[发明专利]电池组电池的诊断

说明书

本发明涉及一种用于在具有多层结构的电池组中的临界变化、尤其是压力变化、气体形成和温度变化的诊断设备(10)，涉及一种具有这种诊断设备(10)的电池组系统(50)以及方法(100)，该方法通过该诊断设备诊断这种电池组的临界变化。根据本发明，提供一种用于确定电池组电池(12)中的物理特性相对于理论状态的临界变化的诊断设备(10)，电池组电池具有由多层(14)构成的结构，其中层(14)通过力连接来相互连接；并且电池组电池具有至少一个接收器(18)并且可选的附加地具有发射器(16)，发射器(16)布置在电池组电池(12)的壳体(20)和/或电池接触部(22)处，其中接收器(18)适于接收板声波(24)和/或扭转声波(26)并且将相应的信号(28)传输到分析单元(30)，分析单元(30)被设置用于分析表征电池组电池(12)的实际状态的一个或多个参数(32)，并且将参数与至少一个预定义的阈值(34)进行比较，其中超出或未超出阈值(34)被评估为识别出电池组电池的物理特性发生临界变化，其中在具有发射器(16)的诊断设备中，发射器(16)适于在电池组电池(12)中以沿着层(14)的传播方向来激励板声波(24)和/或扭转声波(26)。

技术领域

本发明涉及在具有多层结构的电池组中的临界变化、尤其是压力变化、气体形成和温度变化的诊断设备，涉及具有这种诊断设备的电池组系统以及涉及通过该诊断设备诊断这种电池组的临界变化的方法。

背景技术

电气或电子设备，尤其是便携式设备的使用经常依赖于电化学电池作为电能供应，即所谓的“电池组电池”或者“电池组”。电池组电池可以应用在电子设备中，诸如通信设备(例如手机、平板、计算机)、交通工具(例如汽车、飞机、船)，但是也可以应用于非便携式设备，如用于中央电能供应的备用电池组。

由于电池组电池的外部运行条件，如过高的电流强度、作用到电池壳体上或接触部上的过高的机械力、过充或过放或者过高或过低的电池电压、或者过高或过低的电池温度，电池内部的电化学均衡发生变化，电池可能进入临界状态。此外，电池可能由于老化造成的退化机制同样进入临界状态。该临界状态会导致容量损失，增加内阻或者导致放热过程。这可能不仅对设备造成危险，也会对人造成危险。最近的例子包括三星Galaxy Note 7的电池组问题或者波音787Deamliner中的电池组包燃烧问题。因此，为了能够在这些电池组发生危险之前就采取应对措施，最好尽早进行检测。

已知通过测量如电流和电压的电参量来测量电池组的充电状态(所谓的电荷状态SOC)和内阻，并由此来估计老化状态和健康状态(所谓的健康状态SOH)。此外，侵入式方法用于获得深入了解电池的化学组分以及结构。与之关联的干预措施使电池组提前老化或者导致直接损毁。关于这一点而研发非侵入式方法，通过发送和接收体声波来确定电池组的充电状态以及可能的电池状态。

上述方法的主要缺点是，所测量的体声波对材料变化和杂质的敏感度较低，其对于临界状态来说是关键性的。其原因是波包相对于电池组电池的尺寸较小，并且因此相互作用面积较小。因此需要较大的杂质(物理变化或气体量)才能获得测量信号的显著变化。因此该方法对小的杂质是不敏感的并且易受影响的，然而杂质对于电池组电池的寿命或状态至关重要。

因此，期望具有一种不损害电池组电池并且不具有现有技术的缺点的诊断方案。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种诊断方案，该诊断方案不损害电池组电池并且克服现有技术的缺点。