CN109983615A - 用于机动车、尤其是汽车的高压电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的高压电池(1)，包括至少一个用于储存电能的电池单元(4)和至少一个温度传感器(5)，借助该温度传感器可检测电池单元(4)的温度，所述温度传感器(5)设置在电池单元(4)内部。

Description

用于机动车、尤其是汽车的高压电池
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的高压电池以及具有这种电池的机动车。
背景技术
这种用于机动车、尤其是汽车的高压电池在现有技术并且尤其是在大批量车辆生产中已经是众所周知的。这种高压电池也称为HV电池，借助高压电池可储存电能或电流。为此，高压电池包括至少一个用于储存电能的电池单元。通常，高压电池包括多个电池模块，各电池模块分别包括多个彼此电连接的电池单元。通常电池模块或电池单元串联连接，以便由此实现高压电池的特别高的电压、尤其是特别高的工作电压。由此可实现用于驱动相应机动车的高的电功率。
高压电池是高压部件，其电压、尤其是工作电压通常远高于50伏、尤其是高于100伏。通常高压部件的电压是几百伏(V)，从而可实现用于驱动相应机动车的特别高的电功率。
相应的机动车通常构造为混合动力车辆或电动车辆并且包括至少一个电机，借助该电机可驱动机动车。在此，电机可在马达运行中运行。为了使电机在马达运行中并且因此作为用于驱动机动车的电动马达运行，电机被供应储存在高压电池中的电能或电流。
高压电池还包括至少一个温度传感器，借助该温度传感器可检测电池单元的温度。借助温度传感器检测的温度用于基于检测的温度运行高压电池。因此希望特别精确地检测温度。
发明内容
因此，本发明的任务在于改进开头所提类型的高压电池和机动车，其可特别精确地检测电池单元的温度。
所述任务根据本发明通过具有权利要求1的特征的高压电池和具有权利要求10的特征的机动车来解决。本发明的有利实施方式是从属权利要求的技术方案。
本发明的第一方面涉及一种用于机动车、尤其是汽车、如轿车的高压电池。高压电池也称为HV电池、高压蓄能器或HV蓄能器并且例如具有超过50伏(V)、尤其是超过100V的电压、尤其是工作电压。优选高压电池具有几百伏的电压，以便由此实现特别高的电功率。借助高压电池或在高压电池中可储存电能或电流。为此，高压电池包括至少一个用于储存电能的电池单元。优选高压电池包括多个电池模块，各电池模块分别包括多个电池单元。相应电池模块的电池单元彼此电连接，在此，电池单元例如串联连接。此外，电池模块彼此电连接，在此，电池模块例如串联连接。高压电池还包括至少一个温度传感器，借助该温度传感器可检测电池单元的温度。
为了能够特别精确地检测电池单元的温度，根据本发明规定，将温度传感器设置在电池单元内部。本发明的背景是通常借助温度传感器来测量电池单元的温度，温度传感器也称为温度感应器并且例如通过至少一个电缆或至少一个导线元件与电子计算装置连接。温度传感器例如可提供至少一个表征由温度传感器检测或测量到的温度的信号、尤其是电信号，该信号尤其是通过导线元件被传输到电子计算装置并且由电子计算装置接收。由此例如可电评估温度感应器。如果高压电池具有大量温度传感器，则需要相应多个的通道——通过这些通道可传输相应信号——以及评估单元。此外，热量例如从电池单元内部到温度传感器所经历的几何路径通常是不可分析检测的，从而在软件侧使用近似模型，以便基于由温度传感器测量的、构成测量值的温度来计算例如存在于电池单元内部的所谓的电池单元内部温度。
因为温度传感器通常设置在电池单元外部并且必要时设置在电池单元上，从而通常例如由温度传感器测量电池单元外侧的温度，而非测量在电池单元内部存在的温度。但在此希望获得关于在电池单元内部存在的温度的信息，以便由此实现例如高压电池的特别安全的运行。因为由温度传感器测量的温度例如用于基于由温度传感器测量的温度执行高压电池的运行策略，从而高压电池例如根据由温度传感器测量的温度而运行。
由于现在根据本发明规定将温度传感器设置在电池单元内部，因此至少可基本上直接测量例如在电池单元内部并且尤其是在电池单元内部存在的温度或可特别精确地确定在电池单元内部存在的电池温度，从而可实现高压电池的特别有利且安全的运行。当例如借助温度传感器检测到由温度传感器检测的温度超过可预定的极限值时，可采取对应的措施，以避免由电池单元的过高温度引起的不希望的影响或将其保持在小范围内。此外，在传统高压电池中规定，并非测量所有电池单元的所有温度，而是仅测量在电池单元或电池模块上的特定位置。通过将温度传感器设置在电池单元内，现在可以最有利的方式获知每个电池单元的每个温度，从而可实现高压电池的特别有利且安全的运行。
已经发现，在传统的高压电池中由于温度传感器通常设置在电池单元外部会发生系统性测量误差。现在可在根据本发明的高压电池中避免这种情况。此外，通常出现仅延时的温度测量和影响温度测量的冷却，这现在也可在根据本发明的高压电池中避免。另外，温度检测通常与电池模块的电池单元的几何形状有关，这点现在也可避免。
已表明有利的是，电池单元包括具有至少一个容纳空间的壳体。在此优选规定，温度传感器容纳在容纳空间中或壳体内，而非例如容纳在壳体的壁中。由此可特别精确地检测温度。
在本发明的一种特别有利的实施方式中，在容纳空间中容纳有电池单元的电解质。在此温度传感器也容纳在容纳有电解质的相同容纳空间中。由此可特别精确且有说服力地检测电池单元内部的温度，从而可实现高压电池的特别有利的运行。
另一种实施方式的特征在于，电池单元具有至少一个设置在容纳空间中的电极，温度传感器设置在容纳空间中。换句话说，电极和温度传感器设置在电池单元内、尤其是在壳体内的相同容纳空间中，从而可特别精确地检测在电池单元内部出现的温度。
在本发明的另一种有利实施方式中，温度传感器的至少一部分设置在电极上。因此例如可至少基本上直接检测电极的温度，从而可实现特别有利的温度检测并且因此实现高压电池的特别有利且安全的运行。
在本发明的一种特别有利的实施方式中，温度传感器的至少一部分构造为电极的涂层。由此空间要求可保持特别少，同时可实现电池单元、尤其是电极的温度的特别有利且至少基本上直接的测量。
通常，温度传感器包括至少一个用于检测温度的热敏电阻，热敏电阻也称为NTC、NTC电阻或NTC热敏电阻(NTC负温度系数)。但已表明特别有利的是，温度传感器具有至少一个振荡回路，借助该振荡回路可基于由温度引起的振荡回路的失谐来检测温度。优选温度传感器不具有NTC电阻。所述振荡回路是振荡电路，其是包括至少一个线圈和至少一个电容器的谐振电路，该谐振电路尤其是可以定义频率、尤其是谐振频率执行电振荡。振荡回路因温度而失谐，从而这导致频率的失谐或变化。由此例如可通过检测频率并因此通过频率来推导电池单元内的温度。例如温度影响线圈并因此影响振荡回路和/或电容器的电感，从而影响振荡回路的电容，进而又影响谐振频率。
电感或线圈和/或电容器或电容并非必须通过分立的电气部件实现，而可以是电池单元的至少另一部件的效果。换句话说，优选规定，振荡回路的线圈和/或电容器由电池单元的部件构成。由此部件的数量和安装空间可保持特别低，同时可特别精确地检测温度。
