【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于在设备电池的运行参量的基础上对电化学的设备电池中的功能及安全关键的事件进行识别的诊断及监测方法。
技术介绍
1、电化学的设备电池、如例如锂离子电池的自放电对于符合规范的电池来说在充电状态超过50％时并且在室温下处于每月0.5％与2％之间的范围内。但是，符合规范的电池的自放电速率在电池制造商方面并且关于所使用的组件和材料而变化。电池的自放电能够具有不同的原因。这些原因根据内部的/外部的以及物理的/化学的短路机制来进行区分。
2、对自放电的提高的识别能够暗示很快会出现的危急的故障。这一点是尤其重要的，因为针对自放电的原因中的一些原因在进一步的运行中可能会导致电池的不期望的越发严重的加热(thermal runaway(热失控))，所述加热则可能导致装置或人员的破坏及危害。对所面临的短期的容量扰动和功能故障的提示例如有很大意义，因为它们与运行安全性相关。
技术实现思路
1、按照本专利技术提供了用于对设备电池的自放电故障进行识别且用于查明所识别的自放电故障的危急程度的一种按照权利要求1所述的方法以及一种按照并列权利要求所述的装置。
2、另外的设计方案在从属权利要求中说明。
3、按照第一方面，提供了一种用于对自放电故障及其危急程度进行识别的方法，该方法具有以下步骤：
4、提供至少一个运行参量的至少一个运行参量变化曲线；
5、在所述至少一个运行参量变化曲线的基础上查明至少一个运行特征；
6、借助于故障标准
7、根据满足了所述故障标准中的哪个故障标准来确定所述自放电故障的危急程度；
8、根据自放电故障的危急程度来通知所述自放电故障。
9、尽管电化学的电池中的、处于较小程度中的自放电是常见的，但是严重的自放电过程则可能暗示存在故障。这样的故障首先可能是不危急的并且不会显著地对电池的运行产生不好影响，但是可能在较长的持续时间的范围内导致危急的电池状态，从而对异常的电池状态的识别能够有助于避免这样的危急的电池状态。
10、原则上，自放电故障可能具有不同的原因。因此，自放电故障能够根据单池内部的短路机制和单池外部的短路机制进行区分，这些短路机制此外能够分别在电化学的和物理的短路机制方面进行区分。此外，这些故障能够在由此产生的短路电阻的水平方面进行区分，并且所述短路电阻一同确定所出现的故障的危急程度。
11、电池的自放电故障可能在储存单池、储存模块或储存组中出现并且确定为电的或电化学的或化学的放电过程，所述放电过程不是由于来自电池的能量消耗所引起。所述自放电是不期望的，但是即使在符合规范的电池中也无法完全避免。
12、所述电池中的、将阳极区域和阴极区域分开的隔膜的功能故障属于内部的自放电原因。其原因例如可能是锂镀层(lithium-plating)，所述锂镀层可能由于与电解质的化学反应而引起短路或错误的热产生并且于是引起自放电或热故障。
13、此外，与电池中的活性材料、如例如锂的化学副反应可能如例如由于阴极上的电解质氧化或者阳极侧上的沉积的锂而导致自放电效应。因为不期望的副反应不一定同时在阳极侧和阴极侧上出现，所以这种效应也可能导致不平衡的阳极及阴极状态，所述不平衡的阳极及阴极状态降低单池容量并且改变ocv特性曲线(空载电压特性曲线)。此外，不期望的副反应也可能导致单池中的不期望的气体生成(gasungen)，这提高了单池的内压。
14、此外，所述隔膜可能由于机械应力而受损。机械应力也可能会损害电极涂层基体的完整性，这可能导致不均匀的电流分布和/或短路连同局部的温度升高。
15、此外，可导电的组件的损坏可能在电极之间或者在电极与存储单池壳体或其他内部的导电路径之间引起内部的短路。例如，由生产过程而留在电池单池中的金属颗粒、或锂镀层的穿透了电极隔膜的枝晶可能导致短路。此外，由于生产错误而可能在电极之间或者相对于电池单池壳体出现短路。此外，在生产步骤期间的化学污染、如例如湿气而可能在电池单池的内部引起不期望的且更加严重的副反应，所述副反应会引起自放电的提高。
16、外部的自放电原因涉及处于电池单池的外部的原因。这些原因例如可能涉及关于壳体的连接电线和冷却通道的触头的绝缘电阻的降低。这些原因根据短路电阻的降低的程度可能引起高的或低的短路电流。针对绝缘故障的常见原因是绝缘材料的降级或者穿透绝缘材料的物品。此外，与电池单池连接的电路、尤其电池管理系统由于故障而可能导致从电池中的电流消耗的提高，这通常无法通过电流传感器来检测到。
17、能够规定，所述至少一个运行参量包括以下参量中的至少一个参量：电池单池的、电池模块的、或由多个电池模块构成的电池组的单池电压、模块电压、组电压、单池充电状态(soc“state of charge”)、模块充电状态和组充电状态。
18、尤其所述至少一个运行特征能够包括所述设备电池一个或多个运行参量的时间上的变化曲线的统计的或合计的大小，并且尤其包括运行参量的时间上的平均值的偏差和/或所述至少一个运行参量的时间上的变化。
19、此外，能够提供至少一个另外的运行特征，所述另外的运行特征包括以下一个或多个运行特征：分别与预先给定的测评时间段有关的平衡-频次、平衡-持续时间、平衡-能量通过量、平衡-电荷通过量、与电极相关的充电状态的充电状态差异、以及与电极相关的充电状态的充电状态差异的时间上的梯度。
20、按照一种实施方式，所述故障标准能够基于规则地来定义，尤其提供作为针对运行特征以及必要时针对另外的运行特征的阈值。
21、尤其能够根据大量设备电池的运行参量变化曲线以及必要时另外的运行特征来确定所述阈值。
22、按照上述方法，由利用设备电池来运行的技术设备将运行特征检测为电池运行的特征参量并且在预先给定的故障标准方面对该运行特征进行评估。对所述特征参量的评估优选借助于阈值比较来进行，其中所满足的故障标准的组合表明自放电故障的存在性和危急程度。在此，通过所识别的故障的严重性以及自放电的发展趋势来确定所述危急程度。
23、所述阈值的情况从相应的设备电池的在其典型的自放电速率方面的已知特性中产生。典型的自放电速率可能根据生产商和所使用的技术(在锂离子技术之内也存在差异)而变化并且此外例如取决于老化、充电状态和温度。在系统层面上，例如由于半导体结构元件的剩余电流和有限的绝缘值而附加了自放电效应。针对单池水平上的自放电的典型值在锂离子单池的情况下针对soc＝80％处于0.5％到1％的范围内。
24、故障监测能够基于对单池电压和/或单池充电状态和/或其梯度的监测并且/或者基于对用于单池-平衡的耗费的监测并且/或者基于对正电极的与电极相关的充电状态与负电极的与电极相关的充电状态之间的充电状态偏差和/或其梯度的监测。所述与电极相关的充电状态的参量作为电化学参数从电化学电池模型中产生，所述电池模型连续地基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于对技术设备(4)的设备电池(41)的自放电故障及其危急程度进行识别的方法，所述方法具有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个运行参量包括以下参量中的至少一个参量：电池单池的、电池模块的、或由多个电池模块构成的电池组的单池电压、模块电压、组电压、单池充电状态、模块充电状态和组充电状态。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个运行特征包括所述运行参量的时间上的平均值的偏差和/或所述至少一个运行参量的时间上的变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，提供(S4)至少一个另外的运行特征，所述另外的运行特征包括以下一个或多个运行特征：分别与预先给定的测评时间段相关的平衡-频次、平衡-持续时间、平衡-电荷通过量、与电极相关的充电状态的充电状态差异、以及与电极相关的充电状态的充电状态差异的时间上的梯度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，基于规则地、尤其作为针对所述运行特征和必要时针对所述另外的运行特征的阈值来提供所述故障标准。
6.根据权
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，根据自放电故障的危急程度来通知所述自放电故障包括和/或引起：降额、和/或激活冷却机构、输出警告、和/或部分或完全阻止设备的运行。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，如果
9.装置，其用于实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法之一。
10.计算机程序产品，其包括指令，所述指令在通过至少一个数据处理机构执行时促使所述数据处理机构执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
11.机器可读的存储介质，其包括指令，所述指令在通过至少一个数据处理机构执行时促使所述数据处理机构执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.用于对技术设备(4)的设备电池(41)的自放电故障及其危急程度进行识别的方法，所述方法具有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个运行参量包括以下参量中的至少一个参量：电池单池的、电池模块的、或由多个电池模块构成的电池组的单池电压、模块电压、组电压、单池充电状态、模块充电状态和组充电状态。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一个运行特征包括所述运行参量的时间上的平均值的偏差和/或所述至少一个运行参量的时间上的变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，提供(s4)至少一个另外的运行特征，所述另外的运行特征包括以下一个或多个运行特征：分别与预先给定的测评时间段相关的平衡-频次、平衡-持续时间、平衡-电荷通过量、与电极相关的充电状态的充电状态差异、以及与电极相关的充电状态的充电状态差异的时间上的梯度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，基于规...
【专利技术属性】
技术研发人员：V·多格，C·西莫尼斯，M·克鲁恩德尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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