蓄電池系統和帶有蓄電池系統的機動車以及用於確定蓄電池系統的存儲單元的排氣的方法
2023-12-04 06:58:36 1
蓄電池系統和帶有蓄電池系統的機動車以及用於確定蓄電池系統的存儲單元的排氣的方法
【專利摘要】本發明描述了一種蓄電池系統(10)，其具有至少兩個存儲單元(14)和與所述存儲單元(14)流體連通地連接的排氣系統(40)，蓄電池系統(10)包括至少一個布置在排氣系統(40)中的信號發生器(20)和分析所述至少一個信號發生器(20)的信號的分析單元(30)。如此構造所述至少一個信號發生器(20)，以便在信號發生器處具有預定的體積流量時或具有由此隨之出現的在信號發生器(20)之前和之後的預定的壓力差時變換其信號狀態。此外，提出了一種具有該蓄電池系統(10)的機動車以及一種用於確定蓄電池系統(10)的存儲單元(14)的排氣的方法。
【專利說明】蓄電池系統和帶有蓄電池系統的機動車以及用於確定蓄電池系統的存儲單元的排氣的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種蓄電池系統，其具有至少兩個存儲單元和排氣系統，一種帶有這種蓄電池系統的機動車以及一種用於確定蓄電池系統的存儲單元的排氣的方法。
【背景技術】
[0002]已知了由多個子單元構造的蓄電池系統。單個子單元在此至少由單個存儲單元形成。單個子單元也能夠具有多個組合成一個蓄電池模塊的存儲單元或多個這樣的蓄電池模塊。因此，蓄電池系統由至少兩個彼此連接的存儲單元構成。
[0003]存儲單元例如鋰離子蓄電池單元需要排氣開口，因為確定的運行狀態會導致蓄電池單元的過壓。處於壓力下的氣體必須能夠逸出。為此，已知了蓄電池系統中的所謂的排氣系統，其接收和導出存儲單元形成的氣體。
[0004]從DE102008043784中已知了一種帶有殼體的蓄電池模塊，在其中布置有帶有排氣閥的至少一個存儲單元。為了接收從存儲單元中排出的物質，蓄電池模塊具有流體連通的排氣通道。
【發明內容】
[0005]根據本發明提供了一種具有至少兩個存儲單元和與存儲單元流體連通地連接的排氣系統的蓄電池系統，該蓄電池系統包括布置在排氣系統中的至少一個信號發生器和分析該至少一個信號發生器的信號的分析單元。在此如此構造至少一個信號發生器，以便在信號發生器處具有預定的體積流量時或具有由此隨之出現的在信號發生器之前和之後的預定的壓力差時變換其信號狀態。在此，鋰離子蓄電池單元優選為存儲單元。
[0006]在此，在變化的存儲單元的功率數據使得損壞被識別之前，就有利地實現了對蓄電池系統的存儲單元的排氣的直接識別。由此能夠有利地避免對相鄰的存儲單元的進一步的損壞。
[0007]在根據本發明的蓄電池系統的一個優選的設計方案中設定，信號發生器具有安置在膜上的聯接線並且該膜連同該聯接線在預定的壓力差或預定的體積流量下是可撕裂的並且因此可中斷地構造用於分析單元的電流迴路。
[0008]由此有利地提供了信號發生器的特別簡單並且從而成本低廉的變型方案，該變型方案無需特別的額外費用能夠常常安裝在蓄電池系統中。通過在該設計方案變型中，在正常狀態中信號發生器的信號持續地施加到分析單元，該信號由於故障情況才被中斷，實現持久地監控排氣系統中的壓力。
[0009]在根據本發明的蓄電池系統的另一個優選的設計方案中規定，信號發生器具有被彈簧力施加的接觸臂和接觸擋板，其中接觸臂在預定的壓力差或預定的體積流量下朝向接觸擋板是可翻轉的並且因此可閉合地構造用於分析單元的電流迴路。
[0010]由此有利地提供了可逆的信號發生器。通過在該設計方案變型中，僅在故障情況下將信號施加在分析單元上，實現節約能量地監控排氣系統中的壓力。
