CN103575454A - 确定处于电化学蓄能器内部的介质的压力的传感器装置和方法、电化学蓄能器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定位于电化学蓄能器（100）的壳体（101）内部的介质的压力（P）的传感器装置（110）。在此，所述传感器装置（110）具有采集装置（111），所述采集装置与能够通过有待确定的介质压力（P）偏移的、能导电的涂层（105）可感应地耦合或者耦合。在此，构造所述采集装置（111），以便感应地求得在所述涂层（105）与所述采集装置（111）之间的、取决于有待确定的介质压力（P）的间距，以便由所述间距确定介质的压力（P）。

Description

确定处于电化学蓄能器内部的介质的压力的传感器装置和方法、电化学蓄能器及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于确定位于电化学蓄能器内部的介质的压力的传感器装置、电化学蓄能器、用于制造电化学蓄能器的方法、用于确定位于电化学蓄能器内部的介质的压力的方法以及相应的计算机程序产品。

背景技术

随着对车辆的替代驱动方案的需求越来越大，电驱动日益进入到关注的焦点中。在此，尤其是锂离子电池在未来能够成为用于现代车辆驱动的关键技术。

文献DE 10 2009 000 504 A1公开了一种蓄电池模块，其包括一定数量（至少一个）蓄电池单池和用于采集至少一个蓄电池单池的状态的装置。

发明内容

在此背景下，利用本发明根据独立权利要求提供了一种用于确定位于电化学蓄能器内部的介质的压力的、改善的传感器装置；一种改善的电化学蓄能器；一种用于制造电化学蓄能器的、改善的方法；一种用于确定位于电化学蓄能器内部的介质压力的、改善的方法；以及一种改善的计算机程序产品。由各个从属权利要求和以下说明得出有利的设计方案。

本发明提供了一种用于确定位于电化学蓄能器的壳体内部的介质的压力的传感器装置，其中所述传感器装置具有以下特征：

采集装置，所述采集装置与能够通过有待确定的介质压力偏移的、能导电的涂层可感应地耦合或者耦合，其中构造所述采集装置以便感应地求得在所述涂层与所述采集装置之间的、取决于有待确定的介质压力的间距，以便由所述间距确定介质的压力。

所述电化学蓄能器能够是电镀的或者说电化学的二次电池、蓄电池单池、干电池或者说蓄电池。电化学蓄能器例如能够是用于电动车辆或者类似车辆的、具有多个电化学蓄能器或者说蓄电池单池的所谓的蓄电池组的一部分。电化学蓄能器的壳体能够密封地封闭或者说被密封封闭。能够构造电化学蓄能器的壳体用于关于环境隔离电化学蓄能器的电化学反应装置。电化学蓄能器的壳体能够不透气和不透水地构造。对于所述介质能够涉及气体、混合气体、液体、液体混合物或者气体-液体混合物、总体来说为流体。所述介质能够尤其通过在例如车辆的或者类似的蓄电池单池的或者说电化学蓄能器的内部中的气体形成或者包含所述气体。对于采集装置能够涉及具有至少一个线圈的电线圈。能够借助能导电材料的分离或者添加能导电的材料形成所述能导电的涂层。在此能够以相关的材料元素或者连续的材料层的形式形成能导电的涂层。能导电的涂层在此能够是电化学蓄能器的膜的、尤其是破裂膜的或者类似的一部分。替代地，能导电的涂层能够以电化学蓄能器的膜的形式、尤其以破裂膜或者类似的膜的形式形成。因此，能导电的涂层能够形成为能导电的膜、尤其是能导电的破裂膜。传感器装置和/或能导电的涂层或者在所述涂层上涂覆的保护层能够具有一种材料，所述材料在在传感器装置、能导电的涂层或者保护层的使用寿命之内与介质接触时化学稳定。能导电的涂层也能够具有铁磁特性。

在能导电的涂层与采集装置之间能够产生感应的耦合。在此，能导电的涂层和采集装置能够在初始压力时以初始间距可彼此相关地布置或者彼此相关地布置。当初始压力改变时，在能导电的涂层和采集装置之间的初始间距也能够改变。在此，在能导电的涂层和采集装置之间的间距在介质压力变化时能够变小或者变大。在此能够借助涡流测量求得在能导电的涂层和采集装置之间的间距或者说间距的间距变化。根据涡流测量原理，采集装置或者说线圈的电感的变化是通过由其自身或者在能导电的涂层中或者说在电导的试样中的另一个线圈感应的涡流。该涡流产生反磁场。通过求得采集装置或者说线圈的电感的变化能够推断出在采集装置或者说线圈和能导电的涂层或者说能导电的试样之间的间距。能够在与采集装置分开的分析装置中进行基于间距的压力确定。

