识别机动车动力电池的电池单体热扩散的方法和电池报警系统及具有电池报警系统的机动车技术方案

本发明专利技术涉及一种电池报警系统(12)和一种用于识别机动车(10)的动力电池(14)的至少一个电池单体(16)的热扩散的方法。在该方法中，通过单体管理控制器CMC(18)的温度传感器(20)确定(S10)电池单体(16)的温度值，通过该单体管理控制器CMC(18)的分析单元(22)来确定(S12)所确定的温度值中的至少一个温度值是否满足预先给定的热扩散条件，其中，如果不满足该预先给定的热扩散条件，则以预先给定的传输时间间隔将所确定的温度值传输(S14)给电池管理控制器BMC(24)，如果满足该预先给定的热扩散条件，则通过单体管理控制器CMC(18)将扩散报警信号传输(S16)给该电池管理控制器BMC(24)。(24)。(24)。

【技术实现步骤摘要】
识别机动车动力电池的电池单体热扩散的方法和电池报警系统及具有电池报警系统的机动车


[0001]本专利技术涉及一种用于识别机动车的动力电池的至少一个电池单体的热扩散的方法和电池报警系统，以及一种具有电池报警系统的机动车。

技术介绍

[0002]在极少情况下，在动力电池的电池单体中可能出现热失控/热击穿(Thermal Runaway)。在这种热失控的情况下，能够由于放热化学反应剧烈地加热一个或多个电池单体，这可能导致火灾以及由于燃烧气体而导致压力大幅增加。结果尤其会导致一个或多个另外的电池单体受波及并发生热失控，这被称为热扩散。为了在出现这种热扩散时警告驾驶员和/或制造商，当前试图在电池管理控制器(BMC)中借助温度阈值和温度梯度来识别热扩散。为此将温度值通过单体监控电子装置、尤其是单体管理控制器(CMC)经由总线发送给BMC，该BMC分析温度值，在此通常以一秒时间间隔(Ein
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Sekunden
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Takt)经由车辆总线向BMC发送温度值。
[0003]由于所使用的总线系统的有限的带宽和预先给定的传输时间间隔，所以测量的温度值既不能实时地、又不能以技术上可行的数值范围在CMC和BMC之间进行传输。
[0004]由此可能发生，温度传感器本身在温度值的两次传输之间由于一个或多个电池单体的热失控——所述热失控可能在100ms至500ms内进行——而损坏，因此由BMC既不能确定温度梯度也不能确定过高的单体温度，这是因为CMC仅还能发送错误值。此外，BMC不能确定是传感器故障还是热失控或热扩散导致了传感器信号的错误值。
[0005]由文献DE 10 2013 013 170 A1已知一种具有调温装置的电池和一种用于对电池调温的方法。该电池包括电池单个单体、用于电池和/或电池单个单体的温度监控装置和电池管理系统。
[0006]由文献DE 2018 214 749 A1已知了一种电池系统，其具有电池壳体、电池单体保持件和电池管理系统，所述电池单体保持件布置在电池壳体之内并且具有多个电池单体。电池管理系统被设置用于监控多个电池单体并且检测各个电池单体的温度。
[0007]文献US 2019/0296407 A1公开了一种具有多重区域热电偶(Mehrfachzonenthermoelement)的、电池模块的温度监控系统，该温度监控系统构造用于确定沿着电池模块的深度在不同位置上的多个温度。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是，更好地识别电池单体的热扩散的发生。
[0009]该目的通过独立权利要求实现。本专利技术的有利的改进方案通过从属权利要求、以下描述以及附图公开。
[0010]本专利技术基于这种认识，即，如果测量数据已经能够在单体管理控制器中、也就是说在监控电子装置自身中被处理并且仅结果被发送给电池管理控制器，则可以绕过在测量数
据经由总线向电池管理控制器传送时的“瓶颈”。
[0011]通过本专利技术提供一种用于识别机动车的动力电池的至少一个电池单体的电池单体热失控和/或热扩散的方法。该方法包括步骤a)：通过单体管理控制器(“Cell Management Controller”、CMC)的温度传感器来确定电池单体的温度值，其中，以预先规定的读取时间间隔来确定温度值。步骤b)：通过CMC的分析单元来确定所确定的温度值中的至少一个温度值是否满足预先给定的热扩散条件；步骤c)：如果不满足预先给定的热扩散条件，则以预先给定的传输时间间隔将所确定的温度值传输给电池管理控制器(BMC)，该电池管理控制器也可以被称为电池管理系统(“Battery Management System”)，其中，读取时间间隔小于传输时间间隔；以及步骤d)：如果满足预先给定的热扩散条件，则通过CMC将扩散报警信号传输给BMC。
