技术摘要：
本发明涉及一种电池、尤其是用于机动车的电池，所述电池包括至少两个电池单体(1)，其中，至少一个电路分支(2)联接在相应的电池单体(1)的相应的正极(3)和负极(4)上，电路分支具有：加热单元(5)，加热单元可借助于电路分支(2)的开关元件(6)以与相应的电池单体(1)并联的方  全部
背景技术：
已知的是，电池、尤其是锂离子电池不仅在输出能量时而且在充电时具有一定的 温度敏感性。因此，已经相对多地尝试将这种类型的电池引入最优的温度范围中。即，例如， 专利申请文献DE  10  2010  000  267  A1示出一种用于将车辆电池加热到充电温度上的电池 加热装置的智能温度调节装置。单个电池元件配备有加热膜，其中，加热膜又是串联连接 的。 专利申请文献EP  3  057  172  A1示出了一种用于电池的加热装置。电池包括多个 电池单体，其中，至少一个加热膜借助于粘合剂膜侧向固定在电池单体上。 专利申请文献DE  10  2012  111  817  A1示出了一种电蓄能器。电蓄能器包括单个 电池单体，其中，加热膜贴靠在单个电池单体上。
技术实现要素：
本发明的目的是，提供一种解决方案，借助于该解决方案可尤其简单且有效地影 响电池的运行状态。 该目的通过一种具有独立权利要求所述的特征的尤其是用于机动车的电池，以及 通过一种用于运行这种电池的方法实现。在从属权利要求中给出本发明的具有适宜的且非 平凡的改进方案的有利的设计方案。 根据本发明的尤其是用于机动车的电池包括至少两个电池单体。电池单体例如可 为锂离子基的电池单体。但是其它电池技术或单体技术也是可行的。在此，至少一个电路分 支联接在相应的电池单体的相应的正极和负极上，电路分支具有加热单元，加热单元可借 助于电路分支的开关元件以与相应的电池单体并联的方式接入。此外，电池包括控制装置， 控制装置设定成，使相应的电路分支的开关元件在电导通的状态和电中断的状态之间切 换，以加热电池单体、进行电池单体的被动平衡和/或使电池单体放电。 电池当然也可具有多于仅仅两个电池单体。优选地，电池的电池单体中的每一个 电池单体都设计成具有这种类型的电路分支，该电路分支联接在各个电池单体的相应的正 极和负极上并且具有所述加热单元，加热单元借助于相应的电路分支的相应的开关元件以 与相应的电池单体并联的方式接入。开关元件优选地为电子开关，但是其中，开关元件基本 上也可为机械的开关。在电子开关中，通常使用场效应晶体管和双极晶体管以及二极管作 为开关元件。电子开关比机械的继电器或者机械的开关触点明显更快速地工作，并且无振 动且无磨损地工作。 控制装置不仅可以是用于整个电池的中央控制装置，而且可以是具有针对每个电 池单体或电池模块的单个控制元件或控制单元的分散的控制装置。通过具有可与相应的电 3 CN 111602268 A 说　明　书 2/6 页 池单体并联连接的加热单元的所述电路分支，以尤其简单且有效的方式实现，在电池、更准 确地说在单个电池单体中建立相应期望的运行状态。通过相应的电路分支以及进而加热单 元的相应的并联连接，以简单的方式实现，加热单个的电池单体、进行电池单体的被动平衡 和/或根据需要使电池单体放电，优选地也完全放电。 一旦将开关元件切换到其电导通的状态中，通过相应的电池单体为电路分支的相 应的加热单元供给电能。由此，一方面以相当简单的方式实现，根据需要加热单个电池单 体，尤其是例如在充电过程之前将其预加热到合适的运行温度上。此外，通过相应地操纵开 关元件以及进而通过相应地接入或切断加热单元，以尤其简单的方式实现，在为电池单体 充电期间进行电池单体的被动平衡。 根据电池单体中的哪一个具有过高的荷电状态，可闭合或断开相应的电路分支， 以用于将电池单体的相应的能量通过加热单元转换成热。被动平衡的实际控制优选地通过 更高的逻辑、例如通过控制装置的相应的微处理器电路实现，控制装置例如根据限值标准 决定单个电池单体的平衡。该过程非常高效，尤其是比利用固定的分流电阻的方法更高效， 并且还相对简单且可靠。尤其是，该过程也可使用在锂离子电池中。尤其是为了被动平衡可 规定，电池附加地还具有适合于此的冷却系统，以用于将通过被动平衡产生的热排出到环 境中。 此外，在根据本发明的电池中，通过相应地操纵单个电路分支的开关元件以简单 的方式实现，根据需要加热电池单体。