电池管理芯片及电池管理系统的制作方法

本公开涉及一种电池管理芯片及电池管理系统。

背景技术：

锂电池目前广泛地用于工业和生活中的各个方面，但是在锂电池的使用过程中存在一些问题，例如电池根据应用环境的不同，在锂电池包中可能会形成水汽，该水汽如果过多，可能会对锂电池造成损害，例如可能会导致锂电池短路等。另外，锂电池受到外力时将会发生形变，并且在电池老化后也会产生鼓包。当锂电池出现上述问题时，将会发生内部短路、起火爆炸等问题。因此锂电池的安全检测是必须的。

通常，锂电池中水汽的检测采用湿度传感器等方式，并且形变检测通常采用压力传感器等。但是在采用这些传感器的情况下，将造成成本过高，并且对于形变检测，采用压力传感器并不能准确地判断发生形变的位置、范围、区域、类型等。

本公开提出了一种更为有效的电池管理芯片，其可以用于对电池包中的各个电池进行检测，并且根据检测信号进行判断等。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种电池管理芯片及电池管理系统。

根据本公开的一个方面，一种电池管理芯片，所述电池管理芯片用于检测电池的形状变化和/或电池周围的含水量变化，包括：

采样单元，所述采样单元用于采集对电池的形状变化和/或电池周围的含水量变化进行测量的电容感应装置所输出的感应电容信号，其中当电池形状发生变化或者电池周围的含水量发生变化，所述感应电容信号将发生变化；以及

数据处理单元，所述数据处理单元用于对所述采样单元采集的感应电容信号进行处理，以便通过所述感应电容信号得知所述电池的形状变化和/或电池周围的含水量变化。

根据本公开的至少一个实施方式，所述数据处理单元包括：

模数转换单元，所述模数转换单元用于将所述采样单元所采集的模拟信号转换为数字信号；以及

滤波单元，所述滤波单元对所述数字信号进行滤波。

根据本公开的至少一个实施方式，所述滤波单元包括线性滤波器、非线性滤波器、或者线性滤波器与非线性滤波器的组合滤波器。

根据本公开的至少一个实施方式，所述数据处理单元还包括：

计算单元，所述计算单元对滤波后的数字信号进行计算，以便得到感应电容的变化值和/或变化率；以及

判断单元，所述判断单元基于所述感应电容的变化值和/或变化率来判断电池的形状变化和/或电池周围的含水量变化。

根据本公开的至少一个实施方式，所述判断单元能够根据所述感应电容的变化值和/或变化率来判断电池的形变位置、形变量、形变范围和/或形变类型。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池管理芯片还包括施加单元，所述施加单元用于向所述电容感应装置施加激励。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池管理芯片还包括复用单元，所述复用单元用于选择接收电容感应装置所输出的感应电容信号，并且将感应电容信号提供给所述采样单元。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池管理芯片用于检测电池包内电池的形状变化和/或电池包内部的含水量变化，所述电池包包括两个以上电池单元，所述两个以上电池单元间隔预定空间排列，所述电容感应装置包括第一极板和第二极板，所述第一极板设置在相邻电池单元的一个电池单元的外表面、外表面附近、内表面或内表面附近，所述第二极板设置在所述相邻电池单元的另一电池单元的外表面、外表面附近、内表面或内表面附近，其中所述第一极板和所述第二极板对向设置。

根据本公开的至少一个实施方式，在两个以上电池单元的每两相邻电池之间均设置有第一极板和第二极板。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板和/或第二极板为电池包装用导电体。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板和/或第二极板为分别设置在电池的外表面、外表面附近、内表面、或内表面附近的导电体或导电材料。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板与所述第二极板平行设置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板包括一个以上第一极板单元，所述第二极板包括一个以上第二极板单元，所述第一极板单元和第二极板单元一一对应地设置且构成电容感应单元，所述采样单元采集每个电容感应单元所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板包括一个以上第一极板单元，所述第二极板包括两个以上第二极板单元，一个第一极板单元至少对应两个以上第二极板单元来进行设置以构成电容感应单元，所述采样单元采集每个电容感应单元所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元和第二极板单元的形状为圆形、椭圆形、多边形中的至少一种，并且一一对应设置的第一极板单元和第二极板单元分别设置在所述第一极板和第二极板上。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元和第二极板单元为条状，并且所述第一极板单元在第一极板上的延伸方向与第二极板单元在第二极板上的延伸方向成预定角度。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元和所述第二极板单元分别为驱动单元和接收单元或者接收单元和驱动单元，所述采样单元采集每个接收单元与相对应的驱动单元及相邻的驱动单元之间所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元和所述第二极板单元分别为驱动单元和接收单元或者接收单元和驱动单元，所述采样单元采集每个接收单元与每一个驱动单元之间所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元和所述第二极板单元分别为驱动单元和接收单元或者接收单元和驱动单元，所述采样单元采集每个接收单元与相对应的驱动单元之间所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池管理芯片用于检测电池包内电池的形状变化和/或电池包内部的含水量变化，所述电池包包括两个以上电池单元，所述两个以上电池单元间隔预定空间排列，所述电容感应装置包括第一极板，所述第一极板设置在相邻电池单元的一个电池单元的外表面、外表面附近、内表面或内表面附近，并且所述第一极板包括两个以上驱动极板单元和两个以上接收极板单元，所述驱动极板单元与所述极板单元交错排列。

根据本公开的至少一个实施方式，在两个以上电池单元的每两相邻电池之间均设置有第一极板、或者在每个电池单元上均设置有第一极板。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板为电池包装用导电体。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板为分别设置在电池的外表面、外表面附近、内表面、或内表面附近的导电体或导电材料。

根据本公开的至少一个实施方式，所述采样单元采集每个接收极板单元与相邻的发射极板单元之间生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池管理芯片用于检测电池包内电池的形状变化和/或电池包内部的含水量变化，所述电池包包括两个以上电池单元，所述两个以上电池单元间隔预定空间排列，所述电容感应装置包括第一极板、第二极板和中间极板，所述第一极板设置在相邻电池单元的一个电池单元的外表面、外表面附近、内表面或内表面附近，所述第二极板设置在所述相邻电池单元的另一电池单元的外表面、外表面附近、内表面或内表面附近，所述中间极板设置在所述第一极板与所述第二极板之间。

根据本公开的至少一个实施方式，在两个以上电池单元的每两相邻电池之间均设置有第一极板、第二极板和中间极板。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板与所述中间极板形成第一电容感应结构，所述第一电容感应结构用于测量所述一个电池单元，所述第二极板与所述中间极板形成第二电容感应结构，所述第二电容感应结构用于测量所述另一电池单元。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板和/或第二极板为电池包装用导电体。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板和/或第二极板为分别设置在电池的外表面、外表面附近、内表面、或内表面附近的导电体或导电材料，所述中间极板为导电体。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板、所述第二极板和所述中间极板平行设置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板包括一个以上第一极板单元，所述中间极板包括一个以上中间极板单元，所述第一极板单元和中间极板单元一一对应地设置且构成电容感应单元，所述采样单元采集每个电容感应单元所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第二极板包括一个以上第二极板单元，所述中间极板包括一个以上中间极板单元，所述第二极板单元和中间极板单元一一对应地设置且构成电容感应单元，所述采样单元采集每个电容感应单元所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板包括一个以上第一极板单元，所述中间极板包括两个以上中间极板单元，一个第一极板单元至少对应两个以上中间极板单元来进行设置以构成电容感应单元，所述采样单元采集每个电容感应单元所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第二极板包括一个以上第二极板单元，所述中间极板包括两个以上中间极板单元，一个第二极板单元至少对应两个以上中间极板单元来进行设置以构成电容感应单元，所述采样单元采集每个电容感应单元所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元、第二极板单元和中间极板单元的形状为圆形、椭圆形、多边形中的至少一种，并且一一对应设置的第一极板单元和第二极板单元分别设置在所述第一极板和第二极板上。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元、第二极板单元和中间极板单元的形状为圆形、椭圆形、多边形中的至少一种，并且一一对应设置的第一极板单元和第二极板单元分别设置在所述第一极板和第二极板上。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元和中间极板单元为条状，并且所述第一极板单元在第一极板上的延伸方向与中间极板单元在中间极板上的延伸方向成预定角度。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第二极板单元和中间极板单元为条状，并且所述第二极板单元在第二极板上的延伸方向与中间极板单元在中间极板上的延伸方向成预定角度。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板单元和所述第二极板单元分别为驱动单元和接收单元或者接收单元和驱动单元，所述采样单元采集每个接收单元与相对应的驱动单元及相邻的驱动单元之间所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板和所述第二极板为驱动极板或接收极板，所述中间极板为接收极板或驱动极板，所述采样单元采集每个接收极板与每一个驱动极板之间所生成的感应电容。

根据本公开的至少一个实施方式，所述中间极板的两侧分别设置分别与第一极板单元对应的第一中间极板单元和与第二极板单元对应的第二中间极板单元。

根据本公开的另一方面，一种电池管理系统，包括如上所述的电池管理芯片，通过所述电池管理芯片来测量电池的形状变化和/或电池周围的含水量的变化。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理芯片的示意图。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的电池安全检测模块的示意图。

图3示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

图4示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

图5示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

图6示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

图7示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

图8示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

图9示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

图10示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

图11示出了根据本公开的一个实施方式的电容感应装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的处理值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

