CN103765628A - 蓄电池系统和带有蓄电池系统的机动车以及用于确定蓄电池系统的存储单元的排气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种蓄电池系统(10)，其具有至少两个存储单元(14)和与所述存储单元(14)流体连通地连接的排气系统(40)，蓄电池系统(10)包括至少一个布置在排气系统(40)中的信号发生器(20)和分析所述至少一个信号发生器(20)的信号的分析单元(30)。如此构造所述至少一个信号发生器(20)，以便在信号发生器处具有预定的体积流量时或具有由此随之出现的在信号发生器(20)之前和之后的预定的压力差时变换其信号状态。此外，提出了一种具有该蓄电池系统(10)的机动车以及一种用于确定蓄电池系统(10)的存储单元(14)的排气的方法。

Description

蓄电池系统和带有蓄电池系统的机动车以及用于确定蓄电池系统的存储单元的排气的方法

技术领域

本发明涉及一种蓄电池系统，其具有至少两个存储单元和排气系统，一种带有这种蓄电池系统的机动车以及一种用于确定蓄电池系统的存储单元的排气的方法。

背景技术

已知了由多个子单元构造的蓄电池系统。单个子单元在此至少由单个存储单元形成。单个子单元也能够具有多个组合成一个蓄电池模块的存储单元或多个这样的蓄电池模块。因此，蓄电池系统由至少两个彼此连接的存储单元构成。

存储单元例如锂离子蓄电池单元需要排气开口，因为确定的运行状态会导致蓄电池单元的过压。处于压力下的气体必须能够逸出。为此，已知了蓄电池系统中的所谓的排气系统，其接收和导出存储单元形成的气体。

从DE102008043784中已知了一种带有壳体的蓄电池模块，在其中布置有带有排气阀的至少一个存储单元。为了接收从存储单元中排出的物质，蓄电池模块具有流体连通的排气通道。

发明内容

根据本发明提供了一种具有至少两个存储单元和与存储单元流体连通地连接的排气系统的蓄电池系统，该蓄电池系统包括布置在排气系统中的至少一个信号发生器和分析该至少一个信号发生器的信号的分析单元。在此如此构造至少一个信号发生器，以便在信号发生器处具有预定的体积流量时或具有由此随之出现的在信号发生器之前和之后的预定的压力差时变换其信号状态。在此，锂离子蓄电池单元优选为存储单元。

在此，在变化的存储单元的功率数据使得损坏被识别之前，就有利地实现了对蓄电池系统的存储单元的排气的直接识别。由此能够有利地避免对相邻的存储单元的进一步的损坏。

在根据本发明的蓄电池系统的一个优选的设计方案中设定，信号发生器具有安置在膜上的联接线并且该膜连同该联接线在预定的压力差或预定的体积流量下是可撕裂的并且因此可中断地构造用于分析单元的电流回路。

由此有利地提供了信号发生器的特别简单并且从而成本低廉的变型方案，该变型方案无需特别的额外费用能够常常安装在蓄电池系统中。通过在该设计方案变型中，在正常状态中信号发生器的信号持续地施加到分析单元，该信号由于故障情况才被中断，实现持久地监控排气系统中的压力。

在根据本发明的蓄电池系统的另一个优选的设计方案中规定，信号发生器具有被弹簧力施加的接触臂和接触挡板，其中接触臂在预定的压力差或预定的体积流量下朝向接触挡板是可翻转的并且因此可闭合地构造用于分析单元的电流回路。

