用於提高在使用電池組系統時的安全性的設備的製作方法

2023-05-28 01:36:51 1

本發明涉及一種設備並且涉及一種電池組電池、尤其是鋰離子電池組電池，而且涉及按照專利獨立權利要求的前序部分所述的電池組電池的應用。

背景技術：

在電池組電池損壞或者在不正確地使用電池組電池時，在該電池組電池的情況下可能發生在該電池組電池的內部的氣體形成（gasbildung）。通過所述氣體形成而形成過壓。公知的是：在該電池組電池的外殼中設置過壓閥門或者爆破隔膜，以便排出所形成的氣體並且避免該電池組電池的熱失控。

例如在de102008053011a1中公開了一種用於蓄電池的電流的（galvanisch）電池組電池，在所述電流的電池組電池中設置有可用來探測所述電流的電池組電池的不符合期望的狀態的傳感器裝置。例如溫度測量裝置、壓電元件、電阻應變片或者其它的測量裝置被稱作適當的傳感器裝置。所述其它的測量裝置尤其是用於：例如當在電池組電池之內出現氣體形成和與之相關的壓力升高時探測外殼的形變。

此外，在de102011112641a1中公開了一種用於在鋰離子電池組電池的功能能力方面檢查該鋰離子電池組電池的方法，其中通過擊打該電池組電池的外殼的確定的部位來形成聲音。該聲音利用被布置在該電池組電池之外的麥克風來接收。從麥克風的所接收到的信號來推斷出該電池組電池的狀態。

此外，在us2017/122691a1中公開了一種電池組電池，所述電池組電池與壓電元件一起被布置在共同的框架內。該壓電元件適合於基於電池組電池的異常作業（operation）來探測該電池組電池的鼓起（anschwellung）。

技術實現要素：

本發明從電池組電池、尤其是鋰離子電池組電池出發，其中所述電池組電池具有多個觸摸傳感器元件，用於探測附在所述觸摸傳感器元件上的或者對所述觸摸傳感器元件施加壓力的元件。

本發明的實質在於：所述觸摸傳感器元件彼此電絕緣。

通過按照本發明的情形：所述觸摸傳感器元件彼此電絕緣，可以確定一元件附在觸摸傳感器元件上的或者對觸摸傳感器元件施加壓力的精確的位置。所述附在觸摸傳感器元件上的或者對所述觸摸傳感器元件施加壓力的元件例如可能是金屬物體、尤其可能是釘子。在此，該金屬物體有能力穿透電池組電池的外殼侵入到該電池組電池的內部。在此，該導電的物體可通過其侵入到電池組電池中而造成該電池組電池的危及安全的狀態。這種危及安全的狀態例如可在於：在電池組電池之內發生電短路或者物質（substanz）可以從電池組電池中不受控制地到達該電池組電池的周圍或者物質可以進入到該電池組電池的內部。

通過如下情形：已知了施加壓力的元件造成電池組電池的機械形變並且尤其是造成該電池組電池的外殼的機械形變的位置，可以有針對性地引入措施。

所述有針對性地引入的措施應該將電池組電池轉變到安全的狀態下。如果減小了對處於電池組電池的周圍的人員或者物體的危險，那麼該電池組電池的安全的狀態存在。為了將電池組電池轉變到安全的狀態下，例如可以進行該電池組電池的放電或者該電池組電池的電跨接。此外，還可以進行該電池組電池的各個部件的電跨接。電池組電池的各個部件例如是所述電池組電池的各個電極線圈。

此外，例如還可以在電池組電池的外殼和必要時該電池組電池的內部由於施加壓力的元件已機械地形變和損壞的位置上執行修復措施。

因此，通過已知了電池組電池的機械形變的位置，可以有效地引入和實行安全相關的措施。

本發明的背景是提高關於電池組電池的安全性並且避免該電池組電池進入危及安全的狀態，以及降低危及安全的狀態的影響。

例如，如果電池組電池已損壞，那麼該電池組電池的危及安全的狀態存在。例如，由於導電的物體侵入到該電池組電池中，可能引起在該電池組電池之內的電短路。此外，還可能發生：物質從該電池組電池不符合期望地溢出。所述危及安全的狀態伴隨有對處於該電池組電池周圍的人員或者物體損害的概率的提高。