根据本公开的一个实施方式，提供了一种电池管理芯片。其中该电池管理芯片可以测量电池包中所含的水分或含水量，也可以来测量电池包中电池单元的形变。

根据本公开的技术方案，可以通过将一个电容极板设置在电池包中或者电池包附近，通过该电容极板来测量电池包中/电池周围的含水量变化、或者电池形变。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的电池管理系统。其中，虚线示出了电池管理芯片100。

如图1所示，该电池管理芯片100可以用于对电池进行管理。其中该电池可以为锂电池组，包括串联的多节锂电池。

该电池管理芯片100可以包括选通检测模块、电压放大模块、模数转换模块、控制逻辑模块、开关驱动模块、电池安全检测模块、放电开关md、及充电开关mc。

选通检测模块通过对每节电池的电压进行选通并且检测每节电池b1～bn的电压。其中，选通检测模块可以用于检测经过滤波后的电池电压，该滤波可以通过滤波电阻rf1～rfn及滤波电容c1～cn构成的rc滤波器来实现。

电压放大模块可以对来自选通检测模块的每节电池的电压进行放大。

模数转换模块用于将来自电压放大模块的每节电池的电压进行模数转换，并且将转换后的数字信号提供至控制逻辑模块。

控制逻辑模块可以至少根据所检测的电池电压来向开关驱动模块提供控制信号，以便通过开关驱动模块来控制放电开关md及充电开关mc，从而实现电池的充放电控制，当电池进行充电时，通过外接充电器来进行充电，当放电时，电池管理系统外接负载来进行放电。

此外，该电池管理芯片还可以包括电压转换器。电压转换器用于将诸如电池的最高电池电压vcc转换为各种不同的所需供电电压vdd，vdd例如可以为5v等。

如图1所示，电池管理芯片100可以通过pin1管脚来获取第一节电池b1的正端电压，通过pin2管脚来获取第一节电池b2的正端电压，……，通过pinn-1管脚来获取第一节电池bn-1的正端电压，通过pinn管脚来获取第一节电池bn的正端电压。

图2示出了根据本公开的第一方面的电池包中电池安全检测模块的示意图。

如图2所示，电池安全检测模块用于检测电池的形状变化和/或电池周围的含水量变化。电池安全检测模块包括：采样单元，采样单元用于采集对电池的形状变化和/或电池周围的含水量变化进行测量的电容感应装置所输出的感应电容信号，其中当电池形状发生变化或者电池周围的含水量发生变化，感应电容信号将发生变化；以及数据处理单元，数据处理单元用于对采样单元采集的感应电容信号进行处理，以便通过感应电容信号得知电池的形状变化和/或电池周围的含水量变化。

数据处理单元包括：模数转换单元，模数转换单元用于将采样单元所采集的模拟信号转换为数字信号；以及滤波单元，滤波单元对数字信号进行滤波。滤波单元包括线性滤波器、非线性滤波器、或者线性滤波器与非线性滤波器的组合滤波器。

数据处理单元还包括：计算单元，计算单元对滤波后的数字信号进行计算，以便得到感应电容的变化值和/或变化率；以及判断单元，判断单元基于感应电容的变化值和/或变化率来判断电池的形状变化和/或电池周围的含水量变化。判断单元能够根据感应电容的变化值和/或变化率来判断电池的形变位置、形变量、形变范围和/或形变类型。

电池管理芯片还包括施加单元，施加单元用于向电容感应装置施加激励。

电池管理芯片还包括复用单元，复用单元用于选择接收电容感应装置所输出的感应电容信号，并且将感应电容信号提供给采样单元。

图3示出了根据本公开的第一方面的电池包中电池安全检测模块。

如图3所示，电池包可以包括两个以上电池单元。图3示出了三个电池单元621、622和623，需要注意的是，也可以为其他数量的电池单元。下面以三个电池单元为例进行说明，当其他数量的电池单元时，原理相同。

三个电池单元621、622和623间隔预定空间排列。

该电池安全检测模块可以包括电容感应装置和处理装置。

电容感应装置可以包括第一极板601和第二极板602，第一极板设置在相邻电池单元的一个电池单元的外表面上、附近或内部，第二极板设置在相邻电池单元的另一电池单元的外表面上、附近或内部，其中第一极板和第二极板设置在预定空间中并且对向设置。在两个以上电池单元的每两相邻电池之间均设置有第一极板和第二极板。

如图6所示，可以在第一电池621的外表面上设置第一极板，并且相对应地在第二电池622的外表面上设置第二极板，在第二电池的另一侧的外表面上设置第一极板，并且在第三电池623的外表面上相应地设置第二极板。

数据处理单元处理第一极板和/或第二极板的输出信号，以便获取当电池单元周围的水分和/或电池单元的形变引起的第一极板与第二极板之间的电容变化。

此外数据处理单元处理第一极板和/或第二极板的输出信号，可以获取当电池单元形变引起第一极板与第二极板之间的距离变化所生成的第一极板与第二极板之间的电容变化。当电池单元发生形变时，将相应地使得极板发生形变，这样极板间的距离将会发生变化，相应地将会导致极板间所产生生成的电容也发生变化。由于极板的形状变化并不是规则的。因此如果是存在如下所述的多对极板来进行检测的情况下，各对极板所形成的电容变化率或者变化值将会不同。

图4示出了电池包中含有水分的示意图。图5示出了电池形变后的示意图，其中图5所示的形变为电池单元鼓包型形变。

在本公开的电池包中，由于电池包中的含水量发生变化，将会引起第一极板和第二极板之间所得到的电容值发生变化。由于电池单元发生形变，因此将引起第一极板和第二极板发生形变。当第一极板和第二极板发生形变时，第一极板和第二极板之间的静电电容值也将发生的变化。因此，可以通过测量电容值的变化来得到电池包中的含水量的变化和/或电池单元的形变。

根据本公开的进一步实施方式，设置在一个电池外表面的第一极板和第二极板的数量可以为两个以上。两个以上的第一极板与两个以上的第二极板一一对应地设置并且构成两个以上电容感应单元，数据处理单元分别获取两个以上电容感应单元所分别形成的单元电容变化值。

图6示出了设置多个第一极板和第二极板的情况。其中，第一极板和第二极板的数量可以根据实际情况来进行设置，并且其形状可以为正方形、长方形、圆形、梯形、菱形、三角形、t形、叉指形、多边形等各种形状，在本公开中不做限定，在其他实施方式/实施例中，极板的形状也可以为上述的形状或其他任意形状。

通过设置多个第一极板和第二极板，以第一电池单元和第二电池单元为例进行说明，在第一电池单元的外表面设置多个第一极板，相对应地，在第二电池单元的外表面也相应地设置多个第二极板。当每对第一极板和第二极板的尺寸和形状相同时，当电池包内的含水量发生变化，通过每对第一极板和第二极板所检测的电容值的变化为相同的(因为在电池包中由含水量引起的介电常数的变化是均匀的)，但是当每对第一极板和第二极板的尺寸和/或形状相同时，当电池包内的含水量发生变化，通过每对第一极板和第二极板所检测的电容值的变化为不同的，这时可以通过计算每对第一极板和第二极板的电容值的变化率来得到含水量所引起的变化，例如前一时刻与后一时刻之间的电容值变化率。

当某个第一极板和第二极板所处位置的第一电池单元和/或第二电池单元发生形变时，该第一极板和第二极板所生成的静态电容值将会发生变化，因此通过检测该静态电容值来得到第一电池单元和/或第二电池单元发生形变的情况。由于在不同位置设置有不同的第一极板和第二极板，因此各个对应的第一极板和第二极板所生成的静态电容值可能是不同的。例如发生鼓包型故障时，鼓包处的第一极板和第二极板的静态电容变化较大，而未鼓包处的第一极板和第二极板的静态电容变化较小。这样，可以根据第一极板和第二极板的设置位置来得到形变的位置、形变的范围、也可以得到形变的类型及形变量。

优选地，第一极板与第二极板平行设置。

例如，本公开的数据处理单元还可以包括比较单元，比较单元用于比较各个单元(每个相应的第一极板和第二极板构成的单元)电容变化值和/或变化率，并且根据比较结果来判断电池包中的含水量的变化。该比较单元也可以根据电容变化值和/或变化率来判断电池的形变位置、形变量、形变范围和/或形变类型。

另外，还可以根据电容变化值和/或变化率来判断电容变化是由含水量变化引发还是由电池单元形变所引发。例如，当发生如图8所示形状的鼓包型故障时，中间两个第一极板和第二极板的静电电容的变化值和/或变化率将会与两侧两个第一极板和第二极板的静电电容的变化值和/或变化率形成明显的差别，这样通过检测每个第一极板和第二极板构成的检测单元的静电电容的变化值和/或变化率，可以得到形变所发生的位置，并且也可以通过形变位置来得到形变的类型。例如，当发生含水量变化时，各个单元的静电电容的变化值和/或变化率大体一致/相等，因此这时可以认为电容变化由含水量变化所引发。

在本公开的一个实施例中，可以采用每个电池单元外部包装用的导电体来作为第一极板和第二极板。例如，电池单元通常采用铝箔包裹，可以使用包裹用的铝箔来作为第一极板和第二极板。并且还可以在铝箔与电池本体之间设置有绝缘层等。

根据本公开的另一实施例，第一极板和/或第二极板为分别设置在一个电池单元的外表面或外表面附近和/或设置在另一电池单元的外表面或外表面附近的导电体或导电材料，此外也可以设置在内表面附近或内表面。例如，可以单独设置导电体来作为第一极板和第二极板，也可以设置导电材料(例如涂覆导电材料)来实现第一极板和第二极板的功能等。

电池安全检测模块还可以包括施加装置，施加装置用于向第一极板和/或第二极板施加激励。另外也可以包括阈值比较单元，当电容变化值和/变化率超过预定阈值，则判断电池出现故障(含水量过多或形变过大等)。

图7示出了多个第一极板6011和第二极板6021的情况，极板为条状并且交叉排列，其中第一极板可以作为发射极板，第二极板可以作为接收极板，反之亦然。在第一极板依次被激励后，分别通过每个第二极板测量根据每个被激励的第一极板而得到的感应电容。

图8示出了多个第一极板6011和第二极板6021的情况，极板为长方形并且对应排列，其中第一极板可以作为发射极板，第二极板可以作为接收极板，反之亦然。在第一极板依次被激励后，分别通过相邻的第二极板测量根据每个被激励的第一极板而得到的感应电容。

图9示出了包括一个第二极板602，且对应有多个第一极板6011的情况，其中第一极板可以作为发射极板，第二极板可以作为接收极板，反之亦然。在每个第一极板依次被激励后，分别通过第二极板测量根据被激励的第一极板而得到的感应电容，反之亦然。

根据本公开的另一方面，还提供了一种电池管理系统，包括如上的电池安全检测模块，通过电池安全检测模块来测量电池包中的电池单元的含水量和/或形变。

根据本公开的第二方面，提供了一种电池包中电池安全检测模块，电池包包括两个以上电池单元，两个以上电池单元间隔预定空间排列，电池安全检测模块包括：电容感应装置，电容感应装置包括第一极板阵列和第二极板阵列；以及数据处理单元，数据处理单元处理第一极板阵列和/或第二极板阵列的输出信号，以便获取当电池包中含水量变化所生成的第一极板阵列与第二极板阵列之间的电容变化，其中，第一极板阵列包括两个以上第一极板并且第二极板阵列包括两个以上第二极板，两个以上第一极板的延伸方向与两个以上第二极板的延伸方向成预定角度，第一极板阵列设置在相邻电池单元的一个电池单元的外表面上、附近或内部，第二极板阵列设置在相邻电池单元的另一电池单元的外表面上、附近或内部，其中第一极板阵列和第二极板阵列设置在预定空间中并且对向设置。预定角度可以为90度。

在两个以上电池单元的每两相邻电池之间均设置有第一极板阵列和第二极板阵列。第一极板阵列与第二极板阵列可以平行设置。

下面以两个电池单元为例进行说明。图10示出了第一电池单元和第二电池单元的第一极板和第二极板的设置示意图。

如图7所示，设置在第一电池单元的第一极板阵列中的第一极板6011可以沿着第一方向延伸，并且可以平行地布置有多个，设置在第二电池单元的第二极板阵列中的第二极板6021可以沿第二方向延伸，并且也可以平行地设置有多个。这样，当第一极板与第二极板对向设置时，可以通过第一极板与第二极板之间生成的电容值来感知电池包的含水量变化和/或电池单元的形变。需要注意的是，虽然在图7中将第一极板和第二极板设置为长条状，但是其也可以采用其他形状，在本公开中不做限定。

该电池安全检测模块还可以包括施加装置，施加装置用于分时向两个以上第一极板中的一个或两个以上第一极板施加激励，和/或分时向两个以上第二极板中的一个或两个以上第二极板施加激励。

例如在第一时间向一个第一极板施加激励电压，后测量该第一极板和第二极板之间的静电电容值。然后向另一个第一极板施加激励电压，测量该第一极板与第二极板之间的静电电容值，……。

这样，可以最终可以得到各个第一极板施加激励电压后得到的第一极板与第二极板之间的静电电容值。

数据处理单元获取一个时间与其他时间向第一极板和/或第二极板施加激励后基于每个第一极板和/或第二极板测量的电容变化，并且比较电容变化值和/或变化率，根据比较结果来判断电池的含水量变化、和/或电池单元的形变位置、形变量、形变范围和/或形变类型。

例如，当电池包中的含水量发生变化时时，通过各个极板测量的静电电容的变化值和/或变化率大体一致/相等，因此这时可以将该变化认为是由含水量变化所引起的。当发生如图5所示形状的鼓包型故障时，鼓包处的第一极板和第二极板的静电电容的变化值和/或变化率将大于两侧两个第一极板和第二极板的静电电容的变化值和/或变化率，这样通过检测每个第一极板和第二极板构成的检测单元的静电电容的变化值和/或变化率，可以得到形变所发生的位置，并且也可以通过形变位置来得到形变类型等。

在本公开的一个实施例中，可以采用每个电池单元外部包装用的导电体来作为第一极板和第二极板。例如，电池单元通常采用铝箔包裹，可以使用包裹用的铝箔来作为第一极板和第二极板。并且还可以在铝箔与电池本体之间设置有绝缘层等。这时可以将包装用的铝箔进行处理，从而形成各个第一极板与第二极板。

根据本公开的另一实施例，第一极板和/或第二极板为分别设置在一个电池单元的外表面或外表面附近和/或设置在另一电池单元的外表面或外表面附近的导电体或导电材料，此外也可以设置在内表面或内表面附近。例如，可以单独设置导电体来作为第一极板和第二极板，也可以设置导电材料(例如涂覆导电材料)来实现第一极板和第二极板的功能等。

此外，当电容变化超过预定阈值，则判断电池出现含水量过多或者形变过大的问题。例如，如上可知，根据本公开的电容感应装置可以有效地分辨含水量的变化和形状的变化，这样在分辨后可以得到电池出现了含水量的问题还是形变的问题。

根据本公开的进一步实施例，还提供了一种电池管理系统，包括如上的电池安全检测模块，通过电池安全检测模块来测量电池包中的电池单元的含水量和/或形变。

根据本公开的第三方面，提供了一种电池包中电池安全检测模块，电池包包括两个以上电池单元，两个以上电池单元间隔预定空间排列，电池安全检测模块包括：电容感应装置，电容感应装置包括第一极板、第二极板和中间极板；以及数据处理单元，数据处理单元处理第一极板、第二极板和/或中间极板的输出信号，以便获取当电池包内部的含水量的变化和/或电池单元的形变引起第一极板与中间极板之间、和/或第二极板与中间极板之间的距离变化所生成的第一极板与中间极板之间、和/或第二极板与中间极板之间的电容变化，第一极板设置在相邻电池单元的一个电池单元的外表面上、附近或内部，第二极板设置在相邻电池单元的另一电池单元的外表面上、附近或内部，中间极板位于第一极板与第二极板之间，并且中间极板分别与第一极板和第二极板在预定空间中对向设置。

在两个以上电池单元的每两相邻电池之间均设置有第一极板601、第二极板602和中间极板603。

如图10所示，在第一极板与第二极板之间设置有中间极板，通过中间极板与第一极板之间的电容变化可以得知电池包内部的含水量的变化和/或第一电池单元的形变，通过中间极板与第二极板之间的电容变化可以得知电池包内部的含水量的变化和/或第二电池单元的形变。对于其他电池单元，原理相同，不再赘述。

在本公开的一个实施例中，可以采用每个电池单元外部包装用的导电体来作为第一极板和第二极板。例如，电池单元通常采用铝箔包裹，可以使用包裹用的铝箔来作为第一极板和第二极板。并且还可以在铝箔与电池本体之间设置有绝缘层等。这时可以将包装用的铝箔进行处理，从而形成各个第一极板与第二极板。

根据本公开的另一实施例，第一极板和/或第二极板为分别设置在一个电池单元的外表面或外表面附近和/或设置在另一电池单元的外表面或外表面附近的导电体或导电材料，此外也可以设置在内表面或其附近。例如，可以单独设置导电体来作为第一极板和第二极板，也可以设置导电材料来实现第一极板和第二极板的功能等。

中间极板可以为一整个导电体，也可以在中间极板的两侧设置有导电体/导电材料。当为一整个导电体时，可以通过分别检测中间极板与第一极板之间的电容变化、中间极板与第二极板之间的电容变化，来得到电池包内部的含水量的变化、和/或第一电池单元的形变和第二电池单元的形变。当在中间极板的两侧设置有导电体/导电材料，通过与第一极板对应的中间极板相对侧的导电体/导电材料来测量电池包内部的含水量的变化、和/或第一电池单元的形变，并且通过与第二极板对应的中间极板相对侧的导电体/导电材料来测量电池包内部的含水量的变化、和/或第二电池单元的形变。中间极板的两侧分别设置导电体或导电材料的情况下，两侧的导电体或导电材料绝缘。

与以上实施例类似，第一极板、第二极板和中间极板的数量分别为两个以上，并且两个以上的第一极板与两个以上中间极板一一对应地设置并且构成两个以上第一电容感应单元，两个以上的第二极板与两个以上中间极板一一对应地设置并且构成两个以上第二电容感应单元，数据处理单元分别获取两个以上第一电容感应单元和两个以上第二电容感应单元所分别形成的单元电容变化值和/或变化率。

数据处理单元包括比较单元，比较单元用于比较各个单元电容变化值和/或变化率，并且根据比较结果来判断电池包内部的含水量的变化、和/或电池的形变位置、形变量、形变范围和/或形变类型。

类似地，第一极板和/或第二极板为一个电池单元包装用导电体和/或另一电池单元包装用导电体，中间极板为设置在第一极板与第二极板之间的导电体或导电材料。或者，第一极板和/或第二极板为分别设置在一个电池单元的外表面附近和/或设置在另一电池单元的外表面附近的导电体或导电材料，中间极板为设置在第一极板与第二极板之间的导电体或导电材料。

第一极板、第二极板与中间极板平行设置。

还包括施加装置，施加装置用于向第一极板、第二极板和/或中间极板施加激励。当电容变化超过预定阈值，则判断电池出现含水量过多或形变过大的情况。

根据本公开的进一步实施例，还提供了一种电池管理系统，包括如上的电池安全检测模块，通过电池安全检测模块来测量电池包中的电池单元的形变和电池包内部的含水量。

根据本公开的第四方面，提供了一种电池包中电池安全检测模块，电池包包括两个以上电池单元，两个以上电池单元间隔预定空间排列，电池安全检测模块包括：电容感应装置，电容感应装置包括第一极板阵列、第二极板阵列和中间极板阵列；以及数据处理单元，数据处理单元处理第一极板阵列、第二极板阵列和/或中间极板阵列的输出信号，以便获取电池包内部的含水量的变化所生成的电容变化、和/或当电池单元形变引起第一极板阵列与中间极板阵列之间、和/或第二极板阵列与中间极板阵列之间的距离变化所生成的电容变化，其中，第一极板阵列包括两个以上第一极板、第二极板阵列包括两个以上第二极板以及中间极板阵列包括两个以上中间极板，两个以上第一极板的延伸方向与两个以上中间极板的延伸方向成预定角度，两个以上第二极板的延伸方向与两个以上中间极板的延伸方向成预定角度，第一极板阵列设置在相邻电池单元的一个电池单元的外表面或附近或内表面或附近，第二极板阵列设置在相邻电池单元的另一电池单元的外表面或附近或内表面或附近，中间极板阵列设置在第一极板阵列与第二极板阵列之间，其中第一极板阵列、第二极板阵列和中间极板阵列设置在预定空间中并且对向设置。

在两个以上电池单元的每两相邻电池之间均设置有第一极板阵列、第二极板阵列和中间极板阵列。第一极板阵列、第二极板阵列和中间极板阵列平行设置。预定角度为90度。

中间极板阵列的两侧分别设置导电体或导电材料，并且两侧的导电体或导电材料绝缘。

还包括施加装置，施加装置用于分时向两个以上第一极板中的一个或两个以上第一极板施加激励、分时向两个以上第二极板中的一个或两个以上第二极板施加激励、和/或分时向两个以上中间极板中的一个或两个以上中间极板施加激励。

数据处理单元获取一个时间与其他时间向第一极板、第二极板和/或中间极板施加激励后基于每个第一极板、第二极板和/或中间极板测量的电容变化值和/或电容变化率，并且比较电容变化值和/或电容变化率，根据比较结果来判断电池包内部含水量变化和/或电池的形变位置、形变量、形变范围和/或形变类型。

第一极板和/或第二极板为分别设置在一个电池单元的外表面附近和/或设置在另一电池单元的外表面附近的导电体或导电材料。

当电容变化超过预定阈值，则判断电池出现含水量过多或形变过大的情况。

当根据每个第一极板与每个中间极板之间的电容变化值和/或电容变化率、和/或根据每个第二极板与每个中间极板之间的电容变化值和/或电容变化率一致时，则认为电池包内部含水量变化，当根据每个第一极板与每个中间极板之间的电容变化值和/或电容变化率、和/或根据每个第二极板与每个中间极板之间的电容变化值和/或电容变化率不一致时，则认为电池单元发生形状变化。

其中本公开第四方面的技术方案与图7的示例不同之处在于，还包括中间极板阵列，该中间极板可以包括多个条状的中间极板。

例如，多个第一极板可以平行地沿第一方向延伸，多个第二极板也可以平行地沿第一方向延伸，而多个中间极板可以沿着与第一方向成一定角度的第二方向延伸，例如该一定角度可以为90度，其中中间极板也可以在两侧设置，以便分别与第一极板和第二极板相对应。其测量方式也可以与第二方面的技术方案类似，在此不再赘述。

根据本公开的进一步实施例，提供了一种电池管理系统，包括如上的电池安全检测模块，通过电池安全检测模块来测量电池包中的电池单元的形变和/或电池板内部的含水量。

此外，在上面的示例中给出了测量两个极板之间的感应电容的情况，但是在本公开中也可以通过一个极板来测量在该一个极板上设置的多个极板单元之间的感应电容。例如图11所示，其中多个极板单元包括发射电极131和接收电极132，发射电极131与接收电极132交错排列。当发射电极131被激励后，通过接收电极132测量与相邻的发射电极131之间所形成的感应电容。

数据处理单元可以包括施加单元，施加单元可以提供预定赫兹的方波电压、阶梯波电压等，并且采样单元可以从极板接收信号，接收后的信号提供给模数转换单元，经模数转换单元转换后可以提供至滤波单元等，这样可以测得相应的电容变化值。此外，当采用数据处理单元对多个极板进行处理时，可以在采样单元之前设置有复用单元，例如可以采用多路选择开关来选择测量各个极板的信号。

施加单元可以向极板施加激励，此外，在需要对多个极板分别施加激励的情况下，施加单元可以通过复用单元来选择性地对极板施加激励。施加激励之后，可以通过采样单元来对极板所生成的电容值进行采样(在对多个极板分别采样的情况下，可以通过复用单元来分别选择各极板以对该极板进行采样)，采样单元所采集的电容值被发送至模数转换单元，模数转换单元可以将所采集的电容值转换为数字信号，然后通过滤波单元进行滤波。其中该滤波单元可以包括线性滤波器，也可以包括非线性滤波器，也可以包括线性滤波器与非线性滤波器的组合滤波器。滤波后的信号被发送至计算单元，计算单元计算极板所生成的电容变化值和/或电容变化率。计算后的电容变化值和/或电容变化率被发送至判断单元，判断单元根据电容变化值和/或电容变化率来进行判断，例如其可以根据电容变化值和/或电容变化率来判断电容变化是由含水量的变化所引起还是由电池形变所引起，此外判断单元也可以根据电容变化值和/或电容变化率来判断是否出现故障以进行报警等。

在本公开的优选实施方式中，在包括多个第一极板的情况下，多个第一极板之间可以设置有绝缘材料或者绝缘部件，以便防止在电池单元形变时，各个第一极板之间形成短路。此外，相同地，在包括多个第二极板/中间极板的情况下，各个第二极板/中间极板也就可以设置有绝缘材料或者绝缘部件，以防止形变后短路。此外，在第一极板和第二极板之间、第一极板和中间极板之间、和/或第二极板与中间极板之间也可以设置有绝缘材料或者绝缘部件。在上面所述的设置绝缘材料或者绝缘部件时，可以将绝缘材料或者绝缘部件设置在两个极板之间、或者通过绝缘材料或者绝缘部件来包裹各个极板的表面。

此外，在上面的实施方式/实施例中，以第一极板/第二极板设置在电池单元的外表面为例进行了说明，但是第一极板/第二极板也可以设置在电池单元的外表面的内部，例如可以设置在电池单元的外包装的内部等。

在上面的描述中，可以根据电容变化值和/或变化率，来测量含水量，也可以断电池的形变位置、形变量、形变范围和/或形变类型。例如在设置有多个第一极板、第二极板或中间极板的情况下，通过设置在不同位置的极板的信号来判断形变的范围，例如当某些位置的极板信号发生变化时，可以判断所发生形变的范围。此外对于发生形变的面积的判断也可以采用相同的方式。此外，也可以根据电容变化的大小来得到电池单元的变形量等，

此外，根据本公开的变形实施方式，当第一极板、第二极板和中间极板的数量为一个以上时，可以对其进行设置以便检测含水量变化和/或形变。

例如，当存在一个以上第一极板和第二极板的情况下，第一极板的数量可以设置为m个，m≥1，第二极板的数量可以设置成n个，n≥2，其中通过m个第一极板的每个分别与n个第二极板的每个来发生作用，从而测量相应的电容变化，例如当存在2个第一极板时并且这2个第一极板作为发射电极，3个作为接收电极的第二极板时，2个第一极板中的1个第一极板被激励，分别测量3个第二极板处形成的感应电容，然后再激励另一个第一极板，分别测量3个第二极板处形成的感应电容。对于存在一个以上第一极板、第二极板和中间极板的情况采用相同的原理。例如可以第一极板的数量可以设置为m个，m≥2，第二极板的数量可以设置成n个，n≥2，中间极板的数量可以设置成m个，其中m≥1，其中通过m个中间极板的每个分别与m个第一极板与n个第二极板的每个来发生作用，从而测量相应的电容变化。

此外，当中间极板的两侧来设置极板时，中间极板两侧极板中间部分可以设置成电场绝缘。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。