用于确定位于电池组电池中的气体量的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于确定位于电池组电池（1）中的气体（21）的量的方法，其中所述电池组电池（1）具有初始体积并且所述方法至少具有以下步骤：a)在第一环境压力（19）下将所述电池组电池（1）浸入具有经定义密度的非导电液体（3）中；b)产生与所述电池组电池（1）的下沉力相反地定向的提升力；c)将所述环境压力改变为第二环境压力（19）并测量所述电池组电池（1）在所述非导电液体（3）中的取决于所述环境压力（19）的浮力；d)在考虑所述第一环境压力和所述第二环境压力、针对所述环境压力确定的浮力、所述非导电液体（3）的温度和所述液体的密度的情况下确定位于所述电池组电池（1）中的气体（21）的量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
用于确定位于电池组电池中的气体量的方法和设备


[0001]本专利技术涉及用于确定位于电池组电池中的气体量的方法和设备。

技术介绍

[0002]电池组电池，例如在电动车辆的牵引电池组中应用的电池组电池，通常具有多个所谓的软包电池。这些软包电池在此被构造为使用有电阻的软包膜以持久且紧密地包围布置在其中的电池堆叠。为此，所述电池堆叠例如具有阳极层、阴极层和隔板层、电解质和导体接片（Ableiterf
ä
hnchen），以便将产生的电流通过导体接片（Ableitertab）传导至位于软包电池外侧上的接触部。
[0003]为了确定锂离子软包电池的长期耐用性，需要确定软包电池中的气体形成和由此带来的压力增加。利用以这种方式获得的信息，可以创建物理和经验的模型并为其配备数据，所述模型允许在不同的使用场景下预测气体形成。
[0004]为此，例如已知将通过软包电池或所谓的气囊的膨胀而表现出的软包电池体积变化用于测量气体形成。为此，已知使用例如在US 2019/0280333A1中描述的阿基米德原理。这种方法的缺点在于，一旦软包电池完全充满气体，就只会再增加软包电池内的压力，而体积却不再变化。因此，利用这种方法只能测量起始的，即初始的气体形成。
[0005]还已知：确定位于软包电池中的气体量，其方式是在经定义体积的真空中打开所述软包电池，以便然后从在此过程中测量的压力增加中推导出所述气体量的体积。在这种用于确定软包电池中包含的气体量的第二种方法中，需要为了测量的目的而破坏待检查的软包电池。然而，由此却并不可能在更长的时间段内观察软包电池中的气体形成。取而代之，如果应当在不同的荷电状态和温度下创建针对气体形成的模型，则需要极大量待测试的软包电池。此外，在该方法中会出现以下缺点：所确定的气体量明显受到气体在分别使用的电解质中的溶解能力的影响。气体在电解质中的溶解能力又在很大程度上取决于电池组电池或软包电池中存在的压力和取决于温度，从而使待确定的气体量也在很大范围内取决于在进行所述确定的时间点时存在着的（herrschend）温度以及接下来存在的测量压力。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的任务是至少部分地解决现有技术中产生的问题。特别是应当说明一种方法和一种设备，所述方法和设备能够经改进地确定电池组电池中包含的气体量。特别地，对所述气体量的确定应当以非破坏的方式进行，以便能够以非破坏的方式并且在不同温度下通过对电池组电池重复地和在时间段内分布地进行测量来确定所述气体量。
[0007]具有根据本专利技术的特征的方法有助于解决这些任务。有利的扩展是接下来描述的主题。在说明书中列出的各个特征可以以技术上有意义的方式相互组合，并且可以通过来自说明书的解释性事实和/或来自附图的细节加以补充，其中示出了本专利技术的其他实施变型。
[0008]在当前情况下，提出了一种用于确定位于电池组电池中的气体量的方法，其中所
述电池组电池具有初始体积并且所述方法至少具有以下步骤：a)在第一环境压力下将所述电池组电池浸入具有经定义的密度的非导电液体中；b)产生与所述电池组电池的下沉力（Abtriebskraft）相反地定向的提升力（Hebekraft）；c)将所述环境压力改变为第二环境压力并测量所述电池组电池在所述液体中的取决于所述环境压力的浮力（Auftriebskraft）；d)在考虑所述第二环境压力、针对所述第二环境压力确定的浮力、所述液体的温度和所述液体的密度的情况下确定位于所述电池组电池中的气体量。
[0009]在该方法中，在第一步骤a)中将待检查的电池组电池浸入非导电液体中。这是通过将所述电池组电池完全浸入所述液体中来完成的。所述液体本身不导电，即所述液体不能传导电流，并且所述液体还具有已知的密度，例如可以以克/立方厘米为单位说明所述密度。
