用于提高在使用电池系统时的安全性的方法和装置与流程

本发明涉及按独立的专利权利要求的前序部分所述的、用于提高在使用电池系统时的安全性的一种方法和一种装置以及一种电池系统及其用途。

背景技术：

从现有技术中知道了用于提高在使用电池系统时的安全性的方法。在此，比如根据所述电池系统的状态来将所述电池系统的至少一个组件转换到安全的状态中。

电池系统的或者电池装置的安全的状态是一种这样的状态，在该状态中最大程度地排除了处于所述电池系统或者电池装置的环境中的生物或者对象的损害的概率。为了达到安全的状态，有意义的是，切断、在电方面跨接损坏的电池系统或者损坏的电池装置并且/或者给其放电。

因此，比如US6211650 B1公开了一种电池系统，其中所述电池系统的单个的电池单池可以根据所述电池系统的状态借助于旁通线路被转换到安全的状态中。

此外，在US5622789A中公开了一种电池组，其中该电池组包括多个单池。借助于控制设备可以对单池的状态进行监控。

此外，在US6046514A中公开了一种电池组，其中该电池组具有串联的单池。所述电池组的单池可以根据在其上面所测量的电压借助于旁通线路在电方面被绕开。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于运行包含至少一个电池装置的电池系统、优选是锂离子电池系统的方法，其中对于所述至少一个电池装置的安全的状态由所述至少一个电池装置的非惯常的运行状态所引起这种情况来说，通过所述电池系统的至少一个组件来连续地检查并且评估所述至少一个电池装置的当前的状态，并且根据所述至少一个电池装置的当前的状态或者所述至少一个电池装置的环境状态来引起所述安全的状态。所述至少一个电池装置的当前的状态因此借助于被分配给所述至少一个电池装置的组件并且优选不是或者仅仅额外地借助于可能为了运行并且监控多个电池装置而设置的电池管理系统来监控。所述至少一个组件优选是由一个具有测评单元的传感器单元与执行器构成的装置组合，所述至少一个组件能够在不取决于可能的电池管理系统的情况下独立地对所述电池装置进行监控。所述独立的监控比通过电池管理系统进行的监控更快并且更可靠，因为它可以直接并且立刻在所述至少一个电池装置处进行。因为借助于所述至少一个组件仅仅必须收集关于一个唯一的电池装置的信息并且对其进行测评并且仅仅必须引起一个唯一的电池装置的安全的状态，所以所述至少一个组件比对多个电池装置的监控和控制负责的电池管理系统开销更低、更灵活并且更有能效。如果所述电池装置是电池单池，那么单池监控电子装置就示范性地代表着所述至少一个组件。

电池装置的非惯常的运行状态是未被规定的运行状态。在这种未被规定的运行状态中，所述电池装置比如不能使用或者不应该加以使用。电池装置尤其不应该加以使用，如果安全原因、比如电池装置的起火阻碍所述使用。

本发明涉及具有独立的专利权利要求的特征性特征的一种方法和一种用于本身安全的电池系统的控制部和一种电池系统及其用途。

本发明的核心在于，尤其在引起所述至少一个电池装置的安全的状态之后借助于所述电池系统的至少一个组件来将危险信息传输给电池管理系统，其中所述危险信息尤其是关于所述至少一个电池装置的当前的状态和/或关于所述至少一个电池装置的环境状态和/或关于存在着所述至少一个电池装置的安全的状态这种情况的危险信息。

尤其在引起所述至少一个电池装置的安全的状态之后借助于所述电池系统的至少一个组件来将危险信息传输给电池管理系统，其中所述危险信息尤其是关于所述至少一个电池装置的当前的状态和/或关于所述至少一个电池装置的环境状态和/或关于存在着所述至少一个电池装置的安全的状态这种情况的危险信息；上述这种情况引起所述按本发明的优点：甚至在所述至少一个电池装置的安全的状态由所述至少一个电池装置的非惯常的运行状态所引起这种情况的必要性方面对其进行检查。通过对于引起所述至少一个电池装置的安全的状态的必要性进行检查这种方式，可以检查并且必要时排除所述至少一个组件的尤其是传感器方面的故障。

此外，可以根据所述危险信息比如确定随着所述非惯常的运行状态而出现的危险的程度。本发明的背景是，提高在处理电池系统时的安全性并且降低电池系统的损坏的概率并且/或者减少损坏的电池系统的对所述损坏的电池系统的环境的影响。

电池系统比如可能损坏，如果至少一个在所述电池系统中所包含的电池装置本身损坏。

按照本发明，此外设置了一种适合于运行所述电池系统的控制部，其中对所述至少一个电池装置的安全的状态由所述至少一个电池装置的非惯常的运行状态所引起这种情况来说，通过所述电池系统的至少一个组件来连续地检查并且评估所述至少一个电池装置的当前的状态，并且根据所述至少一个电池装置的当前的状态或者所述至少一个电池装置的环境状态来引起所述安全的状态。在此设置了用于在实施所述按本发明的方法的情况下使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中的手段。

按照本发明，此外设置了一种电池系统，其中为该电池系统设置了适合于运行该电池系统的控制部。

按照本发明，除此以外设置了所述按本发明的方法的和/或所述按本发明的控制部的和/或所述按本发明的电池系统的在车辆技术中并且/或者在能量技术中的用途。

本发明的另外的有利的实施方式是从属权利要求的内容。

按照本发明的一种有利的实施方式，为了使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中而需要使用一种手段、尤其是在所述电池系统的至少一个组件上使用一种手段。在此所述手段比如是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入、尤其是将安全代码输入到所述电池系统的至少一个组件中。

电池装置的惯常的运行状态是所规定的运行状态，在该运行状态中比如能够使用所述电池装置。

为了使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中而有必要使用一种手段、尤其是在所述电池系统的至少一个组件上使用一种手段，其中所述手段比如是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入、尤其是将安全代码输入到所述电池系统的至少一个组件中；上述这种情况实现了电池系统的环境中的人员和/或对象的安全性的提高，其中对于所述电池系统来说出现了安全临界（sicherheitskritisch）的状态。安全临界的状态比如在所述电池系统的内部产生气体或者起火的情况中存在。

此外，通过为了使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中而需要使用一种手段这种情况，防止所述至少一个电池装置无意地或者偶然地回归到所述惯常的运行状态中。所述至少一个电池装置无意地或者偶然地回归到惯常的运行状态中这种情况会在电池系统损坏的情况下随之带来处于所述电池系统的环境中的人员或者对象的损害的概率的提高。

按照本发明的下一种优选的实施方式，所述电池管理系统根据所述危险信息借助于传感装置对至少一个另外的电池装置和/或所述至少一个电池装置进行监控。在此，所述电池管理系统尤其获取借助于所述传感装置来获取的、关于所述至少一个另外的电池装置和/或关于所述至少一个电池装置的检查信息。所述电池管理系统获取关于所述至少一个另外的电池装置和/或关于所述至少一个电池装置的检查信息这种情况导致所述按本发明的优点：甚至在所述至少一个电池装置的安全的状态由所述至少一个电池装置的非惯常的运行状态所引起这种情况的必要性方面对其进行检查。通过对于引起所述至少一个电池装置的安全的状态的必要性进行检查这种方式，可以检查并且必要时排除所述至少一个组件的尤其是传感器方面的故障。

此外，所述至少一个另外的电池装置同样可以被转换到安全的状态中。比如可以通过所述电池管理系统来将所述至少一个另外的电池装置转换到所述安全的状态中。除此以外，比如可以降低所述至少一个电池装置错误地被转换到安全的状态中的概率；这种概率的降低从对于所述至少一个另外的电池装置的检查中产生。本发明的这种实施方式的背景是，可以在至少一个另外的电池装置上通过在被检查的电池装置的附近进行的检查来对借助于所述至少一个组件比如传感地检测到的状态的检查进行核准。

所述至少一个电池装置的错误的转换比如可能通过所述至少一个组件的功能故障所引起。

相应于本发明的下一种有利的实施方式，所述电池管理系统根据所述危险信息和/或所述检查信息来引起所述至少一个另外的电池装置的安全的状态。在此，尤其为了使所述至少一个另外的电池装置回归到其惯常的运行状态中，而需要使用一种手段、尤其是在所述电池系统的至少一个组件上使用一种手段。在此所述手段比如是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入、尤其是将安全代码输入到所述电池系统的至少一个组件中。所述手段的使用尤其是必需的，如果对于所述至少一个另外的电池装置来说存在着非惯常的运行状态。作为替代方案，所述电池管理系统可以根据所述危险信息和/或所述检查信息使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中。

根据本发明的另一种优选的实施方式，所述电池系统包括至少一个电池装置和/或至少一个另外的电池装置，并且所述至少一个电池装置和所述至少一个另外的电池装置是电池模块或者电池单池。

