[發明專利]用于可充電電池的功能控制的測量結構

在審

• 申請號: 201680074556.2
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN108474692A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: L·杜勒爾;W·格拉茨;T·赫博翎
• 申請（專利權）人: 格林泰戈股份有限公司
• 主分類號: G01K1/14
• 分類號: G01K1/14;G01K17/20;H01M10/48
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;謝強

一種具有傳感器單元(1)的量熱測量結構，用于對具有陰極和陽極的電池的運行進行質量控制，其中，該測量結構或者傳感器單元(1)通過通信線路(12)與數據處理電子器件(11)連接，并由此接收和處理傳感器測量值。該測量結構能夠實現對電池的可重現的和充分準確的質量控制。這通過以下方式實現：傳感器單元(1)包括至少一個熱流傳感器(2)，該熱流傳感器以其傳感器側沿橫向直接平放地、不可拆式地且材料配合地固定在陰極和/或陽極的電池接觸件上，其中，與該傳感器側相對置地，散熱體導熱地、不可拆式地固定在熱流傳感器(2)上，并且電池的電池接觸件上的熱流傳感器信號可被數據處理電子器件(11)讀取并被進一步處理。

技術領域

本發明描述了一種量熱測量結構，其具有傳感器單元，該傳感器單元用于對具有陰極和陽極的電池的運行進行質量控制，特別是用于確定電池或包括多個電池的電池組的健康狀態，其中，測量結構或者傳感器單元通過通信線路連接到數據處理電子器件，并由此接收和處理傳感器測量值，本發明還描述了一種用于電池的質量控制的方法和量熱測量結構的應用。

背景技術

本申請涉及到可充電的電池或電池組，其也可以被稱為蓄電池或蓄電池組，它們在其壽命期內歷經多次充電和放電循環。對這種電池和電池組的量熱測試是工業和科學領域的標準。但是目前要求電池管理系統能夠控制電池和電池組的放電和充電，在此還要考慮到各個電池的熱負荷。

通過對電池的量熱測試，可以還確定電池的健康狀況(SOH)。來自生產商的故障電池可以被檢測并拒收。此外，這些測量對于檢查和優化電池的使用壽命非常有用。在充電和放電期間，可以根據足夠好的解析來確定熵分布(Entropieprofil)，這可以作為足跡(Fussbadruck)用于確定健康狀態“State of Health”(SOH)、充電狀態“State ofCharge”(SOC)和功能狀態“State of Function”(SOF)。

確定健康狀態(SOH)被用于確定充電狀態(SOC)和功能狀態(SOF)(state offunction)。這些信息對于最終用戶了解電池/電池組的充電量以及放電時間是非常重要的。知道何時需要更換電池也是很重要的。正如專利文獻US2015311736所公開的那樣，這樣的數據目前是通過不同的測量參數(例如溫度、電壓和電流)和復雜的計算模型來確定的。

在Kobayashi等人的出版物【Precise Electrochemical Calorimetry ofLiCoO2/Graphite Lithium-Ion Cell，電化學學會雜志，149(8)A978-A982(2002)】中已經證實：可以通過在充電和放電過程中被量熱地記錄下的熵分布來實現SOH確定。

在專利文獻US4416551中描述了一種電池量熱器。該設備專為電池中的測試操作而開發，并且其既是電池也是量熱器。由于儀器的原因，這種結構不能用于對電池的發熱和熱流進行標準化確定。由于其中所用電池的應用范圍(通常在移動領域)并且通常需要整個儀器的重量輕，因此這種量熱器是無用的。

正如專利文獻WO2012/125491所述，在目前的儀器中，電池可以作為封閉單元直接放入量熱器中并被測試。在這種情況下，電池或電池組或電池堆被放置在量熱器腔室中，并通過電接口接觸。量熱器腔室被流體包圍，該流體(通過腔室和流體之間的熱交換)控制電池表面的溫度。在具有電池樣品的內腔室和具有液體的腔室之間的壁中，固定有多個熱流傳感器，用以檢測兩個隔室(Kompartimenten)之間的熱交換?，F在，如果電池通過電接口被充電或放電，則還檢測到從電池釋放到環境中的或被環境吸收的放熱和吸熱的反應能量。

這些用于電池的量熱器可以在市場上買到并且對于電池和熱能管理的發展非常有用。這種儀器的缺點在于體積大而且昂貴。另外，根據實驗的、用于測試電池或電池組的費用也相對較大。由于其結構，在電池應用中不能使用這樣的量熱器。而且，這些量熱器對于許多電池的測試都是不能用的。為此，從生產商選出各種單個的電池并進行熱測試。