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CN107210418A - 用于机动车电池的电池单体、电池以及机动车 - Google Patents

用于机动车电池的电池单体、电池以及机动车 Download PDF

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CN107210418A CN201680009634.0A CN201680009634A CN107210418A CN 107210418 A CN107210418 A CN 107210418A CN 201680009634 A CN201680009634 A CN 201680009634A CN 107210418 A CN107210418 A CN 107210418A
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Abstract

本发明涉及用于机动车电池的电池单体(1)，该电池单体具有包括第一电极(4)和第二电极(5)的电元件(2)、包括第一连接端(6)和第二连接端(7)的电池单体壳体(3)、至少一个用于检测电池单体(1)的物理和/或化学特性的传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)、和控制装置(19)，其中，电元件(2)布置在电池单体壳体(3)中，其中，电池单体(1)具有开关装置(S)，借助开关装置可使第一连接端(6)和第二连接端(7)电连接，并且控制装置(19)对此设计成，根据由至少一个传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)检测到的物理和/或化学特性闭合开关装置(S)以用于桥接电池单体(1)。本发明还涉及电池以及机动车。

Description

用于机动车电池的电池单体、电池以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车电池的电池单体，该电池单体具有包括第一电极和第二电极的电元件、包括第一连接端和第二连接端的电池单体壳体、至少一个用于检测电池单体的物理和/或化学特性的传感器装置和控制装置，其中，电元件布置在电池单体壳体中。本发明还涉及一种电池以及机动车。
背景技术
在已知的电池单体中通常在电池单体壳体中分别布置有一个电元件。为了提供确定的电压或确定的电流，可将多个电池单体联接成电池。如今，该电池尤其作为牵引电池应用在机动车中、例如电动车辆或混合动力车辆中以用于驱动机动车。然而，在机动车中使用该电池时该电池必须满足一定的要求。因为牵引电池可提供几百伏特电压，必须有特殊的安全措施，以用于例如避免对人员造成危害。此外，必须确保电池的高度可支配性/可用性。这种高度可支配性尤其与电池的受损程度或老化相关。因为电池单体受制造决定在其容量及其内阻方面有波动，因此电池单体通常具有不同的充电和放电速度。对此，在单个电池单体例如被深度放电或过量充电时会损坏电池。对此，尤其在电池单体的串联电路中，电池单体的损坏或失效会导致整个电池失效。
由现有技术已知用于监测电池或各个电池单体的措施。DE 10 2010 011 740 A1揭示了一种电池，在该电池中通过传感器检测单个电池单体的状态并且无线地发送给上级的中央单元。在WO2012/034045 A1中描述了一种电池监测系统，在该电池监测系统中在电池单体上或中安装测量装置。WO 2004/047215 A1也公开了一种电池管理系统，在其中为了延长电池的使用寿命而监测该电池的物理特性。
发明内容
本发明的目的是，使电池单体构造得特别可靠。
根据本发明，该目的通过具有独立权利要求所述特征的电池单体、电池以及机动车实现。本发明的有利实施方式是从属权利要求、说明书和附图的主题。
根据本发明的用于机动车电池的电池单体包括具有第一电极和第二电极的电元件、具有第一连接端和第二连接端的电池单体壳体、至少一个用于检测电池单体的物理和/或化学特性的传感器装置和控制装置，其中，电元件布置在电池单体壳体中。此外，电池单体具有开关装置，借助开关装置可使第一连接端和第二连接端电连接。此外，控制装置设计成，根据由传感器装置检测到的物理和/或化学特性闭合开关装置以用于桥接/跨接电池单体。
