車輛電池和用于運行這種電池的方法
車輛電池和用于運行這種電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于車輛的具有多個電池單體（12）的電池（10），所述電池單體形成了單體組（14）。在電池（10）的運行中通過至少一個線路（16、18）能把電能從單體組（14）中取出或引入該單體組（14）中。至少一個監(jiān)視設(shè)備，尤其是光耦合器（34）用于監(jiān)視存在于至所述電池（10）的另外的部件（20、24、52、58）的至少一個線路（16、18）的至少一個可拆松的連接位置（28、30、32、54、56）的電阻，其中監(jiān)視設(shè)備（34）在并聯(lián)支路（38）中連接至連接位置（28、30、32、54、56）。此外，本發(fā)明還涉及一種用于運行這種電池（10）的方法。通過監(jiān)視連接位置（28、30、32、54、56）的電阻能避免電池（10）的局部過熱。
【專利說明】車輛電池和用于運行這種電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于車輛的具有多個電池單體的電池，所述電池單體形成了單體組。在電池的運行中通過至少一個線路能從單體組中引出電能或?qū)㈦娔芤朐搯误w組中。此外，本發(fā)明還涉及一種用于運行這種電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對用于車輛的高壓電池——尤其是基于鋰離子的動力電池——來說，當(dāng)強烈升溫時會出現(xiàn)嚴重的功能損害或者甚至出現(xiàn)對人的傷害。為了避免出現(xiàn)局部的大的熱形成，在電池內(nèi)部謹慎地進行線路的可拆松連接。因此當(dāng)旋緊連接位置時注意保持預(yù)定的螺緊力矩。對夾緊連接或卡扣連接來說，要使用高質(zhì)量的電纜接頭和插塞接頭，以實現(xiàn)具有特別小的電阻的可拆松連接。由此要確保:即使在輸出高電流強度的電流和高功率的電池的惡劣的運行條件下，在其整個壽命中也盡可能不出現(xiàn)局部過熱。例如，這種過熱會出現(xiàn)在變得松動的連接位置處。
[0003]JP09 035 753A描述了一種用于電池的電路布置，其中第一電壓表測量在兩個與兩個電池電級連接的連接器引腳之間流經(jīng)測量電阻的電流。第二電壓表通過兩個另外的同樣與兩個電池電級耦聯(lián)的連接器引腳獲取存在于這兩個連接器引腳上的電壓。因此，能確定連接器引腳的接觸電阻。這種用于借助于兩個電壓表獲取接觸電阻的電路布置花費極大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]因此，本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)前述類型的電池以及方法，這種電池或方法簡單地實現(xiàn)了電池的特別可靠的運行。
[0005]該目的通過具有權(quán)利要求1所述的特征的電池以及通過權(quán)利要求10所述的特征的方法實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的具有合適的改進方案的有利的設(shè)計。
[0006]在根據(jù)本發(fā)明的電池中，為監(jiān)視在至少一個線路與電池的另外的部件相連接的至少一個可拆松的連接位置上存在的電阻而設(shè)有至少一個監(jiān)視設(shè)備，該監(jiān)視設(shè)備連接在一與所述至少一個連接位置并聯(lián)的并聯(lián)支路中。由此，可以借助于監(jiān)視設(shè)備確定:在線路的連接位置是否出現(xiàn)不允許的高過渡電阻/節(jié)電阻/接觸電阻，該過渡電阻隨后可能導(dǎo)致連接位置的不期望的過熱。
[0007]在動力電池——尤其是鋰離子電池——中通常設(shè)置的用于獲取溫度和電參量的單元由于測量精度不夠高而不適合用于對在線路的可拆松連接位置處相應(yīng)存在的過渡電阻進行檢測。例如，在單體組的總電壓為300伏時，2.5%的測量偏差會導(dǎo)致高達7.5伏的誤差。這種電壓會導(dǎo)致在線路的可拆松的連接位置的強烈發(fā)熱，而這又不能借助于用于檢測單體組的電壓測量單元檢測出來。
[0008]通過此處在可拆松的連接位置上設(shè)置監(jiān)視設(shè)備——該監(jiān)視設(shè)備能檢測出在可拆松的連接位置上的過渡電阻升高到超出一允許的高值，當(dāng)電阻超出允許的最高值時能及時采取對策。由此通過簡單的方式保證了在電池的壽命中電池的特別可靠的運行。
[0009]如果監(jiān)視設(shè)備實施為模擬式的電壓表，則在高壓電池和以較小電壓運行的控制器之間設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器和電勢隔離點會帶來相對較高的復(fù)雜性和相應(yīng)的成本。
