CN107817012A - 传感器及其制造和使用方法 - Google Patents

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Abstract

许多变型可以包括一种产品，该产品包含包括光纤的至少一个传感器，该光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值。

Description

传感器及其制造和使用方法
技术领域
本公开总体上涉及的领域包括用于测量电化学装置中的状况的传感器及其制造和使用方法。
背景技术
在许多变型中，电化学装置可以使用传感器来测量或者帮助确定电化学装置的特性。
发明内容
许多说明性变型可以包括一种产品，该产品包含包括光纤的至少一个传感器，该光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值。
许多说明性变型可以包括一种系统，该系统包括：电化学装置；与电化学装置接触或紧邻的至少一个传感器，该传感器包括光纤，该光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值；以及可操作地连接到传感器的控制器，其中控制器构造和布置成根据传感器提供的至少一个测量值获得电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。
许多说明性变型可以包括一种方法，该方法包括：提供电化学装置；与电化学装置接触或紧邻的至少一个传感器，该传感器包括光纤，该光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值；以及可操作地连接到传感器的控制器，其中控制器构造和布置成根据传感器提供的至少一个测量值获得电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。通过传感器确定获得电化学装置的充电状态和温度的测量值；将电化学装置的测量值从传感器传输到控制器；以及通过控制器获得电化学装置的温度、充电状态和功率状态中的至少一个。
通过下文提供的详细描述，本发明范围内的其它说明性变型将变得显而易见。应理解，详细描述和具体实例虽然披露了本发明范围内的变型，但却仅旨在用于说明的目的，而非旨在限制本发明的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明范围内的变型的所选实例，其中：
图1示出了根据许多变型的产品的简化平面图，该产品包含包括传感器、电化学装置、控制器和主电源的车辆。
图2A示出了根据许多变型的包括传感器和电化学装置的产品的简化平面图。
图2B示出了根据许多变型的包括传感器的产品的简化平面图。
具体实施方式
以下对变型的描述在本质上仅仅是说明性的，决不旨在限制本发明的范围、其应用或用途。
在本文中可以按照功能和/或逻辑块部件和各种处理步骤的形式来描述技巧和技术。应明白，这种模块部件可以由任意数目的配置成执行指定功能的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，产品、系统或部件的实施例可以采用各种集成电路部件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行各种各样的功能。此外，本领域技术人员将会理解，可以结合任意数目的数据传输协议来实施变型。
为了简洁起见，本文可以不对与混动及电动车辆操作、电化学装置操作、电化学装置诊断、车辆计算模块和系统的其他功能方面(以及系统的各个操作部件)有关的常规技术进行详细描述。此外，本文所包含的各种附图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意，许多替代或附加的功能关系或物理连接可以存在于主题的许多变型中。
图1示出了根据许多变型的产品10。在许多变型中，产品10可以是车辆10，可以包括车辆，或者可以是车辆的部件。在许多变型中，产品10可以是车辆10，其可以是汽车、摩托车、航天器、船只、机车，或者还可以是另一种类型。在许多变型中，车辆10可以是电动车辆、混合动力车辆(诸如混合内燃机车辆)、燃料电池系统车辆等。在许多变型中，产品10可以包括至少一个电化学装置112。在许多变型中，电化学装置112可以是电池、超级电容器，或者可以是另一种类型。在许多变型中，产品10可以包括多个电化学装置112。在许多变型中，产品10可以包括至少一个电源114。在许多变型中，产品10可以包括多个电源114。在许多变型中，电化学装置112可以是锂离子电化学装置、镍金属氢化物(NiMH)电化学装置、铅酸电化学装置、锂聚合物电化学装置、硅电化学装置，或者可以是另一种类型。在许多变型中，车辆10可以是仅将电化学装置112用作单独的电源的任何电动车辆。在许多变型中，电化学装置112是车辆电池部件。
在许多变型中，产品10可以包括控制器116，该控制器可以旨在表示对电化学装置112和电源114所提供的功率进行正确操作和控制以便驱动车辆10、通过电源114或再生式制动对电化学装置112进行再充电以及确定电化学装置的充电状态(SOC)和功率状态(SOP)能力所必需的所有控制模块和装置。在许多变型中，控制器16可以取得、获得、推导、监测和/或处理与电化学装置112相关联的一组参数或状况。这些参数可以包括但不限于：电化学装置112的电流；电压；SOC；SOP；健康状态(SOH)；电化学装置内部电阻；电化学装置内部电抗；温度；以及功率输出。在许多变型中，控制器116可以是电化学装置状态估计器。在许多变型中，产品10或控制器116可以包括电化学装置状态估计器(BSE)。
在许多变型中，产品10可以包括至少一个传感器12。在许多变型中，传感器12可以与电化学装置112接触或紧邻。在许多变型中，传感器12可以可操作地连接到电化学装置112。在许多变型中，传感器12可以监测和收集电化学装置112内的至少一个参数或状况的测量值。在许多变型中，传感器12可以与控制器116接触或紧邻。在许多变型中，传感器12可以可操作地连接到控制器116。在许多变型中，传感器12可以将电化学装置112的至少一个参数或状况的测量值传输到控制器116。在许多变型中，传感器可以无线地或通过有线连接对测量值进行传输。在许多变型中，传感器12可以构造和布置成提供同时获得电化学装置112的充电状态和温度的测量值。在许多变型中，控制器116可以可操作地连接到传感器12，其中控制器116可以构造和布置成根据传感器12提供的至少一个测量值获得电化学装置112的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。在许多变型中，控制器116可以构造和布置成根据同时由传感器12提供的至少一个测量值获得电化学装置112的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。在许多变型中，可以对用于电化学装置112的传感器12进行动态跟踪，以确定电化学装置112的状况。控制器116可以适当地配置成从传感器12接收电子装置112的状况的传输。控制器116可以使用该信息来控制产品10或电化学装置112的操作。
在许多变型中，控制器116可以包括本领域已知的任何类型的控制模块或车辆控制器，并且能够配备有非易失性存储器、随机存取存储器(RAM)、离散和模拟输入/输出(I/O)、中央处理单元和/或用于汽车通信网络内的联网的通信接口。在许多变型中，结合本文公开的实施例进行描述的控制器116以及可能的其它说明性块、模块、处理逻辑和电路可以采用设计来执行本文所述的功能的通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何合适的可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合来实施或执行。处理器可以实现为微处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实施为计算装置的组合，例如数字信号处理器和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器联合数字信号处理器核心、或者任何其他这种构造。此外，结合本文公开的变型进行描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件、固件、由处理器执行的软件模块或者其任何实际组合中。在许多变型中，软件模块可以驻留于RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或者现有技术中已知的任何其它存储介质形式中。在这一点上，示例性存储介质可以联接到处理器，使得该处理器能够从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。在许多变型中，存储介质可以与处理器整合。
在许多变型中，可以在计算机可执行指令(诸如由一个或多个计算模块、控制器或其他装置执行的程序模块)的一般上下文中描述其实施例的主题和某些方面。在许多变型中，程序模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构和/或其他元件。在许多变型中，程序模块的功能性可以根据需要在各种变型中进行组合或分布。在许多变型中，执行计算机可执行指令的计算装置可以包括至少某种形式的计算机可读介质。计算机可读介质可以是能够由计算装置访问的和/或由计算装置所执行的应用程序访问的任何可用介质。
在许多变型中，如图2A至图2B所示，传感器12可以包括光纤14。在许多变型中，传感器12可以包括光纤14。在许多变型中，光纤14可以包括第一端20、短的第二端22、长的第二端23和纵向中部24。在许多变型中，从第一端20到短的第二端22的距离可以是长度L1。在许多变型中，从第一端20到长的第二端23的距离可以是长度L2。在许多变型中，光纤14可以具有径向边缘26。在许多变型中，如图2B所示，光纤14可以具有芯体50。在许多变型中，如图2B所示，光纤14可以具有包层52。在许多变型中，光纤14可以具有包括圆形、卵形、椭圆形、多边形中的至少一种的横截面形状，或者可以是另一种形状。在许多变型中，光纤14可以具有横截面直径或宽度D.在许多变型中，光纤14可以是中空的。在许多变型中，光纤14可以包括中空部分或芯体50，并且可以包括沿其纵向中部24的实心部分或包层52。在许多变型中，第一端20可以是敞开的或闭合的。在许多变型中，短的第二端22可以是敞开的或闭合的。在许多变型中，长的第二端23可以是敞开的或闭合的。在许多变型中，光纤可以由包括但不限于二氧化硅、塑料、氟化物玻璃(诸如但不限于五氧化二磷，或者可以是另一种类型)、磷酸盐玻璃(诸如但不限于HMFG、ZBLAN玻璃，或者可以是另一种类型)氟锆酸盐、氟铝酸盐、硫属化合物玻璃、晶体材料、蓝宝石、玻璃纤维、其组合的材料制成，或者可以是另一种材料。在许多变型中，光纤14可以掺杂有包括二氧化锗、氧化铝、氟、三氧化硼、铝硅酸盐、锗硅酸盐、磷硅酸盐、硼硅酸盐玻璃、其组合中的至少一个的掺杂材料，或者可以是另一种材料。在许多变型中，光纤14可以通过任何已知的方法形成或制造，包括但不限于拉伸、预成型，或者可以是另一种类型。在许多变型中，光纤14可以是单模光纤。在许多变型中，光纤14可以是多模光纤。
在许多变型中，如图2A至图2B所示，产品10、传感器12或光纤14的第一端20可以包括半导体材料30。在许多变型中，半导体材料30可以闭合光纤14的第一端20。在许多变型中，半导体材料30可以是在光纤14的第一端14的至少一部分上的涂层。在许多变型中，半导体材料30可以是可以覆盖光纤14的第一端20或使其敞开的涂层。在许多变型中，半导体材料30可以包括材料，该材料包括以下中的至少一种：金刚石(C)、硅(Si)、锗(Ge)、灰锡(Sn)、碳化硅(SiC)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、氮化硼(BN)、磷化硼(BP)、砷化硼(BAs)、氮化铝(AlN)、磷化铝(AlP)、砷化铝(AlAs)、锑化铝(AlSb)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、锑化镓(GaSb)、氮化铟(InN)、磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)、锑化铟(InSb)、硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)、碲化镉(CdTe)、氧化锌(ZnO)、硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