-
TECHNISCHES FELD
-
Die Erfindung betrifft eine Temperaturmessanordnung zur Temperaturüberwachung mehrerer Batteriezellen eines Batteriepacks
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
In Zeiten der Elektromobilität spielen Energiespeicher, insbesondere wiederaufladbare Batterien, eine entscheidende Rolle in der technologischen Entwicklung. Dies führte bislang zur Entwicklung einer Vielzahl unterschiedlicher Batterietypen, wie z.B. Zink-Mangan-, Zink-Luft-, Quecksilber-Zink- oder Lithium-Ionen-Batterien.
-
Um leistungsstärkere Batterien herzustellen, werden mehrere Batteriezellen in einem Batteriepack zu einer Batterie zusammengefasst, wobei die Zellen in Reihen- und Parallelschaltungen miteinander verschalten sind, um eine gewünschte Spannung und eine gewünschte Kapazität der Batterie zu erreichen.
-
Vor allem bei Lithium-Ionen-Batterien ist jedoch eine strikte Überwachung der Batterieeigenschaften, wie z.B. Zellspannungen, Zelltemperatur, usw., notwendig, um die Batterien vor Schäden zu schützen.
-
Auf Grund der Gefahr eines Brandes einer Batteriezelle, reicht eine Messung der Betriebstemperatur des Batteriepacks nicht aus, so dass eine redundante Messung erforderlich ist. Des Weiteren ist es zielführend die Wärmste Region in einem Batteriepack thermisch zu überwachen.
-
In der
DE 10 2017 207 922 A1 ist eine Energiespeichersystem zur Überwachung einer Vielzahl an Speicherzellen gezeigt. Eine Überwachungseinrichtung des Energiespeichersystems umfasst dabei eine Temperatursensoranordnung mit mindestens einem Temperatursensor, beispielsweise einem Halbleiterelement oder einem Thermoelement. Ein Temperatursensor des mindestens einen Temperatursensors erstreckt sich dabei entlang mehrerer Speicherzellen und ist wärmeleitend mit den mehreren Speicherzellen verbunden. Für die Temperatursensoren sind mehrere Signalanschlüsse und damit verbundene Auswertungseinheiten vorgesehen.
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es eine kostengünstige und effiziente Temperaturmessanordnung zur Temperaturüberwachung mehrerer Batteriezellen eines Batteriepacks bereit zu stellen.
-
LÖSUNG DES PROBLEMS
-
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf besondere Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
-
Eine erfindungsgemäße Temperaturmessanordnung zur Temperaturüberwachung mehrerer Batteriezellen eines Batteriepacks umfasst zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Thermoelemente, die eine Reihenschaltung mit einem ersten und einem zweiten Ende bilden und eine Auswerteeinheit. Batteriezellen im Rahmen dieser Erfindung können sowohl primäre, sekundäre als auch tertiäre galvanische Zellen, sowie Brennstoffzellen sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Zellen/Zellarten beschränkt. Nicht-limitierende Beispiele für Batteriepacks sind Batterien und Akkus.
-
Erfindungsgemäß umfasst ein Thermoelement zwei unterschiedliche Metalle, wobei die Metalle miteinander zu einer Metallverbindung verbunden sind, sodass ein thermoelektrischer Effekt (Seebeck-Effekt) zwischen den Metallen entsteht. Nicht-limitierende Beispiele für Metallverbindungen umfassend zwei unterschiedliche Metalle sind NiCr-Ni, Fe-CuNi, NiCrSi-NiSi, NiCr-CuNi, Cu-CuNi, Pt13Rh-Pt, Pt10Rh-Pt, Pt30Rh-Pt6Rh, W5Re-W26Re, W5Re-W20Re, AuFe-NiCr.
-
Mit Thermoelementen können Temperaturunterschiede zwischen einem ersten Ort (einer ersten Metallverbindung) und einem Referenzort (einer zweiten Metallverbindung gemessen werden), die in Reihe miteinander verbunden sind, gemessen werden.