[0012]换句话说，由单体管理控制器的温度传感器以预先给定的读取时间间隔确定温度值，并且由分析单元分析温度值。分析单元检查所测量的温度值是否符合预先给定的热扩散条件，其中热扩散条件可以具有所确定的温度值的对于热扩散典型的模式。例如，高温度值或陡的温度梯度可以指示热扩散。尤其是，用于确定温度值的预先给定的读取时间间隔可以是短暂的，优选地小于传输时间间隔。读取时间间隔尤其可以小于一秒，例如小于100ms或小于10ms。优选地，温度传感器可以构造用于测量高于100℃的温度。单体管理控制器可以具有例如微控制器或专用集成电路(ASIC)作为分析单元，该微控制器或专用集成电路可以接收和评估测量数据。
[0013]根据分析单元的分析，如果不满足预先给定的热扩散条件，则可以以车辆总线的预先给定的传输时钟/传输节拍、也就是以预先给定的传输时间间隔将所确定的温度值传输给电池管理控制器，以用于进一步处理。预先给定的传输时间间隔可以通过车辆总线来预先给定并且在同步的数据传输的范围内执行。通常传输时间间隔可以具有一秒的时间。
[0014]如果满足预先给定的热扩散条件，则单体管理控制器可以向电池管理控制器发送扩散报警信号。扩散报警信号例如可以具有分析单元的分析结果。附加地，例如可以将一个或多个最后测量的温度值与扩散报警信号一起传输给电池管理控制器。
[0015]通过本专利技术得到如下优点，即能够以小得多的读取时间间隔记录和处理电池单体的温度值。由此能够在温度传感器本身被热扩散破坏之前识别到热扩散，特别是温度值的快速升高。此外，扩散报警信号的传输需要更少的带宽来传输到电池管理控制器，由此可以继续向电池管理控制器提供电池单体的整个状态的全貌。尤其是通过根据本专利技术的方法可以更可靠地识别热扩散的发生。
[0016]本专利技术还包括产生其他优点的实施方式。
[0017]一个实施方式规定，如果温度值中的至少一个温度值高于预先给定的阈值，则在步骤b)中满足热扩散条件。也就是说，如果所测得的温度值高于预先给定的阈值，则通过CMC向BMC传输扩散报警信号。优选地，阈值可以被预先给定为85℃。通过该实施方式得到如下优点，即可以提早识别电池单体的有危险的温度。
[0018]在另一实施方式中提出，通过分析单元确定所确定的温度值的温度斜率(Temperatursteigung)，如果温度斜率高于预先给定的斜率阈值，则在步骤b)中满足热扩散条件。换言之，可以由温度值确定温度的斜率或梯度。然后，借助温度斜率可以检查，温度斜率是否高于预先给定的斜率阈值。如果是高于斜率阈值的情况，则可以满足热扩散条件，
并且可以将扩散报警信号传输到BMC。温度斜率或温度梯度指的单位时间的温度变化，即例如℃每秒或开尔文每秒。为了确定温度斜率，温度值可以例如以已知的读取时间间隔被暂存在CMC的循环缓冲器中，其中斜率可以由两个温度值之间的温度差与两个温度值之间的读取时间间隔的商来确定。另选或附加地，也可以使用多个温度值来确定温度斜率。优选规定，斜率阈值被预先给定为30开尔文每秒。通过该实施方式得到的优点是，借助于剧烈的温度升高、即高的温度上升梯度已经能够在例如CMC的温度传感器被热扩散破本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于识别机动车(10)的动力电池(14)的至少一个电池单体(16)的热扩散的方法，具有以下步骤：a)通过单体管理控制器CMC(18)的温度传感器(20)确定(S10)电池单体(16)的温度值，其中，以预先给定的读取时间间隔来确定所述温度值；b)通过单体管理控制器CMC(18)的分析单元(22)确定(S12)所确定的温度值中的至少一个温度值是否满足预先给定的热扩散条件；c)如果不满足所述预先给定的热扩散条件，则以预先给定的传输时间间隔将所确定的温度值传输(S14)给电池管理控制器BMC(24)，其中，所述读取时间间隔小于所述传输时间间隔；d)如果满足预先给定的热扩散条件，则通过单体管理控制器CMC(18)将扩散报警信号传输(S16)给电池管理控制器BMC(24)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果温度值中的至少一个温度值高于预先给定的阈值，则在步骤b)中满足热扩散条件。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值被预先给定为85℃。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过分析单元(22)确定所确定的温度值的温度斜率，其中，如果温度斜率高于预先给定的斜率阈值，则在步骤b)中满足热扩散条件。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述斜率阈值被预先给定为30K/s。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还通过单体管理控制器CMC(18)确定电池单体(16)的电压值，其中，通过分析单元(22)确定电池单体(16)的电压值是否下降了预先给定的电压降值，其中，如果电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：