[发明专利]具有电容传感器的锂离子蓄电池单池和监控其状态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有由石墨构造的阴极和过压阀的锂离子蓄电池单池，该过压阀被设置用于在出现预先确定的蓄电池单池内部压力时打开并且将在蓄电池单池的内部形成的气体与在气体出口吸出的石墨颗粒一起导出。此外本发明还涉及一种用于监控这种锂离子蓄电池单池的状态的方法。本发明还涉及一种具有多个这种锂离子蓄电池单池的蓄电池系统。

背景技术

由于故障能够在锂离子蓄电池单池中导致气体的形成。由此能够在锂离子蓄电池单池内出现过压。在这种蓄电池单池的内部出现预先确定的压力时打开过压阀以导出气体并且避免蓄电池单池的热击穿。在此也会出现石墨粉，其由这种蓄电池单池的由石墨构造的阴极脱落并且分散在该蓄电池单池的表面上。

根据现有技术已知的是，电容传感器被用于多种目的，例如用于确定间距、压力、物料高度或者含水量。电容传感器基于改变单个电容器或者整个电容器系统的电容来工作。在此电容的干扰能够通过不同的方式实现，其大多已经通过使用目的给出。

发明内容

根据本发明提出了一种具有由石墨构造的阴极和过压阀的锂离子蓄电池单池。该过压阀被设置用于，在出现预先确定的蓄电池单池内部压力时打开并且将在蓄电池单池的内部形成的气体与在气体出口吸出的石墨颗粒一起导出。在此蓄电池单池包括至少一个电容器，该电容器如此构造并且布置在蓄电池单池中，使得所吸出的石墨颗粒至少部分地分布在处于电容器的两个电极之间的间隙中并且在处于电容器的电极之间的间隙中引起导致电容器的电容变化的介电常数变化。

根据本发明还提出了一种用于监控具有由石墨构造的阴极和过压阀的锂离子蓄电池单池的状态的方法。该过压阀被设置用于，在出现预先确定的蓄电池单池内部压力时打开并且将在蓄电池单池的内部形成的气体与在气体出口处吸出的石墨颗粒一起导出。在该方法中测量至少一个设置在蓄电池单池中的电容器的电容。在此该电容器如此构造并且安置在蓄电池单池中，使得所吸出的石墨颗粒至少部分地分布在处于电容器的两个电极之间的间隙中并且在处于电容器的两个电极之间的间隙中引起介电常数变化。此外在出现由处于电容器的两个电极之间的间隙中的介电常数变化造成的电容器的电容变化时，确定蓄电池单池的故障状态，其中，通过打开的过压阀实现蓄电池单池的气体出口。

下文阐述了本发明的优选的改进。

在本发明中借助于电容传感器确定蓄电池单池的故障。接着，安置于蓄电池系统中的这种故障的蓄电池单池能够通过蓄电池系统的蓄电池管理系统放电。这在由当前的现有技术已知的蓄电池系统中是不可能的。

在此从故障蓄电池单池中的气体出口处导出的石墨颗粒沉积在适于设置在本发明所述的蓄电池单池中的电容传感器的电容器上。由此该电容器的电容改变。该蓄电池单池的故障因此能够得以确定。

在本发明的优选的实施方式中该蓄电池单池包括测量电路，该测量电路被构造用于，测量电容器的电容并且确定电容变化。另外该测量电路优选地被构造用于，通过存在于蓄电池单池中的用于与蓄电池管理系统进行通信的通信节点提供关于电容器的所确定的电容变化的信息。

在本发明另一非常优选的实施方式中该蓄电池单池包括电源电路，该电源电路与电容器的两个电极连接是可连接的或者已连接并且被构造用于，将电容器的两个电极中的一个作为正极并且将该电容器的两个电极中的另一个作为负极充电。

优选地，处于电容器的电极之间的间隙为敞开的间隙和/或气隙。

简单地表示，适于设置在依据本发明的蓄电池单池中的电感传感器的电容器包括两个电极(载流子)，间隙、优选地为敞开的气隙处于这两个电极之间。在两个电极上分别存在电连接端，其例如被构造为电源接线。

该电容传感器的电容器如此连接在电源电路的电流回路上，使得一个电极作为正极并且另一电极作为负极被充电。该电容传感器的电容器的电容通过下文的测量电路测量，该电容及其地受到环境的介电常数的影响。用于电流供应的电路(电源电路)和/或用于测量分析的电路(测量电路)能够设置在蓄电池单池的已有的硬件和软件中或者作为附加的元件补充。

在此电容传感器的电容器如此设置在蓄电池单池中，使得在气体出口由蓄电池单池的爆裂的过压阀吸出的石墨颗粒也分布在电容传感器包含的电容器的气隙中。因此气隙中的介电常数改变并且因此被测得的电容器的电容改变。该电容变化通过相应构造的测量电路(测量控制)确定并且能够，当蓄电池单池安置在蓄电池系统中时，通知蓄电池系统的蓄电池管理系统。优选地蓄电池管理系统将蓄电池单池标记为故障并且接着对其放电。