CN106353682A - 一种电池膨胀检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池膨胀检测装置及方法，其中，所述电池膨胀检测装置包括：检测单元，包括第一导体层、第二导体层和隔离层，所述第一导体层贴附于电池表面，所述隔离层设置于所述第一导体层和第二导体层之间；获取单元，与所述检测单元连接，用于获取所述第一导体层和第二导体层所接触的面积；确定单元，与所述获取单元连接，用于根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度。本发明的方案，能够及时确定出所述电池的膨胀程度，避免因电池膨胀后继续使用所带来的较差的用户体验或安全隐患。

Description

一种电池膨胀检测装置及方法
技术领域
本发明涉及电池检测技术领域，特别是涉及一种电池膨胀检测装置及方法。
背景技术
当前，智能机大多采用内置电池。由于电池本身性能差异或使用较久反复充电后，电池会慢慢出现鼓包膨胀现象，且膨胀程度逐渐增加，造成其续航时间短或继续使用在某一时刻出现急剧膨胀燃烧爆炸的危险。
现有技术中，通过在电池内设置温度传感器和压力传感器，实时采集电池内的温度和压力信息，并与预设阀值进行比较判断是否触发报警，以在电池安全保护措施失效的情况下及时进行安全告警。
但这种方法主要针对电池内部温度和压力急剧增加的情况，并不能对由于电池内部缓慢化学反应造成的逐步膨胀现象进行预警，也无法及时获知具体的电池膨胀情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池膨胀检测装置及方法，能够及时确定出所述电池的膨胀程度，避免因电池膨胀后继续使用所带来的较差的用户体验或安全隐患。
为了实现上述的目的，本发明提供一种电池膨胀检测装置，包括：
检测单元，包括第一导体层、第二导体层和隔离层，所述第一导体层贴附于电池表面，所述隔离层设置于所述第一导体层和第二导体层之间，其中，当电池膨胀时，会引起所述第一导体层和第二导体层的接触，且随着电池膨胀程度的增大，所述第一导体层和第二导体层所接触的面积也增大；
获取单元，与所述检测单元连接，用于获取所述第一导体层和第二导体层所接触的面积；
确定单元，与所述获取单元连接，用于根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度。
优选的，所述确定单元包括：
计算单元，用于计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例，得到一比例结果，所述比例结果表征所述电池的膨胀程度。
优选的，所述获取单元包括：
采集子单元，用于采集所述检测单元两端的电阻；
确定子单元，用于根据所述检测单元两端的电阻，确定所述第一导体层和第二导体层所接触的面积。
优选的，所述采集子单元包括：
供电子单元，一端通过定值电阻R0与所述第一导体层连接，另一端与所述第二导体层连接，用于为所述检测单元供电，供电电压为Vcc；
第一采集子单元，用于采集所述检测单元两端的电压V；
第一计算单元，用于根据供电电压Vcc、所述检测单元两端的电压V及定值电阻R0，计算所述检测单元两端的电阻Rp。
优选的，所述确定子单元包括：
第二计算单元，用于根据S、Rs和Rp，计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积Sp；
其中，S为第一导体层的面积；Rs为在所述第一导体层和第二导体层单点接触时，所述检测单元两端的电阻；Rp为在所述第一导体层和第二导体层所接触的面积为Sp时，所述检测单元两端的电阻。
优选的，所述第一导体层选用阻性材料，所述第二导体层选用金属材料，而所述隔离层选用绝缘液状材料，通过密封支撑结构设置于所述第一导体层和第二导体层之间。
优选的，所述第一导体层的与电池电芯对应的中间区域选用阻性材料，外围区域选用电极材料，所述第二导体层选用金属材料，而所述隔离层选用绝缘液状材料，通过密封支撑结构设置于所述第一导体层和第二导体层之间。
优选的，所述电池膨胀检测装置还包括：
显示单元，用于显示所述比例结果，以告知用户电池的膨胀程度。
优选的，所述电池膨胀检测装置还包括：
告警单元，用于当所述比例结果大于一比例阈值时，告警用户。
本发明还提供一种电池膨胀检测方法，包括：
获取检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积，其中，所述检测单元包括第一导体层、第二导体层和隔离层，所述第一导体层贴附于电池表面，所述隔离层设置于所述第一导体层和第二导体层之间，当电池膨胀时，会引起所述第一导体层和第二导体层的接触，且随着电池膨胀程度的增大，所述第一导体层和第二导体层所接触的面积也增大；
根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度。
优选的，所述根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度的步骤包括：
计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例，得到一比例结果，所述比例结果表征所述电池的膨胀程度。
优选的，所述获取检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积的步骤包括：
