用于机动车辆的电能存储器的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆的电能存储器，包括组合成单元模块的多个蓄电池单元。本发明还涉及一种包括这种电能存储器的机动车辆。

背景技术：

在机动车辆中使用电能存储器是众所周知的。通用的电能存储器具有蓄电池单元(accumulatorcell)，其中多个蓄电池单元在每个情形下组合在单元模块(cellmodule)中并且分别电接触或互相连接。多个这种单元模块形成电能存储器。

由de102009006991b4已知这种包括多个单元模块的电能存储器。各个单元模块容纳在模块壳体中。容纳在模块壳体中的单元模块还布置在完整的壳体中，该壳体在预定部分中具有降低的稳定性。响应于在整个壳体上施加力，例如在发生事故或碰撞的情况下，由此发生整个壳体的预定变形，这减小了对单元模块的损坏。

de10201212897a1具有类似的目的，为此，单个单元模块在堆叠方向上以彼此倾斜的方式堆叠，使得它们能够相对于彼此移动。

为了避免损坏单元模块，de102008010822a1提出了一种用于单元模块的完整壳体，该壳体由多个壳体部分组成，这些壳体部分能够响应于施加的力而相对于彼此移动。这例如借助于各个壳体部分之间的预定断裂点实现。

de10202015525a1提出了在机动车辆中使用多个电能存储器，其中，相应的电能存储器具有足够高的电量，以便充分地供应机动车辆的选定的用电器。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供用于上述类型的电能存储器以及包括这种电能存储器的机动车辆的改进实施例或者至少其它实施例，这些实施例的特征在于增加的操作安全性。

根据本发明，该目的通过独立权利要求的主题来解决。有利实施例是从属权利要求的主题。

本发明基于的总体思路是，将电能存储器的蓄电池单元的一部分布置在专门为此提供的单独壳体中。将蓄电池单元布置在单独壳体中的结果是，尤其例如作为施加力的结果，在其他蓄电池单元损坏的情况下，例如在事故的情况下，布置在单独壳体中的蓄电池单元能够继续工作并且能够用于操作例如机动车辆的对应应用的至少一个选择的用电器。因此提高了电能存储器的操作安全性。在应急情况下，例如在发生事故的情况下，尤其还能够保证仍能够对性能至关重要的用电器进行供电。

根据本发明的构思，电能存储器具有多个主单元模块，其中，相应的主单元模块具有分别彼此电接触或互相连接的多个蓄电池单元。为了形成电能存储器的主供电网，主单元模块还分别彼此电接触或互相连接。主单元模块布置在电能存储器的主壳体中。此外，电能存储器具有应急单元模块，应急单元模块具有分别彼此电接触或互相连接的多个蓄电池单元。应急单元模块的蓄电池单元由此布置在单独的应急壳体中。

因此，应急单元模块能够用作电能存储器的主控模块，其尤其能够在应急情况下使用，例如在事故和/或在主单元模块故障的情况下和/或如果主单元模块的电荷状态下降时。

因此，优选的是，应急单元模块实施为尽可能自给自足的(self-sufficient)且独立于主单元模块。

蓄电池单元在相应单元模块中的电接触或互相连接能够任意设计，即串联和/或并联。这同样适用于能够串联和/或并联的主单元模块的电接触。应急单元模块的蓄电池单元也能够串联以及并联地互相连接。

应急单元模块或其蓄电池单元与主单元模块的机械分离优选通过将应急单元模块的蓄电池单元布置在单独的应急壳体中来进行。这意味着，对主单元模块的机械损坏不会不可避免地导致对应急单元模块或其蓄电池单元的机械损坏。因此进一步提高了电能存储器的操作安全性。

还优选的是，应急单元模块与主单元模块是热解耦的，尤其是分离的。应急壳体的相应高热阻能够贡献于此。应急壳体尤其能够具有至少1000k/w的热阻，例如能够由纤维增强塑料制成。

有利地，应急壳体具有高强度机械支撑元件，例如由高强度金属合金和/或纤维增强塑料元件制成或由它们构成。替代地或附加地，应急壳体能够具有由不可燃绝热材料制成的封闭盖，例如云母和/或矿物绝缘板或垫。

还能够设想的是，应急壳体的内部至少部分地、优选完全地填充有导热差的材料，诸如合成树脂。应急壳体能够用该材料密封。因此还能够提高对应急单元模块或其蓄电池单元的保护。

在优选实施例的情况下，应急壳体比主壳体具有高的机械稳定性。布置在应急壳体中的蓄电池单元比主单元模块的蓄电池单元更好地受到保护。因此，当力作用在主单元模块和应急壳体上时，也能够保证应急单元模块不会损坏，从而能够确保用电器的电力供应。

在优选实施例的情况下，应急壳体实施为单壳式壳体。这意味着应急壳体一体地制成，尤其是由大块材料制成。因此改善了应急壳体的机械稳定性和强度。

在应急壳体布置在主壳体的内部的情况下，该实施例被证明是有利的。因此主壳体形成对该应急壳体的保护，因此形成对该应急单元模块或其蓄电池单元的额外保护。由此进一步降低了应急单元模块损坏或故障的可能性。

在应急壳体被主单元模块包围的情况下，该实施例被证明是尤其有利的。在应急情况下尤其立即关掉的主单元模块因此形成对应急壳体的机械保护，因而形成对应急单元模块或其蓄电池的机械保护。由此主单元模块尤其用作应急单元模块的挤压区域，用于消散动能。

主单元模块包围应急壳体以便在周向方向上闭合的实施例是进一步优选的。这意味着，至少一个这样的主单元模块在每个情形下在纵向方向上以及在与纵向方向成直角地延伸的横向方向上布置得邻近应急壳体。至少一个这样的主单元模块因此在应急壳体和主壳体、尤其是主壳体的壁之间在纵向方向和横向方向上布置在应急壳体的两侧。

主单元模块容纳在主壳体中的栅格结构中的实施例是有利的。各个主单元模块优选布置在栅格结构的栅格单元中。优选的是，格栅结构由于施加力而可变形。由此降低了响应于施加力而损坏主单元模块的风险，因为起初会发生格栅结构的相应变形。为此目的，格栅结构优选实施为比主单元模块更柔软和/或更易变形。

在有利的替代方案中，应急壳体可移动地布置在主壳体中，尤其支撑在主壳体中。结果，对应急壳体的机械冲击导致应急壳体的对应移动，这需要消耗动能。因而避免或至少进一步减少由于机械冲击而对应急壳体造成的损坏。

在主壳体中设置多个杆的替代方案被认为是有利的，所述杆将主壳体的两个相对的壁尤其是牢固地彼此连接。这些杆由此形成保持架，应急壳体容纳在该保持架中，尤其是可移动地支撑在该保持架中。在该保持架的区域，杆显著增强主壳体。除了应急单元模块的附加保护之外，该保持架因此也为主单元模块提供保护，从而提高操作安全性。

有利地，应急单元模块的蓄电池单元分别电接触或互相连接以形成应急供电网。

这样的实施例是优选的：由应急单元模块的蓄电池单元形成的应急供电网与主单元模块的主供电网分离，尤其是电隔离。由此尤其避免了主供电网的干扰(尤其是由主单元模块的损坏引起的干扰)会影响应急供电网，尤其是干扰或损坏应急供电网，或者至少降低相应的风险。结果，电能存储器的操作安全性因此增加。

这样的实施例是优选的：应急供电网具有的应急电压电平不同于主供电网的主电压电平。这意味着应急供电网的电压不同于主供电网的电压。因此，应急电压水平能够尤其低于主电压水平。能够想象的是，应急供电网是低压供电网，而主供电网是高压供电网。

原则上，主供电网和应急单元模块能够经由共用连接装置连接到用电器。

主供电网和应急单元模块能够经由单独的连接装置连接到用电器的实施例是优选的。这意味着，电能存储器具有用于将主供电网电连接到至少一个用电器的主连接装置以及与主连接装置分开的用于将应急单元模块(尤其是应急供电网)连接到至少一个用电器的应急连接装置。由此实现了应急单元模块的更加自给自足的实施方式，进一步改善了电能存储器的操作安全性。

由此尤其优选的是，应急连接装置实施成使得响应于对电能存储器施加力也可维持与至少一个用电器的电连接。为此，应急连接装置能够实施为柔软的和/或弹性的。

为了增加电能存储器的操作安全性，进一步，尤其是操作上关键的部件能够布置在应急壳体中。例如，为此目的，用于控制电能存储器的管理系统布置在应急壳体中。在应急壳体中也能够布置至少一个电气转换器，例如电压转换器。还可想到的是，将应急情况(例如在发生事故和/或在发生灾害时，其中电能存储器和/或相应车辆的基本部件发生故障)所需的部件布置在应急壳体中。这些部件例如包括用于与外部(尤其是车辆外部的位置)通信的通信设备，以报告应急情况并且例如向其发送信号。