因此，例如在非常低的环境温度下实现，在充电过程 之前使电池单体达到适宜的运行温度。例如也可行的是，在能量输出之前使电池单体达到 相应的合适的运行温度。 如果电池例如安装在机动车中并且用作牵引电池，则可设想的是，尤其是在冬天 时电池单体具有非常低的温度。在机动车(其可以是纯电动车或也可以是混合动力车)起动 之前，在根据本发明的电池中以简单的方式实现，借助于相应的加热单元预加热电池单体， 从而在机动车起动时，电池单体已经具有合适的运行温度。 此外，在根据本发明的电池中以简单的方式实现，通过相应的具有相应的加热单 元的电路分支使电池单体放电。如果电池使用在机动车中，则例如在碰撞情况中非常有用 的是，使电池完全放电或者至少如此程度地放电，使得该电池不再造成危险。这在根据本发 明的电池中以简单的方式实现，方式是通过使所有开关元件切换到其电导通的状态中，从 而单个电池单体可通过并联的加热单元放电，尤其是完全放电。这并非仅限制在碰撞情况 上。例如也可设想的是，为了维护或修理目的应将电池从机动车中取出。在此之前，例如可 规定，通过相应地操纵开关元件如此程度地使单个电池单体放电，直至能无风险地操作电 池。 因此，在根据本发明的电池中，以尤其简单且可靠的方式实现，影响电池的电池单 体的运行状态，以用于加热电池单体、使其放电或进行在电池单体之间的被动平衡。 本发明的一种有利的实施方式规定，加热单元是加热膜，加热膜具有嵌入膜中的 加热螺旋线。由此，在制造电池时可尤其简单地操作加热单元。此外，这种类型的加热膜可 尤其简单地面式地安装在电池单体的合适的位置上，以实现电池单体的尤其有效的加热。 在本发明的另一有利的设计方案中，规定，加热膜在电池单体的相应的单体壳体 之内布置在电池单体的相应的单体卷(Zellwickel)的外周部上。在此规定，加热膜的相应 4 CN 111602268 A 说　明　书 3/6 页 的膜是耐电化学腐蚀的。通过在相应的单体壳体之内将加热膜布置在电池单体的相应的单 体卷的外周部，电池单体可以尤其快速且有效地根据需要加热。由此可行的是，在尤其短的 时间之内使电池单体达到期望的运行温度。 根据本发明的一种备选的有利的实施方式规定，加热单元布置在电池单体的相应 的单体壳体的外侧上。在此，加热单元例如又可为所述加热膜。该方法带来的优点是，可以 以尤其简单的方式更换故障的加热单元，因为加热单元在外侧并且由此可简单接近地布置 在电池单体的相应的单体壳体上。此外，布置在电池单体的相应的单体壳体外侧上的加热 单元可尤其简单地连接。 本发明的另一有利的实施方式规定，电池单体具有电路分支中的多个，这些电路 分支联接在相应的电池单体的相应的正极和负极上。即，换句话说可规定，针对每个电池单 体，加热单元中的多个可以与该电池单体并联连接，确切地说通过各个电路分支的各自的 开关元件并联连接。因此可行的是，加热单元布置在电池单体的不同的位置上。由此，例如 实现，考虑相应的电池单体的当前运行状态。通常，热向上增加。因此，根据相应的单体卷或 电池单体自身如何构造，可完全有针对性地选择性地加热相应的电池单体的确定区域。在 平衡的过程中或者例如也在电池单体放电的过程中，也可规定，当相应的电池单体的冷却 装置位于电池单体的底部时，加热单元例如也仅仅在电池单体的相应的底部附近运行。因 此，在平衡的过程中或者也在电池单体的尽可能快速放电的过程中以简单的方式实现，避 免相应的电池单体的过热。因此，例如可以将多个加热单元以相应的加热膜的形式布置在 电池单体的不同位置上。在此，例如也可考虑，通常在电池单体的相应的单体卷方面，电池 单体在径向方向上具有比在轴向方向上更高的导热能力。在这种情况中，例如尤其适宜的 是，在相应的电池单体的外周部上设有相应的加热膜，其中，例如可完全空出相应的端侧。 通过设置多个加热单元和相应的电路分支，以尤其简单的方式实现，尤其高效且有效地调 整电池单体的相应的运行状态。 在本发明的另一有利的设计方案中规定，电池单体分别具有至少一个温度传感 器，其中，控制装置设定成，根据温度传感器的相应的温度信号切换开关元件。因此，控制装 置优选地设定成，尤其是在电池的充电过程之前切换开关元件用于预加热电池单体。此外， 每个电池具有多个温度传感器，从而在电池单体的不同位置上可检测相应的温度。尤其是 当为每个电池单体设置电路分支中的多个时，这是尤其有利的。由此，可以以已经描述的方 式对相应的加热单元选择性地且局部受限地通电。因此，通过每个电池单体的至少一个集 成的温度传感器实现了，电池单体几乎可自身监控。 本发明的另一有利的实施方式规定，控制装置设定成，根据电池的相应的荷电状 态切换开关元件，以用于电池单体的被动平衡。例如可行的是，电池单体自身具有不同的传 感器，传感器可检测相应的传感器值或测量值，以此为基础可推断出电池单体的相应的荷 电状态。因此，例如在了解电池单体的相应的荷电状态后，控制装置可操纵相应的开关元 件，以进行电池单体的被动平衡。 根据本发明的另一有利的实施方式规定，控制装置设定成，一旦确定了电池的临 界/危急状态，就将开关元件切换到电导通的状态中以使电池单体完全放电。如果电池例如 使用在机动车中，则可规定，控制装置设定成，一旦控制装置从机动车的至少一个安全气囊 控制器获得触发相关的安全气囊的信号，就将开关元件切换到电导通的状态中以用于使电 5 CN 111602268 A 说　明　书 4/6 页 池单体完全放电。也可使用机动车的其它传感器，例如驾驶员辅助系统的其它传感器、加速 度传感器等，以用于将信号传输给电池的控制装置，借助于该信号可确定电池的所述临界 状态。此外也可行的是，电池的临界状态可以是，电池自身、例如在单体层面上具有故障。因 此可规定，电池的控制装置可自身进行诊断，其中，在电池的内部问题的情况中，控制装置 同样可将开关元件切换到电导通的状态中，以用于使电池单体完全放电。因此，在电池中以 可靠的方式实现，根据需要消除由于电池单体的荷电状态引起的来自电池单体自身的潜在 风险。在发生事故的机动车中或者也在修理机动车时，电池单体可以以尤其简单的方式放 电，优选完全放电。 本发明的另一有利的实施方式规定，控制装置设定成，根据预设的脉宽调制切换 开关元件。由此，通过相应地预设相应的脉宽调制以简单的方式实现，根据需要加热电池单 体、进行被动平衡和/或使电池单体放电。 本发明的另一有利的实施方式规定，控制装置对于每个电池单体具有尤其是微控 制器形式的控制单元，控制单元设定成，使相应的开关元件在电导通的状态和电中断的状 态之间切换。由此，单个电池单体自身因此能够操纵相应的开关元件。备选地或附加地也可 行的是，设置高级的控制装置，例如同样是微控制器的形式，借助于微控制器可以针对每个 电池单体操纵相应的电路分支的各个开关元件。原则上，冗余的解决方案也是可行的，在其 中，单个的电池单体具有相应的控制单元，附加地还为整个电池或例如在电池模块层面上 设置用于操纵开关元件的相应的控制单元。 根据本发明的机动车包括根据本发明的电池或根据本发明的电池的有利的实施 方式。 在用于运行根据本发明的电池或根据本发明的电池的有利的实施方式的方法中， 借助于控制装置使开关元件在电导通的状态和电中断的状态之间切换，以便加热电池单 体、进行电池单体的被动平衡和/或使电池单体放电。根据本发明的电池的有利的设计方案 被视为根据本发明的方法的有利的设计方案，并且反之亦然，其中，电池尤其是具有用于进 行方法步骤的器件。 附图说明 从以下对优选的实施例的描述中以及根据附图得到本发明的其它优点、特征和细 节。以上在描述中所述的特征和特征组合以及以下在附图描述中所述的和/或在图中仅仅 示出的特征和特征组合不仅可以相应给出的组合使用，而且可以其它组合或者单独使用， 只要不离开本发明的范围。 其中： 图1示出了电池单体的第一实施方式的线路图，在其中，在电池单体的正极或负极 上联接电路分支，电路分支具有加热单元，加热单元可借助于电路分支的开关元件以与电 池单体并联的方式接入； 图2示出了电池单体的第一实施方式的立体视图； 图3示出了电池单体的第一实施方式的示意性的截面图； 图4示出了电池单体的第二实施方式的线路图，其中，具有加热单元的电路分支中 的多个可借助于相应的开关元件以与电池单体并联的方式接入； 6 CN 111602268 A 说　明　书 5/6 页 图5示出了电池单体的第二实施方式的示意性的立体视图；以及 图6示出了根据第三实施方式的多个电池单体的连接方案的立体视图。 在附图中，相同的或功能相同的元件设有相同的附图标记。