换句话说，涡流测量原理的基本原理基于涡流的感应效应，所述涡流在能导电的涂层或者说能导电的试样中被感应。在此供给采集装置或者说线圈交流电流，对此构成围绕线圈采集装置的磁场。如果导电的物体、也就是说这里的能导电的涂层位于该磁场中，因此根据法拉第感应定律在其中产生涡流。所述涡流在其那方面是由磁场围绕。根据楞次定律，所述涡流的自有场反作用于线圈的场，这导致线圈阻抗的变化。能够以测量技术求得所述与间距有关的阻抗变化。在此使用宏观可见的膜的形变，所述膜具有能导电的涂层或者说构造用于确定介质的压力变化。在在位于电化学蓄能器的壳体内部中的压力和环境压力之间存在差别时该膜变形。在此能够通过膜相对于采集装置或者说线圈的间距变化通过感应的耦合无接触地读取这种压差。采集装置或者说涡流线圈能够在此例如以电路板设计制造或者制成冲压件。所述线圈以距压力敏感的膜的预先确定的间距定位。所述与线圈距膜的距离有关的线圈的阻抗能够不仅用作采集信号或者说分析信号，而且此外存在这种可能，即确定所述通过线圈电感和寄生电容（Parasit?rkapazit?t）在线圈之间形成的振荡回路的谐振频率，所述振荡回路能够通过压力影响被破坏。

本发明此外提供了一种电化学蓄能器，所述电化学蓄能器具有壳体，在所述壳体内部能够从电化学反应装置中释放介质，其中所述电化学蓄能器具有以下特征：

膜，借助所述膜封闭所述壳体的卸压开口，其中所述膜具有能导电的涂层并且构造所述膜，以便在所述壳体中的介质的预先确定的过压时为了通过所述卸压开口排出介质而限定地破裂；以及

以上提到的传感器装置的变体，所述传感器装置关于所述能导电的涂层布置在感应耦合部的区域中。

结合电化学蓄能器能够有利地任用或者说使用这里提供的传感器装置的一种变形方案，以便确定位于电化学蓄能器的壳体内部的介质的压力。所述卸压开口是通过壳体壁的贯通开口。卸压开口能够示出在电化学蓄能器的壳体的内腔和环境之间的借助膜可封闭的液体连接。对于所述膜能够涉及所谓的破裂膜或者其他的降压膜。所述膜能够是过载保护装置的、布置在卸压开口上的所谓的OSD（过载安全装置）的一部分。在此，传感器装置能够与过载保护装置集成地布置。所述膜能够弹性变形直到预先确定的过压并且在达到预先确定的过压时破裂或者说破裂。更确切地说，能够构造膜用于在超过在壳体内压和环境压力之间的预先确定的压差时限定地破裂。预先确定的过压能够对应于达到电化学蓄能器的安全临界状态，其中能够通过经由卸压开口排出介质而抵制该安全临界状态。

本发明此外提供了一种用于制造电化学蓄能器的方法，其中所述方法具有以下步骤：

- 提供壳体，在所述壳体内部能够从电化学反应装置中释放介质，其中所述壳体具有借助膜封闭的卸压开口，其中所述膜具有能导电的涂层并且构造所述膜，以便在所述壳体中的介质的预先确定的过压时为了通过所述卸压开口排出介质而限定地破裂；以及

- 将以上提到的传感器装置的变体关于所述能导电的涂层布置在感应耦合部的区域中。

通过用于制造的方法的实施能够制造这里提供的、有利的传感器装置的一种变形方案。在布置步骤中，传感器装置能够在感应耦合部的区域中关于能导电的涂层如此布置，从而在正常压力条件下以与能导电的涂层的预先确定的间距布置采集装置。

本发明此外提供了一种用于确定位于电化学蓄能器内部的介质的压力的方法，其中所述方法具有以下步骤：

- 为能够通过有待确定的介质压力偏移的、能导电的涂层加载介质；以及

- 以感应的方式借助采集装置求得在所述能导电的涂层与所述采集装置之间的、取决于有待确定的介质压力的间距，以便由所述间距确定介质的压力，所述采集装置与所述能导电的涂层感应地耦合。

结合用于确定的方法能够有利地任用或者说使用这里提供的传感器装置的一种变形方案，以便确定位于电化学蓄能器的壳体内的介质的压力。在此，所述方法也能够具有求得的间距的分析步骤，以便确定介质的压力。

具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，所述程序代码存储在可由机器读取的载体、像半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器上并且当程序产品在计算机或者装置上执行时，用于实施以上提到的用于确定的方法的变形方案。