采集所述检测单元两端的电阻；
根据所述检测单元两端的电阻，确定所述检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积。
优选的，所述采集所述检测单元两端的电阻的步骤包括：
采集所述检测单元两端的电压V；
根据Vcc、V及R0，计算所述检测单元两端的电阻Rp；
其中，Vcc为供电子单元的供电电压；R0为定值电阻，所述供电子单元一端通过定值电阻R0与所述第一导体层连接，另一端与所述第二导体层连接，为所述检测单元供电。
优选的，所述根据所述检测单元两端的电阻，确定所述检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积的步骤包括：
根据S、Rs和Rp，计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积Sp；
其中，S为第一导体层的面积；Rs为在所述第一导体层和第二导体层单点接触时，所述检测单元两端的电阻；Rp为在所述第一导体层和第二导体层所接触的面积为Sp时，所述检测单元两端的电阻。
通过本发明的上述技术方案，本发明的有益效果在于：
本发明的电池膨胀检测装置及方法，通过与电池接触的检测单元，能够及时确定出所述电池的膨胀程度，即由于电池长时间使用引起的缓慢膨胀，避免因电池膨胀后继续使用所带来的较差的用户体验或安全隐患。
附图说明
图1表示本发明实施例的电池膨胀检测装置的结构示意图。
图2表示本发明具体实施例的检测单元的结构示意图。
图3表示本发明具体实施例的采集子单元的结构示意图。
图4表示本发明实施例的电池膨胀检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种电池膨胀检测装置，包括：
检测单元11，包括第一导体层111、第二导体层112和隔离层113，所述第一导体层贴附于电池表面，所述隔离层设置于所述第一导体层和第二导体层之间，其中，当电池膨胀时，会引起所述第一导体层和第二导体层的接触，且随着电池膨胀程度的增大，所述第一导体层和第二导体层所接触的面积也增大；
获取单元12，与所述检测单元11连接，用于获取所述第一导体层和第二导体层所接触的面积；
确定单元13，与所述获取单元12连接，用于根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度。
本发明实施例的电池膨胀检测装置，通过与电池接触的检测单元，能够及时确定出所述电池的膨胀程度，即由于电池长时间使用引起的缓慢膨胀，避免因电池膨胀后继续使用所带来的较差的用户体验或安全隐患。
在本发明具体实施例中，贴附于电池表面的第一导体层选用阻性材料，例如铟锡氧化物(ITO)。具体的，在形成所述第一导体层时，例如通过将所述阻性材料喷涂于塑料衬底上的方式形成，再一同贴附于电池表面。
为了检测的准确性，优选的，所述第一导体层的与电池电芯对应的中间区域选用阻性材料，而外围区域选用电极材料，例如导电性能较好银粉，以有效地检测出电池的膨胀。
所述第二导体层通常选用金属材料，进一步的也可选用低阻性材料或导电性能较好的材料，例如选用喷涂于塑料衬底上的方式形成。所述第二导体层一般与电池的支撑体接触，例如与安设电池的终端的外壳接触。
所述隔离层一般选用绝缘液状材料，例如不饱和聚酯，并通过密封支撑结构设置于所述第一导体层和第二导体层之间。这样，在电池没有出现膨胀现象时，所述隔离层会隔绝所述第一导体层和第二导体层，当电池膨胀时，会引起所述第一导体层和第二导体层的接触，且随着电池膨胀程度的增大，所述第一导体层和第二导体层所接触的面积也增大。具体的，所述隔离层的厚度优选在0.1毫米以下，且厚度越薄检测灵敏度会越高。
参见图2所示，为本发明具体实施例的检测单元的结构示意图。在所述检测单元中，所述第一导体层111、隔离层113和第二导体层112依次叠加在一起，且所述第一导体层111的中间区域选用阻性材料，外围区域选用电极材料，所述隔离层113选用绝缘液状材料，并通过密封支撑结构设置于所述第一导体层和第二导体层之间，所述第二导体层112选用金属材料。
需要说明的是，上述对检测单元的结构的介绍仅是一些优选的实现方式，本领域技术人员可对其进行适当的改进，应也属于本发明的范围。
在本发明具体实施例中，所述确定单元包括：
计算单元，用于计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例，得到一比例结果，所述比例结果表征所述电池的膨胀程度。
其中，接触面积阈值指当电池膨胀到最大程度(电池再膨胀，可能会出现爆炸风险)时，所述第一导体层和第二导体层所接触的面积。在应用中，可对所述接触面积阈值进行预设，例如预设为电池电芯面积。所以，通过计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例，可实时了解电池的膨胀程度。
具体的，所述第一导体层和第二导体层所接触的面积可根据检测单元两端的电阻确定。实际应用中，当电池没有膨胀时，检测单元的隔离层会隔绝第一导体层和第二导体层，此时是开路状态。当电池出现膨胀时，所述第一导体层和第二导体层会单点接触，由于所述第一导体层是阻性材料，所述检测单元会具有电阻。且随着电池膨胀程度的加剧，由于电池的挤压，所述第一导体层和第二导体层会变为面接触，相应的，所述检测单元的电阻会变化。
基于上述内容，在本发明具体实施例中，所述获取单元包括：