-
Erfindungsgemäß sind die Metallverbindungen der zwei oder mehreren Thermoelemente in einem Wärmeabgabebereich einer oder mehrerer Batteriezellen angeordnet. Ein Wärmeabgabebereich einer Batteriezelle ist ein Bereich, dessen Temperatur wesentlich von einer abgegebenen Wärme der einen Batteriezellen beeinflusst wird.
-
Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, eine zwischen den Enden der in Reihe geschalteten Thermoelemente anliegende Thermospannung und/oder einen an einem der Enden der in Reihe geschalteten Thermoelemente anliegenden Thermostrom zu detektieren und auszuwerten. Die Auswerteeinheit kann dazu einen Analog-Digital-Wandler umfassen.
-
Die Temperaturmessanordnung hat den Vorteil, dass ein Überhitzen einer einzelnen Zelle im Batteriepack ausfallsicher und kostengünstig detektiert werden kann, da mittels der Temperaturmessanordnung eine Vielzahl von Zellen auf kostengünstige Weise bezüglich einer Überhitzung einer einzelnen Zelle überwacht werden können.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können die Thermoelemente derart verschaltet sein, dass bei einer geraden Anzahl an Thermoelementen sich die Thermospannungen und/oder Thermoströme gegenseitig aufheben, wenn an den Metallverbindungen der Thermoelemente dieselbe Umgebungstemperatur herrscht. Vorteilhafter Weise liegt eine gerade Anzahl an Thermoelementen vor. Dies hat den Vorteil, dass bei identischer Temperatur der Zellen im Batteriepack keine Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Reihenschaltung anliegt, bzw. kein entsprechender Strom gemessen wird. Weicht eine Umgebungstemperatur einer Metallverbindung eines Thermoelements von den Umgebungstemperaturen der weiteren Metallverbindungen der in Reihe geschalteten Thermoelemente ab, so kann eine Spannung und/oder ein Strom, der durch die Abweichung von den weiteren Umgebungstemperaturen nicht aufgehoben/kompensiert wird, an den Enden der Reihenschaltung festgestellt werden.
-
In manchen Ausführungsformen kann es Hilfreich sein, einen Schwellwert für eine Mindestspannung/-strom festzulegen, um beispielsweise Fehler auf Grund von Rauschen, etc. bei der Detektion zu vermeiden.
-
In besonders effizienten Ausführungsformen kann die Verschaltung zweier benachbarter Thermoelemente derart erfolgen, dass gleiche Metalle der zwei benachbarten Thermoelemente miteinander verbunden sind. Dadurch ist die Temperaturmessanordnung einfach und mit geringem Aufwand/Herstellungsaufwand herzustellen. Beispielsweise kann dadurch eine Vielzahl an in Reihe geschalteten Thermoelementen durch das abwechselnde Verbinden unterschiedlicher Metalle erfolgen. Die Metallverbindungen zwischen den unterschiedlichen Metallen können dann die Metallverbindungen der Thermoelemente sein. Dies kann den Vorteil haben, dass das Ergebnis nicht durch ungewollte Thermoelemente und dadurch entstehende Thermospannungen oder -ströme verzehrt wird.
-
In besonders vorteilhaften und einfachen Ausführungsformen können die Thermoelemente derart verschaltet sein und Thermoelemente Metalle umfassen, so dass sich die Thermospannungen und/oder Thermoströme zweier benachbarter Thermoelemente aufheben, wenn die Umgebungstemperatur eines ersten Thermoelements der zwei benachbarten Thermoelemente mit der Umgebungstemperatur eines zweiten Thermoelements der zwei benachbarten Thermoelemente übereinstimmt. Dies kann den Vorteil haben, dass minimale Abweichungen in der Umgebungstemperatur des Batteriepacks in den Raumrichtungen besonders gut kompensiert werden können. Dadurch können die Ergebnisse der Temperaturmessanordnung besonders genau sein.
