电池和用于运行电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种电池(10)，特别是用于机动车，所述电池包括多个电池单体(12)，该电池单体分别具有带相应的电连接端(16、18)的电池单体壳体(14)，通过该电连接端可以使电池单体(12)彼此电连接，其中在电池单体壳体(14)中相应地布置通过原电池(24)将电连接端(16、18)连接的单体支路(22)，其中在电池单体壳体(14)中还布置旁通支路(26)用于桥接相应的原电池(24)；每个单体支路(22)都具有用于断开和闭合单体支路(22)的第一开关元件(28)，每个旁通支路(26)都具有用于断开和闭合旁通支路(26)的第二开关元件(30)；电池(10)具有控制装置(40)，该控制装置被设置成，如果此驱控电池单体(12)的所有开关元件(28、30)，使得在满足至少一个预定的要求的情况下接通或桥接电池单体(12)的原电池(24)。本发明专利技术还涉及一种用于运行电池(10)的方法。

Batteries and methods for running batteries

【技术实现步骤摘要】
电池和用于运行电池的方法
专利技术涉及一种在权利要求1的前序部分中所述的类型的特别是用于机动车的电池。本专利技术还涉及一种具有这种电池的机动车以及一种用于运行这种电池的方法。
技术介绍
已知的是，在由多个分别包括电池单体的模块构成的电池中，按需求将所述模块以不同方式连接。例如文献DE102012011061A1揭示了一种供能设备，该供能设备包括多个串联连接的电池模块。该电池模块包括导电线路，借助于该导电线路可以按需求串联电路接通或切断电池模块。专利文献DE102011089655A1揭示了一种供能设备，该供能设备可以使各种电池模块彼此并联或串联连接，特别是根据要求的功率。专利文献WO2012/136252A1还揭示了一种模块化的多级转换器，该多级转换器可以通过电池单体外部的开关装置相应地将单个电池单体彼此连接以产生预期的电压。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种解决方案，借助于该解决方案可以使包括多个电池单体的电池特别简单地适配于不同的要求。上述目的通过一种具有独立权利要求的特征的电池以及通过一种具有独立权利要求的特征的用于运行这种电池的方法实现。具有本专利技术的适宜的且有意义的改进方面的有利的设计方案在从属权利要求中说明。根据本专利技术的电池、特别是用于机动车的电池，具有多个电池单体，这些电池单体具有带有电连接端的电池单体壳体，通过该电连接端可以将电池单体彼此电连接。在电池单体壳体中还布置有使连接端连接的、带有原电池的单体支路。根据本专利技术的电池的特征在于，在电池单体壳体中还布置有旁通支路用于桥接相应的原电池。每个单体支路都具有第一开关元件用于断开和闭合单体支路，其中每个旁通支路都具有第二开关元件用于断开和闭合旁通支路。电池还包括控制装置，该控制装置被设置成，如此驱控电池单体的所有的开关元件，使得在满足至少一个预定的要求的情况下接通或桥接电池单体的原电池。根据本专利技术的电池是一种可动态地配置的电池系统，而且可以在单体级别上进行动态地配置。在本专利技术的意义中，电池原则上被理解为一种多个相同类型的原电池单体或电流发生元件的相互连接。原则上，既可以是一次电池也可以是二次电池。电池不局限于仅用在机动车中，而是可以为任意的设备供能。电池单体可以是所谓的固态电池单体也可以是传统的原电池单体，例如锂离子电池等。电池单体也可以是例如燃料电池。所述开关元件可以是电子的开关元件，例如场效应晶体管或二极管。开关元件还可以是机电的开关，例如继电器。在开关元件中重要的是，开关元件可以切换旁通支路和具有原电池的相应的单体支路，即或者电导通地接通或电断开相应的支路。