CN104303358A - 用于确定用于转换化学能成电能的电池的状态参数的装置,电池,电池模块和用于确定电池的状态参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定用于转换化学能成电能的电池（100）的状态参数的装置（120），其中所述电池（100）具有至少一电化学元件（105）和一包围电化学元件的外壳（110）。所述装置（120）包括一用于确定电池的体积变化的力传感器（125,130），用于以体积变化为基础确定状态参数；和/或一用于确定在电池的位于至少一电化学元件（105）和外壳（110）之间的自由空间（140）中的电池（100）的气体内压的气体压力传感器（135），用于以气体内压为基础确定状态参数。

Description

用于确定用于转换化学能成电能的电池的状态参数的装置,电池,电池模块和用于确定电池的状态参数的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定用于转换化学能成电能的电池的状态参数的装置，一种用于转换化学能成电能的电池，一种用于提供电能的电池模块以及一种用于确定用于转换化学能成电能的电池的状态参数的方法。

背景技术

随着对可选择的驱动方案的越来越多的需求，电驱动越来越成为关注的焦点。在汽车工业中使用的蓄电池组大多由多个模块组成，它们又由多个电池（电池单元）、例如锂离子电池组装而成。在此高的要求是有效的电池管理系统，它监控电池组的各个电池的功能，控制其充电和放电过程并且保证可靠的运行。

WO 2006112639 A1公开了用于检测电池内压的压电传感器。通过检测超过确定地给定的内压值能够引入适合的对应措施。

发明内容

在这个背景下，通过本发明提供一种如主权利要求所述的用于确定用于转换化学能成电能的电池的状态参数的装置，一种用于转换化学能成电能的电池（电池单元），一种用于提供电能的电池模块以及一种用于确定用于转换化学能成电能的电池的状态参数的方法。由各从属权利要求和下面的描述给出有利的扩展结构。

锂离子电池的阴极和阳极材料在不同的充电状态受到明显的体积膨胀和体积收缩。这种由于电极的膨胀和消胀引起的机械负荷可能损伤各个层（金属层、阴极材料、隔片、阳极等）并由此导致电阻升高和功率能力降低。为了防止这种机械负荷和各个层不期望的分离，可以在电池（电池单元）上施加恒定的顶压力。这个顶压力几乎完全防止体积变化，由此取而代之出现设置在电池里面的电化学元件（原电池）或电池绕组相对于电池的静止的外壁的机械力。

为了测量以机械应力为基础的、在电池绕组之间的压力，例如通过薄膜的功能化在蓄电池里面实现的薄膜传感器可以用于检测机械应力。此外可以观察蓄电池在多个充电循环上的膨胀特性（膨胀力），由此同样可以看出，蓄电池的老化以及充电状态导致可测量的力变化。因为一般多个电池组成一模块并且被公共的夹紧带围绕模块固定成形状，由此产生的力叠加并且几乎沿着一公共的力路径均匀地分布在这些电池（电池单元）上。

通过在蓄电池里面适合地定位传感器可以实现用于蓄电池状态，即老化、充电和损伤，的三个重要的评定标准的解耦（分离），并由此能够明确地说明蓄电池的状态和/或密封性。

一个蓄电池的至少一电池（单元）可以配有至少一传感器或者多个、例如三个传感器、如薄膜传感器，用于由它的或者说它们的对于气体压力和/或力的测量值和必要时其它的、独立检测的测量值、例如电池钳位电压，实现精确地、解耦地计算蓄电池的SOH（State of Health-健康状态）、SOC（State of Charge=充电状态）和密封性。

这种组合解决方案的优点是，可以使电池的充电状态与老化状态解耦，通过利用用于检测力的传感器的信号计算用于检测气体压力的传感器信号。此外可以引用关于电池绕组在表面上的伸展的值，由此“几乎消除”相邻电池的影响并由此确定各个电池的信号。对此备选地也可以引用电池钳位电压的测量。因此更加准确地最终地说明蓄电池的SOC和SOH。由于更精确地检测压力特性也能够使蓄电池受控地更快速地充电和放电。

在电池模块中不仅多个电池不同地伸展，而且甚至通过与其接触的电池壁体也可能相互影响，尽管这些困难的状况，也可以执行将产生的力与蓄电池或电池模块的单个的电池的明确配置。此外可以明确地检测电池的非密封性，例如以由于损伤引起的电池的开口的形式，因为非密封性同样导致膨胀特性的影响。

因此检测的压力特性可以用于提高电池安全性。通过状态监控例如可以检测超过临界基准值的情况，状态监控能够例如通过评价单元（例如ASIC）实现输出警示信号给蓄电池管理系统。此外由于检测压力特性也可以实现可受控地更快速地使蓄电池充电和放电。在此所建议的方案的另一优点是，也可以在蓄电池的拆出状态下实现压力特性的检测并因此可以实现无危险地回收电池。在识别到蓄电池体积加大时压力也被压电式地减小，并且在识别到蓄电池体积减小时压力可以被压电式地提高。

一种用于确定用于转换化学能成电能的电池的状态参数的装置，其中所述电池具有至少一电化学元件和一包围电化学元件的外壳，其中，该装置具有下列特征：

用于确定电池体积变化的力传感器，用于以体积变化为基础确定状态参数；和/或

用于确定在电池的位于至少一电化学元件与外壳之间的自由空间里面的该电池的气体内压的气体压力传感器，用于以气体内压为基础确定状态参数。

所述用于转换化学能成电能的电池（单元）可以是用于驱动电动车或混合动力车的蓄电池组的电池（单元）。例如所述电池可以是锂离子电池（单元）。所述电池可以设计成棱柱形的具有六面体形外壳的电池。所述外壳可以完全包围这个电化学元件或者多个电化学元件，并且例如由铝材制成。所述电化学元件为了转换化学能成电能可以包括两个接通电解液的电极。所述电极可以以绕组的形式呈现。这种电化学元件绕组可以具有扁长的形状，由此例如可以节省空间地并排地安置多个电化学元件在电池的外壳里面。所述状态参数例如可以是电池的伸展（膨胀）状态或者气体内压。例如，所述电极可以根据电化学元件的充电状态膨胀或消胀，或者由于老化过程可能导致在电池中产气，由此使电池膨胀并且伸展。所述电化学元件可以具有电绝缘的裹膜，它设计成，流体密封地包围电化学元件的电极和电解液。所述裹膜可以由弹性材料、例如由适合的塑料形成。由此使裹膜可以适配于在电化学元件内部进行的化学和/或物理的过程，并且相应地伸展并且再收缩。为了电接通，所述电池可以具有两个穿过外壳壁体导引的触头，其中一个触头与实施成阴极的电极电连接，另一触头与实施成阳极的电极电连接。

所述力传感器可以设计成，检测由于电化学元件的化学和/或物理的过程作用于电池上的力。例如所述力传感器可以理解为用于检测伸展（膨胀）变形的测量装置。为此所述力传感器可以与电化学元件的至少一局部部位固定连接。由于固定连接，所以力传感器可以随着电化学元件的伸展同样伸展，由此以与伸展相关地检测到的在力传感器上的拉力为基础可以推断电化学元件的伸展程度和相关的伸展状态。为了检测伸展所述力传感器可以具有例如伸展测量带（应变片）。备选地所述力传感器也可以是压电-力接收器。例如可以使用这个压电-力接收器，其中这个压电-力接收器通过检测电荷在力接收器中的分布（它与力成比例）测量由于电化学元件的伸展作用于电池上的力。所述力传感器例如可以设置在电化学元件的主侧面上或者指向电池的触头的方向上的窄面上。

所述气体压力传感器可以与电化学元件的伸展解耦地设置在电池的自由空间里面并且设计成，检测在自由空间里面存在的压力特性或压力变化。这些压力变化例如可以是涉及基于电化学电池充电和放电过程的所谓的电化学电池的呼吸的结果。此外有缺陷的电化学电池的放气可能引起在电池内部的气体压力增加，它可以通过气体压力传感器检测。电池的自由空间可以在电池上部区域中在具有触头的外壳壁与指向这个外壳壁的电化学元件的窄面之间形成。所述装置的实施例可以包括多个力传感器和/或多个气体压力传感器。

按照一实施例，所述力传感器在其功能上作为伸展传感器设置在面对自由空间的电化学元件窄面上并且设计成，检测以电化学元件体积变化为基础的窄面伸展。例如所述力传感器可以在窄面的宽度上延伸，并且完全或至少固定在电化学元件的两个点上、例如在裹膜上。这个实施例的优点是，可以特别精确并且不受相邻的其它电化学元件压力或电池外壳壁影响地检测电化学元件的伸展。

所述力传感器也可以设置在邻接外壳壁体的或者邻接电池的另一电化学元件的电化学元件主侧面上并且设计成，用于检测以电化学元件和/或另一电化学元件的体积变化为基础且作用于主侧面上的压力。例如，所述力传感器在这里可以中心地固定在电化学元件的主侧面上。这个实施例的优点是，所述力传感器位于横交于主侧面延伸的力路径上，并因此特别好地适合于，测量由于电池的这个电化学元件或多个电化学元件的充电和放电过程引起的电池的呼吸。在这个实施例中力传感器不仅可以作为伸展传感器而且可以作为压电-力接收器使用。

代替在电化学元件的主侧面上的位置，备选也可以地在电池外壳外侧面上的基本相同高度上设置所述力传感器，如果为了形成包括多个电池的电池模块在这个外侧面上邻接另一电池的时候。通过这种方式也可以检测电池的呼吸。

在所述装置里面使用气体压力传感器时，这个气体压力传感器可以设置在电池的自由空间里面。该气体压力传感器可以设计成，用于检测以电化学元件的体积变化和/或来自电化学元件的成分放出（发射）（Komponentenaustritt）为基础的电池的气体内压。

所述状态参数在这里可以代表电池的充电状态和/或老化状态和/或密封性。所述充电状态可以描述电池的实际充电或放电过程并且例如受到实际存在的环境压力、例如空气压力的影响。这种状况也可以由在这里所建议的装置考虑。电池的老化状态和密封性可以与电池的健康状态关联。尤其由力传感器和气体压力传感器的组合在这里可以确定，检测到的电池缺陷是否源于例如电池的老化或者例如源于电化学元件的裹膜的撕裂。通过检测的值与电池的不同功能性的精确配置可以使使用本装置的电池管理系统特别有效地工作，由此减少维护和修理成本并且改善机动车的安全性。

所述力传感器和/或气体压力传感器可以由对于测量值检测发挥功能的弹性膜构成。例如所述力传感器和/或气体压力传感器可以涂覆在包围电化学元件的裹膜上，或者是这种裹膜的一部分。这个实施例的优点是，传感器可以很好地适配于电化学元件的伸展并且特别无失真且无损失地检测测量值。所述力传感器和气体压力传感器在这个实施例中特别节省空间和简单地装配。在这个特殊的实施例中力传感器和气体压力传感器可以组合到唯一的薄膜里面，它包围整个电池绕组。

一种用于转换化学能成电能的电池的特征在于，所述电池具有如上所述实施例的装置。

一种用于提供电能的电池模块具有下列特征：

多个用于转换化学能成电能的电池，其中多个电池中的每个电池包括至少一电化学元件和一包围电化学元件的外壳，并且多个电池的电化学元件彼此相邻地设置在一排中；

围卡多个电池的夹紧部件，它设计成，提供反作用于由于电池体积变化引起的压力的反压力；

和至少一如上所述实施例的装置，它附属于电池模块的多个电池中的至少一电池。

所述电池模块例如可以形成用于电动车或混合动力车的驱动蓄电池，或者是这种驱动蓄电池的一部分。所述夹紧部件可以由夹紧带构成，它围绕电池结构的宽面缠绕并且紧紧地包围。由此所述夹紧部件可以提供用于通过电化学元件的体积变化引起的电池的膨胀的反压力。电化学元件的体积变化相应地仅仅可能导致电池的试图的膨胀，其中作用于电池内部的力可以更好地由设置在那里的传感器检测和测量。模块的电池可以具有在这里建议的装置，或者所述装置可以组装到每个电池里面。在此所述装置可以分别具有不同数量的形成本装置的气体压力传感器和/或力传感器。

一种用于确定用于转换化学能成电能的电池的状态参数的方法，其中该电池包括至少一电化学元件和一包围这个电化学元件的外壳，其中所述方法具有下列步骤：

以代表电池的体积变化和/或电池的气体内压的信号为基础确定状态参数。

代表体积变化和/或气体内压的信号可以通过本装置的力传感器和/或气体压力传感器提供。因此本方法可以由本装置的机构或者由例如与相应的装置耦联的控制器实施。

按照一实施例，所述方法具有确定代表体积变化的信号的步骤，并且是通过检测面对位于至少一电化学元件与外壳之间的自由空间的电化学元件窄面的伸展和/或通过检测以电化学元件体积变化为基础的且用于电化学元件主侧面上的压力。由此可以在确定步骤中确定通过状态参数代表的电池充电状态。例如，所述方法可以使用设置在电化学元件窄面上的第一力传感器的和设置在电化学元件主面上的第二力传感器的各一个信号，其中通过两个信号的相互关系可以明确地界定例如电池由于缺陷而膨胀的充电状态。因此可以有效地避免多余的维护投入。

所述方法也可以具有确定代表电池气体内压的信号的步骤，即通过检测以电化学元件体积变化和/或来自电化学元件的成分放出为基础的电池的自由空间中的气体内压。由此可以在确定步骤中确定通过状态参数代表的电池的密封性。

本方法的单个步骤或所有步骤例如可以由控制器执行，它可以通过机动车的CAN总线与电池连接。为了确定状态参数例如可以使用适合的算法。

所述控制器可以设计成，在相应的设备中执行或转换按照本发明方法的步骤。通过本发明的这种控制器形式的实施例变型可以快速且有效地解决基于本发明提出的任务。

在此控制器可以理解为电仪器，它处理传感器信号并且据此输出控制信号和/或数据信号。所述控制器可以具有接口，它们可以按照硬件和/或软件地构成。在按照硬件的结构中所述接口例如可以是所谓的ASIC系统的一部分，它包括控制器的不同功能。但是也能够使接口是适合的集成电路或者至少部分地由分立元件组成。在按照软件的结构中所述接口是软件模块，它们例如除了其它软件模块以外也设置在在微处理器上。

具有程序编码的计算机程序产品也是有利的，程序编码可以存储在可机器读出的载体、例如半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器上并且用于执行如上所述实施例之一的方法，如果程序产品在计算机或者装置上执行的时候。

附图说明

下面借助于附图示例地详细解释本发明。附图示出：

图1  电池的立体图，具有按照本发明实施例的用于确定电池的状态参数的装置；

图2  图1的电池的截面图；

图3  图1的电池的膨胀状态；

图4  按照本发明实施例的电池模块的立体图；

图5  按照本发明实施例的用于确定电池的状态参数的方法的流程图。

在下面的本发明优选实施例的描述中对于在不同附图中示出的且功能类似的部件使用相同或近似的附图标记，其中省去这些部件的重复描述。

具体实施方式

图1利用三维剖视图示出按照本发明实施例的六面体形的棱柱形电池100。电池100包括多个扁平电池绕组形式的电化学元件（原电池）105，它们被电池的外壳110包围。电化学元件105以平放叠摞的形式设置并且通过外壳110固定包围。外壳110由铝材制成并且在顶面上被用于电连接电化学元件105的触头115穿过。但是在这里所示的剖面图中只能示出一个触头115，它接通电化学元件105的（在视图中未示出的）阳极。

电池100具有用于确定电池100的状态参数的装置120，其中状态参数描述了电池100的健康状态或SOH（State of Health）和/或充电状态或SOC（State of Charge）。装置120形成组合传感器并且包括第一力传感器125、第二力传感器130和气体压力传感器135，它们分别由薄膜传感器构成。装置120在这里仅仅附属于四个电化学元件中的一个，但是备选地也可以使蓄电池中的所有电池绕组配有传感器。

第一力传感器125由应变传感器构成并且平行于通过视图中虚线表示的X轴设置在电化学元件105的指向电池100的空心空间140方向上的窄面145上。应变传感器125测量电池绕组105在表面上的体积变化，通过检测由于体积变化引起的电池绕组的伸展（膨胀）。在这里通过集成到力传感器125里面的伸展测量带（DMS）（应变片）实现伸展的检测。这个传感器125的位置能够实现明显解耦地测量体积变化，并且受相邻电池105的影响很小。第二力传感器130中心地设置在电化学元件105的主侧面上并且测量由于电池绕组沿着X轴线的试图的体积变化引起的力。在这里测量方法在使用DMS的条件下在软的材料中实现，该材料由于沿着X轴线的力影响正交于X轴线地“相互分开地流动”。在此通过所有电化学元件的公共力路径第二力传感器130测量作用力的绝对和并由此测量所有模块电池105的体积变化和。因为在图1所示的装置120实施例中，不仅第一力传感器125而且第二力传感器130都以DMS原理为基础，因此在这里第一力传感器125和第二力传感器130一致地构造。备选地第二力传感器130也可以例如电容式或压阻式地检测作用力。气体压力传感器135设置在两个电池绕组105之间并且对准自由空间140，由此与电化学元件105的伸展几乎完全解耦。由此气体压力传感器135适用于测量电池100中的气体压力，由此能够推断电池100的SOH。气体压力传感器135在这里电容式地通过刚性的电极和软的安置在电池绕组105上构成。由此可以监控电化学元件105的可能失效，它导致电池100的升高的内压。因此也可以检测在电池100的充电循环期间的压力特性。此外也可以检测电池的损伤，即，由于事故的突然压力升高或者由于电池100外裹膜或者电池绕组105之一的外裹膜的敞开引起的压力剧烈下降。

在图1中所示的由电池100和装置120组成的结构中涉及从外部固定地机械地夹紧电池100（见下面的图4）。对于组合传感器120使用三个上述的传感器125,130和135对于最佳地检测所有作用于电池100上的力是有意义的；通过不仅使用第一力传感器125和第二力传感器130而且使用气体压力传感器135可以非常精确地确定电池100的SOH,SOC和密封性。但是通过使用两个传感器或者仅使用一个传感器也可以得到有说服力的结果。因此，为了计算设置在电池模块里面的电池100的SOH和密封性以及在模块上的平均SOC，可以仅使用第二力传感器130和气体压力传感器135。在此附加地对于由第二力传感器130和气体压力传感器135提供的值可以测量电池模块的电池100的夹紧应力，由此也推断每个电池100的SOC。备选地可以只使用气体压力传感器135，由此推断SOH和密封性；在此常规地由其它测量参数获得SOC。在此也能够实现第一力传感器125与气体压力传感器135的组合。由此可以计算SOH，SOC和密封性，但是在这里以比使用所有三个传感器125,130和135更低的精度计算。最后，第一力传感器125与第二力传感器130的组合通过在电化学元件105的充电/放电循环上的平均能够测量SOH或者气体压力。

传感器125,130和135的接头可以通过电池100外壳110中的过孔向外导引（在图1的视图中未示出）。传感器125,130和135和必要时的（在附图中同样未示出的）传感器评价电子装置（电路）可以通过电池电压供电。

图2示出按照本发明实施例的图1的棱柱形电池100的另一剖面图，通过具有传感器125,130,135的电化学元件105的纵剖面。在这个视图中也看到阴极200以及阳极205，通过它们可以使在电化学元件105中产生的电流导引到电池触头并且向外引出。

由图2清楚地看出由薄膜传感器构成的测量值接收器125,130和135的各个位置。第一力传感器125通过电池绕组105的体积变化的伸展。如上借助于图1解释的那样，通过DMS原理检测伸展。第二力传感器130设置在电化学元件105的主侧面210的中间部位上。因此第二力传感器130位于结合图1解释的多个上下叠摞的电池绕组105的力路径上，并且由此测量由于电池绕组105沿着力路径的试图的体积变化而产生的力。如上所述，通过DMS在软材料中实现测量，它由于沿着在图1中所示的X轴向的力正交于X轴线地“相互分开地流动”，但是备选地也可以例如电容式或压阻式地执行测量。可以选择地使第二力传感器130如图2所示地设置，但是不是直接确定力，而是确定在电池绕组105与另一电池绕组105之间的或者在电池绕组105与电池100的外壳110壁体之间的接触面的大小。气体压力传感器135位于力路径以外的电池绕组105的边缘部位中，并因此位于一个位置，在该位置电化学元件105可以无阻碍地通过叠摞的其它电池绕组105伸展。因此使气体压力传感器135与伸展解耦，并且例如电容式地通过刚性的电极和软的安置在电池绕组105上测量电池100内部的气体压力。

如图2的视图所示，为了测量伸展，传感器层125,130局部限制地定位在电池绕组105的载体膜或裹膜上，处于出现最大伸展的位置上。通过这个措施可以提高传感器125,130的敏感性。作为变型方案，用于发挥检测值的功能的、用于力-或应变传感器125和130的薄膜也可以作为整体围绕绕组105引导。由此在大的面积上（集合）实现压力增加和力增加的检测，由此防止可能因为局部材料变化引起的失真测量值。在此例如通过第二温度薄膜传感器可以补偿由于温度影响引起的例如虚假的压力升高。在图2所示的装置120的实施例中，局部施加的传感器层125,130,135具有倒圆拐角的矩形形状。按照可选择的实施例，传感器层125,130,135可以具有任意的形状。代替连续的薄膜体，传感器125,130和135也可以分别由分布的子传感器组成，由此考虑由于电池绕组结构引起的应力变化。第一力传感器125，第二力传感器130和气体压力传感器135的测量信号可以通过集成到电池100里面的电子装置（电路）（分立或ASIC）读出并处理。评价电子装置（电路）与传感器125,130和135必要时可以作为聚合物电子装置（电路）集成到薄膜里面或上面。

图3示出在图1中所示的按照本发明实施例的电化学元件100的膨胀状态立体图。在由于锂的嵌入（电池充电，SOC最大化）电化学元件105的体积加大时，在缺少从外面施加在电池100的外壳110上的反压时，由于通过附图中箭头表示的伸展力300产生电池100的膨胀。图3仅理论地示出这个状态，因为对于在这里所介绍的用于确定电池100的状态参数的装置的完好功能存在反压是前提。下面的图4解释提供适合的反压的可能性。

图4利用另一立体图示出按照本发明实施例的电池模块400实施例的横截面图。该剖面图示出多个电池100，它们彼此并排且紧邻地形成电池模块400。由夹紧带构成的夹紧部件410围卡电池100的结构并由此提供作用于电池100外侧面上的预紧力，通过它可以建立在图4视图中利用箭头表示的反压420，反作用于向外作用的电池100膨胀的电化学元件105的压力。对该实施例在电池内部附设每个电池100的第二力传感器130。但是备选地也可以使第二力传感器130在外部设置在模块400的电池100之间。对于在图4所示的电池模块400实施例中，传感器、或其安装到相邻电池100里面的电子装置（电路）直接交换其数据，无需通过控制器的路径，并且由这些数据的和计算相关电池100的各自的SOH和SOC。

图5示出按照本发明实施例的用于确定转换化学能成电能的电池的状态参数的方法的流程图的实施例。在此对电池附设用于确定电池的状态参数的装置，如同借助于上述附图所介绍的那样。

在步骤510A中，在电池的电化学元件的窄面上和/或在横交于窄面地延伸的电化学元件的主侧面上，检测电化学元件的体积变化，并且将相应的信号发送到与装置耦联的控制器。在步骤510B中，在电化学元件的窄面与电池外壳之间的自由空间中，检测在自由空间里面存在的电池的气体内压，并且也将相应的信号发送给与装置耦联的控制器。可以同时或相互衔接地执行步骤510A和510B，或者本方法可以省去步骤510A或步骤510B。在步骤520中，以代表电化学元件的体积变化的信号为基础和/或以代表气体内压的信号为基础确定状态参数，它们根据这两个信号或者其中一个信号与传递给控制器的其它的数据的组合或评价能够推断例如电池的充电状态或密封性。

按照方法500的另外的且在附图中未示出的实施例，方法500可以包括调节回路或者是调节回路的一部分，它根据传感器数据控制蓄电池组或电池单元的充电和放电过程。方法500也可以以测量值为基础调节电池发热。检测的密封性损失或者临界的SOH可以通知中央机动车控制器和/或司机，例如通过警示灯。为了计算测量值可以使用特征曲线族，它必要时已经由测量行驶中获得。此外集成的电子装置（电路）可以交换调节回路的数据和/或控制命令，例如通过电源线与中央控制器的通讯。也可以使用（聚合物）开关矩阵，用于多路传输（复用）传感器信号。

所述和在附图中所示的实施例只是示例选择的。不同的实施例可以完全或者以单个特征为基础相互组合。通过另一实施例的特征也可以补充实施例。此外按照本发明的方法步骤可以重复以及以不同于所述顺序地执行。

Claims (11)

1.一种用于确定用于转换化学能成电能的电池（100）的状态参数的装置（120），其中所述电池（100）具有至少一电化学元件（105）和一包围该电化学元件的外壳（110），其中，所述装置具有下列特征：

用于确定电池的体积变化的力传感器（125,130），用于以体积变化为基础确定状态参数；和/或

用于确定在电池的位于至少一电化学元件和外壳之间的自由空间（140）中的电池的气体内压的气体压力传感器（135），用于以气体内压为基础确定状态参数。

2.如权利要求1所述的装置（120），其中，所述力传感器（125）设置在电化学元件（105）的面对自由空间（140）的窄面（145）上并且设计成，检测该窄面的以电化学元件的体积变化为基础的伸展。

3.如权利要求1或2所述的装置（120），其中，所述力传感器（130）设置在电池（100）的电化学元件的邻接外壳（110）壁体的或者邻接另一电化学元件（105）的主侧面（210）上并且设计成，用于检测以该电化学元件和/或该另一电化学元件的体积变化为基础的且作用于该主侧面上的压力。

4.如上述权利要求中任一项所述的装置（120），其中，所述气体压力传感器（135）设置在电池（100）的自由空间（140）里面并且设计成，用于检测以电化学元件（105）的体积变化和/或来自电化学元件的成分放出为基础的该电池的气体内压。

5.如权利要求1至4中任一项所述的装置（120），其中，所述状态参数代表电池（100）的充电状态和/或老化状态和/或密封性。

6.如权利要求1至5中任一项所述的装置（120），其中，所述力传感器（125,130）和/或气体压力传感器（135）设计成对测量值的检测发挥功能的弹性膜。

7.一种用于转换化学能成电能的电池（100），其特征在于，所述电池具有如上述权利要求中任一项所述的装置（120）。

8.一种用于提供电能的电池模块（400），其中所述电池模块具有以下特征：

多个用于转换化学能成电能的电池（100），其中每个电池（100）包括至少一电化学元件（105）和一包围该电化学元件的外壳（110），并且其中所述电池（100）彼此相邻地设置在一排中；

围卡所述多个电池（100）的夹紧部件（410），它设计成，提供反作用于由电池（100）的体积变化引起的压力的反压力；和

至少一如权利要求1至6中任一项所述的装置（120），它附属于电池模块（400）的所述多个电池（100）中的至少一个电池。

9.一种用于确定用于转换化学能成电能的电池（100）的状态参数的方法（500），其中该电池包括至少一电化学元件（105）和一包围该电化学元件的外壳（110），其中所述方法具有以下步骤：

以代表电池的体积变化和/或电池的气体内压的信号为基础，确定状态参数（520）。

10.如权利要求9所述的方法（500），具有步骤（510A）：通过检测电化学元件的面对位于至少一电化学元件（105）和外壳（110）之间的自由空间（140）的窄面（145）的伸展和/或通过检测以电化学元件的体积变化为基础的且作用于电化学元件的主侧面（210）上的压力，确定代表体积变化的信号，并且其中，在所述确定的步骤（520）中确定通过状态参数代表的该电池（100）的充电状态。

11.如权利要求10所述的方法，具有步骤（510B）：通过检测以电化学元件（105）的体积变化和/或来自电化学元件的成分放出为基础的该电池的自由空间（140）中的气体内压，确定代表电池（100）的气体内压的信号，并且其中，在所述确定的步骤（520）中确定通过状态参数代表的该电池的密封性。