根据本发明的实施方式能够为像蓄电池、蓄电池单池、尤其是棱柱形的配备破裂膜和/或过载保护装置（OSD）的蓄电池单池或者类似的电化学蓄能器提供有利的涡流压力传感器原理。关于电化学蓄电池，当老化导致蓄电池电容损失时，这种老化例如对于锂离子电池就这方面来说是重要的。只要制造了蓄电池，该老化过程就开始。因为例如锂离子单池被不透气的包覆，在取决于老化的气体析出过程中、例如通过电解质的分解在电化学蓄能器中出现介质的过压。该过压能够用作用于确定电化学蓄能器的老化状态（SOH，健康状态）的辅助参量。例如在位于电化学蓄能器内部中的介质的介质区域以外施加的、以根据本发明的实施方式的无接触的涡流传感器形式的压力传感器能够承担该监管。根据本发明的实施方式，在电化学蓄能器中使用涡流线圈或者说用于测量介质的主导压力的涡流原理。

本发明的一个优点是涡流传感器的简单的构造。所述采集装置和诱导涡流损失的能导电的涂层或者说膜彼此不必电连接。因此也能够低成本地实现这种传感器。此外实现没有结构的嵌入到电化学蓄能器的结构中，也就是说用于测量在电化学蓄能器中的介质主导压力的涡流原理的转化是非常简单的。根据本发明的实施方式的压力测量的另一个优点是涡流传感器不暴露于电化学蓄能器的介质或者说气体环境并且因此不需要传感器装置的耐介质性。此外，提高电化学蓄能器的安全性是有利的。因此，也就是说当电化学蓄能器例如遭受极端外部影响、像极端受热、过载、机械变形或者类似，而电化学蓄能器起初未针对这些极端外部影响而设计时，能够提早求得电化学蓄能器的事故或者说安全临界状态。根据压力情况的检测也能够在例如引起自发放热反应之前及时启动应对措施，所述自发放热反应在最坏的情况下能够导致蓄电池的点燃或者爆炸。根据压力情况的检测也能够实现电化学蓄能器的可控的快速充电和放电。借助根据本发明的实施方式的涡流传感器原理能够在实际中实现快速以及高度解决的实施。根据本发明的实施方式的涡流传感器方案的测量信号对于尘垢、灰尘、湿度、油和类似的不敏感以及在电磁环境中相对抗干扰。对于能导电的涂层的所有导电的材料能够使用根据本发明的实施方式的装置和方法。因为涡流不受阻的穿透绝缘体，连在绝缘涂层后面的金属都能够用作测量对象或者说能导电的涂层。根据本发明的实施方式能够关于电化学蓄能器的老化状态（SOH，健康状态）作出陈述，因为像例如在多次充电循环之后或者由于电化学蓄能器的可能的不可逆的损害那样，电化学特性的恶化和进而析出气体过程随时间改变在电化学蓄能器的压力。

根据传感器装置的实施方式能够设有用于支承采集装置的支承元件。在此，所述支承元件能够具有电路板和附加地或者替代地具有塑料板。在此，支承元件能够具有介质穿透开口。在此能够围绕介质穿透开口地布置采集装置。能够以穿透支承元件的贯通开口的形式形成所述介质穿透开口。能够构造支承元件用于安装在电化学蓄能器的壳体上或者另一个部段上。尤其能够构造支承元件，以便绷紧地安装电化学蓄能器的破裂膜。当支承元件将电化学蓄能器的破裂膜绷紧地安装在电化学蓄能器的壳体上或者另一个部段上时，所述介质在破裂膜的取决于压力的破裂时能够通过支承元件的介质穿透开口漏出。这种实施方式提供了这种优点，即能够借助支承元件以相对于能导电的涂层的确定的距离可靠和精确地布置采集装置。此外，根据支承元件的现有的介质穿透开口保留破裂膜的降压功能。对于一种替代的实施方式也能够不具有介质穿透开口地形成所述支承元件。

也能够设有与采集装置电连接的分析装置用于分析借助采集装置求得的间距，以便确定介质的压力。分析装置能够具有带有电路、例如特定应用的集成电路或者说ASIC（特定应用集成电路）或者类似的电子组件。这种实施方式提供了这种优点，即基于所述间距或者说间距变化能够精确和可靠地确定介质的压力。

在此分析装置和采集装置能够布置在共同的电路壳体中并且附加地或者替代地布置在共同的电路板上。因此，共同的电路板在此也能够示出用于采集装置的支承元件。共同的电路壳体能够具有塑料、浇铸材料或者说模制材料或者类似，其中分析装置和采集装置包装或者说浇铸或者包在所述箱体中。分析装置和采集装置尤其能够共同被浇铸或者可浇铸。对于电路壳体能够涉及分析装置的箱体，所述采集装置集成到该箱体中。采集装置也能够布置在电路板上，所述电路板是分析装置的一部分或者分析装置也布置在所述电路板上。这种实施方式提供了这种优点，即保护采集装置在箱体中不受环境影响或者说在电路板上能够以简单的方式借助电路板特有的导体电路与分析装置相连接。

