DE102024114576A1

DE102024114576A1 - Method for checking the electrical connection of battery cells in a vehicle battery and electronic computing device

Info

Publication number: DE102024114576A1
Application number: DE102024114576.5A
Authority: DE
Inventors: Dirk Linse; Malte Koster
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2024-05-24
Filing date: 2024-05-24
Publication date: 2025-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer elektrischen Anbindung von Batteriezellen (10) in einer Fahrzeugbatterie, welche eine Vielzahl an mittels eines Zellkontaktierungssystems zu einem Batteriezellkomplex (16) verschalteten Batteriezellen (10) umfasst, welcher eine Vielzahl von seriell miteinander verschalteten Batteriezellverbünden (13) umfasst, in welchen die Batteriezellen (10) jeweils parallel miteinander verschaltet sind, bei welchem für die Überprüfung Batteriezellgruppenmesswerte von zueinander baugleichen Batteriezellgruppen (18a, 18b) miteinander verglichen werden und festgestellt wird, dass in zumindest einer der Batteriezellgruppen (18a, 18b) wenigstens eine stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems fehlerhaft an eine zugeordnete Batteriezelle (10) angebunden ist, wenn die Batteriezellgruppenmesswerte der Batteriezellgruppen (18a, 18b) um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert (22) voneinander abweichen. The invention relates to a method for checking the electrical connection of battery cells (10) in a vehicle battery, which comprises a plurality of battery cells (10) connected to form a battery cell complex (16) by means of a cell contacting system, which comprises a plurality of battery cell assemblies (13) connected in series, in which the battery cells (10) are connected in parallel, in which, for the purpose of checking, battery cell group measurements of identical battery cell groups (18a, 18b) are compared with each other and it is determined that in at least one of the battery cell groups (18a, 18b) at least one current-carrying component of the cell contacting system is incorrectly connected to an associated battery cell (10) if the battery cell group measurements of the battery cell groups (18a, 18b) deviate from each other by more than a predetermined limit value (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer elektrischen Anbindung von Batteriezellen in einer Fahrzeugbatterie sowie eine elektronische Recheneinrichtung.The invention relates to a method for checking the electrical connection of battery cells in a vehicle battery and to an electronic computing device.

Aus der DE 10 2014 100 077 B4 ist ein Verfahren zum Ausgleichen von Batterieladungszuständen in einer Batterie mit mehreren Abschnitten bekannt. Bei dem Verfahren wird ein Funktionszustand eines ersten Abschnitts der Batterie mit mehreren Abschnitten ermittelt. Weiterhin wird ein Funktionszustand eines zweiten Abschnitts der Batterie mit mehreren Abschnitten ermittelt. Weiterhin werden eine Beziehung zwischen einer Differenz zwischen dem Funktionszustand des ersten Abschnitts und dem Funktionszustand des zweiten Abschnitts und eine Differenz zwischen einem Ladungszustand des ersten Abschnitts und einem Ladungszustand des zweiten Abschnitts nach einer ersten Zeitdauer ermittelt. Es ist vorgesehen, dass die Beziehung und gegenwärtige Ladungszustände des ersten und des zweiten Abschnitts verwendet werden, um Energie zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt umzuverteilen.From the DE 10 2014 100 077 B4 A method for balancing the charge states of a multi-section battery is known. In this method, the operating state of a first section of the multi-section battery is determined. Furthermore, the operating state of a second section of the multi-section battery is determined. Additionally, a relationship between the difference between the operating state of the first section and the operating state of the second section, as well as a difference between the charge state of the first section and the charge state of the second section after a certain time period, are determined. It is intended that this relationship and the current charge states of the first and second sections are used to redistribute energy between the first and second sections.

Weiterhin ist aus der DE 10 2020 201 697 B3 zur Kategorisierung einer Batterie hinsichtlich ihrer weiteren Handhabungseignung ein Verfahren bekannt, bei welchem im Betrieb der Batterie eine Vielzahl von sicherheitsrelevanten und lebensdauerrelevanten Betriebsgrößen für wenigstens eine Batteriezelle der Batterie erfasst werden. Mittels einer zweistufigen Auswertung wenigstens einer der Betriebsgrößen und/oder einer daraus abgeleiteten Rechengröße wird dann eine Kategorisierungsgröße bestimmt. Dabei wird in einer ersten Stufe für wenigstens eine sicherheitsrelevante Betriebsgröße eine Sicherheitsgröße abgeleitet und mit einem zugeordneten Schwellwert verglichen. Für den Fall, dass der Schwellwert oder einer der gegebenenfalls mehreren Schwellwerte unterschritten wird, wird in einer zweiten Stufe mittels einer Mehrzahl von lebensdauerrelevanten Betriebsgrößen eine Auswahlprognose erstellt. Die Kategorisierungsgröße wird dann anhand der Auswahlprognose bestimmt.Furthermore, from the DE 10 2020 201 697 B3 A method is known for categorizing a battery with regard to its suitability for further handling. In this method, a multitude of safety-relevant and service life-relevant operating parameters are recorded for at least one battery cell during operation. A categorization parameter is then determined by means of a two-stage evaluation of at least one of the operating parameters and/or a calculated parameter derived therefrom. In the first stage, a safety parameter is derived for at least one safety-relevant operating parameter and compared with an associated threshold value. If the threshold value, or one of the potentially multiple threshold values, is undershot, a selection prediction is generated in a second stage using a plurality of service life-relevant operating parameters. The categorization parameter is then determined based on this selection prediction.

Weiterhin ist aus der DE 10 2016 119 253 A1 ein Verfahren zum Abschätzen eines Zustands eines Batteriesystems bekannt. Hierbei kann ein strombegrenzter Leistungszustand und/oder ein spannungsbegrenzter Leistungszustand unter Verwendung eines Batteriesystemmodells unter Verwendung eines nicht-linearen Widerstandselements abgeschätzt werden.Furthermore, from the DE 10 2016 119 253 A1 A method for estimating the state of a battery system is known. In this method, a current-limited performance state and/or a voltage-limited performance state can be estimated using a battery system model employing a non-linear resistance element.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, mittels welcher besonders einfach eine elektrische Anbindung von Batteriezellen in einem bereits hergestellten Batteriezellkomplex überprüft werden kann.The object of the present invention is to provide a solution by which the electrical connection of battery cells in an already manufactured battery cell complex can be checked in a particularly simple way.

Diese Aufgabe wird durch erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claims. Further possible embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims, the description, and the figures. Features, advantages, and possible embodiments set forth in the description for one of the subject matter of the independent claims are to be regarded, at least analogously, as features, advantages, and possible embodiments of the respective subject matter of the other independent claims, as well as of any possible combination of the subject matter of the independent claims, optionally in conjunction with one or more of the dependent claims.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer elektrischen Anbindung von Batteriezellen in einer Fahrzeugbatterie. Die Fahrzeugbatterie ist dazu eingerichtet, elektrische Energie für einen elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Das bedeutet, dass die Fahrzeugbatterie elektrische Energie für eine Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann, wodurch mittels der von der Fahrzeugbatterie bereitgestellten elektrischen Energie das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Die Fahrzeugbatterie umfasst eine Vielzahl an mittels eines Zellkontaktierungssystems zu einem Batteriezellkomplex verschalteten Batteriezellen. Bei diesen Batteriezellen handelt es sich insbesondere um jeweilige Rundzellen. Das Zellkontaktierungssystem kann eine Vielzahl an jeweiligen Zellverbindern umfassen, wobei mittels eines Zellverbinders jeweils zwei Batteriezellen miteinander verbunden sind. Der Batteriezellkomplex umfasst eine Vielzahl von seriell miteinander verschalteten Batteriezellverbünden. In diesen jeweiligen Batteriezellverbünden sind die Batteriezellen jeweils parallel miteinander verschaltet. Das bedeutet, dass sämtliche Batteriezellen eines jeweiligen Batteriezellverbunds parallel miteinander verschaltet sind und wiederum die mehreren Batteriezellverbünde seriell verschaltet sind. Die Batteriezellen können insbesondere zu den jeweiligen Batteriezellverbünden miteinander verbunden werden, indem die Batteriezellen durch Verbinden mit den Zellverbindern des Zellkontaktierungssystems miteinander verschaltet werden. Sämtliche Batteriezellverbünde werden wiederum zu dem Batteriezellkomplex für die Fahrzeugbatterie miteinander verbunden.The invention relates to a method for verifying the electrical connection of battery cells in a vehicle battery. The vehicle battery is designed to provide electrical energy for the electric powertrain of a motor vehicle. This means that the vehicle battery can provide electrical energy for a traction motor of the motor vehicle, thereby enabling the motor vehicle to be electrically driven by the electrical energy provided by the vehicle battery. The vehicle battery comprises a plurality of battery cells connected to form a battery cell complex by means of a cell contacting system. These battery cells are, in particular, cylindrical cells. The cell contacting system can comprise a plurality of individual cell connectors, with each cell connector connecting two battery cells to each other. The battery cell complex comprises a plurality of battery cell assemblies connected in series. Within these individual battery cell assemblies, the battery cells are connected in parallel. This means that all battery cells of a given battery cell assembly are connected in parallel, and the multiple battery cell assemblies are, in turn, connected in series. The battery cells can be interconnected to form their respective battery cell assemblies by connecting them using the cell connectors of the cell contacting system. All battery cell assemblies are then connected together to form the battery cell complex for the vehicle battery.

Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass für die Überprüfung Batteriezellgruppenmesswerte von zueinander baugleichen Batteriezellgruppen miteinander verglichen werden. Eine jeweilige Batteriezellgruppe kann einen Batteriezellverbund oder mehrere Batteriezellverbünde umfassen. Maximal kann eine Batteriezellgruppe eine Hälfte des gesamten Batteriezellkomplexes umfassen. Die zueinander baugleichen, für die Überprüfung herangezogenen Batteriezellgruppen sind insbesondere symmetrisch zueinander aufgebaut und umfassen eine zueinander gleiche Anzahl an Batteriezellen. Es handelt sich somit bei den für die Überprüfung herangezogenen Batteriezellgruppen um miteinander vergleichbare Batteriezellgruppen. Für die Überprüfung wird wenigstens ein Batteriezellgruppenmesswert für jede der untersuchten Batteriezellgruppen herangezogen. Es kann somit ein erster Batteriezellgruppenmesswert einer ersten der Batteriezellgruppen mit einem zweiten Batteriezellgruppenmesswert der zweiten Batteriezellgruppe verglichen werden. Weichen die miteinander verglichenen Batteriezellgruppenmesswerte der Batteriezellgruppen um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert voneinander ab, dann wird festgestellt, dass in zumindest einer der untersuchten Batteriezellgruppen wenigstens eine stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems fehlerhaft an ein zugeordnete Batteriezelle angebunden ist. Diese Einschätzung erfolgt unter der Annahme, dass sämtliche Batteriezellen der untersuchten Batteriezellgruppen sowie sämtliche diese Batteriezellen miteinander verbindenden Zellverbinder des Zellkontaktierungssystems fehlerfrei sind. Aufgrund der baugleichen Ausgestaltung der im Rahmen der Überprüfung miteinander verglichenen Batteriezellgruppen können diese miteinander verglichenen Batteriezellgruppen auch als Batteriezellgruppenzwillinge bezeichnet werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die jeweiligen Batteriezellgruppenmesswerte zeitgleich beziehungsweise lediglich mit besonders geringer zeitlicher Differenz ermittelt werden, wodurch davon ausgegangen werden kann, dass zumindest im Wesentlichen gleiche Bedingungen in den jeweiligen Batteriezellgruppen beim Ermitteln der Batteriezellgruppenmesswerte bestehen. Infolgedessen gleichen sich Temperatureinflüsse auf die jeweiligen Batteriezellgruppenmesswerte aufgrund des Vergleichs der unter zumindest im Wesentlichen gleichen Bedingungen aufgezeichneten Batteriezellgruppenmesswerte miteinander zumindest im Wesentlichen aus. Die Überprüfung kann somit besonders einfach durch Vergleichen jeweiliger Batteriezellgruppen untereinander erfolgen.The procedure involves comparing battery cell group measurements from identical battery cell groups for verification purposes. A given battery cell group can be one battery cell array or more. The battery cell groups comprise multiple battery cell assemblies. A single battery cell group can comprise a maximum of half of the entire battery cell complex. The identical battery cell groups used for testing are, in particular, symmetrically constructed and comprise the same number of battery cells. Therefore, the battery cell groups used for testing are comparable to one another. For the testing, at least one battery cell group measurement is used for each of the battery cell groups under investigation. Thus, a first battery cell group measurement from the first battery cell group can be compared with a second battery cell group measurement from the second battery cell group. If the compared battery cell group measurements of the battery cell groups differ from each other by more than a predefined limit, then it is determined that in at least one of the battery cell groups under investigation, at least one current-carrying component of the cell contacting system is faulty and connected to an associated battery cell. This assessment is based on the assumption that all battery cells of the battery cell groups under investigation, as well as all cell connectors of the cell contacting system connecting these battery cells, are fault-free. Due to the identical design of the battery cell groups compared during the testing process, these groups can also be referred to as battery cell group twins. Specifically, the respective battery cell group measurements are determined simultaneously or with only a very small time difference, thus ensuring that at least essentially identical conditions exist within each battery cell group during the measurement process. Consequently, temperature influences on the respective battery cell group measurements largely cancel each other out when comparing measurements recorded under essentially identical conditions. The testing process can therefore be carried out particularly easily by comparing the respective battery cell groups with one another.

In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass an jeweiligen zwei Batteriezellverbünde miteinander verbundenen Zellverbindern des Zellkontaktierungssystems jeweils wenigstens ein Sensor angeordnet ist, mittels welchem wenigstens ein eine elektrische Verbindung der angrenzenden Batteriezellverbünde charakterisierender Verbindungswert ermittelt wird. In Abhängigkeit von dem mittels des jeweiligen Sensors ermittelten Verbindungsmesswerts kann dann wiederum der wenigstens eine Batteriezellgruppenmesswert ermittelt werden. Mit anderen Worten können mittels der an den jeweiligen zwei Batteriezellverbünden miteinander verbindenden Zellverbindern angeordneten Sensoren jeweilige die Batteriezellverbünde charakterisierende Verbindungsmesswerte ermittelt werden, und anhand der für einzelne oder sämtliche Batteriezellverbünde der jeweiligen Batteriezellgruppe ermittelten Verbindungsmesswerte wiederum der Batteriezellgruppenmesswert für diese Batteriezellgruppe ermittelt werden. Es ist möglich, dass der Batteriezellgruppenmesswert für eine Batteriezellgruppe ermittelt wird, indem ein erster Messwert mittels eines ersten Sensors ermittelt wird, wobei der erste Sensor an einem ersten Zellverbinder angeordnet ist, über welchen ein erster Batteriezellverbund der Batteriezellgruppe an einem weiteren Batteriezellverbund angeschlossen ist, welcher nicht Teil der Batteriezellgruppe ist, und ein zweiter Messwert mittels eines zweiten Sensors ermittelt wird, welcher an einem zweiten Zellverbinder angeordnet ist, über welchen ein letzter Batteriezellverbund der seriell miteinander verschalteten Batteriezellverbünde der Batteriezellgruppe mit einem weiteren Batteriezellverbund elektrisch verbunden ist, welcher nicht Teil der Batteriezellgruppe ist. Es kann somit an einem Eingangszellverbinder und einem Ausgangszellverbinder der gebildeten Batteriezellgruppe mittels der jeweiligen Sensoren jeweils ein Messwert, beispielsweise zur Spannung, erfasst werden und in Abhängigkeit von den ermittelten Messwerten der Batteriezellgruppenmesswert, beispielsweise ein Widerstand der Batteriezellgruppe, ermittelt werden. Der wenigstens eine Batteriezellgruppenmesswert kann somit mittels der jeweiligen Sensoren besonders einfach im zusammengebauten Zustand des Batteriezellkomplexes erfasst werden. Die jeweiligen Batteriezellgruppen, welche im Rahmen des Verfahrens überprüft werden sollen, sind somit nicht bereits vor Zusammenbau des Batteriezellkomplexes zu definieren, sondern können frei nach dem Verbau des Batteriezellkomplexes gewählt werden, da jeweilige Batteriezellgruppen lediglich durch das Vorgeben derjenigen Batteriezellverbünde definiert sind, welche dieser Batteriezellgruppe zuzuordnen sind, und nicht durch eine bauliche Anpassung des Batteriezellkomplexes. Insbesondere ist an jedem Zellverbinder, welcher zwei Batteriezellverbünde miteinander verbindet, jeweils wenigstens ein Sensor angeordnet, wodurch jeweilige zu betrachtende und zu untersuchende Batteriezellgruppen auch beim fertig zusammengebauten Batteriezellkomplex frei gewählt werden können. Es können für den fertigen Batteriezellkomplex unterschiedlichste Batteriezellgruppen im Rahmen des Verfahrens überprüft werden.In a possible further development of the invention, at least one sensor is arranged on each pair of interconnected cell connectors of the cell contacting system. This sensor determines at least one connection value characterizing the electrical connection between the adjacent battery cell assemblies. Depending on the connection value determined by the respective sensor, the at least one battery cell group measurement value can then be determined. In other words, the sensors arranged on the cell connectors connecting the respective two battery cell assemblies can determine the connection values characterizing each battery cell assembly. Based on the connection values determined for individual or all battery cell assemblies within the respective battery cell group, the battery cell group measurement value for that battery cell group can then be determined. It is possible to determine the battery cell group measurement value for a battery cell group by taking a first measurement using a first sensor. This first sensor is located at a first cell connector, through which a first battery cell group of the battery cell group is connected to another battery cell group that is not part of the battery cell group. A second measurement is then taken using a second sensor located at a second cell connector, through which a final battery cell group of the serially connected battery cell groups of the battery cell group is electrically connected to another battery cell group that is not part of the battery cell group. Thus, a measurement, for example, of voltage, can be recorded at an input cell connector and an output cell connector of the formed battery cell group using the respective sensors. Based on these measured values, the battery cell group measurement value, for example, a resistance of the battery cell group, can then be determined. The at least one battery cell group measurement value can therefore be recorded particularly easily in the assembled state of the battery cell complex using the respective sensors. The specific battery cell groups to be tested within the procedure do not need to be defined before the battery cell complex is assembled, but can be freely selected after the battery cell complex is installed. This is because individual battery cell groups are defined solely by specifying the battery cell assemblies that belong to that group, and not by any structural modification of the battery cell complex. In particular, at least one sensor is arranged on each cell connector that joins two battery cell assemblies, allowing the battery cell groups to be considered and tested to be freely selected even after the battery cell complex has been fully assembled. A wide variety of battery cell groups can be tested within the completed battery cell complex using this procedure.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Zellkontaktierungssystem mit den jeweils zugeordneten Batteriezellen verschweißt ist und im Rahmen des Verfahrens die Schweißverbindungen überprüft werden. Mit anderen Worten sind die jeweiligen Zellverbinder mit den zugeordneten, zu verschaltenden Batteriezellen jeweils verschweißt. Es ist somit jede Batteriezelle über jeweils eine Schweißverbindung mit einem Zellverbinder verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Ein elektrischer Widerstand dieser jeweiligen Schweißverbindung hängt von einer Qualität der jeweiligen Schweißverbindung ab. Je schlechter die Qualität der jeweiligen Schweißverbindung ist, desto größer ist der elektrische Widerstand an dieser Schweißverbindung. Ist die Schweißverbindung mangelhaft, kann im schlimmsten Fall kein Strom zwischen dem Zellverbinder und der Batteriezelle über diese mangelhafte Schweißverbindung fließen. Im Rahmen der Überprüfung würde sich dies durch einen besonders großen elektrischen Widerstand der untersuchten, die fehlerhafte Schweißverbindung umfassenden Batteriezellgruppe zeigen. Das Verfahren ermöglicht, dass eine Qualität von jeweiligen Schweißverbindungen der Batteriezellen mit dem Zellkontaktierungssystem im fertig zusammengebauten Batteriezellkomplex überprüft werden kann, ohne dass jeweilige Sensoren unmittelbar an jeweilige zu überprüfende Schweißverbindungen anzubringen sind.In another possible embodiment of the invention, it is provided that the cell contacting system with the respective associated batteries The battery cells are welded together, and the welds are inspected as part of the process. In other words, each cell connector is welded to its corresponding battery cell to be connected. Thus, each battery cell is connected to a cell connector via a weld, specifically a metallurgical bond. The electrical resistance of each weld depends on its quality. The lower the quality of the weld, the greater its electrical resistance. If the weld is defective, in the worst case, no current can flow between the cell connector and the battery cell through this defective weld. During inspection, this would be indicated by a particularly high electrical resistance in the battery cell group containing the faulty weld. This process allows the quality of the individual welds between the battery cells and the cell contacting system to be checked in the fully assembled battery cell complex without having to attach sensors directly to the welds being inspected.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Fahrzeugbatterie montiert wird, anschließend weitere Batteriezellgruppenmesswerte ermittelt werden und anhand der weiteren Batteriezellgruppenmesswerte überprüft wird, ob eine Beschädigung zumindest eines Elements der Fahrzeugbatterie bei der Montage der Fahrzeugbatterie aufgetreten ist. Mit anderen Worten ist es möglich, dass, sofern festgestellt worden ist, dass eine Batteriezellgruppe in Ordnung ist, diese Batteriezellgruppe nach Fertigmontieren der Fahrzeugbatterie erneut überprüft wird, indem diese Batteriezellgruppe mit einer baugleichen weiteren Batteriezellgruppe durch Vergleichen jeweiliger Batteriezellgruppenmesswerte überprüft wird. Hierdurch kann festgestellt werden, ob die nach Herstellen des Batteriezellkomplexes lediglich fehlerfreie Anbindungen des Zellkontaktierungssystems an die Batteriezellen aufweisende Batteriezellgruppe auch nach Herstellen der Fahrzeugbatterie noch fehlerfrei ist, oder beim Herstellen der Fahrzeugbatterie beschädigt worden ist, beispielsweise durch Beschädigen wenigstens einer Anbindung des Zellkontaktierungssystems an wenigstens eine der Batteriezellen. Das Verfahren ermöglicht, dass jeweilige Batteriezellgruppen nach dem Herstellen des Batteriezellkomplexes entweder vor dem finalen Fertigstellen der Fahrzeugbatterie und/oder nach dem Herstellen der finalen Fahrzeugbatterie hinsichtlich der Qualität jeweiliger Anbindungen des Zellkontaktierungssystems an die Batteriezellen überprüft werden können.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the vehicle battery is assembled, further battery cell group measurements are then taken, and based on these measurements, it is checked whether damage to at least one element of the vehicle battery occurred during assembly. In other words, if it has been determined that a battery cell group is functioning correctly, this group can be re-checked after the vehicle battery has been fully assembled by comparing its respective cell group measurements with those of an identical battery cell group. This allows it to be determined whether the battery cell group, which after the battery cell complex has been manufactured only has fault-free connections of the cell contacting system to the battery cells, is still fault-free after the vehicle battery has been manufactured, or whether it has been damaged during the manufacturing process, for example, by damaging at least one connection of the cell contacting system to at least one of the battery cells. The process makes it possible to check the quality of the respective connections of the cell contacting system to the battery cells after the battery cell complex has been manufactured, either before the final completion of the vehicle battery and/or after the manufacture of the final vehicle battery.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für das Ermitteln der Batteriezellgruppenmesswerte wenigstens ein Stromimpuls in zumindest einen Teil der Batteriezellen eingebracht wird. Mittels dieses Stromimpulses kann erreicht werden, dass als Verbindungsmesswerte ein Widerstand oder eine Impedanz der jeweiligen untersuchten Batteriezellgruppen als Batteriezellgruppenmesswert ermittelt werden können, ohne dass der Batteriezellkomplex bereits vollständig in Betrieb zu nehmen ist.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that at least one current pulse is introduced into at least a portion of the battery cells to determine the battery cell group measurements. This current pulse makes it possible to determine the resistance or impedance of the respective battery cell groups under investigation as connection measurements, without having to fully commission the battery cell complex.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Batteriezellgruppenmesswert ein Widerstand und/oder eine Impedanz und/oder eine Ruhespannung der untersuchten Batteriezellgruppe ermittelt werden. Der elektrische Widerstand ist in der Elektrotechnik ein Maß dafür, welche elektrische Spannung erforderlich ist, um eine bestimmte elektrische Stromstärke durch einen elektrischen Leiter, vorliegend durch die jeweilige untersuchte Batteriezellgruppe, fließen zu lassen. Je besser jeweilige Zellverbinder an jeweilige zugeordnete Batteriezellen innerhalb der jeweiligen Batteriezellgruppen angeschlossen sind, desto geringer ist der elektrische Widerstand der jeweiligen untersuchten Batteriezellgruppen. Die elektrische Impedanz, welche auch Wechselstromwiderstand genannt wird, ist ein elektrischer Widerstand in der Wechselstromtechnik. Die elektrische Impedanz gibt bei einem zweipoligen Netzwerkelement das Verhältnis von elektrischer Spannung zu Stromstärke an. Die Impedanz kann ermittelt werden, indem an die jeweilige zu untersuchende Batteriezellgruppe ein Wechselstrom angelegt wird. Fließt kein elektrischer Strom durch die Batteriezellgruppe, dann wird die Spannung, welche an der Batteriezellgruppe anliegt, Ruhespannung genannt. Die Ruhespannung tritt auf, solange keine elektrische Energie aus den Batteriezellen der untersuchten Batteriezellgruppe entnommen wird. Die Ruhespannung kann nicht gemessen werden, wenn die elektrische Verbindung einer der Batteriezellen der betrachteten Batteriezellgruppe mit dem zugeordneten Zellverbinder unterbrochen ist. Wird somit im Rahmen des Überprüfens der Ruhespannung festgestellt, dass die Ruhespannung für die Batteriezellgruppe nicht ermittelt werden kann, dann kann daraus geschlossen werden, dass in dieser untersuchten Batteriezellgruppe eine der Batteriezellen nicht mit dem zugeordneten Zellverbinder verbunden ist und infolgedessen die Schweißverbindung fehlerhaft ist.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that a resistance and/or impedance and/or open-circuit voltage of the battery cell group under investigation is determined as a measured value. In electrical engineering, electrical resistance is a measure of the electrical voltage required to make a specific electrical current flow through an electrical conductor, in this case, the respective battery cell group under investigation. The better the individual cell connectors are connected to the respective associated battery cells within the respective battery cell groups, the lower the electrical resistance of the respective battery cell groups under investigation. Electrical impedance, also called AC resistance, is an electrical resistance in alternating current technology. In a two-terminal network element, the electrical impedance indicates the ratio of electrical voltage to current. The impedance can be determined by applying an alternating current to the respective battery cell group under investigation. If no electrical current flows through the battery cell group, the voltage across the battery cell group is called the open-circuit voltage. The open-circuit voltage is present as long as no electrical energy is drawn from the battery cells of the battery cell group under investigation. The open-circuit voltage cannot be measured if the electrical connection of one of the battery cells in the battery cell group to its associated cell connector is interrupted. Therefore, if it is determined during the open-circuit voltage check that the open-circuit voltage for the battery cell group cannot be determined, it can be concluded that one of the battery cells in this battery cell group is not connected to its associated cell connector and, consequently, the weld is faulty.