监测电池单元内部压力的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于监测电池单元内部压力的装置，其包括：至少一个电池，以及用于监测电池单元的机械变形的至少一个应变探测器。本发明专利技术还涉及一种优选地使用这种装置监测电池单元内部压力的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于监测电池单元内部压力的装置，其包括：至少一个电池单元，以及用于监测所述电池单元的机械变形的至少一个应变探测器。本专利技术还涉及一种监测电池单元内部压力的方法。
技术介绍
在电池
内，正致力于改进测量电池参数的技术。电池监测系统测量和采集电池的状态并显示结果。电池管理系统根据测量结果控制充电期和部分地控制放电期。这些测量值通常是描述电池状态的数学模型的参数。这些模型形成了基于微处理器的电池监测和管理系统的控制程序的基础。在电池中应该采集的重要物理值是电流，电压，温度和压力。如果能够测量每个单元的物理值，那么后三个物理值对多单元电池建模尤其重要。在文献(例如H.J.Bergveld/W.S.Kruijt/P.H.L.Notten，BatteryManagement Systems，Kluwer Academic Publishers 2002，ISBN1-4020-0832或者P.H.L.Notten Rechargeable nickel-metal hydridebatteries：successful new concept，在Interstitial intermetallic alloys，第7章中，Nato ASI Series E 281(1995)151，Edts.F.Grandjean，G.J.Long和K.H.J.Buschow，ISBN 0-7923-3299-7)中详细描述了电压，温度和压力对电池单元状态的影响。例如，应当提及了镍镉电池在过充电和过放电模式下产生的气体。这些模式导致气密性单元(gastight cell)内的气体压力上升。美国专利US5,694,018公开了电池充电室和位于所述室内的电池组件，其中电池室具有用于单侧地监测电池内部压力升高(以及部-->分由于温度引起的膨胀)引起的电池变形的应变探测器，用于启动简单的机械开关。从而中断充电电流。还提议将测量膨胀的桥用于机械变形的电测定。但是，这种已知装置有多种缺点。这种已知装置的主要缺点将在下文中阐述。电池产业的一个明显趋势即争取得到更高的能量密度。能量密度主要由单位电池质量的电池电容量(以Wh/kg来测量)来描述。电池容量与体积的比率(Wh/cm3)起次要作用。因为单元边界通常使用金属筒，所以其质量不可忽略。由于圆柱形单元成型为烧杯或衬套形状，该筒通常由金属板冲压或滚轧而成。金属筒除了要满足电导率要求之外，还应该满足抗压规格。为了减轻重量和减少材料，采用厚度减少的板。随着内部压力增加，强度降低的单元边界更容易产生机械变形。因为该板较薄，其最大耐受压力较低。这使得更加有必要比使用如上所述的美国专利US5,694,018所公开的已知装置可能更早更精确地监测压力的显著升高。只有这样才能避免过高的内部压力对薄筒的局部损伤。由于电解质材料(最常见的是高粘性流体或凝胶)的性质和/或其化学侵蚀性，单元压力的测量是困难的。没有普遍使用的压力测量工具可以使用。典型使用的带有膜片的传感器不是可能的解决方案的一部分；而且微机电压力传感器也不适合。由于生产量大，较小的单元对成本非常敏感。它们具有成熟的生产技术。对于大多数单元，给出了标准的外部边界。因此，最具有优势的是坚持现有结构，并仅仅添加少数补充的零件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于更准确地监测电池单元的实际内部压力的改进装置。根据序言通过提供这样一种装置实现了该目的，所述装置的特征在于，所述应变探测器至少部分地缠绕在所述电池单元的单元套上。在根据本专利技术的装置中，优选由测量线形成的应变探测器紧密接触要监测其内部压力的电池单元。这样，就可以通过应变探测器的(弹性)-->变形，尤其是绕组区的拉伸或改变，相对仔细地监测电池单元内部建立的压力。此外，由于单元套通常没有均匀的强度，将应变探测器至少部分缠绕在单元套的外表面，从而覆盖单元套的相当的部分是有利的，这样通常能够相对快速和准确地监测到单元套的变形，并由此监测到电池单元内部的(明显)压力上升。优选地，所述应变探测器至少部分螺旋缠绕在所述单元套上。为此，所述应变探测器优选地至少基本呈线圈形状，以便能够以最优方式覆盖所述单元套。这样就能相对快速且精确地检测单元套的可能存在的较弱部分中的轻微变形。事实上，绕组的拉伸改变了应变探测器的欧姆电阻。如果将未拉伸的线的测量结果与最近的测量结果比较，可以相对精确地观测到几何形状的改变。应变探测器应当优选地由适当的材料制成，例如具有稳定的，不随温度变化的特定电阻的材料。由于应变探测器应用于单元套的外表面，因此在应变探测器和单元套内部的化学反应物之间没有直接接触。为此，在正常情况下不会发生应变探测器的侵蚀，这使得根据本专利技术所述的装置具有耐久性的优点。在优选实施例中，所述应变探测器电子耦合到处理部件，其用于处理应变探测器所监测到的机械变形。所述处理部件通常相对较小，并且可以由合并了电路的小芯片制成。线圈有效面积的改变导致线圈交流和射频参数的变化，尤其是感应率的变化。这些变化可以作为复数阻抗被观测到。还提议观测电路的共振特点，所述电路包括优选线圈形状的应变探测器。该共振特点会因为线圈维度的变化而变化。在特定的优选实施例中，所述处理部件适于与外部设备(例如电池管理系统)通信，优选为无线通信。电池管理系统根据如上所述的测量结果控制充电期和部分地控制放电期。在另一个优选实施例中，处理部件包括校准装置。校准装置还可以是外部设备的一部分，所述外部设备如支持控制部件的微处理器。在该校准装置中，压力测量值将会存储适当定义的电池单元的状况和状态。例如，可以将未老化的、适当充电或未负载的单元的起始状况存储为校准值，假设没有增加的压力值。而且，校准值可以与单元温度或单元电压相关。通过存储该校准值，可以广泛补偿例如由温度和电压引起的生产公差与测量误差。这-->样，仅仅与所存储的校准值的差值用来估算该变形是可能的。除了压力测量功能，测量线还可以用作与单元传感器进行无线通信的回路或线圈天线。典型地，由于通信和压力测量使用不同的频率，因此这些功能不会相互干扰。由于压力测量还可以使用直流，因此假设没有进行阻抗测量。在优选实施例中，所述处理部件由感应电供电。然而，也可以想到所述处理部件由电池单元供电。在特定的优选实施例中，所述应变探测器也适于用作天线，以便允许处理部件与外部设备通信。在高频情况下，减少绕组数量，最小到单回路，是适用的。要使天线在更高通信频率下有效这是尤为必要。在另一个优选实施例中，除了像单元电压和温度的其它参数之外，压力值将用于电池内部的电子开关。这里，压力应变探测器可以以这种方式连接，即用作旁路线，通过允许环绕电池单元的充电电流的一部分流过来防止电池单元的过充电。优选地，所述电池单元包括外壳，其中该应变探测器基本上位于所述单元套和外壳之间。应变探测器以这种方式受到优选由塑料外壳形成的屏蔽罩的保护。这样，应变探测器以覆盖的方式位于电池单元的边界内。在优选实施例中，所述装置包括多个电池单元，其中该应变探测器至少部分地缠绕在每个电池单元的单元套上。可以想象使用多个应变探测器，其中每个应变探测器可以缠绕各自的电池单元。如果用接合应变探测器观测一组电池，感测装置优选地能检测到形成这组电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测电池单元内部压力的装置，其包括：至少一个电池单元，以及至少一个应变探测器，其用于监测所述电池单元的机械变形，其特征在于，所述应变探测器至少部分地缠绕在所述电池单元的单元套上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-1-20 05100335.81.一种用于监测电池单元内部压力的装置，其包括：至少一个电池单元，以及至少一个应变探测器，其用于监测所述电池单元的机械变形，其特征在于，所述应变探测器至少部分地缠绕在所述电池单元的单元套上。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述应变探测器至少部分地螺旋缠绕在所述单元套上。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述应变探测器至少基本为线圈形状。4.如上述任何一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述应变探测器电子耦合到附着于所述单元套的处理部件，所述处理部件用于处理所述应变探测器监测到的所述机械变形。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理部件适于与外部设备通信。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理部件适于与所述外部设备无线通信。7.如权利要求4至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理部件由感应电供电。    8.如权利要求4至7中任一项所述的装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：P诺滕，G黑岑多夫，K里姆施奈德，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]