[0010]在此，所述第一环境压力例如可以是执行所述测量的地球大气位置处的静水力学气压。该压力是由直立在地球表面或主体上的气柱的重力产生（表示）的。因此例如根据标准，海平面上大气的平均气压为101325[Pa]。然而，所述第一环境压力也可以是测量位置上实际当前存在的气压，或者如果应当实现对全部都在相同气压下进行的不同测量的特别好的可比性和再现，则所述第一环境压力可以是标准化气压。在这种情况下，例如大气的平均气压可以是101325[Pa]。特别是为了在已达到其最大体积的完全填充的电池组电池的情况下确定气体量而已经是有意义的是：将所述第一环境压力选择为使其大于位于所述电池组电池中的气体压力。
[0011]在下一个步骤b)中产生提升力，该提升力与由所述电池组电池产生的下沉力相反地定向。所述提升力用于将所述电池组电池以悬浮状态保持在所述液体中。
[0012]在随后的步骤c)中，将在包围所述液体和所述电池组电池的介质中存在着的环境压力增加到第二环境压力。在所述环境压力增加到所述第二环境压力期间，借助于单个测量或替代地连续地测量由所述提升力和所述下沉力所产生的所述电池组电池的浮力。
[0013]然后在该方法的第四步骤d)中确定位于所述电池组电池中的气体量，其中使用第一和第二环境压力、针对这些环境压力确定的浮力、非导电液体的温度和所述液体的密度。
[0014]在此，首先假设所述浮力是基于根据以下公式的一般气体等式（Gasgleichung）计算的：在此尤其是可以确定或使用以下参数：m=力[N]；例如m
浮力
；m
下沉力
；m
提升力
；m
测量
n=位于所述电池组电池中气体的物质量[mol（摩尔）]R=通用气体常数；[8.3144]T=以开尔文[K]为单位的温度p=环境压力[Pa]V=全新状态下所述电池组电池的体积；容纳设备的体积
ρ
液体
=非导电液体的比密度[克/cm3]。
[0015]可以将容纳设备用于在浸入期间将所述电池组电池固定在经定义的和稳定的位置上。在构建为所谓的软包电池的电池组电池的情况下可能发生：这些电池组电池当浸入时就可能已经由于其自重而变形。在此情况下，所述容纳设备可以提供补救措施并确保电池组电池在没有更大程度变形的情况下浸入。在此，这些变形中作为例外的是：由于包含在所述电池组电池中的气体的体积变化而引起的变形。这种变形即使是在使用所述容纳设备的情况下也是可能的。特别地，在此如果有气囊设置在所述电池组电池上并填充有气体，则所述气囊可能变形。在电池运行中，所述容纳设备还确保形状稳定性和可再现的电特性参量。否则，活性材料的气体形成和体积功（Volumenarbeit）可能导致该电池中电极板（Elektrodenbl
ä
tter）的接触损失（Kontaktverlust）。
[0016]例如，可以通过简单的温度传感器来检测以及在需要时连续监视非导电液体的温度。
[0017]确定气体量还需要的浮力可以在所述方法的步骤d)中根据以下公式确定：m
浮力
=m
下沉力
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于确定位于电池组电池（1）中的气体（21）的量的方法，其中所述电池组电池（1）具有初始体积并且所述方法至少具有以下步骤：a)在第一环境压力（19）下将所述电池组电池（1）浸入具有经定义的密度的非导电液体（3）中；b)产生与所述电池组电池（1）的下沉力相反地定向的提升力；c)将所述环境压力改变为第二环境压力（19）并测量所述电池组电池（1）在所述液体（3）中的取决于所述环境压力（19）的浮力；d)在考虑所述第一环境压力和所述第二环境压力、针对所述环境压力确定的浮力、所述非导电液体（3）的温度和所述液体的密度的情况下确定位于所述电池组电池（1）中的气体（21）的量。2.根据前一项权利要求所述的方法，其中，在步骤a)至d)期间将所述非导电液体（3）和所述电池组电池（1）保持在经定义的温度。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为第二环境压力选择比所述电池组电池（1）中的内部气压（20）更高的压力。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为第二环境压力选择比所述电池组电池（1）中的内部气压（20）更低的压力。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述提升力被选择为，使得所述提升力与所述浮力一起大于或等于所述电池组电池（1）的下沉力。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d)中附加地考虑所述气体（21）在存在于所述电池组电池（1）中的液体（22）中的取决于温度的溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：