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für jede der Batteriezellen vor einem Zusammenbau des Batteriezellkomplexes wenigstens ein Batteriezellmesswert für wenigstens einen Batteriezellparameter ermittelt wird und der jeweiligen Batteriezelle zugeordnet hinterlegt wird. Es ist vorgesehen, dass bei dem Verfahren lediglich Batteriezellgruppen miteinander verglichen werden, für deren Batteriezellen festgestellt worden ist, dass die zugeordneten Batteriezellmesswerte höchstens innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen voneinander abweichen. Es werden somit für die Überprüfung lediglich miteinander vergleichbare Batteriezellgruppen herangezogen, deren Batteriezellen sich höchstens im Rahmen ihrer Material- und Prozessstreuung voneinander unterscheiden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass im Rahmen von der Überprüfung festgestellte Abweichungen zwischen den miteinander verglichenen Batteriezellgruppen, welche größer sind als der vorgegebene Grenzwert, aus wenigstens einer fehlerhaften Anbindung der Batteriezellen wenigstens einer der Batteriezellgruppen und nicht aus Unterschieden zwischen den Batteriezellen an sich resultieren. Es ist möglich, dass ebenso für jeden der Zellverbinder vor dem Zusammenbau des Batteriezellkomplexes wenigstens ein Zellverbindermesswert für wenigstens einen Zellverbinderparameter ermittelt wird und dem jeweiligen Zellverbinder zugeordnet hinterlegt wird. Weiterhin können dann bei dem Verfahren lediglich Batteriezellgruppen miteinander verglichen werden, für deren Zellverbinder festgestellt worden ist, dass deren zugeordnete Zellverbindermesswerte höchstens innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen voneinander abweichen. Alternativ ist es möglich, dass die Zellverbinder vor dem Zusammenbau des Batteriezellkomplexes vermessen werden und lediglich solche Zellverbinder im Batteriezellkomplex verwendet werden, welche innerhalb von für jeweilige Zellverbindermesswerte vorgegebenen Zellverbindertoleranzgrenzen liegen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass jeweilige im Rahmen des Verfahrens beim Vergleichen der Batteriezellgruppen miteinander festgestellte Abweichungen zwischen den Batteriezellgruppen, welche größer als der vorgegebene Grenzwert sind, aus der fehlerhaften Anbindung wenigstens eines Zellverbinders an die jeweilige zugeordnete Batteriezelle und nicht aus fehlerhaften Zellverbindern an sich resultieren.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that, for each of the battery cells, at least one battery cell measurement value for at least one battery cell parameter is determined and stored for the respective battery cell before the battery cell complex is assembled. It is provided that The procedure only compares battery cell groups whose cell values have been determined to differ only within predefined tolerance limits. Thus, only comparable battery cell groups are used for the inspection, whose cells differ only within the limits of their material and process variations. This ensures that any deviations between the compared battery cell groups that exceed the predefined limit result from at least one faulty connection of the cells in at least one of the battery cell groups and not from differences between the individual battery cells. It is also possible that, before the battery cell complex is assembled, at least one cell connector measurement is determined for at least one cell connector parameter and stored for each connector. Furthermore, the procedure then only compares battery cell groups whose cell connector values have been determined to differ only within predefined tolerance limits. Alternatively, the cell connectors can be measured before the battery cell complex is assembled, and only those cell connectors that fall within specified tolerance limits for the respective cell connector measurements can be used in the battery cell complex. This ensures that any deviations between battery cell groups detected during the comparison process, which exceed the specified limit, result from the faulty connection of at least one cell connector to its respective battery cell and not from faulty cell connectors themselves.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass, wenn festgestellt wird, dass in einer der Batteriezellgruppen wenigstens eine stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems fehlerhaft an die zugeordnete Batteriezelle angebunden ist, zwei weitere Batteriezellgruppen mittels jeweiliger weitere Batteriezellgruppenmesswerte für die Überprüfung miteinander verglichen werden. Hierbei ist wenigstens eine dieser weiteren Batteriezellgruppen ein Teil der ursprünglich untersuchten Batteriezellgruppen. Hierdurch kann in Abhängigkeit von einer ermittelten weiteren Abweichung der weiteren Batteriezellgruppenmesswerte der weiteren Batteriezellgruppen festgestellt werden, ob die fehlerhaft angebundene stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems Bestandteil des als weitere Batteriezellgruppe untersuchten Teils der ursprünglich untersuchten Batteriezellgruppe ist. Wird somit bei dem Vergleich von zwei Batteriezellgruppen festgestellt, dass zumindest in einer der Batteriezellgruppen wenigstens eine Batteriezelle fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angeschlossen ist, dann wird ein Teil dieser Batteriezellgruppe als weitere Batteriezellgruppe untersucht. Beispielsweise kann die weitere Batteriezellgruppe die Hälfte der ursprünglich untersuchten Batteriezellgruppe umfassen, für die festgestellt worden ist, dass wenigstens eine der Batteriezellen fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angebunden worden ist. Hierdurch kann eingegrenzt werden, in welchem Bereich der ursprünglich untersuchten Batteriezellgruppe die wenigstens eine Batteriezelle fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angebunden ist. Durch immer kleineres Unterteilen der jeweils untersuchten Batteriezellgruppen kann somit eingegrenzt werden, in welchem Bereich des Batteriezellkomplexes wenigstens eine Batteriezelle fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angeschlossen ist. Beispielsweise können in einem ersten Schritt jeweilige Hälften des Batteriezellkomplexes als jeweilige Batteriezellgruppen miteinander verglichen werden. Wird für diese jeweiligen Hälften als Batteriezellgruppen festgestellt, dass die ermittelte Abweichung der untersuchten Batteriezellgruppenmesswerte unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts liegt oder dem vorgegebenen Grenzwert entspricht, dann kann festgestellt werden, dass sämtliche Batteriezellen des Batteriezellkomplexes fehlerfrei an das Zellkontaktierungssystem angeschlossen sind. Wird hingegen festgestellt, dass wenigstens eine der Batteriezellen in wenigstens einer der Hälften fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angeschlossen ist, dann kann der Batteriezellkomplex in kleinere Batteriezellgruppen eingeteilt werden, um einzugrenzen, in welchem Bereich des Batteriezellkomplexes die wenigstens eine fehlerhafte Anbindung besteht. Das Verfahren ermöglicht somit, dass im fertig hergestellten Batteriezellkomplex besonders einfach festgestellt werden kann, ob wenigstens eine Batteriezelle fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angeschlossen ist, sowie einzugrenzen, wo im Batteriezellkomplex eine derart fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angeschlossene Batteriezelle angeordnet ist. Dies ermöglicht ein besonders einfaches und effizientes Reparieren des Batteriezellkomplexes.In a further possible embodiment of the invention, if it is determined that at least one current-carrying component of the cell contacting system is incorrectly connected to the associated battery cell in one of the battery cell groups, two further battery cell groups are compared with each other using their respective further battery cell group measurements for verification. At least one of these further battery cell groups is a part of the originally examined battery cell groups. This allows it to be determined, depending on any further deviation determined in the further battery cell group measurements, whether the incorrectly connected current-carrying component of the cell contacting system is part of the portion of the originally examined battery cell group being investigated as a further battery cell group. Thus, if, during the comparison of two battery cell groups, it is determined that at least one battery cell in at least one of the battery cell groups is incorrectly connected to the cell contacting system, then a portion of this battery cell group is examined as a further battery cell group. For example, the further battery cell group can comprise half of the originally examined battery cell group for which it was determined that at least one battery cell was incorrectly connected to the cell contacting system. This allows for the identification of the area within the initially examined battery cell group where at least one battery cell is faulty and connected to the cell contacting system. By progressively subdividing the examined battery cell groups into smaller and smaller sections, it is possible to pinpoint the area within the battery cell complex where at least one battery cell is faulty and connected to the cell contacting system. For example, in a first step, each half of the battery cell complex can be compared as individual battery cell groups. If it is determined that the measured deviation of the battery cell group values for these respective halves is below or equal to the specified limit, then it can be concluded that all battery cells in the battery cell complex are correctly connected to the cell contacting system. Conversely, if it is determined that at least one battery cell in at least one half is faulty and connected to the cell contacting system, then the battery cell complex can be further subdivided into smaller battery cell groups to pinpoint the area within the battery cell complex where the at least one faulty connection exists. This method makes it particularly easy to determine in the finished battery cell complex whether at least one battery cell is incorrectly connected to the cell contacting system, and to pinpoint where in the battery cell complex such an incorrectly connected battery cell is located. This enables particularly simple and efficient repair of the battery cell complex.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektronische Recheneinrichtung zum Überprüfen einer elektrischen Anbindung von Batteriezellen in einer Fahrzeugbatterie. Die Fahrzeugbatterie umfasst eine Vielzahl an mittels eines Zellkontaktierungssystems zu einem Batteriezellkomplex verschalteten Batteriezellen. Der Batteriezellkomplex umfasst eine Vielzahl von seriell miteinander verschalteten Batteriezellverbünden. In den jeweiligen Batteriezellverbünden sind die Batteriezellen jeweils parallel miteinander verschaltet. Die elektronische Recheneinrichtung ist dazu eingerichtet, für die Überprüfung Batteriezellgruppenmesswerte von zueinander baugleichen Batteriezellgruppen zu ermitteln, beispielsweise von einer Sensoreinrichtung oder einer Speichereinrichtung zu empfangen und miteinander zu vergleichen. Weiterhin ist die elektronische Recheneinrichtung dazu eingerichtet, festzustellen, dass in zumindest einer der Batteriezellgruppen wenigstens eine stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems fehlerhaft an eine zugeordneten Batteriezelle angebunden ist, wenn ermittelt wird, dass die Batteriezellgruppenmesswerte der Batteriezellgruppen um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert voneinander abweichen. Bei der stromführenden Komponente des Zellkontaktierungssystems kann es sich um eine Zuleitung zu dem Batteriezellkomplex oder um eine Wegleitung von dem Batteriezellkomplex oder um jeweilige Zellverbinder des Batteriezellkomplexes handeln. Die elektronische Recheneinrichtung ist somit dazu eingerichtet, das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.The invention further relates to an electronic computing device for checking the electrical connection of battery cells in a vehicle battery. The vehicle battery comprises a plurality of battery cells connected to form a battery cell complex by means of a cell contacting system. The battery cell complex comprises a plurality of battery cell assemblies connected in series. In the respective battery cells The battery cells are connected in parallel. The electronic computing unit is configured to determine battery cell group measurements from identical battery cell groups for verification purposes, for example, by receiving them from a sensor device or a storage device and comparing them. Furthermore, the electronic computing unit is configured to detect that at least one current-carrying component of the cell contacting system in at least one of the battery cell groups is incorrectly connected to an associated battery cell if it is determined that the battery cell group measurements deviate from each other by more than a predetermined limit value. The current-carrying component of the cell contacting system can be a lead to the battery cell complex, a lead away from the battery cell complex, or individual cell connectors of the battery cell complex. The electronic computing unit is thus configured to carry out the described method according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention may become apparent from the claims, the figures, and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features shown below in the description of the figures and/or in the figures themselves, can be used not only in the combinations specified, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Draufsicht auf einen Batteriezellverbund eines Batteriezellkomplexes einer Fahrzeugbatterie;
2 eine schematische Draufsicht auf den Batteriezellkomplex, welcher in ein Gehäuseunterteil der Fahrzeugbatterie eingelegt ist; und
3 einen Graphen, in welchem für sämtliche Batteriezellverbünde einer ersten Batteriezellgruppe die Abweichung zu jeweiligen korrespondierenden Batteriezellverbünden einer für einen Vergleich herangezogenen weiteren Batteriezellgruppe hinsichtlich jeweiliger gemessener Messwerte aufgetragen ist.

