在排氣時(shí)具有電流中斷的電池單池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池單池，具有在電池單池的內(nèi)部中的超壓的情況下用于從電池單池的內(nèi)部逸出氣體的單池排氣口，其中，電池單池連接到一個(gè)電流引取通路上，該電流引取通路被設(shè)置用于來(lái)自電池單池的電流流動(dòng)，和在該電流引取通路中布置中斷裝置，它借助于控制輸入端可以以電的方式操作并且借助于該中斷裝置可以中斷來(lái)自電池單池的電流流動(dòng)。此外本發(fā)明涉及一種對(duì)電池單池通過(guò)單池排氣口的排氣產(chǎn)生反應(yīng)的方法，其中，電池單池具有電流引取通路和布置在該電流引取通路中的可電操作的中斷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于電動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)的鋰離子電池中通常將多個(gè)單獨(dú)電池串聯(lián)，用以實(shí)現(xiàn)高電壓，通常是一種所謂的高伏電壓。如果電池單池由于故障被損壞，那么它的內(nèi)壓會(huì)升高。故障例如是內(nèi)部短路、過(guò)載和由于過(guò)高電流產(chǎn)生的負(fù)荷。如果內(nèi)壓升高過(guò)多，那么單池外殼可能打開(kāi)并且大多數(shù)為有毒的氣體與依據(jù)單池化學(xué)物而不同的成分一起從單池中逸出。通過(guò)當(dāng)前的診斷方法不能夠可靠地識(shí)別單池外殼的打開(kāi)。如果單池外殼由于內(nèi)壓在單池排氣口處已經(jīng)打開(kāi)，如果單池繼續(xù)承受電流引取時(shí)，則存在電池被繼續(xù)損壞或破壞或燒毀的危險(xiǎn)，因?yàn)檫@使得電池的溫度繼續(xù)升高。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，目前的具有棱柱形狀的電池具有排氣口，通過(guò)該排氣口在電池中形成的氣體在一定的超壓下被放出。術(shù)語(yǔ)“電池”在此處也指二次電池或蓄電池。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中已知US2002/0004160，按照它，為了控制電流限制元件使用一個(gè)NTC電阻。電流限制元件按照該文獻(xiàn)的教導(dǎo)包括一個(gè)保險(xiǎn)絲。但是由此不是電池而是NTC電阻被保護(hù)。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中還已知US2010/079002，它也具有NTC電阻和電流中斷裝置。NTC電阻用于監(jiān)控電池在運(yùn)行中的溫度，因此電池可以通過(guò)改變負(fù)荷比或多或少?gòu)?qiáng)度地被卸載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主題在于一種電池單池，在其電池排氣口處設(shè)置電的操縱裝置的至少一個(gè)對(duì)溫度敏感的部件，它對(duì)溫度升高產(chǎn)生反應(yīng)，由此可切換控制輸出端。該控制輸出端與中斷裝置的操作輸入端連接，中斷裝置在操作時(shí)中斷來(lái)自或者進(jìn)入電池單池的電流流動(dòng)。尤其地，該溫度敏感的部件是溫度傳感器，優(yōu)選是NTC溫度傳感器(熱導(dǎo)體/熱敏電阻)。備選地，例如也可以利用其它的部件的與溫度相關(guān)的特性，這些部件此外還具有其它的功能。操縱裝置的溫度敏感的部件除了傳感器以外還附加地具有再處理電子裝置，它處理/準(zhǔn)備傳感器信號(hào)。操縱裝置的溫度敏感的部件最好具有特別是溫度傳感器、小的熱容量，由此來(lái)自電池單池內(nèi)部的熱的或高溫的氣體能夠快速加熱該溫度傳感器。從打開(kāi)電池排氣口直到觸發(fā)中斷裝置的反應(yīng)時(shí)間最好為小于5秒鐘，特別優(yōu)選地小于I秒鐘。這種快速的反應(yīng)減少電池單池被繼續(xù)的電流流動(dòng)的進(jìn)一步加熱。優(yōu)選地，中斷裝置布置在整個(gè)電池的高壓通路中，被過(guò)熱的電池單池形成該整個(gè)電池的一部分。在斷開(kāi)高壓通路情況下，最好不再?gòu)脑撜麄€(gè)電池中引取電流。因此使用者必須調(diào)整運(yùn)行。周?chē)碾姵貑纬卮藭r(shí)也不再加熱已經(jīng)被過(guò)熱的電池單池，由此進(jìn)一步降低電池單池被進(jìn)一步損壞或燃燒的危險(xiǎn)。特別優(yōu)選地，NTC電阻，尤其是具有陡斜的特征曲線(xiàn)的NTC電阻被用于可直接地操作中斷裝置。優(yōu)選地，作為中斷裝置附加地使用煙火制造術(shù)的開(kāi)關(guān)。此時(shí)本發(fā)明的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是，高壓通路的中斷可以完全被動(dòng)地進(jìn)行并且不需要用于電路中斷的附加的硬件或控制軟件。
[0006]從屬權(quán)利要求示出本發(fā)明的優(yōu)選的擴(kuò)展方案。
[0007]在電池單池的一個(gè)實(shí)施方式中，操縱裝置可以被供給來(lái)自電池單池的電流，在該電池單池的電池排氣口上設(shè)置其對(duì)溫度敏感的部件。由此得到一種具有短的電纜長(zhǎng)度的自給自足的單元的優(yōu)點(diǎn)，因此例如在電動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)事故時(shí)例如電纜被損壞并且由此操縱裝置失效的概率很小。這提高了安全性。
[0008]在電池單池的另一個(gè)實(shí)施方式中，操縱裝置是對(duì)溫度敏感的電阻，尤其是NTC電阻。在一個(gè)實(shí)施例中，僅僅使用一個(gè)這種NTC電阻作為操縱裝置就足夠了，但是在另一個(gè)實(shí)施例中，由于通常持續(xù)地隨著溫度升高的特性曲線(xiàn)，在該NTC電阻之后還連接一個(gè)裝置，該裝置實(shí)現(xiàn)一種開(kāi)關(guān)閾值函數(shù)。這意味著，當(dāng)溫度敏感電阻得到一個(gè)確定的電阻值時(shí)，在操縱裝置的輸出端上發(fā)生突變的狀態(tài)變化。NTC電阻此外具有成本有利的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施方式中，溫度敏感的電阻連接到一個(gè)開(kāi)關(guān)閾值裝置上。該開(kāi)關(guān)閾值裝置是操縱裝置的一部分并且使得當(dāng)溫度敏感的電阻高于一個(gè)電阻閾值時(shí)，在操縱裝置的控制輸出端上施加一個(gè)很小的電壓或者沒(méi)有電壓，這在NTC電阻情況下對(duì)應(yīng)于一個(gè)低于閾值溫度的溫度。此外，當(dāng)溫度敏感的電阻小于該閾值電阻時(shí)，在操縱裝置的控制輸出端上施加一個(gè)高的電壓，這在NTC電阻情況下對(duì)應(yīng)于一個(gè)高于閾值溫度的溫度。因此，開(kāi)關(guān)閾值裝置導(dǎo)致操縱裝置的控制輸出端的數(shù)字式特性，因此中斷裝置的控制(致動(dòng))明確地存在或者明確地不存在。該開(kāi)關(guān)閾值裝置尤其可以是二極管或者壓敏電阻(可調(diào)電阻)，其二極管電壓可以相應(yīng)地產(chǎn)生在一個(gè)低電壓和一個(gè)高電壓之間的轉(zhuǎn)換。高電壓尤其足以操作中斷裝置，而低電壓或無(wú)電壓則不能夠操作中斷裝置。備選地，中斷裝置也可以通過(guò)中斷來(lái)自電池單池的電流流動(dòng)對(duì)在其操作輸入端上的低電壓或無(wú)電壓產(chǎn)生反應(yīng)。此時(shí)開(kāi)關(guān)閾值裝置的邏輯電路被反向地設(shè)計(jì)。這與對(duì)溫度敏感的電阻是熱敏電阻(熱導(dǎo)體)或是正溫度系數(shù)半導(dǎo)體元件(冷導(dǎo)體)無(wú)關(guān)，并且操縱裝置匹配于中斷裝置的操作電平。在另一個(gè)變型方案中，與上面描述的相反，控制輸入端的電平可以在一種電阻情況下高于電阻閾值I和低于閾值O。當(dāng)使用例如具有非常陡的特征曲線(xiàn)斜率的NTC電阻時(shí)，可以取消開(kāi)關(guān)閾值裝置。
[0010]在電池單池的另一個(gè)實(shí)施方式中，該電池單池是一個(gè)由多個(gè)電池單池組成的電池的一部分。通過(guò)串聯(lián)，該電池在高伏電壓通路上提供高伏電壓，通過(guò)該通路可以將來(lái)自電池的電流引出或者儲(chǔ)存在該電池中。高伏電壓通路可以通過(guò)中斷裝置中斷。
