考慮すべきである。同様に第１電池の上記不活性化後には、もはや電池が損傷されることによって危険性が生じることはない。この場合、第１電池の機械的損傷は、特に第１電池の発火をもたらす場合があることを考慮される。
【００１４】
上記バッテリシステムでは、第１電池の電気化学部品は、好ましくは少なくとも１つのジェリーロールまたは電極スタックとして構成されている。
【００１５】
上記バッテリシステムでは、第１電流は、好ましくは第１電池の通常作動時に第１電池の放電電流によって仮定される電流値よりも１０〜３０倍だけ大きい電流値を有していてもよい。
【００１６】
上記バッテリシステムでは、少なくとも１つのセパレータは、好ましくは急速放電ユニットの接続によって始まる第１時間が経過した直後に第１温度の達する。第１時間は、好ましくは、数秒、特に２０秒の継続時間を有する。
【００１７】
本発明の好ましい第１実施形態によれば、さらに第１抵抗値が、第１電池および急速放電ユニットの貫流時に第１電流によって誘起される電気化学部品の加熱が第１電池の熱暴走をトリガしないように選択される。第１電池の熱暴走は、例えば少なくとも１つのセパレータの完全な溶融または後退、ひいてはセパレータの完全な無効性によってトリガされる場合がある。
【００１８】
上記好ましいバッテリシステムでは、好ましくは、電池は直列回路で配置されていてもよい。このような場合、第１電池の上述のような不活性化により、電池を介して接続された電気回路全体が中断される。この電気回路が中断された場合は、電池を備えるバッテリによってもはや接触電圧が生じることはなく、したがって、もはやバッテリによって接触電流による危険性が引き起こされることはない。
【００１９】
本発明の好ましい第２実施形態によれば、制御ユニットは、第１電池および／またはバッテリシステムおよび／または車両のエラー状態が生じた場合に、第１電池の２つの電池端子の間に急速放電ユニットを接続するように構成されている。第２実施形態は、第１実施形態および／または第１実施形態の構成と組み合わせることができる。このようにして、第１電池のエラー状態が生じている場合だけではなく、バッテリシステムおよび／または車両のエラー状態が生じている場合にも第１電池の上述の不活性化を実施することができる。
【００２０】
本発明の好ましい第３実施形態によれば、制御ユニットは、バッテリシステムの第１および／または第２センサユニットおよび／またはバッテリシステムの監視ユニットおよび／またはバッテリシステムの少なくとも１つの制御器と通信するように構成されている。この場合、第１センサユニットは、第１電池の少なくとも１つの状態に関して、特に第１電池の作動状態および／または動作状態に関して少なくとも１つの第１物理量を検出するように構成されている。代替的または付加的に、第２センサユニットは、バッテリシステムの少なくとも１つの状態に関して、特にバッテリシステムの作動状態および／または動作状態に関して、少なくとも１つの第２物理量を検出するように構成されている。代替的または付加的に、監視ユニットは、バッテリシステムのエラー状態が生じているかどうかを判定し、バッテリシステムにエラー状態が生じている場合には、少なくとも１つの警告信号または警告情報を生成するように構成されている。代替的または付加的に、少なくとも１つの制御器は、バッテリシステムの少なくとも１つの構成要素を制御するためにそれぞれ制御情報および／または制御信号を生成するように構成されている。この場合、少なくとも１つの制御器は、第１および／または第２センサユニットのセンサ信号の評価に基づいて制御情報および／または制御信号を生成するように構成されている。この場合、制御情報は、好ましくは、少なくとも１つの制御器によって実施された信号処理時に制御器によって決定された情報を含む。好ましい第３実施形態は、１つ以上の好ましい上記実施形態および／または上記実施形態の構成と組み合わせてもよい。
【００２１】
好ましい第３実施形態によるバッテリシステムでは、制御ユニットは、好ましくは直接接続によって、または通信インターフェイス、特にＣＡＮインターフェイスによって、それぞれのバッテリシステムのそれぞれの上記構成要素と通信することができる。
【００２２】
本発明の好ましい第４実施形態によれば、制御ユニットは、第１センサユニットのセンサ信号の評価に基づいて第１電池のエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。代替的または付加的に、制御ユニットは、第２センサユニットのセンサ信号の評価に基づいてバッテリシステムのエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。代替的または付加的に、制御ユニットは、少なくとも１つの警告信号が生じている場合、および／または警告情報の評価に基づいて、バッテリシステムのエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。代替的または付加的に、制御ユニットは、少なくとも１つの制御信号および／または少なくとも１つの制御情報に基づいてバッテリシステムのエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。好ましい第４実施形態は、１つ以上の好ましい上記実施形態および／または上記実施形態の構成と組み合わせてもよい。
