[发明专利]监测电池单元内部压力的装置和方法

说明书

技术领域

本发明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。本发明还涉及一种监测电池单元内部压力的方法。

背景技术

在电池技术领域内，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。

发明内容

本发明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。