用于测量锂离子荷电状态的系统和方法与流程

本发明涉及一种用于测量锂离子电池的荷电状态的系统和方法。

背景技术：

1、袋型锂离子电池已广泛用于插电式混合动力汽车和电动汽车。袋型锂离子电池通常包括与阳极相对的阴极，在其间具有隔板。阴极可以包括锂和金属氧化物，阳极可以包括石墨或无定形碳。阴极、阳极和隔板通常被层叠在包含于密封袋内的堆叠结构中。密封袋包含用于在阳极和阴极之间传导锂离子的液体电解质。

2、当锂离子电池放电时，锂离子从阳极被提取并且被插入到阴极中。当锂离子电池充电时，锂离子从阴极被提取并且被插入到阳极中。然而，锂离子电池在充电循环中由于生成气体而鼓起或膨胀，如果电池被过充电，这可能产生问题。相反，当放电时，锂离子电池收缩。虽然充电循环期间的体积的这种变化是已知的，但仍然需要在汽车和其它应用的充电循环期间监视锂离子电池的系统和方法。

技术实现思路

1、提供一种用于测量锂离子电池的荷电状态的系统和方法。该系统和方法包括施加到袋型电池单元或电池堆的外部的第一电容电极和第二电容电极，这些电容电极限定电容耦合。该系统和方法还包括测量电容耦合的电容，并将电容与锂离子电池的荷电状态相关联。电容导出的荷电状态测量可以与电压导出的荷电状态测量组合使用，从而提供冗余的荷电状态确定。其它应用包括低电量警告和寿命终止警告。

2、在实施例中，该系统包括在电池堆的相对端处具有第一隔离板和第二隔离板的电池堆，该电池堆具有多个电池单元。第一电容电极和第二电容电极分别能与第一隔离板和第二隔离板一起移动。该系统还包括设置在第一隔离板和第二隔离板之间的弹簧元件，该弹簧元件是抵抗第一隔离板和第二隔离板的向外移动的拉伸弹簧。在这方面，通过弹簧元件的操作，电池堆被压缩地保持在第一隔离板和第二隔离板之间，从而防止外部电池袋的破裂。

3、在另一实施例中，方法包括在电池单元的充电或放电过程期间测量第一电容电极和第二电容电极的电容耦合。方法还包括基于所测量的第一电极和第二电极的电容耦合来确定电池单元的荷电状态百分比。通过数字逻辑中的公式或参照存储在存储器中的查找表来进行基于电容耦合确定荷电状态百分比。方法还包括基于所确定的荷电状态来控制电池单元的充电或放电。

4、当根据附图和所附权利要求进行观察时，本发明的这些和其它特征及优点将从本发明的以下描述变得清晰。应当理解，本发明的任何优选和/或可选特征可以单独地或以适当的组合结合在本发明的实施例内，同时仍然落入权利要求1的范围内，即使在所附权利要求中没有明确要求这些组合。

技术特征：

1.一种电气系统，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括耦合到所述第一电容电极和第二电容电极的测量电路，所述测量电路适合于(a)测量所述第一电容电极和第二电容电极的电容以及(b)基于第一电容电极和第二电容电极的所测量的电容来确定电池堆的荷电状态百分比。

3.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括设置在所述第一隔离板和所述第二隔离板之间的弹簧元件。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述弹簧元件包括抵抗所述第一隔离板和第二隔离板的向外移动的拉伸弹簧。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述电池堆通过所述弹簧元件被压缩地保持在所述第一隔离板和所述第二隔离板之间。

6.一种用于测量锂离子电池单元的荷电状态的方法，所述锂离子电池单元包括能密封地包封阴极、阳极和隔板的电池袋，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述电池单元形成包括多个电池单元的电池堆的一部分。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括将第一隔离板和第二隔离板定位在所述电池堆的相对端部上。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括利用弹簧力将所述第一隔离器板和所述第二隔离器朝向彼此偏压。

10.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括基于电池单元的所确定的荷电状态百分比来控制电池单元的充电或放电。

11.一种电气系统，所述系统包括：

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述电池袋形成围绕所述阴极、所述阳极和所述隔板的气密外壳。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第一电容电极和所述第二电容电极包括粘附到所述电池单元的第一外表面和第二外表面的导电基板。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述测量电路包括用于测量所述电容耦合的电容感测电路。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述测量电路包括荷电状态模块，所述荷电状态模块用于基于存储到存储器的查找表来确定所述荷电状态百分比。

技术总结
提供一种用于测量锂离子电池的荷电状态的系统和方法。该系统和方法包括施加到袋型电池单元或电池堆的外部的第一电容电极和第二电容电极，这些电容电极限定电容耦合。该系统和方法还包括测量电容耦合的电容，并将电容与锂离子电池的荷电状态相关联。电容导出的荷电状态测量可以与电压导出的荷电状态测量组合使用，从而提供冗余的荷电状态确定。其它应用包括低电量警告和寿命终止警告。

技术研发人员：B·J·斯托克福德
受保护的技术使用者：海拉有限双合股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4