[0010]因此，根據(jù)本發(fā)明的特別有利的設(shè)計方案，所述至少一個監(jiān)視設(shè)備包括光耦合器，所述光耦合器的光發(fā)射器與所述連接位置并聯(lián)。如果在線路的可拆松的連接位置上存在很小的過渡電阻，則在連接位置引導(dǎo)電流的情況下沒有電流流經(jīng)光耦合器的并聯(lián)支路，且光發(fā)射器不發(fā)射光。然而，如果可拆松的連接位置上的過渡電阻增大至一不允許的高值，則在連接位置引導(dǎo)電流的情況下在光耦合器的具有光發(fā)射器的并聯(lián)支路上有足夠大的電壓降，從而光發(fā)射器發(fā)出光。所發(fā)出的光便由光耦合器的光傳感器檢測出并用于產(chǎn)生被檢測出的信號。通過光耦合器以簡單且價廉的方式在高壓電池的線路與檢測信號的分析單元之間實現(xiàn)電勢隔離位置。
[0011]在本發(fā)明的有利的設(shè)計方案中，設(shè)置了雙向的光耦合器，從而在電池的充電和放電時都能檢測出在線路的可拆松的連接位置上的不允許的高過渡電阻的出現(xiàn)。
[0012]為了確定出如下電壓值:當(dāng)超過該電壓值時光發(fā)射器發(fā)射光，根據(jù)另一個實施方案可以在光耦合器的光發(fā)射器之前連接有至少一個電阻元件。所述電阻元件尤其可以是能切換的，從而能改變光發(fā)射器的最小觸發(fā)電平/觸發(fā)閾值。
[0013]也可以僅利用一個監(jiān)視設(shè)備來監(jiān)視多個串聯(lián)的連接位置。為此根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的設(shè)計方案，監(jiān)視設(shè)備以如下方式連接在與所述線路并聯(lián)的并聯(lián)支路中。因此能利用特別小的花費控制如下線路區(qū)域:其中存在多個連接位置且這多個連接位置中至少一個具有不允許的高過渡電阻。
[0014]還被表明有利的是，至少一個監(jiān)視設(shè)備與控制設(shè)備耦聯(lián)，借助于該控制設(shè)備能降低從單體組輸出的電能。由此，如果在線路的至少一個可拆松的連接位置上檢測到過高的過渡電阻，就可以自動地使從單體組輸出的電能降低。尤其可以設(shè)計為，當(dāng)監(jiān)視設(shè)備檢測到在線路的可拆松的連接位置上存在過高的電阻值時，則把單體組的電能輸出減少至零值，即關(guān)掉電池系統(tǒng)?；蛘咭部梢裕褟膯误w組輸出的電能減少至一值，該值恰好足以用于車輛的繼續(xù)前進，從而使車輛在緊急運行中(limp home mode)能行駛回家或至服務(wù)站或工廠。
[0015]在本發(fā)明的另一個有利的設(shè)計方案中，電池的另外的部件是線路支路，該線路支路連接至一與單體組的電池電級耦聯(lián)的連接件。即在這種位置處通常設(shè)置螺紋式或插接式的連接，從而此處監(jiān)視過渡電阻的可能的升高對電池的安全運行來說是有意義的。
[0016]此外有利的是，所述另外的部件是電池的至少一個接觸器，其中監(jiān)視設(shè)備連接在與接觸器的單體組側(cè)接頭并聯(lián)的并聯(lián)支路中。通過這種方式能監(jiān)視從單體組直至接觸器的可靠連接。附加地或替代地，監(jiān)視設(shè)備連接在與接觸器的輸出側(cè)接頭并聯(lián)的并聯(lián)支路中，該接頭與電池的高壓接頭耦聯(lián)。此外還可以在可能升高的過渡電阻方面監(jiān)視接觸器的該接頭。
[0017]還可以在與包括接觸器的兩個接頭的接觸器負荷電流路徑并聯(lián)的并聯(lián)支路中僅布置一個監(jiān)視設(shè)備。從而既能監(jiān)視接觸器的兩個接頭的過渡電阻又能監(jiān)視接觸器的內(nèi)部觸點的過渡電阻。這樣實現(xiàn)了:確定出所接入的接觸器的電阻升高至不期望的高值。
[0018]電池的所述另外的部件也可以包括安全插頭，借助于該安全插頭能斷開單體組內(nèi)部的電連接。當(dāng)在維修時需要確保單體組內(nèi)部的電路被斷開時，可以拔出也稱為維修插頭的這種安全插頭。這種安全插頭同樣能具有插接連接或螺紋連接，且在該可拆松的連接位置出現(xiàn)的高過渡電阻會導(dǎo)致不期望的過熱。因此，此處借助于連接在與接觸位置并聯(lián)的并聯(lián)支路中的監(jiān)視設(shè)備對過渡電阻進行監(jiān)視也是有利的。
[0019]最后已被證明有利的是，電池的所述另外的部件包括與安全插頭耦聯(lián)的或者內(nèi)置在安全插頭中的保險器(保險絲)。這種可選的保險器通常通過插接連接與安全插頭耦聯(lián)，因此能監(jiān)視其過渡電阻。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的用于運行車輛電池的方法中，多個電池單體形成單體組，通過至少一個線路將電能從單體組引出或?qū)㈦娔芤雴误w組中。在此借助于監(jiān)視設(shè)備監(jiān)視存在于所述至少一個線路的至少一個可拆松的連接位置上的電阻，所述監(jiān)視設(shè)備連接在一與所述至少一個連接位置并聯(lián)的并聯(lián)支路中。由此可以在電池的運行中持久地監(jiān)視線路的至少一個可拆松的連接位置的過渡電阻，從而當(dāng)電流經(jīng)過連接位置時，及時地識別出過渡電阻升高至不允許的高值。這樣實現(xiàn)了電池的特別安全的運行。
[0021]針對根據(jù)本發(fā)明的電池描述的優(yōu)點和優(yōu)選的實施方案同樣適用于根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0022]在前述描述中提到的特征和特征組合以及隨后在【專利附圖】
【附圖說明】中提到的和/或僅在附圖中示出的特征和特征組合不僅能以分別給出的組合使用，而且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下也能以其它組合使用或單獨地使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]由權(quán)利要求、隨后對優(yōu)選實施方案的描述以及根據(jù)附圖得到本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和細節(jié)。
[0024]附圖極其簡化地示出用于車輛的高壓電池，其中在高壓電池的電流輸出或電流消耗期間連續(xù)地監(jiān)視在線路的螺紋連接或插接的連接位置上出現(xiàn)的過渡電阻。
【具體實施方式】
[0025]用作機動車中動力電池的高壓電池10包括多個電池單體12，這些電池單體形成了一單體組14。相應(yīng)的連接線路16、18使單體組14的電池電級分別與第一主接觸器20和第二主接觸器24相連接，該第一主接觸器與電池10的正極高壓接頭22耦聯(lián)，第二主接觸器與電池10的負極高壓接頭26耦聯(lián)。
[0026]第一連接線路16在相應(yīng)的連接位置28處一方面與單體組14的電池電級耦聯(lián)而另一方面與主接觸器20耦聯(lián)，其中連接位置28可設(shè)計為螺紋式或插接式的連接部。
[0027]類似的連接位置28確保了第二連接線路18與單體組14的另一電池電級和第二主接觸器24的連接。另外，相應(yīng)的主接觸器20、24與分派給其的高壓接頭22、26的連接位置30、32設(shè)計為相應(yīng)的連接線路16、18的螺旋式或插接式的連接部。
[0028]這種連接位置28、30、32例如因為松動或者由于磨損可能具有高的過渡電阻。這種高的過渡電阻會導(dǎo)致不期望的過熱，過熱會導(dǎo)致電池10的明顯的功能損壞并在最壞的情況下會導(dǎo)致電池起火。因此在此處監(jiān)視:是否在可拆松的連接位置28、30、32處存在不允許的聞電阻。
[0029]為此設(shè)置了作為監(jiān)視設(shè)備的相應(yīng)的光耦合器34，該光耦合器的發(fā)光二極管36布置在與相應(yīng)的連接位置28、30、32并聯(lián)的支路38中。在此僅示出一個這種光耦合器34，其例如連接在連接位置32上，但優(yōu)選的是對所有的連接位置28、30、32相應(yīng)地監(jiān)視過渡電阻。
[0030]并聯(lián)支路38也可以與串聯(lián)的連接位置28、32并聯(lián)地連接到連接線路38上。則一個光耦合器34便足以用于既監(jiān)視主接觸器24的兩個接頭以及設(shè)置在主接觸器24內(nèi)部的觸點。此外，也可以借助于同一個光耦合器34來監(jiān)視線路18在與單體組14的電池電級耦聯(lián)的連接件上的連接位置28。
[0031]尤其當(dāng)需要借助于唯一的光耦合器34監(jiān)視多個串聯(lián)的連接位置28、32時，可以在光耦合器34的發(fā)光二極管36之前連接至少一個電阻元件，以便調(diào)節(jié)發(fā)光二極管36的最小觸發(fā)電平。因此可以設(shè)計為，當(dāng)并聯(lián)支路38與多個連接位置28、32并聯(lián)地連接至連接線路18時,只有在光稱合器34的相應(yīng)的發(fā)光二極管36上下降的電壓較高時該發(fā)光二極管36才發(fā)出光，這與光耦合器34僅監(jiān)視一個連接位置32時的情況一樣。
[0032]光耦合器34在此設(shè)計為雙向的光耦合器34，從而在單體組14充電和放電時都能檢測到存在于連接位置32的電阻。當(dāng)連接位置32具有小的過渡電阻時，則沒有電流流經(jīng)相應(yīng)的發(fā)光二極管36。然而，如果連接位置32的過渡電阻升高至不允許的高值，則在一(未示出的)電阻元件——該電阻元件連接在相應(yīng)的發(fā)光二極管36之前——上下降的電壓高到使發(fā)光二極管36發(fā)光。光耦合器34的光傳感器40檢測到由發(fā)光二極管36發(fā)射的光并且通過信號線路42將一相應(yīng)的信號發(fā)送至控制器44。隨后，控制器44負責(zé)使單體組14輸出較少的電能或者不再輸出電能。光耦合器34可以內(nèi)置在控制器44中。
[0033]在輔助線路46中與主接觸器20并聯(lián)地布置有一預(yù)充電接觸器/前充電接觸器48，該預(yù)充電接觸器之前連接有預(yù)充電電阻50。在連接位置28處輔助線路46與連接線路16耦聯(lián)，在連接位置30處該輔助線路與連接線路16的部分連接，該連接線路使主接觸器20與高壓接頭22耦聯(lián)。
[0034]像在此示例性示出的那樣，單體組14可以包括在維修情況下可拔出的安全插頭52，該安全插頭允許斷開單體組14內(nèi)部的電連接。安全插頭52的插塞觸點54同樣表現(xiàn)為可拆松的連接位置，可借助一光耦合器34在存在不允許的高過渡電阻方面監(jiān)視該連接位置。在此，在插塞觸點54處的過高的電阻導(dǎo)致:監(jiān)視相應(yīng)的插塞觸點54的光耦合器34向控制器44發(fā)送一信號。以類似方式可以監(jiān)視可拆松的連接位置56，(可選的)保險器58通過可拆松的連接位置與安全插頭52耦聯(lián)。