[0011]在根據本發明的蓄電池系統的另一個優選的設計方案中設定，蓄電池系統包括多個具有至少兩個存儲單元的蓄電池模塊並且該蓄電池系統對於每個蓄電池模塊都具有信號發生器。
[0012]由此有利地識別如下蓄電池模塊，其具有至少一個受損的存儲單元。
[0013]在根據本發明的蓄電池系統的另一個優選的設計方案中設定，信號發生器分別布置在蓄電池模塊的具有排氣管路的蓋板中。
[0014]由此，根據本發明的蓄電池模塊的安裝有利地變得容易，因為信號發生器能夠與蓋板一起作為組件安裝。
[0015]在根據本發明的蓄電池系統的另一個優選的設計方案中設定，蓄電池系統對於每個存儲單元都具有信號發生器。
[0016]由此有利地實現識別單個受損的存儲單元。
[0017]在根據本發明的蓄電池系統的另一個優選的設計方案中規定，信號發生器分別布置在蓄電池模塊的安全閥中。
[0018]尤其是，由於鋰離子存儲單元具有安全閥，該安全閥在存儲單元的內部壓力提高時裂開，所以信號發生器在此能夠以有利的方式實施。
[0019]在根據本發明的蓄電池系統的另一個優選的設計方案中設定，分析單元集成在蓄電池管理系統中。
[0020]尤其是，由於鋰離子蓄電池系統具有蓄電池管理系統，所以簡化了信號發生器的實施。用於信號發生器的單獨的監控單元由此是不必要的。
[0021]根據本發明，還提供了一種機動車，其具有在上述設計方案中的根據本發明的蓄電池系統，其中蓄電池系統與機動車的驅動系統連接。
[0022]根據本發明的蓄電池系統作為部件的優點也作為組件有利於機動車。
[0023]根據本發明，還提供了一種用於確定蓄電池系統的存儲單元的排氣的方法，該蓄電池系統具有排氣系統。在此藉助信號發生器和分析單元通過如下方式監控排氣系統內的壓力或體積流量，即信號發生器的信號狀態由分析單元來確定。信號發生器的信號狀態在此隨著通過存儲單元的排氣產生的預定的體積流量或由此隨之出現的在信號發生器之前和之後的預定的壓力差而變化。
[0024]利用根據本發明的方法，類似根據本發明的蓄電池系統，快速且低成本地識別排氣是可能的。
[0025]通過信號發生器的流阻有利地通過在存儲單元排氣時在信號發生器之前和之後的區域之間形成的體積流量產生壓力差，該壓力差之後會被信號發生器識別。
[0026]本發明的有利的改進方案在從屬權利要求中予以描述並且在說明書中予以說明。
[0027]術語「蓄電池系統」在本申請中也包含蓄電池、蓄能池、蓄能池組、蓄能池系統、尤其是鋰離子系統或鋰聚合物離子系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]將依據附圖及後續的說明進一步闡述本發明的實施例，其中:
[0029]圖1示出了根據本發明的蓄電池系統的示意性基本結構，[0030]圖2示出了根據本發明的蓄電池系統的不可逆的信號發生器的原理圖，
[0031]圖3示出了根據本發明的蓄電池系統的可逆的信號發生器的原理圖，
[0032]圖4示出了根據本發明的帶有集成信號發生器的蓄電池系統的存儲單元；以及
[0033]圖5示出了根據本發明的蓄電池系統的蓋板。
【具體實施方式】
[0034]在圖1中示例性地示出了根據本發明的蓄電池系統10的示意性基本結構，但不限制於此。蓄電池系統10根據本發明具有至少兩個存儲單元14。存儲單元14優選布置為使得多個存儲單元14分別形成蓄電池模塊12。蓄電池系統10根據本發明能夠具有多個這種蓄電池模塊12。