还可想到，振荡回路的失谐通过电容器介电常数的失谐来实现。换句话说，上述失谐可以是电容器介电常数的失谐。因此，如果存在温度变化，则产生变化和因此电容器介电常数的失谐，由此导致失谐或频率变化。如果检测到频率的这种变化，则可通过检测频率推导出温度的变化。在此例如频率对应于温度，从而基于频率可检测电池单元中的温度。
振荡回路的频率、尤其是中心频率的失谐例如在电池单元的至少一个极上通过从外部施加的、尤其是施加到该极上的频率来测量。在此串联连接不会干扰。由此还可测量尤其是电池单元中的温度分布，从而例如尤其是可直接测量或检测例如电池单元的最低温度、最高温度和平均温度。
为了保持特别低的部件数量、重量和成本并且同时实现特别精确的温度测量，在本发明的另一种实施方式中规定，电池单元的部件是电池单元的涂层或电极箔。
本发明的第二方面涉及一种机动车、尤其是汽车，其包括至少一个根据本发明的高压电池。本发明第一方面的优点和有利实施方式被视为本发明第二方面的优点和有利实施方式，反之亦然。
附图说明
本发明的其它细节由优选实施例的后续说明和相应附图给出。
唯一的附图示出用于机动车的高压电池的示意性剖视图，该高压电池包括至少一个用于储存电能的电池单元和包括至少一个温度传感器，借助该温度传感器可检测电池单元的温度，温度传感器设置在电池单元内部。
具体实施方式
唯一的附图以示意性剖视图示出用于机动车的、整体以1表示的高压电池。高压电池1也称为HV电池、蓄能器或高压蓄能器(HV蓄能器)并且具有电压、尤其是远高于50伏(V)、尤其是高于100V的工作电压。高压电池1尤其是具有几百伏的工作电压，以便由此实现用于驱动机动车的特别高的电功率。机动车例如是电动车辆或混合动力车辆，其包括至少一个电机，借助该电机可驱动机动车。为此电机可在马达运行中并且因此作为电动马达运行。借助高压电池1或在高压电池1中可储存电能或电流。为了使电机在马达运行中运行，电机被供应储存在高压电池1中的电能。
由图1可见，高压电池1包括具有容纳空间3的壳体2。在容纳空间3中并且因此在壳体2中设有高压电池的至少一个整体以4表示的电池单元，借助电池单元或在电池单元4中可储存电能或电流。优选规定，高压电池1包括多个在图中未详细示出的电池模块，它们可彼此电连接并且在此尤其是可串联连接。相应的电池模块包括例如多个电池单元，这些电池单元可彼此电连接并且在此例如串联连接。上述和下述关于电池单元4及其电池模块的说明可毫无问题地转用到其它的在图中不再示出的电池模块及其电池单元。
高压电池1、尤其是电池单元4包括至少一个温度传感器5，通过该温度传感器可检测电池单元4的温度。在高压电池1运行期间，温度传感器5提供例如至少一个、尤其是电信号，该信号表征由温度传感器5检测的温度。信号例如被传输到尤其是高压电池1的在图中未示出的电子计算装置并由电子计算装置接收。借助电子计算装置尤其是可根据检测到的温度来运行、尤其是控制高压电池1，使得例如基于由温度传感器5检测的温度执行用于控制或调节、即用于运行高压电池1的运行策略。尤其是可基于温度触发安全功能。当例如确定电池单元4的温度超过可预定的限制值时，例如可采取措施，以避免由该过高温度引起的影响或至少将其保持在小范围内。由此可避免高压电池1的不希望的临界状态。
为了能实现高压电池1的特别有利的、尤其是安全的运行，将温度传感器5设置在电池单元4内部。由附图可见，电池单元4包括壳体6，该壳体也称为电池单元壳体。电池单元壳体限定至少一个容纳空间7，在该容纳空间中容纳有例如电池单元4的电极8。替代或附加地，在容纳空间7中容纳有电池单元4的在图中未详细示出的、尤其是液态的电解质。在此温度传感器5容纳在也容纳电极8和/或电解质的相同的容纳空间7中。