[0035]如果在相對于兩個插塞觸點54的并聯(lián)支路中設(shè)置唯一的光耦合器34，則可以利用該光耦合器34確定出:在安全插頭52的范圍內(nèi)所有存在的連接位置56或插塞觸點54處過高的過渡電阻的出現(xiàn)。
[0036]通過在高壓電池10的運行中持久地監(jiān)視可拆松的連接位置28、30、32、54處的相關(guān)過渡電阻，可以確保在高壓電池的壽命中該高壓電池10的特別安全的運行。
[0037]此外，當(dāng)在至少一個連接位置28、30、32、54、56處出現(xiàn)形式為不允許的高電阻的故障時，降低或禁止單體組14的電功率輸出，從而能可靠地避免電池系統(tǒng)的不期望的過熱。
【權(quán)利要求】
1.一種用于車輛的電池，所述電池具有多個電池單體(12)以及至少一個線路(16、18)，所述多個電池單體形成單體組(14)，在所述電池(10)的運行中通過所述至少一個線路能將電能從所述單體組(14)中引出或能將電能引入所述單體組(14)中，其特征在于，設(shè)有至少一個監(jiān)視設(shè)備(34)用于監(jiān)視在所述至少一個線路(16、18)與電池(10)的另外的部件(20、24、52、58)相連接的至少一個可拆松的連接位置(28、30、32、54、56)上存在的電阻，所述監(jiān)視設(shè)備(34)連接在一與所述至少一個連接位置(28、30、32、54、56 )并聯(lián)的并聯(lián)支路(38)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，所述至少一個監(jiān)視設(shè)備包括光耦合器(34)，所述光耦合器的光發(fā)射器(36)與所述至少一個連接位置(32)并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其特征在于，雙向的光耦合器(34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電池，其特征在于，在所述光耦合器(34)的光發(fā)射器(36)之前連接有至少一個電阻元件，借助于所述至少一個電阻元件能確定一電壓值，當(dāng)超過該電壓值時光發(fā)射器(36)發(fā)出光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電池，其特征在于，所述至少一個監(jiān)視設(shè)備(34)以如下方式連接在與所述線路(16、18)并聯(lián)的并聯(lián)支路(38)中:能監(jiān)視至少兩個串聯(lián)的連接位置(28、30、32、54、56)的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的電池，其特征在于，所述至少一個監(jiān)視設(shè)備(34)與一控制設(shè)備(44)耦聯(lián)，借助于所述控制設(shè)備能使從所述單體組(14)輸出的電能降低，尤其能使所述電能降低至零值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的電池，其特征在于，所述另外的部件是電池(10)的至少一個接觸器(20、24)，其中所述監(jiān)視設(shè)備(34)連接在與 -單體組側(cè)的接觸器(20、24)接頭(28)和/或 -與電池(10)的高壓接頭(22、26)耦聯(lián)的接觸器(20、24)接頭(30、32)和/或 -包括接觸器(20、24)的兩個接頭(28、30、32)的接觸器(20、24)負荷電流路徑 并聯(lián)的并聯(lián)支路(38)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電池，其特征在于，電池(10)的所述另外的部件包括安全插頭(52 )，借助于所述安全插頭能斷開所述單體組(14 )內(nèi)部的電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其特征在于，電池(10)的所述另外的部件包括與所述安全插頭(52)耦聯(lián)的保險器(58)。
10.一種用于運行車輛電池(10)的方法，在所述電池中多個電池單體(12)形成單體組(14)，在所述方法中通過至少一個線路(16、18)將電能從單體組(14)引出或?qū)㈦娔芄璉入單體組(14)中，其特征在于，借助于監(jiān)視設(shè)備(34)監(jiān)視存在于所述至少一個線路(16、18)的至少一個可拆松的連接位置(28、30、32、54、56)上的電阻，所述監(jiān)視設(shè)備(34)連接在一與所述至少一個連接位置(28、30、32、54、56)并聯(lián)的并聯(lián)支路(38)中。
【文檔編號】G01R31/00GK103477494SQ201280012194
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月9日
【發(fā)明者】S·阿查默 申請人:奧迪股份公司
