CN208521990U

CN208521990U - 电池组包和电动车辆

Info

Publication number: CN208521990U
Application number: CN201820561141.4U
Authority: CN
Inventors: J.阿尔盖尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2019-02-19
Anticipated expiration: 2028-04-19
Also published as: DE102017206663A1; EP3392070A1

Abstract

本实用新型涉及电池组包和电动车辆。本实用新型涉及电池组包，所述电池组包包括：多个布置在电池组外壳（40）中的电池组电池，其中所述电池组外壳（40）具有至少一个电绝缘地构造的保护板（42）；至少一个形变传感器（70），所述形变传感器包括导电涂层，所述导电涂层被涂覆到保护板上（42）；以及至少一个分析电路，用于识别至少一个形变传感器（70）的电阻变化。在此，设置多个形变传感器（70），而且这些形变传感（70）布置在保护板（42）的单独的部分（80）中。本实用新型也涉及一种电动车辆，所述电动车辆包括至少一个按照本实用新型的电池组包。

Description

电池组包和电动车辆

技术领域

本发明涉及一种电池组包，所述电池组包包括：多个布置在电池组外壳中的电池组电池，其中所述电池组外壳具有至少一个电绝缘地构造的保护板；至少一个形变传感器，所述形变传感器包括导电涂层，所述导电涂层被涂覆到保护板上；以及至少一个分析电路，用于识别至少一个形变传感器的电阻变化。本发明也涉及一种电动车辆，所述电动车辆包括至少一个按照本发明的电池组包。

背景技术

其特点在于：在将来，尤其是在机动车（如电动车辆（EV）、混合动力车辆（HEV）或者插电式混合动力车辆（PHEV））中以及在静止的设施中和在消费电子产品中，电池组电池越来越多地投入使用，对所述电池组电池提出了在可靠性、工作能力、安全性和使用寿命方面的高要求。尤其是具有锂离子电池组电池的电池组系统适合于这种应用。所述锂离子电池组电池的特点尤其在于高能量密度、热稳定性和极其低的自放电。

具有锂离子电池组电池的电池组系统具有在功能安全性方面的高要求。电池组电池的不恰当的运行可能导致放热反应直至燃烧和/或直至胀气。尤其是当有金属零件侵入到电池组电池中时，可能形成燃烧或爆炸。但是，电池组电池的电池外壳的形变也已经可触发放热反应。

多个电池组电池电接线并且连接成电池组模块或者连接成电池组包。各个电池组电池不仅串联而且并联。在此，这样的电池组包包括电池组外壳，在所述电池组外壳中布置有各个所属的电池组电池。在电动车辆中，电池组包通常被安装在底盘，由此电动车辆的重心更低，而且这由于大的、连在一起地可支配的面积而是有利的。

在此，电池组包的电池组外壳具有保护板，所述保护板指向下并且保护电池组外壳。这样的保护板例如包括由钛和铝构成的多层覆盖物。然而，被驶过的或者在行车道上并且高速滑过的对象可能使电池组包的保护板形变或者打穿电池组包的保护板。由此可能发生电池组电池的损坏。

电池组外壳的形变或打穿也许没有立即被电池管理系统探测到，因为所涉及到的电池组电池还没有明显损坏。不过，电池组电池也许被损坏得使得要担心很快失灵或者不再遵守绝缘要求或者其它安全要求。

从US 2013/0089765 A1公知一种电池组，所述电池组具有外部包裹材料。在包裹材料的可延展的表面上布置有形变传感器。形变传感器包含传感器膜片和导电填充体。在传感器膜片中形成导电通路。在传感器膜片形变时，电阻发生变化。

US 2006/093896 A1公开了一种具有外壳的电池组。安全元件被安装到外壳的表面上。在外壳鼓起的情况下，安全元件的电阻发生变化。

US 2014/106184 A1公开了一种电池组，所述电池组具有电池组电池、接地外壳和电阻丝，所述电阻丝布置在电池组电池与外壳之间。在外壳形变时，电阻丝与接地外壳发生接触并且电阻丝被短接。

发明内容

提出了一种电池组包，所述电池组包包括多个布置在电池组外壳中的电池组电池。在此，该电池组外壳具有至少一个电绝缘地构造的保护板。该电池组包还包括至少一个形变传感器，所述形变传感器包括导电涂层，所述导电涂层被涂覆到电池组外壳的保护板上。该电池组包也包括至少一个分析电路，用于识别至少一个形变传感器的电阻变化。

按照本发明，设置多个形变传感器，而且这些形变传感器布置在保护板的单独的部分中。在此，保护板的各个部分可具有相同的大小和相同的形状。保护板的各个部分也可以构造得不一样。

按照本发明的一个有利的设计方案，该电池组包的形变传感器中的每个形变传感器都与单独的自己的分析电路连接。

按照本发明的另一有利的设计方案，该电池组包的多个形变传感器、尤其是该电池组包的所有形变传感器都与共同的分析电路连接。

在此，该电池组包的共同的分析电路轮流地、优选地周期性地询问该电池组包的所连接的形变传感器。

有利地，形变传感器的导电涂层由具有比较低的温度系数的金属或合金制成。优选地，形变传感器的导电涂层由康铜制成，即由具有铜、镍和锰的合金制成。

按照本发明的一个优选的设计方案，形变传感器的导电涂层是印制导线，所述印制导线在电池组外壳的保护板的部分之内在第一接线柱与第二接线柱之间延伸。

按照本发明的一个优选的扩展方案，形变传感器的导电涂层被绝缘层覆盖，该绝缘层被涂覆到电池组外壳的保护板上。该绝缘层同时是保护层，而且例如被实施为薄膜、树脂或者漆。该绝缘层也可以覆盖电池组包的多个形变传感器，尤其是可以覆盖电池组包的所有形变传感器。

也提出了一种电动车辆，所述电动车辆包括至少一个按照本发明的电池组包。

优选地，该电动车辆的电池组包被布置为使得电池组外壳的保护板沿重力方向指向下。因此，该电池组包的形变传感器也指向下，即指向按照本发明的电动车辆所在的行车道的表面。

本发明的优点

本发明允许通过主动监控电池组外壳的保护板的状态来扩展电池组包的被动保护。在按照本发明的电池组包的情况下，电池组外壳的保护板的形变或打穿以高概率被探测到。因此，尤其是当电池组包嵌入在电动车辆中时，安全地并且快速地识别出车辆电池组的损坏。接着，可以立即将这种损坏通知电动车辆的驾驶员或用户。例如，根据所识别出的损坏程度，可以指示驾驶员立即离开车辆或者立即去修理厂。附加地，可以引入适当的应急措施，例如对电池组电池的扩展的自测试、对其中已经探测到损坏的电池组部分的分离或者将冷却系统预防性地调整到最大冷却功率，以便由此降低电池组包燃烧的危险。因此，本发明有助于提高电动车辆或者一般移动蓄能器的安全性和可靠性。

附图说明

本发明的实施方式依据附图和随后的描述进一步予以阐述。

其中：

图1示出了对电池组包的电池组外壳的保护板的俯视图；

图2示出了形变传感器的放大图；而

图3示出了具有图1的电池组包的电动车辆的示意图。

具体实施方式

在随后对本发明的实施方式的描述中，相同或者类似的要素用相同的附图标记来表示，其中在个别情况下省去了对这些要素的重复的描述。附图只是示意性地示出了本发明的主题。

图1示出了对电池组包5的电池组外壳40的保护板42的俯视图。在电池组外壳40中布置有多个电池组电池，所述电池组电池这里未示出。电池组外壳40围出相对应地大的内部空间，所述内部空间被设置用于容纳电池组电池。所提及的在电池组电池40中的内部空间被保护板42封闭。

电池组外壳40的保护板42电绝缘地来构造。在此，保护板42可以由不导电材料、例如塑料实心地制成。可替换地，保护板42也可以由金属制成，所述金属用电绝缘层、尤其是塑料层包上。在此重要的是，保护板42的远离电池组外壳40的内部空间的表面电绝缘地来构造。保护板42的朝向内部空间和电池组电池的表面也可以电绝缘地来构造。

电池组外壳40的保护板42分成多个部分80。示例性地，设置八个部分80，其中全部八个部分80都一样大并且被构造为矩形。保护板42的部分80中的每个部分都包括形变传感器70。每个形变传感器70都与这里未示出的分析电路连接。

形变传感器70适合于探测部分80的面积AS的变化。在这里示出的示例中，保护板42例如具有1.7m的宽度和2m的长度。接着，对于保护板42的部分80的面积AS适用：

AS = 1/8 * 1.7 m * 2 m = 0.425 m²。

图2示出了形变传感器70的放大图，所述形变传感器从图1已知。如已经提及的那样，形变传感器70布置在保护板42的部分80中。形变传感器70包括导电涂层75，所述导电涂层被涂覆到保护板42上。导电涂层75是印制导线，所述印制导线在部分80之内在第一接线柱71与第二接线柱72之间延伸。在此，印制导线敷设在部分80之内的多个绕组中。通过第一接线柱71和第二接线柱72，形变传感器70与这里未示出的分析电路连接。导电涂层75由具有比较低的温度系数的材料制成，在本情况下由康铜制成。

分析电路识别形变传感器70的涂层75的欧姆电阻。在所述部分80形变时，涂层75有形变。由此，涂层75的欧姆电阻也发生变化，而且借此形变传感器70的欧姆电阻也发生变化。形变传感器70的欧姆电阻以一级近似地与所述部分80的面积AS成比例。

分析电路每隔一段时间就测量形变传感器70的涂层75的欧姆电阻。只要不能确定欧姆电阻的在缓慢进行的、可补偿的温度效应和老化效应之外有显著变化，就能以所述部分80没有形变为出发点。

在下文，依据一个数例示出了对所述部分80的形变的识别。在此，出发点是：所述部分80的大小为5 cm x 5 cm的面积受到形变并且然后被放大到了7 cm x 7 cm的面积。接着，得到绝对面积变化DA为：

DA = (0.07 m)² – (0.05 m)² = 0.0024 m²。

接着，对于所述部分80的相对面积变化DArel，近似得到：

DArel = (0.425 m² + 0.0024 m²) / (0.425 m²) = 1.0056。

如已经提及的那样，形变传感器70的欧姆电阻的变化与所述部分80的相对面积变化DArel成比例。根据形变传感器70在形变之前的欧姆电阻R1，对于形变传感器70在形变之后的欧姆电阻R2适用：

R2 = DArel * R1 = 1.0056 * R1。

因此，对于形变传感器70的相对电阻变化DRrel适用：

DRrel = (R2 – R1) / R1 = (1.0056* R1 – R1) / R1 = 0.0056 = 0.56 %。

形变传感器70的欧姆电阻的绝对值对于识别所述部分80的形变不强制相关。重要的仅仅是：分析电路可以在相对短的时间内检测并且分析形变传感器70的欧姆电阻的变化。因此，对分析电路的绝对精确度没有提出特殊要求。

如果所述部分80的形变严重到使得在保护板42的部分80之内形成裂缝，其中由于该裂缝而使形变传感器70的导电涂层75中断，那么形变传感器70的欧姆电阻近似无穷大。这意味着：形变传感器70的欧姆电阻在这种情况下明显增加，分析电路可以探测到这一点。

在当前情况的示例中，形变传感器70中的每个形变传感器都与单独的分析电路连接。替换于此地，多个形变传感器70也可以与共同的分析电路连接。为此，各个形变传感器70例如通过多路复用器与共同的分析电路连接。在这种情况下，分析电路尤其可以周期性地询问形变传感器70。

图3示出了具有图1的电池组包5的电动车辆100的示意图。在此，具有电池组外壳40的电池组包5布置在电动车辆100的地盘。电池组包5布置在电动车辆100中，使得电池组外壳40的保护板42指向下，即指向电动车辆100所在的行车道的表面。

如果现在在电动车辆100行驶时在行车道上的物体相对保护板42滑过，那么该物体可造成保护板42的部分80的形变。在这种情况下，与有关的部分80的形变传感器70连接的分析电路探测形变传感器70的欧姆电阻的变化。在这种情况下，可以向电动车辆100的驾驶员输出相对应的报警。

本发明并不限于这里描述的实施例以及其中所强调的方面。更确切地说，在通过权利要求书所说明的保护范围内，多个变型方案都是可能的，所述变型方案都在本领域技术人员的处理范围内。

Claims

1.一种电池组包（5），其包括：

多个布置在电池组外壳（40）中的电池组电池，其中

所述电池组外壳（40）具有至少一个电绝缘地构造的保护板（42）；

至少一个形变传感器（70），所述至少一个形变传感器包括导电涂层（75），所述导电涂层被涂覆到所述保护板（42）上；和

至少一个分析电路，用于识别所述至少一个形变传感器（70）的电阻变化，

其特征在于，

设置多个形变传感器（70），而且

所述形变传感器（70）布置在所述保护板（42）的单独的部分（80）中。

2.根据权利要求1所述的电池组包（5），其特征在于，

每个形变传感器（70）都与单独的分析电路连接。

3.根据权利要求1所述的电池组包（5），其特征在于，

多个形变传感器（70）与共同的分析电路连接。

4.根据权利要求3所述的电池组包（5），其特征在于，

所述共同的分析电路周期性地询问所连接的形变传感器（70）。

5.根据上述权利要求之一所述的电池组包（5），其特征在于，

所述导电涂层（75）由康铜或者具有低温度系数的其它金属合金制成。

6.根据权利要求1至4之一所述的电池组包（5），其特征在于，

所述导电涂层（75）是印制导线，所述印制导线在部分（80）之内在第一接线柱（71）与第二接线柱（72）之间延伸。

7.根据权利要求1至4之一所述的电池组包（5），其特征在于，

所述导电涂层（75）被绝缘层覆盖。

8.一种电动车辆（100），其包括至少一个根据上述权利要求之一所述的电池组包（5）。

9.根据权利要求8所述的电动车辆（100），其中所述电池组包（5）被布置为使得电池组外壳（40）的保护板（42）沿重力方向指向下。