附图说明

从实施例中可以产生另外的有独创性的特征，但是本发明在其范围内没有局限于所述实施例，下面借助于所述实施例对本发明进行解释。在附图中展示了所述实施例。

附图中：

图1是按照第一种实施方式的、按本发明的、用于提高在使用电池系统时的安全性的方法的示意图；

图2是电池系统的原则上的线路图，该电池系统适合于引起至少一个被包含在该电池系统中的电池装置的安全的状态；

图3是按照第二种实施方式的、按本发明的、用于提高在使用电池系统时的安全性的方法的示意图；并且

图4是按照第三种实施方式的、按本发明的、用于提高在使用电池系统时的安全性的方法的示意图。

在图1中示意性地示出了按照第一种实施方式的、按本发明的、用于提高在使用电池系统时的安全性的方法。所述电池系统包括至少一个电池装置。

用方法开始步骤11来开始所述方法。在检查步骤22中，借助于所述电池系统的至少一个组件来检查：是否存在着至少一个电池装置这样一种状态，该状态使得将所述至少一个电池装置转换到安全的状态中这种操作成为必要。对是否存在着这样一种状态的检查，比如可以经由测量数值、比如通过所述至少一个电池装置流动的电流的数值、在所述至少一个电池装置的两个极之间加载的电压的数值、在所述至少一个电池装置的内部和/或外部存在的压力的数值、在所述至少一个电池装置的内部和/或外部存在的温度的数值和/或所述至少一个电池装置的充电状态的数值的途径来进行。

在此，将相应所测量的数值与最小阈值或者最大阈值进行比较，并且检查：所测量的数值是达到还是低于还是超过所述最小阈值或者所述最大阈值。有必要将所述至少一个电池装置转换到安全的状态中，如果所述电池装置的当前的状态具有所述电池系统和/或所述电池系统的环境的损害的提高的概率，如果所测量的数值达到或者低于或者超过所述最小阈值或者所述最大阈值，则比如可能就会出现上述情况。

如果不存在着所述至少一个电池装置的这样一种状态，则重复检查步骤22。

而如果存在着所述至少一个电池装置的这样一种状态，则在引起步骤33中引起所述至少一个电池装置的安全的状态。为了引起所述至少一个电池装置的安全的状态，比如可以布设电流旁路并且/或者借助于所述至少一个组件来连接放电装置和/或快速放电装置。

在紧随此后的通报步骤44中，借助于所述电池系统的至少一个组件来将危险信息传输给电池管理系统。在此，所述危险信息尤其是关于所述至少一个电池装置的当前的状态和/或关于所述至少一个电池装置的环境状态和/或关于存在着所述至少一个电池装置的安全的状态这种情况的危险信息。

用方法结束步骤55来结束所述方法。

在图2中示出了电池系统EB的原则上的线路图。在所述原则上的线路图中示出了电池装置和单池监控电子装置CSC，其中所述电池装置在所述原则上的线路图中是电池单池Z。所述电池系统EB包括所述电池单池Z和所述单池监控电子装置CSC。

所述至少一个电池单池Z示范性地是锂离子电池单池。

所述单池监控电子装置CSC包括未示出的、用于对所述至少一个电池单池Z的状态进行检测的传感装置。所述单池监控电子装置CSC由此用于监控所述至少一个电池单池Z。

根据所述至少一个电池单池Z的状态，所述单池监控电子装置CSC进行动作。所述单池监控电子装置CSC控制着至少两个能够接通并且能够切断的半导体阀HV1和HV2以及两个二极管D1和D2。各一个能够接通并且能够切断的半导体阀和一个二极管形成一个半桥装置。包括HV1和D1的、上方的半桥装置在附图中用H_o来表示，而包括HV2和D2的、下方的半桥装置则用H_u来表示。所述上方的半桥装置和所述下方的半桥装置形成能够控制的功率开关L。

在正常情况中、比如在电池系统EB的惯常的运行状态中，所述上方的半桥装置H_o被接通，而所述下方的半桥装置H_u则被切断。

如果所述单池监控电子装置CSC根据所述电池单池Z的状态识别出：必须将所述电池单池Z转换到安全的状态中，则切断所述上方的半桥装置H_o并且接通所述下方的半桥装置H_u。这样一种使将所述电池单池Z转换到安全的状态中的操作成为必需的状态代表着所述电池单池Z的非惯常的运行状态。而后电流不再通过所述电池单池Z来流动，而是从其旁边通过所述下方的半桥装置H_u来流动。如果已经引起了所述电池单池Z的安全的状态，所述单池监控电子装置CSC就将关于所述电池单池Z的状态的信息或者关于已经引起所述电池单池Z的安全的状态的信息传送给电池管理系统。所述电池管理系统用BMS来表示。

对于应该使所述电池单池Z比如回归到其惯常的运行状态中这种情况来说，需要在所述单池监控电子装置CSC上使用一种手段。所述手段比如是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入。

此外，比如可以借助于所述电池管理系统BMS在其它的与所述电池单池Z相邻的、在附图中用AZ表示的电池单池的当前的状态方面对该电池单池AZ进行检查。

通过对于所述另一个电池单池AZ的当前的状态的检查，比如可以校验这样的情况：是否同样必须将所述另一个电池单池AZ转换到安全的状态中。比如可以借助于所述电池管理系统BMS来将所述另一个电池单池AZ转换到安全的状态中。

为了使所述另一个电池单池AZ从所述安全的状态回归到所述惯常的运行状态，可能优选地需要在所述电池管理系统BMS上使用一种手段。所述手段比如是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入。

此外，比如可以借助于对于所述另一个电池单池AZ的当前的状态的检查来对引起所述电池单池Z的安全的状态的必要性进行检验。这一点比如有意义并且是可能的，如果借助于所述单池监控电子装置CSC，根据信息、尤其根据传感地所检测到的信息，确定起火（传感地比如根据温度能够检测）或者气体产生（传感地比如根据气体能够检测）。在起火或者产生气体的情况下，也可以在所述另一个电池单池AZ上进行相应的证明。在所述另一个电池单池AZ上对所述电池单池Z的起火或者所述电池单池Z上的气体产生进行证明的概率的背景是，所述另一个电池单池AZ的当前的状态可能通过所述电池单池Z的起火或者所述电池单池Z上的气体产生受到影响。比如可以为所述另一个电池单池AZ分配另一个用ACSC表示的单池监控电子装置，用于对所述另一个电池单池AZ的当前的状态进行检查。

除此以外，比如对于引起所述电池单池Z的安全的状态的操作已经证实没有必要并且所述单池监控电子装置CSC可能进行有误的运行这种情况来说，可以借助于所述电池管理系统BMS来切断所述单池监控电子装置CSC。

在图3中示意性地示出了按照第二种实施方式的、按本发明的、用于提高在使用电池系统时的安全性的方法。所述电池系统包括至少一个电池装置。

用方法开始步骤1来开始所述方法。在检查步骤2中，借助于所述电池系统的至少一个组件来检查：是否存在着至少一个电池装置这样一种状态，该状态使得将所述至少一个电池装置转换到安全的状态中这种操作成为必要。对是否存在着这样一种状态所进行的检查比如可以经由测量数值、比如通过所述至少一个电池装置流动的电流的数值、在所述至少一个电池装置的两个极之间加载的电压的数值、在所述至少一个电池装置的内部和/或外部存在的压力的数值、在所述至少一个电池装置的内部和/或外部存在的温度的数值和/或所述至少一个电池装置的充电状态的数值的途径来进行。在此，将相应所测量的数值与最小阈值或者最大阈值进行比较，并且检查：所测量的数值是达到还是低于还是超过所述最小阈值或者所述最大阈值。有必要将所述至少一个电池装置转换到安全的状态中，如果所述电池装置的当前的状态具有所述电池系统和/或所述电池系统的环境的损害的经提高的概率；如果所测量的数值达到或者低于或者超过所述最小阈值或者所述最大阈值，则比如就可能出现上述情况。

如果不存在着所述至少一个电池装置的这样一种状态，则重复检查步骤2。

而如果存在着所述至少一个电池装置的这样一种状态，则在引起步骤3中引起所述至少一个电池装置的安全的状态。为了引起所述至少一个电池装置的安全的状态，比如可以布设电流旁路并且/或者借助于所述至少一个组件来连接放电装置和/或快速放电装置。

在紧随此后的通报步骤4中，借助于所述电池系统的至少一个组件来将危险信息传输给电池管理系统。在此，所述危险信息尤其是关于所述至少一个电池装置的当前的状态和/或关于所述至少一个电池装置的环境状态和/或关于存在着所述至少一个电池装置的安全的状态这种情况的危险信息。

在紧随此后的使用步骤5中，使用用于使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中的手段。在此尤其涉及所述手段的、在所述电池系统的至少一个组件上的使用。所述手段的使用能够使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中。所述至少一个电池装置的回归一直通过所述至少一个组件来得到阻止，并且只有在所述至少一个组件上使用所述手段时才能进行。

所述手段优选是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入。尤其所述手段是将安全代码输入到所述电池系统的至少一个组件中。在紧随此后的回归步骤6中，使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中。在方法结束步骤7中结束所述方法。