[0011]在電池單池的另一個(gè)實(shí)施方式中，中斷裝置被設(shè)置用于，它在一個(gè)電操作之后，即在一個(gè)功能上相關(guān)的時(shí)間上，使來(lái)自電池單池的電流流動(dòng)中斷。尤其地，所述電操作可以是不可逆的，因此操縱裝置例如必須被更換，以便重新建立原始狀態(tài)。特別優(yōu)選地，中斷裝置是可電觸發(fā)的煙火制造術(shù)開(kāi)關(guān)。這種開(kāi)關(guān)包括一種化學(xué)劑，它可以以電的方式產(chǎn)生反應(yīng)并且借助于該化學(xué)劑可以中斷來(lái)自電池單池的電流流動(dòng)。一種典型的煙火制造術(shù)開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)主觸頭和兩個(gè)控制觸頭。來(lái)自電池單池的電流經(jīng)由主觸頭流動(dòng)，而控制觸頭被設(shè)置用于連接到操縱裝置的控制輸出端上。
[0012]在電池單池的另一個(gè)實(shí)施方式中，電池單池的溫度可以用操縱裝置的對(duì)溫度敏感的部件來(lái)測(cè)量。這尤其適用于溫度低于一個(gè)開(kāi)關(guān)閾值裝置上的開(kāi)關(guān)閾值時(shí)。測(cè)量的溫度可以傳輸給上位的單元，例如電池控制裝置或發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。
[0013]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，建議一種用于對(duì)電池單池通過(guò)電池排氣口的排氣產(chǎn)生反應(yīng)的方法。電池單池具有電流引取通路和在電流引取通路中的中斷裝置，因此經(jīng)由電流引取通路流向電池單池或從電池單池流出的電流可以被中斷。在電池排氣口處設(shè)置用于中斷裝置的操縱裝置的對(duì)溫度敏感的部件。該對(duì)溫度敏感的部件依據(jù)溫度改變物理特性，尤其是電阻。操縱裝置如此地利用這一點(diǎn)，即它在一個(gè)控制輸出端處將一個(gè)信號(hào)發(fā)送到一個(gè)中斷裝置上，該中斷裝置隨后中斷來(lái)自電池的電流流動(dòng)。中斷裝置被以電的方式操作并且當(dāng)操縱裝置的溫度敏感部件上的溫度升高時(shí)發(fā)生中斷。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以借助于合適的溫度傳感器，例如NTC電阻，尤其是其具有陡的特征曲線(xiàn)，在沒(méi)有進(jìn)一步再處理該NTC電阻的信號(hào)下，操作該中斷裝置。也可以設(shè)想，為了確定升高的溫度，將溫度敏感部件的信號(hào)以電的或電子的方式與一個(gè)比較溫度進(jìn)行比較，其例如在安全距離下高于典型的最大的工作溫度，或者將溫度敏感部件的信號(hào)的變化與一個(gè)閾值-溫度梯度比較并且相應(yīng)地控制一個(gè)控制輸出端。作為該方法的優(yōu)點(diǎn)，具有也適用于前述的電池單池的相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，中斷裝置產(chǎn)生來(lái)自電池單池的電流流動(dòng)的持久的尤其是不可逆的中斷。優(yōu)選該中斷裝置實(shí)施成煙火制造術(shù)開(kāi)關(guān)。
[0015]以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0016]在附圖中示出:
圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)電池單池的示意透視圖，帶有單池排氣口和溫度傳感器，
圖2是單池排氣口的一個(gè)實(shí)施方式詳細(xì)的剖視圖，
圖3是一個(gè)通氣元件的視圖，
圖4是按照本發(fā)明的具有棱柱形狀的電池單池的分解圖，和圖5是一個(gè)電池的示意圖，其包括按照本發(fā)明的電池單池。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1示出電池單池I的示意圖，具有外殼2，兩個(gè)連接極(接線(xiàn)柱)3和4，單池排氣口 5，在其中布置安全通氣元件6。安全通氣元件6處于一種打開(kāi)的狀態(tài)下，在該狀態(tài)下氣體可以從電池單池I的外殼2的內(nèi)部向外滲透。安全通氣元件6具有比通氣口 5更大的尺寸，如作為安全通氣元件6的尺寸標(biāo)記的虛線(xiàn)6a所示。此外在通氣口 5中布置具有連接導(dǎo)線(xiàn)7a的溫度傳感器7。通過(guò)它的定位，溫度傳感器7被通過(guò)安全通氣元件6進(jìn)出的氣體加熱。這可以由連接導(dǎo)線(xiàn)7a中的信號(hào)來(lái)確定。
[0018]圖2在剖視圖中詳細(xì)示出電池單池的單池排氣口 5和包圍電池單池的部件。單池排氣口 5位于電池單池的蓋板8中并且由通氣元件6封閉。通氣元件6在電池單池內(nèi)部中的超壓情況下打開(kāi)，其方式是它裂開(kāi)。在單池排氣口中布置具有