通常规定，温度传感器5容纳在电池单元4外部并且例如容纳在容纳空间3中，温度传感器5例如设置在壳体6的背离容纳空间7的外侧上。因此，借助温度传感器5通常检测在外侧上存在的温度。为了确定例如电池单元4内部的温度，例如基于由温度传感器5检测的、在外侧上存在的温度来推导、尤其是反算电池单元4内部的温度。在电池单元4内部存在的温度的这种计算是有缺陷的。现在可避免该缺点，因为通过将温度传感器5设置在容纳空间7中可至少基本上直接检测在电池单元4内部存在的温度。
从附图可以看出，在附图所示实施例中温度传感器5设置在电极8之一上。在此例如可想到，温度传感器5的至少一部分构造为电极的涂层。还可看出，温度传感器5具有至少一个用于检测温度的电振荡回路9。借助该振荡回路9可基于通过电池单元4的温度引起的振荡回路9的失谐来检测电池单元4的温度。振荡回路9包括例如具有电容的电容器10和至少一个具有电感的线圈11。
振荡回路9是包括线圈11和电容器10的谐振电路，该电路可以一定频率、尤其是谐振频率和/或中心频率执行电振荡。在此频率取决于温度，从而例如温度变化导致频率的变化。由此可根据振荡回路振荡的频率特别精确地推导出在电池单元4中存在的温度。
线圈11或其电感和/或电容器10或者说其电容并非必须由分立的电气部件构成，而可以是电池单元4的另一部件的效果。换句话说，例如可使用电池单元4的本来就待使用的部件作为电感或电容。所述另一构件例如是构成至少一个所述电极8的电极箔或者尤其是电极8之一的涂层。例如可通过电容器10的介电常数或者说电容率的失谐实现振荡回路9的失谐。振荡回路9或频率的失谐例如在电池单元的至少一个极12或13上通过从外部施加到极12或13上的频率来测量，在此串联连接不会干扰。通过将温度传感器5设置在电池单元4中例如可至少间接地测量在电池单元4上的温度分布。
附图标记列表
1 高压电池
2 壳体
3 容纳空间
4 电池单元
5 温度传感器
6 壳体
7 容纳空间
8 电极
9 振荡回路
10 电容器
11 线圈
12 极
13 极

Claims (10)

1.用于机动车的高压电池(1)，包括至少一个用于储存电能的电池单元(4)和包括至少一个温度传感器(5)，借助该温度传感器能检测电池单元(4)的温度，其特征在于，所述温度传感器(5)设置在电池单元(4)内部。
2.根据权利要求1所述的高压电池(1)，其特征在于，所述电池单元(4)包括具有至少一个容纳空间(7)的壳体(6)。
3.根据权利要求2所述的高压电池(1)，其特征在于，在所述容纳空间(7)中容纳有电池单元(4)的电解质和温度传感器(5)。
4.根据权利要求2或3所述的高压电池(1)，其特征在于，所述电池单元(4)具有至少一个设置在容纳空间(7)中的电极(8)，温度传感器(5)设置在容纳空间(7)中。
5.根据权利要求4所述的高压电池(1)，其特征在于，所述温度传感器(5)的至少一部分设置在电极(8)上。
6.根据权利要求5所述的高压电池(1)，其特征在于，所述温度传感器(5)的至少一部分构造为电极(8)的涂层。
7.根据前述权利要求之一所述的高压电池(1)，其特征在于，所述温度传感器(5)具有至少一个振荡回路(9)，通过该振荡回路能根据由温度引起的振荡回路(9)的失谐来检测温度。
8.根据权利要求7所述的高压电池(1)，其特征在于，所述振荡回路(9)的线圈(11)和/或电容器(10)由电池单元(4)的部件构成。
9.根据权利要求8所述的高压电池(1)，其特征在于，所述部件是电池单元(4)的涂层或电极箔。
10.机动车，包括至少一个根据前述权利要求之一所述的高压电池(1)。
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