在排气时具有电流中断的电池单池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池单池，具有在电池单池的内部中的超压的情况下用于从电池单池的内部逸出气体的单池排气口，其中，电池单池连接到一个电流引取通路上，该电流引取通路被设置用于来自电池单池的电流流动，和在该电流引取通路中布置中断装置，它借助于控制输入端可以以电的方式操作并且借助于该中断装置可以中断来自电池单池的电流流动。此外本发明涉及一种对电池单池通过单池排气口的排气产生反应的方法，其中，电池单池具有电流引取通路和布置在该电流引取通路中的可电操作的中断装置。
【背景技术】
[0002]在用于电动机动车的锂离子电池中通常将多个单独电池串联，用以实现高电压，通常是一种所谓的高伏电压。如果电池单池由于故障被损坏，那么它的内压会升高。故障例如是内部短路、过载和由于过高电流产生的负荷。如果内压升高过多，那么单池外壳可能打开并且大多数为有毒的气体与依据单池化学物而不同的成分一起从单池中逸出。通过当前的诊断方法不能够可靠地识别单池外壳的打开。如果单池外壳由于内压在单池排气口处已经打开，如果单池继续承受电流引取时，则存在电池被继续损坏或破坏或烧毁的危险，因为这使得电池的温度继续升高。根据现有技术，目前的具有棱柱形状的电池具有排气口，通过该排气口在电池中形成的气体在一定的超压下被放出。术语“电池”在此处也指二次电池或蓄电池。
[0003]在现有技术中已知US2002/0004160，按照它，为了控制电流限制元件使用一个NTC电阻。电流限制元件按照该文献的教导包括一个保险丝。但是由此不是电池而是NTC电阻被保护。
[0004]在现有技术中还已知US2010/079002，它也具有NTC电阻和电流中断装置。NTC电阻用于监控电池在运行中的温度，因此电池可以通过改变负荷比或多或少强度地被卸载。
【发明内容】
[0005]本发明的主题在于一种电池单池，在其电池排气口处设置电的操纵装置的至少一个对温度敏感的部件，它对温度升高产生反应，由此可切换控制输出端。该控制输出端与中断装置的操作输入端连接，中断装置在操作时中断来自或者进入电池单池的电流流动。尤其地，该温度敏感的部件是温度传感器，优选是NTC温度传感器(热导体/热敏电阻)。备选地，例如也可以利用其它的部件的与温度相关的特性，这些部件此外还具有其它的功能。操纵装置的温度敏感的部件除了传感器以外还附加地具有再处理电子装置，它处理/准备传感器信号。操纵装置的温度敏感的部件最好具有特别是温度传感器、小的热容量，由此来自电池单池内部的热的或高温的气体能够快速加热该温度传感器。从打开电池排气口直到触发中断装置的反应时间最好为小于5秒钟，特别优选地小于I秒钟。这种快速的反应减少电池单池被继续的电流流动的进一步加热。优选地，中断装置布置在整个电池的高压通路中，被过热的电池单池形成该整个电池的一部分。在断开高压通路情况下，最好不再从该整个电池中引取电流。因此使用者必须调整运行。周围的电池单池此时也不再加热已经被过热的电池单池，由此进一步降低电池单池被进一步损坏或燃烧的危险。特别优选地，NTC电阻，尤其是具有陡斜的特征曲线的NTC电阻被用于可直接地操作中断装置。优选地，作为中断装置附加地使用烟火制造术的开关。此时本发明的一个特别的优点是，高压通路的中断可以完全被动地进行并且不需要用于电路中断的附加的硬件或控制软件。
[0006]从属权利要求示出本发明的优选的扩展方案。
[0007]在电池单池的一个实施方式中，操纵装置可以被供给来自电池单池的电流，在该电池单池的电池排气口上设置其对温度敏感的部件。由此得到一种具有短的电缆长度的自给自足的单元的优点，因此例如在电动机动车事故时例如电缆被损坏并且由此操纵装置失效的概率很小。这提高了安全性。
[0008]在电池单池的另一个实施方式中，操纵装置是对温度敏感的电阻，尤其是NTC电阻。在一个实施例中，仅仅使用一个这种NTC电阻作为操纵装置就足够了，但是在另一个实施例中，由于通常持续地随着温度升高的特性曲线，在该NTC电阻之后还连接一个装置，该装置实现一种开关阈值函数。这意味着，当温度敏感电阻得到一个确定的电阻值时，在操纵装置的输出端上发生突变的状态变化。NTC电阻此外具有成本有利的优点。