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于車輛的具有多個電池單體（12）的電池（10），所述電池單體形成了單體組（14）。在電池（10）的運行中通過至少一個線路（16、18）能把電能從單體組（14）中取出或引入該單體組（14）中。至少一個監(jiān)視設(shè)備，尤其是光耦合器（34）用于監(jiān)視存在于至所述電池（10）的另外的部件（20、24、52、58）的至少一個線路（16、18）的至少一個可拆松的連接位置（28、30、32、54、56）的電阻，其中監(jiān)視設(shè)備（34）在并聯(lián)支路（38）中連接至連接位置（28、30、32、54、56）。此外，本發(fā)明還涉及一種用于運行這種電池（10）的方法。通過監(jiān)視連接位置（28、30、32、54、56）的電阻能避免電池（10）的局部過熱。
【專利說明】車輛電池和用于運行這種電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于車輛的具有多個電池單體的電池，所述電池單體形成了單體組。在電池的運行中通過至少一個線路能從單體組中引出電能或?qū)㈦娔芤朐搯误w組中。此外，本發(fā)明還涉及一種用于運行這種電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對用于車輛的高壓電池——尤其是基于鋰離子的動力電池——來說，當(dāng)強烈升溫時會出現(xiàn)嚴重的功能損害或者甚至出現(xiàn)對人的傷害。為了避免出現(xiàn)局部的大的熱形成，在電池內(nèi)部謹慎地進行線路的可拆松連接。因此當(dāng)旋緊連接位置時注意保持預(yù)定的螺緊力矩。對夾緊連接或卡扣連接來說，要使用高質(zhì)量的電纜接頭和插塞接頭，以實現(xiàn)具有特別小的電阻的可拆松連接。由此要確保:即使在輸出高電流強度的電流和高功率的電池的惡劣的運行條件下，在其整個壽命中也盡可能不出現(xiàn)局部過熱。例如，這種過熱會出現(xiàn)在變得松動的連接位置處。
[0003]JP09 035 753A描述了一種用于電池的電路布置，其中第一電壓表測量在兩個與兩個電池電級連接的連接器引腳之間流經(jīng)測量電阻的電流。第二電壓表通過兩個另外的同樣與兩個電池電級耦聯(lián)的連接器引腳獲取存在于這兩個連接器引腳上的電壓。因此，能確定連接器引腳的接觸電阻。這種用于借助于兩個電壓表獲取接觸電阻的電路布置花費極大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]因此，本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)前述類型的電池以及方法，這種電池或方法簡單地實現(xiàn)了電池的特別可靠的運行。
[0005]該目的通過具有權(quán)利要求1所述的特征的電池以及通過權(quán)利要求10所述的特征的方法實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的具有合適的改進方案的有利的設(shè)計。
[0006]在根據(jù)本發(fā)明的電池中，為監(jiān)視在至少一個線路與電池的另外的部件相連接的至少一個可拆松的連接位置上存在的電阻而設(shè)有至少一個監(jiān)視設(shè)備，該監(jiān)視設(shè)備連接在一與所述至少一個連接位置并聯(lián)的并聯(lián)支路中。由此，可以借助于監(jiān)視設(shè)備確定:在線路的連接位置是否出現(xiàn)不允許的高過渡電阻/節(jié)電阻/接觸電阻，該過渡電阻隨后可能導(dǎo)致連接位置的不期望的過熱。
[0007]在動力電池——尤其是鋰離子電池——中通常設(shè)置的用于獲取溫度和電參量的單元由于測量精度不夠高而不適合用于對在線路的可拆松連接位置處相應(yīng)存在的過渡電阻進行檢測。例如，在單體組的總電壓為300伏時，2.5%的測量偏差會導(dǎo)致高達7.5伏的誤差。這種電壓會導(dǎo)致在線路的可拆松的連接位置的強烈發(fā)熱，而這又不能借助于用于檢測單體組的電壓測量單元檢測出來。
[0008]通過此處在可拆松的連接位置上設(shè)置監(jiān)視設(shè)備——該監(jiān)視設(shè)備能檢測出在可拆松的連接位置上的過渡電阻升高到超出一允許的高值，當(dāng)電阻超出允許的最高值時能及時采取對策。由此通過簡單的方式保證了在電池的壽命中電池的特別可靠的運行。
[0009]如果監(jiān)視設(shè)備實施為模擬式的電壓表，則在高壓電池和以較小電壓運行的控制器之間設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器和電勢隔離點會帶來相對較高的復(fù)雜性和相應(yīng)的成本。
[0010]因此，根據(jù)本發(fā)明的特別有利的設(shè)計方案，所述至少一個監(jiān)視設(shè)備包括光耦合器，所述光耦合器的光發(fā)射器與所述連接位置并聯(lián)。如果在線路的可拆松的連接位置上存在很小的過渡電阻，則在連接位置引導(dǎo)電流的情況下沒有電流流經(jīng)光耦合器的并聯(lián)支路，且光發(fā)射器不發(fā)射光。然而，如果可拆松的連接位置上的過渡電阻增大至一不允許的高值，則在連接位置引導(dǎo)電流的情況下在光耦合器的具有光發(fā)射器的并聯(lián)支路上有足夠大的電壓降，從而光發(fā)射器發(fā)出光。所發(fā)出的光便由光耦合器的光傳感器檢測出并用于產(chǎn)生被檢測出的信號。通過光耦合器以簡單且價廉的方式在高壓電池的線路與檢測信號的分析單元之間實現(xiàn)電勢隔離位置。
[0011]在本發(fā)明的有利的設(shè)計方案中，設(shè)置了雙向的光耦合器，從而在電池的充電和放電時都能檢測出在線路的可拆松的連接位置上的不允許的高過渡電阻的出現(xiàn)。
[0012]為了確定出如下電壓值:當(dāng)超過該電壓值時光發(fā)射器發(fā)射光，根據(jù)另一個實施方案可以在光耦合器的光發(fā)射器之前連接有至少一個電阻元件。所述電阻元件尤其可以是能切換的，從而能改變光發(fā)射器的最小觸發(fā)電平/觸發(fā)閾值。
[0013]也可以僅利用一個監(jiān)視設(shè)備來監(jiān)視多個串聯(lián)的連接位置。為此根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的設(shè)計方案，監(jiān)視設(shè)備以如下方式連接在與所述線路并聯(lián)的并聯(lián)支路中。因此能利用特別小的花費控制如下線路區(qū)域:其中存在多個連接位置且這多個連接位置中至少一個具有不允許的高過渡電阻。
[0014]還被表明有利的是，至少一個監(jiān)視設(shè)備與控制設(shè)備耦聯(lián)，借助于該控制設(shè)備能降低從單體組輸出的電能。由此，如果在線路的至少一個可拆松的連接位置上檢測到過高的過渡電阻，就可以自動地使從單體組輸出的電能降低。尤其可以設(shè)計為，當(dāng)監(jiān)視設(shè)備檢測到在線路的可拆松的連接位置上存在過高的電阻值時，則把單體組的電能輸出減少至零值，即關(guān)掉電池系統(tǒng)?；蛘咭部梢裕褟膯误w組輸出的電能減少至一值，該值恰好足以用于車輛的繼續(xù)前進，從而使車輛在緊急運行中(limp home mode)能行駛回家或至服務(wù)站或工廠。
[0015]在本發(fā)明的另一個有利的設(shè)計方案中，電池的另外的部件是線路支路，該線路支路連接至一與單體組的電池電級耦聯(lián)的連接件。即在這種位置處通常設(shè)置螺紋式或插接式的連接，從而此處監(jiān)視過渡電阻的可能的升高對電池的安全運行來說是有意義的。
[0016]此外有利的是，所述另外的部件是電池的至少一個接觸器，其中監(jiān)視設(shè)備連接在與接觸器的單體組側(cè)接頭并聯(lián)的并聯(lián)支路中。通過這種方式能監(jiān)視從單體組直至接觸器的可靠連接。附加地或替代地，監(jiān)視設(shè)備連接在與接觸器的輸出側(cè)接頭并聯(lián)的并聯(lián)支路中，該接頭與電池的高壓接頭耦聯(lián)。此外還可以在可能升高的過渡電阻方面監(jiān)視接觸器的該接頭。
[0017]還可以在與包括接觸器的兩個接頭的接觸器負荷電流路徑并聯(lián)的并聯(lián)支路中僅布置一個監(jiān)視設(shè)備。從而既能監(jiān)視接觸器的兩個接頭的過渡電阻又能監(jiān)視接觸器的內(nèi)部觸點的過渡電阻。這樣實現(xiàn)了:確定出所接入的接觸器的電阻升高至不期望的高值。
[0018]電池的所述另外的部件也可以包括安全插頭，借助于該安全插頭能斷開單體組內(nèi)部的電連接。當(dāng)在維修時需要確保單體組內(nèi)部的電路被斷開時，可以拔出也稱為維修插頭的這種安全插頭。這種安全插頭同樣能具有插接連接或螺紋連接，且在該可拆松的連接位置出現(xiàn)的高過渡電阻會導(dǎo)致不期望的過熱。因此，此處借助于連接在與接觸位置并聯(lián)的并聯(lián)支路中的監(jiān)視設(shè)備對過渡電阻進行監(jiān)視也是有利的。
[0019]最后已被證明有利的是，電池的所述另外的部件包括與安全插頭耦聯(lián)的或者內(nèi)置在安全插頭中的保險器(保險絲)。這種可選的保險器通常通過插接連接與安全插頭耦聯(lián)，因此能監(jiān)視其過渡電阻。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的用于運行車輛電池的方法中，多個電池單體形成單體組，通過至少一個線路將電能從單體組引出或?qū)㈦娔芤雴误w組中。在此借助于監(jiān)視設(shè)備監(jiān)視存在于所述至少一個線路的至少一個可拆松的連接位置上的電阻，所述監(jiān)視設(shè)備連接在一與所述至少一個連接位置并聯(lián)的并聯(lián)支路中。由此可以在電池的運行中持久地監(jiān)視線路的至少一個可拆松的連接位置的過渡電阻，從而當(dāng)電流經(jīng)過連接位置時，及時地識別出過渡電阻升高至不允許的高值。這樣實現(xiàn)了電池的特別安全的運行。
[0021]針對根據(jù)本發(fā)明的電池描述的優(yōu)點和優(yōu)選的實施方案同樣適用于根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0022]在前述描述中提到的特征和特征組合以及隨后在【專利附圖】
