[发明专利]用于可充电电池的功能控制的测量结构

说明书

一种具有传感器单元(1)的量热测量结构，用于对具有阴极和阳极的电池的运行进行质量控制，其中，该测量结构或者传感器单元(1)通过通信线路(12)与数据处理电子器件(11)连接，并由此接收和处理传感器测量值。该测量结构能够实现对电池的可重现的和充分准确的质量控制。这通过以下方式实现：传感器单元(1)包括至少一个热流传感器(2)，该热流传感器以其传感器侧沿横向直接平放地、不可拆式地且材料配合地固定在阴极和/或阳极的电池接触件上，其中，与该传感器侧相对置地，散热体导热地、不可拆式地固定在热流传感器(2)上，并且电池的电池接触件上的热流传感器信号可被数据处理电子器件(11)读取并被进一步处理。

技术领域

本发明描述了一种量热测量结构，其具有传感器单元，该传感器单元用于对具有阴极和阳极的电池的运行进行质量控制，特别是用于确定电池或包括多个电池的电池组的健康状态，其中，测量结构或者传感器单元通过通信线路连接到数据处理电子器件，并由此接收和处理传感器测量值，本发明还描述了一种用于电池的质量控制的方法和量热测量结构的应用。

背景技术

本申请涉及到可充电的电池或电池组，其也可以被称为蓄电池或蓄电池组，它们在其寿命期内历经多次充电和放电循环。对这种电池和电池组的量热测试是工业和科学领域的标准。但是目前要求电池管理系统能够控制电池和电池组的放电和充电，在此还要考虑到各个电池的热负荷。

通过对电池的量热测试，可以还确定电池的健康状况(SOH)。来自生产商的故障电池可以被检测并拒收。此外，这些测量对于检查和优化电池的使用寿命非常有用。在充电和放电期间，可以根据足够好的解析来确定熵分布(Entropieprofil)，这可以作为足迹(Fussbadruck)用于确定健康状态“State of Health”(SOH)、充电状态“State ofCharge”(SOC)和功能状态“State of Function”(SOF)。

确定健康状态(SOH)被用于确定充电状态(SOC)和功能状态(SOF)(state offunction)。这些信息对于最终用户了解电池/电池组的充电量以及放电时间是非常重要的。知道何时需要更换电池也是很重要的。正如专利文献US2015311736所公开的那样，这样的数据目前是通过不同的测量参数(例如温度、电压和电流)和复杂的计算模型来确定的。

在Kobayashi等人的出版物【Precise Electrochemical Calorimetry ofLiCoO2/Graphite Lithium-Ion Cell，电化学学会杂志，149(8)A978-A982(2002)】中已经证实：可以通过在充电和放电过程中被量热地记录下的熵分布来实现SOH确定。

在专利文献US4416551中描述了一种电池量热器。该设备专为电池中的测试操作而开发，并且其既是电池也是量热器。由于仪器的原因，这种结构不能用于对电池的发热和热流进行标准化确定。由于其中所用电池的应用范围(通常在移动领域)并且通常需要整个仪器的重量轻，因此这种量热器是无用的。

正如专利文献WO2012/125491所述，在目前的仪器中，电池可以作为封闭单元直接放入量热器中并被测试。在这种情况下，电池或电池组或电池堆被放置在量热器腔室中，并通过电接口接触。量热器腔室被流体包围，该流体(通过腔室和流体之间的热交换)控制电池表面的温度。在具有电池样品的内腔室和具有液体的腔室之间的壁中，固定有多个热流传感器，用以检测两个隔室(Kompartimenten)之间的热交换。现在，如果电池通过电接口被充电或放电，则还检测到从电池释放到环境中的或被环境吸收的放热和吸热的反应能量。

这些用于电池的量热器可以在市场上买到并且对于电池和热能管理的发展非常有用。这种仪器的缺点在于体积大而且昂贵。另外，根据实验的、用于测试电池或电池组的费用也相对较大。由于其结构，在电池应用中不能使用这样的量热器。而且，这些量热器对于许多电池的测试都是不能用的。为此，从生产商选出各种单个的电池并进行热测试。