在优选实施例的情况下，在电能存储器的正常操作期间不使用应急单元模块。这意味着，在电能存储器的正常操作期间不使用应急单元模块中存储的电能。为此目的优选的是，在这种操作期间电能不供给到应急单元模块的监控。这意味着，在通常或正常操作期间应急单元模块自身不对用于监控应急单元模块的监控器件供电。由此能够设想的是，应急单元模块的电气状态经由与主单元模块的主供电网的电接触而产生。为此，用于监控应急单元模块的电气状态的应急单元模块能够经由电触头电连接到主供电网。因此优选的是，这种监控发生在自我监控类型的应急单元模块中。这意味着，用于监控应急单元模块的部件布置在应急壳体中，但是由主供电网供电。

优选的是，监控实施为使得如果主单元模块损坏和/或在主单元模块故障的情况下经由应急单元模块或应急供电网发生电力供应。

因此尤其优选的是，电触头实施为可释放的，使得当预定力施加到该触头时，电连接被中断。这意味着产生目标中断点，这导致中断应急单元模块与主供电网之间的电接触。由此尤其避免了施加预定力时由于接触而导致发生对应急单元模块的损坏或干扰，或者至少降低了这样的损坏或干扰。

经证明优选的替代方案是：电能存储器实施为使得当应急单元模块的电荷状态下降到预定值以下或当应急单元模块的电量降到低于预定值时，应急单元模块被再充电。该预定值能够尤其是应急单元模块的最大电荷状态或最大电量的一部分。该值能够分别是最大电荷状态或最大电量的80％。

尤其优选地，应急单元模块以低充电速率充电，使得蓄电池单元的组成元件或部件(尤其是是其单元化学质)尽可能少地不被损坏或损坏。应急单元模块的使用寿命由此延长。由此，充电速率优选小于1c，尤其优选在0.1c和0.3c之间。

应急单元模块的充电能够经由主单元模块来实现。这意味着应急单元模块由主单元模块供电以给应急单元模块充电。由此存在主单元模块和应急单元模块之间的电触头。电抽头能够与用于监控应急单元模块的电触头相同。替代地，用于对应急单元模块充电的触头实施为可释放的，使得当预定力施加到触头时电连接被中断。这意味着产生目标中断位置，这导致应急单元模块与主供电网之间的电接触被中断。由此尤其避免了施加预定力时由于接触而导致发生对应急单元模块的损坏或干扰，或者至少降低了这样的损坏或干扰。

在优选实施例的情况下，电能存储器具有用于控制应急单元模块的温度的电气温度控制单元。在电能存储器的正常操作期间，温度控制装置能够由在应急单元模块外部的供电源(例如由主供电网)供电。

尤其优选的是，温度控制装置能够由应急单元模块供电，尤其是在应急情况下，例如在发生事故和/或主单元模块损坏的情况下。这意味着应急单元模块控制自己的温度。由此能够提供的是，当检测到这样的应急情况时，通过应急单元模块、尤其是通过应急供电网，实现从外部供电源到内部供电源的切换。

原则上，应急单元模块的蓄电池单元能够与相应的主单元模块的蓄电池单元具有相同的类型。也能够设想的是，应急单元模块的蓄电池单元与相应的主单元模块的蓄电池单元具有不同的类型，尤其是，它们设计成有更长的使用寿命和/或具有不同的电量和/或在机械上更稳定等等。可想到的替代方案是，主单元模块之一的至少一个蓄电池单元的类型与相同或不同主单元模块的至少一个其他蓄电池单元的类型不同。

不言而喻，电能存储器也能够具有多个这样的应急单元模块。应急单元模块由此能够在空间上彼此分离。

不言而喻，除了电能存储器之外，包括这种电能存储器的机动车辆也属于本发明的范围。

机动车辆由此具有供电源，用电器被集成到该机动车辆中。这样的用电器例如是用于驱动机动车辆的驱动装置、动力转向装置、制动器组件、通信装置等。

有利的是，机动车辆实施为尤其配备有这样的控制装置，该控制装置实施为使得在预定事件之后其经由应急单元模块向选择的至少一个用电器供电。

除了增加电能存储器的操作安全性之外，还能够提高机动车辆的操作安全性。在机动车发生碰撞或事故的情况下，尤其能够进一步对选定的用电器供电，以增加机动车辆和/或机动车辆的乘客的安全性。

尤其能够设想的是，在机动车辆事故的情况下，尤其当主单元模块损坏时，将主供电网与供电源断开连接以及通过应急单元模块、尤其应急供电网对选定的部件供电。所选的用电器包括例如动力转向装置、制动器以及其他与安全相关的用电器(例如灭火系统)。在这种情况下，还能够供电给通信装置，通信装置用作机动车辆与外部位置的通信，例如用于通知应急情况的、尤其事故的外部位置，机动车辆的状态的转换，与应急响应中心建立语音联系等等。

在机动车辆发生灾难的情况下，其中对运行至关重要的机动车辆的部件(尤其是主单元模块)发生故障时，应急单元还能够用于对选定的用电器供电。尤其可想到的是，在发生这样的灾难的情况下供电给用于控制电能存储器的温度的温度控制装置，使得能够维持机动车辆、尤其是机动车辆的驱动装置的供电。

还能够想到的是，当有对应需求时，例如当主单元模块的电量或电荷状态降到预定值以下时，应急单元被操作为备用器件，用于补充主单元模块或主供电网。在通过主单元模块供电不足以驱动的情况下，应急单元模块因此能够尤其用于确保将相应的机动车辆驱动到下一个充电站。除了该驱动之外，例如机动车辆的导航装置也能够为此由应急单元模块供电。

应急单元模块优选地被操作以优化使用寿命。应急单元模块尤其以小电流运行，例如，如果需要通过应急单元模块驱动相应的机动车辆则最大是60a，当不需要这种驱动时最大是16a。此外，优选的是，至少在电能存储器的正常运行期间，应急单元模块具有在总电荷状态的80％到90％之间的电荷状态。应急单元模块进一步保持在关于使用寿命优化的温度范围内，例如在10℃到30℃之间。

本发明的其它重要特征和优点从从属权利要求、附图、附图说明得出。

不言而喻，上述特征和下面解释的特征不仅能够以各自指定的组合使用，而且还能够以其他组合使用或单独使用，而不脱离本发明的范围。

在附图中示出了本发明的优选示例性实施例，将在下面的描述中更详细地解释，其中相同的附图标记指代相同或相似或功能相同的部件。

附图说明

在每种情况下，

图1示出了包括电能存储器的机动车辆的高度简化的电路图，

图2示出了在不同示例性实施例的情况下机动车辆的高度简化的电路图，

图3显示了电能存储器的截面，

图4示出了响应于在电能存储器上施加力的图3的视图。

具体实施方式

如在图1中以高度简化的方式示出的，机动车辆1具有集成到机动车辆1的车载电气系统3中的多个用电器2。用电器2能够是例如驱动装置4、导航装置5以及用于与车辆外部位置通信的通信装置6。用电器2由电能存储器7供电，电能存储器7电连接到车载电气系统3。所示出的电能存储器7具有主供电网8以及应急供电网9，应急供电网9与主供电网8分开，尤其是电隔离。主供电网8经由主连接装置10电连接到车载电气系统3，因此向用电器2供电。应急供电网9能够经由应急连接装置11连接到车载电气系统3，其中该连接以虚线方式相应地示出。如果需要的话，应急供电网9由此能够经由应急连接装置11电连接到车载电气系统3，以便为至少一个用电器2供电。尤其是当主供电网8中存在干扰时和/或当主供电网8损坏时(例如由于施加力)，尤其发生事故时，使用应急供电网9。机动车辆1在此具有控制装置12，控制装置12相应地控制机动车辆1。在所示的示例中，不是所有的用电器2而是选择的用电器2(在所示的示例中是仅作为例子的通信设备6)经由应急供电网9被供电。为此目的，应急供电网9能够电连接到车载电气系统3的一部分，尤其是连接到车载电气系统3的未示出的子网。

图2中能够看到机动车辆1的一个不同的实施例。在该实施例的情况下，应急供电网9与车载电气系统3不电接触或者不接触，主供电网8电连接到车载电气系统3。实际上，提供了第二车载电气系统3,3'，选择的用电器2也集成在第二车载电气系统3、3'中并且能够经由应急供电网9供电。

控制装置12实施为使得尤其在主供电网8受到损坏或干扰的情况下，例如发生事故时，其将主供电网8与车载电气系统3分开，并且经由应急供电网9建立对选择的2的用电器的供电。这尤其是通过建立与图2的第二车载电气系统3'或图1的子网的电连接实现的。

图3中示出了这种电能存储器7的示例。电能存储器7具有多个主单元模块13，主单元模块13在每个情形下包括多个蓄电池单元14。各个主单元模块13的蓄电池单元14分别电接触或互相连接。为此，各个主单元模块13的蓄电池单元14能够串联或并联。主单元模块13还分别彼此电接触或互相连接，从而形成电能存储器7的主供电网8(参见图1和图2)。主单元模块13由此布置在电能存储器7的主壳体15中。在所示出的示例中，包括规则布置的栅格段17的栅格结构16布置在主壳体15中，其中这样的主单元模块13布置在相应的栅格段17中。