[0035]在圖1中，蓄電池模塊12示例性地具有六個彼此連接的存儲單元14。蓄電池模塊12在此根據本發明也能夠具有多於六個的或少於六個的存儲單元14。存儲單元14的數目取決於蓄電池模塊12的所需的功率參數和能量參數以及單個存儲單元14的功率參數和能量參數。蓄電池系統10中的蓄電池模塊12的數目相應地取決於整個蓄電池系統10的所需的功率參數和能量參數。
[0036]存儲單元14在內部由電化學元件構成,這些電化學元件對外部影響如空氣或溼氣靈敏地作出反應。它們因此受到良好保護而免受於外部影響。如果存儲單元14出現故障，例如由於事故或者由於過度充電，這能夠導致存儲單元14的過熱或產生氣體並且由此會導致存儲單元14內的壓力升高。為了能夠使受保護的存儲單元14不爆炸並且不損傷其他蓄電池，，每個存儲單元14都具有安全閥38，其在圖4中示出。安全閥38在存儲單元14的內部壓力提高時裂開並且存儲單元14能夠排氣。
[0037]蓄電池系統10針對這種情況根據本發明具有排氣系統40。排氣系統40吸收從存儲單元14中排出的氣體並且有目的地引導其通過排氣管路18。排氣系統40連接到所有存儲單元14上。優選地，排氣管路18布置在蓄電池系統10的殼體16內。
[0038]如果存儲單元14排氣，則該排氣並不必一定立即影響存儲單元14的功率值。在該存儲單元14的功率衰落之前，電壓和電流直至數天都可以具有正常值。
[0039]因此不單單通過分析各個存儲單元14的功率數據來確定排氣。
[0040]根據本發明，在排氣系統40內布置有至少一個信號發生器20。該信號發生器20根據本發明優選為壓力傳感器，其對排氣系統40內的壓力差起反應。該信號發生器20優選放置在排氣管路18中。尤其是，信號發生器20也能夠在存儲單元14的安全閥38中實施，如圖4中所示。可替選地或組合地，該傳感器也能夠檢測出在排氣系統中超過了最小體積流量。
[0041]根據本發明，優選針對每個蓄電池模塊12設置至少一個信號發生器20，以便能夠檢測在蓄電池系統10的每個單個蓄電池模塊12中的壓力或檢測從每個單個蓄電池模塊到排氣管路的體積流量。在特別優選的設計方案中，每個存儲單元14配備有信號發生器，以便能夠檢測在蓄電池系統10的每個單個存儲單元14中的過壓力的降低。
[0042]信號發生器20通知在排氣系統40內出現確定的壓力差和/或通知由存儲單元14的排氣引起的超過確定的體積流量。為此，信號發生器20將其信號狀態從第一信號狀態改變到第二信號狀態。在此，根據圖2中的實施方式，第一信號狀態能夠是持久的信號而第二信號狀態能夠是該信號的中斷，或根據圖3中的實施方式在第一信號狀態中沒有信號產生而在第二信號狀態中產生信號。信號發生器20於是將信號路徑閉合或將其斷開。這能夠可逆地或也能夠不可逆地實施。由此，能夠確保蓄電池系統10不被進一步使用並且不出現進一步損傷。可替選地，可以利用信息來通知蓄電池系統的即時故障並且必要時激活替代反應。
[0043]在圖2中示例性地示出了根據本發明的蓄電池系統10的不可逆的信號發生器20的示意圖，但不限制於此。在該變型方案中，信號發生器20實施為一次性部件或犧牲部件。
[0044]圖2中所示的信號發生器20的構造具有膜22，該膜覆蓋排氣管路18的淨橫截面，優選整個淨橫截面。在膜22上施加導電的聯接線24。聯接線24具有兩個端部並且在排氣管路18的圓形淨橫截面處優選作為割線延展，尤其是通過排氣管路18的橫截面的中點，並且在排氣管路18的帶角的橫截面處優選地從一側到相對側延展。聯接線24優選地實施為薄的層或薄膜，其在膜22撕裂時一起撕裂。
[0045]膜22在此實施為使得其對抗在其前側與背側之間的確定的壓力差。在超過確定的壓力差時，膜22和聯接線24撕裂。
