DE102019204284A1 - Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102019204284A1
DE102019204284A1 DE102019204284.8A DE102019204284A DE102019204284A1 DE 102019204284 A1 DE102019204284 A1 DE 102019204284A1 DE 102019204284 A DE102019204284 A DE 102019204284A DE 102019204284 A1 DE102019204284 A1 DE 102019204284A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air pressure
change
battery
over time
battery housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102019204284.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Markus Dietrich
Gerhard Eser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Priority to DE102019204284.8A priority Critical patent/DE102019204284A1/de
Publication of DE102019204284A1 publication Critical patent/DE102019204284A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung (BV) mit einer Anzahl von im Inneren eines Batteriegehäuses (BG) angeordneten Batteriezellen (BZ), mit Schritten:
- Erfassen einer zeitlichen Veränderung einer Gaskonzentration eines Gases im Inneren des Batteriegehäuses (BG);
- Erfassen eines ersten Luftdrucks oder einer ersten zeitlichen Luftdruckveränderung im Inneren des Batteriegehäuses (BG);
- Ermitteln eines fehlerhaften Zustands bei mindestens einer Batteriezelle (BZ), wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung des erfassten ersten Luftdrucks oder der erfassten ersten zeitlichen Luftdruckveränderung eine vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
Ferner wird eine Anordnung (AO) zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung (BV) mit einer Anzahl von im Inneren eines Batteriegehäuses (BG) angeordneten Batteriezellen (BZ), sowie eine Batterievorrichtung (BV) mit einer genannten Anordnung (AO) offenbart.

Description

  • Technisches Gebiet:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung, insb. einer Traktionsbatterievorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Batterievorrichtung, insb. eine Traktionsbatterievorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit einer genannten Anordnung.
  • Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung:
    • Lithium-Ionen-Batteriezellen oder sonstige Batteriezellen mit vergleichbaren Eigenschaften werden unter anderem in Traktionsbatteriesystemen von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zu deren Antrieb verwendet. Dabei sind derartige Batteriezellen aufgrund ihrer Beschaffenheit, insb. Zellechemie, anfällig für äußere Einflüsse, wie z. B. eine starke Hitzeentwicklung. In kritischen Situationen, wie z. B. bei einer Überhitzung, kann es bei den Batteriezellen zu einem so genannten thermischen Durchgehen (auf Englisch „thermal runaway“) kommen. Bei einem thermischen Durchgehen reagieren einzelne Komponenten der Batteriezelle unkontrolliert miteinander unter einer starken Hitzeentwicklung und Gasbildung, was zu Brand oder Explosion der Batteriesysteme führt. Um dies zu vermeiden, muss ein thermisches Durchgehen bei den Batteriezellen frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
  • Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, eine Möglichkeit Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung bereitzustellen, mit der ein thermisches Durchgehen bei Batteriezellen der Batterievorrichtung frühzeitig und zuverlässig erkannt werden kann.
  • Beschreibung der Erfindung:
    • Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung, insb. einer Traktionsbatterievorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit einer Anzahl von im Inneren eines Batteriegehäuses angeordneten Batteriezellen bereitgestellt.
  • Gemäß dem Verfahren wird eine zeitliche Veränderung einer Gaskonzentration eines Gases im Inneren des Batteriegehäuses erfasst. Ferner wird ein erster Luftdruck oder eine erste zeitliche Luftdruckveränderung im Inneren des Batteriegehäuses erfasst.
  • Ein fehlerhafter Zustand bzw. ein thermisches Durchgehen bei mindestens einer Batteriezelle wird ermittelt, wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung des erfassten ersten Luftdrucks oder der erfassten ersten zeitlichen Luftdruckveränderung eine vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  • Die Erfindung macht die Gasbildung im Inneren des Batteriegehäuses zunutze, die als Folge eines thermischen Durchgehens entsteht, um das thermisch Durchgehen und somit den fehlerhaften Zustand bei den Batteriezellen frühzeitig zu erkennen. Dabei werden zeitliche Veränderungen von Gaskonzentrationen eines oder mehreren Gasen, wie z. B. Kohlenstoffdioxid-Gas oder Wasserstoff-Gas, zur Ermittlung herangezogen, die beim thermischen Durchgehen aus den Batteriezellen freigesetzt werden.