电元件尤其构造成二次电池，二次电池可被放电以用于为电气部件供电并且在放电之后可再次充电。电元件布置在电池单体壳体中，其中，电元件的第一电极与第一连接端电联接并且电元件的第二电极与第二连接端电联接。因此，可在连接端上截取由电元件提供的电能例如以用于为电气部件供电。也能够经由连接端将能量输送给电元件以进行充电。此外，电池单体可经由连接端与其他的同种类的电池单体联接成电池。
至少一个传感器装置用于检测电池单体的物理和/或化学特性，该至少一个传感器装置可布置在电池单体壳体之内或之外。至少一个传感器装置或该传感器可构造成所谓的微机电系统(MEMS)。传感器例如可构造成以下传感器中的至少一种：振动传感器，加速度传感器，陀螺仪，温度传感器，力传感器，压力传感器，弯曲传感器，应变式传感器，位移传感器，倾斜传感器，距离传感器，接近传感器，光学传感器、例如光传感器，光敏传感器，UV传感器，颜色传感器，红外传感器、尤其NDIR(非色散红外)传感器，光谱传感器，用于液位测量、例如用于测量电解液的液位的传感器，用于电导率测量、例如用于测量电解液的电导率的传感器，用于探测微粒以便证明自由的、运动的分子、原子或基本粒子的传感器，用于电流测量的传感器，磁场传感器，霍尔传感器，用于电压测量的传感器，气敏传感器、例如用于获取电池单体之内的气体组成，电化学传感器、例如用于获取电解液或气体的化学组成，pH传感器、超声波传感器、用于高度精确的距离测量的电感传感器，压电传感器或光电传感器。
电池单体的物理和/或化学特性、即由至少一个传感器装置检测到的传感器数据作为信号经由信道被传输给控制装置。经由信道的信号传输可以无线的方式——例如经由红外线、蓝牙、WLAN；RFID(无线射频识别)或WIFI，或以有线的方式进行。为了进行有线地传输，至少一个传感器装置和控制装置经由电导体(例如柔性电路板)、光导体(例如玻璃纤维)、或经由总线系统(例如LIN、CAN、I2C、SPI、UART)联接。
对此可设置成，电池单体的所有传感器装置和控制装置被设计成网络的网络节点。对此，网络例如作为可能的网络拓扑实施成全网状网络。在全网状网络中，每个传感器装置可直接地或经由至少另一传感器装置与控制装置通信。换句话说，这意味着每个传感器装置为此构造成，接收另一传感器装置的信号并且转发该信号。通过该冗余的信道使得在控制装置和传感器装置之间的信号传输以及对电池单体的监测构造得特别可靠。
控制装置可包括至少一个微控制器，例如数字信号处理器(DSP)或FPGA(现场可编程门阵列)。在FGPA的情况下获得以下优点，也可在之后对控制装置的所有功能进行编程，例如添加和删除。控制装置也可具有多于一个的微控制器，其满足不同的功能或任务。微控制器例如可构造成单芯片系统或SoC(片上系统)。也可设置成使控制装置构造成分散的分布式系统，在其中微控制器部分地布置在电池单体壳体之内并且部分地布置在电池单体壳体之外，并且例如经由无线传输装置彼此通信。
基于至少一个传感器装置的信号，控制装置可计算出或得出电池特定的特征值。这种电池特定的特征值例如可为电池单体的荷电状态(state of Charge)、所谓的健康状态(State of Health)、预期寿命或剩余使用寿命或受损程度。对此，例如可将电池单体的模型存储在控制装置中，控制装置基于该模型得出电池特定的特征数据。
开关装置例如可构造成继电器或半导体开关装置，其中，各开关装置例如经由汇流排与电池单体壳体的连接端连接。当开关装置断开，没有电流流经连接端之间的汇流排和开关装置。由此在断开状态下，电池单体可按常规地用于提供电能和/或充电。当开关装置闭合时，则电流可流经连接端之间的汇流排和开关装置。在这种情况下电元件被桥接/跨接/短路。
当控制装置已经得出例如电池单体受损，控制装置为此设计成操控开关装置进行闭合。尤其在电池单体串联时桥接的这种方案特别有利。例如当串联的电池单体中的其中一个发生故障、即具有损坏时，则可借助开关装置桥接该电池单体。根据现有技术，串联电路中的电流通过有故障的电池单体而中断。借助上述电池单体可以简单的方式桥接该故障的电池单体并且经由有故障的电池单体的开关装置将电流引至相邻的电池单体。换句话说，可维持串联电路之内的电流并因此维持整个电池的功能性。因此，例如布置在机动车中用于驱动机动车的电池可继续提供电能。因此有利地，机动车的驾驶员能够将该机动车驶入维修车间。