、碲化锌(ZnTe)、氯化亚铜(CuCl)、硫化铜(Cu2S)、硒化铅(PbSe)、硫化铅(II)(PbS)、碲化铅(PbTe)、硫化锡(SnS)、硫化锡(SnS2)、碲化锡(SnTe)、碲化铅锡(PbSnTe)、碲化铊锡(TI2SnTe5)、碲化铊锗(TI2GeTe5)、碲化铋(Bi2Te3)、磷化镉(Cd3P2)、砷化镉(Cd3As2)、锑化镉(Cd3Sb2)、磷化锌(Zn3P2)、砷化锌(Zn3As2)、锑化锌(Zn3Sb2)、二氧化钛(TiO2)、氧化铜(I)(Cu2O)、氧化铜(II)(CuO)、二氧化铀(UO2)、三氧化铀(UO3)、三氧化铋(Bi2O3)、二氧化锡(SnO2)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)、铌酸锂(LiNbO3)、氧化镧铜(La2CuO4)、碘化铅(II)(PbI2)、二硫化钼(MoS2)、硒化镓(GaSe)、硫化锡(SnS)、硫化铋(Bi2S3)、镓锰(GaMnAs)、砷化铟锰(InMnAs)、碲化镉锰(CdMnTe)、碲化铅锰(PbMnTe)、亚锰酸镧钙(La0.7Ca0.3MnO3)、氧化铁(II)(FeO)、氧化镍(II)(NiO)、氧化铕(II)(EuO)、硫化铕(II)(EuS)、溴化铬(III)(CrBr3)、硒化铜铟(CuInSe2)、硫化银镓(AgGaS2)、磷化锌硅(ZnSiP2)、硫化砷(As2S3)、硅化铂(PtSi)、碘化铋(III)(BiI3)、碘化汞(II)(HgI2)、溴化铊(I)(TIBr)、硫化银(Ag2S)、二硫化铁(FeS2)、硫化铜锌锡(CZTS，CZAS)、硫化铜锡(Cu2SnS3)、硅锗、硅锡、砷化铝镓、砷化铟镓、磷化铟镓、砷化铝铟、锑化铝铟、砷氮化镓、砷磷化镓、砷锑化镓、氮化铝镓、磷化铝镓、氮化铟镓、砷锑化铟、锑化铟镓、磷化铝镓铟、砷磷化铝镓、砷化铟镓、锑磷化铟砷、砷磷化铝铟、砷氮化铝镓、砷氮化铟镓、砷氮化铟铝、砷锑氮化镓、氮砷锑化铟镓、砷锑磷化镓铟、碲化镉锌、碲化汞镉、碲化汞锌、硒化汞锌、硒化铜铟镓，或者可以包括另一种类型。在许多变型中，半导体材料30可以掺杂有包括但不限于磷、砷、锑、硅、铝、镁、碳、氧的材料，或者可以用不同的材料进行掺杂。在许多变型中，半导体材料30可以通过本领域已知的任何工艺涂覆在光纤14的第一端20上，所述工艺包括但不限于化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、溅射、刷涂、喷涂、浸渍涂敷，喷涂涂敷、流动涂覆，或者可以使用另一种沉积工艺形成。在许多变型中，半导体材料30可以是闭合光纤14的第一端20的尖端的涂层。在许多变型中，半导体材料30可以覆盖光纤14的芯体50或包层52中的至少一个。
在许多变型中，如图2A至图2B所示，产品10、传感器12或光纤14可以包括至少一个光栅32。在许多变型中，光栅32可以位于光纤14的第一端20处。在许多变型中，光栅32可以位于光纤14的短的第二端22处。在许多变型中，光栅32可以位于光纤14的长的第二端23处。在许多变型中，光栅32可以沿着光纤14的纵向中部24放置在任何地方。在许多变型中，光栅32可以位于光纤14的径向边缘26处。在许多变型中，光栅32可以放置于光纤14的芯体50中。在许多变型中，光栅32可以放置于光纤14的包层52中。在许多变型中，光栅32可以是光纤布拉格光栅或布拉格光栅。在许多变型中，光栅32可以是标准光栅(包括但不限于I型光栅、IA型光栅、IIA型光栅，或者可以是另一种类型)、生成的光栅(包括但不限于此II型光栅，或者可以是另一种类型)。在许多变型中，光栅32可以是均匀光纤布拉格光栅、啁啾光纤布拉格光栅、倾斜光纤布拉格光栅、超结构光纤布拉格光栅、变迹光栅、周期光栅，或者可以是另一种类型。在许多变型中，光栅32可以内接在光纤14的芯体50内。