  • Da ein Batteriegehäuse in der Regel zum Druckausgleich nicht luftdicht verschlossen ist, weichen die Gase aus dem Inneren des Batteriegehäuses in die Umgebung aus, oder es strömt auch die Umgebungsluft ins Inneren des Batteriegehäuses ein. Dies führt dazu, dass anfängliche Gaskonzentrationen der ausgewählten Gase sowohl vor dem Eintritt eines thermischen Durchgehens und somit auch ohne ein thermisches Durchgehen, als auch nach einem (vorübergehenden) thermischen Durchgehen stark variieren. Durch das Erfassen der zeitlichen Veränderungen (Gradienten) der Gaskonzentrationen der ausgewählten Gase kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen kann ein durch ein thermisches Durchgehen verursachter (ggfs. vorrübergehender) Anstieg der Gaskonzentrationen (bzw. ein Abfall der Gaskonzentrationen im Anschluss des thermischen Durchgehens) zuverlässig ermittelt werden. Aus einem derartigen Anstieg bzw. Abfall der Gaskonzentrationen kann eine zuverlässige Schlussfolgerung auf ein thermisches Durchgehen gezogen werden.
  • Darüber hinaus wird der Luftdruck oder die zeitliche Luftdruckveränderung im Inneren des Batteriegehäuses miterfasst und zur Ermittlung des durch ein thermisches Durchgehen verursachten Anstiegs bzw. Abfalls der Gaskonzentrationen herangezogen. Dadurch wird der luftdruckbedingte Einfluss auf Messwerte der Gaskonzentrationen bzw. die Abhängigkeit der Gaskonzentrationen auf den Luftdruck im Inneren des Batteriegehäuses kompensiert.
  • Die ermittelte zeitliche Veränderung der Gaskonzentration wird unter Berücksichtigung des erfassten Luftdrucks oder dessen zeitlichen Luftdruckveränderung mit einer vorbestimmten bzw. vorab ermittelten Referenzveränderung verglichen. Sobald die ermittelte zeitliche Veränderung der Gaskonzentration die vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet, wird von einem thermischen Durchgehen und somit von einem fehlerhaften Zustand bei mindestens einer Batteriezelle ausgegangen und entsprechende geeignete Maßnahmen eingeleitet. Mit anderen Worten: liegt die Signalkurve der ermittelten zeitlichen Veränderung der Gaskonzentration über eine vorgegebene Mindestzeitdauer über die Signalkurve der Referenzveränderung, so wird von einem thermischen Durchgehen und somit von einem fehlerhaften Zustand bei mindestens einer Batteriezelle ausgegangen.
  • Dabei sind die zeitlichen Veränderungen der Gaskonzentration und der Luftdruck bzw. dessen zeitliche Luftdruckveränderung mithilfe von derzeit im Markt erhältlichen Gassensoren und Luftdrucksensoren zuverlässig und ohne nennenswerte zeitliche Verzögerung ermittelbar. Darüber hinaus lässt sich die ermittelte zeitliche Veränderung der Gaskonzentration auch mit vergleichsweise einfachen Schaltungskomponenten, wie z. B. Komparatoren, Mikroprozessoren, unter Berücksichtigung des erfassten Luftdrucks oder dessen zeitlichen Luftdruckveränderung zuverlässig und ohne nennenswerte zeitliche Verzögerung mit der genannten Referenzveränderung vergleichen. Damit ist mit dem oben beschriebenen Verfahren eine Möglichkeit zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung bereitgestellt, mit der ein thermisches Durchgehen bei Batteriezellen der Batterievorrichtung frühzeitig und zuverlässig erkannt werden kann.
  • Bspw. sieht der Schritt des Erfassens des ersten Luftdrucks oder der ersten zeitlichen Luftdruckveränderung ferner vor, dass der erste Luftdruck als eine Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses erfasst wird, oder dass die erste zeitliche Luftdruckveränderung als eine zeitliche Veränderung einer Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses erfasst wird.