由此有利地提供了可逆的信号发生器。通过在该设计方案变型中，仅在故障情况下将信号施加在分析单元上，实现节约能量地监控排气系统中的压力。

在根据本发明的蓄电池系统的另一个优选的设计方案中设定，蓄电池系统包括多个具有至少两个存储单元的蓄电池模块并且该蓄电池系统对于每个蓄电池模块都具有信号发生器。

由此有利地识别如下蓄电池模块，其具有至少一个受损的存储单元。

在根据本发明的蓄电池系统的另一个优选的设计方案中设定，信号发生器分别布置在蓄电池模块的具有排气管路的盖板中。

由此，根据本发明的蓄电池模块的安装有利地变得容易，因为信号发生器能够与盖板一起作为组件安装。

在根据本发明的蓄电池系统的另一个优选的设计方案中设定，蓄电池系统对于每个存储单元都具有信号发生器。

由此有利地实现识别单个受损的存储单元。

在根据本发明的蓄电池系统的另一个优选的设计方案中规定，信号发生器分别布置在蓄电池模块的安全阀中。

尤其是，由于锂离子存储单元具有安全阀，该安全阀在存储单元的内部压力提高时裂开，所以信号发生器在此能够以有利的方式实施。

在根据本发明的蓄电池系统的另一个优选的设计方案中设定，分析单元集成在蓄电池管理系统中。

尤其是，由于锂离子蓄电池系统具有蓄电池管理系统，所以简化了信号发生器的实施。用于信号发生器的单独的监控单元由此是不必要的。

根据本发明，还提供了一种机动车，其具有在上述设计方案中的根据本发明的蓄电池系统，其中蓄电池系统与机动车的驱动系统连接。

根据本发明的蓄电池系统作为部件的优点也作为组件有利于机动车。

根据本发明，还提供了一种用于确定蓄电池系统的存储单元的排气的方法，该蓄电池系统具有排气系统。在此借助信号发生器和分析单元通过如下方式监控排气系统内的压力或体积流量，即信号发生器的信号状态由分析单元来确定。信号发生器的信号状态在此随着通过存储单元的排气产生的预定的体积流量或由此随之出现的在信号发生器之前和之后的预定的压力差而变化。

利用根据本发明的方法，类似根据本发明的蓄电池系统，快速且低成本地识别排气是可能的。

通过信号发生器的流阻有利地通过在存储单元排气时在信号发生器之前和之后的区域之间形成的体积流量产生压力差，该压力差之后会被信号发生器识别。

本发明的有利的改进方案在从属权利要求中予以描述并且在说明书中予以说明。

术语“蓄电池系统”在本申请中也包含蓄电池、蓄能池、蓄能池组、蓄能池系统、尤其是锂离子系统或锂聚合物离子系统。

附图说明

将依据附图及后续的说明进一步阐述本发明的实施例，其中：

图1示出了根据本发明的蓄电池系统的示意性基本结构，

图2示出了根据本发明的蓄电池系统的不可逆的信号发生器的原理图，

图3示出了根据本发明的蓄电池系统的可逆的信号发生器的原理图，

图4示出了根据本发明的带有集成信号发生器的蓄电池系统的存储单元；以及

图5示出了根据本发明的蓄电池系统的盖板。

具体实施方式

在图1中示例性地示出了根据本发明的蓄电池系统10的示意性基本结构，但不限制于此。蓄电池系统10根据本发明具有至少两个存储单元14。存储单元14优选布置为使得多个存储单元14分别形成蓄电池模块12。蓄电池系统10根据本发明能够具有多个这种蓄电池模块12。

在图1中，蓄电池模块12示例性地具有六个彼此连接的存储单元14。蓄电池模块12在此根据本发明也能够具有多于六个的或少于六个的存储单元14。存储单元14的数目取决于蓄电池模块12的所需的功率参数和能量参数以及单个存储单元14的功率参数和能量参数。蓄电池系统10中的蓄电池模块12的数目相应地取决于整个蓄电池系统10的所需的功率参数和能量参数。

存储单元14在内部由电化学元件构成，这些电化学元件对外部影响如空气或湿气灵敏地作出反应。它们因此受到良好保护而免受于外部影响。如果存储单元14出现故障，例如由于事故或者由于过度充电，这能够导致存储单元14的过热或产生气体并且由此会导致存储单元14内的压力升高。为了能够使受保护的存储单元14不爆炸并且不损伤其他蓄电池，，每个存储单元14都具有安全阀38，其在图4中示出。安全阀38在存储单元14的内部压力提高时裂开并且存储单元14能够排气。

蓄电池系统10针对这种情况根据本发明具有排气系统40。排气系统40吸收从存储单元14中排出的气体并且有目的地引导其通过排气管路18。排气系统40连接到所有存储单元14上。优选地，排气管路18布置在蓄电池系统10的壳体16内。

如果存储单元14排气，则该排气并不必一定立即影响存储单元14的功率值。在该存储单元14的功率衰落之前，电压和电流直至数天都可以具有正常值。

因此不单单通过分析各个存储单元14的功率数据来确定排气。

根据本发明，在排气系统40内布置有至少一个信号发生器20。该信号发生器20根据本发明优选为压力传感器，其对排气系统40内的压力差起反应。该信号发生器20优选放置在排气管路18中。尤其是，信号发生器20也能够在存储单元14的安全阀38中实施，如图4中所示。可替选地或组合地，该传感器也能够检测出在排气系统中超过了最小体积流量。

