检测电子和电化学能源单元异常制造技术

一种用于能源单元中异常检测的方法，包括通过检测由异常生成的电磁辐射被动地检测能源单元中的异常，所述能源单元包括电能源单元和电化学能源单元中的至少一个。一种用于检测能源单元中的异常的方法包括：(a)将信号施加到能源单元，(b)在能源单元内相应的多个不同位置，执行能源单元对信号的响应的多个测量，以及(c)处理多个测量来识别异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】检测电子和电化学能源单元异常相关申请交叉引用本申请要求于2013年3月14日提交的美国临时申请号61/782558和于2013年3月14日提交的美国临时申请号61/782657的优先权，这两者在此通过引用并入本文。背景本专利技术是在用于储存或利用能源的电子和电化学设备的领域。本专利技术一般地涉及这样的设备的管理，以减少设备中发生或存在的异常后果的严重性。电池是本专利技术涉及的一种类型设备的突出的例子。随着电池技术的发展已取得进展，电池的使用，特别是可充电电池，作为电源已经大幅增加。电池被用作功率源，用于广泛的设备阵列，包括相对低功率的设备，例如消费电子设备和电动车等更高功率的设备。锂离子电池是可再充电电池的最广泛的使用形式。锂离子电池的致命弱点是锂离子电池单元内部形成的电短路的危险和与其相关的后果。电短路可能导致电池单元的快速加热。在几秒钟左右，短路位置的局部温度位置可能上升到足够放火焚烧电池的温度。这在高容量锂离子电池系统，例如在电动汽车中使用的那些系统的情况下，尤其令人担忧。为了减少与电短路和锂离子电池中的其他异常相关联的危险，一些电池系统使用用于监测电荷状态和/或电池系统的健康状况的电池管理系统。监测典型地基于诸如电池系统的终端电压和/或电池系统的温度等属性的测量。
技术实现思路
本专利技术提供了用于检测诸如电化学电池、电容器、太阳能电池板和包括这样的能源设备的阵列、单元和系统的能源设备中的异常的方法和系统，以确保能源设备具有足够的安全状况或健康状况使得能源设备继续操作不会导致危险的、灾害的或另外的不安全状况的形成。如果这样的异常被检测到，安全措施可以进行以将呈现异常的能源设备脱机或以其他方式将能源设备置于安全或惰性条件下，例如通过将能源设备暴露于冷却剂。本专利技术的方法和系统可选地使用一种技术，其中例如电、磁或电磁信号的信号是由能源设备在有例如电短路或电流突然释放的异常形成时生成并且信号由例如拾取线圈的传感器检测。本专利技术的方法和设备可选地使用一种技术，其中例如电、磁或电磁信号的信号直接或间接地施加到能源设备，并且能源单元的电子条件响应于该信号的变化被感测，以允许对能源设备中的异常的检测，所述电子条件的变化例如为电压、电流、电容、电感、电阻或阻抗的变化。在一个实施例中，能源单元中异常检测方法包括通过检测由异常生成的电磁辐射来被动地检测能源单元中的异常的方法，能源单元包括电能源单元和电化学能源单元中的至少一个。在一个实施例中，用于检测电或电化学能源单元中的异常的系统包括:用于响应于电磁辐射而生成传感器信号的传感器和用于处理该传感器信号以分离指示异常的信号特征的处理模块。在一个实施例中，带有异常检测能力的能源储存系统包括用于从储存的能源生成电力的至少一个能源储存设备和用于响应于由该能源储存系统中的电异常生成的电磁辐射而生成传感器信号的传感器，其中，所储存的能源是电能与化学能中的至少一个。在一个实施例中，用于检测能源单元中的异常的方法包括:(a)将信号施加到能源单元，(b)在能源单元内的相应的多个不同位置对该能源单元对信号的响应执行多个测量，以及(C)处理多个测量来识别异常。在一个实施例中，用于检测能源单元中的异常的系统包括用于将信号施加到能源单元的发射器单元，用于对能源单元的属性执行相应的多个测量的多个感测单元，以及用于处理多个测量来识别异常的处理模块。在一个实施例中，带有异常检测能力的能源储存系统包括(a)用于从储存的能源生成电力的多个能源储存设备，所储存的能源为电能和化学能中的至少一种，(b)用于接收电信号的接口，以及(C)设置在能源储存系统内的相应的多个不同位置，用于对能源储存系统的属性执行测量的多个电感测单元，电测量指示对电信号的响应。在第一个方面，提供了用于能源单元中异常检测的方法。这方面的一种方法包括通过检测由异常生成的电磁辐射来被动地检测能源单元中的异常的步骤，能源单元包括电能源单元和电化学能源单元中的至少一个。在一个实施例中，检测电磁福射的步骤包括响应于电磁辐射而生成传感器信号；以及处理传感器信号以分离表示能源单元中的异常的信号特征。在一个实施例中，电磁辐射在异常发生时由异常生成。可选地，这方面的方法还包括测量能源单元的属性，例如温度、电压、电阻、电流、电容、阻抗、磁化率、压力和能源单元对于所施加的电信号的响应中的一个或多个，以检测异常。在一个实施例中，例如，这方面的方法包括在发生异常之后在少于10毫秒内被动地检测该异常。本文中所描述的方法、设备和系统可以用于各种系统中异常的检测。例如，在一个实施例中，电能源单元和电化学能源单元中的每一个包括能源储存系统和能源利用系统中的至少一个。可选地，能源单元包括电化学电池、电容器单元、超级电容器单元、液流电池以及燃料电池中的至少一个。可选地，能源单元包括多个电连接的能源储存设备。可选地，多个电连接的能源储存设备中的每一个是电化学电池、电容器单元、超级电容器单元、液流电池以及燃料电池中的至少一个。可选地，能源单元包括车辆中的电池系统的至少一部分。本文中所描述的方法、设备和系统可以用于各种异常的检测。例如，在一个实施例中，被动地检测异常的步骤包括被动地检测能源单元中的能源储存设备中的短路。在具体的实施例中，被动地检测异常的步骤包括被动地检测能源单元中的电连接中的短路。在具体的实施例中，被动地检测异常的步骤包括被动地检测能源单元的健康状况的变化。本文中所描述的方法、设备和系统可选地包括对指示异常的信号特征的检测。在具体的实施例中，信号特征是单脉冲。在另一个实施例中，信号特征包括一个或多个脉冲，每个具有小于100微秒的持续时间。在具体的实施例中，信号特征包括一个或多个脉冲，每个具有小于10毫秒的持续时间。可选地，该信号特征包括一种非重复信号。本专利技术的各种实施例的方法、设备和系统有利地提供在空间上定位异常的能力。这样的技术提供了能够选择性地确定能源单元或系统中多个能源设备中的哪一个正在经历例如短路或健康状况的变化的异常的好处。在某些实施例中，本专利技术的方法还包括在空间上定位异常。例如，在一个实施例中，被动地检测异常的步骤包括在多个不同的位置感测电磁辐射，以生成对应的多个测量结果；以及在空间上定位的步骤包括比较多个测量结果。可选地，在空间上定位的步骤还包括利用关于能源单元的构造的信息。对于各种实施方式，感测步骤包括测量多个不同位置处电磁辐射的幅值。在示例性实施例中，感测步骤包括在多个不同的位置测量电磁辐射的幅值；以及推断关于生成该电磁辐射的电流的方向的?目息O在具体实施例中，包括被动地检测异常的步骤的本专利技术方法包括只在一个位置感测电磁辐射。例如，在一个实施例中，感测步骤包括只在一个位置使用对从任意方向的电流生成的电磁辐射敏感的传感器感测电磁辐射。本文所述的方法、设备和系统可选地包括用于响应于由异常生成的电磁辐射而生成传感器信号的组件和技术。在一个实施例中，这样的生成步骤包括生成由电磁辐射感应的电信号。例如，在一个实施例中，电信号是由电磁辐射在至少一个拾取线圈中感应的。可选地，电信号是由电磁辐射在至少一个磁敏感检测器中感应的。有利的是，本专利技术的方法、设备和系统允许异常操作设备被定位，隔离且/或呈递到安全构造，例如其中异常操作设备内生成的热量不会造成火灾风险本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于能源单元中的异常检测的方法，包括：通过检测由能源单元中的异常生成的电磁辐射来被动地检测所述异常，所述能源单元包括电能源单元和电化学能源单元中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：法斯希德·鲁米，詹姆希德·鲁米，
申请(专利权)人：加州理工学院，
类型：发明
国别省市：美国;US