DE102020110067A1 - Electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle with a sensor device and a method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (10) für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug (12), mit zumindest zwei Batteriezellen (18), welche in einem Innenraum (16) eines Gehäuses (14) des elektrischen Energiespeichers (10) angeordnet sind, und mit zumindest einer Sensoreinrichtung (24), welche zum Überwachen eines thermischen Durchgehens (22) einer der zumindest zwei Batteriezellen (18) ausgebildet ist, wobei die Sensoreinrichtung (24) zumindest einen Pyroelektrischen-Sensor (26) und eine elektronische Recheneinrichtung (28) aufweist, wobei die elektronische Recheneinrichtung (28) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer mittels des Pyroelektrischen-Sensors (26) erfassten Parameterveränderung (30) im Innenraum (16) das thermische Durchgehen (22) zu erfassen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.The invention relates to an electrical energy store (10) for an at least partially electrically operated motor vehicle (12), with at least two battery cells (18) which are arranged in an interior (16) of a housing (14) of the electrical energy store (10), and with at least one sensor device (24) which is designed to monitor thermal runaway (22) of one of the at least two battery cells (18), the sensor device (24) having at least one pyroelectric sensor (26) and an electronic computing device (28) , the electronic computing device (28) being designed to detect the thermal runaway (22) in the interior (16) as a function of a parameter change (30) detected by means of the pyroelectric sensor (26). The invention also relates to a method.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.The invention relates to an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a method.
Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass es bei elektrischen Energiespeichern zu einem thermischen Durchgehen kommen kann. Sollte dies in einem Kraftfahrzeug der Fall sein, so muss ein entsprechendes Warnsignal erzeugt werden. Dabei stellt die sichere Detektion eine große Herausforderung dar, da oftmals bei einem thermischen Durchgehen die Sensoreinrichtung selbst zerstört werden kann und beispielsweise nicht schnell genug anspricht.It is already known from the prior art that thermal runaway can occur in electrical energy stores. If this is the case in a motor vehicle, a corresponding warning signal must be generated. Reliable detection is a major challenge here, since the sensor device itself can often be destroyed in the event of a thermal runaway and, for example, does not respond quickly enough.
Ferner ist aus dem Stand der Technik die Verwendung von Zellspannungen und Zelltemperaturen bekannt. Diese reagieren jedoch sehr träge. Bei Parallelschaltungen von Zellen kann es auch dazu kommen, dass die Spannung nicht einbricht und damit keine Detektion des thermischen Durchgehens erfolgt. Ferner ist bekannt, dass die Sensoren in einem Luftraum verbaut werden, wobei hierbei die Kabel gesondert geschützt werden müssten, und es muss an vielfachen Stellen gemessen werden, um eine schnelle Detektion des thermischen Durchgehens zu realisieren.Furthermore, the use of cell voltages and cell temperatures is known from the prior art. However, these react very slowly. When cells are connected in parallel, it can also happen that the voltage does not collapse and that thermal runaway is not detected. It is also known that the sensors are installed in an air space, in which case the cables would have to be protected separately, and measurements must be made at multiple points in order to achieve rapid detection of thermal runaway.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen verbessert eine Überwachung der Batteriezelle, insbesondere ein thermisches Durchgehen der Batteriezelle, überwacht werden kann.The object of the present invention is to create an electrical energy store and a method by means of which a monitoring of the battery cell, in particular a thermal runaway of the battery cell, can be monitored in an improved manner.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an electrical energy store and by a method according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest zwei Batteriezellen, welche in einem Innenraum eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers angeordnet sind, und mit zumindest einer Sensoreinrichtung, welche zum Überwachen eines thermischen Durchgehens einer der zumindest zwei Batteriezellen ausgebildet ist.One aspect of the invention relates to an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle, with at least two battery cells, which are arranged in an interior of a housing of the electrical energy store, and with at least one sensor device, which is used to monitor thermal runaway of one of the at least two battery cells is trained.
Es ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung zumindest einen Pyroelektrischen-Sensor und eine elektronische Recheneinrichtung aufweist, wobei die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer mittels des Pyroelektrischen-Sensors erfassten Parameterveränderung im Innenraum das thermische Durchgehen zu erfassen.It is provided that the sensor device has at least one pyroelectric sensor and an electronic computing device, the electronic computing device being designed to detect the thermal runaway as a function of a parameter change detected by the pyroelectric sensor in the interior.
Dadurch ist es ermöglicht, dass mittels des Pyroelektrischen-Sensors ein verbessertes Erfassen des thermischen Durchgehens innerhalb des Innenraums realisiert werden kann. Insbesondere können die Sensoren dabei geschützt am Randbereich des Batteriegehäuses verbaut werden und entsprechende Signalleitungen können geschützt abgegriffen werden. Die Kosten für einen solchen Sensor sind sehr gering und es werden besonders die bestimmenden Merkmale eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle im Speicher detektiert und keine sekundären Effekte.This makes it possible for the pyroelectric sensor to be used to improve the detection of thermal runaway within the interior space. In particular, the sensors can be installed in a protected manner on the edge area of the battery housing and corresponding signal lines can be tapped in a protected manner. The costs for such a sensor are very low and, in particular, the determining features of a thermal runaway of a battery cell in the memory are detected and no secondary effects.
Mit anderen Worten wird die Verwendung von zumindest einem Infrarot-Temperatursensor, insbesondere von beispielsweise zumindest zwei Infrarot-Temperatursensoren, offenbart, welche insbesondere als pyroelektrischer Sensor (PIR) ausgebildet sind. Es werden dabei insbesondere nicht die exakten Temperaturwerte an einem Punkt bestimmt, sondern eine inhomogene Erwärmung des elektrischen Energiespeichers. Hierzu kann beispielsweise die Ableitung der Temperaturdifferenz von den beispielsweise zwei Pyroelektrischen-Sensoren nach der Zeit gebildet werden. Liegt diese über einem Schwellwert, wird ein Signal ausgegeben. Insbesondere bei dem Pyroelektrischen-Sensor ist die Empfindlichkeit sehr hoch und es wird implizit eine schnelle und inhomogene Änderung erfasst.In other words, the use of at least one infrared temperature sensor, in particular of, for example, at least two infrared temperature sensors, is disclosed, which are in particular designed as a pyroelectric sensor (PIR). In particular, it is not the exact temperature values at one point that are determined, but rather inhomogeneous heating of the electrical energy store. For this purpose, for example, the derivation of the temperature difference from the two pyroelectric sensors, for example, can be derived from time. If this is above a threshold value, a signal is output. In the case of the pyroelectric sensor in particular, the sensitivity is very high and a rapid and inhomogeneous change is implicitly detected.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der Pyroelektrische-Sensor berührungslos zu den zumindest zwei elektrischen Batteriezellen an dem Gehäuse angeordnet.According to an advantageous embodiment, the pyroelectric sensor is arranged on the housing without contact with the at least two electric battery cells.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, als Parameterveränderung eine Temperaturveränderung im Innenraum und/oder eine Helligkeitsveränderung im Innenraum zu erfassen.It is also advantageous if the sensor device is designed to change the parameter as a temperature change in the interior and / or to detect a change in brightness in the interior.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, erst bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Parameterveränderungsschwellwerts ein thermisches Durchgehen zu erfassen.Furthermore, it has proven to be advantageous if the electronic computing device is designed to detect a thermal runaway only when a predetermined parameter change threshold value is exceeded.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet, bei einem erfassten thermischen Durchgehen ein Warnsignal zu erzeugen.According to a further advantageous embodiment, the electronic computing device is designed to generate a warning signal when a thermal runaway is detected.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest zwei Batteriezellen, welche in einem Innenraum eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers bereitgestellt werden, wobei mittels zumindest einer Sensoreinrichtung ein thermisches Durchgehen einer der zumindest zwei Batteriezellen erfasst wird.Another aspect of the invention relates to a method for operating an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle, with at least two battery cells, which are provided in an interior of a housing of the electrical energy store, with at least one sensor device thermal runaway of one of the at least two Battery cells is detected.
Es ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung mit zumindest einem Pyroelektrischen-Sensor und mit einer elektronischen Recheneinrichtung bereitgestellt wird, wobei in Abhängigkeit von einer mittels des Pyroelektrischen-Sensors erfassten Parameterveränderung im Innenraum das thermische Durchgehen mittels der elektronischen Recheneinrichtung erfasst wird.It is provided that the sensor device is provided with at least one pyroelectric sensor and with an electronic computing device, the thermal runaway being detected by the electronic computing device as a function of a parameter change in the interior detected by means of the pyroelectric sensor.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere als vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, ausgebildet.Yet another aspect of the invention relates to a motor vehicle with an electrical energy store. The motor vehicle is designed in particular as an at least partially electrically operated motor vehicle, in particular as a fully electrically operated motor vehicle.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Energiespeichers sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen. Das Kraftfahrzeug sowie der elektrische Energiespeicher weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.Advantageous embodiments of the electrical energy store are to be regarded as advantageous embodiments of the method and of the motor vehicle. For this purpose, the motor vehicle and the electrical energy store have objective features which enable the method or an advantageous embodiment thereof to be carried out.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur (Fig.) alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the single figure (figure) can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the invention.
Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers.The single FIGURE shows a schematic side view of an embodiment of an electrical energy store.
In der Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figure.
Die Fig. zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers
Der elektrische Energiespeicher
Ferner kann vorgesehen sein, dass an dem Gehäuse
Der elektrische Energiespeicher
Es ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Pyroelektrische-Sensor
Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass die elektronische Recheneinrichtung
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben des elektrischen Energiespeichers
Insgesamt zeigt die Fig. eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektion eines kritischen Zustands in dem elektrischen Energiespeicher
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Elektrischer EnergiespeicherElectrical energy storage
- 1212
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 1414th
- Gehäusecasing
- 1616
- Innenrauminner space
- 1818th
- BatteriezelleBattery cell
- 2020th
- BerstmembranBursting membrane
- 2222nd
- Thermisches DurchgehenThermal runaway
- 2424
- SensoreinrichtungSensor device
- 2626th
- Pyroelektrischer-SensorPyroelectric sensor
- 2828
- Elektronische RecheneinrichtungElectronic computing device
- 3030th
- ParameterveränderungChange of parameters
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 2014200997 A1 [0004]DE 2014200997 A1 [0004]
Claims (6)
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2020
- 2020-04-09 DE DE102020110067.1A patent/DE102020110067A1/en not_active Withdrawn
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