[發明專利]具有電容傳感器的鋰離子蓄電池單池和監控其狀態的方法

有效

• 申請號: 201410241993.1
• 申請日: 2014-06-03
• 公開（公告）號: CN104241721A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: M·哈爾德;S·霍爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M10/48
• 分類號: H01M10/48
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及一種具有由石墨構造的陰極和過壓閥的鋰離子蓄電池單池，該過壓閥被設置用于在出現預先確定的蓄電池單池內部壓力時打開并且將在蓄電池單池的內部形成的氣體與在氣體出口吸出的石墨顆粒一起導出。此外本發明還涉及一種用于監控這種鋰離子蓄電池單池的狀態的方法。本發明還涉及一種具有多個這種鋰離子蓄電池單池的蓄電池系統。

背景技術

由于故障能夠在鋰離子蓄電池單池中導致氣體的形成。由此能夠在鋰離子蓄電池單池內出現過壓。在這種蓄電池單池的內部出現預先確定的壓力時打開過壓閥以導出氣體并且避免蓄電池單池的熱擊穿。在此也會出現石墨粉，其由這種蓄電池單池的由石墨構造的陰極脫落并且分散在該蓄電池單池的表面上。

根據現有技術已知的是，電容傳感器被用于多種目的，例如用于確定間距、壓力、物料高度或者含水量。電容傳感器基于改變單個電容器或者整個電容器系統的電容來工作。在此電容的干擾能夠通過不同的方式實現，其大多已經通過使用目的給出。

發明內容

根據本發明提出了一種具有由石墨構造的陰極和過壓閥的鋰離子蓄電池單池。該過壓閥被設置用于，在出現預先確定的蓄電池單池內部壓力時打開并且將在蓄電池單池的內部形成的氣體與在氣體出口吸出的石墨顆粒一起導出。在此蓄電池單池包括至少一個電容器，該電容器如此構造并且布置在蓄電池單池中，使得所吸出的石墨顆粒至少部分地分布在處于電容器的兩個電極之間的間隙中并且在處于電容器的電極之間的間隙中引起導致電容器的電容變化的介電常數變化。

根據本發明還提出了一種用于監控具有由石墨構造的陰極和過壓閥的鋰離子蓄電池單池的狀態的方法。該過壓閥被設置用于，在出現預先確定的蓄電池單池內部壓力時打開并且將在蓄電池單池的內部形成的氣體與在氣體出口處吸出的石墨顆粒一起導出。在該方法中測量至少一個設置在蓄電池單池中的電容器的電容。在此該電容器如此構造并且安置在蓄電池單池中，使得所吸出的石墨顆粒至少部分地分布在處于電容器的兩個電極之間的間隙中并且在處于電容器的兩個電極之間的間隙中引起介電常數變化。此外在出現由處于電容器的兩個電極之間的間隙中的介電常數變化造成的電容器的電容變化時，確定蓄電池單池的故障狀態，其中，通過打開的過壓閥實現蓄電池單池的氣體出口。

下文闡述了本發明的優選的改進。

在本發明中借助于電容傳感器確定蓄電池單池的故障。接著，安置于蓄電池系統中的這種故障的蓄電池單池能夠通過蓄電池系統的蓄電池管理系統放電。這在由當前的現有技術已知的蓄電池系統中是不可能的。

在此從故障蓄電池單池中的氣體出口處導出的石墨顆粒沉積在適于設置在本發明所述的蓄電池單池中的電容傳感器的電容器上。由此該電容器的電容改變。該蓄電池單池的故障因此能夠得以確定。

在本發明的優選的實施方式中該蓄電池單池包括測量電路，該測量電路被構造用于，測量電容器的電容并且確定電容變化。另外該測量電路優選地被構造用于，通過存在于蓄電池單池中的用于與蓄電池管理系統進行通信的通信節點提供關于電容器的所確定的電容變化的信息。

在本發明另一非常優選的實施方式中該蓄電池單池包括電源電路，該電源電路與電容器的兩個電極連接是可連接的或者已連接并且被構造用于，將電容器的兩個電極中的一個作為正極并且將該電容器的兩個電極中的另一個作為負極充電。

優選地，處于電容器的電極之間的間隙為敞開的間隙和/或氣隙。

簡單地表示，適于設置在依據本發明的蓄電池單池中的電感傳感器的電容器包括兩個電極(載流子)，間隙、優選地為敞開的氣隙處于這兩個電極之間。在兩個電極上分別存在電連接端，其例如被構造為電源接線。

該電容傳感器的電容器如此連接在電源電路的電流回路上，使得一個電極作為正極并且另一電極作為負極被充電。該電容傳感器的電容器的電容通過下文的測量電路測量，該電容及其地受到環境的介電常數的影響。用于電流供應的電路(電源電路)和/或用于測量分析的電路(測量電路)能夠設置在蓄電池單池的已有的硬件和軟件中或者作為附加的元件補充。

在此電容傳感器的電容器如此設置在蓄電池單池中，使得在氣體出口由蓄電池單池的爆裂的過壓閥吸出的石墨顆粒也分布在電容傳感器包含的電容器的氣隙中。因此氣隙中的介電常數改變并且因此被測得的電容器的電容改變。該電容變化通過相應構造的測量電路(測量控制)確定并且能夠，當蓄電池單池安置在蓄電池系統中時，通知蓄電池系統的蓄電池管理系統。優選地蓄電池管理系統將蓄電池單池標記為故障并且接著對其放電。