  • Bspw. wird ferner ein zweiter Luftdruck oder eine zweite zeitliche Luftdruckveränderung in der Umgebung des Batteriegehäuses erfasst. Der fehlerhafte Zustand bei mindestens einer Batteriezelle wird ermittelt, wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung des erfassten zweiten Luftdrucks oder der erfassten zweiten zeitlichen Luftdruckveränderung die vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  • Bspw. wird die Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses aus dem erfassten, ersten und dem zweiten Luftdruck ermittelt. Bspw. wird der Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses aus der erfassten, ersten und der zweiten Luftdruckveränderung die zeitliche Veränderung ermittelt. Dadurch werden die Ungenauigkeiten bei der Ermittlung der zeitlichen Veränderung einer Gaskonzentration und des Luftdrucks bzw. dessen zeitlichen Veränderung im Inneren des Batteriegehäuses kompensiert, die bei einem luftdurchlässigen Batteriegehäuse mit Druckausgleichsventilen entstehen.
  • Bspw. werden vor dem Schritt des Ermittelns des fehlerhaften Zustands bei mindestens einer Batteriezelle eine Temperaturkompensation (bzw. ein Temperaturkompensationsmodell) bei der erfassten Veränderung einer Gaskonzentration, und/oder bei dem ersten Luftdruck oder der ersten zeitlichen Luftdruckveränderung, und/oder bei dem zweiten Luftdruck oder der zweiten zeitlichen Luftdruckveränderung vorgenommen. Durch die Temperaturkompensation werden die temperaturbedingten Ungenauigkeiten bei den ermittelten Gaskonzentrations- und Luftdruckmesswerten kompensiert.
  • Alternativ weisen die verwendeten Sensoren zum Erfassen der Gaskonzentrations- und Luftdruckwerte entsprechende Temperaturkompensationsfunktionen auf, durch die die erfassten Gaskonzentrations- und Luftdruckwerte um vorgegebene Temperaturkompensationswerte korrigiert werden, bevor diese zur weiteren Ermittlung herangezogen werden.
  • Bspw. wird gemäß dem Verfahren ferner eine erste Temperatur oder eine erste zeitliche Temperaturveränderung im Inneren des Batteriegehäuses erfasst. Der fehlerhafte Zustand bei mindestens einer Batteriezelle wird ermittelt, wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung der erfassten ersten Temperatur oder der erfassten ersten zeitlichen Temperaturveränderung die vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  • Bspw. wird gemäß dem Verfahren ferner eine zweite Temperatur oder eine zweite zeitliche Temperaturveränderung in der Umgebung des Batteriegehäuses erfasst. Der fehlerhafte Zustand bei mindestens einer Batteriezelle wird ermittelt, wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung der erfassten zweiten Temperatur oder der erfassten zweiten zeitlichen Temperaturveränderung die vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  • Bspw. wird als das Gas Wasserstoff-Gas, Kohlenstoffdioxid-Gas, Kohlenstoffmonoxid-Gas oder ein Kohlenwasserstoff-Gas betrachtet.
  • Bspw. wird im Falle, dass die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration des Kohlenstoffdioxid-Gases oder eines anderen Gases mit einer höheren Dichte als Luft im Inneren des Batteriegehäuses erfasst wird, eine zeitliche Kumulierung der erfassten Gaskonzentration zur Ermittlung der Anzahl der defekten Batteriezellen herangezogen. Ein Gas mit einer höheren Dichte als Luft sammelt sich selbst bei einem luftdurchlässigen Batteriegehäuse im Inneren eines Batteriegehäuses an. Durch die Kumulierung der erfassten Gaskonzentration kann somit eine zuverlässige Schlussfolgerung auf die Anzahl der defekten Batteriezellen gezogen werden.