[0009]在另一个实施方式中，温度敏感的电阻连接到一个开关阈值装置上。该开关阈值装置是操纵装置的一部分并且使得当温度敏感的电阻高于一个电阻阈值时，在操纵装置的控制输出端上施加一个很小的电压或者没有电压，这在NTC电阻情况下对应于一个低于阈值温度的温度。此外，当温度敏感的电阻小于该阈值电阻时，在操纵装置的控制输出端上施加一个高的电压，这在NTC电阻情况下对应于一个高于阈值温度的温度。因此，开关阈值装置导致操纵装置的控制输出端的数字式特性，因此中断装置的控制(致动)明确地存在或者明确地不存在。该开关阈值装置尤其可以是二极管或者压敏电阻(可调电阻)，其二极管电压可以相应地产生在一个低电压和一个高电压之间的转换。高电压尤其足以操作中断装置，而低电压或无电压则不能够操作中断装置。备选地，中断装置也可以通过中断来自电池单池的电流流动对在其操作输入端上的低电压或无电压产生反应。此时开关阈值装置的逻辑电路被反向地设计。这与对温度敏感的电阻是热敏电阻(热导体)或是正温度系数半导体元件(冷导体)无关，并且操纵装置匹配于中断装置的操作电平。在另一个变型方案中，与上面描述的相反，控制输入端的电平可以在一种电阻情况下高于电阻阈值I和低于阈值O。当使用例如具有非常陡的特征曲线斜率的NTC电阻时，可以取消开关阈值装置。
[0010]在电池单池的另一个实施方式中，该电池单池是一个由多个电池单池组成的电池的一部分。通过串联，该电池在高伏电压通路上提供高伏电压，通过该通路可以将来自电池的电流引出或者储存在该电池中。高伏电压通路可以通过中断装置中断。
[0011]在电池单池的另一个实施方式中，中断装置被设置用于，它在一个电操作之后，即在一个功能上相关的时间上，使来自电池单池的电流流动中断。尤其地，所述电操作可以是不可逆的，因此操纵装置例如必须被更换，以便重新建立原始状态。特别优选地，中断装置是可电触发的烟火制造术开关。这种开关包括一种化学剂，它可以以电的方式产生反应并且借助于该化学剂可以中断来自电池单池的电流流动。一种典型的烟火制造术开关具有两个主触头和两个控制触头。来自电池单池的电流经由主触头流动，而控制触头被设置用于连接到操纵装置的控制输出端上。
[0012]在电池单池的另一个实施方式中，电池单池的温度可以用操纵装置的对温度敏感的部件来测量。这尤其适用于温度低于一个开关阈值装置上的开关阈值时。测量的温度可以传输给上位的单元，例如电池控制装置或发动机控制装置。
[0013]在本发明的另一个方面，建议一种用于对电池单池通过电池排气口的排气产生反应的方法。电池单池具有电流引取通路和在电流引取通路中的中断装置，因此经由电流引取通路流向电池单池或从电池单池流出的电流可以被中断。在电池排气口处设置用于中断装置的操纵装置的对温度敏感的部件。该对温度敏感的部件依据温度改变物理特性，尤其是电阻。操纵装置如此地利用这一点，即它在一个控制输出端处将一个信号发送到一个中断装置上，该中断装置随后中断来自电池的电流流动。中断装置被以电的方式操作并且当操纵装置的温度敏感部件上的温度升高时发生中断。在一个优选实施例中，可以借助于合适的温度传感器，例如NTC电阻，尤其是其具有陡的特征曲线，在没有进一步再处理该NTC电阻的信号下，操作该中断装置。也可以设想，为了确定升高的温度，将温度敏感部件的信号以电的或电子的方式与一个比较温度进行比较，其例如在安全距离下高于典型的最大的工作温度，或者将温度敏感部件的信号的变化与一个阈值-温度梯度比较并且相应地控制一个控制输出端。作为该方法的优点，具有也适用于前述的电池单池的相同的优点。
[0014]在该方法的一个实施方式中，中断装置产生来自电池单池的电流流动的持久的尤其是不可逆的中断。优选该中断装置实施成烟火制造术开关。
[0015]以下参照附图详细说明本发明的实施例。
【附图说明】
[0016]在附图中示出:
图1是按照本发明的一个电池单池的示意透视图，带有单池排气口和温度传感器，
图2是单池排气口的一个实施方式详细的剖视图，
图3是一个通气元件的视图，
图4是按照本发明的具有棱柱形状的电池单池的分解图，和图5是一个电池的示意图，其包括按照本发明的电池单池。
【具体实施方式】
[0017]图1示出电池单池I的示意图，具有外壳2，两个连接极(接线柱)3和4，单池排气口 5，在其中布置安全通气元件6。安全通气元件6处于一种打开的状态下，在该状态下气体可以从电池单池I的外壳2的内部向外渗透。安全通气元件6具有比通气口 5更大的尺寸，如作为安全通气元件6的尺寸标记的虚线6a所示。此外在通气口 5中布置具有连接导线7a的温度传感器7。通过它的定位，温度传感器7被通过安全通气元件6进出的气体加热。这可以由连接导线7a中的信号来确定。
[0018]图2在剖视图中详细示出电池单池的单池排气口 5和包围电池单池的部件。单池排气口 5位于电池单池的盖板8中并且由通气元件6封闭。通气元件6在电池单池内部中的超压情况下打开，其方式是它裂开。在单池排气口中布置具有