根据电化学蓄能器的实施方式，传感器装置能够关于能导电的涂层借助在压力小于或者等于预先确定的介质的过压时的失效连接、围绕卸压开口并且附加地或者替代地围绕膜固定。在此，传感器装置能够具有用于支承采集装置的支承元件。在此，所述支承元件能够具有电路板并且附加地或者替代地具有塑料板。在传感器装置或者说支承元件和电化学蓄能器的壳体或者说其他部段之间的连接能够具有或者代表与压力有关的额定破裂点。这种实施方式提供了这种优点，即当膜在预先确定的介质过压时破裂时，传感器装置与电化学蓄能器的壳体安全地分开，以便实现介质漏出。因此，根据与压力有关的失效连接保留了电化学蓄能器的膜的或者说破裂膜的降压功能。

传感器装置也能够关于能导电的涂层借助至少一个对于介质来说能够渗透的间距保持元件围绕卸压开口并且附加地或者替代地围绕膜固定。在此，传感器装置能够具有用于支承采集装置的支承元件。在此，所述支承元件能够具有电路板并且附加地或者替代地具有塑料板。能够借助至少一个间距保持元件实现在传感器装置或者说支承元件和电化学蓄能器的壳体或者说其他部段之间的连接。在此，所述至少一个间距保持元件能够具有对于介质来说能够渗透的多孔材料。这种实施方式提供了这种优点，即当膜在预先确定的介质过压时破裂时，介质能够通过渗透的或者说多孔的间距保持元件可靠地漏出。因此，根据渗透介质的间距保持元件保留了电化学蓄能器的膜的或者说破裂膜的降压功能。

此外能够设有另一个能导电的涂层和另一个传感器装置，所述另一个传感器装置关于所述另一个能导电的涂层布置在感应耦合部的区域中。在此，所述另一个能导电的涂层能够与介质分开。所述另一个能导电的涂层也能够通过环境压力可偏移。在此能够冗余地构建传感器装置，也就是说例如能够在不出现能导电的涂层的取决于介质的形变的位置上布置另一个能导电的涂层和另一个传感器装置。借助这种冗余的或者说差异的传感器构建也能够在压力确定时考虑或者说补偿像温度和类似的横向影响。

此外，电化学蓄能器能够具有多个蓄电池单池并且传感器装置能够具有多个采集装置和一个分析装置。在此，在多个蓄电池单池的每个上面能够安装多个采集装置之一。在此分析装置能够与多个采集装置电连接。电化学蓄能器的每个蓄电池单池在此能够具有通过介质压力可偏移的能导电的涂层。多个采集装置的任一个总是能够布置在关于每个蓄电池单池的能导电的涂层的感应耦合部的区域中。这种实施方式提供了这种优点，即即使在具有多个蓄电池单池作为电化学蓄能器的子单元的所谓的蓄电池组中也能够用较少的花费已经节省空间地实现在所有单池中的介质的压力测量。

附图说明

借助附图示例性地详细阐述了本发明。附图示出：

图1A至6是以俯视图、以截面图或者以透视图示出的具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的图示；并且

图7和8是根据本发明的实施例的方法的流程图。

在本发明的优选的实施例的以下说明中，对于在不同的附图中示出的并且作用类似的元件使用相同的或者相似的附图标记，其中省略了对这些元件的重复的说明。

具体实施方式

图1A示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的俯视示意图。示出了电化学蓄能器100、壳体101、象征地设有负号的第一电极102、象征地设有正号的第二电极103、膜105或者说破裂膜（Berstmembran）、形式为电线圈的采集装置111和形式为电路板的支承元件112。采集装置111或者说线圈和支承元件112是用于确定位于电化学蓄能器100的壳体101内部的介质的压力的传感器装置的一部分，其中所述传感器装置在图1A中未明确设有附图标记。在电化学蓄能器100的壳体101内部布置有两个电极102和103，所述电极是未明确示出的电化学反应装置的一部分。此外，构造电化学蓄能器100的壳体101，以便液态密封地包围位于壳体101内部并且与电化学反应装置关联的介质。那么，即使在图1A中不可看出，电化学蓄能器100的壳体101具有借助破裂膜105密封或者说封闭的、用于在过压情况下的介质排出的卸压开口。破裂膜105在图1A的示图中仅仅被勾画出，因为破裂膜105被传感器装置的支承元件112遮盖。破裂膜105具有能导电的材料或者能导电的涂层。采集装置111布置在支承元件112上。采集装置111尤其布置在支承元件112的与破裂膜105重叠的部段上或者部段中。

图1B示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的部分部段的截面示意图。该电化学蓄能器能够是图1A中所述的电化学蓄能器。该传感器装置能够是图1A中所述的传感器装置。示出了电化学蓄能器100、壳体101、卸压开口104、破裂膜105、传感器装置110、形式为具有例如三相绕组的电线圈的采集装置111、形式为电路板的支承元件112、介质穿透开口113、形式为电路尤其是特定应用的开关电路（ASIC，特定应用集成电路）的分析装置114、感应耦合部的象征地示出的区域115或者说H场、也就是说磁场强度H的场以及介质的通过箭头象征地示出的压力P或者说压力上升，所述介质布置在由壳体101包围的电化学蓄能器100的内腔中。传感器装置110具有采集装置111、支承元件112、介质穿透开口113和分析装置114。

电化学蓄能器100的壳体101具有卸压开口104，所述卸压开口以贯通开口的形式穿透壳体101、从壳体101的朝向介质或者说背离环境的表面延伸直到壳体101的背离介质或者说朝向环境的表面。卸压开口104在朝向介质或者说背离环境的端部上同样借助破裂膜105封闭或者说密封。布置破裂膜105与介质接触。构造所述破裂膜105，以便弹性地变形或者说偏移直到在介质压力或者说压力P与环境压力之间的临界压差，并且以便超过临界压差而破裂，从而能够实现在电化学蓄能器100的环境中的介质的压力下降。破裂膜105能够与壳体101集成地形成或者作为分开的构件与壳体101相连接。卸压开口104在背离介质或者说朝向环境的端部上同样借助传感器装置110的支承元件112被遮盖。

传感器装置110的支承元件112布置在壳体101的背离介质或者说朝向环境的表面上。采集装置111和分析装置114布置在支承元件112上。此外，支承元件112具有介质穿透开口113。介质穿透开口113以贯通开口的形式穿透支承元件112、从支承元件112的朝向介质或者说背离环境的表面延伸直到支承元件112的背离介质或者说朝向环境的表面。采集装置111或者说电线圈根据在图1B中示出的本发明的实施例示例性地围绕介质穿透开口13地布置。在此，采集装置布置在支承元件112的朝向介质或者说背离环境的表面上。破裂膜105布置在采集装置111的感应耦合部的区域中。分析装置114布置在支承元件112的背离介质或者说朝向环境的表面上。在此，分析装置114关于采集装置111和介质穿透开口113横向间隔开。那么，即使在图1B中未示出时，采集装置111和分析装置114也彼此电连接。

图1C示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的部分部段的截面示意图。在此，在图1C中的示图等同于图1B中的示图并且在图1C中的电化学蓄能器100以及传感器装置110等同于图1B中的电化学蓄能器以及传感器装置，除了以下例外，即在图1C中不同地形成传感器装置110的支承元件112。确切地说，支承元件112具有朝向破裂膜105伸出的突出部段，在突出部段的区域中形成介质穿透开口113并且布置采集装置111。因此，在图1C中在采集装置111和破裂膜105之间的间距小于在图1B中的间距。

在图1A至1C中以俯视图以及截面图示出了电化学蓄能器100以及传感器装置110或者说传感器结构。传感器或者说传感器装置110由线圈或者说采集装置111组成，所述采集装置定位在电化学蓄能器100或者说蓄电池的压力敏感的膜105上方，所述膜在优选的变形方案中是由例如铁板、铝板或者钢板形成的破裂膜105。破裂膜105根据在单池内部压力或者说介质压力P和环境压力或者外界压力（大气压力）之间的差值变形，由此在采集装置111和能导电的平面或者说膜105之间的间距变化，这又借助分析装置114通过电测量或者说电子测量被检测。测量范围在通常存在的通常为0.5至1.5bar的大气压环境下能够覆盖在电化学蓄能器100内部存在的最小和最大的压力从0bar直到膜105的破裂压力，所述破裂压力通常能够处于大约8至10bar。因此，压差测量范围应该包括1.5至10.5bar。在此对于边界区域能够适用低的测量精度要求。在在0和6bar之间的核心区域中的精度应该优选具有小于百分之一的偏差。在膜105和采集装置111之间的精确的间距在此是有意义的，因为改变直接传输到传感器信号。

在提供的压力采集方案的一种变形方案中，传感器装置100检测到能导电的膜105的变形。在提供的压力采集方案的另一种变形方案中，传感器装置检测到铁磁性膜105的变形。在此，不仅能导电性而且铁磁性能够或者是膜105的固有特性或者也通过另外的加工、例如涂层产生。对于膜105和涂层的可能的材料是铝、铁、镍和类似的材料。在提供的压力采集方案的一种变形方案中，采集装置111作为电线圈布置在以薄板形式制成的支承元件12上，但是也能够在塑料载体或者类似的上面使用模压线圈。图1B和图1C示出了电化学蓄能器100的部分区域的截面图，其中在破裂膜105之外线圈或者说采集装置111位于电路板或者说支承元件112上。传感器装置110因此制成为涡流传感器。在在电化学蓄能器100的内部中压力上升P时，采集装置111相对于破裂膜105的间距改变并且进而在膜105中的感应涡流改变。能够通过分析装置114检测该变化。