在许多变型中，如图2A所示，光纤14可以具有短的第二端22。在许多变型中，短的第二端22可以具有输入端口40。在许多变型中，输入端口40可以具有用于光波行进通过的输入端口路径83。在许多变型中，如图2A所示，光纤14可以具有长的第二端23。在许多变型中，长的第二端23可以具有输出端口42。在许多变型中，输入端口40可以包括输入混合光源70。在许多变型中，输入混合光源可以包括窄带光源72和宽带输入光源74。在许多变型中，输出端口42可以包括用于光波行进通过的第一输出端口路径80以及用于光波行进通过的第二输出端口路径82。在许多变型中，可以使用光分路器101将来自第三输出端口路径85的光在第一输出端口路径80与第二输出端口路径82之间分开。在许多变型中，第一输出端口路径80可以包括分光计84。在许多变型中，分光计84可以构造和布置成或者能够测量来自传感器12的光栅32的宽带光的波长位移。在许多变型中，第二输出端口路径82可以包括窄带路径检测器86。在许多变型中，窄带路径检测器86可以构造和布置成或者能够测量传感器12的窄带光的随时间变化的功率输出。
在许多变型中，如图2A所示，传感器12可以具有光环行器90。在许多变型中，光环行器90可以位于光纤的第一端20与短的第二端22之间。在许多变型中，光环行器90可以位于光纤的第一端20与长的第二端23之间。在许多变型中，光环行器90可以位于光纤的短的第二端22与长的第二端23之间。在许多变型中，光环行器可以在进入和离开位于电化学装置112内或与其接触的光纤的光的输入端口路径83与传感器输入/输出路径87之间分开或分配光，如图2A所示。在许多变型中，光环行器90可以分离经由第三输出端口路径85来自第一输出端口路径80和第二输出端口路径82的输入端口路径83。在许多变型中，光环行器90可以分离来自第一输出端口路径80和第二输出端口路径82的传感器输入/输出路径87。在许多变型中，入射光105可以进入传感器输入/输出路径87并且循环通过至少一个光栅32或半导体30并变成折射光107，该折射光可以通过传感器输入/输出路径87返回到光环行器90，如表明光通过传感器12或传感器输入/输出路径87的移动的箭头所示。在许多变型中，光环行器90可以将输入混合光源70、来自窄带光源72的窄带光或来自宽带光源74的宽带光中的至少一个的输入输送到传感器输入/输出路径87。在许多变型中，光环行器90可以将输入混合光源70、来自窄带光源72的窄带光或来自宽带光源74的宽带光中的至少一个的输入输送到传感器输入/输出路径87，进而成为入射光105。在许多变型中，光环行器90可以将折射光107从传感器输入/输出路径87输送到第三输出端口路径85。在许多变型中，光分路器101可以在通向分光计84的第一输出端口路径80与通向窄带路径检测器86的第二输出端口路径82之间对折射光107进行分配。在许多变型中，光分路器可以在第一输出端口路径80与第二输出端口路径82之间在0％至100％的百分比范围内对折射光107进行分配。在许多变型中，折射光87可以被波长分离，从而使得通过第三输出端口路径85进入光分路器101的折射光107将会在通向分光计84的第一输出端口路径80与通向窄带路径检测器86的第二输出端口路径82之间被其波长分离。
在许多变型中，如图2A所示且如先前描述的，传感器12可以放置成与电化学装置112接触。在许多变型中，传感器12可以放置在电化学装置112自身内。在许多变型中，传感器12可以放置在电化学电池内的隔板(未示出)之间、附近或内部。在许多变型中，传感器12可以将来自窄带光源72的窄带光和来自宽带光源74的宽带光发送通过输入端口50并经由输入/输出端口路径87进入到纵向中部26中。在许多变型中，混合光可以到达传感器12的第一端20。在许多变型中，混合光可以到达传感器12的输出端口42并在第一输出端口路径80处离开传感器，并且在分光计84中进行测量。在许多变型中，混合光可以到达传感器12的输出端口42并在第二输出端口路径82处离开传感器，并且在窄带路径检测器86中进行测量。在许多变型中，光栅32可以使光的波长位移通过传感器12。在许多变型中，混合光、窄带光或宽带光可以在光栅32中被反射，从而光的波长可以发生移动，并且所产生的波长位移可以通过分光计84加以测量。在许多变型中，窄带光可以与半导体30兼容，从而提供可以由窄带路径检测器86测量的随时间变化的测量功率输出。在许多变型中，传感器12可以将波长位移和功率输出的值传输或馈送给控制器116。在许多变型中，控制器116可以根据这些值确定电化学电池112的应变和温度。在许多变型中，随时间变化的功率可以用于确定温度，并且可以使用波长和温度的变化来按照下面的等式1和2确定应变，在这些等式中，P是窄带光随时间变化的功率输出，W是窄带光的机械功，T是控制器116针对电化学装置112获得的温度，Δλ是来自光栅的反射光的波长变化，L是来自光栅的反射光的应变，以及SOC是电化学装置112的充电状态：
P＝W(T)→T＝W-1(P) (1)
Δλ＝L(T,SOC)→SOC＝L-1(W-1(P),Δλ) (2)
在许多变型中，在控制器中根据传感器提供的测量值而确定的应变和温度可以通过使用查找表与测量的窄带功率输出和波长位移相关联。在许多变型中，在控制器116中根据传感器12提供的测量值而确定的应变和温度可以馈送到温度补偿充电状态查找表中，以确定电化学装置112的第一充电状态SOC1。在许多变型中，可以根据电化学装置112的应变与充电状态之间的校准关系来制定SOC1。在许多变型中，控制器116或传感器12还可以测量电化学装置112的电流Im或电压Vm中的至少一个。在许多变型中，温度以及测量的电流和电压可以馈送到用于确定电化学装置112的第二充电状态SOC2的电池等效电路模型(ECM)中。在许多变型中，可以根据电化学装置112的库仑计数来制定SOC2。在许多变型中，ECM还可以确定电化学装置112的预测电流Ip和/或电压Vp。在许多变型中，预测电流Ip和电压Vp以及来自电池等效电路模型(ECM)的充电状态SOC2可以与测量电流Im和电压Vm以及根据查找表确定的充电状态SOC1一起馈送到卡尔曼滤波器估计器中，该卡尔曼滤波器估计器对比传感器提供的测量电流Im、电压Vm和来自查找表的SOC1，并将其与预测电流Ip、电压Vp和来自电池等效电路模型(ECM)的充电状态SOC2进行对比，并且还计算出电化学装置112的校正参数和参数的全状态估计，其可以在反馈回路中馈送到电池等效电路模型。在许多变型中，这些卡尔曼滤波器估计器可以确定校正的SOC3，而通过使用功率状态估计器，该校正的SOC3可以用来确定电化学装置的估计功率状态(SOP)。在许多变型中，校正的充电状态SOC3和功率状态SOP可以用于在反馈回路中为电池等效电路模型(ECM)提供校正参数。在许多变型中，充电状态SOC3和功率状态SOP可以馈送到电池管理系统(BSM)中，从而向电池等效电路模型(ECM)、传感器12和/或电化学装置112提供指令电流或电压。在许多变型中，电池状态估计器(BSE)可以包括所有这些部件(包括但不限于电化学装置112、传感器12、电池等效电路模型(ECM)、卡尔曼滤波器估计器、功率状态估计器和/或电池管理系统)，并且所有这些部件可以存在于控制器116中。在许多变型中，可以使用任意数量的线性回归法来对预测电压Vp、预测电流Ip、预测充电状态SOC1、SOC2、SOC3、功率状态SOP的值或者多个值进行处理，所述线性回归法可以包括但不限于使用卡尔曼滤波器、WRLS分析或本领域已知的任何其它方法。在这样的变型中，等效电路可以构造成以对处理数据进行近似的方式而运行。
在许多变型中，传感器12或系统可以提供对电化学装置112的参数的更出色的测量，例如充电状态、温度或功率状态。在许多变型中，这可以在更高和更低的温度下完成，同时精度得到了提高。在许多变型中，可以避免因为使用传感器12或系统的滞后所导致的准确显示这些状况的问题。在许多变型中，这可以改善电化学装置112的安全防护性和/或保证。对于控制混合电动(和纯电动)车辆的电化学装置系统这一目的而言，准确地了解内部电化学装置参数可能是重要的。本文描述的方法适应性地提取了电化学装置112的内部参数的测量值和/或估计值。所提出的方法相对于现有技术的优点在于：更好地适应了环境、电化学装置状态和行驶条件的变化、更高的计算效率和更低的实施成本，包括但不限于更精确的功率预测模型，以便通过控制器116对电化学装置112和产品10实施更出色的功率管理。在许多变型中，这种新方法可以提供更好的功率预测，以便能在电化学装置112中实现更出色的功率管理，这样做可以有利于电化学装置112的使用范围、性能和寿命。
在许多变型中，可以提供一种系统。在许多变型中，该系统包括电化学装置112。在许多变型中，该系统可以包括与电化学装置112接触或紧邻的至少一个传感器12。在许多变型中，传感器12可以可操作地连接到电化学装置112。在许多变型中，传感器12可以包括光纤14，该光纤包含包括半导体材料30的第一端20。在许多变型中，传感器12可以包括第二端22。在许多变型中，传感器可以包含包括光栅32的纵向中部24。在许多变型中，传感器12可以构造和布置成提供同时获得电化学装置112的充电状态和温度的测量值。在许多变型中，该系统还可以包括控制器116。在许多变型中，控制器116可以构造和布置成根据传感器12提供的至少一个测量值获得电化学装置112的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。
根据许多变型描述了一种方法。在许多变型中，该方法可以包括以下步骤：提供电化学装置112；与电化学装置112接触或紧邻的至少一个传感器12，该传感器12包括光纤14，该光纤包含包括半导体材料30的第一端20、第二端22以及包括光栅32的纵向中部24，其中传感器12构造和布置成提供同时获得电化学装置112的充电状态和温度的测量值；以及可操作地连接到传感器12的控制器116，其中控制器116构造和布置成根据传感器12提供的至少一个测量值获得电化学装置112的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。在许多变型中，该方法可以包括通过传感器12确定获得电化学装置112的充电状态和温度的测量值的步骤。在许多变型中，该方法可以包括将电化学装置112的测量值从传感器12传输到控制器116的步骤。在许多变型中，该方法可以包括通过控制器116获得电化学装置112的温度、充电状态和功率状态中的至少一个的步骤。
以下对变型的描述仅仅用于说明被认为在本发明的范围内的部件、元件、动作、产品和方法，并且决不旨在以任何方式通过具体披露或未明确阐述的内容来限制这种范围。如本文所述的部件、元件、动作、产品和方法可以按照与本文明确描述的不同的方式进行组合和重新排列，并且仍被认为是在本发明的范围内。
变型1可以包括一种产品，该产品包含包括光纤的至少一个传感器，该光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值。
变型2可以包括根据变型1所述的产品，其中半导体材料包括砷化镓。
变型3可以包括根据变型1至2中任一项所述的产品，其中光栅包括光纤布拉格光栅。
变型4可以包括根据变型1至3中任一项所述的产品，其中第二端包括输入端口和输出端口。
变型5可以包括根据变型4所述的产品，其中输入端口包括输入混合光源，该输入混合光源包括窄带光源和宽带光源。
变型6可以包括根据变型4至5中任一项所述的产品，其中输出端口包括第一输出端口路径检测器和第二输出端口路径检测器，该第一输出端口路径检测器包括能够测量来自光栅的宽带光的波长位移的分光计，而该第二输出端口路径检测器包括能够测量窄带光的随时间变化的功率输出的窄带光光检测器。
变型7可以包括根据变型1至6中任一项所述的产品，其中产品还包括可操作地连接到传感器的控制器，其中控制器构造和布置成根据传感器提供的至少一个测量值获得电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。
变型8可以包括根据变型1至7中任一项所述的产品，其中传感器还包括光环行器，以便将光输送到半导体材料或光栅中的至少一个或从其输送光。
变型9可以包括根据变型1至8中任一项所述的产品，其中电化学装置是车辆电池部件。
变型10可以包括一种系统，该系统包括：电化学装置；与电化学装置接触或紧邻的至少一个传感器，该传感器包括光纤，该光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值；以及可操作地连接到传感器的控制器，其中控制器构造和布置成根据传感器提供的至少一个测量值获得电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。
变型11可以包括一种方法，该方法包括：提供电化学装置；与电化学装置接触或紧邻的至少一个传感器，该传感器包括光纤，该光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值；以及可操作地连接到传感器的控制器，其中控制器构造和布置成根据传感器提供的至少一个测量值获得电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。通过传感器确定获得电化学装置的充电状态和温度的测量值；将电化学装置的测量值从传感器传输到控制器；以及通过控制器获得电化学装置的温度、充电状态和功率状态中的至少一个。
变型12可以包括根据变型11所述的方法，其中第二端包括输入端口和输出端口。
变型13可以包括根据变型11至12中任一项所述的方法，其中输入端口包括输入混合光源，该输入混合光源包括窄带光源和宽带光源。
变型14可以包括根据变型13所述的方法，其中输出端口包括第一输出端口路径检测器和第二输出端口路径检测器，该第一输出端口路径检测器包括能够测量来自光栅的宽带光的波长位移的分光计，而该第二输出端口路径检测器包括能够测量窄带光的随时间变化的功率输出的窄带光光检测器。
变型15可以包括根据变型14所述的方法，其中控制器根据窄带光的随时间变化的功率输出的传感器测量值获得在传感器的第一端处的电化学装置的温度。
变型16可以包括根据变型15所述的方法，其中控制器根据光栅的宽带光的波长位移的传感器测量值以及所获得的温度获得在传感器的光删处的电化学装置的应变。
变型17可以包括根据变型11至16中任一项所述的方法，其中传感器或控制器中的至少一个还测量电化学装置的电压和电流。
变型18可以包括根据变型17所述的方法，其中控制器根据测量电压、电流、所获得的温度和所获得的应变中的至少一个获得电化学装置的充电状态。
变型19可以包括根据变型18所述的方法，其中控制器根据充电状态和所获得的温度预测电化学装置的功率状态。
变型20可以包括根据变型11至19中任一项所述的方法，其中传感器还包括光环行器，以便将光输送到半导体材料或光栅中的至少一个或从其输送光。
以上对本发明范围内的所选变型的描述在本质上仅仅是说明性的，因此，其变型或变化并不被认为是偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种产品，其包含包括光纤的至少一个传感器，所述光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中所述传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值。
2.根据权利要求1所述的产品，其中所述半导体材料包括砷化镓。
3.根据权利要求1所述的产品，其中所述光栅包括光纤布拉格光栅。
4.根据权利要求1所述的产品，其中所述第二端包括输入端口和输出端口。
5.根据权利要求4所述的产品，其中所述输入端口包括输入混合光源，所述输入混合光源包括窄带光源和宽带光源。
6.根据权利要求4所述的产品，其中所述输出端口包括第一输出端口路径检测器和第二输出端口路径检测器，所述第一输出端口路径检测器包括能够测量来自所述光栅的所述宽带光的波长位移的分光计，而所述第二输出端口路径检测器包括能够测量所述窄带光的随时间变化的功率输出的窄带光光检测器。
7.根据权利要求1所述的产品，其中所述产品还包括可操作地连接到所述传感器的控制器，其中所述控制器构造和布置成根据所述传感器提供的至少一个所述测量值获得所述电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的产品，其中所述传感器还包括光环行器，以便将光输送到所述半导体材料或所述光栅中的至少一个或从其输送光。
9.根据权利要求1所述的产品，其中所述电化学装置是车辆电池部件。
10.一种系统，其包括：
电化学装置；与所述电化学装置接触或紧邻的至少一个传感器，所述传感器包括光纤，所述光纤包含包括半导体材料的第一端、第二端以及包括光栅的纵向中部，其中所述传感器构造和布置成提供同时获得电化学装置的充电状态和温度的测量值；以及可操作地连接到所述传感器的控制器，其中所述控制器构造和布置成根据所述传感器提供的至少一个所述测量值获得所述电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。
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