用于在电池系统充电时识别故障电弧的方法技术方案

本发明专利技术涉及用于在特别是铅蓄电池的电池系统(4)充电时识别故障电弧(60)的方法(58)，电池系统以电的方式串联为链(10)，链(10)通过直流电压换流器(18)来馈电。建立对应于施加到链(10)上的电压(30)的第一值(64)和对应于流过链(10)的电流(32)的第二值(70)。作为第一条件，检验第一值(64)在第一时间窗(76)之内是否改变了多于第一边界值(78)。作为第二条件，检验第二值(70)在第二时间窗(82)之内是否改变了多于第二边界值(84)。当在第三时间窗(88)之内存在第一条件和第二条件时，识别出电弧(60)。本发明专利技术此外涉及用于制造特别是铅蓄电池的电池系统(4)的方法(2)以及涉及关断设备(12)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在电池系统充电时识别故障电弧的方法
本专利技术涉及一种用于电池系统充电时识别故障电弧的方法。优选地考虑铅蓄电池作为电池系统。本专利技术此外涉及一种用于制造电池系统的方法和一种关断设备。
技术介绍
铅蓄电池通常用作汽车电池。在此电池中，通常将六个或十二个分别带有2V的电池单元串联相接。每个电池单元分别具有两个布置在稀硫酸中的铅电极，稀硫酸用作电解质。在放电状态中，硫酸铅(II)层沉积在两个电极上。在充电状态下，两个电极之一，即正电极，具有氧化铅(IV)层，而负的电极则基本上由多孔铅组成。为避免通常相对紧凑布置的电极之间的短路，在电极之间布置有分离器，例如由穿孔的、波纹式的聚氯乙烯(PVC)制成的分离器。在机械制造之后要求对铅蓄电池充电，因为铅蓄电池通常在汽车领域用作起动机电池，并且在更换起动机电池后要立即准备使用汽车。为此，要求在制造时将电压施加到铅蓄电池上确定的时间段，并且以此对铅蓄电池充电。为使得在相对短的时间段之内制造大量铅蓄电池，这些铅蓄电池通常被串联相接并且与电压源接触。为此，一方面要求使铅蓄电池相互电接触。这通常通过松动地安放连接线缆、相对简单地夹紧到铅蓄电池的各个接头来实现。但是，在此例如由于污染或安装不当，在其中一个线缆与相关的接头之间的连接可能松动。由于施加的电压，在这些组件之间可能构成电弧，通过电弧此外流过电流。换言之，以此方式无法中断充电过程。由于施加电压使用作电解质的硫酸解离，并且至少部分地形成氢，氢与氧混合并因此形成氢氧爆鸣气。通常将氢氧爆鸣气保持在相应的铅蓄电池的壳体内。然而由于制造公差，也可能形成相对大量的氢氧爆鸣气。在此情况中，为了避免铅蓄电池的壳体由于过压破裂，将壳体的封闭件打开，使得氢氧爆鸣气可以逸出。在此，此类氢氧爆鸣气云可能运动到电弧的区域内。由于通过电弧提供的火花，即特别是由于等离子体和此等离子体的相对高的温度，可能引爆氢氧爆鸣气云。这可能导致用于制造铅蓄电池的机组和布置在其处的铅蓄电池的损坏，以及导致对于在场的任何人的伤害。从US2017/0126036A1中已知一种用于电池的充电系统。WO2017/079041A1也示出了一种电池系统，通过所述电池系统可以辨识出充电时的故障。
技术实现思路
本专利技术的任务是改进电池系统的充电，其中特别是降低爆炸的风险和/或提高可靠性。关于用于电池系统充电时识别故障电弧的方法，此任务通过权利要求1的特征解决，关于用于制造电池系统的方法，此任务通过权利要求9的特征解决，以及关于关断设备，此任务通过权利要求11的特征解决。有利的改进方案和构造是相应的从属权利要求的主题。该方法用于识别故障电弧，特别是识别出在两个充电部件之间构成等离子体，其中，通过等离子体在两个充电部件之间建立或维持电流流动。为了构成此类故障电弧(ARC)需要大于最小电压的电压。例如，该最小电压取决于接触材料、电流强度和/或空气温度。特别是最小电压基本上等于15伏。通过此方法在电池系统充电时识别故障电弧。电池系统以电的方式串联接线为链。链本身通过直流电压换流器来馈电。因此实现从直流电压换流器到链的能量流动。因此，链至少部分地、优选完全地形成负载，并且直流电压换流器至少部分地、优选完全地形成源。换言之，通过直流电压换流器将直流电压施加到链上，直流电压合适地基本是恒定的。例如，将分别带有所配属的调节部的多个链彼此并联相接，这些链特别地是彼此结构相同的。链具有至少两个电池系统，优选地具有5个电池系统至50个电池系统之间，特别地具有10个电池系统至30个电池系统之间，并且例如具有15个电池系统。特别地，每个电池系统具有电解质和/或每个电池系统是电化学的电池系统。每个电池系统的电解质特别是水性的和/或在水溶液中。合适地，每个电池系统是带有水性电解质的电池系统。例如，每个电池系统具有被合适地接线的多个电化学电池单元。合适地，电池系统是结构相同的。电池系统例如是蓄电池，并且因此是可充电的。特别地，电池系统是开放系统。换言之，例如在电池系统充电时，确定的化学物质离开或例如从环境空气中接收确定的化学物，例如特别是空气、氧或氢。电池系统特别优选地是铅蓄电池，如用于机动车辆的所谓的起动电池。例如，特别是铅蓄电池的电池系统在已充电的状态中具有12伏或24伏的电压(额定电压值)。为了进行电池系统的充电合适地使用如下充电策略，该充电策略包括分段的电流和/或电压调节。特别地，为电池系统的每个可能的单元施加直至2.4伏的电压(充电电压)，例如为每个电池系统施加直至13.8伏或14.8伏的电压。由于串联接线，因此需要通过直流电压换流器提供此充电电压的数倍的电压，其中，倍数等于每链的电池系统的数量。