安全运行电化学高压储能器的方法和电化学高压储能器与流程

1.本发明涉及一种用于安全运行电化学高压储能器的方法和一种电化学高压储能器。


背景技术：

2.为了实现驱动装置的电气化，需要电池为驱动电动机和车载系统提供足够的能量。为此，需要数百伏的电压电平，其中，电池由多个电池单元组成，这些电池单元优选地串联连接。从60v的电压水平起，在处理相应的电池时必须采取特殊的保护措施，因为在处理不当的情况下，高电压意味着致命的风险，相应的法律规定也会生效。


技术实现要素：

3.本发明的任务是避免这种风险。
4.在根据本发明的用于安全运行电化学高压储能器的方法中，电化学高压储能器具有多个电化学储能模块并且每个电化学储能单元具有半导体开关，该方法包括通过以下方式提供电化学储能模块：根据当前的充电状态将电化学储能单元分组为电化学储能模块，其中，将相应的储能单元的半导体开关闭合，并且每个电化学储能模块具有小于60v的总电压。该方法包括根据不同的安全条件将所提供的电化学储能模块接通到总线系统上，并且包括借助加密密钥来解锁该电化学高压储能器。
5.在此的优点是，高压储能器的储存和运输无危险地进行。
6.在一种扩展方案中，安全条件包括电化学高压储能器的引导电流的部分的触碰安全型围护。
7.在此有利的是，打开围护会使各个电化学储能单元钝化。
8.在另一构型中，安全条件包括与所解锁的控制设备，例如与电池管理系统的控制设备或与发动机控制设备的连接。
9.在此的优点是，储能单元或储能模块的由缺陷引起的故障不会导致整个高压储能器的关断。由此避免车辆没有电流并且不能继续行走。与安全性相关的系统例如转向装置或制动系统保持功能正常。
10.在一种扩展方案中，使用加密密钥，尤其用作防盗锁死装置，以便防止未经授权地将所述电化学高压储能器投入运行。
11.在此有利的是，可以钝化电动车辆中最昂贵的车辆部件，并且由此减少盗窃的诱因。
12.在另一构型中，使用加密密钥，以便实现地理围栏。在这种情况下，由导航系统或车辆控制设备激活对电池的钝化。
13.在此的优点是，可以在紧急情况下保持短作用距离的附加机动性，例如当车辆处于诸如铁路交叉道口之类的危险区域中时。
14.在一种扩展方案中，使用加密密钥，以便避免产品剽窃。
15.在此的优点是，可以防止将未经授权的部件引入到市场中，从而降低经济和技术风险。
16.在另一构型中，使用加密密钥，以便接通并联连接的电化学储能单元。
17.在此的优点是，提高了电化学高压储能器的作用距离、运行持续时间和性能。
18.电化学高压储能器包括多个电化学储能单元。根据本发明，电化学储能单元被分组成电化学储能模块，其中，电化学储能模块具有小于60v的电压。电化学高压储能器具有中央控制设备，该中央控制设备设置为用于询问安全条件并且借助加密密钥来解锁电化学高压储能器。
19.其他优点从实施例的以下描述和从属权利要求中得出。
附图说明
20.下面基于优选的实施方式和附图阐述本发明。附图示出：
21.图1示出根据本发明的用于安全运行电化学高压储能器的方法，并且
22.图2示出根据本发明的电化学高压储能器的原理电路图。
具体实施方式
23.图1示出根据本发明的用于安全运行电化学高压储能器的方法100。电化学高压储能器具有多个电化学储能模块。这些电化学储能模块包括多个电化学储能单元。在此，每个电化学储能单元或电化学储能单元组分别具有一个半导体开关。方法100以提供具有小于60v的总电压的电化学储能模块开始，其方式为：根据当前的充电状态将所述电化学储能单元分组成电化学储能模块。在此，将相应的电化学储能单元或电化学储能单元组的半导体开关闭合。在此，监控整个高压储能器的电池管理系统按照要求决定储能单元的接通。
24.电化学储能单元例如是锂离子单元。其最大单元电压为4.2v。因此，允许最多14个这样的单元串联连接，使得电化学储能模块的总电压小于60v。在随后的步骤120中，根据不同的安全条件将所提供的储能模块接通到总线系统上。在随后的步骤130中，借助加密密钥解锁电化学高压储能器。换句话说，当满足特定的解锁条件时，才将完全组装好的高压储能器解锁为高压电池。因此，在安全投入运行之前，在电化学高压储能器的任何位置处都不存在大于60v的电压。
25.安全条件包括电化学高压储能器引导电流的部分的触碰安全型壳体或与所解锁的控制设备的连接。
26.在此，使用加密密钥，以便防止未经授权地将电化学高压储能器投入运行、以便实现地理围栏、以便避免产品剽窃或者以便接通并联连接的电化学储能单元。
27.图2示出电化学高压储能器200的原理电路图。电化学高压储能器200包括多个电化学储能单元201和总线系统206，所述电化学储能单元尤其包括锂离子单元。将电化学储能单元201虚拟地分组成电化学储能模块203。在这种情况下，虚拟意味着将电化学储能单元201根据其充电状态组合成电化学储能模块。电化学储能单元201或电化学储能单元201的组分别具有一个半导体开关202。在此，半导体开关202布置在各个电化学储能单元201之上或之中。图2示例性地示出半导体开关202在储能模块203中的各个储能单元201之上的布置。半导体开关202例如是金氧半场效晶体管(mosfet)。半导体开关202在打开状态下能够
通过控制设备204以无电流的方式电子操控。控制设备204例如是电池管理系统的控制设备，该电池管理系统被共同围护在高压储能器的壳体中或者替代地安装在车辆中的其他位置处。这在图2中针对半导体开关202通过虚线示例性地示出。根据电化学高压储能器200的特定的解锁条件，通过另外的半导体开关205将被虚拟地分组的储能模块203切换到总线系统206上。特定的解锁条件例如是存在加密密钥。
28.该电化学高压储能器可应用于所有类型的电动车辆中。此外，该电化学高压储能器可应用于由串行连接的电化学储能单元供电的电动工具中。