图2A示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的部分部段的截面示意图。对于电化学蓄能器能够涉及与图1A至1C的电化学蓄能器相似的电化学蓄能器。对于传感器装置能够涉及与图1A至1C的传感器装置相似的传感器装置。在此，在图2A中的示图等同于图1B中的示图，除了以下例外，即在图2A中示出了电化学蓄能器100的壳体101的较大的部分部段，膜105不同地制成，采集装置111布置在支承元件112中并且过载保护装置220（OSD，过载安全装置）布置在卸压开口104的区域中，膜105、支承元件112和分析装置114安装在所述过载保护装置上。此外，在图2A中出于空间原因未示出支承元件112的介质穿透开口113和象征地示出的感应耦合部的区域115。对于壳体101例如涉及铝壳体。

过载保护装置220安装在壳体101的在卸压开口104区域中的表面上并且安装在在壳体101上在与卸压开口104相邻的区域中。在此构造过载保护装置220用于在电化学蓄能器100正常工作时密封卸压开口104并且用于排出在电化学蓄能器100电过载时在壳体101内部中出现的介质过压。根据在图2A中示出的本发明的实施例，膜105从属于过载保护装置220并且固定在过载保护装置220中，以便封闭卸压开口104。在此，对于膜105涉及由双金属材料制成的所谓的OSD膜。在此布置膜105与介质接触。支承元件112和分析装置114安装在过载保护装置220的朝向环境或者说背离介质的表面上。在此，采集装置111示例性地、嵌入地布置在支承元件112中。

图2B示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的部分部段的截面示意图。更确切地说，图2B以放大的示图示出了图2A的截取部段。在图2B中，附加于图2A地示出了支承元件112的介质穿透开口113、感应耦合部的区域115和介质的压力P。

因此，图2A和图2B示出了具有过载保护装置220的电化学蓄能器100或者说蓄电池单池。传感器装置110或者说涡流传感器能够例如集成或者部分集成到过载保护装置220中。能够通过采集装置111读取膜105的位置。能够借助在电路板上的以ASIC或者分立电子件形式的分析装置114实现采集信号的信号分析。可能的是，将传感器装置110或者说涡流压差传感器集成到过载保护装置220中。在此，传感器装置110不直接暴露于在电化学蓄能器100的内部中的介质或者说气体环境并且与此相应地不需要具有重要的耐介质性。在本发明的另一种实施例中，采集装置111和也可选的分析装置114直接集成或者说浇铸到过载保护装置220的塑料壳体中。

图3A示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的部分部段的截面示意图。在此，在图3A中的示图等同于图2A中的示图并且在图3A中的电化学蓄能器100以及传感器装置110等同于图2A中的电化学蓄能器以及传感器装置，除了以下例外，即传感器装置110现在在图3A中布置在卸压开口104的区域中、在壳体101的通过膜105封闭的内腔内部，而不像在图2A中那样布置在外部，采集装置111布置在支承元件112的朝向介质或者说背离环境的表面上，并且分析装置114浇铸在过载保护装置220中。因此，根据在图3A中示出的本发明的实施例，传感器装置110位于壳体101的通过膜105封闭的内腔的内部并且不直接暴露于在电化学蓄能器100的内部中的介质或者说气体环境，从而该传感器装置与此相应地不需要具有重要的耐介质性。

图3B示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的部分部段的截面示意图。更确切地说，图3B以放大的示图示出了图3A的截取部段。在图3B中，附加于图3A的是支承元件112的介质穿透开口113、感应耦合部的区域115和介质的压力P。

对于具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的设计需要注意的是，就这样保留用于介质从所述膜或者说从壳体的通过膜封闭的内腔排出的横截面，从而此外能够在电化学蓄能器的安全临界状态中排出介质。除了在图1B至3B中示出的在传感器装置的支承元件中的介质穿透开口的解决方案，其他的解决方案也是可能的。同样示意性地理解以下附图。此外认为，正如也在之前的附图中那样，分析装置不需要安装在支承元件上。

图4示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的部分部段的截面示意图。在此，在图4中的示图等同于图1B中的示图并且在图4中的电化学蓄能器100以及传感器装置110等同于图1B中的电化学蓄能器以及传感器装置，除了以下例外，即在图4中传感器装置110的支承元件112不具有介质穿透开口，而是在配合区域430中借助定义的或者说定义的失效配合连接安装在电化学蓄能器100的壳体101上，所述定义的失效配合连接在穿透破裂膜105的气体排出或者说介质排出时，实现支承元件112从壳体101的脱离X，所述脱离象征地通过箭头示出。