【００２３】
好ましい第４実施形態によるバッテリシステムでは、制御ユニットが、他の目的のために生成された、したがってバッテリシステムに既に供給されている信号を、バッテリシステムのエラー状態を判定し、第１電池の上記不活性化を開始するためにも使用できることが利点である。さらに、好ましい第４実施形態によるバッテリシステムでは、制御ユニットが第１電池の上記不活性化を開始することができるのは、車両においてそれぞれのバッテリシステムを使用している場合だけではないことは利点である。むしろ、制御ユニットは、第１電池またはそれぞれのバッテリシステムのライフサイクルの別の部分においても、例えば第１電池またはそれぞれのバッテリシステムの搬送時または組付け時にも第１電池の上記不活性化を開始することができる。
【００２４】
本発明の好ましい第５実施形態によれば、第１および／または第２センサユニットはそれぞれ１つの圧力センサおよび／または電流センサおよび／または加速度センサを含む。好ましい第５実施形態は、１つ以上の好ましい上記実施形態および／または上記実施形態の構成と組み合わせてもよい。
【００２５】
本発明の好ましい第６実施形態によれば、監視ユニットは、第１および／または第２センサユニットのセンサ信号の評価に基づいてバッテリシステムの乱用を判定するように構成されている。代替的または付加的に、監視ユニットは、バッテリシステムの不適切な開放を判定するように構成されている。代替的または付加的に、監視システムは、バッテリシステム内に設けられているバッテリシステムを制御するように構成されたソフトウェアおよび／またはハードウェア構成要素の操作を判定するように構成されている。この場合、さらに監視ユニットは、乱用および／または不適切な開放および／または操作の判定によって、バッテリシステムのエラー状態が生じているかどうかを確認するように構成されている。好ましい第６実施形態は、１つ以上の好ましい上記実施形態および／または上記実施形態の構成と組み合わせてもよい。
【００２６】
本発明の第６実施形態によるバッテリシステムでは、制御ユニットは、第２センサユニットのセンサ信号の評価に基づいて、それぞれのバッテリシステムの少なくとも１つの作動パラメータの少なくとも１つの許容できない値が生じているかどうかを判定するように構成されている。さらに制御ユニットは、少なくとも１つの許容できない値が生じている場合に、それぞれのバッテリシステムが乱用されていると判定するように構成されていてもよい。このような許容できない値は、例えばそれぞれのバッテリシステムの放電電流の著しく高い電流値、それぞれのバッテリシステムに印可された電圧の許容できない極性、またはそれぞれのバッテリシステムに印可された電圧の許容できない電圧値であってもよい。
【００２７】
本発明の好ましい第７実施形態によれば、監視ユニットは、電気接続および／または通信インターフェイスを含む。この場合、監視ユニットは、電気接続が中断された場合に、バッテリシステムの不適切な開放が生じているかどうかを判定するように構成されている。代替的または付加的に、監視システムは、バッテリシステムの開放を判定するように構成されている。この場合、さらに監視ユニットは、バッテリシステムの適切な開放前に監視ユニットの通信インターフェイスに伝送されるべき制御情報が、バッテリシステムの開放が判定される前に得られない場合には、判定された開放をバッテリシステムの不適切な開放として分類するように構成されている。好ましい第７実施形態は、１つ以上の好ましい上記実施形態および／または上記実施形態の構成と組み合わせてもよい。
【００２８】
本発明の好ましい第８実施形態によれば、制御ユニットは、車両の第３センサユニットおよび／または車両の監視装置および／または車両の少なくとも１つの制御要素および／または車両の通信インターフェイスと通信するように構成されている。この場合、第３センサユニットは、車両の少なくとも１つの状態に関して、特に車両の動作状態および／または冠水状態に関して、少なくとも１つの第３物理量を検出するように構成されている。代替的または付加的に、監視装置は、第３センサユニットのセンサ信号の評価に基づいて、車両のエラー状態が生じているかどうかを判定し、車両のエラー状態に関する情報を決定するように構成されている。代替的または付加的に、少なくとも１つの制御要素は、車両のエラー状態が生じた場合に車両の少なくとも１つの安全機能をトリガするための少なくとも１つのトリガ信号を生成するように構成されている。代替的または付加的に、車両の通信インターフェイスは、車両のエラー状態が生じた場合に少なくとも１つの別のトリガ信号を送信するように構成されている。好ましい第８実施形態は、１つ以上の好ましい上記実施形態および／または上記実施形態の構成と組み合わせてもよい。
【００２９】
好ましい第８実施形態によるバッテリシステムでは、少なくとも１つのトリガ信号は、車両のエアバッグのエアバック点火のためのトリガ信号を含んでいてもよい。
【００３０】
本発明の好ましい第９実施形態によれば、制御ユニットは、第３センサユニットのセンサ信号の評価に基づいて車両のエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。代替的または付加的に、制御ユニットは、車両のエラー状態に関する少なくとも１つの情報の評価に基づいて車両のエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。代替的または付加的に、制御ユニットは、少なくとも１つのトリガ信号が生じた場合に車両のエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。代替的または付加的に、制御ユニットは、少なくとも１つの別のトリガ信号を受信した場合に車両のエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。好ましい第９実施形態は、１つ以上の好ましい上記実施形態および／または上記実施形態の構成と組み合わせてもよい。
【００３１】
好ましい第９実施形態によるバッテリシステムでは、制御ユニットは、他の目的のために生成された、したがって車両内に既に供給されている信号および情報を、車両のエラー状態を判定し、したがって、第１電池の上記不活性化を開始するために利用することもできる。
【００３２】
好ましい第９実施形態によるバッテリシステムでは、好ましくは車両の通信インターフェイスを介して第１電池の上記不活性化の遠隔トリガが行われる。
【００３３】
本発明の好ましい第１０実施形態によれば、第３センサユニットは加速度センサおよび／または冠水センサを含む。
【００３４】
上記バッテリシステムでは、車両の事故による車両のエラー状態および／または車両に影響を及ぼす自然災害、例えば車両の冠水による車両のエラー状態が生じる場合がある。この場合、車両のエラー状態に関する情報は、好ましくは車両の事故に関する情報および／または車両の冠水状態に関する情報を含む。
【００３５】
本発明の別の態様は、上記バッテリシステムの第１電池を安全な状態に移行する方法に関する。この場合、方法は、第１電池および／またはバッテリシステムおよび／または車両のエラー状態が生じているかどうかを判定するステップを含む。さらに方法は、第１電池の２つの電池端子の間に第１電池の急速放電ユニットを電気接続するステップを含む。
【００３６】
上記バッテリシステムでは、バッテリの少なくとも１つ他の電池または他のそれぞれの電池は、第１電池と同じ形式で構成されていてもよい。このような場合には、制御ユニットは、少なくとも１つの他の電池それぞれおよび第１電池に関して、またはバッテリの他のそれぞれの電池および第１電池に関して同じ機能を備える。さらにバッテリの少なくとも１つ他の電池それぞれまたは他のそれぞれの電池は、第１電池と同じ形式で制御可能である。
【００３７】
バッテリの他のそれぞれの電池および第１電池が同じ形式で構成されている上記バッテリシステムでは、それぞれのバッテリシステムは、バッテリのそれぞれの電池の上記不活性化後にはもはや危険性を引き起こすことはない。このような場合には、それぞれのバッテリシステムは、特に全極遮断後にはもはや危険性を引き起こすことはない。
【００３８】
上記バッテリシステムは、定置のエネルギー蓄積器、工具、または他の移動手段、例えば二輪車または飛行機において使用することもできる。この場合、制御ユニットは、他の目的のために生成された、したがって工具または移動手段に既に供給されている信号および情報を、バッテリの第１電池または第１電池と同じ形式で構成されたそれぞれの電池の上記不活性化を開始するために使用することもできることは利点である。
【００３９】
次に添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。同じ構成要素およびパラメータについてはそれぞれ同じ符号を使用する。それぞれの構成要素およびそれぞれのパラメータはそれぞれ一回のみ説明し、繰りかえされる場合には、それぞれの構成要素またはそれぞれのパラメータが繰返し現れるそれぞれ対応する記述部分がどの図面またはどの実施例に関するかに関わらず、それぞれ既知のものとして扱う。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態にしたがって形成された極めて図式的な車両のためのバッテリシステムであって、第１電池を備え、第１電池が、第１電池の内部および／または外部から接触可能な２つの電池端子の間に接続可能な急速放電ユニットを有するバッテリシステムおよび極めて図式的な車両の電気機器の一部を示す配置図である。
【図２】第１電池および急速放電ユニットを通って流れる第１電流の経時的な波形および第１電池および急速放電ユニットが第１電流によって貫流された場合に第１電池の２つの電池端子の間に印可される電圧の経時的な波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、本発明の第１実施形態にしたがって形成された極めて図式的な車両のためのバッテリシステム１０の配置を示す図である。バッテリシステム１０は、直列回路で配置された複数の電池２１，２２を備えるバッテリ２０を含む。電池２１，２２は、１つの第１電池２１および他の複数の電池２２を含む。
【００４２】
第１電池２１は、例えばジェリーロール（巻回体）として形成された少なくとも１つの電気化学部品（個別に示さない）を含み、この電気化学部品は複数の電極および少なくとも１つのセパレータを備える。
【００４３】
第１電池２１の電極は、支持材料および化学物質の複数の層を備える面状の配置で形成されてもよい。電極は、さらに被覆された金属シートとして形成されていてもよく、少なくとも１つのセパレータによって互いに分離されている。
【００４４】
少なくとも１つのジェリーロールを形成するためには、例えば２つの電極および少なくとも１つのセパレータが互いに重ねて配置され、続いて巻回によって円形または平坦な巻回体の形状になる。第１電池２１のケーシングが、例えば金属から形成されており、このケーシング内に少なくとも１つのジェリーロールが配置されていてもよい。このような場合には、第１電池２１は角柱状に形成されていてもよい。
【００４５】
少なくとも１つのセパレータは、それぞれ第１電池２１の電気化学部品内で生成可能なイオンに対して透過性の電気絶縁性のシート構造として形成されていてもよい。この場合、少なくとも１つのセパレータは、第１温度に達した場合に上記イオンに対して少なくとも部分的に非透過性になる。
【００４６】
さらに第１電池２１は、例えば少なくとも１つの特定の電気抵抗を備える急速放電ユニット（個別に示さない）を含む。急速放電ユニットは、バッテリシステム１０の制御ユニット３０によって、第１電池２１の内部および／または外部から接触可能な２つの電池端子（個別に示さない）の間に電気接続可能である。急速放電ユニットは、第１電流によって第１電池２１を放電するように構成されている。この場合、急速放電ユニットの第１抵抗値は、第１電流が急速放電ユニットおよび第１電池２１の貫流時に、第１電池の電気化学部品の加熱を誘起し、少なくとも１つのセパレータが第１温度に達するように選択されている。
【００４７】
第１抵抗値を適切に選択した場合には、第１電流の電流値は、第１電流が第１電池２１の電気化学部品全体の強い加熱をもたらす程度に大きい。このような強い加熱により、少なくとも１つのセパレータが第１温度に達し、これにより、上記イオンに対して少なくとも部分的に非透過性になる。すなわち、少なくとも１つのセパレータは、第１温度に達した場合にはこれらのイオンの極一部のみをまだ透過させることができるか、またはイオンを全く透過させることができない。したがって、第１電池２１の電気化学部品の内部ではもはや電荷搬送を行うことができないか、または極めてわずかな電荷担体搬送しか行うことができない。電荷担体とは、ここでは上記イオンとして理解される。
【００４８】
少なくとも１つのセパレータが上記イオンに対して部分的に非透過性になる場合には、第１電池２１の部分的な電気的不活性化が起こる。さらにこのような場合には、第１電流の最大電流値が著しく制限され、第１電池２１は危険性を引き起こすことはないか、または極めて小さい危険性しか引き起こすことはない。
【００４９】
少なくとも１つのセパレータが上記イオンに対して完全に不透過性になった場合には、第１電池２１の完全な電気的不活性化が起こる。第１電池２１が完全に不活性化した後には、第１電流はほぼ０Ａの電流値を示し、第１電池２１の２つの電池端子の間に印可された電圧は、ほぼ０Ｖの電圧値を示す。このような場合には、もはや第１電池２１が危険性を引き起こすことはない。
【００５０】
さらに、第１抵抗値は、第１電池２１および急速放電ユニットの貫流時に第１電流によって引き起こされる電気化学部品の加熱が、第１電池２１の熱暴走をトリガしないように選択される。
【００５１】
この場合、制御ユニット３０は、第１電池２１内または第１電池２１に配置された第１センサユニット（個別に示さない）、およびバッテリシステム１０内またはバッテリシステム１０に配置された第２センサユニット４０と直接に通信するように構成されている。このために、制御ユニット３０は第１および第２センサユニット４０にそれぞれ直接に、または少なくとも１つの通信インターフェイスを介して接続されている。