【附圖說明】中提到的和/或僅在附圖中示出的特征和特征組合不僅能以分別給出的組合使用，而且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下也能以其它組合使用或單獨地使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]由權(quán)利要求、隨后對優(yōu)選實施方案的描述以及根據(jù)附圖得到本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和細節(jié)。
[0024]附圖極其簡化地示出用于車輛的高壓電池，其中在高壓電池的電流輸出或電流消耗期間連續(xù)地監(jiān)視在線路的螺紋連接或插接的連接位置上出現(xiàn)的過渡電阻。
【具體實施方式】
[0025]用作機動車中動力電池的高壓電池10包括多個電池單體12，這些電池單體形成了一單體組14。相應(yīng)的連接線路16、18使單體組14的電池電級分別與第一主接觸器20和第二主接觸器24相連接，該第一主接觸器與電池10的正極高壓接頭22耦聯(lián)，第二主接觸器與電池10的負極高壓接頭26耦聯(lián)。
[0026]第一連接線路16在相應(yīng)的連接位置28處一方面與單體組14的電池電級耦聯(lián)而另一方面與主接觸器20耦聯(lián)，其中連接位置28可設(shè)計為螺紋式或插接式的連接部。
[0027]類似的連接位置28確保了第二連接線路18與單體組14的另一電池電級和第二主接觸器24的連接。另外，相應(yīng)的主接觸器20、24與分派給其的高壓接頭22、26的連接位置30、32設(shè)計為相應(yīng)的連接線路16、18的螺旋式或插接式的連接部。
[0028]這種連接位置28、30、32例如因為松動或者由于磨損可能具有高的過渡電阻。這種高的過渡電阻會導(dǎo)致不期望的過熱，過熱會導(dǎo)致電池10的明顯的功能損壞并在最壞的情況下會導(dǎo)致電池起火。因此在此處監(jiān)視:是否在可拆松的連接位置28、30、32處存在不允許的聞電阻。
[0029]為此設(shè)置了作為監(jiān)視設(shè)備的相應(yīng)的光耦合器34，該光耦合器的發(fā)光二極管36布置在與相應(yīng)的連接位置28、30、32并聯(lián)的支路38中。在此僅示出一個這種光耦合器34，其例如連接在連接位置32上，但優(yōu)選的是對所有的連接位置28、30、32相應(yīng)地監(jiān)視過渡電阻。
[0030]并聯(lián)支路38也可以與串聯(lián)的連接位置28、32并聯(lián)地連接到連接線路38上。則一個光耦合器34便足以用于既監(jiān)視主接觸器24的兩個接頭以及設(shè)置在主接觸器24內(nèi)部的觸點。此外，也可以借助于同一個光耦合器34來監(jiān)視線路18在與單體組14的電池電級耦聯(lián)的連接件上的連接位置28。
[0031]尤其當(dāng)需要借助于唯一的光耦合器34監(jiān)視多個串聯(lián)的連接位置28、32時，可以在光耦合器34的發(fā)光二極管36之前連接至少一個電阻元件，以便調(diào)節(jié)發(fā)光二極管36的最小觸發(fā)電平。因此可以設(shè)計為，當(dāng)并聯(lián)支路38與多個連接位置28、32并聯(lián)地連接至連接線路18時,只有在光稱合器34的相應(yīng)的發(fā)光二極管36上下降的電壓較高時該發(fā)光二極管36才發(fā)出光，這與光耦合器34僅監(jiān)視一個連接位置32時的情況一樣。
[0032]光耦合器34在此設(shè)計為雙向的光耦合器34，從而在單體組14充電和放電時都能檢測到存在于連接位置32的電阻。當(dāng)連接位置32具有小的過渡電阻時，則沒有電流流經(jīng)相應(yīng)的發(fā)光二極管36。然而，如果連接位置32的過渡電阻升高至不允許的高值，則在一(未示出的)電阻元件——該電阻元件連接在相應(yīng)的發(fā)光二極管36之前——上下降的電壓高到使發(fā)光二極管36發(fā)光。光耦合器34的光傳感器40檢測到由發(fā)光二極管36發(fā)射的光并且通過信號線路42將一相應(yīng)的信號發(fā)送至控制器44。隨后，控制器44負責(zé)使單體組14輸出較少的電能或者不再輸出電能。光耦合器34可以內(nèi)置在控制器44中。
[0033]在輔助線路46中與主接觸器20并聯(lián)地布置有一預(yù)充電接觸器/前充電接觸器48，該預(yù)充電接觸器之前連接有預(yù)充電電阻50。在連接位置28處輔助線路46與連接線路16耦聯(lián)，在連接位置30處該輔助線路與連接線路16的部分連接，該連接線路使主接觸器20與高壓接頭22耦聯(lián)。
[0034]像在此示例性示出的那樣，單體組14可以包括在維修情況下可拔出的安全插頭52，該安全插頭允許斷開單體組14內(nèi)部的電連接。安全插頭52的插塞觸點54同樣表現(xiàn)為可拆松的連接位置，可借助一光耦合器34在存在不允許的高過渡電阻方面監(jiān)視該連接位置。在此，在插塞觸點54處的過高的電阻導(dǎo)致:監(jiān)視相應(yīng)的插塞觸點54的光耦合器34向控制器44發(fā)送一信號。以類似方式可以監(jiān)視可拆松的連接位置56，(可選的)保險器58通過可拆松的連接位置與安全插頭52耦聯(lián)。