  • Bspw. wird im Falle, dass die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration des Wasserstoff-Gases oder eines anderen Gases mit einer geringeren Dichte als Luft im Inneren des Batteriegehäuses erfasst wird, eine zeitliche Abfallrate der erfassten Gaskonzentration nach einem kurzzeitigen Konzentrationsanstieg zur Ermittlung der Anzahl der defekten Batteriezellen herangezogen. Ein Gas mit einer geringeren Dichte als Luft entweicht in der Regel rasch aus einem luftdurchlässigen Batteriegehäuse. Durch die Ermittlung der zeitlichen Abfallrate bzw. der Abfallkurve der erfassten Gaskonzentration kann somit eine zuverlässige Schlussfolgerung auf die Anzahl der defekten Batteriezellen gezogen werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung, insb. einer Traktionsbatterievorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit einer Anzahl von im Inneren eines Batteriegehäuses angeordneten Batteriezellen bereitgestellt.
  • Die Anordnung weist einen Gassensor auf, die eingerichtet ist, eine zeitliche Veränderung einer Gaskonzentration eines Gases im Inneren des Batteriegehäuses zu erfassen.
  • Die Anordnung weist ferner einen ersten Luftdrucksensor auf, der eingerichtet ist, einen ersten Luftdruck oder eine erste zeitliche Luftdruckveränderung im Inneren des Batteriegehäuses zu erfassen.
  • Die Anordnung weist zudem eine Ermittlungseinheit auf, die eingerichtet ist, einen fehlerhaften Zustand bei mindestens einer Batteriezelle zu ermitteln bzw. zu erkennen, wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung des erfassten ersten Luftdrucks oder der erfassten ersten zeitlichen Luftdruckveränderung eine vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  • Bspw. ist der erste Luftdrucksensor als ein Differenzdrucksensor ausgebildet und eingerichtet, den ersten Luftdruck als eine Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses zu erfassen, oder die erste zeitliche Luftdruckveränderung als eine zeitliche Veränderung einer Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses zu erfassen.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Batterievorrichtung, insb. eine Traktionsbatterievorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, bereitgestellt.
  • Die Batterievorrichtung weist eine Batterieanordnung auf, die ein Batteriegehäuse und eine Anzahl von Batteriezellen aufweist, wobei die Batteriezellen im Inneren des Batteriegehäuses angeordnet sind.
  • Die Batterievorrichtung weist ferner eine zuvor beschriebene Anordnung auf, die eingerichtet ist, den Zustand der Batterievorrichtung bzw. der Batteriezellen der Batterieanordnung zu ermitteln bzw. zu bestimmten.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben beschriebenen Verfahrens sind, soweit im Übrigen, auf die oben genannte Anordnung bzw. die oben genannte Batterievorrichtung übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der oben genannten Anordnung bzw. der oben genannten Batterievorrichtung anzusehen.
  • Beschreibung der Zeichnung:
    • Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur in einer schematischen Darstellung eine Batterievorrichtung BV mit einer Anordnung AO zur Zustandsbestimmung der Batterievorrichtung BV gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Batterievorrichtung BV, die in dieser Ausführungsform als eine Traktionsbatterievorrichtung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs ausgebildet ist, weist ein Batteriegehäuse BG und ein Batteriepaket aus einer Vielzahl von Batteriezellen BZ auf, die in dem Batteriegehäuse BG angeordnet sind und von diesem auch vor mechanischen und sonstigen äußeren Einflüssen geschützt sind. Als die Batteriezellen BZ werden bspw. Lithium-Ionen-Batteriezellen verbaut.
  • Das Batteriegehäuse BG weist an der Gehäusewand Öffnungen OF auf, durch die Luft bzw. Gas zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses BG und der Umgebung des Batteriegehäuses BG strömen kann. Durch die Öffnungen OF wird der Luftdruck im Inneren des Batteriegehäuses BG dem Luftdruck in der Umgebung des Batteriegehäuses BG angeglichen.
  • Eins der Gefährdungspotenziale, die von den Batteriezellen BZ, wie den Lithium-Ionen-Batteriezellen, ausgehen, ist das so genannte thermische Durchgehen (auf Englisch „Thermal Runaway“). Aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung können sich die Batteriezellen BZ bei bestimmten Situationen, wie z. B. bei einer mechanischen Beschädigung oder einem elektrischen Kurzschluss, unkontrollierbar überhitzen, was wiederum zu Brand oder Explosion des gesamten Batteriepakets und somit der Batterievorrichtung BV führen kann.