【００５２】
第１センサユニットは少なくとも第１センサを含み、第１電池２１の少なくとも１つの状態に関して少なくとも１つの第１物理量を検出するように構成されている。少なくとも１つの第１センサは、例えば圧力センサおよび／または電流センサおよび／または加速度センサを含む。制御ユニット３０は、第１センサユニットのセンサ信号の評価に基づいて第１電池２１のエラー状態が生じているかどうかを判定することができる。
【００５３】
第２センサユニット４０は少なくとも１つの第２センサ（個別に示さない）を含み、バッテリシステム１０の少なくとも１つの状態に関して少なくとも１つの第２物理量を検出するように構成されている。少なくとも１つの第２センサは、例えば電圧センサおよび／または電流センサおよび／または加速度センサを含む。制御ユニット３０は、第２センサユニット４０のセンサ信号の評価に基づいてバッテリシステム１０のエラー状態が生じているかどうかを判定することができる。
【００５４】
図１に示す配置図は、さらに車両の電子装置の部品５０を含み、図１に示したこの部品は第３センサユニット６０、監視装置７０、および制御要素８０を含む。この場合、監視装置７０は、第３センサユニット６０および制御要素８０の両方と通信するように構成されている。このために、監視装置７０は第３センサユニット６０および制御要素８０に、それぞれ直接に、または少なくとも１つの通信インターフェイスを介して接続されている。
【００５５】
さらに制御ユニット３０は、第３センサユニット６０、監視装置７０、および制御素子８０と通信するように構成されている。このために、制御ユニット３０は第３センサユニット６０、監視装置７０、および制御要素８０に、それぞれ直接に、または少なくとも１つの通信インターフェイスを介して接続されている。第３センサユニット６０は、少なくとも１つの第３センサ（個別に示さない）を含み、車両の少なくとも１つの状態に関して少なくとも１つの第３物理量を検出するように構成されている。少なくとも１つの第３センサは、例えば加速度センサおよび／または冠水センサを含む。制御ユニット３０は、第３センサユニット６０のセンサ信号の評価に基づいて車両のエラー状態が生じているかどうかを判定することができる。この場合、車両のエラー状態は、車両の事故または冠水によって引き起される場合がある。
【００５６】
監視装置７０は、第３センサユニット６０のセンサ信号の評価に基づいて車両のエラー状態が生じているかどうかを判定し、車両のエラー状態に関する情報を決定する。これらの情報は、車両の事故に関する情報および／または車両の冠水状態に関する情報を含む。制御ユニット３０は、車両のエラー状態に関する少なくとも１つの情報の評価に基づいて車両のエラー状態が生じているかどうかを判定する。
【００５７】
制御要素８０は、車両のエラー状態が生じている場合には、車両の安全機能、例えば車両のエアバッグのエアバッグ点火をトリガするための少なくとも１つのトリガ信号を生成するように構成されている。制御ユニット３０は、少なくとも１つのトリガ信号が生じた場合に車両のエラー状態が生じているかどうかを判定するように構成されている。
【００５８】
さらに、制御ユニット３０は、第１電池２１、バッテリシステム１０、および車両のエラー状態が生じた場合に、第１電池２１の間の２つの電池端子の間にそれぞれ急速放電ユニットを接続し、これにより、第１電池２１の上記不活性化を開始するように構成されている。
【００５９】
上記バッテリシステムでは、他のそれぞれの電池２２は第１電池２１と同じ形式で構成されていてもよい。この場合、制御ユニット３０は、第１電池２１および他のそれぞれ電池２２に関して同じ機能を備える。さらに上記バッテリシステムは複数の制御ユニット３０を備える。
【００６０】
図２は、急速放電ユニットを流れる第１電流を時間ｔの関数として示す波形である。
【００６１】
図２には、第１時点ｔ１および第２時点ｔ２が記入されている。この場合、第１時点ｔ１では、制御ユニット３０によって、第１電池２１の２つの電池端子の間に急速放電ユニットが接続される。第２時点ｔ２では、第１電池２１の上述の完全な不活性化が達成される。
【００６２】
図２は、さらに第１時点ｔ１および第２時点ｔ２の間で第１電池２１の２つの電池端子の間に印可される電圧を時間ｔの関数として示す例示的な波形ＶＵを示す。図２にＩＷ，ＵＷによって示した軸は電流値および電圧値を表す。
【００６３】
第２時点ｔ２では、第１電流はほぼ０Ａの電流値を示し、第１電池２１の２つの電池端子の間に印可された電圧は、ほぼ０Ｖの電圧値を示す。
【００６４】
上記書面による開示の他に、本発明をさらに開示する図１および図２を補足的に参照されたい。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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