此外，本發明還涉及電池組電池在電池組系統中或者在車輛中、尤其是在機動車中的應用。

此外，本發明的有利的實施方式是從屬權利要求的主題。

按照本發明的一優選的構建方式，在電池組電池的外殼與接觸傳感器元件之間布置有絕緣層。

通過按照本發明的情形：在電池組電池的外殼與接觸傳感器元件之間布置有絕緣層，可以使用這種可與外殼導電地連接的接觸傳感器元件。在此，對於施加壓力的元件是導電的物體的情況，如果所述施加壓力的元件穿透絕緣層並且將觸摸傳感器元件與外殼物理地連接，那麼在所述觸摸傳感器元件與所述外殼之間會建立導電的連接。

按照本發明的另一優選的構建方式，所述絕緣層由聚醯亞胺和/或聚對苯二甲酸乙二酯來構造。通過按照本發明的情形：所述絕緣層由聚醯亞胺和/或聚對苯二甲酸乙二酯來構造，絕緣層已經被安放，所述絕緣層相對於機械負載是特別穩健的、相對於電解質是穩定的並且不具有溶劑排放（loesungsmittelemission）。

按照本發明的另一優選的構建方式，所述絕緣層具有為30μm到120μm、尤其是20μm到120μm、優選地10μm到120μm的厚度。

按照本發明的另一優選的構建方式，所述觸摸傳感器元件彼此以2mm到3mm的間距來布置。

通過按照本發明的情形：所述觸摸傳感器元件彼此以2mm到3mm的間距來布置，可以準確地確定元件對電池組電池施加壓力的位置。

按照本發明的另一優選的構建方式，所述觸摸傳感器元件由鎳或者銅或者鋁來構造。

通過按照本發明的情形：所述觸摸傳感器元件由鎳或者銅或者鋁來構造，具有高的導電性的特別靈敏的材料被提供。由於所述材料具有高的導電性，已經可以探測到流經在觸摸傳感器元件與外殼之間的導電連接的小的電流。示例性的可被探測到的小的電流為1ma到10ma。

按照本發明的另一優選的構建方式，所述觸摸傳感器元件作為薄膜被布置在絕緣層上。

通過按照本發明的情形：所述觸摸傳感器元件作為薄膜被布置在絕緣層上，所述觸摸傳感器元件可以節約空間地被用於電池組電池的不同的部位上。此外，以薄膜為形式來布置觸摸傳感器元件由於薄膜相對於機械作用的機械靈活性而是穩健的。所述機械作用例如可以是撞擊。此外，薄膜還可以耗費小地被布置在絕緣層上，而且可以在需要時輕易地被更換。

按照本發明的另一優選的構建方式，所述觸摸傳感器元件被布置在所述外殼之內或者被布置在所述外殼之外。

通過按照本發明的情形：所述觸摸傳感器元件被布置在所述外殼之外，已經可以在如下這種時間點進行對施加壓力的元件的探測，在所述時間點，所述施加壓力的元件雖然已經通過侵入絕緣層而將觸摸傳感器元件與外殼導電地連接，但是還不曾穿透外殼本身。由此，已經可以在已發生外殼的機械形變和電池組電池的與之相關的損壞之前的時間點引入措施，以便將該電池組電池轉變到安全的狀態下。所述安全相關的措施例如可以是電池組電池的完全放電或者可以是電流旁路的鋪設。

通過按照本發明的情形：所述觸摸傳感器元件被布置在所述外殼之內，所述觸摸傳感器元件和所述絕緣層通過外殼本身被保護以免機械作用和弄髒（verschmutzung）。由此，所述觸摸傳感器元件和所述絕緣層的工作能力（einsatzfaehigkeit）進一步被提高。

按照本發明的另一優選的構建方式，所述觸摸傳感器元件與分析電子裝置和/或與用於引入安全相關的行動（aktion）的安全單元連接。藉助於所述分析電子裝置可以分析和進一步處理由觸摸傳感器元件產生的信號。通過所述分析電子裝置尤其是可以操控所述安全單元。可替換地，所述安全單元可以直接分析和進一步處理所述由觸摸傳感器元件產生的信號。所述安全單元例如可以引起電流旁路的鋪設或者電池組電池的完全放電。

附圖說明

隨後，本發明依據可以從中得到其它的發明特徵的實施例來解釋，但是本發明在其範圍內並不限於此。所述實施例在附圖中被示出。

圖1示出了按照本發明的按照第一實施方式的電池組電池的示意圖；

圖2示出了按照本發明的按照第二實施方式的電池組電池的示意圖。

具體實施方式

在圖1中示意性地示出了按照本發明的按照第一實施方式的電池組電池。該電池組電池用bz來標明。該電池組電池bz尤其可以是鋰離子電池組電池。觸摸傳感器元件用s來標明，其中所述觸摸傳感器元件s適合於探測附在所述觸摸傳感器元件s上的或者對所述摸傳感器元件s施加壓力的元件。

在觸摸傳感器元件s與外殼g之間布置有電絕緣的絕緣層。所述電絕緣的絕緣層用i來標明。

所述觸摸傳感器元件s尤其可能是導電的物體，所述導電的物體可以通過導電的侵入的物體與用g來標明的導電的外殼電連接。所述導電的侵入的物體用n來標明。所述導電的並且穿透外殼g的物體n尤其可能是釘子或者可能是另一金屬物體，所述金屬物體有能力穿透外殼g和絕緣層i並且侵入到電池組電池bz中。

各個電極線圈都被布置在電池組電池bz的內部。所述各個電極線圈用ew來標明。

因為所述各個觸摸傳感器元件s彼此不是電連接，而是擁有到電子分析單元上的單獨的連結，所以在導電的物體n侵入到電池組電池bz中時可以電地識別確定的觸摸傳感器元件s。

背景是：精確地在導電的物體n穿透外殼g的位置上建立在外殼g與確定的觸摸傳感器元件s之間的電連接。因此，依據所述確定的觸摸傳感器元件s可以確定所述導電的物體n在哪裡穿透外殼g和絕緣層i直到觸摸傳感器元件s。藉助於分析電子裝置和/或利用用於引入安全相關的行動的安全單元，可以有針對性地在外殼g的如下位置上引入安全相關的措施：在所述位置上，外殼g已損壞。因此，在該位置上，例如可以在所述外殼g損壞之後很快引入修復措施。此外，還可以直接確定哪個電極線圈ew由於所述導電的物體n而可能已經損壞。

在圖2中示意性地示出了按照本發明的按照第二實施方式的電池組電池bz。該電池組電池bz的外殼用g來標明。該電池組電池bz的電絕緣的絕緣層用i來標明。用s來標明觸摸傳感器元件，其中所述觸摸傳感器元件s適合於探測附在所述觸摸傳感器元件s上的或者對所述觸摸傳感器元件s施加壓力的元件。尤其是，所述觸摸傳感器元件s適合於通過導電的物體來建立與外殼g的導電的連接。其它的導電的物體例如可能是釘子或者可能是另一金屬物體。

此外，在圖2中示出了用於確定如下位置的可能的電路：在所述位置上，導電的物體已導致在觸摸傳感器元件s與外殼g之間的導電的連接。

用r來標明歐姆電阻。按照該實施方式，外殼g與電極線圈ew的正極相連。

高歐姆地設計在觸摸傳感器元件s與外殼g之間的電連接，使得電池組電池bz的常規的電壓附在電壓抽頭u1、u2和u3上。對於導電的物體將觸摸傳感器元件s與外殼g導電地連接的情況，在所述觸摸傳感器元件s與所述外殼g之間建立有低歐姆的接觸。由此，明顯比在其它兩個電壓抽頭上更小的電壓附在相對應的電壓抽頭u1、u2或者u3上。由於更小的電壓附在該電壓抽頭上，可以藉助於電子電路來確定在外殼g的哪個部位上已經有穿透並且確定哪個電極線圈ew可能已被該穿透涉及到並且損壞。