-
In einer besonders integrierten Ausführungsform können zwei oder mehrere, insbesondere alle, Thermoelemente der in Reihe geschalteten Thermoelemente in einem Zellträger, insbesondere einem Kunststoff-Zellträger, des Batteriepacks integriert sein. Ein Thermoelement kann dazu beispielsweise im Inneren des Zellträgers angeordnet sein. In manchen Ausführungsformen kann der Zellträger um ein oder mehrere Thermoelemente angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit der Herstellung der Zellträger des Batteriepacks die Thermoelemente optimal in den Wärmeabgabebereichen der Zellen angeordnet sind. Außerdem können dadurch zusätzliche Arbeitsschritte bei der Inbetriebnahme, bzw. Herstellung des Batteriepacks, wie zum Beispiel das Anbringen der Thermoelemente, etc., weggelassen werden.
-
In einer besonders flexiblen Ausführungsform können ein oder mehrere, insbesondere alle, Thermoelemente der in Reihe geschalteten Thermoelemente auf einer Temperaturleiterplatte angeordnet sein. Dadurch kann ein einfacher Zugang zu den Thermoelementen gewährleistet werden, was wichtig für eine Kontrolle und Wartung des Batteriepacks sein kann. Außerdem kann dadurch für die Temperaturmessanordnung ein Baukastenprinzip für unterschiedliche Größen von Batteriepacks verwendet werden, was zu Kosteneinsparungen führen kann.
-
In besonders kostengünstigen Ausführungsformen kann ein Thermoelement der zwei oder mehreren Thermoelemente im Wärmeabgabebereich zweier oder mehrerer benachbarter Zellen, insbesondere vierer benachbarter Zellen, angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der benötigten Thermoelemente für ein Batteriepack, um eine flächendeckende Überwachung gewährleisten zu können, reduziert werden kann.
-
In besonders vorteilhaften Ausführungsformen können alle Thermoelemente der Messanordnung derart zwischen den Batteriezellen des Batteriepacks angeordnet sein, dass bei gleicher Zelltemperatur aller Batteriezellen an allen Thermoelementen betragsmäßig dieselbe Spannung erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Thermoelemente der Temperaturmessanordnung besonders aufeinander kalibriert sind und dadurch eine besonders einfache Auswertung einer an den Enden der in Reihe geschalteten Thermoelemente anliegenden Spannung erfolgen kann. Insbesondere können dadurch beispielsweise Nichtlinearitäten der Thermoelemente besonders gut kompensiert werden.
-
In besonders vorteilhaften Ausführungsformen können alle Thermoelemente der Messanordnung derart zwischen den Batteriezellen des Batteriepacks angeordnet sein, dass bei gleicher Zelltemperatur aller Batteriezellen der durch die Temperaturmessanordnung überwachten Batteriezellen des Batteriepacks, die Umgebungstemperatur aller Thermoelemente identisch ist, insbesondere beim Auf- und/oder Entladen des Batteriepacks. Dadurch kann eine Auswertung, ob eine Batteriezelle wärmer im Vergleich zu den restlichen Batteriezellen ist, auf besonders einfache Art und Weise erfolgen.
-
In einer besonders zuverlässigen Ausführungsform können die Thermoelemente derart zwischen den Batteriezellen angeordnet sein, dass im Wärmeabgabebereich einer jeden Zelle ein Thermoelement angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass jede Batteriezelle des Batteriepacks bezüglich ihrer Temperatur überwacht wird und somit ein Erhitzen einer Batteriezelle des Batteriepacks besonders zuverlässig festgestellt werden kann.
-
In einer besonders kostengünstigen und integrierten Ausführungsform kann die Auswerteeinheit Teil einer Zell-Überwachungs-Einheit (CSC) sein. Dies kann den Vorteil haben, dass einzelne Sensordaten mit weiteren Sensordaten zusammengeführt werden können und somit genauere Rückschlüsse über den Zustand der Batteriezellen des Batteriepacks möglich sein können. Weitere Vorteil könnten sein, dass Ressourcen, wie Speicher und Recheneinheit, mehrfach genutzt werden können und dass die Überwachung der Batteriezellen bezüglich der räumlichen Größe kompakter implementiert werden kann.
-
In einer besonders flexiblen Ausführungsform kann die Auswerteeinheit einen Verstärker und/oder einen Analog-Digital-Wandler umfassen. Ein Verstärker, insbesondere ein LNA (Low-Noise-Amplifier), kann den Vorteil haben, dass ein Messsignal, das an einem oder an beiden Enden der in Reihe geschalteten Thermoelemente anliegt (Thermospannung und/oder Thermostrom), robuster gegenüber Störeinflüssen aus der Umwelt, insbesondere Rauschen, wird und dadurch über weitere Strecken mit geringeren Informationsverlusten übertragen werden kann. Außerdem kann dadurch die weitere Signalverarbeitung, insbesondere eine Analoge Signalauswertung, verbessert und vereinfacht werden. Ein Analog-Digital-Wandler kann den Vorteil haben, dass die Ergebnisse der Temperaturmessanordnung besonders flexibel und einfach mit weiteren Geräten und Systemkomponenten geteilt werden können. Außerdem können dadurch die Ergebnisse auf einfache Art und Weiße digital ausgewertet werden.
-
In einer besonders ausfallsicheren Ausführungsform kann die Temperaturmessanordnung einen oder mehrere Temperatursensoren zur Messung der absoluten Temperatur, wobei die Temperatursensoren im Wärmeabgabebereich einer oder mehrerer Batteriezellen des Batteriepacks angeordnet sind, umfassen. Temperatursensoren können beispielsweise NTCs (Heißleiter, Negative Temperature Coefficient Thermistors), PTCs (Kaltleiter, Positive Temperature Coefficient Thermistor), Halbleiter, wie Dioden, Transistoren, oder Ferromagnetische Temperatursensoren, etc. sein. Dies hat den Vorteil, dass mit nur wenigen Temperatursensoren, die sehr kostenintensiv sein können, die Temperatur einer Vielzahl von Batteriezellen eines Batteriepacks mittels den in Reihe geschalteten Thermoelementen überwacht werden können. Dadurch kann eine Redundante Temperaturüberwachung, mit erhöhter Ausfallsicherheit, gewährleistet werden.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können die Thermoelemente so angeordnet sein, dass in einem Wärmeabgabebereich einer Batteriezelle des Batteriepacks nur ein Thermoelement der in Reihe geschalteten Thermoelemente angeordnet ist. Dies kann den Vorteil haben, dass eine Thermospannung und/oder ein Thermostrom, die/der auf eine unverhältnismäßige Erwärmung einer Batteriezelle zurückzuführen ist, nicht durch ein weiteres Thermoelement, in dem eine entgegensetzte Thermospannung und/oder Thermostrom auf Grund einer Anordnung der Thermoelemente durch das unverhältnismäßige Erwärmen der Batteriezelle erzeugt wird, kompensiert wird.
-
In besonders vorteilhaften Ausführungsformen können die in Reihe geschalteten Thermoelemente so angeordnet sein, dass sich die Thermospannungen und/oder Thermoströme erzeugt durch ein Erwärmen einer einzigen Batteriezelle relativ zu den weiteren Batteriezellen des Batteriepacks, insbesondere in Summe, nicht gegenseitig kompensieren.
-
In besonders ausfallsicheren Ausführungsformen können die in Reihe geschalteten Thermoelemente so angeordnet sein, dass eine Abweichung einer Zelltemperatur einer Batteriezelle von den Zelltemperaturen der weiteren Batteriezellen des Batteriepacks zu einer Spannungsänderung zwischen den Enden der in Reihe geschalteten Thermoelemente und/oder einer Stromänderung an einem Ende der in Reihe geschalteten Thermoelemente führt.
-
Figurenliste
-
- 1 bis 4 zeigen jeweils schematisch eine Temperaturmessanordnung zur Temperaturüberwachung mehrerer Batteriezellen eines Batteriepacks gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
-
Im Folgenden werden Beispiele bzw. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren können hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein, manchmal allerdings auch mit unterschiedlichen Bezugszeichen.
-
Es sei hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung jedoch in keiner Weise auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt bzw. eingeschränkt ist, sondern weiterhin Modifikationen der Ausführungsbeispiele umfasst, insbesondere diejenigen, die durch Modifikation der Merkmale der beschriebenen Beispiele bzw. durch Kombination einzelner oder mehrere Merkmale der beschriebenen Beispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche umfasst sind.
-
1 zeigt schematisch eine Temperaturmessanordnung 1 zur Temperaturüberwachung mehrerer Batteriezellen 11 eines Batteriepacks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Batteriezellen 11 des Batteriepacks werden von nicht gezeigten Zellhaltern zwischen und um den Batteriezellen 11 gehalten. Die Temperaturmessanordnung 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel 36 Thermoelemente, die in Reihe miteinander verschalten sind. Jedes Thermoelement ist dabei in einem Wärmeabgabebereich mindestens einer Batteriezelle 11 des Batteriepacks angeordnet. Ein Thermoelement umfasst zwei unterschiedliche Metalle 15, 16 oder 16, 15 die miteinander zu einer Metallverbindung 13 verbunden sind.
-
. Vorteilhafterweise kann das Metall (Material) des Endes 16a mit dem Metall (Material) des Endes 16b übereinstimmen.
-
Die Enden 16a, 16b der in Reihe miteinander verschalteten Thermoelemente sind mit der Auswerteeinheit 12 mit Verbindungselementen 17 verbunden. Die Verbindungselemente 17 können beispielsweise Kabel, Verdrahtungen, Leiterbahnen, etc. sein. In manchen Ausführungsformen können die Verbindungselemente 17 beispielsweise lösbare Verbindungen oder feste Verbindungen sein. Vorteilhafterweise können die Verbindungselemente elektrisch leitend sein. Es kann vorteilhaft sein, dass die Umgebungstemperatur der Verbindung des Endes 16a mit einem Verbindungselement 17 mit der Umgebungstemperatur der Verbindung des Endes 16b mit einem Verbindungselement 17 übereinstimmt, sodass sich etwaige Thermospannungen/Thermoströme entsprechend kompensieren. Aus denselben Gründen kann es vorteilhaft sein, dass die Umgebungstemperatur der Verbindungen zwischen Verbindungselementen 17 und der Auswerteeinheit 12 übereinstimmen.
-
In manchen Ausführungsformen können die Metalle der Enden 16a, 16b der Reihenschaltung mit den Metallen der Verbindungselemente übereinstimmen, sodass entsprechend keine Thermospannungen entstehen und die Temperaturmessanordnung unempfindlicher gegenüber Umgebungstemperaturschwankungen ist.
-
In 1 sind die Thermoelemente umfassend die Metallverbindungen 13 über den Zellen, beispielsweise über den Zellverbindern, jedoch elektrisch entkoppelt von den Zellverbindern, angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Umgebungstemperatur um einen Verbindungspunkt zwischen einer Zelle und Zellverbinder sehr stark von der Zelltemperatur der Zelle abhängt. Die Zelle (Batteriezelle) 11 kann über thermisch und elektrisch leitende Verbindungen sehr gut Wärmeabgeben, sodass dieser Bereich ein Wärmeabgabebereich der Batteriezelle 11 sein kann.
-
In der in 1 gezeigten Ausführungsform umfassen zwei benachbarte Thermoelemente jeweils dieselben zwei Metalle 15, 16, sodass sich bei gleicher Umgebungstemperatur der benachbarten Thermoelemente sich die Thermospannungen der zwei benachbarten Thermoelemente aufheben. Da die Anzahl der Thermoelemente der in 1 gezeigten Temperaturmessanordnung gerade ist, 36 Thermoelemente, heben sich alle Thermospannungen der in Reihe geschalteten Thermoelemente auf, wenn die Umgebungstemperatur bei allen Thermoelementen an den Metallverbindungen 13 identisch ist. Vorteilhafterweise wird die Umgebungstemperatur der Metallverbindungen der Thermoelemente gleichermaßen von den jeweiligen Temperaturen der Batteriezellen beeinflusst. Dadurch lässt sich ein Erwärmen einer Batteriezelle 11 durch das detektieren einer Spannung zwischen den Enden 16a und 16b ermitteln.
-
In manchen Ausführungsformen kann die Anzahl der in Reihe geschalteten Thermoelemente auch ungerade sein.
-
2 zeigt schematisch eine Temperaturmessanordnung 1 zur Temperaturüberwachung mehrerer Batteriezellen 11 eines Batteriepacks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau der Temperaturmessanordnung 1 aus 2 unterscheidet sich vom Aufbau der Temperaturmessanordnung 1 aus 1 dahingehend, dass Thermoelemente der in Reihe geschalteten Thermoelemente unterschiedliche Metallverbindungen 13; 13a; 13b; 13c; 13d mit den Metallkombinationen 15, 16; 16, 21; 16, 22; 22, 23; 15, 23 umfassen können. Dies kann den Vorteil haben, dass der Aufbau flexibler erfolgen kann
-
In diesem Ausführungsbeispiel stimmen die Metalle (Materialien) der Ende 16a, 16b nicht überein, das heißt es sind unterschiedliche Metalle (Materialien).
-
In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Anzahl der Thermoelemente ungerade. Des Weiteren bestehen die Enden 16a und 16b der Reihenschaltung jeweils aus unterschiedlichen Materialien.
-
In manchen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, einen Kontrollstrom über die in Reihe geschalteten Thermoelemente an einem Ende 16a; 16b von Zeit zu Zeit oder dauerhaft einzuspeisen und am anderen Ende 16b; 16a zu detektieren um sicherzustellen, dass alle Thermoelemente wie gewünscht miteinander verbunden sind.
-
Die Metallverbindungen können beispielsweise gelötete Verbindungen, gepresste Verbindungen, verzwirnte Verbindungen und/oder genietete Verbindungen sein. In manchen Ausführungsformen kann ein oder beide Metalle einer Metallverbindung einen Draht aus einem vorgegebenen Material umfassen. In manchen Ausführungsformen kann ein Metall einer Metallverbindung aus einem Blech eines entsprechend vorgegebenen Materials hergestellt sein. In manchen Ausführungsformen können die zwei Metalle einer Metallverbindung an einem Stumpfstoß miteinander verbunden sein. In manchen Ausführungsformen können die zwei Metalle an einer Gehrung 51 miteinander verbunden sein. In manchen Ausführungsformen können die zwei Metalle einer Metallverbindung überlappend angeordnet und dabei miteinander verbunden sein.
-
3 zeigt schematisch eine Temperaturmessanordnung 1 zur Temperaturüberwachung mehrerer Batteriezellen 11 eines Batteriepacks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Batteriezellen 11 des Batteriepacks 10 werden von den Zellhaltern 36 gehalten. In den Zellhaltern 36 sind die Thermoelemente umfassend die Metallverbindungen 13 integriert. Dies kann den Vorteil haben, dass die Thermoelemente vor Außeneinwirkungen geschützt sind und die Baugröße des Batteriepacks nicht durch die Temperaturmessanordnung vergrößert werden muss.
-
In 3 befinden sich die Thermoelemente jeweils im Wärmeabgabebereich mehrerer (zweier, beziehungsweise vierer) Batteriezellen 11. Dadurch kann die Anzahl der Thermoelemente reduziert und der Herstellungsaufwand minimiert werden. In dieser Ausführungsform ist die Auswerteeinheit mit den Enden 16a, 16b der in Reihe geschalteten Thermoelemente über lösbare Kontakte 31a und 31b verbunden. Dies kann den Vorteil haben, dass die Herstellung des Batteriepacks in einem Baukastensystem möglich sein kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass fehlerhafte Komponenten flexibler ausgetauscht werden können.
-
In manchen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, einen Wärmeabgabebereich einer Batteriezelle des Batteriepacks thermisch, beispielsweise über thermische Leiter, mit einem Thermoelement zu koppeln.