支承元件112或者说所述薄板未设有介质穿透开口或者说排气孔。取而代之，支承元件112对此设计地安装在电化学蓄能器100的壳体101上，即在膜105破裂并且在在破裂膜105和支承元件112之间的中间腔中的气体压力上升时，支承元件脱离并且所述介质能够流出。对于配合连接例如能够涉及粘接或者夹紧连接。能够实现脱离过压大约1bar的设计，这允许足够稳固的连接以及可靠的脱离。基本上可提供直至破裂膜105的设计压力的脱离压力。在图4中示出的本发明的实施例也能够与过载保护装置（OSD）结合使用。

图5示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的部分部段的截面示意图。在此，在图5中的示图等同于图1B和/或图4中的示图并且在图5中的电化学蓄能器100以及传感器装置110等同于图1B和/或图4中的电化学蓄能器以及传感器装置，除了以下例外，即在图5中传感器装置110的支承元件112不具有介质穿透开口或者说不具有定义的失效配合连接地安装在壳体101上，而是借助至少一个对于介质来说能够渗透的间距支架540安装在壳体101上。因此，支承元件112不具有介质穿透开口并且间接地通过所述两个在示图中示出的介质渗透的间距支架540固定在壳体101上，其中如果膜105破裂，则在壳体101和支承元件112之间提供足够的介质排出F。

图6示出了具有根据本发明的实施例的传感器装置的电化学蓄能器的截面示意图。电化学蓄能器制成所谓的电池模块或者说所谓的蓄电池组，所述蓄电池组示例性地具有四个像图1A至5中的电化学蓄能器那样的电化学蓄能器100作为模块化子单元或者说蓄电池单池。根据图示仅由一个蓄电池单池100示出了膜105，即使在图6中的所有蓄电池单池都具有膜105。此外示出了像图1A至图5中的传感器装置那样的传感器装置110，其中根据图示在图6中仅可见传感器装置110的一部分。即使未明确示出，仍总是在每个蓄电池单池100的膜105的区域中布置传感器装置110的采集装置。此外，设置传感器装置110的至少一个分析单元。因此，或者为每个蓄电池单池100分配一个采集装置以及一个分析装置，或者为每个蓄电池单池100分配一个采集装置并且设有一个分析装置用于所有采集装置。蓄电池单池100彼此相邻地串联布置成电池模块600或者说蓄电池组。电池模块600具有用于构造导流通道的遮盖元件650，所述导流通道在蓄电池单池100的所有膜105上方延伸和构成，以便当至少一个膜105破裂时从蓄电池单池100中有针对性地导出或者说引导介质。遮盖元件650能够是塑料件。传感器装置110根据在图6中示出的本发明的实施例集成到所述通过遮盖元件650和蓄电池单池100的壳体形成的导流通道中。

在图6中示例性地示出了由四个蓄电池单池100组成的电池模块600。经常替代地设有六至十个蓄电池单池100。共同的导流通道用于引导可能从蓄电池单池100溢出的介质。涡流传感器或者说传感器装置110能够用于电池模块600的所有蓄电池单池100地集成到共同的导流通道中。然后，在每个蓄电池单池100的破裂膜105的上方在相应的位置上总有采集装置集成到导流通道中。也可以考虑将导流通道直接布置在大薄板上作为传感器装置110的共同的支承元件，所述支承元件于是支承多个采集装置。能够通过形式为ASIC或者分立的分析电路的共同的分析装置分析所述采集装置，但是也能够设有从导流通道到中央控制电子或者说分析电子的在模块层面或者蓄电池层面上的线路连接。

图7示出了用于制造根据本发明的实施例的电化学蓄能器的方法700的流程图。所述方法700具有提供710壳体的步骤，在壳体内部能够从电化学反应装置中释放介质。在此，所述壳体具有借助膜封闭的卸压开口。在此，所述膜具有能导电的涂层并且构造所述膜以便在壳体中的介质的预先确定的过压时为了通过卸压开口排出介质而限定地破裂。所述方法700也具有将传感器装置关于能导电的涂层布置720在感应耦合部的区域中的步骤。设置传感器装置用于确定位于电化学蓄能器的壳体内部的介质的压力。传感器装置具有采集装置，所述采集装置与能够通过有待确定的介质压力偏移的、能导电的涂层可感应地耦合或者耦合。在此构造采集装置用于感应地求得在涂层和采集装置之间的、取决于有待确定的介质压力的间距，以便由所述间距确定介质的压力。介质方法700例如能够有利地制造图1A至图6中的具有传感器装置的电化学蓄能器。

图8示出了用于确定根据本发明的实施例的位于电化学蓄能器内部的介质压力的方法800的流程图。方法800具有为通过有待确定的介质压力可偏移的、能导电的涂层加载810介质的步骤。方法800也具有以感应的方式借助采集装置求得820在能导电的涂层与采集装置之间的、取决于有待确定的介质压力的间距的步骤，以便由所述间距确定介质的压力，所述采集装置与能导电的涂层感应地耦合。例如能够与图1A至图6中的传感器装置和/或图1A至图6中的电化学蓄能器结合地有利地实施方法800。

