用于检测电池组件的装置和方法及电池、电池系统和车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于检测一种电池组件的装置和方法以及电池、电池系统和车辆。
【背景技术】
[0002]可看出的是，不仅对固定的应用、例如风力发电设备来说，而且对移动的应用、例如电机动车(电动汽车，EV)或者混合动力车辆(混合电动汽车，HEV)来说，例如具有锂离子蓄电池、锂聚合物蓄电池或者镍金属氢化物蓄电池的越来越多的新的电池系统作为能再充电的电储能器(EES)而将得到应用。
[0003]所述电池系统必须满足很高的要求，所述要求是关于能够使用的能量内容、充电/放电效率、可靠性、寿命和不期望的由于频繁的部分放电而来的容量损失。此外，电池系统必须满足很高的安全性要求并且适应严格的法律规定。
[0004]—种电池系统包括多个电池单元。由于其单元内电阻和出现的电化学过程，所述电池单元在充电和放电期间被加热。所述电池单元能够例如借助于多个电池连接器而串联(系列)地连接，以便提高电压，并且/或者并联地连接，以便提高最大的电流。在这种情况中，能够将所述电池单元合并为电池单位或者电池模块。在用于驱动车辆的应用情况下，能够例如串联或者并联地连接大约100个电池单元(作为牵引电池)。在高压电池系统的情况下，总电压因此例如能够计为450V或者甚至600V。
[0005]在车辆的一种混合传动系中，运行一种具有很高的动力性能的锂离子高功率电池单元。例如在通过在制动时回收制动能量或者在加速时支持升压而产生的短时的峰值负载期间，所述电池单元必须在很短的时间中接收(在充电时)或者释放(在放电时)很高的功率。由于所述电池单元的内电阻，所述较短的峰值负载导致电池单元的显著的加热。所述电池单元的效率在充电或者放电时是很高的(大约95%);然而不能够忽视在这种情况中产生的废热。在牵引功率例如60KW的情况下，5%的损失就出现3KW的损失功率。此外，例如在夏季月份或者在较热的区域中，能够计为40°C及更高的温度能够位于允许的温度范围以外，从而所述电池单元在没有冷却的情况下不能够达到所要求的例如10或15年的寿命O
[0006]因此为了保证电池模块、电池或者电池系统的安全性、功能和寿命，必要的是，在预先设定的温度范围内运行所述电池单元。一方面，如上所述，在电池单元的工作期间出现了热量，该热量必须排出以便避免将电池单元加热到临界的最大温度以上。另一方面必要的能够是，所述电池单元在低温的情况下加热到最小温度上。为了遵循预先设定的温度范围，将电池模块或者电池系统进行调温，即根据需要进行冷却或者加热，其中所述冷却通常比加热更加必要。
[0007]对此，所述电池系统能够包括一种流体，例如一种液体，例如酒精-例如丙烷-1、
2、3-三醇(Glycerol (丙三醇)，Glycerin(甘油))、油或者水或者液体混合物，作为调温介质回路中的调温介质-例如热、冷冻或者冷却介质。
[0008]为了对于所述电池单元进行调温，所述电池系统能够包括多个调温元件、例如调温板，在所述调温元件上装配了电池单元并且所述调温介质流动通过所述调温元件。例如为了进行冷却，所述调温介质通过调温元件接收电池单元的热量，并且将它通过冷却器或者另一热交换机构释放到周围或者空调设备(Aircondit1ning，AC)上。
[0009]所述电池系统能够包括其它的组件、例如开关机构-例如继电器、接触器-尤其开关接触器或者开关、过流保护机构-例如保险、传感机构以及电池分离机构(BatteryDisconnect Units，BDUs)、电池单元监测机构(电池单元监测线路，Cell Supervis1nCircuits, CSCs)和电池控制机构(Battery Control Units，BCUs)。
[0010]由此，所述电池系统包括多个不同的组件(电池组件)，所述组件互相电地和/或机械地连接。通过在电池系统的制造期间和/或之后的检测方法，能够保证其根据规格的功會S。针对一种完全检测(完全控制、件件检测、100%检测)，无破坏性的检测方法(ZfP，Non-Destructive Testing，NDT)是合适的。
[0011]为了改善电池和电池系统的可靠性和安全性并且提高电池组件-例如电池单元的寿命，然而必要的是，例如在制造、检查和/或保养的范围中，改善对于电池组件、电池和电池系统的检测。
【发明内容】
[0012]具有独立权利要求的特征的、根据本发明的装置和方法具有的优点在于，电池组件或者电池组件之间的连接的缺陷的位置(缺陷位、故障位)能够由于局部改变的热量分布而被侦测或者识别，所述缺陷的位置局部地影响或者改变热量分布。由此能够侦测和识别所述电池组件和/或连接里面或者上面的不可见或者隐藏的缺陷位置。例如所述缺陷位置能够具有变化的或者升高的接触电阻，从而缺陷位置上的流动的电流能够引起较强的加热。接触电阻的这样的升高可能首先对于一定的时间是不重要的，并且在整个寿命过程中才重要。因此，接触电阻的提高能够表示一种休眠性的故障。在这种情况中，所述电池组件或者连接能够无破坏性地检测。由此，能够例如弃用螺栓连接的接触电阻的繁琐的人工的单个确定，所述单个确定包括在定义的检测电流的情况下的一种人工的用于确定关于机械连接的状态的有限的信息的电压测量。由此能够实施电池组件或者连接的完全检测和电池检测，从而能够提高所述电池系统的质量、可靠性和安全性。此外，所述检测甚至是可靠和稳健的，即对干扰不敏感。由此能够简化例如在制造过程的结束处的控制和检测(End-of-Line-Test，EoL-Test)。由此能够降低费用_例如研发费用、验证费用、包括用于选择和检验供货商的费用的采购费用、制造费用和/或检测费用。此外，能够利用接近实际(接近真实)的激励信号来实施所述检测，从而所述检测能够在实际的条件下、例如工作或应用条件下实施，并且能够提供实际的结果。
[0013]以合适的方式，能够如此构造所述激励机构，从而所产生的激励信号相应于一种在电池组件的工作期间的信号。由此能够尤其接近实际或者接近真实地检测所述电池组件。由此能够进一步改善所述电池组件的检测。
[0014]以合适的方式，能够如此构造所述激励机构，从而所产生的激励信号能够导致一种电流，比如电池组件中的充电电流或放电电流。由此能够可靠地检测和/或保证将电流例如充电电流和/或放电电流进行导引的机械连接的质量。由此能够降低电池系统由于一种机械的缺陷位置和由此所引起的接触电阻的提高而失效或者失火的危险，所述缺陷位置例如在电池连接器的焊接连接或者模块连接器的螺栓连接上。由此能够例如阻碍在工作期间的缺陷位置的强烈的升温，所述升温能够引起所述连接的松动，所述松动能够造成一种能够引发失火的光弧。
[0015]以合适的方式，能够如此构造所述激励机构，从而所产生的激励信号能够导致一种向着所述电池组件的热量流入或者离开所述电池组件的热量流出。由此能够将传递热量的机械连接例如调温系统的组件的质量可靠地检测和/或保证。由此能够提高电池系统的寿命。由此能够改进质保。此外，能够提高电池系统的寿命。
[0016]以合适的方式，能够如此构造所述激励机构，从而它能够在时间方面变化地或调整地产生所述激励信号。通过以这种方式所产生的热的波动，所述缺陷位置能够关于其在电池组件中的位置或者深度而确定位置。由此能够将不可直接够及的位置例如内电阻例如电池单元的内电阻或者保险例如电池单元的保险进行检测。由此能够进一步改善电池组件的检测。
[0017]以合适的方式，能够如此构造所述采集机构，从而它能够获得响应信号作为热成像。由此能够无触点地侦测或者识别所述缺陷位置。由此能够简化电池组件的检测。
[0018]以合适的方式，能够如此构造所述处理机构，从而它能够检测多个位置是否有缺陷。由此能够更好地侦测或者识别可能的缺陷位置。由此能够进一步提高电池系统的质量、可靠性和安全性。
[0019]以合适的方式，能够如此构造所述处理机构，从而它能够并行地例如同时或者同步地检测多个位置是否有缺陷。由此能够缩短用于检测电池组件的必要的时间。
[0020]以合适的方式，能够如此构造所述处理机构，从而它能够借助于一种转换例如余弦转换例如离散的余弦转换或者傅立叶转换例如离散的傅立叶转换或快速傅立叶转换将所述响应信号转换到频率空间中。由此能够更加精确、高效和快速地处理和/或分析所述响应信号或者热成像。
[0021]以合适的方式，能够如此构造所述激励机构，从而所产生的激励信号相应于一种在电池组件的工作期间的信号。由此能够尤其实际或者实用地检测所述电池组件。由此能够进一步改善电池组件的检测。
[0022]以合适的方式，能够如此构造所述激励机构，从而所产生的激励信号导致电池组件中的一种电流，例如充电电流或放电电流。由此能够可靠地检测和/或保证将电流例如充电电流和/或放电电流进行导引的机械连接的质量。由此能够降低电池系统由于一种机械的缺陷位置和由此所引起的接触电阻的提高而失