用于识别多个电化学存储单元中的温度升高的方法和设备技术

提出用于识别多个电化学存储单元中的温度升高的一种方法和一种设备。根据本发明专利技术，在此求得分别与存储单元热耦合的PTC元件的电串联电路的电特征参量，以及当对所述电特征参量的分析结果达到预定义的阈值时，识别出多个电存储单元之一的温度升高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提出用于识别多个电化学存储单元中的温度升高的一种方法和一种设备。根据本专利技术，在此求得分别与存储单元热耦合的PTC元件的电串联电路的电特征参量，以及当对所述电特征参量的分析结果达到预定义的阈值时，识别出多个电存储单元之一的温度升高。【专利说明】用于识别多个电化学存储单元中的温度升高的方法和设备
本专利技术涉及用于识别多个电化学存储单元中的温度升高的一种方法以及一种设 备。本专利技术的目标尤其是识别针对称为电池单元的"热失控"（thermal runaway)现象的 附加防护（Absicherung)。
技术介绍
电池在能量输出时以及在能量消耗时会被加热。这种电池系统的最佳运行温度大 约是+5°C至+35°C。从大约+40°C的运行温度开始，电池寿命减小。因此满足大约8-10年 寿命的要求只能通过利用主动热管理系统对电池进行足够的热调节来实现，在该热调节中 单元在所有运行状态下都保持在低于+40°C的热非临界状态下。此外为了达到电池单元的 老化同步，不同单元之间的温度梯度只允许为大约5K。 为了避免偶尔对车辆的有危险的损坏(例如车辆火灾)，在所有情形下都必须通过 快速的温度升高识别和对安全装置的激活来避免作为事故(即干扰情况）结果的电池的"热 失控"。 因此，用于测量单元温度和为了锂离子或锂聚合物电池的安全和延迟老化的运行 而控制有效的热管理系统的温度传感器是重要的以及不可放弃的系统部件。 因此本专利技术的任务是：尤其是为空气冷却的锂离子或锂聚合物电池系统提供价格 低廉和快速起动的温度检测概念的实现。
技术实现思路
上面提到的需求根据本专利技术通过一种用于识别多个电化学存储单元中的温度升 高的方法实现。多个电化学存储单元在此例如可以由锂离子（Li离子)和/或锂聚合物单元 构建而成。这样的单元例如作为牵引电池使用，也就是用于驱动可电驱动的车辆。有利地， 用于应用根据本专利技术方法的电化学存储单元不需要相互热耦合。换句话说，在该复合物中 的唯一的电化学存储单元的温度升高可以得到识别，而无需为此设置单独的分析装置。根 据本专利技术，该方法包括步骤：求得分别与存储单元热耦合的PTC元件的电串联电路的电特 征参量。换句话说，借助对PTC元件的串联电路的电流、电压或电阻的测量来开始。这可以 在运行进行期间持续地、一次性或以预定义的间隔（由时间和/或事件控制地)进行。接着， 当对PTC元件的电特征参量的分析结果达到预定义的阈值时，识别出多个电存储单元之一 的温度升高。换句话说，分析所述电特征参量并且在此例如求得电阻、电流或电压(这些特 征参量的组合也是可以的)并且与预定义的阈值相比较。只要达到该阈值，就识别出多个电 存储单元中至少一个的临界温度升高。根据本专利技术的方法在此在构造简单和运行毫无问题 的同时使得可以提高在电储能器的能量取出或能量供应时的安全性以及确保电储能器的 长的寿命。 从属权利要求展示了本专利技术的优选扩展。 阈值可以被选择为绝对值(单数参量)和/或被选择为电特征参量每时间单位的变 化。在使用选项"每时间单位的特征参量变化"的情况下，可以为不同的绝对特征值范围设 定不同的阈值。单数标识使得可以特别简单地确定多个电化学存储单元内的临界温度值， 而通过电特征参量每时间单位的变化可以继续地(动态地）检验电化学存储单元内的过程。 在此还可以求得电特征参量关于时间的变化。对特征参量变化的直接测量提供以 下优点：为了与根据选项"每时间单位的特征参量变化"的阈值相比较不需要存储在已过去 的时刻求得的值，并且可以更为快速地分析温度变化并对该温度变化做出反应。 优选地，将阈值预定义为电阻并且在此将该阈值选择为，使得在所有电化学存储 单元(或布置在这些电化学存储单元上的PTC元件)的共同预定义温度时所求得的电阻明显 低于预定义的阈值。例如，该阈值可以比所述串联电路在预定义温度时的电阻高10%、20%、 30%或40%。预定义温度在此例如可以被设定为PCT元件的标称温度。换句话说，电阻关于 温度的特性从该标称温度开始剧烈变化，由此多个电化学存储单元中至少一个单元的变化 了的特性可以被用测量技术简单地求得。 根据本专利技术的另一方面，提出一种用于识别多个电化学存储单元中的温度升高的 设备。该设备在此包括多个PTC元件的电串联电路。这些PTC元件在此可以与在特定类型 的电化学存储单元中的应用匹配，其方式是这些PTC元件的标称温度位于对于存储单元来 说临界的温度范围中。此外该设备包括用于求得PTC元件的电串联电路的电特征参量的分 析单元。如结合根据本专利技术的方法所讲述的，该电特征参量例如可以是电流、电压、电阻或 上述参量的任意组合。该分析单元被设计为求得PTC元件的电串联电路的电特征参量。这 例如可以通过该串联电路两侧的两个电连接端("测量抽头"）来加以保证，所述两个电连接 端与分析单元电连接。此外该分析单元被设计为当PCT元件的电特征参量的分析结果达到 预定义的阈值时识别出该串联电路中的温度升高。通过这种方式提供具有小电缆敷设耗费 以及仅有一个分析单元用于多个电化学存储单元的简单结构。 优选地，PTC元件被设计为分别与第二多个电化学存储单元中的一个电化学存 储单元热耦合。利用热耦合描述这样的一种布置，在该布置情况下PTC元件的温度通过 在测量技术方面有意义的方式与相应电化学存储单元的温度相关。为此PTC元件尤其 是可以被放置在电化学存储单元的所谓"底板（cap-plate)"（德语："P〇lplatten"或 "Polanschlilsse"）上。这样的布置在构建电化学存储器时提供了很大的自由空间。 优选地，PTC元件可以具有在介于50°C和80°C之间、优选介于60°C和70°C之间的 范围中的标称温度。这些温度范围已被证明对于应用于电化学存储单元是有利的，能够延 长电化学存储单元的寿命。 此外优选的是，所述分析单元被设计为获得其它传感器装置的测量信号并借助所 述测量信号进行温度升高的真实性检查。换句话说，另外的传感器装置可以连接到所述分 析单元或者已经连接到所述分析单元，借助它们可以求得用于求得电化学存储单元的运行 状态、尤其是电化学存储单元的温度的特征参量。这提供了最佳可能地防护电化学存储器 的运行的优点。 根据本专利技术的另一方面，提出一种电化学存储器，包括多个电化学存储单元和前 面作为第二专利技术方面讨论的设备。得到类似于上述实施的特征、功能以及优点。 【专利附图】【附图说明】 下面参照附图详细描述本专利技术的实施例。在图中： 图1示出典型PTC元件的电阻-温度图； 图2示出具有根据本专利技术的设备的电化学存储器的实施例的示意性俯视图；以及 图3示出图解根据本专利技术方法的实施例的步骤的流程图。 【具体实施方式】 图1示出可以根据本专利技术使用的PTC元件的电阻关于温度的变化曲线。在图1中 线性地示出横轴以及对数地示出纵轴。在温度〇 °C至反应温度Ta之间，该电阻基本上线性 变化并且略微下降。在反应温度Ta和标称温度Tn之间，该电阻关于温度基本上线性上升。 从标称温度Tn开始，该电阻关于温度的特性就剧烈变化。在标称温度Tn和最终温度Te之 间，该电阻近似指本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于识别多个电化学存储单元（2）中的温度升高的方法，包括步骤：‑求得（100）分别与存储单元热耦合的PTC元件（3）的电串联电路的电特征参量，以及‑当对所述电特征参量的分析结果达到预定义的阈值时，识别出（200）电存储单元（2）之一中的温度升高。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S布茨曼，J伯梅，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE