用于识别电池组电池中的接触故障的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于识别电池组电池中的接触故障的设备和方法。
【背景技术】
[0002]可预见的，不仅在静止的应用中、例如在风力设施中，而且在移动应用中、例如在电动机动车(electric vehicles，EV)、混合动力交通工具(hybrid electric vehicles，HEV)、或插入式混合动力交通工具(plug-1n hybrid electric vehicles，PHEV)中作为可重复充电的电能存储器(EES，electrochemical storage system (电化学存储系统)，ESS)增多地使用例如具有锂离子蓄电池的电池组系统。
[0003]电池组系统在内能、充电/放电效率、可靠性、寿命和可容忍的容量损耗方面例如由于经常的部分放电必须满足很高的要求。因此，高功率或高能量电池组电池以专门的实施方案和结构形式来使用。
[0004]电池组系统包括多个电池组电池。由于其电池内阻和所进行的电化学过程，电池组电池在充电和放电期间升温。由此形成电池组电池相互间的自身运动。电池组电池可以典型地借助连接器、如电池连接器或大电流连接器串联和/或并联，以便提高电压和/或提高最大电流。在此，电池组电池可以被综合成电池组单元或电池组模块。在为了运行交通工具的使用中，例如可以串联或并联大约100电池组电池(作为牵引电池组)。在高压电池组系统中，总电压因此例如可以为450V。
[0005]连接器具有适配于电流的横截面和用于平衡公差和/或自身运动的柔韧性。连接器与电池组电池的电池终端连接。在此，连接器与电池终端典型地相互焊接，以便最小化连接器和电池终端之间的连接的过渡电阻。通过例如由于电池组电池的自身运动所致的机械力和/或行驶运行中的震动和/或腐蚀可以损坏或破坏该连接。在有缺陷的连接处可以形成电弧，该电弧可以导致着火。因此电池组模块可能失效和/或被损坏或破坏。
[0006]为了保证电池组模块或电池组系统的安全性、可靠性和寿命，通常监控电池组电池。对此，通常借助中央控制装置或调节装置、如电池组管理系统(battery managementsystem, BMS)关于温度、电压、电流、由其得出的容量和/或由其得出的内阻来监控电池组电池，以便可以及时地识别或避免临界的或危险的情形。
[0007]由JP 2008258110A已知一种具有壳体、电池组电池和压力测量薄膜的电池组包，该压力测量薄膜被布置在壳体和电池组电池之间，以用于识别骤变之后的反弹。
[0008]为了进一步提高蓄电池(电池组)和蓄电池系统(电池组系统)的安全性、可靠性和寿命，然而需要能够识别电池组电池中的接触故障。
【发明内容】
[0009]根据本发明的具有独立权利要求的特征的设备和方法具有以下优点，及早地识别并克服故障、如接触故障或套管故障(DurchfUhrungsfehler)。因此可以防止电池组模块的更大的损坏、例如连接器从端子上的脱落和/或电池组模块的失效。此外，所述设备和方法是十分灵敏的。由此可以十分精确并且可靠地识别故障。因此可以改进电池组模块的安全性、可靠性和寿命。
[0010]本发明的有利的实施方式在从属权利要求中被描述。
[0011]适宜地，设备此外可以包括用于预处理、例如放大或过滤所接收的测量值的装置。由此可以去除能够包含在所接收的信号中的干扰信号。因此可以改进识别的质量和精度。
[0012]适宜地，设备此外可以包括用于在确定的机械振动超过针对套管故障的预先确定的振动阈值或振动变化时来识别套管故障的装置。由此可以进一步改进故障的识别。因此可以进一步改进电池组模块的安全性、可靠性和寿命。
[0013]适宜地，设备此外可以包括用于产生用于激发机械振动的电信号的装置。由此例如可以在时间点、高度、频率和/或时长方面根据需要提供机械振动。因此可以再次改进电池组模块的安全性、可靠性和寿命。
[0014]适宜地，设备此外可以包括第一能量转换器、例如用于将电池组电池的机械振动转换为信号和/或用于将所产生的电信号转换为电池组电池的机械振动的压电薄膜传感器。由此可以改进故障的识别。
[0015]适宜地，设备此外可以包括第二能量转换器、例如用于将电池组电池的机械振动转换为信号和/或用于将所产生的电信号转换为电池组电池的机械振动的压电薄膜传感器。由此可以改进故障的识别。此外可以改进故障的定位。
[0016]适宜地，用于识别接触故障的装置可以由所接收的信号确定接触故障的位置。由此可以简化故障的消除。
[0017]本发明此外提供一种电池组模块，该电池组模块包括之前描述的设备。
[0018]本发明此外提供一种电池组，该电池组包括之前描述的设备或之前描述的电池组模块。
[0019]本发明此外提供一种电池组系统，该电池组系统包括之前描述的设备、之前描述的电池组模块或之前描述的电池组。
[0020]本发明此外提供一种交通工具、特别是机动车、如电动机动车、混合动力交通工具、插入式混合动力交通工具或电动马达自行车(电动自行车，E-Bike)、电动自行车(踏板电动自行车，Pedelec)、船只、如电动船或潜水艇(U-Boot)、飞机或太空船，该交通工具包括之前描述的并且与交通工具连接的设备、之前描述的并且与交通工具连接的电池组模块、之前描述的并且与交通工具连接的电池组或之前描述的并且与交通工具连接的电池组系统。
[0021]本发明此外提供一种计算机程序，该计算机程序被存储在数据载体上或计算机的存储器中并且包括可由计算机读取的指令，所述指令当其在计算机上执行时被确定用于执行之前描述的方法之一。
[0022]本发明此外提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括之前描述的计算机程序。
[0023]落入本发明的范围内的是，方法步骤不必以所描述的顺序来执行。在另外的实施方式中，方法步骤也可以交织地嵌套(Interleaving,交叉存取技术)。
[0024]此外可以的是，所描述的方法的各个部分可以被构造为各个可出售的单元并且方法的其余部分可以被构造为其他可出售的单元。因此，根据本发明的方法可以作为分布的系统在不同的基于计算机的机构上实施。因此例如可以的是，模块在其侧包括不同的子模块。
【附图说明】
[0025]本发明的其他特征和优点从示例性的实施方式的以下描述中在参考附图的情况下对于专业人员变得明显，然而示例性的实施方式不应理解为对本发明的限制。
[0026]图1示出根据本发明的一种实施方式的电池组模块10的示意图，该电池组模块具有多个电池组电池101UOOjP用于识别电池组电池100 P 102中的接触故障的设备300，以及
图2示出接触故障对自发事件的脉冲响应的示例的时间变化。
【具体实施方式】
[0027]图1示出根据本发明的一种实施方式的电池组模块10的示意图，该电池组模块具有多个电池组电池101UOOjP用于识别电池组电池100 P 102中的接触故障的设备300。
[0028]电池组模块10包括多个电池组电池101UOOy电池组电池10n 1002可以如在图1中示例性所示那样空间上相邻或并排地布置。电池组电池10p 1002分别包括用于电连接电池组电池101、1002的电气端子(电池终端、终端)110 !,1102,115^ 11520电池组电池101UOOM如可以相互串联或并联地电连接。
[0029]对此，电池组模块10包括一个连接器200、例如电池连接器或多个连接器。连接器200可以如在图1中示例性所示那样包括用于接触电气端子IlOp IlO2UlS1UlSd^第一端子区域210JP第二端子区域210 2和用于相互电连接端子区域(固定区域)210 1、2102的连接区域220。连接区域200可以可弯曲地、例如波形地来构造。为了接触，端子区域21(^21(^的面可以与电气端子IlO1U 102、IK1、1152之一连接、例如拧紧、粘合或焊接。
[0030]例如通过接触面的腐蚀(隙间腐蚀)、由于故障连接所致的裂缝和/或过载或脱落、如连接器200从电气端子I1p I12UIS1UIS2上的部分脱落能够形成接触问题或接触故障。此外，故障可能在电池组电池101UOOA—中例如在以下区域(套管)中出现，在所述区域中电气端子IlOp I12UIS1UIS2或集电器穿过电池组电池100 P 102的电池壳。
[0031]电池组模块10此外包括用于识别电池组电池10p 102中的接触故障的设备300。
[0032]设备300包括第一能量转换器310i，该第一能量转换器被布置并且固定在连接器200上、例如被布置并且固定在第一端子区域21(^的面上。替代地，第一能量转换器310 1可以被布置并且固定在电池组电池10p 102之一上或中。第一能量转换器310 i可以具有绝缘装置以用于与连接器200电绝缘，该绝缘装置例如可以被构造为绝缘薄膜。第一能量转换器31(^可以被构造为机电转换器、如压电转换器，优选地被构造为压电传感器、如压电薄膜传感器。压电转换器包括固体，该固体在出现