  • Um ein (drohendes) thermisches Durchgehen möglichst frühzeitig erkennen und geeignete Maßnahmen einleiten zu können, weist die Batterievorrichtung BV eine Anordnung AO auf, mit der ein mögliches thermisches Durchgehen der Batteriezellen BZ frühzeitig ermittelt bzw. der Zustand der Batterievorrichtung BV bestimmt werden und somit rechtzeitig geeignete Maßnahmen vorgenommen werden können.
  • Die Anordnung AO weist einen Gassensor GS auf, der im Inneren des Batteriegehäuses BG angeordnet ist und eingerichtet ist, kontinuierlich oder in regelmäßigen Zeitabständen die Gaskonzentration eines vorbestimmten Gases, wie z. B. des Kohlenstoffdioxid-Gases, im Inneren des Batteriegehäuses BG zu erfassen und die erfassten Gaskonzentrationswerte an eine nachfolgend zu beschreibende Ermittlungseinheit EE der Anordnung AO weiterzuleiten.
  • Die Anordnung AO weist ferner einen Luftdrucksensor DS auf, der als ein Differenzdrucksensor ausgebildet ist. Der Luftdrucksensor DS weist jeweils eine Innendruckmessstelle zum Erfassen des Innenluftdrucks im Innern des Batteriegehäuses BG und eine Außendruckmessstelle zum Erfassen des Außenluftdrucks in der Umgebung des Batteriegehäuses BG auf. Der Luftdrucksensor DS ist eingerichtet, kontinuierlich oder in den regelmäßigen Zeitabständen den Innen- und den Außenluftdruck zu messen, aus dem gemessenen Innen- und Außenluftdruck eine Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses BG und der Umgebung des Batteriegehäuses BG zu ermitteln und die ermittelten Gaskonzentrationswerte an die Ermittlungseinheit EE weiterzuleiten.
  • Dabei weisen der Gassensor GS und der Luftdrucksensor DS eine Temperaturkompensationsfunktion auf, mit der die beiden Sensoren GS, DS temperaturbedingte Ungenauigkeiten in den jeweiligen Messwerten (zueinander synchron) kompensieren.
  • Die Anordnung AO weist zudem die oben genannte Ermittlungseinheit EE auf, die signaleingangsseitig über jeweils einen Signaleingangsanschluss an dem Gassensor GS und dem Luftdrucksensor DS bzw. anderen Signalausgängen signaltechnisch verbunden ist. Die Ermittlungseinheit EE ist eingerichtet, aus den erfassten Gaskonzentrationswerten eine zeitliche Veränderung der Gaskonzentration im Inneren des Batteriegehäuses BG zu ermitteln, und aus den erfassten Luftdruckdifferenzwerten eine zeitliche Veränderung der Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses BG und der Umgebung des Batteriegehäuses BG zu ermitteln. Die Ermittlungseinheit EE ist ferner eingerichtet, basierend auf der ermittelten zeitlichen Veränderung der Gaskonzentration und der ermittelten zeitlichen Veränderung der Luftdruckdifferenz den Zustand der Batterievorrichtung BV bestimmt. Hierzu vergleicht die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung der zeitlichen Veränderung der Luftdruckdifferenz mit einer vorbestimmten Referenzveränderung. Wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration die Referenzveränderung überschreitet, geht die Ermittlungseinheit EE von einem thermischen Durchdrehen bei mindestens einer Batteriezelle BZ aus und gibt über einen Signalausgang ein entsprechendes Warnsignal an ein übergeordnetes zentrales Batteriemanagementsystem aus, sodass rechtzeitig geeignete Maßnahmen vorgenommen werden können.