在根据本专利技术的电池中重要的是，所述旁通支路、单体支路的相应的开关元件以及旁通支路直接集成地布置在电池单体本身中、更确切地说是在电池单体壳体内部。由此，根据本专利技术的电池也可以特别节省构造空间地构造，这是因为不必在电池单体上插接元件以用于接通和切断单个电池单体。因此，与传统电池相比，总体上可以使用更少的线缆。在根据本专利技术的电池中，整体上明显减少了故障源，这是因为单个电池单体具有已经集成在其中的重要的组件，这些组件是用于将电池单体彼此间相连接所需的。在根据本专利技术的电池中，电池单体例如不必再连接在电路板或类似部件上，这是因为控制装置集成在电池中，优选分散地通过单个的控制单元集成在电池单体中。借助于根据本专利技术的电池可以在单体级别上控制至今以传统方法不能控制的单个能量流动。在根据本专利技术的电池中，不仅可以在模块级别上或在整个电池级别上，而且也可以在单体级别上进行干预。原则上，既可以实现对电池单体的接通和桥接的中央控制，又可以实现对此分散的控制。首先通过将开关元件和旁通支路集成在相应的电池单体壳体中以有效的方式根本上实现了，在电池单体级别上接通和切断电池单体。借助于根据本专利技术的电池产生至今根本不能在传统的电池实现的全新的可能性。本专利技术的一个有利的实施形式提出，开关元件的至少一部分布置在电池单体壳体的相应的湿区中，在该湿区中容纳相应的原电池的电解质/电解液。由此，可以成本特别低地制造单个电池单体，这是因为不需要对开关元件进行单独封装。如果开关元件是电子的开关元件，则可以例如通过适合的壳体等保护该开关元件免受腐蚀性的电解质的损害。本专利技术的另一有利的实施形式提出，开关元件的至少一部分与相应的原电池的电解质在空间上分开地布置在电池单体壳体的相应干区中。这具有的优点是，开关元件不会暴露在腐蚀性的电解质中。为此，电池单体壳体可以被分为湿区和所述干区，其中在干区中可以布置开关元件或开关元件的至少一部分。例如开关元件可以布置在电池单体的连接端、通常也被称为端子的区域中。根据本专利技术的另一有利的实施形式提出，控制装置具有分别集成在电池单体中的控制单元，该控制单元被设计成，彼此通信并驱控相应的开关元件。因此，这种电池单体由于单独的控制单元包含可以接通和切断相应电池单体的智能。以这种方式，例如通过电池单体的各个控制单元彼此通信，可以分散地控制开关元件。另选或附加地也可以实现对开关元件进行中央控制，其中在这种情况下，可以例如仅将控制装置单独布置例如在电池单体之外、但是在电池壳体的内部。混合式的解决方式也是可行的，其中控制装置例如进行更高级的控制决策，其中集成在电池单体中的控制单元进行对开关元件的实际驱控。对开关元件的驱控也可以通过更高级的控制和集成的控制单元冗余地设计，从而对开关元件的驱控可以是特别故障安全的/故障自动保险的。在本专利技术的另外的有利的设计方案中提出，控制装置被设置成，驱控电池单体的开关元件以满足电机的功率需求。如果电池例如使用在电动车辆中，则例如根据驾驶员的加速踏板位置要求特定的功率。例如，如果加速踏板被完全踩到底，则可以提出，控制装置接通所有的单体支路或至少大部分单体支路并因此接通相应的原电池用于能量和功率供给。而如果例如由于打开了速度控制器，相应车辆在适中的速度且无加速的情况下沿高速公路行驶，则控制装置可以桥接开关元件中的一部分并仅接通开关元件中的一部分以满足与全速行驶相比减小的功率需求。特别是当不需要所有的电池单体都用于能量或功率供给时，也可以交替地接通和切断单个电池单体，以便例如抑制电池单体强烈地生热。还可以通过这种方式例如特别均匀地使电池单体排空。本专利技术的另一有利的实施形式提出，控制装置被设置成，驱动电池单体的开关元件以使电池适配于充电设备的电压水平。例如，电池可以是例如具有800V的额定电压的高压电池。如果该电池又是安装在电动车辆中，利用该车辆驶向充电设备，则可能发生充电设备例如仅具有400V的电压水平的情况。在这种情况下，控制装置可以如此地驱控电池单体的开关元件以使电池适配于充电设备的较低的电压水平，通过相应地操纵开关元件桥接电池单体中的一些，使得在电池的极之间的电压仅为400V。以这种方式，在无需调整充电设备的情况下就可以无问题地对电池充电，方式是例如按需求接通和切断单个的电池单体，直到所有的电池单体完全充满电。在这种情况下，还可以如此操纵开关元件，使得根据电池单体在其充电过程期间的生热情况特别智能地接通和断开电池单体，从而不会产生热点并可以特别温和地对这种电池充电。在本发的另外的有利的设计方案中提出，控制装置被设置成，驱控电池单体的开关元件以桥接故障的电池单体。因此在单体级别上实现了，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池(10)，特别是用于机动车，具有：多个电池单体(12)，这些电池单体分别具有带有电连接端(16、18)的相应电池单体壳体(14)，通过电连接端使所述电池单体(12)彼此电连接，其中，在电池单体壳体(14)中分别布置有使连接端(16、18)相连接的单体支路(22)，该单体支路带有原电池(24)，其特征在于‑在电池单体壳体(14)中分别布置有用于桥接相应的原电池(24)的旁通支路(26)；‑每个单体支路(22)都具有用于断开和闭合单体支路(22)的第一开关元件(28)，每个旁通支路(26)都具有用于断开和闭合旁通支路(26)的第二开关元件(30)；‑电池(10)具有控制装置(40)，该控制装置被设置成，如此驱控电池单体(12)的所有开关元件(28、30)，使得电池单体(12)的原电池(24)在满足至少一个能预定的要求的情况下被接通或被桥接。

【技术特征摘要】
2018.03.15 DE 102018203997.61.一种电池(10)，特别是用于机动车，具有：多个电池单体(12)，这些电池单体分别具有带有电连接端(16、18)的相应电池单体壳体(14)，通过电连接端使所述电池单体(12)彼此电连接，其中，在电池单体壳体(14)中分别布置有使连接端(16、18)相连接的单体支路(22)，该单体支路带有原电池(24)，其特征在于-在电池单体壳体(14)中分别布置有用于桥接相应的原电池(24)的旁通支路(26)；-每个单体支路(22)都具有用于断开和闭合单体支路(22)的第一开关元件(28)，每个旁通支路(26)都具有用于断开和闭合旁通支路(26)的第二开关元件(30)；-电池(10)具有控制装置(40)，该控制装置被设置成，如此驱控电池单体(12)的所有开关元件(28、30)，使得电池单体(12)的原电池(24)在满足至少一个能预定的要求的情况下被接通或被桥接。2.根据权利要求1所述的电池(10)，其特征在于，开关元件(28、30)的至少一部分布置在电池单体壳体(14)的相应的湿区中，在该湿区中容纳有相应的原电池(24)的电解质。3.权利要求1或2所述的电池(10)，其特征在于，开关元件(28、30)的至少一部分与相应的原电池(24)的电解质在空间上隔开地布置在电池单体壳体(14)的相应的干区中。4.根据前述权利要求中任一项所述的电池(10)，其特征在于，控制装置(40)具有分别集成在电池单体(12)中的控制单元，该控制单元被设置成，彼此通信并驱控相应的开关元件(28、30)。5.根据前述权利要求中任一项所述的电池(10)，其特征在于，控制装置(40)被设置成，驱控电池单体(12)的开关元件(28、30)以满足电机的功率需求。6.根据前述权利要求中任一项所述的电池(10)，其特征在于，控制装置(40)被设置成，驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·辛特伯格，B·海伦塔尔，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE