用于检测锂离子电池的热失控的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种用于检测锂离子电池(2)的热失控的方法。该方法包括：(S1)对电池(2)的温度变化走向(T

【技术实现步骤摘要】
用于检测锂离子电池的热失控的方法和装置
本专利技术涉及一种用于检测锂离子电池的热失控的方法和装置。
技术介绍
在锂离子电池中可能由制造中的缺陷、超负荷或老化引起过热并且最终导致电池的所谓“热失控”(英文：thermalrunaway)。在最坏的情况下，电池可能因此着火和爆炸。因此需要可靠地识别锂离子电池的热失控。尤其应当警告由于热失控而引起的严重危险。由专利文献DE102014106794A1已知使用电池为地面运输工具的电驱动装置供能。因此，例如在电池放电时由于同时发生能量转化而使电池升温。为了避免因电池的温度升高而减小电池寿命或引起损坏，当电池超出极限温度时限制电池为了电驱动装置的供能的能量转化。由此防止电池温度进一步升高。专利文献DE102012204410A1描述了一种用于运行机动车的电池装置的方法，其中，基于预期的从电池中的能量提取和预期的环境条件或使用参数对温度变化走向进行模拟。基于模拟的温度，通过加热装置/冷却装置调节电池装置的温度，以便建立用于电池的最佳的运行条件并且因此提高机动车的能量效率。上述现有技术虽然涉及对电池温度的调节，用于预防其中列出的现象、如对电池的损坏或电池的不利的能量利用率。但未提出对电池的热失控的检测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是检测锂离子电池的热失控。所述技术问题通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求9所述的控制器和根据权利要求10所述的机动车解决。本专利技术的其它有利的设计方案由从属权利要求和以下对本专利技术的优选实施例的说明得出。本公开的第一方面涉及一种用于检测尤其机动车领域中的锂离子电池的热失控的方法。所述方法包括如下步骤：-对电池的温度变化走向进行模拟；-记录电池的实际的温度变化走向；-将模拟的温度变化走向与实际的温度变化走向进行比较；和-在模拟的温度变化走向与实际的温度变化走向之间存在偏差的情况下，检测到热失控。在此，模拟(Modellieren)例如借助于电池的温度模型进行，电池的温度模型在考虑向电池中的热输入和从电池的热输出的情况下对电池的温度变化走向进行模拟或建模。在此，“模拟”还包括对电池的尤其当前和以后的温度的预测/估计。换言之，对温度变化走向的模拟还可以预测/估计电池中的温度的预期进展。对电池的实际的温度变化走向的记录(或者说采集，Erfassen)通常通过(至少一个)相应的温度传感器进行。温度传感器记录电池的温度。将模拟的温度变化走向和实际的温度变化走向相比较。如果例如在某个时刻或在预先确定的时间段之后在两种温度变化走向之间存在偏差，则检测到电池的热失控。所述某个时刻例如是当前时刻。所述预先确定的时间段例如指的是当前时刻与更早的(预先确定的)时刻之间的时间间隔。备选地也可以指过去的两个不同时刻之间的时间间隔。通过上述方法可以特别简单地检测电池的热失控，因为在此使用的比较量、即模拟的温度变化走向和实际的温度变化走向能够以特别简单且可靠的方式得出。如此记录到不是由电池的负载引起的每个温度升高，并且因此及早地识别到热失控的风险。此外，将模拟的温度变化走向与实际的温度变化走向进行比较还可以包括：-根据模拟的温度变化走向得出第一温度梯度；和-根据实际的温度变化走向得出第二温度梯度；并且其中，当第一和第二温度梯度之间的偏差超出极限值时，记录对热失控的检测。在此，温度梯度表示电池的温度升高还是降低以及升高和降低的程度。通常，关于同一时刻确定(模拟的)第一温度梯度和(实际的)第二温度梯度。如此可以通过第一和第二温度梯度来确定，(在同一时刻)电池的实际的温度变化走向向更高的温度发展得是否比模拟的温度变化走向快得多。尤其如果第一温度梯度和第二温度梯度之间的偏差超出极限值，则该偏差可以归因于电池的热失控。因此可以相对可靠地记录或者说采集电池的热失控。此外，所述极限值可以是第一温度梯度和第二温度梯度之间的预先确定的比值：其中，kTR是极限值，kmod是第一温度梯度并且ksens是第二温度梯度。如果实际的温度变化走向向更高的温度发展得比模拟的温度变化走向快得多，即第二温度梯度与第一温度梯度之间的比值超出极限值kTR(参见方程1)，则可以检测到电池的热失控。备选地，第一温度梯度能根据沿模拟的温度变化走向在预先确定的时间段内的第一温度升高得出，并且第二温度梯度能根据沿实际的温度变化走向在预先确定的时间段内的第二温度升高得出。因此，第一温度梯度通常可以通过下式确定：其中，Δt是沿模拟的温度变化走向的预先确定的时间段，并且ΔT是在预先确定的时间段内模拟的温度变化走向的第一温度升高。相应地，第二温度梯度也可以通过上式来确定。通过根据式2得到温度梯度，可以相对简单地检测电池的热失控。备选地，模拟的温度变化走向与实际的温度变化走向的比较可以按照预先确定的顺序进行。在这种情况下，预先确定的顺序可以包括周期性地进行所述比较，也就是说以预先确定的时间间隔进行。所述比较也可以连续进行。在这种情况下，这种连续应当理解为准连续，因为比较步骤之间的最小时间间隔可能(出于技术上的原因)被(例如用于记录实际的温度变化走向的温度传感器的采样率)限制。备选地，预先确定的顺序可以与温度相关，从而在电池的(实际和/或模拟的)温度相对较低并且因此非临界的情况下，间隔较长的时间地进行所述比较，其中，在较高和因此临界的温度下，间隔较短时间。换言之，在预先确定的顺序与温度相关的情况下，电池的温度越高，多个比较步骤之间的时间间隔越短。尤其在预先确定的顺序与温度相关的情况下，例如可以更有效地使用控制器资源并且因此检测更节省资源。此外，模拟的温度变化走向可以根据向电池中的热输入和/或从电池的热输出来确定。向电池中的热输入理解为电池的温度升高。相应地，从电池的热输出理解为电池的温度降低。备选地，向电池中的热输入可以根据从电池的能量提取来确定。热输入可以被测量和/或模拟。因此，例如可以通过公式P＝(UOCV-UBAT)*IBAT计算电池的与能量提取有关的电损耗功率P，其中，UOCV是怠速电压，UBAT是电池的接线柱电压并且IBAT是电池的(与从电池提取能量的外部阱(Senke)相关的)电流负载。电损耗功率转化为热量并且因此加热电池。换言之，热输入也可以根据电池的电损耗功率来确定。通过根据从电池的能量提取、尤其根据电池(在能量提取期间)的电损耗功率确定热输入，可以简单且精确地确定向电池中的热输入。备选地，向电池中的热输出可以根据(电池的)热损耗功率来确定。热损耗功率尤其与用于电池的冷却装置的冷却功率和电池的环境温度相关。因此，热输出是电池由于冷却装置的冷却功率(向外)输出的那个热功率。因此，通过冷却装置的冷却功率可以测量/确定从电池的热输出。此外，电池可以是机动车的牵引用电池。本公开的第二方面涉及一种用于机动车的控制器。所述控制器设置和设计为实施按照本专利技术的方法及其上述的设计方案和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测锂离子电池(2)的热失控的方法，所述方法包括：/n-(S1)对电池(2)的温度变化走向(T

【技术特征摘要】
20190503 DE 102019111555.81.一种用于检测锂离子电池(2)的热失控的方法，所述方法包括：
-(S1)对电池(2)的温度变化走向(Tmod)进行模拟；
-(S2)记录电池(2)的实际的温度变化走向(Tsens)；
-(S3)将模拟的温度变化走向(Tmod)与实际的温度变化走向(Tsens)进行比较；和
-(S4)在模拟的温度变化走向(Tmod)与实际的温度变化走向(Tsens)之间存在偏差的情况下，检测到热失控。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，将模拟的温度变化走向(Tmod)与实际的温度变化走向(Tsens)进行比较(S3)还包括：
-(S3.1)根据模拟的温度变化走向(Tmod)得出第一温度梯度(kmod)；和
-(S3.2)根据实际的温度变化走向(Tsens)得出第二温度梯度(ksens)；
并且其中，当第一温度梯度(kmod)和第二温度梯度(ksens)之间的偏差超出极限值(kTR)时，记录对热失控的检测(S4)。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一温度梯度(kmod)能根据沿模拟的温度变化走向(Tmod)在预先确定的时间段(Δt)内的第一温度升...

【专利技术属性】
技术研发人员：S奥斯特，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE