CN103847496A - 用于探测电池单元的排气的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于探测电池单元的排气的方法和装置,该方法和装置用于车辆，该车辆可以包括电机、适配于提供电力至电机的电池以及适配于指示电池的排气的测量仪的多个实施例。在一个实施例中，测量仪适配于响应于电池的排气而永久变形或爆裂以指示电池的排气。在另一个实施例中，测量仪包括适配于响应于电池的排气而改变位置以指示电池的排气的元件。在其它实施例中，测量仪包括与电池连通且适配于改变颜色以指示电池的排气的通用试纸指示器或化学涂层筒指示器。

Description

用于探测电池单元的排气的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于指示电池单元的排气的装置。

背景技术

混合动力车辆通常包括适用于向车辆的多个部件（包括马达、变速器和电子附件）提供电力的高压电池组。电池组可以是锂离子电池，例如镍金属氢化物或镍镉电池。电池组可以包括串联连接的多个单元。每个单元可以包括阴极、阳极和电解质。电解质是允许电荷在阴极和阳极之间流动的媒介。这就是在允许电池组充当能量源的单元内发生的电磁反应。

由于电池组在频繁使用中随时间劣化，所以需要经常检查电池组的性能。可能需要监视某些电池的过充。例如，锂离子电池一旦过充则可能完全毁坏。一旦过充并且耗尽，它们可能导致电气短路，该短路可能毁坏某些电子装置。当电池过充时或它们基本上耗尽时，它们的单元中的一个或多个通常已经排气。取决于电池的类型，可通过单元被施压、气体（例如氢）从单元释放或者电解质被推出单元来形容电池排气的特征。电池通常包括排气端口以适应压力、气体释放或电解质被推出单元。

发明内容

根据本发明一方面，提供一种车辆，该车辆包括电机、适配于提供电力至电机的电池以及适配于响应于电池的排气而改变其物理性质以指示电池的排气的测量仪。

根据本发明另一方面，提供一种车辆，该车辆包括电机、适配于提供电力至电机的电池以及适配于对关联于电池的排气的压力提供可视化响应以指示电池的排气的压敏测量仪。

根据本发明又一方面，提供一种车辆，该车辆包括电机、适配于提供电力至电机的电池以及适配于化学地响应电池的排气以指示电池的排气的化学上灵敏的测量仪。

根据本发明的一个实施例，测量仪配置用于响应于电池的排气而变形或爆裂以指示电池的排气。

根据本发明的一个实施例，电池包括排气端口和配置用于经由排气端口排气的至少一个单元，并且其中测量仪与排气端口匹配。

根据本发明的一个实施例，测量仪包含薄膜。

根据本发明的一个实施例，测量仪包括套筒和可移动地连接至套筒的柱塞，并且其中柱塞配置用于响应于电池的排气而移动远离套筒以指示电池的排气。

根据本发明的一个实施例，测量仪包括配置用于响应于电池的排气而改变位置以指示电池的排气的元件。

根据本发明的一个实施例，电池包括填充有电解质的单元，其中在电池排气期间电解质被推出单元，并且其中测量仪包含设置用于捕获电解质且配置用于改变颜色以指示电池的排气的通用试纸指示器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含包裹电池并且包括与通用试纸指示器连接的通道的电池壳体。

根据本发明的一个实施例，电池包括配置用于在电池的排气期间释放氢气的单元，并且其中测量仪包含配置用于存在氢气时改变颜色的涂有化学显色颜料的气体可渗透的基体。

附图说明

图1是显示使用电池单元排气指示器的环境的示意图；

图2是电池单元排气指示器的示例性实施例的示意图；

图3是具有图2中的电池单元排气指示器实施例的电池的立体图；

图4是电池单元排气指示器的另一个示例性实施例的示意图；

图5是电池单元排气指示器的又一示例性实施例的立体图；

图6是电池单元排气指示器的另一个示例性实施例的示意图；

图7是电池单元排气指示器的又一个示例性实施例的示意图；

图8是图7中指示电池单元的排气的电池单元排气指示器的示意图。

具体实施方式

此处公开了本发明的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例并且可以多种替代形式实施其它实施例。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本技术领域的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可与一个或多个附图中说明的特征组合以形成没有明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可根据需要用于特定应用或实施。

本发明包括电池单元排气指示器的多个实施例，该指示器可以用于电池通常用作电力源（包括混合动力车辆）的多种电池和环境。可以在可储存电池组而没有电子监视并且电池组没有连接至车辆的电池测试场所或实验室中使用电池单元排气指示器的多个实施例。一些实施例可以包括对电池排气提供可视化响应的压敏测量仪、对电池排气提供化学响应的化学上灵敏的测量仪或者响应于电池排气在物理性质上改变的测量仪。本发明可以针对用于混合动力车辆的电池或车辆应用以提供示例性应用并帮助明确其描述。然而，本发明的多个实施例不限于特定的电池类型。本发明的多个实施例也不限于机动车辆应用。

现在参考图1，显示车辆10的示意图，其中车辆10包括连接至电机14的电池系统12，该电机可以是电动马达和/或车辆的多个电子部件。电池系统12优选地包括配置用于指示电池系统12的单元的排气的电池单元排气指示器20。可以使该指示器的部件在车辆10内而制成电池单元排气指示器20，或者可以使该指示器的至少一些部件在车辆10的外部是可见的而制成。

在混合动力车辆中，电池组通常是密封的。它们还可能固定在车辆的后部并被车辆装饰物覆盖。当需要检查它们的性能状况时，希望确定电池单元是否已经排气而不必执行固定电池组的车辆装饰物或底座（mount）的大量拆卸。即使没有覆盖电池组（例如通过车辆装饰物），或者即使电池组没有连接至车辆，由于破坏电池密封可能会损害电池，希望有允许某人从视觉上确定单元是否已经排气而不必破坏电池密封的外部指示器。电池位于维修场所中、实验室中或在类似的地方，可视化的电池单元排气指示器可以避免技术人员暴露在电池排气导致的危险材料中。应理解电池单元排气指示器20可以提供这些优点。

在图2中，显示了电池单元排气指示器实施例20并且包括基本上邻近于电池单元23的排气端口24设置的通用试纸指示器（universal paperindicator）22。优选地，通用试纸指示器22适配于当电池单元23排气时电解质被预想推动通过排气端口24的路径中。当电池单元23排气时，通用试纸指示器22适配于捕获电解质并改变颜色（取决于电解质的PH值）。通用试纸指示器22可以是浸渍于通用指示器的适于化学响应于电解液的吸附材料（例如普遍已知的染料）的形式。通用试纸指示器22可以是PH试纸、石蕊试纸或处理过的过滤试纸。

通过适配于保持通用试纸指示器22的底部的底框架25将通用试纸指示器22优选地安装在邻近于排气端口24处。具有透明部分或窗口28的顶框架26优选地安装在通用试纸指示器22的顶部处。通过顶框架26和底框架25保持的通用试纸指示器22可以安装至电池壳体（图2中未显示）。可选地，可通过连接管道27延伸排气端口24以适当地将顶框架26、通用试纸指示器22和底框架25与电池壳体对齐。

如图3所示，其中电池组括多个单元23a-23h，每个单元优选地包括电池单元排气指示器实施例20的部件22、25、26和28。这些部件优选地连接至电池壳体30。通过查看图3，可以意识到在电池单元排气指示器实施例20中，可通过简单地查看电池外部或每个单元的透明部分或窗口28对于通用试纸指示器的物理性质的变化或者查看是否有颜色改变而针对单元排气检查电池。可以检查电池单元的排气而不必破坏任何电池密封或壳体。

现在参考图4，显示了另一个电池单元排气指示器实施例32并且优选地包括连接至排气端口24的管道34并延伸出电池壳体30。管道34优选为透明的，可以是单件或者由多件制成，并且可以是各种形状。管道34的一部分优选地设置在电池壳体30内，而管道34的一部分优选地设置在电池壳体30外。在电池壳体30外，通用试纸指示器36优选地设置在管道34的内部。通用试纸指示器36优选地设计成当电池单元23排气时捕获被推出电池单元23通过排气端口24的电解质（未显示）。一旦电解质与通用试纸指示器36接触，通用试纸指示器36适配于改变颜色以指示电池单元已经排气。

现在参考图5，显示了电池单元排气指示器的又一实施例38。除代替使用通用试纸指示器36来指示电池单元23的排气之外实施例38可以与电池单元排气指示器实施例32相似，实施例38优选地利用适配于与排放自排气端口24的特定气体化学地反应的化学涂层筒40。化学涂层筒40可以由涂有化学显色（chemochromic）成分的气体可渗透的基体（matrix）（例如美国专利申请号为11/414900公开的PdO/TiO2颜料）制成。当单元排气时，单元将排出氢气。当氢气到达筒40时，筒的化学显色成分优选地适配于通过使气体可渗透的基体变色而与氢化学地反应。从而，应理解，仅通过观察化学涂层筒40的物理性质的改变并且不需要破坏电池密封或壳体而可以探测到单元的排气。

现在参考图6，显示了又一个电池单元排气指示器实施例42。电池单元排气指示器实施例42优选地包括类似于管道34且连接至排气端口24的管道44。管道44优选地延伸至电池壳体30的外部。可变形元件46优选地设置在电池壳体30外的管道部分处的管道44内。可变形元件46可以由聚合物（例如薄膜或塑料）制成，优选地当在电池单元内经受预定量的压力时该聚合物永久变形或爆裂。由于电池单元23排气，所以电池单元23将会增压。压力将会通过排气端口24排放。预定量的压力将导致可变形元件46从视觉上改变形状或爆裂。从而，可简单地查看管道44以及可变形元件46的形状以确定电池单元23是否已经排气。不必破坏电池密封或壳体来确定电池单元23是否已经排气。

现在参考图7和8，显示了另一个电池单元排气指示器实施例48。除了管道44可以修改成包括垂直延伸部分50以及通过适配于从一个物理位置移到另一个物理位置的可移动元件52代替可变形元件46之外，电池单元排气指示器实施例48优选地与电池单元排气指示器实施例42相似。可移动元件52可以包括基部54、连接至基部54的套管56以及可以从邻近套管56的位置移到远离套管56的位置的柱塞58。随着电池23排气，预定量的单元压力将推动可移动元件52使得压力可以通过垂直延伸部分50。单元压力将基部54和套管56移向管道44的末端。优选地柱塞58离开管道44但保持连接至套筒56。从而，通过可移动元件52的位置已经移至超过管道44的垂直延伸部分50的位置或者柱塞58已经移出管道44而可以探测到电池的排气。

应注意，直接连接至单元排气端口的管道34或44可以是可选的。某些电池单元可能具有内置的排气通道，或者可以在电池单元内创建排气通道。如上文描述的，各种测量仪或指示器（例如通用试纸指示器、化学涂层筒、可变形元件或者可移动元件）可以可操作地连接至这些排气通道使得它们可以接收电解质、气体或压力并指示电池排气。

虽然上文描述了示例实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限定，并且应理解可作出各种改变而不脱离本发明的精神和范围。如上所述，可组合多个执行实施例的特征以形成本发明没有明确描述或说明的进一步的实施例。虽然已经对一个或多个希望的特征描述了提供优点的或优于其它实施例或现有技术实施的多个实施例，但是本技术领域中的普通技术人员应理解可以包含一个或多个性质以实现希望的综合系统属性，该属性取决于具体的应用和实施。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配的便利性等。这样，对于一个或多个性质描述的可取性低于其它实施例或现有技术实施的实施例没有在本发明的范围之外并且可能对于特定应用是可取的。

Claims (10)

1.一种车辆，包含：

电机；

配置用于提供电力至所述电机的电池；以及

配置用于响应于所述电池的排气而改变其物理性质以指示所述电池的排气的测量仪。

2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述测量仪配置用于响应于所述电池的所述排气而变形或爆裂以指示所述电池的排气。

3.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述测量仪配置用于响应于所述电池的所述排气而改变其颜色以指示所述电池的排气。

4.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述测量仪配置用于响应于所述电池的所述排气而改变其物理位置以指示所述电池的排气。

5.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述测量仪包括套筒和可移动地连接至所述套筒的柱塞，并且其中所述柱塞配置用于响应于所述电池的排气而移动离开所述套筒以指示所述电池的排气。

6.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述测量仪包含通用试纸指示器。

7.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述电池包括配置用于当排气时释放氢的单元，并且其中所述测量仪包含配置用于存在氢气时改变颜色的涂有化学显色颜料的气体可渗透的基体。

8.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述电池包括至少一个单元和包裹所述单元的壳体，并且其中所述测量仪设置在所述壳体外部。

9.一种车辆，包含：

电机；

配置用于提供电力至所述电机的电池；以及

配置用于响应于与所述电池的排气关联的压力而提供可视化响应以指示所述电池的排气的压敏测量仪。

10.一种车辆，包含：

电机；

配置用于提供电力至所述电机的电池；以及

配置用于化学地响应于所述电池的排气以指示所述电池的排气的化学上灵敏的测量仪。

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