[0046]膜22在此能夠設計為使得其對於由於環境影響引起的壓力平衡而言某種程度上是能透過，例如通過凹進部。在多個存儲單元14中的一個排氣時形成的壓力通過垂直於膜的最小體積流量產生，該壓力必須穿過膜，如果該膜22不能承受該壓力，該膜被損毀。
[0047]聯接線24在膜22損毀時總是一起損毀。為此，聯接線24要儘可能地寬且平地構造。聯接線24附加地可以具有期望破裂部位，其確保在限定的負載時損毀。
[0048]信號發生器20與分析單元30連接。分析單元30接收信號發生器20的信號狀態並且分析該信號狀態。如果聯接線24撕裂，則信號發生器20的信號狀態從第一信號狀態變化到第二信號狀態。在根據圖2的實施方式中，該變換通過電流迴路的中斷來實現。分析單元30由此識別壓力不平衡或在排氣系統40中的超出確定的體積流量。信號發生器20在正常狀態中具有第一信號狀態並且在壓力不平衡期間變換到第二信號狀態。存儲單元14的損壞由此可立即識別。根據本發明，分析單元30優選集成在蓄電池管理系統中。
[0049]聯接線24根據本發明優選導電地並且通過電導體與分析單元30連接。電流或電壓能夠用作信號，電流或電壓的值在聯接線24撕裂時變化，因為利用分析單元30形成的電流迴路中斷。
[0050]在圖3中示例性地對圖2中所示的信號發生器的變型方案替選地示出了根據本發明的蓄電池系統10的可逆信號發生器20，但並不限制於此。信號發生器20在此示例性地布置在蓄電池系統10的排氣系統40的排氣管路18中。
[0051]可逆信號發生器20在根據圖3的實施中具有被施加以彈簧力的並且可樞轉支承的接觸臂26和接觸擋板28。在通過幾何形狀和由此流阻限定的體積流量的情況下，作用於接觸臂26的力超過彈簧力的值，並且接觸臂26朝著接觸擋板28樞轉。
[0052]信號發生器20與分析單元30連接。分析單元30接收信號發生器20的信號狀態並且分析該信號狀態。如果接觸壁26翻轉到接觸擋板28上，則信號發生器20的信號狀態從第一信號狀態變化到第二信號狀態。在根據圖3的實施方式中，該變換通過電流迴路閉合來實現。分析單元30由此識別在排氣系統40中的壓力不平衡。存儲單元14的損壞由此可立即識別。根據本發明，分析單元30在此也優選集成在蓄電池管理系統中。[0053]接觸擋板28和接觸臂26根據本發明優選導電地並且通過電導體與分析單元30連接。電流或電壓能夠用作信號，電流或電壓的值在接觸壁26翻轉到接觸擋板28上時變化，因為接觸壁和接觸擋板與分析單元30形成電流迴路。
[0054]圖4示例性地示出了根據本發明的帶有集成在安全閥中的信號發生器20的蓄電池系統10的存儲單元14，但並不限制於此。安全閥38是排氣系統40的組成部分。安全閥在存儲單元14的內部壓力提高時裂開並且存儲單元14可以排氣到排氣系統40中。通過將信號發生器20分別集成到存儲單元14的安全閥38中，根據本發明能夠對每個單個存儲單元14就其排氣進行監控。信號發生器20在該設計方案中也與在此未示出的分析單元30連接。
[0055]圖4示例性示出了稜柱形的存儲單元14，其安全閥38布置在存儲單元14的其上布置存儲單元14的端子的那側上。根據本發明，也可以考慮存儲單元14的其他結構形式，例如圓柱體形的。
[0056]根據本發明，蓄電池系統10的蓄電池模塊12中至少一個優選地具有作為蓄電池模塊12的殼體的部分的蓋板32。