  • Weisen der Gassensor GS und der Luftdrucksensor DS keine Temperaturkompensationsfunktion auf, mit der die beiden Sensoren GS, DS temperaturbedingte Ungenauigkeiten in den jeweiligen Messwerten (zueinander synchron) kompensieren können, so weist die Anordnung AO bzw. die Ermittlungseinheit EE ferner eine interne Temperaturkompensation in Form von bspw. einem Temperaturkompensationsmodell auf, mit der diese die temperaturbedingten Abweichungen in den erfassten Gaskonzentrationswerten und den erfassten Luftdruckdifferenzwerten kompensieren.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung (BV) mit einer Anzahl von im Inneren eines Batteriegehäuses (BG) angeordneten Batteriezellen (BZ), mit Schritten: - Erfassen einer zeitlichen Veränderung einer Gaskonzentration eines Gases im Inneren des Batteriegehäuses (BG); - Erfassen eines ersten Luftdrucks oder einer ersten zeitlichen Luftdruckveränderung im Inneren des Batteriegehäuses (BG); - Ermitteln eines fehlerhaften Zustands bei mindestens einer Batteriezelle (BZ), wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung des erfassten ersten Luftdrucks oder der erfassten ersten zeitlichen Luftdruckveränderung eine vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei - der Schritt des Erfassens des ersten Luftdrucks oder der ersten zeitlichen Luftdruckveränderung ferner vorsieht, dass der erste Luftdruck als eine Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses (BG) und der Umgebung des Batteriegehäuses (BG) erfasst wird, oder dass die erste zeitliche Luftdruckveränderung als eine zeitliche Veränderung einer Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses (BG) und der Umgebung des Batteriegehäuses (BG) erfasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit Schritten: - Erfassen eines zweiten Luftdrucks oder einer zweiten zeitlichen Luftdruckveränderung in der Umgebung des Batteriegehäuses (BG); - Ermitteln des fehlerhaften Zustands bei mindestens einer Batteriezelle (BZ), wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung des erfassten zweiten Luftdrucks oder der erfassten zweiten zeitlichen Luftdruckveränderung die vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei vor dem Schritt des Ermittelns des fehlerhaften Zustands bei mindestens einer Batteriezelle (BZ) eine Temperaturkompensation bei der erfassten Veränderung einer Gaskonzentration, und/oder bei dem ersten Luftdruck oder der ersten zeitlichen Luftdruckveränderung, und/oder bei dem zweiten Luftdruck oder der zweiten zeitlichen Luftdruckveränderung vorgenommen werden.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit Schritten: - Erfassen einer ersten Temperatur oder einer ersten zeitlichen Temperaturveränderung im Inneren des Batteriegehäuses (BG); - Ermitteln eines fehlerhaften Zustands bei mindestens einer Batteriezelle (BZ), wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung der erfassten ersten Temperatur oder der erfassten ersten zeitlichen Temperaturveränderung die vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit Schritten: - Erfassen einer zweiten Temperatur oder einer zweiten zeitlichen Temperaturveränderung in der Umgebung des Batteriegehäuses (BG); - Ermitteln eines fehlerhaften Zustands bei mindestens einer Batteriezelle (BZ), wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung der erfassten zweiten Temperatur oder der erfassten zweiten zeitlichen Temperaturveränderung die vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gas Wasserstoff-Gas, Kohlenstoffdioxid-Gas, Kohlenstoffmonoxid-Gas oder ein Kohlenwasserstoff-Gas ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei im Falle, dass die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration des Kohlenstoffdioxid-Gases oder eines anderen Gases mit einer höheren Dichte als Luft im Inneren des Batteriegehäuses (BG) erfasst wird, eine zeitliche Kumulierung der erfassten Gaskonzentration zur Ermittlung der Anzahl der defekten Batteriezellen (BZ) herangezogen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei im Falle, dass die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration des Wasserstoff-Gases oder eines anderen Gases mit einer geringeren Dichte als Luft im Inneren des Batteriegehäuses (BG) erfasst wird, eine zeitliche Abfallrate der erfassten Gaskonzentration nach einem kurzzeitigen Konzentrationsanstieg zur Ermittlung der Anzahl der defekten Batteriezellen (BZ) herangezogen wird.
  10. Anordnung (AO) zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung (BV) mit einer Anzahl von im Inneren eines Batteriegehäuses (BG) angeordneten Batteriezellen (BZ), aufweisend: - einen Gassensor (GS) zum Erfassen einer zeitlichen Veränderung einer Gaskonzentration eines Gases im Inneren des Batteriegehäuses (BG); - einen ersten Luftdrucksensor (DS) zum Erfassen eines ersten Luftdrucks oder einer ersten zeitlichen Luftdruckveränderung im Inneren des Batteriegehäuses (BG); - eine Ermittlungseinheit (EE) zum Ermitteln eines fehlerhaften Zustands bei mindestens einer Batteriezelle, wenn die zeitliche Veränderung der Gaskonzentration unter Berücksichtigung des erfassten ersten Luftdrucks oder der erfassten ersten zeitlichen Luftdruckveränderung eine vorbestimmte Referenzveränderung überschreitet.
  11. Anordnung (AO) nach Anspruch 10, wobei der erste Luftdrucksensor (DS) als ein Differenzdrucksensor ausgebildet und eingerichtet ist, den ersten Luftdruck als eine Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses (BG) und der Umgebung des Batteriegehäuses (BG) zu erfassen, oder die erste zeitliche Luftdruckveränderung als eine zeitliche Veränderung einer Luftdruckdifferenz zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses (BG) und der Umgebung des Batteriegehäuses (BG) zu erfassen.
  12. Batterievorrichtung (BV), aufweisend: - eine Batterieanordnung (BA), die ein Batteriegehäuse (BG) und eine Anzahl von Batteriezellen (BZ) aufweist, wobei die Batteriezellen (BZ) im Inneren des Batteriegehäuses (BG) angeordnet sind; - eine Anordnung (AO) nach Anspruch 10 oder 11, die eingerichtet ist, den Zustand der Batterievorrichtung (BV) bzw. der Batteriezellen (BZ) der Batterieanordnung (BA) zu bestimmten.
DE102019204284.8A 2019-03-27 2019-03-27 Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung Ceased DE102019204284A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019204284.8A DE102019204284A1 (de) 2019-03-27 2019-03-27 Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019204284.8A DE102019204284A1 (de) 2019-03-27 2019-03-27 Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019204284A1 true DE102019204284A1 (de) 2020-07-23

Family

ID=71402695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019204284.8A Ceased DE102019204284A1 (de) 2019-03-27 2019-03-27 Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019204284A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113176507A (zh) * 2021-03-29 2021-07-27 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 基于co气体机械滥用下锂离子电池故障诊断方法及系统
DE102020113082A1 (de) 2020-05-14 2021-11-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie
DE102022203194B3 (de) 2022-03-31 2023-08-10 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Bestimmen der Funktionstüchtigkeit eines Gassensors und Batterieanordnung
WO2023198558A1 (de) * 2022-04-12 2023-10-19 Vitesco Technologies GmbH Vorrichtung und verfahren zum erkennen eines defekts einer batterieanordnung für ein fahrzeug und batterieanordnung für ein fahrzeug
CN117452236A (zh) * 2023-12-26 2024-01-26 深圳市北测检测技术有限公司 新能源汽车的电池寿命检测方法及系统
CN118249007A (zh) * 2024-05-24 2024-06-25 中国第一汽车股份有限公司 车用动力电池温度控制方法、温度调节模组、车辆、用电设备、电子设备、存储介质和计算机程序产品
DE102022214190A1 (de) 2022-12-21 2024-06-27 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zur Diagnose eines Gaskonzentrationssensors, Gaskonzentrationssensor, Computerprogramm und computerlesbares Medium

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012204033A1 (de) * 2012-03-14 2013-09-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen und Unterdrücken des thermischen Durchgehens einer Energiespeichereinheit, die aus mindestens einer Zelle aufgebaut ist

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012204033A1 (de) * 2012-03-14 2013-09-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen und Unterdrücken des thermischen Durchgehens einer Energiespeichereinheit, die aus mindestens einer Zelle aufgebaut ist

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020113082A1 (de) 2020-05-14 2021-11-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren für eine an einem Unterboden eines Fahrzeugs angeordnete Batterie
CN113176507A (zh) * 2021-03-29 2021-07-27 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 基于co气体机械滥用下锂离子电池故障诊断方法及系统