[0035]如果在相對于兩個插塞觸點54的并聯(lián)支路中設(shè)置唯一的光耦合器34，則可以利用該光耦合器34確定出:在安全插頭52的范圍內(nèi)所有存在的連接位置56或插塞觸點54處過高的過渡電阻的出現(xiàn)。
[0036]通過在高壓電池10的運行中持久地監(jiān)視可拆松的連接位置28、30、32、54處的相關(guān)過渡電阻，可以確保在高壓電池的壽命中該高壓電池10的特別安全的運行。
[0037]此外，當(dāng)在至少一個連接位置28、30、32、54、56處出現(xiàn)形式為不允許的高電阻的故障時，降低或禁止單體組14的電功率輸出，從而能可靠地避免電池系統(tǒng)的不期望的過熱。
【權(quán)利要求】
1.一種用于車輛的電池，所述電池具有多個電池單體(12)以及至少一個線路(16、18)，所述多個電池單體形成單體組(14)，在所述電池(10)的運行中通過所述至少一個線路能將電能從所述單體組(14)中引出或能將電能引入所述單體組(14)中，其特征在于，設(shè)有至少一個監(jiān)視設(shè)備(34)用于監(jiān)視在所述至少一個線路(16、18)與電池(10)的另外的部件(20、24、52、58)相連接的至少一個可拆松的連接位置(28、30、32、54、56)上存在的電阻，所述監(jiān)視設(shè)備(34)連接在一與所述至少一個連接位置(28、30、32、54、56 )并聯(lián)的并聯(lián)支路(38)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，所述至少一個監(jiān)視設(shè)備包括光耦合器(34)，所述光耦合器的光發(fā)射器(36)與所述至少一個連接位置(32)并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池，其特征在于，雙向的光耦合器(34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電池，其特征在于，在所述光耦合器(34)的光發(fā)射器(36)之前連接有至少一個電阻元件，借助于所述至少一個電阻元件能確定一電壓值，當(dāng)超過該電壓值時光發(fā)射器(36)發(fā)出光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電池，其特征在于，所述至少一個監(jiān)視設(shè)備(34)以如下方式連接在與所述線路(16、18)并聯(lián)的并聯(lián)支路(38)中:能監(jiān)視至少兩個串聯(lián)的連接位置(28、30、32、54、56)的電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的電池，其特征在于，所述至少一個監(jiān)視設(shè)備(34)與一控制設(shè)備(44)耦聯(lián)，借助于所述控制設(shè)備能使從所述單體組(14)輸出的電能降低，尤其能使所述電能降低至零值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的電池，其特征在于，所述另外的部件是電池(10)的至少一個接觸器(20、24)，其中所述監(jiān)視設(shè)備(34)連接在與 -單體組側(cè)的接觸器(20、24)接頭(28)和/或 -與電池(10)的高壓接頭(22、26)耦聯(lián)的接觸器(20、24)接頭(30、32)和/或 -包括接觸器(20、24)的兩個接頭(28、30、32)的接觸器(20、24)負荷電流路徑 并聯(lián)的并聯(lián)支路(38)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電池，其特征在于，電池(10)的所述另外的部件包括安全插頭(52 )，借助于所述安全插頭能斷開所述單體組(14 )內(nèi)部的電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其特征在于，電池(10)的所述另外的部件包括與所述安全插頭(52)耦聯(lián)的保險器(58)。
10.一種用于運行車輛電池(10)的方法，在所述電池中多個電池單體(12)形成單體組(14)，在所述方法中通過至少一個線路(16、18)將電能從單體組(14)引出或?qū)㈦娔芄璉入單體組(14)中，其特征在于，借助于監(jiān)視設(shè)備(34)監(jiān)視存在于所述至少一個線路(16、18)的至少一個可拆松的連接位置(28、30、32、54、56)上的電阻，所述監(jiān)視設(shè)備(34)連接在一與所述至少一個連接位置(28、30、32、54、56)并聯(lián)的并聯(lián)支路(38)中。
【文檔編號】G01R31/00GK103477494SQ201280012194
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月9日
【發(fā)明者】S·阿查默 申請人:奧迪股份公司
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