The drawing shows in:

1 a schematic top view of a battery cell assembly of a battery cell complex of a vehicle battery;
2 a schematic top view of the battery cell complex, which is inserted into a lower housing part of the vehicle battery; and
3 a graph in which the deviation of all battery cell assemblies of a first battery cell group to the respective corresponding battery cell assemblies of a further battery cell group used for comparison is plotted with regard to the respective measured values.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols.

In 1 sind mehrere Batteriezellen 10 gezeigt, welche mittels jeweiliger stromführender Komponenten, vorliegend mittels jeweiliger Zellverbinder 12, elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Hierbei sind die jeweiligen Batteriezellen 10 mit jeweils mindestens einem Zellverbinder 12 verschweißt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind lediglich einzelne der Batteriezellen 10 mit dem zugehörigen Bezugszeichen versehen. Die Batteriezellen 10 sind mittels des Zellkontaktierungssystems miteinander verschaltet. Hierbei ist in 1 eine 5P-Verschaltung der Batteriezellen 10 gezeigt. Im Rahmen dieser 5P-Verschaltung sind jeweils fünf Batteriezellen 10 mittels jeweiliger Zellverbinder 12 parallel verschaltet, wodurch ein Batteriezellverbund 13 aus diesen fünf Batteriezellen 10 gebildet ist.In 1 Several battery cells 10 are shown, which are electrically connected to one another by means of current-carrying components, in this case by means of cell connectors 12. The respective battery cells 10 are welded together with at least one cell connector 12. For clarity, only some of the battery cells 10 are labeled with the corresponding reference numeral. The battery cells 10 are interconnected by means of the cell contacting system. Here, in 1 A 5P connection of the battery cells 10 is shown. In this 5P connection, five battery cells 10 are connected in parallel by means of respective cell connectors 12, thereby forming a battery cell assembly 13 from these five battery cells 10.

In 2 ist ein in ein Gehäuseunterteil 14 einer Fahrzeugbatterie eingelegter Batteriezellkomplex 16 der Fahrzeugbatterie in einer Draufsicht gezeigt. Dieser Batteriezellkomplex 16 umfasst eine Vielzahl an Batteriezellen 10, welche in jeweilige Batteriezellverbünde 13 aufgeteilt sind. Mit anderen Worten umfasst der Batteriezellkomplex 16 eine Vielzahl an 5P miteinander verschalteten Batteriezellen. In dem Batteriezellkomplex 16 ist es vorliegend vorgesehen, dass sämtliche Batteriezellverbünde 13 seriell miteinander verschaltet sind. Das Zellkontaktierungssystem ist mit den jeweils zugeordneten Batteriezellen 10 verschweißt und im Rahmen des Verfahrens werden die jeweiligen Schweißverbindungen überprüft. Insbesondere werden die jeweiligen Schweißverbindungen der Batteriezellen 10 mit den jeweils zugeordneten Zellverbindern 12 überprüft. Um vorliegend zu überprüfen, ob sämtliche Batteriezellen 10 über jeweilige Schweißverbindungen fehlerfrei an das Zellkontaktierungssystem angebunden sind, ist es vorgesehen, dass der Batteriezellkomplex 16 in zwei Hälften (entsprechend den Batteriezellgruppen 18a und 18b aus 2) aufgeteilt wird. Die beiden Hälften weisen einen zueinander gleichen, insbesondere symmetrischen, Aufbau auf. Mit anderen Worten umfassen die erste Hälfte und die zweite Hälfte eine zueinander gleiche Anzahl an jeweiligen Batteriezellen 10. Darüber hinaus umfassen die erste Hälfte und die zweite Hälfte eine zueinander gleiche Anzahl an Batteriezellverbünden 13. Es ist insbesondere vorgesehen, dass für jede der Batteriezellen 10 vor dem Zusammenbau des Batteriezellkomplexes 16 wenigstens ein Batteriezellmesswert für wenigstens einen Batteriezellparameter ermittelt wird und der jeweiligen Batteriezelle 10 zugeordnet hinterlegt wird, insbesondere in einer Speichereinrichtung. Es ist vorgesehen, dass im Rahmen der Überprüfung lediglich Batteriezellgruppen 18 miteinander verglichen werden, für deren Batteriezellen 10 festgestellt worden ist, dass deren zugeordnete Batteriezellmesswerte höchstens innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen voneinander abweichen. An jeweiligen zwei Batteriezellverbünde 13 miteinander verbindenden Zellverbindern 12 des Zellkontaktierungssystems kann jeweils wenigstens ein Sensor angeordnet sein. Mittels der jeweiligen Sensoren kann wenigstens ein eine elektrische Verbindung der angrenzenden Batteriezellverbünde 13 charakterisierender Verbindungsmesswert ermittelt werden. In Abhängigkeit von wenigstens einem, insbesondere wenigstens zwei, insbesondere sämtlichen Verbindungsmesswerten der Batteriezellverbünde 13, welche einer gemeinsamen Batteriezellgruppe 18 zugeordnet sind, kann wenigstens ein Batteriezellgruppenmesswert für diese Batteriezellgruppe 18 ermittelt werden. Bei dem Verfahren werden die Batteriezellgruppenmesswerte der miteinander zu vergleichenden Batteriezellgruppen 18a, 18b hinsichtlich deren Abweichung voneinander überprüft. Wird festgestellt, dass die Batteriezellgruppenmesswerte der Batteriezellgruppen 18a, 18b um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert voneinander abweichen, dann wird festgestellt, dass wenigstens eine stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems in zumindest einer der Batteriezellgruppen 18a, 18b fehlerhaft an eine zugeordnete Batteriezelle 10 angebunden ist. Für das Ermitteln der jeweiligen Batteriezellgruppenmesswerte wird vorliegend wenigstens ein Strompuls in zumindest einen Teil der Batteriezellen 10, insbesondere in sämtliche Batteriezellen 10 der Batteriezellgruppe 18a, 18b, für welche der Batteriezellgruppenmesswert ermittelt werden soll, eingebracht. Als Batteriezellgruppenmesswert können insbesondere ein Widerstand und/oder eine Impedanz und/oder eine Ruhespannung der Batteriezellgruppen 18a, 18b ermittelt werden. Die jeweiligen zu untersuchenden Batteriezellgruppen 18 umfassen jeweils wenigstens einen Batteriezellverbund 13. Bei der in 2 gezeigten Aufteilung umfasst jede Batteriezellgruppe 18a, 18b jeweils eine Hälfte der Batteriezellverbünde 13 des Batteriezellkomplexes 16.In 2 Figure 16 shows a battery cell complex 16 of a vehicle battery inserted into a housing base 14, shown in a top view. This battery cell complex 16 comprises a plurality of battery cells 10, which are divided into individual battery cell assemblies 13. In other words, the battery cell complex 16 comprises a plurality of 5P interconnected battery cells. In the present case, all battery cell assemblies 13 of the battery cell complex 16 are interconnected in series. The cell contacting system is welded to the respective associated battery cells 10, and the respective weld connections are checked as part of the process. In particular, the respective weld connections of the battery cells 10 with the respective associated cell connectors 12 are checked. In order to check whether all battery cells 10 are connected to the cell contacting system without defects via the respective weld connections, the battery cell complex 16 is divided into two halves (corresponding to the battery cell groups 18a and 18b). 2 ) is divided. The two halves have an identical, in particular symmetrical, structure. In other words, the first half and the second half comprise an equal number of each battery cell 10. Furthermore, the first half and the second half comprise an equal number of each battery cell assemblies 13. It is specifically provided that, for each of the battery cells 10, at least one battery cell measurement value for at least one battery cell parameter is determined before the assembly of the battery cell complex 16 and stored, in particular in a storage device, and assigned to the respective battery cell 10. It is provided that, within the scope of the verification, only battery cell groups 18 are compared with each other for which it has been determined that their assigned battery cell measurement values deviate from each other only within specified tolerance limits. At least one sensor can be arranged on each of the cell connectors 12 of the cell contacting system that connect two battery cell assemblies 13. By means of the respective Sensors can determine at least one connection measurement value that characterizes an electrical connection of the adjacent battery cell assemblies 13. Depending on at least one, in particular at least two, in particular all connection measurements of the battery cell assemblies 13 which are assigned to a common battery cell group 18, at least one battery cell group measurement value can be determined for this battery cell group 18. In the method, the battery cell group measurements of the battery cell groups 18a, 18b to be compared are checked with regard to their deviation from each other. If it is found that the battery cell group measurements of the battery cell groups 18a, 18b deviate from each other by more than a predetermined limit value, then it is determined that at least one current-carrying component of the cell contacting system in at least one of the battery cell groups 18a, 18b is faultily connected to an assigned battery cell 10. To determine the respective battery cell group measurements, at least one current pulse is introduced into at least a portion of the battery cells 10, in particular into all battery cells 10 of battery cell groups 18a, 18b, for which the battery cell group measurement is to be determined. The battery cell group measurement can be, in particular, a resistance and/or an impedance and/or a quiescent voltage of the battery cell groups 18a, 18b. The respective battery cell groups 18 to be examined each comprise at least one battery cell array 13. In the 2 In the division shown, each battery cell group 18a, 18b comprises one half of the battery cell assemblies 13 of the battery cell complex 16.

3 bezieht sich auf eine Überprüfung, bei welcher einzelne Batteriezellverbünde 13 als jeweilige Batteriezellgruppen 18 miteinander verglichen werden. Hierbei wird ein erster Batteriezellverbund 13 aus einer ersten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16 mit einem baugleichen zweiten Batteriezellverbund 13 der zweiten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16 verglichen. Insbesondere wird jeder Batteriezellverbund 13 der ersten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16 mit einem jeweils zugeordneten zweiten Batteriezellverbund 13 der zweiten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16 verglichen. Es werden somit mehrere Tupel 20 aus jeweils einem ersten Batteriezellverbund 13 der ersten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16 und einem zugeordneten zweiten Batteriezellverbund 13 der zweiten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16 gebildet. Für jedes Tupel 20, welches auf der Abszisse des Koordinatensystems in 3 aufgetragen ist, ist jeweils die Abweichung 24 zwischen den jeweiligen Batteriezellgruppenmesswerten der miteinander verglichenen Batteriezellverbünde 13 auf der Ordinate aufgetragen. Vorliegend ist ein Unterschied im elektrischen Widerstand der jeweils miteinander verglichenen Batteriezellverbünde 13 der jeweiligen Tupel 20 auf der Ordinate aufgetragen. Weiterhin ist in 3 der Grenzwert 22 für die Abweichung 24 der Batteriezellgruppenmesswerte eingetragen. In 3 ist ein Fall dargestellt, bei welchem für jedes der gebildeten Tupel 20 aus miteinander verglichenen Batteriezellverbünden 13 die ermittelte Abweichung 24 der Batteriezellgruppenmesswerte unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts 22 liegt. Es kann infolgedessen festgestellt werden, dass für die den untersuchten Tupeln 20 zugehörigen Batteriezellverbünde 13 sämtliche stromführenden Komponenten des Zellkontaktierungssystems fehlerfrei an die jeweils zugeordneten Batteriezellen 10 angebunden sind. Wäre für wenigstens eines der Tupel 20 die ermittelte Abweichung 24 größer als der vorgegebene Grenzwert 22, dann könnte für die diesem Tupel 20 Batteriezellverbünde 13 festgestellt werden, dass wenigstens eine stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems an die jeweils zugeordnete Batteriezelle 10 fehlerhaft angebunden ist. 3 This refers to a verification in which individual battery cell assemblies 13 are compared with each other as respective battery cell groups 18. Here, a first battery cell assembly 13 from the first half of the battery cell complex 16 is compared with an identical second battery cell assembly 13 from the second half of the battery cell complex 16. In particular, each battery cell assembly 13 from the first half of the battery cell complex 16 is compared with its corresponding second battery cell assembly 13 from the second half of the battery cell complex 16. Thus, several tuples 20 are formed, each consisting of a first battery cell assembly 13 from the first half of the battery cell complex 16 and a corresponding second battery cell assembly 13 from the second half of the battery cell complex 16. For each tuple 20, which lies on the abscissa of the coordinate system in 3 The deviation 24 between the respective battery cell group measurements of the compared battery cell assemblies 13 is plotted on the ordinate. In this case, a difference in the electrical resistance of the respective battery cell assemblies 13 of the respective tuples 20 is plotted on the ordinate. Furthermore, in 3 The limit value 22 for the deviation 24 of the battery cell group measurements is entered. 3 A case is presented in which, for each of the tuples 20 formed from the compared battery cell assemblies 13, the determined deviation 24 of the battery cell group measurements is below the specified limit value 22. It can therefore be concluded that, for the battery cell assemblies 13 belonging to the examined tuples 20, all current-carrying components of the cell contacting system are correctly connected to the respective assigned battery cells 10. If, for at least one of the tuples 20, the determined deviation 24 were greater than the specified limit value 22, then it could be concluded for the battery cell assemblies 13 belonging to that tuple 20 that at least one current-carrying component of the cell contacting system is incorrectly connected to the respective assigned battery cell 10.

Für eine besonders einfache Überprüfung des Batteriezellkomplexes 16 kann es vorgesehen sein, dass besonders große Batteriezellgruppen 18 miteinander verglichen werden, beispielsweise jeweilige Hälften des Batteriezellkomplexes 16, um besonders einfach und schnell feststellen zu können, ob überhaupt eine der Batteriezellen 10 fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angebunden ist. Eine detaillierte Überprüfung jeweiliger kleinerer Batteriezellgruppen 18 kann somit lediglich erst dann vorgenommen werden, wenn festgestellt worden ist, dass innerhalb des Batteriezellkomplexes 16 zumindest eine Batteriezelle 10 fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angebunden ist. Es sind somit nicht sämtliche Batteriezellverbünde 13 zwingend einzeln durch jeweiligen Vergleich daraufhin zu überprüfen, ob innerhalb der jeweiligen Batteriezellverbünde 13 sämtliche Batteriezellen 10 fehlerfrei an das Zellkontaktierungssystem angebunden sind. Es kann bei der Überprüfung mit besonders großen Batteriezellgruppen 18 gestartet werden und durch Bilden von kleineren Batteriezellgruppen 18 eingegrenzt werden, in welchem Batteriezellverbund 13 wenigstens eine Batteriezelle 10 fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angeschlossen ist, sofern im Rahmen des Überprüfens der besonders großen Batteriezellgruppen 18 festgestellt worden ist, dass überhaupt wenigstens eine Batteriezelle 10 des gesamten Batteriezellkomplexes 16 fehlerhaft an das Zellkontaktierungssystem angeschlossen ist. Es können somit, wenn festgestellt wird, dass in einer der Batteriezellgruppen 18 wenigstens eine stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems fehlerhaft an die zugeordnete Batteriezelle 10 angebunden ist, zwei weitere Batteriezellgruppen 18 mittels jeweiliger weiterer Batteriezellgruppenmesswerte für die Überprüfung miteinander verglichen werden, wobei wenigstens eine dieser weiteren Batteriezellgruppen 18 ein Teil der ursprünglich untersuchten Batteriezellgruppen 18 ist. Hierdurch kann in Abhängigkeit von der ermittelten weiteren Abweichung der weiteren Batteriezellgruppenmesswerte der weiteren Batteriezellgruppen 18 festgestellt werden, ob die fehlerhaft angebundene stromführende Komponente des Zellkontaktierungssystems Bestandteil des als weitere Batteriezellgruppe 18 untersuchten Teils der ursprünglich untersuchten Batteriezellgruppe 18 ist.For a particularly simple inspection of the battery cell complex 16, it may be possible to compare particularly large battery cell groups 18 with one another, for example, respective halves of the battery cell complex 16, in order to determine very easily and quickly whether any of the battery cells 10 are faultily connected to the cell contacting system. A detailed inspection of individual smaller battery cell groups 18 can therefore only be carried out once it has been determined that at least one battery cell 10 within the battery cell complex 16 is faultily connected to the cell contacting system. Thus, it is not necessary to individually check all battery cell assemblies 13 by comparison to determine whether all battery cells 10 within the respective battery cell assemblies 13 are correctly connected to the cell contacting system. The inspection can begin with particularly large battery cell groups 18 and, by forming smaller battery cell groups 18, narrow down which battery cell assembly 13 has at least one faulty battery cell 10 connected to the cell contacting system, provided that, during the inspection of the particularly large battery cell groups 18, it has been determined that at least one battery cell 10 of the entire battery cell complex 16 is faulty connected to the cell contacting system. Thus, if it is determined that at least one current-carrying component of the cell contacting system is faulty in one of the battery cell groups 18 and connected to the corresponding battery cell 10, two further battery cell groups 18 can be compared with each other for inspection using their respective further battery cell group measurements. At least one of these additional battery cell groups 18 is part of the originally investigated battery cell groups 18. This allows it to be determined, depending on the further deviation of the measured values of the additional battery cell groups 18, whether the faulty connected current-carrying component of the cell contacting system is part of the portion of the originally investigated battery cell group 18 examined as an additional battery cell group 18.

Es ist möglich, dass der Batteriezellkomplex 16 durch Bilden von wenigstens zwei Batteriezellgruppen 18 und dem Vergleich der jeweiligen Batteriezellgruppenmesswerte dieser Batteriezellgruppen 18 vor einem finalen Zusammenbau der Fahrzeugbatterie überprüft wird und gegebenenfalls zusätzlich nach einem finalen Zusammenbau der Fahrzeugbatterie überprüft wird. Hierdurch kann besonders einfach und zuverlässig festgestellt werden, ob aufgrund des finalen Zusammenbaus der Fahrzeugbatterie eine Anbindung der stromführenden Komponenten des Zellkontaktierungssystems an die jeweils zugeordnete Batteriezelle 10 in den untersuchten Batteriezellgruppen 18 beschädigt worden ist.It is possible to check the battery cell complex 16 by forming at least two battery cell groups 18 and comparing the respective battery cell group measurements of these battery cell groups 18 before final assembly of the vehicle battery, and if necessary, additionally after final assembly of the vehicle battery. This allows for a particularly simple and reliable determination of whether the connection of the current-carrying components of the cell contacting system to the respective assigned battery cell 10 in the examined battery cell groups 18 has been damaged as a result of the final assembly of the vehicle battery.

Das beschriebene Verfahren kann insbesondere mittels einer elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt werden. Hierfür kann die elektronische Recheneinrichtung die Batteriezellgruppenmesswerte von den zu überprüfenden, zueinander baugleichen Batteriezellgruppen 18 ermitteln und durch Vergleichen dieser Batteriezellgruppenmesswerte die Batteriezellgruppen 18 überprüfen. Bei dem 3 zugrundeliegenden Verfahren erfolgt eine Abrissdetektion durch einen Abgleich der Widerstände jedes Batteriezellverbunds 13 einer der Hälften des Batteriezellkomplexes 16 mit dem jeweiligen Zwillingsbatteriezellverbund der zweiten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16. Durch die beschriebene Differenzbildung kann eine Minimierung eines Einflusses von FPC-Leitungen, Adaptern oder Steckern erreicht werden. Darüber hinaus herrscht in beiden Hälften des Batteriezellkomplexes 16 ein gleiches Temperaturniveau, wodurch beim Vergleich Temperatureinflüsse auf die Messwerte ausgeglichen werden können.The described procedure can be carried out in particular by means of an electronic computing device. For this purpose, the electronic computing device can determine the battery cell group measurements of the identical battery cell groups 18 to be tested and check the battery cell groups 18 by comparing these battery cell group measurements. 3 The underlying method involves detecting a break in the connection by comparing the resistances of each battery cell assembly 13 of one half of the battery cell complex 16 with the respective twin battery cell assembly of the other half of the battery cell complex 16. This difference calculation minimizes the influence of FPC cables, adapters, or connectors. Furthermore, both halves of the battery cell complex 16 are at the same temperature level, thus compensating for temperature influences on the measured values during comparison.

