[发明专利]灵敏的基于应变的电池单元荷电状态和健康状态监测

说明书

技术领域

本公开涉及灵敏的基于应变的电池单元(例如，锂离子电池单元)荷电状态(SOC)监测。

背景技术

诸如锂离子(Li离子)电池的可再充电或二次电池可在许多应用中使用。电动车辆(EV)和混合动力电动车辆可使用锂离子电池为车辆提供一些或全部的推进力。因此，知道在电池或电池包中储存了多少能量是很重要的。为了提供可靠的“燃料”里程和/或行驶里程估计，锂离子电池包需要精确的荷电状态(SOC)监测。通常，使用库伦积分或电池单元电压测量来执行SOC监测。库伦积分(或库伦计数)通常涉及将测量的流入或流出电池的电流进行积分或合计(aggregate)以给出其电荷的相对值。在电压方法中，基于测量的电池电压并使用电压-SOC的关系曲线或表格来确定SOC。然而，这些方法中的每个可能会受到不同的限制和不准确性的影响。

发明内容

在至少一个实施例中，提供一种电池包。所述电池包可包括：相邻的第一电池单元和第二电池单元；应变计，布置在第一电池单元和第二电池单元之间；应力集中件，布置在应变计与第一电池单元和第二电池单元中的一个之间，所述应力集中件具有接触应变计的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面的面积不大于所述第二表面的面积。

所述第二表面的面积与所述第一表面的面积的比率可以至少为2:1、5:1或25:1。与所述第二表面相邻的电池单元壁的面积与所述第一表面的面积的比率的范围可以为从10:1至50000:1。在一个实施例中，应力集中件的长轴的长度等于或小于应变计的长度或宽度。所述电池包可包括布置在第一电池单元和第二电池单元中的一个与应变计之间的间隔件。在一个实施例中，所述间隔件可直接布置在第一电池单元和第二电池单元中的一个与应力集中件的第二表面之间。在另一实施例中，所述间隔件可直接布置在第一电池单元和第二电池单元中的一个与应变计之间。在一个实施例中，应力集中件可以是三棱柱、截头三棱柱、矩形棱柱、球体或圆柱体。

在至少一个实施例中，提供一种电池包。所述电池包可包括：相邻的第一电池单元、第二电池单元和第三电池单元；应变计，布置在第一电池单元和第二电池单元之间；应力集中件，布置在应变计与第一电池单元和第二电池单元中的一个之间，所述应力集中件具有与应变计接触的第一表面和与第一表面相对的第二表面，第一表面的面积小于第二表面的面积。

所述第二表面的面积与所述第一表面的面积的比率可以至少为5:1。所述电池包可包括布置在第一电池单元和第二电池单元中的一个与应变计之间的间隔件。第二应变计可布置在第二电池单元和第三电池单元之间。第二应力集中件可布置在第二应变计与第二电池单元和第三电池单元中的一个之间。所述电池包可包括至少六个相邻的电池单元和多个应变计，每个应变计可布置在所述至少六个相邻的电池单元中的两个之间。电池单元的数量与应变计的数量的比率可以至少为2:1或5:1。

在至少一个实施例中，提供一种基于应变的荷电状态(SOC)监测系统。所述系统可包括：相邻的第一电池单元和第二电池单元；应变计和应力集中件，布置在第一电池单元和第二电池单元之间；所述应力集中件具有接触应变计的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一表面的面积小于所述第二表面的面积；控制器，与所述应变计通信并被配置为接收来自所述应变计的应变数据。

所述系统可包括至少五个相邻的电池单元和多个应变计。每个应变计可布置在所述至少五个相邻的电池单元中的两个之间并与控制器通信。所述控制器可被配置为将所述应变数据与存储的校准曲线或校准表进行比较。在另一实施例中，所述控制器可被配置为基于所述应变数据估计电池SOC，并基于根据压力的应变数据监测电池单元退化。

附图说明

图1是根据实施例的可再充电电池单元的示意性截面图；

图2是根据实施例的包括多个电池单元的电池单元模块的透视图；

图3是根据实施例的包括多个电池单元和布置在电池单元之间的多个应变计的电池单元模块的分解透视图；

图4是示出根据实施例的布置在两个相邻的电池单元之间的应变计和应力集中件的分解透视图；

图5是示出根据实施例的布置在两个相邻的电池单元之间的应变计和应力集中件的端视图；

图6是示出根据另一实施例的布置在两个相邻的电池单元之间的应变计和应力集中件的端视图；

图7是示出根据实施例的布置在两个相邻的电池单元之间的应变计和两个应力集中件的端视图；