[发明专利]用于电池放电的设备和方法以及电池、电池系统和车辆

说明书

本发明涉及一种用于将电池（10；10’）放电的设备，该设备包括多个电池单池（100₁、…、100_n），其特征在于：负载元件（200₁、…、200_n），该负载元件用于通过将电能转化为热能而选择性地将多个电池单池（100₁、…、100_n）的电池单池（100₂）放电；热存储元件（300），该热存储元件与负载元件（200₁、…、200_n）热连接，以用于接收和临时存储被转化的热能；和控制装置（400），该控制装置用于监测电池（10；10’）并且通过负载元件（200₁、…、200_n）引起电池单池（100₂）的放电。本发明还涉及电池（10；10’）、电池系统、车辆和用于将电池（10；10’）放电的方法。

背景技术

可预见的是：无论是在静止应用中、例如在风力发电设备中，还是在移动应用中、例如在电动车辆（electric vehicle，EV）或混合动力车辆（hybrid electric vehicle，HEV）中，都将例如具有锂-离子-蓄电池、锂-聚合物-蓄电池或镍-金属混合物-蓄电池的、增加的新的电池系统用作可再次充电的电能存储器（EES）。

电池系统必须在可使用的能量含量、充电/放电效率、可靠性、寿命和由于频繁的部分放电导致的不希望的容量损失方面满足很高的要求。

电池系统包括多个电池单池。由于其单池内阻和所发生的电化学过程，电池单池在充电和放电期间发热。电池单池可以串联（Serie）连接以提高电压，和/或可以并列连接，以提高最大电流。在此，电池单池可以组合为电池单元或电池模块。在用于驱动车辆时，例如可以将大约100个电池单池（作为牵引电池）串联或并联连接。在高压电池系统的情况下，总电压因此可达例如450V或甚至600V。

锂-离子-蓄电池单池包括高反应性化学内容物，使得为实现无危险的运行必须维持一定的运行参数，例如最大的充电电压。因此，监测带有锂-离子-蓄电池单池的电池系统。为此，例如可以连续地监测或测量每个蓄电池单池的电压和/或温度。尽管如此仍然不可完全排除危险的运行状态，所述危险的运行状态例如可能由于违反运行参数、错误使用或操作或由于老化导致的化学变化所导致。这可能例如导致蓄电池单池的热穿透（ThermalRunaway），这形成对于人员和环境的危险。

DE 10 2010 029 806 A1已经公开了一种用于车辆的电系统，所述电系统包括：电功率源，特别是用于驱动电动马达的电功率源；开关，通过该开关可构成或可中断车辆的功率源和车载网络之间的电连接；控制装置，所述控制装置构造用于在由与该控制装置连接的传感器装置可检测到的预先确定的状态下促动开关，以便中断功率源和车载网络之间的电连接；和带有布置在其内的限定的放电电阻的短路导线，以用于受控地将与开关和功率源连接的功率源放电，所述短路导线与开关和功率源的连接使得通过操作开关以将功率源和车载网络的连接分离，可选择性地将功率源短路连接。

为了进一步提高蓄电池（电池）和蓄电池系统（电池系统）的安全性，因此要求改进在危险情况下蓄电池和蓄电池系统的放电。

发明内容

带有独立权利要求的特征的根据本发明的设备和方法的优点是，已充电的电池单池例如锂-离子-蓄电池单池例如在损坏和/或可能的危险如着火危险时在短时间内可以被放电。在此，所出现的不可直接地例如散发给电池的冷却系统的热能首先被存储。因此，可以降低或避免在放电期间的电池单池的热负荷或者甚至过负荷。由此，热穿透和/或着火危险可以被明显地降低或最好地情况下甚至被禁止。因此，可以明显地提高或改进电池或锂-离子-蓄电池的安全性。当负载元件对多个电池单池的仅一个电池单池或一些电池单池放电时，与对全部电池放电相比，热能的量可以降低。此外，采用多个电池单池的剩余的电池单池可以保证电池的受限制的继续运行（紧急运行）。

本发明的有利的实施方式在从属权利要求中描述。