[發明專利]監測電池單元內部壓力的裝置和方法

無效

• 申請號: 200680002701.2
• 申請日: 2006-01-16
• 公開（公告）號: CN101107747A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: P·諾滕;G·黑岑多夫;K·里姆施奈德
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/48
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 王英

技術領域

本發明涉及一種用于監測電池單元內部壓力的裝置，其包括：至少一個電池單元，以及用于監測所述電池單元的機械變形的至少一個應變探測器。本發明還涉及一種監測電池單元內部壓力的方法。

背景技術

在電池技術領域內，正致力于改進測量電池參數的技術。電池監測系統測量和采集電池的狀態并顯示結果。電池管理系統根據測量結果控制充電期和部分地控制放電期。這些測量值通常是描述電池狀態的數學模型的參數。這些模型形成了基于微處理器的電池監測和管理系統的控制程序的基礎。

在電池中應該采集的重要物理值是電流，電壓，溫度和壓力。如果能夠測量每個單元的物理值，那么后三個物理值對多單元電池建模尤其重要。

在文獻(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)中詳細描述了電壓，溫度和壓力對電池單元狀態的影響。例如，應當提及了鎳鎘電池在過充電和過放電模式下產生的氣體。這些模式導致氣密性單元(gastight?cell)內的氣體壓力上升。

美國專利US5,694,018公開了電池充電室和位于所述室內的電池組件，其中電池室具有用于單側地監測電池內部壓力升高(以及部分由于溫度引起的膨脹)引起的電池變形的應變探測器，用于啟動簡單的機械開關。從而中斷充電電流。還提議將測量膨脹的橋用于機械變形的電測定。但是，這種已知裝置有多種缺點。這種已知裝置的主要缺點將在下文中闡述。

電池產業的一個明顯趨勢即爭取得到更高的能量密度。能量密度主要由單位電池質量的電池電容量(以Wh/kg來測量)來描述。電池容量與體積的比率(Wh/cm³)起次要作用。因為單元邊界通常使用金屬筒，所以其質量不可忽略。由于圓柱形單元成型為燒杯或襯套形狀，該筒通常由金屬板沖壓或滾軋而成。金屬筒除了要滿足電導率要求之外，還應該滿足抗壓規格。為了減輕重量和減少材料，采用厚度減少的板。隨著內部壓力增加，強度降低的單元邊界更容易產生機械變形。因為該板較薄，其最大耐受壓力較低。這使得更加有必要比使用如上所述的美國專利US5,694,018所公開的已知裝置可能更早更精確地監測壓力的顯著升高。只有這樣才能避免過高的內部壓力對薄筒的局部損傷。

由于電解質材料(最常見的是高粘性流體或凝膠)的性質和/或其化學侵蝕性，單元壓力的測量是困難的。沒有普遍使用的壓力測量工具可以使用。典型使用的帶有膜片的傳感器不是可能的解決方案的一部分；而且微機電壓力傳感器也不適合。由于生產量大，較小的單元對成本非常敏感。它們具有成熟的生產技術。對于大多數單元，給出了標準的外部邊界。因此，最具有優勢的是堅持現有結構，并僅僅添加少數補充的零件。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于更準確地監測電池單元的實際內部壓力的改進裝置。