技术特征：
1.一种用于安全运行电化学高压储能器的方法(100)，其中，所述电化学高压储能器具有带有多个电化学储能单元的多个电化学储能模块，其中，每个电化学储能单元包括半导体开关，所述方法具有如下步骤：
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通过以下方式提供(110)电化学储能模块：根据当前的充电状态将电化学储能单元分组成电化学储能模块，其中，将相应的储能单元的半导体开关闭合，并且每个电化学储能模块具有小于60v的总电压，
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根据不同的安全条件将所提供的电化学储能模块接通(120)到总线系统上，并且
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借助加密密钥解锁(130)所述电化学高压储能器。2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述安全条件包括所述电化学高压储能器的引导电流的部分的触碰安全型壳体。3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，所述安全条件包括与所解锁的控制设备的连接。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，使用所述加密密钥，尤其用作防盗锁死装置，以便防止未经授权地将所述电化学高压储能器投入运行。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其特征在于，使用所述加密密钥，以便实现地理围栏。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其特征在于，使用所述加密密钥，以便避免产品剽窃。7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100)，其特征在于，使用所述加密密钥，以便接通并联连接的电化学储能单元。8.一种电化学高压储能器(200)，其具有多个电化学储能单元(201)，其特征在于，所述电化学储能单元(201)被分组成电化学储能模块(203)，其中，所述电化学储能模块(203)具有小于60v的电压，并且，设置中央控制设备，所述中央控制设备设置为用于询问安全条件并且借助加密密钥来解锁所述电化学高压储能器。

技术总结
本发明涉及一种用于安全运行电化学高压储能器的方法(100)，其中，所述电化学高压储能器具有带有多个电化学储能单元的多个电化学储能模块，其中，每个电化学储能单元包括半导体开关，所述方法具有如下步骤：通过以下方式提供(110)电化学储能模块：根据当前的充电状态将电化学储能单元分组至电化学储能模块，其中，将相应的储能单元的半导体开关闭合，并且每个电化学储能模块具有小于60V的总电压，根据不同的安全条件将所提供的电化学储能模块接通(120)到总线系统上，并且借助加密密钥解锁(130)所述电化学高压储能器。本发明还涉及一种电化学高压储能器。一种电化学高压储能器。一种电化学高压储能器。


技术研发人员：E
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2022/1/13