-
4 zeigt schematisch eine Temperaturmessanordnung 1 zur Temperaturüberwachung mehrerer Batteriezellen 11 eines Batteriepacks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Temperaturmessanordnung 1 aus 4 unterscheidet sich von der Temperaturmessanordnung 1 aus 3 dadurch, dass die Temperaturmessanordnung 1 einen Temperatursensor 41, beispielsweise einen NTC oder PTC, umfasst. Der Temperatursensor ist über die Sensorverbindungselemente 17a mit der Auswerteeinheit verbunden. Manche Ausführungsformen können auch zwei oder mehrere Temperatursensoren 14, die mit der Auswerteeinheit verbunden sind, umfassen.
-
Des Weiteren sind die Zellhalter aus gründen der Übersichtlichkeit nicht in 4 eingezeichnet. Die Thermoelemente sind analog zu 3 in den Zellhaltern verbaut. In manchen Ausführungsformen kann ein Thermoelement im Wärmeabgabebereich zweier oder mehrerer Batteriezellen angeordnet sein. In manchen Ausführungsformen können die Thermoelemente beispielsweise auf/in einer Platine in einer Ebene über/unter den Zellen oder lose am Batteriepack und nicht im Zellhalter angeordnet sein.
-
Ein oder mehrere Temperatursensoren können beispielsweise auf einer Platine auf den Batteriezellen oder unter den Batteriezellen, beziehungsweise in einem Zellhalter integriert angeordnet sein.
-
Die Auswerteeinheit 12 kann in manchen Ausführungsformen beispielsweise eine Zellüberwachungseinheit sein. Eine Zellüberwachungseinheit, kann in manchen Ausführungsformen dazu eingerichtet sein, Zellen, insbesondere Batteriezellen, hinsichtlich Temperatur, Ladezustand, Zellspannung, etc. zu überwachen. In manchen Ausführungsformen kann die Zellüberwachungseinheit dazu eingerichtet sein, die Zellen in einem vordefinierten Betriebsbereich (Betriebskorridor) hinsichtlich Zellspannung, Zelltemperatur, etc. zu halten.
-
In manchen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, mittels der zwei oder mehrerer in Reihe geschalteten Thermoelemente und einem absoluten Temperatursensor, beispielsweise einem NTC, eine redundante Temperaturüberwachung zu gewährleisten. In manchen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit dazu einen Verstärker, insbesondere einen LNA (low-noise-amplifier), und/oder einen Analog-Digital-Wandler umfassen. Des Weiteren kann in manchen Ausführungsformen die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, eine Spannung zwischen den Enden der Reihenschaltung 16a und 16b mit einem vorgegebenen Referenzwert analog mit einem Komparator und/oder digital mit einer Recheneinheit zu vergleichen.
-
In manchen Ausführungsformen kann der vorgegebene Referenzwert variabel in Abhängigkeit weiterer Parameter, wie beispielsweise einer im Batteriepack absolut gemessenen Temperatur, einem Ladestrom und/oder Entladestrom, der Kapazität und/oder dem Ladezustand der Batteriezellen im Batteriepack, sein.
-
In manchen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein einen Ladevorgang und/oder Entladevorgang der Batteriezellen zu stoppen oder zu unterbrechen, eine visuelle und/oder akustische Warnung auszugeben und/oder Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten, wenn die zwischen den Enden der Reihenschaltung 16a und 16b ermittelte Spannung betragsmäßig den vorgegebenen Referenzwert übersteigt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Temperaturmessanordnung
- 10
- Batteriepack
- 11
- Batteriezellen
- 12
- Auswerteeinheit
- 13, 13a, 13b, 13c, 13d
- Metallverbindung
- 15
- erstes Metall
- 16
- zweites Metall
- 16a
- erstes Ende der in Reihe geschalteten Thermoelemente
- 16b
- zweites Ende der in Reihe geschalteten Thermoelemente
- 17, 17a
- Verbindungselement, leitend
- 21
- drittes Metall
- 22
- viertes Metall
- 23
- fünftes Metall
- 31a, 31b
- lösbare Kontakte
- 36
- Zellhalter
- 41
- Temperatursensor zur absoluten Temperaturmessung
- 51
- Gehrung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017207922 A1 [0006]