特别有利地，开关装置布置在电池单体壳体中并且与电池单体壳体热耦合。因此，开关装置可特别节省空间地布置在电池单体壳体中并且在开关装置的运行中产生的热量可被排放给电池单体壳体并且进一步排出到电池单体的周围环境。
本发明的有利的实施方案规定，其中至少一个电极经由电子开关元件与其中一个连接端连接，其中，电子开关元件设计成，限制电极和相应连接端之间的电流，并且控制装置设计成，根据由至少一个传感器装置检测到的物理和/或化学特性操控电子开关元件以用于限制电流。电子开关元件尤其构造成半导体开关，在其中借助电子开关元件上的控制电压可控制流经电子开关元件的电流。例如可构造为功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的开关装置可根据控制电压在不同的范围中工作。当电子开关元件在截止区中工作时，即当控制电压低于预先规定的阈值时，电子开关元件截止或阻断在电极和相应的连接端之间的电流。当电子开关元件在线性区或三极管范围中工作时，则可通过提高控制电压线性地提高电流。当电子开关在饱和区中工作时，则从确定的控制电压开始在连接端和电极之间可流过恒定的最大电流。控制装置此时设计成，相应地调控控制电压，使得基于检测到的物理和/或化学特性提供合适的区域。
当至少一个传感器装置例如具有力传感器，该力传感器设计成用于检测电元件的变形时，则控制装置可基于检测到的变形得出电池单体的受损程度。根据该受损程度，控制装置可操控电子开关元件来限制电流。换句话说，这意味着限制从电池单体中获取的电流或输送给电池单体的电流，即将其降低到比最大电流值更小的值上。对此，电子开关元件在线性区中工作。因此可以有利的方式根据电池单体的状态、例如老化或受损程度调整运行策略并且由此延长电池单体的剩余使用寿命。
特别优选地，至少一个传感器装置设计成，用于检测电元件和电池单体壳体之间的绝缘电阻。此外，控制装置设计成，如果绝缘电阻低于预先规定的绝缘电阻阈值，则闭合开关装置来桥接连接端并且操控电子开关元件来限制电流。
电池单体壳体可构造成两件式的铝壳体，其中，两个部分在结合电元件或电池单体卷之后可彼此“气密地”焊接。对此，电元件或尤其电元件的电极相对于能导电的电池单体壳体绝缘。对此，例如绝缘材料可布置在电池单体壳体的壁的内侧和电元件之间。为了检查绝缘是否完好，借助在该情况下构造成所谓的绝缘监测器的传感器装置得出在电池单体壳体和电元件之间的绝缘电阻并且与为绝缘电阻预先规定的阈值相比较。一旦测量的绝缘电阻低于阈值，即，一旦电元件通过低电阻与电池单体壳体连接，这意味着有缺陷的绝缘。这种有缺陷的绝缘会导致电流经过导电的电池单体壳体。在存在有缺陷的绝缘的情况下，控制装置操控电子开关元件以截断电流。由此电子开关元件在截止区中工作。此时为了防止在由多个电池单体组成的串联电路中中断电流，控制装置额外地操控开关装置进行闭合并由此桥接绝缘有缺陷的电池单体。由此，尽管电池单体有缺陷，电池有利地保持功能完好。
根据本发明的一个改进方案，电池单体具有存储装置以用于存储由至少一个传感器装置检测到的电池单体的物理和/或化学特性，其中，控制装置设计成，根据存储装置存储的物理和/或化学特性闭合开关装置以桥接连接端。在存储装置中，例如可随时间/关于时间存储所有传感器的信号。因此可观察尤其电池单体的物理和/或化学特性随时间、例如从电池单体的起始状态(BoL-寿命的开始)直至终止状态(EoL-寿命的结束)的变化。由此可建立电池单体寿命史。由此例如可记录特别的事件、例如电池单体经受的特别高的加速度，并且随时进行调取。
作为可能的存储装置例如可使用所谓的(超)低功耗存储器或FRAM(铁电随机存取存储器)。此外为所有的电子的可编程的结构元件提供OTP存储系统(一次性可编程)，通过附加逻辑可保护该结构元件以防被篡改，这通过使结构元件例如包括序列号或唯一的标识数据或在激活时首次被写入。因此，可特别好地保护电池单体以及所有的关于电池单体的信息以防被篡改。
在本发明的一个实施方式中，电池单体具有通信装置以用于与上级的控制设备和/或另一电池单体通信。这种通信装置优选实施成无线传输装置，该无线传输装置例如经由蓝牙和WLAN发送数据。例如给出相应电池单体的荷电状态的数据例如可被传输给电池管理系统或另一同种类的电池单体的控制装置。由此，例如在串联的电池单体具有不同的荷电状态时可进行荷电状态均衡、即所谓的平衡。这种平衡可为所谓的被动平衡，在其中可有针对性地经由可切换的电阻对充电量最多的电池单体进行放电，该可切换的电阻优选地布置在电池单体壳体上，使得电池单体的通过电阻转换成热量的能量可经由电池单体壳体排走。也可主动地进行平衡，在其中有针对性地为充电量最少的电池单体充电。这例如可通过电容式的能量传输经由两个电池单体的电池单体壳体进行或也可通过电感式的能量传输来进行。
由此，通过通信装置可以有利的方式随时地检测整个电池的状态并且对其进行监测，且因此延长整个电池的使用寿命。
优选地，至少一个传感器装置设计成，仅当检测到的物理和/或化学特性的值在第一种情况下高于预先规定的阈值或在第二种情况下低于预先规定的另一阈值，才将检测到的物理和/或化学特性的值传输给控制装置。换句话说，这意味着仅当在检测到的值处于预先规定的值域之外时，才将检测到的值传输给控制装置。该阈值例如可以是电池单体壳体之内的最大温度值或最大压力值或连接端和电极之间的最大电流值。由于通过事件控制的方式传输由传感器装置检测到的数据，可不仅在发送器侧、即在传感器装置方面，而且在接收器侧、即在控制装置方面节省能量，因为只有在检测到的值发生变化时，才需要能量来传输数据。也可以这种方式通过事件控制的方式将数据传输给存储装置。该节约能量的措施在通过电元件本身给传感器装置、控制装置和存储装置供给电能时是特别有利的。
本发明的另一有利实施方式规定，至少一个传感器装置和/或控制装置和/或存储装置分别具有能量转换装置以供给能量，该能量转换装置设计成，将环境能量转换成电能。对此，能量转换装置构造成所谓的能量收集传感器或能量采集传感器。从如环境温度、振动、空气流动、光和电磁波这样的环境能量中获取少量电能称为能量收集或能量采集。为此所使用的结构装置、即能量转换装置也称为纳米发电机。
这种纳米发电机例如可以是在力作用下——例如通过压力、振动或声响——产生电压的压电晶体和/或从温度差中获得电能的热电发电机和热电晶体和/或接收无线电波或电磁射线的能量并作为能源使用的天线、尤其无源的RFIDs和/或使光基于光电效应转变成电能的传感器。在无线技术中能量采集避免了由于有线的供电或单独或分开的电池造成的限制。
此外，本发明包括电池，该电池尤其具有含根据本发明的至少两个电池单体的串联电路。
根据本发明的机动车包括至少一个根据本发明的电池。机动车例如可构造成轿车，尤其电动汽车或混合动力汽车。但是该机动车也可实施成电动摩托车或自行车。
但是也能够将电池设置在固定的储能系统中。对此例如可设置成，在机动车中提供的电池作为所谓的二次利用电池继续应用在固定的储能系统中。
关于根据本发明的电池单体所提及的优选实施方式和其优点相应地适用于根据本发明的电池以及根据本发明的机动车。
附图说明
下面根据优选的实施例以及参考附图详细阐述本发明。
唯一的附图示出了电池单体的一个实施方式的示意图，该电池单体具有多个传感器装置和桥接装置。
具体实施方式
下面阐述的实施例是本发明的优选实施方式。但是在该实施例中，实施方式的所述各部件分别为本发明的被看作为彼此独立的单个特征，这些特征也可分别彼此独立地改进本发明并且由此也可单个地或以与所示组合不同的组合方式被看作为本发明的组成部分。此外，也可通过本发明已经描述的特征中的其他特征对所述实施方式进行补充。
图1示出了电池单体1，该电池单体具有电元件2或电池单体卷以及电池单体壳体3。对此，电元件2布置在电池单体壳体3中。电池单体壳体3例如可由铝制成。电元件2具有第一电极4和第二电极5。电池单体壳体3具有两个连接端6、7，其中，在此第一电极4经由电子开关元件8与第一连接端6连接，并且第二电极5直接与第二连接端7连接。但是也可设置成，使得第二电极5和第二连接端7经由另一电子开关元件彼此连接。电子开关元件8尤其构造成半导体开关，经由半导体开关可通过施加控制电压来控制电流。
经由连接端6、7可将电元件2提供的能量输送给电气部件以用于为电气部件供电。也可经由连接端6、7向电池单体1输送电能以进行充电。电池单体1也可经由连接端6、7尤其与其他的同种类电池单体1串联联接成电池。这种电池例如可设置在此处未示出的机动车中以用于驱动机动车。然而，这种电池也可设置在此处未示出的固定式供能系统中。
此外，电池单体1具有开关装置S，借助开关装置可使连接端6、7彼此电连接，并且由此可桥接电池单体1。开关装置S例如可包括继电器或半导体开关。然而，开关装置S也可包括具有由继电器和半导体开关组成的串联电路的混合变型。
对此，开关装置S可经由第一汇流排28与第一连接端6连接并且可通过第二汇流排29与第二连接端连接。开关装置S也可布置在电池单体壳体3之内并且与该电池单体壳体热耦合，并因此以有利的方式通过电池单体壳体3冷却开关装置。
此外，电池单体1在此具有多个传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18以用于检测电池单体1和控制装置19的物理和/或化学特性。
传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18设计成，经由信道20、21、22与控制装置19通信。因此，在此传感器装置9、11、12、13、14、15、16、17与控制装置19共同形成网络的网络节点，网络作为网络拓扑在此具有总线拓扑结构。信道20在此可构造成线路，例如电线路或光线路。然而也可使传感器装置9、11、12、13、14、15、16、17以无线的方式(例如经由WLAN、RFID、蓝牙或光脉冲)与控制装置19通信。对此，传感器装置9、11、12、13、14、15、16、17中的每一个可要么直接地要么经由传感器装置9、11、12、13、14、15、16、17中的另一个与控制装置19通信。换句话说，这意味着传感器装置9、11、12、13、14、15、16、17中的每一个都可将信号传输给传感器装置9、11、12、13、14、15、16、17中的另一个。其他的网络拓扑(例如全网状网络、网状网络、树型拓扑、线型拓扑或星型拓扑)也是可以的。在电池单体1的这种构造方案中，可形成冗余的信号传输路径。
传感器装置10在此经由无线连接22、例如WLAN或蓝牙直接与控制装置19通信。
传感器装置13、14、18在此经由总线系统21(例如LIN、CAN、I2C、SPI、UART)与控制装置19通信。控制装置19具有与其相应的端口或接口。
传感器装置9、10例如构造成温度传感器，其检测电池单体壳体3之内的温度。传感器装置11例如构造成用于测量在电元件2和电池单体壳体3之间的绝缘电阻的传感器。借助绝缘测量可确定电池单体壳体3和电元件2之间存在低电阻导电连接还是高电阻绝缘连接。传感器装置12在此构造成用于测量电元件2的电解液的密度的密度传感器，传感器装置13构造成用于测量电解液的电导率的电导率传感器，以及传感器装置14构造成用于测量电解液的化学组成的频谱分析传感器。传感器装置15实施成用于测量电池单体壳体3之内的压力的压力传感器。传感器装置16在此实施成气敏传感器，借助气敏传感器例如能够发现电解液的分解。传感器装置17在此是用于测量电池单体1所经受的加速度的加速度传感器。传感器装置18构造成力传感器，借助力传感器可测量电池单体1的变形。
所有这些传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18的数据被提供给控制装置19，控制装置在此与电元件2的电极4、5连接。因此可确保对控制装置19的稳定的电流和电压供给。对此，控制装置19可额外地具有EMV滤波器(EMV-电磁兼容性)以及电压测量单元。此外，控制装置19可具有所谓的安全单元以便安全可靠地传输和存储数据。对此，安全单元例如设计成用于对数据进行加密和解密。
控制装置19此时为此设计成，基于传感器数据得出电池单体1的电池专有的特征值，例如电池单体1的受损程度或荷电状态。也可通过控制装置19在电池单体1之内进行阻抗分析或阻抗显微检查(Impedanzmikroskopie)，从而得出复杂的内阻作为频率和/或温度的函数。此外，传感器数据可存储在存储装置23中，以便例如在电池单体1的整个使用寿命期间监测该电池单体。在存储装置中例如可存储荷电状态(State of Charge)、SoH(健康状态)、电流变化曲线、电流峰值、传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18的所有数据的趋势或梯度、温度变化曲线、特征曲线场和受保护的源代码。借助可从存储器23中读取的数据例如可在没有其他测试的情况下评估出电池是否适合再次应用(所谓的二次利用)于例如固定式储能系统中。为了将数据写入存储装置23中，例如可通过存储在控制装置19上的算法压缩数据。可连续地、在规定的时间点或通过事件控制地写入数据。
基于电池专有的特征值，控制装置19对此设计成，操控开关装置S来闭合并进而桥接电池单体1。例如如果传感器装置11确定有绝缘故障，则将其通知控制装置19，该控制装置接下来操控开关装置S进行闭合。
此外，控制装置19对此设计成，根据检测到的物理和/或化学特性(例如作为电池单体1的使用寿命的函数)动态地调节第一连接端7和第一电极4之间的电流，例如限制或减小该电流。在有绝缘故障时特别有利的是，控制装置19额外地操控电子开关元件8以便截断在电极4和连接端6之间的电流。
为了监测在第一电极4和第一连接端6之间的电流，在此将高精度的电流传感器24布置在电极4和连接端6之间。
反之，控制装置19也可将信号发送给传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18以用于使传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18运行。
此外，电池单体1在此具有通信装置25，通信装置对此设计成，与这里未示出的上级的电池管理系统和/或其他的同种类的电池单体1通信。借助通信装置25可将由控制装置19得出的电池专有的特征值、例如电池单体1的荷电状态传送给上级的电池管理系统，该电池管理系统比较传送的荷电状态与电池的其他电池单体的荷电状态。如果电池单体1例如具有比其他的电池单体更高的荷电状态，则可借助可切换的电阻26进行所谓的被动平衡。对此，从电元件2中有针对性地提取电能并且通过可切换的电阻26转换成热能。即，电池单体1放电。对此特别有利的是，可切换的电阻26与电池单体壳体3热耦合，从而转换成热量的电能可经由电池单体壳体3排放到周围环境中。
也可设置成，借助所谓的主动平衡使电池单体1放电，并且经由能量传输装置27将放电能量输送给充电较少的另一电池单体以进行充电。反之，也可经由能量传输装置27为电池单体1充电。能量传输装置27可例如借助电容或电感传输能量。
对此，可通过控制装置19单独地为电池单体1预先规定智能的充电策略，以便通过最佳的充电和放电来延长电池单体1的使用寿命。对此，例如控制装置19可将关于电池单体1的实际状态经由通信装置25主动地传达给充电柱、即用于提供充电能量的设备。由此可在电池单体1的临界状态下主动地断开充电。
传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18中的每一个和/或控制装置19和/或存储装置23也分别具有此处未示出的能量转换装置，该能量转换装置构造成能量收集传感器或能量采集传感器。从如环境温度、振动或空气流动这样的来源中获取少量电能称为能量采集。为此所使用的结构装置、即能量转换装置也称为纳米发电机。在无线技术中能量采集避免了由于有线的供电或单独或分开的电池造成的限制。
这种纳米发电机例如可为在力作用下——例如通过压力、振动或声响——产生电压的压电晶体和/或从温度差中获得电能的热电发电机和热电晶体和/或接收无线电波或电磁射线的能量并作为能源使用的天线、尤其无源的RFIDs和/或使光基于光电效应转变成电能的传感器。
电池单体1的所有电子部件、即传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18和/或控制装置19和/或存储装置23也可实现为所谓的“低功耗”实施方式、尤其“超低功耗”实施方式。这意味着，这些电子部件具有特别低的能耗。
因此，电子部件例如可在睡眠模式下(“深度睡眠”)运行，在该睡眠模式下电子部件全部被停用，以便省电。例如可通过命令或所谓的中断来激活。对此，激活可作为快速启动(“FastStart”)来进行，即作为例如在控制装置19之内的非常快速的“高速运行”或功能进程的继续。对此有利地，无需初始化程序，因为可简单地再继续周期性的正常运行。该激活也可作为唤醒(“WakeUp”)进行，在唤醒的情况下例如通过事件控制来重新激活所有功能。
因此，只有在例如通过传感器装置9、10、11、12、13、14、15、16、17、18中的其中一个检测到物理和/或化学特性改变、尤其重要改变时，才将消耗能量例如来传输数据。这种改变例如是超过或低于预先规定的阈值或对于电池单体1的物理和/或化学特性来说存在新的最小或最大值。
尤其控制装置19对此设计成，在具有非常低的电流消耗的同时实现可靠的运行。对此，可通过降低时钟频率和运行电压来降低电流消耗。也可设置附加的特殊寄存器功能SRF或特殊的软件命令。
通过节能措施可例如通过电子部件的智能编程防止，在电子部件通过电元件2本身供给电能时，电池单体1放电。
对数据的计算和分析也可在电池单体1之外进行，这通过例如借助通信装置25将数据传输到功能强大的计算单元上。然后，经分析和计算的数据、即结果可被传送给电池单体1的控制装置19，接下来控制装置例如操控开关装置S进行闭合和/或操控电子开关元件8来限制电流。

Claims (10)

1.一种用于机动车电池的电池单体(1)，所述电池单体具有包括第一电极(4)和第二电极(5)的电元件(2)、包括第一连接端(6)和第二连接端(7)的电池单体壳体(3)、用于检测所述电池单体(1)的物理和/或化学特性的至少一个传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)、和控制装置(19)，其中，所述电元件(2)布置在电池单体壳体(3)中，其特征在于，所述电池单体(1)具有开关装置(S)，借助所述开关装置能使所述第一连接端(6)和所述第二连接端(7)电连接，所述控制装置(19)设计成，根据由至少一个传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)检测到的物理和/或化学特性闭合所述开关装置(S)以用于桥接所述电池单体(1)。
2.根据权利要求1所述的电池单体(1)，其特征在于，所述开关装置(S)布置在所述电池单体壳体中并且与所述电池单体壳体(3)热耦合。
3.根据权利要求1或2所述的电池单体(1)，其特征在于，电极(4、5)中的至少一个经由电子开关元件(8)与连接端(6、7)中的一个连接，其中，所述电子开关元件(8)设计成，用于限制所述电极(4、5)和相应的连接端(6、7)之间的电流，所述控制装置(19)设计成，根据由至少一个传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)检测到的物理和/或化学特性操控所述电子开关元件(8)以用于限制电流。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池单体(1)，其特征在于，所述至少一个传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)设计成，用于检测所述电元件(2)和所述电池单体壳体(3)之间的绝缘电阻，所述控制装置(19)设计成，如果所述绝缘电阻低于预先规定的绝缘电阻阈值，闭合所述开关装置(S)来桥接连接端(6、7)并且操控电子开关元件(8)来限制电流。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体(1)，其特征在于，所述电池单体(1)具有存储装置(23)以用于存储由所述至少一个传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)检测到的所述电池单体(1)的物理和/或化学特性，其中，所述控制装置(19)设计成，根据由所述存储装置(23)存储的物理和/或化学特性闭合所述开关装置(S)以桥接连接端。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体(1)，其特征在于，所述电池单体(1)具有通信装置(25)以用于与上级的控制设备和/或另一电池单体通信。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体(1)，其特征在于，所述至少一个传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)设计成，仅当检测到的物理和/或化学特性的值在第一种情况下高于预先规定的阈值或在第二种情况下低于预先规定的另一阈值，才将检测到的物理和/或化学特性的值传输给控制装置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池单体(1)，其特征在于，所述至少一个传感器装置(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18)和/或所述控制装置(19)和/或所述存储装置(23)分别具有能量转换装置以用于供给能量，所述能量转换装置设计成，将环境能量转换成电能。
9.电池，所述电池具有至少两个根据权利要求1至8中任一项所述的电池单体(1)，尤其串联的电池单体。
10.机动车，所述机动车具有至少一个根据权利要求9所述的电池。
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