Der beschriebenen Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, zum Antrieb eines zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs verwendet werden können. Zum Erreichen einer dafür nötigen Spannung werden einzelne Batteriezellen 10 in einer Kombination aus einer mehrfachen Parallelschaltung und einer Serienschaltung über das Zellkontaktierungssystem miteinander verknüpft. So wird aus einzelnen Batteriezellen 10 ein gesamtes Energiecluster gebildet, bei welchem es sich um den Batteriezellkomplex 16 handelt. Die Energiecluster können in Modulen oder direkt in einem Hochvoltspeicher verbunden werden. Durch ein externes Batteriemanagementsystem können die einzelnen Batteriezellen 10 überwacht werden, welche durch das Zellkontaktierungssystem und eine Zellsensorik, welche vorliegend die beschriebenen Sensoren umfasst, zur Spannungs- und Temperaturüberwachung miteinander verbunden sein. Das Zellkontaktierungssystem und die Zellsensorik zur Überwachung sind hinsichtlich Qualität und Ausfallsicherheit kritische Komponenten des Gesamtsystems. Zur Erreichung von immer höheren Anforderungen hinsichtlich Energie, Leistung, Kosten und Bauraum geht ein Trend zu hochintegrativen Speicherkonzepten. Im integrierten Zustand ist keine oder nur eine sehr eingeschränkte Nacharbeit beziehungsweise Servicebarkeit am Ende der Fertigung sowie bei einem Kunden gegeben. Als Konsequenz bestehen besonders hohe Qualitätsanforderungen, die durch geeignete Prüfmethoden im gesamten Fertigungsprozess nachzuweisen sind. Eine dieser Qualitätsanforderungen ist die korrekte Anwendung und Verschaltung der Batteriezellen 10 durch das Zellkontaktierungssystem. Bei einer Kontaktierung der Batteriezellen 10 mit dem Zellkontaktierungssystem durch ein geeignetes Schweißverfahren sind die Qualität und Streubreite der Verbindungen zwischen Batteriezellen 10 und Zellkontaktierungssystem nur noch mit Einschränkungen festzustellen. Es ist keine direkte Messung des elektrischen Kontakts, der Verbindungsfläche und des resultierenden Widerstands zwischen der jeweiligen Batteriezelle 10 und dem Zellkontaktierungssystem möglich. Bei schlecht angebundenen Batteriezellen 10 besteht das Risiko lokaler Temperaturerhöhungen innerhalb der jeweiligen Batteriezellverbünde 13. Des Weiteren kann im Kundenbetrieb diese schlecht angebundene Batteriezelle 10 durch mechanische Belastungen komplett vom Zellkontaktierungssystem abreißen, was zu einer Überbelastung der restlichen Batteriezellen 10 im jeweiligen Batteriezellverbund 13 führen kann.The described invention is based on the understanding that batteries, particularly lithium-ion batteries, can be used to power a motor vehicle that is at least partially electrically driven. To achieve the necessary voltage, individual battery cells 10 are interconnected via the cell contacting system in a combination of multiple parallel and series connections. In this way, an entire energy cluster, the battery cell complex 16, is formed from the individual battery cells 10. The energy clusters can be connected in modules or directly in a high-voltage storage system. An external battery management system can monitor the individual battery cells 10, which are interconnected via the cell contacting system and cell sensors (in this case, the sensors described) for voltage and temperature monitoring. The cell contacting system and the cell sensors for monitoring are critical components of the overall system with regard to quality and reliability. To meet ever-increasing demands in terms of energy, performance, cost, and installation space, there is a trend toward highly integrated storage concepts. In its integrated state, no or only very limited rework or serviceability is required at the end of production and at the customer's site. Consequently, particularly high quality requirements exist, which must be verified by suitable testing methods throughout the entire manufacturing process. One of these quality requirements is the correct application and interconnection of the battery cells 10 by the cell contacting system. When the battery cells 10 are contacted to the cell contacting system using a suitable welding process, the quality and variability of the connections between the battery cells 10 and the cell contacting system can only be determined to a limited extent. Direct measurement of the electrical contact, the contact area, and the resulting resistance between the respective battery cell 10 and the cell contacting system is not possible. With poorly connected battery cells 10, there is a risk of local temperature increases within the respective battery cell assemblies 13. Furthermore, during customer operation, this poorly connected battery cell 10 can be completely detached from the cell contacting system by mechanical stress, which can lead to an overload of the remaining battery cells 10 in the respective battery cell assembly 13.

Unmittelbar nach dem Schweißen des Zellkontaktierungssystems an die Batteriezellen 10 kann die Kontaktierung auf Systemebene und somit im gesamten Energiecluster geprüft werden. Die Kontaktierung ist hierbei nicht direkt ermittelbar, da ein jeweiliger Messwert des gesamten Energieclusters eine Summe aus allen Kontaktierungen aller parallel und seriell verschalteter Batteriezellen 10, aller Verbindungsleitungen und Stromschienen des Zellkontaktierungssystems und Gesamtanschlüsse charakterisiert. Bei symmetrisch aufgebauten Energieclustern können die Batteriezellverbünde 13 der beiden Hälften des Energieclusters, vorliegend des Batteriezellkomplexes 16, plausibilisiert werden. Bei diesem Differenzverfahren kann die Differenz des Widerstands zwischen jedem Batteriezellverbund 13 in der ersten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16 und des korrespondierenden Batteriezellverbunds 13 in der zweiten Hälfte des Batteriezellkomplexes 16 bestimmt werden. Durch die Symmetrieeigenschaften werden alle gleichen beziehungsweise konstanten Anteile beim Differenzverfahren extrahiert. Abweichungen im Widerstand werden somit direkt sichtbar und es können Rückschlüsse auf die Güte der Schweißverbindungen gezogen werden. Die Überprüfung kann somit mittels eines einzigen konstanten Grenzwerts für den Widerstand durchgeführt werden. Korrekturen, beispielsweise über die Temperatur, sind nicht erforderlich, da angenommen werden kann, dass die Temperaturverteilung ausreichend symmetrisch im Energiecluster und somit im Batteriezellkomplex 16 ist. Eine jeweilige Einzelverbindung einer Batteriezelle 10 mit einem Zellverbinder 12 des Zellkontaktierungssystems wird beim verbauten Zustand des Batteriezellkomplexes 16 nicht durchgeführt. Stattdessen wird auf Systemebene die Kontaktierung geprüft und auf die Einzelebene zurückgerechnet. Diese Einzelebene ist nicht direkt ermittelbar, da es sich um die Summe aus allen Kontaktierungen aller parallelen und seriell verschalteten Batteriezellen 10, aller Verbindungsleitungen und Stromschienen und der Gesamtanschlüsse handelt. Im Weiteren können verschiedene Verschaltungsebenen virtuell kombiniert und geprüft werden, um vielfältige Fehlerfälle identifizieren zu können.Immediately after welding the cell contacting system to the battery cells 10, the contacting can be tested at the system level and thus throughout the entire energy cluster. The contacting cannot be directly determined, as each measured value for the entire energy cluster represents the sum of all contacts of all parallel and series-connected battery cells 10, all connecting lines and busbars of the cell contacting system, and all connections. In symmetrically constructed energy clusters, the battery cell assemblies 13 of the two halves of the energy cluster, in this case the battery cell complex 16, can be validated. Using this differential method, the difference in resistance between each battery cell assembly can be determined. The resistance of the first half of the battery cell complex 16 and the corresponding battery cell array 13 in the second half of the battery cell complex 16 are determined. Due to the symmetry properties, all identical or constant components are extracted using the difference method. Deviations in resistance thus become directly visible, and conclusions can be drawn about the quality of the weld connections. The verification can therefore be carried out using a single constant limit value for the resistance. Corrections, for example via temperature, are not necessary, as it can be assumed that the temperature distribution is sufficiently symmetrical in the energy cluster and thus in the battery cell complex 16. A separate connection of each battery cell 10 with a cell connector 12 of the cell contacting system is not carried out when the battery cell complex 16 is installed. Instead, the contact is checked at the system level and calculated back to the individual level. This individual level cannot be determined directly, as it is the sum of all contacts of all parallel and series-connected battery cells 10, all connecting lines and busbars, and the total connections. Furthermore, different wiring levels can be virtually combined and tested in order to identify a wide variety of fault cases.

Jede Batteriezelle 10 kann bei Wareneingang elektrisch charakterisiert werden, indem Impedanzverhalten und Spannungsverhalten vermessen und zur spezifischen Batteriezelle 10 zugeordnet werden. Im Anschluss kann der Batteriezellkomplex 16 hergestellt werden beziehungsweise die den Batteriezellkomplex 16 umfassende Fahrzeugbatterie hergestellt werden, indem aus einzelnen Batteriezellen 10 das Gesamtsystem aus vielen seriell und parallel verschalteten Batteriezellen 10 aufgebaut wird. Ist das Gesamtsystem mechanisch aufgebaut, wird es elektrisch über das Zellkontaktierungssystem kontaktiert und jede einzelne Batteriezelle 10 verbunden. Der noch nicht fertige Hochvoltspeicher, ohne seine Software und Elektronikeinheiten, und somit lediglich der Batteriezellkomplex 16, kann elektrisch über seinen stromführenden Pfad belastet werden und das Impedanzverhalten des Batteriezellkomplexes 16 inklusive aller einzelnen Spannungen der seriell verschalteten Batteriezellverbünde 13 gemessen werden. Die gemessene Impedanz des Batteriezellkomplexes 16 kann aufgeteilt werden in die Einzelimpedanzen der seriell verschalteten Batteriezellverbünde 13. In einem Batteriezellkomplex 16 mit beispielsweise 200 seriell verschalteten Batteriezellverbünden 13 kann es aus Kosten-/Baubarkeits- und Effizienzgründen eine Symmetrie in den einzelnen Kontaktierungsvarianten geben, wodurch virtuelle Batteriezellgruppen 18 im Batteriezellkomplex 16 gebildet werden können, die untereinander vergleichbar sind und nur im Rahmen ihrer Material- und Prozessstreuung voneinander abweichen. Wird in der virtuellen Berechnung eine Differenz zwischen den miteinander verglichenen Batteriezellgruppen 18 festgestellt, dann wird ein Qualitätsproblem zumindest einer einzelnen Verschweißung oder entsprechender Hardware diagnostiziert. Diese Analysemethode kann auf verschiedenen Ebenen der Verschaltung angewandt werden, heißt auf Einzelebene der Batteriezellverbünde 13, als auch in Summenbildung mehrerer Batteriezellverbünde 13 zu symmetrischen Batteriezellgruppen 18.Each battery cell 10 can be electrically characterized upon receipt of goods by measuring its impedance and voltage behavior and assigning them to the specific battery cell 10. Subsequently, the battery cell complex 16, or the vehicle battery comprising the battery cell complex 16, can be manufactured by assembling the overall system from individual battery cells 10, consisting of many battery cells 10 connected in series and parallel. Once the overall system is mechanically assembled, it is electrically contacted via the cell contacting system, and each individual battery cell 10 is connected. The incomplete high-voltage storage system, without its software and electronic units, and thus only the battery cell complex 16, can be electrically loaded via its current-carrying path, and the impedance behavior of the battery cell complex 16, including all individual voltages of the series-connected battery cell assemblies 13, can be measured. The measured impedance of the battery cell complex 16 can be divided into the individual impedances of the serially connected battery cell assemblies 13. In a battery cell complex 16 with, for example, 200 serially connected battery cell assemblies 13, there can be symmetry in the individual contact variants for reasons of cost, manufacturability, and efficiency. This allows virtual battery cell groups 18 to be formed within the battery cell complex 16, which are comparable to one another and differ only within the limits of their material and process variations. If a difference is detected between the compared battery cell groups 18 in the virtual calculation, then a quality problem of at least a single weld or corresponding hardware is diagnosed. This analysis method can be applied at different levels of the interconnection, i.e., at the individual level of the battery cell assemblies 13, as well as by summing several battery cell assemblies 13 to form symmetrical battery cell groups 18.

Mittels des beschriebenen Analyseverfahrens kann nicht nur die Verschweißung selber kontrolliert werden, sondern es können zusätzlich weitere Systemfehler diagnostiziert werden. Es kann ein virtuelles, berechnetes Abbild aller Zwischenverbindungen im Batteriezellkomplex 16, wie Leitungen, Leitungsverbindungen, Steckerverbindungen, Summenstromverbinder und Übergabestellen zur Elektronik, diagnostiziert werden. So kann eine fehlerhafte Verschraubung über eine Abweichung zum Sollimpedanzverhalten des einzelnen Verbindungspunkts diagnostiziert werden.The described analysis method allows not only the inspection of the welding itself, but also the diagnosis of other system errors. A virtual, calculated model of all intermediate connections within the battery cell complex 16, such as wires, cable connections, plug connections, summation current connectors, and interfaces to the electronics, can be generated. This allows for the diagnosis of a faulty screw connection by detecting a deviation from the target impedance behavior of the individual connection point.

Weiter ausgebaut kann diese Diagnosemöglichkeit werden, wenn die gleiche Prüfung nach vollständigem Zusammenbau der Fahrzeugbatterie und einer endgültigen Qualitätskontrolle wiederholt wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die zuvor geprüften Verbindungen weiterhin in Ordnung sind und nicht durch die weiteren komplexen Fertigungsschritte der Fahrzeugbatterie zur Vervollständigung beschädigt wurden. Zum anderen können in den weiteren Fertigungsschritten weitere Elemente des stromführenden Pfads, wie Steckerverbindungen, Leitungen und Elektronikbauteile, dazu montiert worden sein, die in Differenz auch geprüft werden können. Zum Weiteren kann in Differenzbildung eine besonders hohe Last/ein besonders hoher Strom aufgeprägt werden und virtuell mit den Analysen auf Einzelbatteriezellebene der beim Wareneingang ermittelten Werte für die Batteriezellen 10 abgeglichen werden. Es kann hierdurch ein besonders hohes Absolutniveau an Widerständen gemessen werden, wodurch jeweilige Abweichungen zwischen den Batteriezellgruppenmesswerten besonders präzise ermittelt werden können.This diagnostic capability can be further enhanced by repeating the same test after the vehicle battery has been fully assembled and undergone final quality control. This ensures that the previously tested connections remain intact and have not been damaged during the subsequent complex manufacturing steps of the vehicle battery assembly. Furthermore, additional elements of the current-carrying path, such as connectors, cables, and electronic components, may have been added during these later stages of production, and these can also be tested for differences. Additionally, a particularly high load/current can be applied and virtually compared with the individual cell-level analyses of the values determined upon receipt of the battery cells (10). This allows for the measurement of exceptionally high absolute resistance levels, enabling a particularly precise determination of any deviations between the battery cell group measurements.

Insgesamt zeigt die Erfindung, wie eine dynamische Kreuzanalyse über Anbindung, Qualität und Fehlerfall des Zellkontaktierungssystems eines Hochvoltspeichers, und somit der Fahrzeugbatterie, umgesetzt werden kann.Overall, the invention demonstrates how a dynamic cross-analysis of the connection, quality and failure mode of the cell contacting system of a high-voltage storage device, and thus of the vehicle battery, can be implemented.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: BatteriezelleBattery cell
1212: ZellverbinderCell connectors
1313: BatteriezellverbundBattery cell assembly
1414: GehäuseunterteilLower housing part
1616: BatteriezellkomplexBattery cell complex
1818: BatteriezellgruppeBattery cell group
2020: TupelTuples
2222: Grenzwertlimit
2424: WiderstandResistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2014 100 077 B4 [0002]
DE 10 2020 201 697 B3 [0003]
DE 10 2016 119 253 A1 [0004]

Claims

Method for checking the electrical connection of battery cells (10) in a vehicle battery, which comprises a plurality of battery cells (10) connected to form a battery cell complex (16) by means of a cell contacting system, which comprises a plurality of battery cell assemblies (13) connected in series, in which the battery cells (10) are connected in parallel, in which, for the purpose of checking, battery cell group measurements of identical battery cell groups (18a, 18b) are compared and it is determined that in at least one of the battery cell groups (18a, 18b) at least one current-carrying component of the cell contacting system is faultily connected to an associated battery cell (10), if the battery cell group measurements of the battery cell groups (18a, 18b) differ from each other by more than a predetermined limit value (22).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that at least one sensor is arranged on each of the cell connectors (12) of the cell contacting system connecting two battery cell assemblies (13) to each other, by means of which at least one connection measurement value characterizing an electrical connection of the adjacent battery cell assemblies (13) is determined, depending on which the at least one battery cell group measurement value is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cell contacting system is welded to the respective associated battery cells (10) and the weld connections are checked within the scope of the method.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle battery is mounted and subsequently further battery cell group measurements are determined and it is checked on the basis of the further battery cell group measurements whether damage to at least one element of the vehicle battery has occurred during the mounting of the vehicle battery.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one current pulse is introduced into at least a part of the battery cells (10) for determining the battery cell group measurement values.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a resistance (24) and/or an impedance and/or a resting voltage of the battery cell group (18a, 18b) is determined as the battery cell group measurement value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for each of the battery cells (10) before assembly of the battery cell complex (16) at least one battery cell measurement value for at least one battery cell parameter is determined and stored and assigned to the respective battery cell (10), wherein in the method only battery cell groups (18a, 18b) are compared with each other, for whose battery cells (10) it has been determined that their assigned battery cell measurement values deviate from each other only within specified tolerance limits.

A method according to one of the preceding claims, characterized in that if it is determined that at least one current-carrying component of the cell contacting system is faultily connected to the associated battery cell (10) in one of the battery cell groups (18a, 18b), two further battery cell groups are compared with each other for verification by means of respective further battery cell group measurements, wherein at least one of these further battery cell groups is a part of the originally examined battery cell groups (18a, 18b), whereby, depending on a determined further deviation of the further battery cell group measurements of the further battery cell groups, it can be determined whether the faultily connected current-carrying component of the cell contacting system is part of the part of the originally examined battery cell group (18a, 18b) examined as a further battery cell group.

Electronic computing device for checking the electrical connection of battery cells (10) in a vehicle battery, wherein the vehicle battery comprises a plurality of battery cells (10) connected by means of a cell contacting system to form a battery cell complex (16), which comprises a plurality of battery cell assemblies (13) connected in series, in which the battery cells (10) are connected in parallel, wherein the electronic computing device is configured to determine and compare battery cell group measurements of identical battery cell groups (18a, 18b) for the purpose of checking and to determine that in at least one of the battery cell groups (18a, 18b) at least one current-carrying component of the cell contacting system is faultily connected to an associated battery cell (10), if it is determined that the battery cell group measurements of the battery riezell groups (18a, 18b) differ from each other by more than a specified limit value (22).