【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池组和电池管理系统
[0001]本专利技术涉及一种电池组(电池包)、一种电池管理系统和一种运行电池组的方法。
技术介绍
[0002]现代电池广泛应用于各个
例如，电池目前用于电气设备、车辆或大型工业设施中。通常情况下，多个电池(即电池芯部(单体)，诸如软包芯部(pouch cell，软包电池))被布置在电池组的外壳内。
[0003]考虑到目前的移动相关技术，此类电池组是为电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)和新能源汽车(NEV)储存和提供能量的关键元件。
[0004]在其使用寿命期间，电池组不仅会受到严苛的环境(诸如热、冷和湿度)影响，还会受到严苛的反应动力学(例如充电和放电过程的频率和次数)影响。这些方面都会影响电池组的总使用寿命和剩余使用寿命以及电池组的状况。因此，电池芯部和电池组会经历老化和降级过程，这可能会增加“膨胀(swelling)”或“析气(gassing)”的发生。
[0005]“析气”通常是指电池内部(芯部)的气体生成引起的现象。析气可能是由于电池内部电解液分解和/或是由电池过热和/或过充引起。析气电池芯部可能会膨胀、破裂甚至爆炸。“膨胀”通常是指电池(芯部)的体积变化。例如，锂离子在电极中和/或电极上的储存和移除过程可能会导致膨胀。膨胀也可能由析气引起。膨胀会导致电池芯部发生机械变形，从而在电池芯部的罩壳和/或电池组中和/或上产生压力。为了补偿膨胀，电池制造商通常使用抵消外壳的膨胀的刚性结构，诸如金属或硬质塑料外壳。>[0006]膨胀(即膨胀期间发生的压力引起的位移或扩张)可能与电池组的所谓“健康状态”(SOH)相关。“健康状态”通常是指电池组的老化状态，因此它分别代表了与新电池组相比的电池组存储和输送电能能力的测量值(即指标)。扩张还可用于确定和/或预测电池组的寿命终止点(EOL)。EOL通常用于确定电池组可以安全充放电的时段。与SOH相似，EOL也可用作指示电池组的剩余运行时间(即剩余使用寿命时间)的指标。
[0007]为了提高电池组在其运行环境中的安全性和可靠性，通常使用电池管理系统(BMS)来确定或估计电池组各电池芯部的充电状态(SOC)，以及SOH和EOL。“充电状态”通常是指可用容量，该可用容量可以被表达或表示为其预定容量的百分比。换句话说，SOC、EOL和SOH是由BMS确定的指标。
[0008]还可以对BMS进行配置，以测量和/或确定电池组和/或电池芯部的其他参数，例如电池芯部的温度值和/或电压。BMS还可以访问预先确定和存储的特定电池芯部特性数据，以及从参考电池芯部和/或参考电池组获取的测量值。例如，基于这些数据，BMS可以将存储的和/或测量的芯部值与所述参考值进行比较，以便更精确地确定不同的指标。BMS还可以被配置为监测各芯部的功能以及充电和放电过程。因此，BMS可以识别有缺陷的芯部并关闭所述芯部。
[0009]电池的使用寿命(即使用寿命时间或剩余运行时间)可能会受到施加在电池组的机械罩壳(即外壳)上的最大压力的限制。通常，可承受的最大压力值是制造商已知的。超过
预先确定的最大压力的压力(力)可能会导致电池芯部、外壳或整个电池组失效。例如，电池芯部膨胀造成的压力，其中压力超过预先确定的最大压力值，可能会有导致电池芯部破裂的风险。出于这个原因，电池管理系统也可以被配置为检测膨胀。
[0010]为了检测膨胀，常见的电池管理系统使用算法或复杂的机械设备对电池芯部和/或电池组的当前状况(即状态)进行估计。所述算法的使用可能或多或少地基于或依赖于对EOL指标、SOC指标或SOH指标的正确估计。替代地，为了确定电池状态，BMS可以在例如实验室或测试平台上进行测试。在这种情况下，电池组将借助于复杂的机械测量设备或与之相连来进行检查。
[0011]例如，US2014/0107949 A1描述了一种在测试条件下与电池一起使用的电池管理系统。该系统包括配置为容纳电池的容器。该系统还包括应力/应变传感器。容器被配置为以相对于应力/应变传感器的固定关系容纳电池。处理器与应力/应变传感器耦合，其中处理器被配置为测量电池上的应力/应变，并基于测量的应力/应变和先前存储的电池SOH关系数据确定电池的健康状态(SOH)。处理器可以配置为基于测量的应力/应变、电池的SOH和先前存储的电池SOC关系数据确定电池的充电状态(SOC)。
[0012]再例如，DE 10 2012 209 271 A1描述了至少一个电池芯部，该电池芯部带有芯部外壳和布置在芯部外壳内部的电极绕组。电池管理系统包括电池状况检测器。电池芯部的电极绕组至少部分地被压敏薄膜传感器覆盖，并且电池状况检测器被设计用于读取压敏薄膜传感器提供的测量值或从该测量值导出的变量，并将其作为确定使用电池状况的评估参数。电池状况检测器被设计用于基于电极线圈的充电状态，使用压敏薄膜传感器提供的测量值或由该测量值导出的变量，确定电极线圈膨胀的阈值力，该阈值力用于进一步确定充电状态或老化程度(即健康程度)。
[0013]不同的现有技术方法要么容易导致估计不准确，要么需要特别高的技术努力。在估算不准确的情况下，电池组的剩余使用寿命时间可能会被计算错误。例如，如果BMS使用基于指标(诸如EOL)的算法来确定潜在膨胀，则对所述指标的不准确确定可能会导致对膨胀状况的错误估计，从而可能导致对电池组的剩余运行时间的不正确确定。换句话说，BMS可能会错误地预测出比实际时间更短的剩余使用寿命时间。再例如，在电池组在其常规工作环境下运行时，通常不可能建立复杂的测试条件来确定电池组的状况。
技术实现思路
[0014]本专利技术的目的
[0015]因此，本专利技术的目的是提供一种电池组和电池管理系统，其中电池组被配置为在电池组在其常规工作条件下使用时可靠地检测和确定电池芯部(电池单元，battery cell)的膨胀。
[0016]该目的通过根据独立权利要求所述的电池组和电池管理系统来实现。
[0017]专利技术概述
[0018]在本专利技术的一个方面，该目的通过一种电池组来实现，所述电池组包括布置在外壳内的至少一个电池芯部(特别是软包芯部)，以及布置在电池芯部和邻近电池芯部的邻接表面之间的传感器装置。所述传感器装置具有第一载体箔片和第二载体箔片，其中，在运行状态下，所述第一载体箔片和所述第二载体箔片通过定位在所述第一载体箔片和所述第二
载体箔片之间的间隔件彼此间隔开。所述间隔件具有限定所述传感器装置的有效区域(active area)的第一凹槽，其中，接触装置布置在所述有效区域内，所述接触装置至少包括布置在所述第一载体箔片上的第一电极和与所述第一电极相对地布置在所述第二载体箔片上的第二电极。在所述运行状态下，所述第一电极与所述第二电极相隔第一距离。在变形状态下，所述电池芯部的变形通过所述接触装置的电气特性的变化进行检测。所述传感器装置还包括布置在所述第二载体箔片上的弹性嵌体(inlay)，其中所述嵌体包括容纳激活单元的第二凹槽，所述激活单元用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.电池组(1)，所述电池组(1)包括：布置在外壳(5)内的至少一个电池芯部(2；4)，特别是软包芯部；以及布置在所述电池芯部(2；4)和与所述电池芯部(2；4)相邻的邻接表面(7；9)之间的传感器装置(3)；其中，所述传感器装置(3)具有第一载体箔片(12)和第二载体箔片(14)；其中，在运行状态下，所述第一载体箔片(12)和所述第二载体箔片(14)通过定位在所述第一载体箔片(12)和所述第二载体箔片(14)之间的间隔件(6)彼此间隔开；其中，所述间隔件(6)具有限定所述传感器装置的有效区域的第一凹槽(20)，其中接触装置(8；10)布置在所述有效区域内，所述接触装置至少包括布置在所述第一载体箔片(12)上的第一电极(8)和与所述第一电极(8)相对地布置在所述第二载体箔片(14)上的第二电极(10)；其中，在所述运行状态下，所述第一电极(8)与所述第二电极(10)间隔第一距离(D1)；并且其中，在变形状态下，通过所述接触装置(8；10)的电气特性的变化来检测所述电池芯部(2；4)的变形；其特征在于，所述传感器装置(3)还包括布置在所述第二载体箔片(14)上的弹性嵌体(16)，其中所述嵌体(16)包括容纳激活单元(18)的第二凹槽(26)，所述激活单元(18)用于将来自所述电池芯部(2；4)或所述邻接表面(7；9)的压力传输到所述有效区域(8；10)；并且其中，所述激活单元(18)布置在所述第二载体箔片(14)上，并与所述电池芯部(2；4)或所述邻接表面(7；9)间隔第二距离(D2)，使得在从所述运行状态过渡到所述变形状态后，所述压力经由所述激活单元(18)传输。2.根据权利要求1所述的电池组(1)，其中，所述激活单元(18)包括以下材料中的至少一...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：IEE国际电子工程股份公司，
类型：发明
国别省市：
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