用于識別電池組電池中的接觸故障的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于識別電池組電池中的接觸故障的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可預見的，不僅在靜止的應用中、例如在風力設(shè)施中，而且在移動應用中、例如在電動機動車(electric vehicles，EV)、混合動力交通工具(hybrid electric vehicles，HEV)、或插入式混合動力交通工具(plug-1n hybrid electric vehicles，PHEV)中作為可重復充電的電能存儲器(EES，electrochemical storage system (電化學存儲系統(tǒng))，ESS)增多地使用例如具有鋰離子蓄電池的電池組系統(tǒng)。
[0003]電池組系統(tǒng)在內(nèi)能、充電/放電效率、可靠性、壽命和可容忍的容量損耗方面例如由于經(jīng)常的部分放電必須滿足很高的要求。因此，高功率或高能量電池組電池以專門的實施方案和結(jié)構(gòu)形式來使用。
[0004]電池組系統(tǒng)包括多個電池組電池。由于其電池內(nèi)阻和所進行的電化學過程，電池組電池在充電和放電期間升溫。由此形成電池組電池相互間的自身運動。電池組電池可以典型地借助連接器、如電池連接器或大電流連接器串聯(lián)和/或并聯(lián)，以便提高電壓和/或提高最大電流。在此，電池組電池可以被綜合成電池組單元或電池組模塊。在為了運行交通工具的使用中，例如可以串聯(lián)或并聯(lián)大約100電池組電池(作為牽引電池組)。在高壓電池組系統(tǒng)中，總電壓因此例如可以為450V。
[0005]連接器具有適配于電流的橫截面和用于平衡公差和/或自身運動的柔韌性。連接器與電池組電池的電池終端連接。在此，連接器與電池終端典型地相互焊接，以便最小化連接器和電池終端之間的連接的過渡電阻。通過例如由于電池組電池的自身運動所致的機械力和/或行駛運行中的震動和/或腐蝕可以損壞或破壞該連接。在有缺陷的連接處可以形成電弧，該電弧可以導致著火。因此電池組模塊可能失效和/或被損壞或破壞。
[0006]為了保證電池組模塊或電池組系統(tǒng)的安全性、可靠性和壽命，通常監(jiān)控電池組電池。對此，通常借助中央控制裝置或調(diào)節(jié)裝置、如電池組管理系統(tǒng)(battery managementsystem, BMS)關(guān)于溫度、電壓、電流、由其得出的容量和/或由其得出的內(nèi)阻來監(jiān)控電池組電池，以便可以及時地識別或避免臨界的或危險的情形。
[0007]由JP 2008258110A已知一種具有殼體、電池組電池和壓力測量薄膜的電池組包，該壓力測量薄膜被布置在殼體和電池組電池之間，以用于識別驟變之后的反彈。
[0008]為了進一步提高蓄電池(電池組)和蓄電池系統(tǒng)(電池組系統(tǒng))的安全性、可靠性和壽命，然而需要能夠識別電池組電池中的接觸故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的具有獨立權(quán)利要求的特征的設(shè)備和方法具有以下優(yōu)點，及早地識別并克服故障、如接觸故障或套管故障(DurchfUhrungsfehler)。因此可以防止電池組模塊的更大的損壞、例如連接器從端子上的脫落和/或電池組模塊的失效。此外，所述設(shè)備和方法是十分靈敏的。由此可以十分精確并且可靠地識別故障。因此可以改進電池組模塊的安全性、可靠性和壽命。
[0010]本發(fā)明的有利的實施方式在從屬權(quán)利要求中被描述。
[0011]適宜地，設(shè)備此外可以包括用于預處理、例如放大或過濾所接收的測量值的裝置。由此可以去除能夠包含在所接收的信號中的干擾信號。因此可以改進識別的質(zhì)量和精度。
[0012]適宜地，設(shè)備此外可以包括用于在確定的機械振動超過針對套管故障的預先確定的振動閾值或振動變化時來識別套管故障的裝置。由此可以進一步改進故障的識別。因此可以進一步改進電池組模塊的安全性、可靠性和壽命。
[0013]適宜地，設(shè)備此外可以包括用于產(chǎn)生用于激發(fā)機械振動的電信號的裝置。由此例如可以在時間點、高度、頻率和/或時長方面根據(jù)需要提供機械振動。因此可以再次改進電池組模塊的安全性、可靠性和壽命。
[0014]適宜地，設(shè)備此外可以包括第一能量轉(zhuǎn)換器、例如用于將電池組電池的機械振動轉(zhuǎn)換為信號和/或用于將所產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換為電池組電池的機械振動的壓電薄膜傳感器。由此可以改進故障的識別。
[0015]適宜地，設(shè)備此外可以包括第二能量轉(zhuǎn)換器、例如用于將電池組電池的機械振動轉(zhuǎn)換為信號和/或用于將所產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換為電池組電池的機械振動的壓電薄膜傳感器。由此可以改進故障的識別。此外可以改進故障的定位。
[0016]適宜地，用于識別接觸故障的裝置可以由所接收的信號確定接觸故障的位置。由此可以簡化故障的消除。
[0017]本發(fā)明此外提供一種電池組模塊，該電池組模塊包括之前描述的設(shè)備。
