用于检验电池状态的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于检验至少一个电池中的电池状态、特别是用于确定电池故障的方法和设备，所述方法具有至少以下步骤：实施第一阻抗测试并确定电池的内阻，其中用具有确定的频率的电流曲线激励电池，并且测量电池的被引起的电压响应，检测并且存储所述第一阻抗测试的测量结果，以检验脉冲实施电池的负载大电流测试即HRD测试，实施第二阻抗测试，检测并且存储所述第二阻抗测试的测量结果，并且评估所述测试，其方式是，将第一阻抗测试的测量结果和第二阻抗测试的测量结果和/或负载大电流测试的测量结果这样彼此关联、特别是彼此相关地计算，以使得由此推导出电池状态、尤其是否存在有故障的电池。有故障的电池。有故障的电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检验电池状态的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于检验至少一个电池中的电池状态的方法。本专利技术的第二方面涉及一种根据权利要求14的前序部分所述的用于检验至少一个电池中的电池状态的设备。

技术介绍

[0002]例如用于机动车的电池可能已经在生产中具有所谓的电池故障。因此目的在于，尽可能早地识别所述电池故障并且分拣出有故障的电池。
[0003]最通常的电池故障可以一方面涉及电池的所谓的隔板。
[0004]电池隔板的目的在于，将电池中的阴极和阳极或者蓄电池中的负电极和正电极在空间上分隔开。隔板必须是阻隔件，所述阻隔件将两个电极彼此电隔离，以避免内部短路。然而隔板同时必须对于离子是能通过的，由此可以进行电池单体中的电化学反应。
[0005]电池隔板必须是薄的，由此内阻是尽可能小的并且可以实现高的排列密度，从而能实现好的功率数据和高的容量。此外，隔板用于吸收电解质并且在闭合的电池单体中确保气体交换。
[0006]典型的电池故障是损坏的隔板、即在英文中也称为“damaged separator”。
[0007]在称为“short separator”的电池故障的情况中存在缩短的隔板，从而未覆盖隔板和电极的板面之间的几何形状上完全的接触面。
[0008]此外可能出现不期望的所谓的物质块、即英文为“mass lump”，在制造中所述物质块作为污物积聚在电池的阴极或阳极上并且由此使电池的特性明显地变差。
[0009]也可能存在弯曲的电极板、即在英文中也称为“bent plate”，这会导致电池的短路。
[0010]另外的通常的电池故障是颠倒的极性(“reverse polarity”)。当在制造电池中疏忽地换错地使用电极时，则发生这种情况。
[0011]不仅在生产电池时可能出现电池故障，而且在运行或使用电池期间出现电池故障。因为电池在其使用寿命的过程中经受多次充电和放电过程。此外出现由于温度波动导致的负荷。这些因素促使会出现不同类型的不期望的电池故障或电池缺陷。
[0012]由DE 10 2015 005 132 A1公知了一种用于检验机动车的电池的方法，其中，测定电池的电池单体的电池单体电压，并且将测定出的电池单体电压自动地与检验参数比较。由此，在车辆工厂中更换的电池可以在其转运之前关于电池的可靠性被评估。
[0013]EP 1 037 063 A1描述了一种识别装置，其用于电池组中的故障识别，所述识别装置包括伏特计和安培计。故障识别借助确定电池组的内阻进行。
[0014]由DE 10 2013 013 471 A1公知了一种用于确定多电池单体的电池组中的引线阻抗以识别线路故障的方法。在此，当电池组内的不同的电池单体上的相应的电压差具有不同的符号时，则推断出线路故障的存在。
[0015]电池的所述内阻或阻抗极大地与频率相关。所述内阻随着增大的频率而减小并且
可能具有无功分量。因此也称为复数阻抗，并且所述复数阻抗根据数值和相位例如表示为波特图，或者根据实数部分和虚数部分则表示为轨迹图。
[0016]电池特性的最广泛的观测允许所谓的频谱阻抗测量，所述频谱阻抗测量也称为电阻抗谱、简称EIS。在此，(复数的)内阻可以在多个频率下、例如在0.1Hz至1kHz下被测量，这会将测量过程延长若干分钟。由频率响应或轨迹可以读出电化学特性。如果该轨迹例如极大地不同于典型的曲线，则可以推断出损坏。
[0017]例如由DE 10 2004 063 431 A1也获知，由电流曲线的电流时间积分和线性下降的电压响应的电压时间积分确定电池的内阻。
[0018]如同阐述的那样，所述阻抗谱(EIS)以公知的方式被使用在电化学系统、即电池、例如铅酸电池中，以便对系统的电化学特性进行分析、表征和检测。在所述测量技术中，将正弦信号的具有例如在μHz和MHz之间的频率范围的频谱施加给蓄能器、例如电池，并且分析频率响应。
[0019]阻抗反映幅度增大和相位移。所述阻抗在不同的频率、即从多个千赫兹下至毫赫兹范围内的频率下被测定，以便由此检测电池的阻抗谱。由于温度、充电状态(State of Charge，SOC)或电流负载导致的电池特性改变以相应地改变的阻抗曲线反映。
[0020]由EP 1 892 536 A1也公知的是，监测老化状态(SoH)、充电状态(SoC)和功能实现程度(SoF)，由此实施阻抗谱测量。在阻抗谱测量中，电池无负载，从而所述方法仅仅适用于确定运行状态、即充电状态和老化状态。这两个参量通过在小的负载电流下和在限定的温度下当前能得出的容量或在完全充电状态中能得出的最大容量来计算。
[0021]由此出发，DE 10 2016 216 664 A1提出一种用于确定至少部分地电驱动的车辆的低压电池的功能可靠性的方法，所述低压电池被加载检验脉冲，其中，电池的功能可靠性由在检验脉冲期间得出的电池电压曲线与预定的功能要求的相关性得出，其中，当在检验脉冲期间的电池电压曲线符合多个独立的检验标准时，则给出功能可靠性。
[0022]因此在公知的方法中，为了准确地识别多个故障而首先进行用于确定电池的故障的唯一的测试。
[0023]在公知的方法中，为了准确地识别电池故障而首先实施对电池的单个测量。接着将电池在数周内放在隔离站中，也就是说，例如被贮存在仓库中。然后电池再一次被测试，以便可以尽可能确定另外的故障。
[0024]这是不利的，因为大量电池要被贮存数周，这导致巨大的仓储费用。
[0025]通过所述公知的检验方法同样只能识别五个最通常的故障中的最多三个故障。所述最通常的故障中的两个故障在电池交付之后并且在1至2年的运行持续时间之后才能被确定。
[0026]所述故障识别与在预定的测试时间内的故障影响程度相关。在制造电池中的通常的测试是大电流测试(HRD)。然而借助于所述测试只能识别下述故障，所述故障具有直接不同的电测量、例如明显地有缺陷的电池单体或中断的电池单体层。
[0027]然而为了已经在新制造的电池中在质量控制中可以确定，电池是否具有导致高的电压损失或容量损失的故障，而要将电池贮存在“隔离站”中，以便然后在若干周之后可以实施对电压损失或容量损失的检验。
[0028]通过公知的测试方法，电池故障的一部分也在电池的长期的机械负荷或热负荷之
后或者经过老化才会生效，例如弯曲的板会在一定的振动或老化(硫酸盐化)之后导致短路。
[0029]此外，公知的现有技术的缺点在于，仅能不充分地确定电池的功能实现。

技术实现思路

[0030]从前述的缺点出发，本专利技术的任务在于，提供一种开头所述类型的方法以及设备，所述方法以及设备以简单的方式实现特别早地并且准确地识别电池故障。
[0031]该任务通过根据权利要求1所述的用于检验至少一个电池中的电池状态的方法来解决。该任务同样通过根据权利要求14所述的用于检验至少一个电池中的电池状态的设备来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检验至少一个电池(10)中的电池状态的方法，其特别是用于确定电池故障，所述方法至少具有以下步骤：实施第一阻抗测试(1)并确定所述电池(10)的内阻，其中用具有确定的频率的电流曲线激励所述电池(10)，并且测量所述电池(10)的被引起的电压响应，检测并且存储所述第一阻抗测试(1)的测量结果(5)，以检验脉冲或放电脉冲实施所述电池(10)的负载大电流测试(3)，实施第二阻抗测试(2)，检测并且存储所述第二阻抗测试(2)的测量结果(6)，评估(7)所述测试，其方式是，将所述第一阻抗测试(1)的测量结果、所述第二阻抗测试(2)的测量结果和/或所述负载大电流测试(3)的测量结果彼此关联、特别是彼此相关地计算，以使得由此推导出电池状态，尤其是否存在有故障的电池。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一阻抗测试(1)的测量结果和所述第二阻抗测试(2)的测量结果之间的差(8)，以便由此推导出，所述差值(8)是否处于预定的边界(9)或预定的区间(9)之外。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述大电流负载测试(3)实施大约1至10秒、特别是3秒的持续时间。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将各个测量的测量值、特别是所述第一阻抗测试(1)的测量值和所述第二阻抗测试(2)的测量值和/或所述负载大电流测试(3)的测量值能自由配置地彼此关联。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在一个电池(10)上实施多个、特别是3个和5个之间的单个测试方法，并且将各个测量结果的结果彼此关联，以便然后识别有故障的电池(10)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述电池(10)上的测试方法是所述电池(10)在恒定的电流下的放电、在恒定的电压下的放电、在恒定的功率下的放电、直流电压内阻测量或交流电阻的测量，其中，特别是将所述测试方法的一些测试方法或所有测试方法在测试顺序中依次实施，并且将相应的测量结果彼此组合。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述电池(10)的第一阻抗测试(1)和/或第二阻抗测试(2)在固定的频率下、特别是在大约1kHz的频...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：CMWTEC技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：