电能存储器7还具有应急单元模块18，应急单元模块18具有分别彼此电接触或互相连接的多个蓄电池单元35。应急单元模块18的蓄电池单元35由此形成应急供电网9(见图1和图2)。应急单元模块18的蓄电池单元35布置在与主壳体15分开的应急壳体19中。因此，应急壳体19优选具有比主壳体15更高的机械稳定性，能够实施为单壳式壳体20。

在所示的示例中，应急壳体19、由此应急单元模块18布置在主壳体15中并且被主单元模块13包围。因此，主单元模块13在应急壳体19的周向方向21上以闭合方式包围应急壳体19，使得至少一个这种主单元模块13在每个情形下在纵向方向22上以及在横向方向23上布置在应急壳体19与主壳体15的壁24之间，横向方向23与纵向方向22成直角地延伸。在所示的示例中，两个这种主单元模块13在每个情形下在相应的纵向方向22和横向方向23上布置在应急壳体19与主壳体15的壁24之间。在所示的视图中，应急单元模块18或应急壳体19分别在纵向方向22上和在横向方向23上基本居中地布置在主壳体15中。主单元模块13和主壳体15因此分别形成用于应急单元模块18或应急壳体19的挤压区域，用于消散动能。应急单元模块18或应急壳体19分别布置在栅格结构16的对应的栅格段17中。

此外能够看出，在所示的实施例中，设置有四个杆25，它们与纵向方向22成直角并且与横向方向23成直角地延伸，并且在每个情形下牢固地连接主壳体15的对应壁，由于视图是不可见的。杆25形成栅格段17的拐角，应急单元模块18布置在栅格段17中。杆25由此形成保持架26，应急单元模块18或应急壳体19分别布置在保持架26中。应急壳体19由此能够支撑在至少一个杆25上，因此能够可移动地布置在主壳体15中。

此外能够看到，所示实例中的应急连接装置11具有三个不同的连接件27。因此，在应急单元模块18的操作期间，在相应的连接件27处施加不同的电压，使得对不同的用电器2供电。相应的连接件27能够分别电连接到相同的车载电气系统3或子车载电气系统3，或者不同的车辆供电源3。

此外能够看出，在应急壳体19中相应布置了操作所必需的机动车辆的或电能存储器7的其它部件。这些部件例如包括电气转换器28、尤其电压转换器29；用于控制电能存储器7的管理系统30；通信装置31、尤其图1和图2所示的通信装置6，用于与车辆外部位置或应急响应中心通信；以及用于电力发送和接收电流的接口32。

图4示出了一个状态，其中如用圆柱33表示的那样，例如由于事故，导致向电能存储器7施加力。能够看出的是，力的施加最初导致主壳体15的变形以及主单元模块13的移位，使得施加的力显著减小。至少在最初时，主单元模块13的移动仅导致栅格结构16的变形，使得主单元模块13保持未损坏。然而，由于主单元模块13的移位，主供电网8被中断。能够看出的是，当施加力时，应急单元模块18没有损坏或受到影响。由于力的作用，应急单元模块18由此仅在主壳体15内稍微转动。由于应急连接装置11或连接件27分别配备为弹性的或可变形的结果，应急连接装置11由此不被损坏，对应的电连接不断开，从而响应于这种施加的力也确保了所选择的用电器2的电力供应。布置在应急壳体19中的另外部件保持不受损坏以及可操作，尤其是转换器28、管理系统30、通信装置31或接口32。

响应于这种施加的力，主供电网8和车载电气系统3之间的电连接例如在控制装置12的帮助下优选地断开。因此，仅选择的用电器2经由应急供电网9被供电。

为了仅当相应事件发生时消耗或提供存储在应急单元模块18中的能量，优选的是，应急单元模块18的监控由主供电网8因而由主单元模块13供电。为此，在主供电网8或主单元模块13与应急单元模块18之间设置可切换的电触头34。如图3和图4的组合所示，电触头34实施为使得当施加力时，尤其当施加预定力时，电连接被中断。由此尤其避免由于施加力、尤其对电触头34施加力而导致应急单元模块18的损坏。

用于控制应急单元模块18的温度的未示出的温度控制装置也能够经由电触头34供电。如果电触头34中断，则温度控制装置优选由应急单元模块18本身供电，尤其是由应急供电网9供电。

也可设想的是，当应急单元模块18的电荷状态下降到预定值以下时，例如在应急单元模块18的最大电荷状态的80％以下时，经由至少一个这种主单元模块13、尤其是通过主供电网8对应急单元模块18再充电。为此，应急单元模块18能够经由电触头34或其他未示出的电触头连接到主供电网8。