仅仅示例性地选出了所描述的和在附图中示出的实施例。不同的实施例能够完全或者关于各个特征彼此组合。一种实施例也能够通过另一种实施例的特征来补充。此外，能够重复地以及以另一种不同于所描述的顺序实施按照本发明的方法步骤。

Claims (12)

1.传感器装置（110），其用于确定位于电化学蓄能器（100、600）的壳体（101）内部的介质的压力（P），其中所述传感器装置（110）具有以下特征：

采集装置（111），所述采集装置与能够通过有待确定的介质压力（P）偏移的、能导电的涂层（105）可感应地耦合或者耦合，其中构造所述采集装置（111）以便感应地求得在所述涂层（105）与所述采集装置（111）之间的、取决于有待确定的介质压力（P）的间距，以便由所述间距确定介质的压力（P）。

2.根据权利要求1所述的传感器装置（110），其特征在于用于支承所述采集装置（111）的支承元件（112），其中所述支承元件（112）具有电路板和/或塑料板，其中所述支承元件（112）具有介质穿透开口（113）。

3.按上述权利要求中任一项所述的传感器装置（110），其特征在于与所述采集装置（111）电连接的分析装置（114），所述分析装置用于分析借助所述采集装置（111）求得的间距，以便确定介质的压力（P）。

4.根据权利要求3所述的传感器装置（110），其特征在于，所述分析装置（114）和所述采集装置（111）布置在共同的电路壳体中和/或布置在共同的电路板（112）上。

5.电化学蓄能器（100、600），其具有壳体（101），在所述壳体内部能够从电化学反应装置中释放介质，其中所述电化学蓄能器（100、600）具有以下特征：

膜，借助所述膜封闭所述壳体（101）的卸压开口（104），其中所述膜具有能导电的涂层（105）并且构造所述膜，以便在所述壳体（101）中的介质的预先确定的过压时为了通过所述卸压开口（104）排出介质而限定地破裂；以及

根据上述权利要求中任一项的传感器装置（110），所述传感器装置关于所述能导电的涂层（105）布置在感应耦合部（115）的区域中。

6.根据权利要求5所述的电化学蓄能器（100、600），其特征在于，所述传感器装置（110）关于所述能导电的涂层（105）借助在压力小于或者等于介质的预先确定的过压时的失效连接围绕所述卸压开口（104）和/或围绕所述膜固定。

7.按权利要求5至6中任一项所述的电化学蓄能器（100、600），其特征在于，所述传感器装置（110）关于所述能导电的涂层（105）借助至少一个对于介质来说能够渗透的间距保持元件（540）围绕所述卸压开口（104）和/或围绕所述膜固定。

8.按权利要求5至7中任一项所述的电化学蓄能器（100、600），其特征在于另一个能导电的涂层和另一个传感器装置（110），所述另一个传感器装置关于所述另一个能导电的涂层布置在感应耦合部（115）的区域中，其中所述另一个能导电的涂层与介质分开并且能够通过环境压力偏移。

9.按权利要求5至8中任一项所述的电化学蓄能器（600），其特征在于，所述电化学蓄能器（600）具有多个蓄电池单池（100）并且所述传感器装置（110）具有多个采集装置（111）和一个分析装置（114），其中在所述多个蓄电池单池（100）的每个蓄电池单池上安装有所述多个采集装置（111）其中之一，其中所述分析装置（114）与所述多个采集装置（111）电连接。

10.用于制造电化学蓄能器（100、600）的方法（700），其中所述方法（700）具有以下步骤：

- 提供（710）壳体（101），在所述壳体内部能够从电化学反应装置中释放介质，其中所述壳体（101）具有借助膜封闭的卸压开口（104），其中所述膜具有能导电的涂层（105）并且构造所述膜，以便在所述壳体（101）中的介质的预先确定的过压时为了通过所述卸压开口（104）排出介质而限定地破裂；以及

- 将根据权利要求1至4中任一项所述的传感器装置（110）关于所述能导电的涂层（105）布置（720）在感应耦合部（115）的区域中。

11.用于确定位于电化学蓄能器（100、600）内部的介质的压力（P）的方法（800），其中所述方法（800）具有以下步骤：

- 为能够通过有待确定的介质压力（P）偏移的、能导电的涂层（105）加载（810）介质；以及

- 以感应的方式借助采集装置（111）求得（820）在所述能导电的涂层（105）与所述采集装置（111）之间的、取决于有待确定的介质压力（P）的间距，以便由所述间距确定介质的压力（P），所述采集装置与所述能导电的涂层（105）感应地耦合。

12.计算机程序产品，其具有用于当在装置（110）上执行程序时实施根据权利要求11所述的方法（800）的程序代码。

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