在图4中示意性地示出了按照第三种实施方式的、按本发明的、用于提高在使用电池系统时的安全性的方法。以方法开始步骤A来开始所述方法。在检查步骤B中检查，是否存在着至少一个电池装置的这样一种状态，所述状态使得将所述至少一个电池装置转换到安全的状态中的操作成为必要。对是否存在着这样一种状态的检查比如可以经由测量数值、比如通过所述至少一个电池装置流动的电流的数值、在所述至少一个电池装置的两个极之间加载的电压的数值、在所述至少一个电池装置的内部和/或外部存在的压力的数值、在所述至少一个电池装置的内部和/或外部存在的温度的数值和/或所述至少一个电池装置的充电状态的数值的途径来进行。在此，将相应所测量的数值与最小阈值或者最大阈值进行比较，并且检查，所测量的数值是达到还是低于还是超过所述最小阈值或者所述最大阈值。有必要将所述至少一个电池装置转换到安全的状态中，如果所述电池装置的当前的状态具有所述电池系统和/或所述电池系统的环境的、损害的提高的概率；如果所测量的数值达到或者低于或者超过所述最小阈值或者所述最大阈值，则比如就可能出现上述情况。如果不存在这样一种状态，则重复检查步骤B。

而如果存在这样一种状态，则在引起步骤C中引起所述至少一个电池装置的安全的状态。为了引起所述至少一个电池装置的安全的状态，比如可以布设电流旁路并且/或者借助于所述至少一个组件来连接放电装置和/或快速放电装置。

在紧随此后的通报步骤D中，借助于所述电池系统的至少一个组件来将危险信息传输给电池管理系统。在此，所述危险信息尤其是关于所述至少一个电池装置的当前的状态和/或关于所述至少一个电池装置的环境状态和/或关于存在着所述至少一个电池装置的安全的状态这种情况的危险信息。

在检查检验步骤E中检查，对于至少一个另外的、比如与所述至少一个电池装置相邻的电池装置来说是否同样存在着这样一种状态，该状态使得引起所述至少一个另外的电池装置的安全的状态成为必要。如果不存在这样的状态，则可以在使用步骤F中使用用于使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中的手段。在此尤其涉及所述手段的、在所述电池系统的至少一个组件上的使用。所述手段的使用能够使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中。所述至少一个电池装置的回归一直通过所述至少一个组件来得到阻止，并且只有在所述至少一个组件上使用所述手段时才能进行。所述手段优选是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入。尤其所述手段是将安全代码输入到所述电池系统的至少一个组件中。使用所述手段的前提是，在检查检验步骤E中将所述至少一个电池装置转换到安全的状态中的操作已经证实没有必要。

如果满足了这个前提，则在接下来的回归步骤G中使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中。用紧随此后的方法结束步骤H来结束所述方法。

而如果按照检查检验步骤E对于所述至少一个另外的电池装置来说存在着这样一种使得引起所述至少一个另外的电池装置的安全的状态成为必要的状态，则在附加引起步骤I中将所述至少一个另外的电池装置同样转换到安全的状态中。

在紧随此后的附加通报步骤J中，借助于所述电池系统的至少一个组件将危险信息传输给所述电池管理系统。在此，所述危险信息尤其是关于所述至少一个电池装置的当前的状态和/或关于所述至少一个电池装置的环境状态和/或关于存在着所述至少一个电池装置的安全的状态这种情况的危险信息。

在紧随此后的使用步骤K中，使用用于使所述至少一个另外的电池装置回归到惯常的运行状态中的手段。在此尤其涉及所述手段的、在所述电池系统的至少一个另外的组件上的使用。所述手段的使用能够使所述至少一个另外的电池装置回归到惯常的运行状态中。所述至少一个另外的电池装置的回归一直通过所述至少一个另外的组件来得到阻止，并且只有在所述至少一个另外的组件上使用所述手段时才能进行。

所述手段优选是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入。尤其所述手段是将安全代码输入到所述电池系统的至少一个另外的组件中。

所述手段优选是钥匙和/或智能卡和/或无线电信号和/或安全代码的输入。尤其所述手段是将安全代码输入到所述电池系统的至少一个另外的组件中。

使用所述手段的前提是，将所述至少一个另外的电池装置转换到安全的状态中证实没有必要。

如果满足了这个前提，则在接下来的回归步骤L中使所述至少一个电池装置回归到惯常的运行状态中。

随后在方法结束步骤H中结束所述方法。