DE102022203194B3 (de) 2022-03-31 2023-08-10 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Bestimmen der Funktionstüchtigkeit eines Gassensors und Batterieanordnung
WO2023198558A1 (de) * 2022-04-12 2023-10-19 Vitesco Technologies GmbH Vorrichtung und verfahren zum erkennen eines defekts einer batterieanordnung für ein fahrzeug und batterieanordnung für ein fahrzeug
DE102022214190A1 (de) 2022-12-21 2024-06-27 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zur Diagnose eines Gaskonzentrationssensors, Gaskonzentrationssensor, Computerprogramm und computerlesbares Medium
WO2024133015A1 (de) 2022-12-21 2024-06-27 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zur diagnose eines gaskonzentrationssensors, gaskonzentrationssensor, computerprogramm und computerlesbares medium
CN117452236A (zh) * 2023-12-26 2024-01-26 深圳市北测检测技术有限公司 新能源汽车的电池寿命检测方法及系统
CN117452236B (zh) * 2023-12-26 2024-03-15 深圳市北测检测技术有限公司 新能源汽车的电池寿命检测方法及系统
CN118249007A (zh) * 2024-05-24 2024-06-25 中国第一汽车股份有限公司 车用动力电池温度控制方法、温度调节模组、车辆、用电设备、电子设备、存储介质和计算机程序产品

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019204284A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung
DE102018210975A1 (de) Batteriemanagementsystem für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, Hochvoltbatterie sowie Kraftfahrzeug
DE102014222786B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von elektrochemischen Speichern in Form von Batterien oder Batterieeinzelzellen
DE102018204374A1 (de) Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Beschädigung der Hochvoltbatterie, Verfahren zum Erfassen einer Beschädigung der Hochvoltbatterie sowie Kraftfahrzeug
EP4046232B1 (de) Anordnung zur drucküberwachung innerhalb eines batteriegehäuses, batteriemanagementvorrichtung und batteriesystem mit einer anordnung
DE102019206784A1 (de) Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung einer Batterievorrichtung
DE102018215655B4 (de) Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug mit einer Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer Dichtigkeit eines Batteriegehäuses sowie Kraftfahrzeug
DE102019111555A1 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur Detektion eines thermischen Durchgehens einer Lithiumionen-Batterie
DE102019215805A1 (de) Anordnung zur Zustandsbestimmung bei einer Batteriezelle, Batteriemanagementvorrichtung und Batteriesystem mit einer Anordnung
DE102014219267A1 (de) Kühlsystem für eine Fahrzeugbatterie
DE102015015153B4 (de) Verfahren zur Überprüfung einer Pumpeneinrichtung in einem Gasmessystem
DE102009057735A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines eingefrorenen Zustands eines Differenzdrucksensors
DE102019208572B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Batterie
DE102019120086A1 (de) Verfahren und System zum Schätzen einer Temperatur an einem Ende oder beiden Enden eines Stromkabels
DE102016109283A1 (de) Energiespeichereinheit für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Montage einer Energiespeichereinheit
WO2008122268A2 (de) Verfahren zum überprüfen der dichtheit eines brennstoffzellenstapels
DE102015104486A1 (de) Auf widerstand basierendes verfahren und system zum beurteilen der fahrzeugbauteilintegrität
DE102017204400A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Sensors und Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von Daten eines Sensors
DE102019214104B4 (de) Verfahren zum Erkennen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle eines Batteriemoduls für ein Fahrzeug und Batteriemodul
EP3507615B1 (de) Verfahren zum überprüfen einer symmetrierschaltung
DE102019110349A1 (de) Verfahren zum Bestimmen von mechanischen Defekten in einem Batteriesystem sowie Batteriesystem
EP3245530A1 (de) Verfahren zur überwachung einer batterie sowie überwachungseinrichtung
DE102022203664B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen eines Defekts einer Batterieanordnung für ein Fahrzeug und Batterieanordnung für ein Fahrzeug
DE102017221626A1 (de) Betreiben einer Prüfanlage für Akkumulatorzellen
DE102012218588A1 (de) Diagnosefunktion zur Detektion von Membrandefekten bei PEM-Brennstoffzellen

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CPT GROUP GMBH, 30165 HANNOVER, DE

R230 Request for early publication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final