[0057]在圖5中示例性地示出了根據本發明的蓄電池系統10的蓋板32，但並不限制於此。蓋板32在此由其朝著在此未示出的存儲單元14的那側示出。把凹槽嵌在蓋板32中使其作為收集器34用於收集存儲單元14的可能的排氣，排氣系統40的排氣管路18流體連通地連接到凹槽處。收集器34在此布置為使得其與存儲單元14的安全閥38對置，從而使得排氣能夠從安全閥38直接到達收集器34。安全閥38根據本發明是排氣系統40的組成部分。圍繞收集器34設置用於容納密封器的密封凹進部36，該密封凹進部將收集器34密封。
【權利要求】
1.一種蓄電池系統(10)，其具有至少兩個存儲單元(14)和與所述存儲單元(14)流體連通地連接的排氣系統(40)， 其特徵在於， 所述蓄電池系統(10)包括布置在所述排氣系統(40)中的至少一個信號發生器(20)和分析所述至少一個信號發生器(20)的信號的分析單元(30)，其中如此構造所述至少一個信號發生器(20)，以便在所述信號發生器(20)處具有預定的體積流量時或具有由此隨之出現的在所述信號發生器(20)之前和之後的預定的壓力差時變換其信號狀態。
2.根據權利要求1所述的蓄電池系統(10)，其中，所述信號發生器(20)具有安置在膜(22)上的聯接線(24)並且所述膜連同所述聯接線在所述預定的壓力差或所述預定的體積流量下是可撕裂的並且因此可中斷地構造用於所述分析單元(30)的電流迴路。
3.根據權利要求1所述的蓄電池系統(10)，其中，所述信號發生器(20)具有被彈簧力施加的接觸臂(26)和接觸擋板(28)，其中所述接觸臂(26)在所述預定的壓力差或所述預定的體積流量下朝向所述接觸擋板(28)是可翻轉的並且因此可閉合地構造用於所述分析單元(30)的電流迴路。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的蓄電池系統(10)，其中，所述蓄電池系統(10)包括多個具有至少兩個存儲單元(14)的蓄電池模塊(12)並且所述蓄電池系統(10)對於每個蓄電池模塊(12)都具有信號發生器(20)。
5.根據權利要求4所述的蓄電池系統(10)，其中，所述信號發生器(20)分別布置在所述蓄電池模塊(12)的具有排氣管路(18)的蓋板(32)中。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的蓄電池系統(10)，其中，所述蓄電池系統(10)對於每個存儲單元(14)都具有信號發生器(20)。
7.根據權利要求6所述的蓄電池系統(10)，其中，所述信號發生器(20)分別布置在所述存儲單元(14)的安全閥(38)中。
8.根據上述權利要求中任一項所述的蓄電池系統(10)，其中，所述分析單元(30)集成在蓄電池管理系統中。
9.一種具有根據權利要求1至8中任一項所述的蓄電池系統(10)的機動車，其中，所述蓄電池系統(10)與所述機動車的驅動系統連接。
10.一種用於確定蓄電池系統(10)的存儲單兀(14)的排氣的方法,其中所述蓄電池系統具有排氣系統(40)，其特徵在於，藉助信號發生器(20)和分析單元(30)通過如下方式監控所述排氣系統(40)內的壓力或體積流量，即所述信號發生器(20)的信號狀態由所述分析單元(30)來確定，其中，所述信號發生器(20)的所述信號狀態隨著通過存儲單元(14)的排氣產生的預定的體積流量或由此隨之出現的在所述信號發生器(20)之前和之後的預定的壓力差而改變。
【文檔編號】G01L23/00GK103765628SQ201280027284
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年5月31日 優先權日:2011年6月6日
【發明者】B·克裡格 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社