根据本发明，优选针对每个蓄电池模块12设置至少一个信号发生器20，以便能够检测在蓄电池系统10的每个单个蓄电池模块12中的压力或检测从每个单个蓄电池模块到排气管路的体积流量。在特别优选的设计方案中，每个存储单元14配备有信号发生器，以便能够检测在蓄电池系统10的每个单个存储单元14中的过压力的降低。

信号发生器20通知在排气系统40内出现确定的压力差和/或通知由存储单元14的排气引起的超过确定的体积流量。为此，信号发生器20将其信号状态从第一信号状态改变到第二信号状态。在此，根据图2中的实施方式，第一信号状态能够是持久的信号而第二信号状态能够是该信号的中断，或根据图3中的实施方式在第一信号状态中没有信号产生而在第二信号状态中产生信号。信号发生器20于是将信号路径闭合或将其断开。这能够可逆地或也能够不可逆地实施。由此，能够确保蓄电池系统10不被进一步使用并且不出现进一步损伤。可替选地，可以利用信息来通知蓄电池系统的即时故障并且必要时激活替代反应。

在图2中示例性地示出了根据本发明的蓄电池系统10的不可逆的信号发生器20的示意图，但不限制于此。在该变型方案中，信号发生器20实施为一次性部件或牺牲部件。

图2中所示的信号发生器20的构造具有膜22，该膜覆盖排气管路18的净横截面，优选整个净横截面。在膜22上施加导电的联接线24。联接线24具有两个端部并且在排气管路18的圆形净横截面处优选作为割线延展，尤其是通过排气管路18的横截面的中点，并且在排气管路18的带角的横截面处优选地从一侧到相对侧延展。联接线24优选地实施为薄的层或薄膜，其在膜22撕裂时一起撕裂。

膜22在此实施为使得其对抗在其前侧与背侧之间的确定的压力差。在超过确定的压力差时，膜22和联接线24撕裂。

膜22在此能够设计为使得其对于由于环境影响引起的压力平衡而言某种程度上是能透过，例如通过凹进部。在多个存储单元14中的一个排气时形成的压力通过垂直于膜的最小体积流量产生，该压力必须穿过膜，如果该膜22不能承受该压力，该膜被损毁。

联接线24在膜22损毁时总是一起损毁。为此，联接线24要尽可能地宽且平地构造。联接线24附加地可以具有期望破裂部位，其确保在限定的负载时损毁。

信号发生器20与分析单元30连接。分析单元30接收信号发生器20的信号状态并且分析该信号状态。如果联接线24撕裂，则信号发生器20的信号状态从第一信号状态变化到第二信号状态。在根据图2的实施方式中，该变换通过电流回路的中断来实现。分析单元30由此识别压力不平衡或在排气系统40中的超出确定的体积流量。信号发生器20在正常状态中具有第一信号状态并且在压力不平衡期间变换到第二信号状态。存储单元14的损坏由此可立即识别。根据本发明，分析单元30优选集成在蓄电池管理系统中。

联接线24根据本发明优选导电地并且通过电导体与分析单元30连接。电流或电压能够用作信号，电流或电压的值在联接线24撕裂时变化，因为利用分析单元30形成的电流回路中断。

在图3中示例性地对图2中所示的信号发生器的变型方案替选地示出了根据本发明的蓄电池系统10的可逆信号发生器20，但并不限制于此。信号发生器20在此示例性地布置在蓄电池系统10的排气系统40的排气管路18中。

可逆信号发生器20在根据图3的实施中具有被施加以弹簧力的并且可枢转支承的接触臂26和接触挡板28。在通过几何形状和由此流阻限定的体积流量的情况下，作用于接触臂26的力超过弹簧力的值，并且接触臂26朝着接触挡板28枢转。

信号发生器20与分析单元30连接。分析单元30接收信号发生器20的信号状态并且分析该信号状态。如果接触壁26翻转到接触挡板28上，则信号发生器20的信号状态从第一信号状态变化到第二信号状态。在根据图3的实施方式中，该变换通过电流回路闭合来实现。分析单元30由此识别在排气系统40中的压力不平衡。存储单元14的损坏由此可立即识别。根据本发明，分析单元30在此也优选集成在蓄电池管理系统中。

