电池系统和将电池系统与所连接的耗电器隔离的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池系统，其具有至少一个电池单池和至少一个用于连接耗电器的连接接触部，其中在所述至少一个连接接触部以前连接至少一个可借助于控制电路来控制的开关元件，其中所述至少一个开关元件在闭合的控制电路的情况下被闭合并且在中断的控制电路的情况下被断开。
[0002]除此之外，本发明还涉及一种用于借助于至少一个连接在至少一个连接接触部以前的开关元件来将具有至少一个电池单池的电池系统与通过所述至少一个连接接触部连接到电池系统上的耗电器电隔离的方法，所述开关元件借助于控制电路被控制为使得所述至少一个开关元件在闭合的控制电路的情况下被闭合并且在中断的控制电路的情况下被断开。
【背景技术】
[0003]电池系统尤其对于电动性非常重要。尤其是在混合动力、插电式混合动力或者电动车辆中所使用的电池系统通常包括多个彼此电接线成电池模块的电池单池。由于锂离子单池的比较高的能量密度，其优选地用作电池系统中的可再充电的电池单池。
[0004]除了电池单池以外，电池系统通常包括多个继电器、保险装置和传感器。用于连接耗电器的连接接触部尤其是由高压插头(HV插头)来提供。为了将电池系统与耗电器或与用于给电池系统的电池单池充电的充电设备电隔离，已知的是，在正连接接触部和负连接接触部之前分别连接主继电器(继电器HV+或继电器HV —)。在此，仅当两个主继电器都被闭合时才实现向所连接的耗电器的能量输出以及从充电设备的能量接收。尤其是当电池系统在所定义的额定运行极限之外运行时，尤其是当超过关于电池单池温度、电池单池电压和/或所出现的电流的极限值时，需要断开主继电器并且因此将电池系统与耗电器或充电设备电隔离。
[0005]为了监视和调节电池系统参数、如尤其是电池单池电压和/或电池单池温度，已知的是，在电池系统中使用电池管理系统和单池监视单元、尤其是所谓的CellSupervis1n Circuit (单池监视电路，CSC)。由单池监视单元检测的电池系统参数被传输给电池管理系统或电池管理系统的控制设备、尤其是传输给所谓的Battery Control Unit(电池控制单元，BCU)。在此，关于遵循预定义的电池单池温度，尤其已知的是，借助于温度传感器来测量电池单池的当前电池单池温度，其中测量值由单池监视单元来检测并且由单池监视单元传输给电池管理系统。在此，如果确定超过预定义的极限值，则电池管理系统将电池系统的主继电器操控为使得其断开。因此，为了主继电器断开，从传感器到单池监视单元到电池管理系统到主继电器的信号路径必须无故障地工作。
[0006]如果在信号路径之一中例如由于单池监视单元与电池管理系统之间的通信线路上的干扰而出现故障，则不能探测出超过极限值，使得主继电器不被断开。作为其结果，到电池系统的进一步能量输送或从电池系统的能量接收可导致温度进一步提高。
[0007]从印刷品DE 10 2011 115 908 Al中已知，电动自行车的电池系统的电池管理系统至少可以通过温度传感器检测温度。在此公开了，在电池管理系统中可以存放逐步升级的故障路径的多个开关级，并且在探测到蓄电池组内的诸如过压、欠压、短路或超温的状态时触发保险丝。
[0008]除此之外，从印刷品DE 10 2008 040 345 Al中已知如下的热熔保险装置，所述热熔保险装置用于使到用于在汽车领域中使用的电模块中的电流中断。
[0009]从印刷品KR 1020040036819 A中还已知用于移动电子终端设备的电池组，该电池组尤其是包括保护电路和保险装置。在此，借助于温度传感器来检测在充电/放电时的温度并且将其与参考值相比较，其中该比较的结果可以用作保险装置的控制信号。
[0010]在此背景下，本发明的任务是将开头所述的电池系统尤其是进行如下改进，即在超过预定义的电池单池温度时优选地以少量技术构造成本进一步提高断开主继电器的可靠性。
【发明内容】
[0011]为了解决该任务，提出一种电池系统，其具有至少一个电池单池和至少一个用于连接耗电器的连接接触部，其中在所述至少一个连接接触部之前连接至少一个可借助于控制电路来控制的开关元件，其中所述至少一个开关元件在闭合的控制电路的情况下被闭合并且在中断的控制电路的情况下被断开，其中控制电路包括至少一个热熔保险装置，所述热熔保险装置在触发时使控制电路中断，并且其中所述至少一个热熔保险装置被分配给所述至少一个电池单池。通过所述至少一个热熔保险装置的触发，因此有利地使已经将所述至少一个开关元件保持闭合的控制电路中断，使得所述至少一个开关元件断开。由此，有利地将连接到所述至少一个连接接触部的耗电器或连接到所述至少一个连接接触部的充电设备与电池系统电隔呙。
