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Verfahren zur Überwachung von Batteriezellen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000187727D
Publication Date: 2009-Sep-17
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Abstract

Hybridfahrzeuge bzw. Elektrofahrzeuge werden teilweise bzw. ausschließlich durch elektrische Energie angetrieben werden. Hybridfahrzeuge weisen meist eine Verbrennungsmaschine, einen Elektroantrieb und einen oder mehrere elektrochemische Energiespeicher auf. Elektrofahrzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass sie ausschließlich durch einen Elektroantrieb angetrieben werden, welcher aus einem elektrochemischen Energiespeichers mit Energie versorgt wird. Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzellen umfassen in der Regel eine Brennstoffzelle zur Energiewandlung, einen Tank für flüssige oder gasförmige Energieträger, einen elektrochemischen Energiespeicher und einen Elektroantrieb.

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Verfahren zur Überwachung von Batteriezellen

Hybridfahrzeuge bzw. Elektrofahrzeuge werden teilweise bzw. ausschließlich durch elektrische Energie angetrieben werden. Hybridfahrzeuge weisen meist eine Verbrennungsmaschine, einen Elektroantrieb und einen oder mehrere elektrochemische Energiespeicher auf. Elektrofahrzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass sie ausschließlich durch einen Elektroantrieb angetrieben werden, welcher aus einem elektrochemischen Energiespeichers mit Energie versorgt wird. Elektrofahrzeuge mit Brennstoffzellen umfassen in der Regel eine Brennstoffzelle zur Energiewandlung, einen Tank für flüssige oder gasförmige Energieträger, einen elektrochemischen Energiespeicher und einen Elektroantrieb.

Der Elektroantrieb des Hybridfahrzeuges ist meist als Starter-Generator und/oder als Vollantrieb ausgeführt. Als Starter-Generator ersetzt er den normalerweise vorhandenen Anlasser und die Lichtmaschine. Bei einer Ausführung als Vollantrieb kann ein zusätzliches Drehmoment, d.h. ein Beschleunigungsmoment, zum Vortrieb des Fahrzeugs beigetragen werden. Im Generatorbetrieb ermöglicht er eine Rekuperation von Bremsenergie zur Bordnetzversorgung.

Bei einem reinen Elektrofahrzeug wird die Antriebsleistung allein durch den Elektroantrieb bereitgestellt. Beiden Fahrzeugtypen, Hybrid- und Elektrofahrzeug, ist gemein, dass große Mengen elektrischer Energie bereitgestellt und transferiert werden müssen. Die Steuerung des Energieflusses erfolgt über eine Elektronik, welche meist als Hybrid-Controller bezeichnet wird. Der Hybrid-Controller entscheidet unter anderem, ob und in welchem Maß dem

Energiespeicher Energie entnommen oder zugeführt wird. Die Energieentnahme aus der Brennstoffzelle oder dem Energiespeicher dient allgemein zur Darstellung von Antriebsleistung und zur Versorgung des Fahrzeugbordnetzes. Die Energiezuführung dient der Aufladung des Energiespeichers bzw. zur Wandlung von Bremsenergie in elektrische Energie (regeneratives Bremsen). Bei Hybridfahrzeugen kann der Energiespeicher während des Fahrbetriebs wieder aufgeladen werden. Die hierfür benötigte Energie stellt der

Verbrennungsmotor bereit.

Als Energiespeicher kommen vorzugsweise Bleibatterien, Doppelschichtkondensatoren, Nickel-Metallhydrid- oder Lithium-Ionen-Zellen zum Einsatz. Die Batteriezellen sind in den meisten Fällen in einem gasdichten Metallgehäuse untergebracht. Eine spezielle Ausführungsform des Gehäuses bei Lithium-Ionen-Zellen ist der sogenannte „Softpack“. Dieser besteht aus einer Aluminiumverbundfolie. Da diese Folie dünn (100-200 Mikrometer Wandstärke) und flexibel ist, wird eine in solcher Weise gehäuste Zelle als „Softpack“ bezeichnet.

Die Überwachung des Innendrucks der Zelle ist von entscheidender Bedeutung. Ein schleichender nachlassender Druck kann auf eine betriebsbedingte elektrochemische Alterung oder eine beginnende Undichtigkeit der Verpackungsfolie hinweise...