采集子单元，用于采集所述检测单元两端的电阻；
确定子单元，用于根据所述检测单元两端的电阻，确定所述第一导体层和第二导体层所接触的面积。
具体的，所述采集子单元包括：
供电子单元，一端通过定值电阻R0与所述第一导体层连接，另一端与所述第二导体层连接，用于为所述检测单元供电，供电电压为Vcc；
第一采集子单元，用于采集所述检测单元两端的电压V；
第一计算单元，用于根据供电电压Vcc、所述检测单元两端的电压V及定值电阻R0，计算所述检测单元两端的电阻Rp。。
具体的，参见图3所示，为本发明具体实施例的采集子单元的结构示意图。在图3中，供电子单元31的一端通过定值电阻R0与检测单元11的第一导体层111连接，另一端与检测单元11的第二导体层113连接，以构成回路，给所述检测单元11供电；同时，采集子单元32与所述检测单元11连接，以采集所述检测单元11两端的电压V，所述第一计算单元33与所述采集子单元32连接，以计算所述检测单元两端的电阻Rp。
其中，所述第一计算单元是利用欧姆定律计算所述检测单元两端的电阻。根据欧姆定律可知，Vcc÷(R0+Rp)＝V÷Rp，即计算所述检测单元两端的电阻Rp的公式一如下：
Rp＝V R0÷(Vcc－V) 公式一
根据电阻定律可知，导体的电阻跟它的横截面积成反比，即随着导体的横截面积的增大，导体的电阻会相应减小。具体到本发明，当所述检测单元的第一导体层和第二导体层的接触面积增加时，所述检测单元的电阻会减小，且成反比，即Rp÷Rs＝(S-Sp)÷S。
其中，S为第一导体层的面积；Rs为在所述第一导体层和第二导体层单点接触时，所述检测单元两端的电阻；Rp为在所述第一导体层和第二导体层所接触的面积为Sp时，所述检测单元两端的电阻。注意，实际应用中，S针对的是第一导体层中阻性材料覆盖的区域。
所以，计算所述检测单元两端的电阻Sp的公式二如下：
Sp＝(Rs×S－Rp×S)÷Rs 公式二
基于上述内容，所述确定子单元包括：
第二计算单元，用于根据S、Rs和Rp，计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积Sp；
其中，S为第一导体层的面积；Rs为在所述第一导体层和第二导体层单点接触时，所述检测单元两端的电阻；Rp为在所述第一导体层和第二导体层所接触的面积为Sp时，所述检测单元两端的电阻。
在本发明具体实施例中，所述电池膨胀检测装置还包括显示单元，所述显示单元用于显示所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例结果，以告知用户电池的膨胀程度。具体的，所述显示单元可采用进度图标或百分比饼图等形式将比例结果显示给用户。
进一步的，所述电池膨胀检测装置还包括告警单元，用于当所述比例结果大于一比例阈值时，告警用户。其中，所述比例阈值是用户根据实际需求预设的，例如可预设为1/3，即当所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例结果大于1/3，所述告警单元会告警用户。而告警的方式例如可采用光、电、声音等形式，以提示用户及时切断电源，避免继续使用危害安全。
参见图4所示，本发明实施例还提供一种电池膨胀检测方法，与图1所示的电池膨胀检测装置相对应，所述电池膨胀检测方法包括：
S401：获取检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积，其中，所述检测单元包括第一导体层、第二导体层和隔离层，所述第一导体层贴附于电池表面，所述隔离层设置于所述第一导体层和第二导体层之间，当电池膨胀时，会引起所述第一导体层和第二导体层的接触，且随着电池膨胀程度的增大，所述第一导体层和第二导体层所接触的面积也增大；
S402：根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度。
本发明实施例的电池膨胀检测方法，通过与电池接触的检测单元，能够及时确定出所述电池的膨胀程度，避免因电池膨胀后继续使用所带来的较差的用户体验或安全隐患。
在本发明具体实施例中，所述根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度的步骤包括：
计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例，得到一比例结果，所述比例结果表征所述电池的膨胀程度。
优选的，所述获取检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积的步骤包括：
采集所述检测单元两端的电阻；
根据所述检测单元两端的电阻，确定所述检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积。
具体的，所述采集所述检测单元两端的电阻的步骤包括：
采集所述检测单元两端的电压V；
根据Vcc、V及R0，计算所述检测单元两端的电阻Rp；
其中，Vcc为供电子单元的供电电压；R0为定值电阻，所述供电子单元一端通过定值电阻R0与所述第一导体层连接，另一端与所述第二导体层连接，为所述检测单元供电。
具体的，所述根据所述检测单元两端的电阻，确定所述检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积的步骤包括：
根据S、Rs和Rp，计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积Sp；
其中，S为第一导体层的面积；Rs为在所述第一导体层和第二导体层单点接触时，所述检测单元两端的电阻；Rp为在所述第一导体层和第二导体层所接触的面积为Sp时，所述检测单元两端的电阻。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种电池膨胀检测装置，其特征在于，包括：
检测单元，包括第一导体层、第二导体层和隔离层，所述第一导体层贴附于电池表面，所述隔离层设置于所述第一导体层和第二导体层之间；
获取单元，与所述检测单元连接，用于获取所述第一导体层和第二导体层所接触的面积；
确定单元，与所述获取单元连接，用于根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度。
2.根据权利要求1所述的电池膨胀检测装置，其特征在于，所述确定单元包括：
计算单元，用于计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例，得到一比例结果，所述比例结果表征所述电池的膨胀程度。
3.根据权利要求1所述的电池膨胀检测装置，其特征在于，所述获取单元包括：
采集子单元，用于采集所述检测单元两端的电阻；
确定子单元，用于根据所述检测单元两端的电阻，确定所述第一导体层和第二导体层所接触的面积。
4.根据权利要求3所述的电池膨胀检测装置，其特征在于，所述采集子单元包括：
供电子单元，一端通过定值电阻R0与所述第一导体层连接，另一端与所述第二导体层连接，用于为所述检测单元供电，供电电压为Vcc；
第一采集子单元，用于采集所述检测单元两端的电压V；
第一计算单元，用于根据供电电压Vcc、所述检测单元两端的电压V及定值电阻R0，计算所述检测单元两端的电阻Rp。
5.根据权利要求3所述的电池膨胀检测装置，其特征在于，所述确定子单元包括：
第二计算单元，用于根据S、Rs和Rp，计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积Sp；
其中，S为第一导体层的面积；Rs为在所述第一导体层和第二导体层单点接触时，所述检测单元两端的电阻；Rp为在所述第一导体层和第二导体层所接触的面积为Sp时，所述检测单元两端的电阻。
6.根据权利要求1所述的电池膨胀检测装置，其特征在于，所述第一导体层选用阻性材料，所述第二导体层选用金属材料，而所述隔离层选用绝缘液状材料，通过密封支撑结构设置于所述第一导体层和第二导体层之间。
7.根据权利要求1所述的电池膨胀检测装置，其特征在于，所述第一导体层的与电池电芯对应的中间区域选用阻性材料，外围区域选用电极材料，所述第二导体层选用金属材料，而所述隔离层选用绝缘液状材料，通过密封支撑结构设置于所述第一导体层和第二导体层之间。
8.根据权利要求2所述的电池膨胀检测装置，其特征在于，还包括：
显示单元，用于显示所述比例结果，以告知用户电池的膨胀程度。
9.根据权利要求8所述的电池膨胀检测装置，其特征在于，还包括：
告警单元，用于当所述比例结果大于一比例阈值时，告警用户。
10.一种电池膨胀检测方法，其特征在于，包括：
获取检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积，其中，所述检测单元包括第一导体层、第二导体层和隔离层，所述第一导体层贴附于电池表面，所述隔离层设置于所述第一导体层和第二导体层之间；
根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度。
11.根据权利要求10所述的电池膨胀检测方法，其特征在于，所述根据所述第一导体层和第二导体层所接触的面积，确定所述电池的膨胀程度的步骤包括：
计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积与预设的接触面积阈值的比例，得到一比例结果，所述比例结果表征所述电池的膨胀程度。
12.根据权利要求10所述的电池膨胀检测方法，其特征在于，所述获取检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积的步骤包括：
采集所述检测单元两端的电阻；
根据所述检测单元两端的电阻，确定所述检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积。
13.根据权利要求12所述的电池膨胀检测方法，其特征在于，所述采集所述检测单元两端的电阻的步骤包括：
采集所述检测单元两端的电压V；
根据Vcc、V及R0，计算所述检测单元两端的电阻Rp；
其中，Vcc为供电子单元的供电电压；R0为定值电阻，所述供电子单元一端通过定值电阻R0与所述第一导体层连接，另一端与所述第二导体层连接，为所述检测单元供电。
14.根据权利要求12所述的电池膨胀检测方法，其特征在于，所述根据所述检测单元两端的电阻，确定所述检测单元的第一导体层和第二导体层所接触的面积的步骤包括：
根据S、Rs和Rp，计算所述第一导体层和第二导体层所接触的面积Sp；
其中，S为第一导体层的面积；Rs为在所述第一导体层和第二导体层单点接触时，所述检测单元两端的电阻；Rp为在所述第一导体层和第二导体层所接触的面积为Sp时，所述检测单元两端的电阻。
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