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_3

文档序号:9287663阅读:来源:国知局
384 X 288、640 X 480、640X512、768X576、1280X960、1024X768、1280X1024 或者 2048X1536 像素(PictureElements,Pixels)的几何(空间)的分辨率。所述热成像相机310能够例如具有1mK到40mK、例如20mK的热分辨率。所述热成像相机310能够例如构造为非冷却型或冷却型的热成像相机。所述装置10能够包括多个的热成像相机,该装置能够如此围绕所述电池组件设置,从而它能够从多个方向中获得所述响应信号。
[0048]为了检测电池模块50(^50(^激励机构200能够将所述由处理机构100控制或者操控的电池模块进行电加载。所述激励机构200能够周期性地加载所述电池模块500:、5002ο对此,能够将激励机构200通过连接管路40025、40052施加一种电流1、例如充电电流或放电电流作为激励信号。由此,在电阻R、例如电流回路中的内电阻和/或接触电阻上,由电能在时间At上分别产生一种热能量(热能)Eth:
[0049]Eth=W=I2RAt(I)
[0050]在这种情况中,电流回路中的较差的机械的和由此引起的电的连接例如构成一种模块连接器的有缺陷的的螺栓连接,或者一种有缺陷的具有较高的接触电阻的焊点构成一种局部的、具有温度T。的振荡的热源。从所述热源中扩散出一种热的波动T(x,t):
[0051]T(x, t) = T0e x/lle j(Mt χ/μ)(2)
[0052]具有热的压入深度μ:
[0053]μ = V (2α/ω)) = V (a/(jif))(3)
[0054]其中a表示材料的温度传导性,并且ω = 2 π f表示激励信号的角频率。正如从方程(3)中可见,测量方法的热的压入深度μ能够借助于激励信号的频率而调节或者改变。
[0055]例如针对接触电阻R = 200 μ Ω i,在激励电流I = 15A具有频率f = 0.1Hz的情况下,热能计为:
[0056]Eth= W = (15A) 2200 μ Ω 1s = 450mJ(4)
[0057]对于这种热能来说,针对由铝(比热容Cai= 897J/ (kg K))制成的具有质量m =1g的电池连接器,出现一种温度振荡A T:
[0058]Δ T = Eth/ (m cA1) = 450mJ/ (10g 897J/ (kg K)) = 5OmK(5)
[0059]由此,所述热成像相机310能够获得所述温度振荡作为响应信号。
[0060]所述激励电流I能够在参考电池组件的规格的情况下有可能进一步提高,从而响应信号的幅度能够被提高。随着热源的深度的增加,则热的波动的工作时间增加,从而响应信号的相位加大地推移。
[0061]由处理机构100控制或者操控,所述采集机构300获得响应信号,办法是,所述热成像相机310产生一种热成像、例如一种二维(2D)的热成像,或者例如在不规则的或者规则的时间间隔中产生多个的例如一系列的热成像。由此所述热成像相机310能够发现并且绘出表面上的温度振荡AT。为了进行处理-例如加工、分析和/或储存,将所述响应信号或者热成像传递到处理机构100中。
[0062]所述处理机构100能够处理所产生的热成像。对此,所述处理机构100能够分析热成像中的像素的测量值。为了对于装置10进行校准,能够确定用于所述测量值的阈值。能够根据位置而区分的测量值的阈值能够存放和储存在一种比较图中。为了检测,所述处理机构100能够将要被分析的热成像和比较图互相地在几何方面定向,并且然后将所述测量值与阈值相比较。对此所述处理机构100能够例如从所述热成像和比较图中产生一种差图。接着,所述处理机构100能够评价该比较,并且输出关于内电阻和/或接触电阻的结果。在这种情况中,所述处理机构100能够在超过一种阈值时报告一种错误。由此能够在单个的处理步骤中类似并行或者同时地分析多个位置或者说情况,例如电池连接器、模块连接器、电池内电阻、电池保险。所述处理机构100控制或者操控所述激励机构200和采集机构300。由此,所述处理机构100能够使得所述激励信号和响应信号互相协调并且同步化,以及考虑响应信号的相位来作为热的波动的工作时间的尺度。此外,所述处理机构100能够表征要检测的电池组件。此外,所述处理机构100能够将电池组件的热成像和/或检测的结果进行储存、引起储存和/或传递以用于储存。
[0063]正如之前所描述的那样,所述处理机构100能够直接处理所述热成像的所获得(扫描)的像素。作为替代方案或作为补充方案,所述处理机构100能够将例如以具有例如4X4、8X8、16X 16、64X64或者128X 138像素的正方形体块为形式的像素,作为2D时间离散的、有限的周期性延续的信号(地点空间),首先转化(转换)为2D离散的、周期性的频谱(频率空间、图像区域),并且接着在频率空间中实施所述分析。所述频率空间于是包括所述响应信号的幅值和相位,从而简化了所述处理。对此,将所述处理机构100实施为一种变换例如能够作为离散的余弦变换(Discrete Cosine Transformat1n, DCT)而采用的余弦变换或者能够作为离散的傅立叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)或者优选作为快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)而采用的傅立叶变换。电池组件的热成像的存储和/或检测的结果的存储能够在频率空间中进行。
[0064]所述装置10因此实施一种成像的方法,其中要检测的电池组件在尽可能实际的和/或实用的条件下进行工作。
[0065]图2展示了一种用于检测一种根据本发明的另一种实施形式的电池组件的装置20的示意性的透视图。
[0066]在图2中展示的电池模块500JP另一电池模块500 2相应于在图1中所示例地展示的电池模块500JP另一电池模块500 2。所述电池模块SOO1设置在具有入流接头552:和出流接头551的调温元件550 i上,从而它能够借助于一种调温介质而进行调温。在所述电池模块500JP所述调温元件550 间存在一种接触面。相应于此地,另一电池模块500 2设置在具有另一入流接头5522和另一出流接头554 2的另一调温元件550 2上。在所述另一电池模块5002和另一调温元件550 2之间存在一种接触面。
[0067]在图2中所展示的用于检测一种电池组件的装置20基本上相应于参照图1所描述的用于检测一种电池组件的装置10。
[0068]由激励机构100控制或者操控,所述激励机构200能够产生一种热的激励信号,并且,正如在图2中所示例性展示地,通过连接软管400211、400221连接至入流接头SSS1和另一入流接头5522,并且通过另外的连接软管400212、400222连接至调温元件550:或者另一调温元件5502的出流接头554 JP另一出流接头554 2。当所述激励机构200向调温元件55(^5502输入一种被加热了的调温介质时,那么它能够将热量带入到电池模块500 ”5002中。当所述激励机构200向调温元件55(^、5502输入一种被冷却了的调温介质时,则它能够将热量从电池模块50(^50(^*取出。因此,一种热的波动从所述调温元件550 者另一调温元件5502通过接触面和/或其它的接触面而扩散,并且贯穿所述电池模块500 JP /和另一电池模块5002。作为替代方案,所述激励机构200能够交替地或同时地产生电的和热的激励信号。
[0069]正如基本上已经参照图1所描述地,所述采集机构300获得响应信号,办法是,所述热成像相机310产生一种热成像,并且所述处理机构100处理所产生的热成像。对此,所述处理机构100能够例如从热成像和比较图中产生一种差图。接着,所述处理机构100能够评价该比较,并且输出关于机械连接和其热阻的结果。从而,能够例如检测所述调温元件55(^55(^的或者其调温介质通道的功能和/或其与电池模块500 PSOO2的热连接。
[0070]图3展示了一种用于检测一种根据本发明的另一种实施形式的电池组件的装置30的示意性的透视图。
[0071]在图3中所展示的用于检测一种电池组件的装置30基本上相应于参照图1所描述的用于检测一种电池组件的装置10。在这种情况中,在图3中所展示的激励机构200能够相应于参照图2所描述的激励机构200或者替代性的激励机构。
[0072]为了清楚起见,图3示例性地展示了所述具有要检测的电池分离机构600的装置30。所述电池分离机构600包括一种开关机构、过流保护机构-例如保险机构、或者传感机构-例如电流传感机构610、一种电流导体-例如一种导电轨620:和另一种电流导体-例如一种导电轨6202。
[0073]所述开关机构、过流保护机构或者传感机构610包括一种电接头(终端)和另一种电接头(主接头)和一种壳体。根据功能,所述开关机构、过流保护机构或者传感机构61
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