[0018]本發(fā)明此外提供一種電池組，該電池組包括之前描述的設(shè)備或之前描述的電池組模塊。
[0019]本發(fā)明此外提供一種電池組系統(tǒng)，該電池組系統(tǒng)包括之前描述的設(shè)備、之前描述的電池組模塊或之前描述的電池組。
[0020]本發(fā)明此外提供一種交通工具、特別是機動車、如電動機動車、混合動力交通工具、插入式混合動力交通工具或電動馬達自行車(電動自行車，E-Bike)、電動自行車(踏板電動自行車，Pedelec)、船只、如電動船或潛水艇(U-Boot)、飛機或太空船，該交通工具包括之前描述的并且與交通工具連接的設(shè)備、之前描述的并且與交通工具連接的電池組模塊、之前描述的并且與交通工具連接的電池組或之前描述的并且與交通工具連接的電池組系統(tǒng)。
[0021]本發(fā)明此外提供一種計算機程序，該計算機程序被存儲在數(shù)據(jù)載體上或計算機的存儲器中并且包括可由計算機讀取的指令，所述指令當其在計算機上執(zhí)行時被確定用于執(zhí)行之前描述的方法之一。
[0022]本發(fā)明此外提供一種計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品包括之前描述的計算機程序。
[0023]落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，方法步驟不必以所描述的順序來執(zhí)行。在另外的實施方式中，方法步驟也可以交織地嵌套(Interleaving,交叉存取技術(shù))。
[0024]此外可以的是，所描述的方法的各個部分可以被構(gòu)造為各個可出售的單元并且方法的其余部分可以被構(gòu)造為其他可出售的單元。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法可以作為分布的系統(tǒng)在不同的基于計算機的機構(gòu)上實施。因此例如可以的是，模塊在其側(cè)包括不同的子模塊。
【附圖說明】
[0025]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點從示例性的實施方式的以下描述中在參考附圖的情況下對于專業(yè)人員變得明顯，然而示例性的實施方式不應理解為對本發(fā)明的限制。
[0026]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的電池組模塊10的示意圖，該電池組模塊具有多個電池組電池101UOOjP用于識別電池組電池100 P 102中的接觸故障的設(shè)備300，以及
圖2示出接觸故障對自發(fā)事件的脈沖響應的示例的時間變化。
【具體實施方式】
[0027]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的電池組模塊10的示意圖，該電池組模塊具有多個電池組電池101UOOjP用于識別電池組電池100 P 102中的接觸故障的設(shè)備300。
[0028]電池組模塊10包括多個電池組電池101UOOy電池組電池10n 1002可以如在圖1中示例性所示那樣空間上相鄰或并排地布置。電池組電池10p 1002分別包括用于電連接電池組電池101、1002的電氣端子(電池終端、終端)110 !,1102,115^ 11520電池組電池101UOOM如可以相互串聯(lián)或并聯(lián)地電連接。
[0029]對此，電池組模塊10包括一個連接器200、例如電池連接器或多個連接器。連接器200可以如在圖1中示例性所示那樣包括用于接觸電氣端子IlOp IlO2UlS1UlSd^第一端子區(qū)域210JP第二端子區(qū)域210 2和用于相互電連接端子區(qū)域(固定區(qū)域)210 1、2102的連接區(qū)域220。連接區(qū)域200可以可彎曲地、例如波形地來構(gòu)造。為了接觸，端子區(qū)域21(^21(^的面可以與電氣端子IlO1U 102、IK1、1152之一連接、例如擰緊、粘合或焊接。
[0030]例如通過接觸面的腐蝕(隙間腐蝕)、由于故障連接所致的裂縫和/或過載或脫落、如連接器200從電氣端子I1p I12UIS1UIS2上的部分脫落能夠形成接觸問題或接觸故障。此外，故障可能在電池組電池101UOOA—中例如在以下區(qū)域(套管)中出現(xiàn)，在所述區(qū)域中電氣端子IlOp I12UIS1UIS2或集電器穿過電池組電池100 P 102的電池殼。
[0031]電池組模塊10此外包括用于識別電池組電池10p 102中的接觸故障的設(shè)備300。
[0032]設(shè)備300包括第一能量轉(zhuǎn)換器310i，該第一能量轉(zhuǎn)換器被布置并且固定在連接器200上、例如被布置并且固定在第一端子區(qū)域21(^的面上。替代地，第一能量轉(zhuǎn)換器310 1可以被布置并且固定在電池組電池10p 102之一上或中。第一能量轉(zhuǎn)換器310 i可以具有絕緣裝置以用于與連接器200電絕緣，該絕緣裝置例如可以被構(gòu)造為絕緣薄膜。第一能量轉(zhuǎn)換器31(^可以被構(gòu)造為機電轉(zhuǎn)換器、如壓電轉(zhuǎn)換器，優(yōu)選地被構(gòu)造為壓電傳感器、如壓電薄膜傳感器。壓電轉(zhuǎn)換器包括固體，該固體在出現(xiàn)