[0012]在此，有利地不需要控制设备必须通过操控或触发所述至少一个开关元件来触发所述至少一个开关元件的断开。因此，通过所述至少一个被集成到所述至少一个开关元件的控制电路中的热熔保险装置，断开所述至少一个开关元件以用于将电池系统与耗电器或充电设备电隔离有利地被显著减小到温度检测。如果超过所述至少一个热熔保险装置被设计针对的极限温度，则热熔保险装置触发，控制电路被中断，所述至少一个开关元件不再保持闭合并且断开，由此将电池系统与所连接的耗电器隔离，其中所述耗电器也可以是充电设备。优选地将热熔保险装置布置在电池系统的所述至少一个电池单池处。
[0013]尤其是规定，根据本发明的电池系统被构造为用于在混合动力、插电式混合动力或电动车辆中运行的储能器。此外尤其是规定，电池系统包括多个电池单池、尤其是可再充电的锂离子单池。根据本发明的一个构造变型，电池系统是具有多个彼此电串联和/或电并联的电池单池、优选锂离子单池的电池模块。
[0014]所述至少一个开关元件优选地被构造为电池系统的主继电器或主接触器(Hauptschaltschutz)ο尤其是规定，将所述至少一个开关元件构造成根据电磁原理工作的机械继电器。也就是说，在所述至少一个开关元件的这种构型的情况下，通过控制电路有电流流经所述至少一个开关元件的励磁线圈，其中所述开关元件通过结果得到的磁场保持闭合。如果没有电流流经控制电路并且因此也不流经励磁线圈，则所述至少一个开关元件断开。
[0015]通过本发明尤其是有利地使得能够在超过温度极限值时主动地断开被构造成电池系统的主继电器的开关元件，而控制设备有利地不必触发主继电器的断开。更确切地，在超过温度极限值时主动地将使继电器保持闭合的电压供给中断。由此，有利地提高在超过温度极限值时断开主继电器的可靠性，因为取消了通过温度传感器对电池单池温度的检测以及将所检测的电池单池温度测量值传输给控制设备和对所检测的电池单池温度测量值的分析。由此，有利地减小了系统在超过温度极限值时的易错性以及由此提高了系统的安全性。
[0016]根据本发明的一个优选构型规定，电池系统包括电池管理系统，其中电池管理系统为控制电路提供电压供给。用于提供控制电路的电压供给的构造上的成本由此有利地小。
[0017]根据本发明的另一有利的构型规定，电池系统包括电池管理系统，其中电池管理系统被构造为控制所述至少一个开关元件。在此尤其是规定，电池管理系统也为控制电路提供电压供给。按照根据本发明的电池系统的一个有利构型，对所述至少一个开关元件的控制由电池管理系统通过如下方式来实现:至少一个温度传感器测量至少一个电池单池的电池单池温度，所测量的电池单池温度作为测量值被电池系统的至少一个单池监视单元检测，所检测的测量值由所述至少一个单池监视单元传输给电池系统的电池管理系统，所述电池管理系统借助于分析单元、尤其是比较器电路探测到预定义的电池单池温度值被超过并且主动地操控所述至少一个开关元件断开，其方式尤其是，电池管理系统使控制电路的电压供给中断。
[0018]由此，有利地进一步提高了在超过温度极限值的情况下断开所述至少一个开关元件的可靠性，因为提供了用于断开所述至少一个开关元件的另一触发机制。如果所述至少一个热熔保险装置有故障地未触发，则有利地通过被构造用于控制所述至少一个开关元件的电池管理系统来提供另一可能性来断开所述至少一个开关元件以便因此将电池系统与耗电器隔离。根据本发明的一个有利的构型变型尤其是规定，电池系统的所述至少一个开关元件主要由电池管理系统来控制，并且通过触发所述至少一个热熔保险装置以及与之联系的对控制电路的中断来断开所述至少一个开关元件是次要的保险系统。在此，热熔保险装置的触发行为有利地被规定为使得热熔保险装置在比电池管理系统触发所述至少一个开关元件的断开的温度优选地大1%至5%之间的温度情况下触发。通过热熔保险装置的机械设计，触发温度可以优选有针对性地来调整。
[0019]根据本发明的另一有利的构型规定，电池系统具有至少一个单池监视单元用于监视所述至少一个电池单池的至少一个电池单池参数，其中所述至少一个单池监视单元被集成到控制电路中。电池单池参数尤其是电池单池温度或者电池单池电压或者电池单池电流。由于所述至少一个单池监视单元同样需要电压供给线路，因此当所述至少一个单池监视单元被集成到控制电路中时，电路成本或布线成本有利地降低。所述至少一个单池监视单元有利地是Cell Supervising Circuit (单池监视电路)。
[0020]根据本发明的另一有利的构型规定，所述至少一个电池单池具有用于测量电池单池温度的温度传感器，其中在所述温度传感器中分别集成热熔保险装置。由此，用于制造根据本发明的电池系统的成本被有利地进一步降低，因为通常在电池系统、尤其是用在电动车辆中的电池系统的情况下给至少一组电池单池分别分配温度传感器，以便检测电池单池温度。在此，所检测的电池单池温度尤其是被用于控制用于对电池单池进行温控的冷却装置。
[0021]按照根据本发明的电池系统的另一有利的构型，控制电路被构造成环形线路。尤其是规定，所述至少一个