接触挡板28和接触臂26根据本发明优选导电地并且通过电导体与分析单元30连接。电流或电压能够用作信号，电流或电压的值在接触壁26翻转到接触挡板28上时变化，因为接触壁和接触挡板与分析单元30形成电流回路。

图4示例性地示出了根据本发明的带有集成在安全阀中的信号发生器20的蓄电池系统10的存储单元14，但并不限制于此。安全阀38是排气系统40的组成部分。安全阀在存储单元14的内部压力提高时裂开并且存储单元14可以排气到排气系统40中。通过将信号发生器20分别集成到存储单元14的安全阀38中，根据本发明能够对每个单个存储单元14就其排气进行监控。信号发生器20在该设计方案中也与在此未示出的分析单元30连接。

图4示例性示出了棱柱形的存储单元14，其安全阀38布置在存储单元14的其上布置存储单元14的端子的那侧上。根据本发明，也可以考虑存储单元14的其他结构形式，例如圆柱体形的。

根据本发明，蓄电池系统10的蓄电池模块12中至少一个优选地具有作为蓄电池模块12的壳体的部分的盖板32。

在图5中示例性地示出了根据本发明的蓄电池系统10的盖板32，但并不限制于此。盖板32在此由其朝着在此未示出的存储单元14的那侧示出。把凹槽嵌在盖板32中使其作为收集器34用于收集存储单元14的可能的排气，排气系统40的排气管路18流体连通地连接到凹槽处。收集器34在此布置为使得其与存储单元14的安全阀38对置，从而使得排气能够从安全阀38直接到达收集器34。安全阀38根据本发明是排气系统40的组成部分。围绕收集器34设置用于容纳密封器的密封凹进部36，该密封凹进部将收集器34密封。

Claims (10)

1.一种蓄电池系统(10)，其具有至少两个存储单元(14)和与所述存储单元(14)流体连通地连接的排气系统(40)，

其特征在于，

所述蓄电池系统(10)包括布置在所述排气系统(40)中的至少一个信号发生器(20)和分析所述至少一个信号发生器(20)的信号的分析单元(30)，其中如此构造所述至少一个信号发生器(20)，以便在所述信号发生器(20)处具有预定的体积流量时或具有由此随之出现的在所述信号发生器(20)之前和之后的预定的压力差时变换其信号状态。

2.根据权利要求1所述的蓄电池系统(10)，其中，所述信号发生器(20)具有安置在膜(22)上的联接线(24)并且所述膜连同所述联接线在所述预定的压力差或所述预定的体积流量下是可撕裂的并且因此可中断地构造用于所述分析单元(30)的电流回路。

3.根据权利要求1所述的蓄电池系统(10)，其中，所述信号发生器(20)具有被弹簧力施加的接触臂(26)和接触挡板(28)，其中所述接触臂(26)在所述预定的压力差或所述预定的体积流量下朝向所述接触挡板(28)是可翻转的并且因此可闭合地构造用于所述分析单元(30)的电流回路。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池系统(10)，其中，所述蓄电池系统(10)包括多个具有至少两个存储单元(14)的蓄电池模块(12)并且所述蓄电池系统(10)对于每个蓄电池模块(12)都具有信号发生器(20)。

5.根据权利要求4所述的蓄电池系统(10)，其中，所述信号发生器(20)分别布置在所述蓄电池模块(12)的具有排气管路(18)的盖板(32)中。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池系统(10)，其中，所述蓄电池系统(10)对于每个存储单元(14)都具有信号发生器(20)。

7.根据权利要求6所述的蓄电池系统(10)，其中，所述信号发生器(20)分别布置在所述存储单元(14)的安全阀(38)中。

8.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池系统(10)，其中，所述分析单元(30)集成在蓄电池管理系统中。

9.一种具有根据权利要求1至8中任一项所述的蓄电池系统(10)的机动车，其中，所述蓄电池系统(10)与所述机动车的驱动系统连接。

10.一种用于确定蓄电池系统(10)的存储单元(14)的排气的方法，其中所述蓄电池系统具有排气系统(40)，其特征在于，借助信号发生器(20)和分析单元(30)通过如下方式监控所述排气系统(40)内的压力或体积流量，即所述信号发生器(20)的信号状态由所述分析单元(30)来确定，其中，所述信号发生器(20)的所述信号状态随着通过存储单元(14)的排气产生的预定的体积流量或由此随之出现的在所述信号发生器(20)之前和之后的预定的压力差而改变。

Images