例如，通过调节施加在链上的电压或通过调节流过链的电流来进行电池系统的充电。例如，首先调节流过链的电流。如果将电池系统充电到确定的程度，则特别地改变对施加在电池系统上并且因此施加在链上的电压的调节。方法规定，在一个工作步骤中，建立对应于施加到链上的电压的第一值。例如，施加到链的电压被直接用作第一值。替代地，根据该电压来建立第一值。例如，第一值根据该电压计算或根据特性曲线簇获知。但是，第一值至少取决于所施加的电压。在例如时间上在第一工作步骤之前或之后进行的另一工作步骤中建立第二值，第二值对应于流过链的电流。合适地，第一值和第二值的建立基本上同时进行。优选地，第一值基于如下电压，在根据其建立第二值的电流流动时施加该电压。例如，将电流直接用作第二值，或根据电流来计算第二值，或根据特性曲线簇来获知第二值。特别地，适当地测量电压或电流，以用于建立第一值和第二值，特别是直接测量电压或电流。在另一步骤中，作为(一个)第一条件，检验在第一时间窗之内第一值是否改变了多于第一边界值。改变被理解为例如增加或减少。特别地，仅检验第一值是否升高了多于第一边界值。优选地检验，在第一时间窗之内或在对应于第一时间窗的时间段之内根据其建立第一值的电压是否升高了对应于第一边界值的确定的值。优选地，如果通过直流电压换流器对链馈电，则基本上连续地检验第一条件。此外，作为(一个)第二条件，检验在第二时间窗之内第二值是否改变了多于第二边界值。改变被理解为例如增加或减少。合适地，仅检验第二值是否降低了多于第二边界值。优选地检验，在对应于第二时间窗的时间段之内，基于其建立第二值的电流是否降低了多于对应于第二边界值的确定的值。总之，因此特别是隐含地检验施加在链上的电压在确定的时间段之内是否升高，以及电流在另一时间段之内是否降低。例如，如果通过直流电压换流器为链馈电，则至少例如基本上连续地检验第二条件的存在。替代地，仅在满足第一条件时检验第二条件的存在。合适地，分别建立第一值或第二值的时间走向的导数，以用于确定第一值或第二值是否改变了多于第一边界值或第二边界值，这简化了对于两个条件的检验。如果在第三时间窗之内存在第一条件和第二条件，则识别出电弧。例如，仅时间上在第一个条件出现后才出现第二个条件时，才识别出电弧。合适地，在此也仅当存在第一条件时才检验第二条件。总之，因此特别地检验施加在链上的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在特别是铅蓄电池的电池系统(4)充电时识别故障电弧(60)的方法(58)，所述电池系统以电的方式串联为链(10)，所述链(10)通过直流电压换流器(18)来馈电，其中，/n-建立对应于施加到所述链(10)上的电压(30)的第一值(64)，/n-建立对应于流过所述链(10)的电流(32)的第二值(70)，/n-作为第一条件，检验所述第一值(64)在第一时间窗(76)之内是否改变了多于第一边界值(78)，/n-作为第二条件，检验所述第二值(70)在第二时间窗(82)之内是否改变了多于第二边界值(84)，并且/n-当在第三时间窗(88)之内存在所述第一条件和所述第二条件时，识别出电弧(60)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170731 DE 102017213174.81.用于在特别是铅蓄电池的电池系统(4)充电时识别故障电弧(60)的方法(58)，所述电池系统以电的方式串联为链(10)，所述链(10)通过直流电压换流器(18)来馈电，其中，
-建立对应于施加到所述链(10)上的电压(30)的第一值(64)，
-建立对应于流过所述链(10)的电流(32)的第二值(70)，
-作为第一条件，检验所述第一值(64)在第一时间窗(76)之内是否改变了多于第一边界值(78)，
-作为第二条件，检验所述第二值(70)在第二时间窗(82)之内是否改变了多于第二边界值(84)，并且
-当在第三时间窗(88)之内存在所述第一条件和所述第二条件时，识别出电弧(60)。


2.根据权利要求1所述的方法(58)，
其特征在于，
通过对在第四时间窗(66)内施加到所述链(10)上的电压(30)的求平均来建立所述第一值(64)，并且/或者通过对在第五时间窗(72)内流过所述链(10)的电流(32)的求平均来建立所述第二值(70)。


3.根据权利要求2所述的方法(58)，
其特征在于，
所述第四时间窗(66)或所述第五时间窗(72)的长度选择为恒定的，并且相当于所述直流电压换流器(18)的相数的两倍与所述直流电压换流器(18)的馈电频率之积的倒数或该倒数的整数倍。


4.根据权利要求2或3所述的方法(58)，
其特征在于，
所述第三时间窗(88)的长度选择为等于所述第四时间窗(66)或第五时间窗(72)的长度。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(58)，
其特征在于，
所述第一边界值(78)选择为小于12V和/或大于6V。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(58)，
其特征在于，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·米克利斯，托马斯·雷加阿尔，克里斯蒂安·施特勒布尔，
申请(专利权)人：埃伦贝格尔及珀恩斯根有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE