具有多个电化学电池组电池并具有用于测量两个不同的电池组电池的两个电池电流之间 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有多个电化学电池组电池并具有用于测量两个不同电池组电池的两个电池电流之间的差的设备的电池组包。
【背景技术】
[0002]呈现出，在未来不仅在固定的应用、诸如风力发电设备和备用电源中而且在车辆、诸如混合动力车辆或者电动车辆中增多地使用新的电池组系统、诸如锂离子电池组。在后一种情况下谈及牵引二次电池组。对这种电池组系统提出关于可利用的蓄能量、充放电效率、记忆效应的不存在、寿命和可靠性的高的要求。
[0003]为了根据合适的系统总电压、功率或者能量满足所述要求，在这种电池组系统中电池组电池被串联或者并联。总电池组被称为电池组包。总电池组例如细分成电池组电池、电池组模块、子单元、冷却系统、脱气系统、传感器和电子控制设备、诸如电池监视电路(CSC-Cell Supervis1n Circuit)、电池组控制单元(BCU-Battery Control Unit)、电池组断开单元(BDU-Battery Disconnect Unit)、电流中断单元(CID-Current InterruptDevice(电流中断设备))和电池组管理系统(BMS-Battery Management System)ο
[0004]对于终端耗电器应用来说主要依赖于圆柱形的锂离子电池组电池。对于高效的牵引二次电池组来说优选地使用由铝或者不锈钢构成的金属外壳中的棱柱形的锂离子电池组电池。在此，也存在具有在电池外壳中的两个并联的极组(Je 1 ly-Ro 11)的实施方案。极组是由阳极层和阴极层所卷绕的元件。
[0005]具有并联的极组的电池组从EP2325932B1中已知。在该电池组中所述极组以反方向被卷绕的方式被装入电池外壳中。该相反的卷绕方向导致电磁辐射的减少。在那里所描述的原理也在牵引二次电池组中已知。
[0006]为了极为有效地控制以及监视锂离子电池组，需要通过两个这种极组的电流的控制。在此尤其重要的是检测两个不同的极组的两个电池电流之间的差，以便能够实现所有电池的均匀加载或者阻止各个电池的过载。
【发明内容】
[0007]根据本发明的具有多个电化学电池组电池的电池组包包括用于测量两个不同的电池组电池的两个电池电流之间的差的设备，其中第一电池组电池具有由第一电极层和第二电极层构成的第一卷绕元件，所述第一卷绕元件通过电池电流中的第一电池电流引起第一磁场，并且第二电池组电池具有由第三电极层和第四电极层构成的第二卷绕元件，所述第二卷绕元件通过电池电流中的第二电池电流引起第二磁场，其中第一和第二卷绕元件相对于彼此被布置，使得第一磁场在被相同地定向的第一和第二电池电流的情况下抵抗第二磁场，其中电池组包进一步包括磁场传感器，所述磁场传感器被设置用于测量由第一磁场和第二磁场构成的叠加场，以及包括分析单元，所述分析单元被设置用于由所测量的叠加场确定第一和第二电池电流之间的差。当不仅第一而且第二电池电流是分别第一以及第二电池组电池的充电电流时或者当不仅第一而且第二电池电流是分别第一以及第二电池组电池的放电电流时，第一和第二电池电流被相同地定向。这种电池组包是有利的，因为不需要直接电接触传导电池电流的组件，以便检测差电流。因此测量损失被最小化并且用于接触的耗费被避免。尤其在高的电池电流和/或电压的情况下不需要对用于测量电池电流之间的差的设备进行昂贵的绝缘。
[0008]从属权利要求示出本发明的优选的改进方案。
[0009]尤其第一和第三电极层在相应的卷绕元件的内部区段处被接触并且第二和第四电极层在相应的卷绕元件的外部区段处被接触，其中内部区段比外部区段更远地位于相应的卷绕元件的内部中。由此确保:电池电流至少几乎完全地流过卷绕元件的绕组并且因此产生强的第一和第二磁场。强的磁场可以以低的耗费、即通过低成本的磁场传感器被识别，并且如此所获得的测量结果更少地由于干扰场而失真。
[0010]第一电池组电池与第二电池组电池并联是有利的。在两个电池组电池的这种接线的情况下可以基于相同的对并联的电池组电池起作用的负载通过出现的差电流也比较电池组电池的健康状态或者老化状态或者不同的充电状态。
[0011]此外，第一卷绕元件的假想的第一绕组轴与第二卷绕元件的假想的第二绕组轴平行地以及相邻地被布置，其中第一卷绕元件在该布置中与第二卷绕元件反方向地被卷绕。通过在这种实施方式中的对称的电流流动，特别少的电磁干涉从这种电池组包发出。
[0012]有利的是，磁场传感器被布置在如下部位处，在所述部位处第一磁场和第二磁场在相同大小的并且被相同地定向的第一和第二电池电流的情况下抵消。因此，可以通过特别简单的装置识别否存在第一和第二电池电流之间的不平衡、即差。在这种情况下当叠加场具有不等于零的场强时总是存在差。分析单元的校准在这种情况下可以取消。
[0013]此外有利的是，第一电极层经由第一电导体与第一电压分接头导电连接，第二电极层经由第二电导体与第二电压分接头导电连接，第三电极层经由第三电导体与第三电压分接头导电连接并且第四电极层经由第四电导体与第四电压分接头导电连接，其中第一和第二电导体至少部分地与第三和第四电导体对称地被布置。由此实现对称的导电。这有利地导致如下磁场的至少部分地补偿，所述磁场可能以未被补偿的方式叠加对于测量来说所需的磁场。第一和第二电导体尤其可以至少部分地与第三和第四电导体面对称地被布置，其中导体相对于假想的对称面是对称的，所述对称面定义彼此面对称的假想的第一和第二绕组轴之间的平面对称。
[0014]同样有利的是，电池组包包括多个第一和第二电池组电池，其中第一和第二卷绕元件相对于彼此被布置，使得每个第一磁场在被相同地定向的第一和第二电池电流的情况下与每个第二磁场相反地被定向并且第一和第二卷绕元件以交替的磁场方向被布置在一行中，其中磁场传感器被设置用于测量由第一卷绕元件的第一磁场和相邻的第二卷绕元件的第二磁场构成的叠加场。以这种方式，电池组包中的多个电流差可以被测量，其中实现不参与测量的电池组电池的磁场对测量的仅仅最小的影响或者没有相互的影响。
[0015]在另一变型方案中，第一电池组电池和第二电池组电池被布置在共同的电池组电池外壳中。通过第一电池组电池和第二电池组电池在共同的电池组电池外壳中的布置提供一种构造单元，所述构造单元弓I起最小的磁干扰场。
[0016]第一电池组电池和第二电池组电池尤其被布置在不同的电池组电池外壳中。磁场传感器于是可以被布置在电池组电池外壳之间。因此提供能够单独调换的单元，在所述能够单独调换的单元的情况下借助于两个电池电流之间的所测量的差可以判定所述单元之一是否是有错误的并且必须被调换。
[0017]磁场传感器被布置在两个相邻的电池组电池外壳之间是有利的。因此，不包括磁场传感器的电池组电池可以被用在根据本发明的电池组包中。在大多利用电池组电池外壳实现的电池组电池的替换的情况下可以包含磁场传感器。附加的成本和附加的校准耗费被避免。
[0018]有利的是，磁场传感器是霍尔传感器，因为该霍尔传感器作为低成本的标准器件是可用的。此外，可以通过霍尔传感器实现对叠加场的特别精确的测量。
[0019]根据本发明的电池组包有利地是