本发明专利技术涉及一种锂离子储能器（1），包括：具有主区段（2）和与主区段（2）电隔离的测量区段（3）的电极（2，3）、相对电极（4）和在电极（2，3）与相对电极（4）之间的隔板（5），其中构成锂离子储能器（1）的一部分的测量电池（3，4）包括电极（2，3）的测量区段（3）、相对电极测量区段和隔板（5）的布置在电极（2，3）的测量区段（3）与相对电极测量区段之间的区段，其中所述相对电极测量区段关于隔板（5）与电极（2，3）的测量区段（3）相对置，并且构成锂离子储能器（1）的一部分的主电池（2，4）包括电极（2，3）的主区段（2）、相对电极主区段和隔板（5）的布置在电极（2，3）的主区段（2）与相对电极主区段之间的区段，其中所述相对电极主区段关于隔板（5）与电极（2，3）的主区段（2）相对置，其中锂离子储能器（1）具有用于测量电池（3，4）的放电深度和/或充电状态的测量装置（110）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种锂离子储能器和一种用于检测根据本专利技术的锂离子储能器的放电深度和/或充电状态的方法。
技术介绍
锂离子储能器具有高的电池电压和所存储的能量和质量之间的良好的比例并且因此适用于移动应用、特别是适用于电运行的车辆。锂离子储能器经常以缠绕的结构形式制造，其中缠绕包括两个扁平电极以及隔板的扁平材料，该隔板将电极彼此电隔离。电极典型地包括金属集电器，该金属集电器在两侧涂敷电极材料。作为金属集电器，典型地在阴极电极中使用铝膜并且在阳极电极中使用铜膜。通常，电极之间的隔板利用离子传输介质浸渍，该离子传输介质能够实现离子穿过隔板。已知的是，由锂离子储能器输出的电流利用多个不同的传感器、例如具有分流电阻或具有霍尔传感器的传感器来测量。除了用于直接的通过电流的测量介质之外，存在多个不同的传感器和/或理论模型，利用其能够检测锂离子储能器的特性。对此，典型地利用传感器检测储能器的多个确定的特性并且基于所检测的值应用理论模型，以便推断储能器的电特性或状态。EP2442400A1公开了一种基于锂技术具有内置的参考电极的电化学电池。该参考电极被嵌入到隔板中，使得在参考电极和电池的常规电极的每个之间形成参考电池。通过确定代表储能器的半电池的两个参考电极的特性，可以获得关于所述半电池的每个的信息并且因此也获得关于整个储能器的信息。在此，或者测量整个电池的电流，或者通过其它参数和理论模型推断储能器的状态。引入到隔板中的附加电极在此阻碍离子流动并且带来电极短路的风险。
技术实现思路
根据本专利技术提出，锂离子储能器配备测量电池、主电池和测量装置，利用该测量装置能够检测测量电池的放电深度和/或充电状态。在根据本专利技术的锂离子储能器中，阳极和阴极的至少一个被分成主区段和测量区段，所述主区段和测量区段彼此电隔离，由此得到储能器的测量电池和主电池。测量电池包括电极的测量区段、相对电极测量区段和位于电极的测量区段和相对电极测量区段之间的隔板的区段，其中该相对电极测量区段关于隔板与电极的测量区段相对置。主电池包括电极的相对电极主区段并且类似于测量电池包括相对电极主区段和位于电极的相对电极主区段和相对电极的主区段之间的隔板的区段，其中相对电极主区段关于隔板与电极的主区段相对置。储能器的电极包括主区段和测量区段。典型地，测量区段明显小于主区段。相对电极关于隔板与电极相对置并且可以同时用于主区段和测量区段。相对电极的被称为相对电极测量区段的部分与测量电极相对，而相对电极的被称为相对电极主区段的部分与主电极相对。可以的是，不仅阳极而且阴极被用作电极，而相应地阴极或阳极用作相对电极。隔板可以作为唯一的连续的元件被设置用于测量电池以及主电池。然而也可以设想，划分隔板或/和相对电极，使得得出分别被分配给电极的主区段或电极的测量区段的区段。锂离子储能器的主功率由主电池提供。主电池通常明显大于测量电池，不仅在储能器的存储容量方面、而且关于其在电极或相对电极处的面积部分。例如主电池的容量至少为测量电池的容量的十倍。相应地，测量电池的涉及面积的特性、诸如电流输出能力、内能和诸如此类的可以通过以下方式从测量电池转移到主电池上，即利用两个电池的面积比的因子来标量。锂离子储能器的不涉及面积的特性、如放电深度、充电状态或老化状态可以从测量电池处的测量出发被转移到主电池上，特别是当可以从以下出发时，即存在测量电池和主电池处的至少近似相同的比例。根据本专利技术的具有用于测量电池的放电深度和/或充电状态的测量装置的锂离子储能器具有以下优点，测量电池可以针对该检测被充电或放电，而不必对主电池充电或放电。主电池的运行可能能够与测量电池的放电深度和/或充电状态的检测无关地进行。优选地，测量电池和主电池的放电深度和/或充电状态在测量电池的放电深度和/或充电状态的测量开始时相同或至少近似。锂离子储能器的充电关于两个参考状态的程度可以被视为对概念放电深度或充电状态的定义，所述两个参考状态之一是锂离子储能器中的具有最大充电的状态并且另一个是锂离子储能器中的具有最小充电的状态。从属权利要求示出本专利技术的优选的改进方案。在锂离子储能器的一种实施方式中，测量装置包括电流源，测量电池可以利用该电流源进行充电或放电。对此，电流源与电极和相对电极的测量区段、特别是相对电极测量区段连接。此外，锂离子储能器包括电压检测装置，利用该电压检测装置可以检测测量电池的电压。对此，电压检测装置与电极的测量区段连接。检测在此可以表示电压的测量，但是也可以表示与参考电压的比较。此外，锂离子储能器包括时间测量装置，该时间测量装置优选地被设立用于测量从充电开始或放电开始直至达到测量电池的预先定义的电压的时间段。时间测量装置优选地对描述充电或放电的开始时刻的信号进行反应，并且优选地对描述达到测量电池中的预先定义的电压的信号进行反应。在锂离子储能器的另一种实施方式中，电压检测装置被实施为比较器。优选地，比较器是具有正和负输入端的模拟比较器，其中比较器产生输出信号，该输出信号表示被施加到正或负输入端上的两个电压中的哪个较大。比较器的一个输入端与电极的测量区段连接。另一个输入端优选地与参考电压源连接。测量区段和参考电压源上的电压的参考电位优选地分别是锂离子储能器的相对电极。特别是比较器的输出信号用于促使时间测量装置终止时间测量。此外，可以借助比较器的输出信号通过以下方式终止测量电池的充电或放电，即例如切断电流源，由此充电或放电电流不再流动。在锂离子储能器的另一种实施方式中，测量装置具有参考电压源，该参考电压源与比较器连接。优选地，参考电压源提供2.8V的参考电压，该参考电压优选地用于确定放电过程的终止，或者提供4.2V的参考电压，在达到该参考电压的情况下可以终止充电过程。其它参考电压同样可以考虑。参考电压源优选地连接在比较器的输入端和相对电极之间。在锂离子储能器的另一种实施方式中，时间测量装置时钟脉冲地工作。可以给计数器供应时钟脉冲，该计数器可以计数时钟周期作为过去时间的度量。优选地，时间测量装置是微控制器或其一部分。时间测量装置的开始信号优选地由比较器产生。替代于模拟比较器，也可以设置数字比较器。例如输入端上的电压可以利用模数转换器测量，输入电压之间的比较数字地进行并且产生相应的输出信号。这样的数字比较器可以是微控制器的一部分。微控制器优选地具有输出端，利用该输出端可以接通和切断电流源，其中该输出端优选地对比较器的输出信号进行反应。在锂离子储能器的另一种实施方式中，电流源被设立用于输出恒定电流。恒定电流导致所流过的电荷量进而测量电池的充电状态或放电深度的特别简单的计算。微控制器可以与电流源的控制输入端连接，使得微控制器可以接通和切断电流源。优选地，在微控制器中联合比较器、时间测量装置和用于接通和切断电流源的控制装置。在本专利技术的另一方面中提出一种方法，利用该方法检测根据前述实施方式之一的锂离子储能器的放电深度和/或充电状态。在该方法中，开始进入或来自测量电池的充电或放电电流的流动，其中开始时刻同时开始时间测量。测量电池的充电或放电导致测量电池的电压的变化。根据该方法，在测量电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
锂离子储能器（1），包括：具有主区段（2）和与主区段（2）电隔离的测量区段（3）的电极（2，3）、相对电极（4）和在电极（2，3）与相对电极（4）之间的隔板（5），其中构成锂离子储能器（1）的一部分的测量电池（3，4）包括电极（2，3）的测量区段（3）、相对电极测量区段和隔板（5）的布置在电极（2，3）的测量区段（3）与相对电极测量区段之间的区段，其中所述相对电极测量区段关于隔板（5）与电极（2，3）的测量区段（3）相对置，并且构成锂离子储能器（1）的一部分的主电池（2，4）包括电极（2，3）的主区段（2）、相对电极主区段和隔板（5）的布置在电极（2，3）的主区段（2）与相对电极主区段之间的区段，其中所述相对电极主区段关于隔板（5）与电极（2，3）的主区段（2）相对置，其中锂离子储能器（1）具有用于测量电池（3，4）的放电深度和/或充电状态的测量装置（110）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.14 DE 102013220711.51.锂离子储能器（1），包括：具有主区段（2）和与主区段（2）电隔离的测量区段（3）的电极（2，3）、相对电极（4）和在电极（2，3）与相对电极（4）之间的隔板（5），其中构成锂离子储能器（1）的一部分的测量电池（3，4）包括电极（2，3）的测量区段（3）、相对电极测量区段和隔板（5）的布置在电极（2，3）的测量区段（3）与相对电极测量区段之间的区段，其中所述相对电极测量区段关于隔板（5）与电极（2，3）的测量区段（3）相对置，
并且构成锂离子储能器（1）的一部分的主电池（2，4）包括电极（2，3）的主区段（2）、相对电极主区段和隔板（5）的布置在电极（2，3）的主区段（2）与相对电极主区段之间的区段，其中所述相对电极主区段关于隔板（5）与电极（2，3）的主区段（2）相对置，
其中锂离子储能器（1）具有用于测量电池（3，4）的放电深度和/或充电状态的测量装置（110）。
2.根据权利要求1所述的锂离子储能器（1），其中测量装置（110）包括连接在测量区段（3）和相对电极（4）之间的电流源（100）和与测量区段（3）以及相对电极（4）连接的电压检测装置（102）和时间测量装置（103），利用所述时间测量装置能够测量充电时间和/或放电时间。
3.根据权利要求1或2...
【专利技术属性】
技术研发人员：S布茨曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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