CN107817286B - 电化学装置传感器以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，该产品包括：电化学装置和至少一个传感器，该电化学装置包括负极和正极，该至少一个传感器包括多个应变感测部件和至少一个温度感测部件，其中该负极和该正极中的每一个包括至少一个应变感测部件，该至少一个应变感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中该至少一个传感器被构造和布置成提供同时导出该负极和该正极的充电状态和温度二者的测量值。

Description

电化学装置传感器以及其制造和使用方法
技术领域
本公开总体上所涉及的领域包括用于测量电化学装置中的状况的电化学装置传感器以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电化学装置传感器来测量或辅助确定电化学装置的性质。
发明内容
许多说明性变型可以包括一种产品，该产品包括：电化学装置和至少一个传感器，该电化学装置包括负极和正极，该至少一个传感器包括多个应变感测部件和至少一个温度感测部件，其中负极和正极中的每一个包括至少一个应变感测部件，该至少一个应变感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中该至少一个传感器被构造和布置成提供同时导出负极和正极的充电状态和温度二者的测量值。
许多说明性变型可以包括一种系统，该系统包括：电化学装置和至少一个传感器以及控制器，该电化学装置包括负极和正极，该至少一个传感器包括多个应变感测部件和至少一个温度感测部件，其中负极和正极中的每一个包括至少一个应变感测部件，该至少一个应变感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中该至少一个传感器被构造和布置成提供同时导出负极和正极的充电状态和温度二者的测量值，该控制器操作地连接至传感器，其中该控制器被构造和布置成从由传感器提供的至少一个测量值导出电化学装置的温度、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、至少一个传感器以及控制器，该电化学装置包括负极和正极，该至少一个传感器包括多个应变感测部件和至少一个温度感测部件，该至少一个温度感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中负极和正极中的每一个包括至少一个应变感测部件，该至少一个应变感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中该至少一个传感器被构造和布置成提供同时导出负极和正极的充电状态和温度二者的测量值，该控制器操作地连接至传感器，其中该控制器被构造和布置成从由传感器提供的至少一个测量值导出电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个；确定通过至少一个传感器导出电化学装置的充电状态和温度二者的测量值；将电化学装置的测量值从至少一个传感器传输至控制器；以及通过控制器导出电化学装置的温度、充电状态和功率状态中的至少一个。
根据下文提供的详述将明白本发明的范围内的其它说明性变型。应当理解的是，详述和具体示例在公开本发明的变型时仅仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图中将更完整地理解本发明的范围内的变型的选择示例，其中：
图1说明了根据许多变型的产品的简化平面图，该产品包括车辆，该车辆包括传感器、电化学装置、控制器和主电源。
图2A说明了根据许多变型的产品的简化平面图，该产品包括传感器和电化学装置。
图2B说明了根据许多变型的产品的简化平面图，该产品包括传感器。
图3说明了根据许多变型的产品的简化平面图，该产品包括传感器和电化学装置。
图4A说明了根据许多变型的产品的简化平面图，该产品包括传感器和电化学装置。
图4B说明了根据许多变型的产品的简化平面图，该产品包括传感器和电化学装置。
图5A说明了根据许多变型的经由光栅偏移引起的应变对电化学装置的充电状态的函数的曲线图。
图5B说明了根据许多变型的经由光栅偏移引起的应变对电化学装置的充电状态的函数的曲线图。
图5C说明了根据许多变型的经由光栅偏移引起的应变对电化学装置的充电状态的函数的曲线图。
具体实施方式
变型的以下描述仅仅具有说明性本质并且决不旨在限制本发明的范围、其应用或用途。
技术和工艺在本文可以依据功能和/或逻辑块部件和各个处理步骤来描述。应当明白的是，这些块部件可以由配置成执行指定功能的任何数量的硬件、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它控制装置的控制下实行多种功能)。另外，本领域技术人员将明白的是，可以结合任何数量的数据传输协议来实践变型。
为了简洁起见，与混合动力和电动车辆操作，电化学装置操作、电化学装置诊断、车辆计算模块以及系统的其它功能方面(和系统的单独操作部件)有关的常规技术可以不在本文详细描述。另外，本文所包括的各个图式中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意的是，在本主题的许多变型中可以存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。
图1说明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，或可以是车辆的部件。在许多变型中，产品10可以是车辆10，该车辆可以是汽车、摩托车、航天器、船只、机车，或可以是另一种类型。在许多变型中，车辆10可以是电动车辆、混合动力车辆(诸如混合动力内燃机车辆)、燃料电池系统车辆等。在许多变型中，产品10可以是使用或提供电化学装置112的任何装置，包括(但不限于)电器、温度控制单元、电子部件、基于计算机的部件，或可以是另一种类型。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、电池单元、电池组、混合电池(其可以包括(但不限于)与电池电极相对的超级电容器电极以及电池材料与超级电容器材料的其它混合物，或可以是另一种类型)或可以是另一种类型。电池材料在本文可以被限定为在它们的表面经历法拉第(电化学)反应的材料。超级电容器材料在本文可以被限定为在它们的表面存储和释放带电离子但在它们的表面没有发生法拉第反应的材料。在许多变型中，如图4A至4B中所说明，电化学装置可以包括正极112a。在许多变型中，电化学装置可以包括负极112b。在许多变型中，电化学装置可以包括隔板112c。在许多变型中，电化学装置112可以包括正集电器120a。在许多变型中，电化学装置112可以包括负集电器120b。在许多变型中，电化学装置112可以包括袋壳体115。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、金属空气电池或其中电极活性材料在操作时改变体积的任何电化学能量存储装置。在许多变型中，车辆10可以是仅采用电化学装置112作为单个电源的任何仅电动车辆。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由电化学装置112和电源114提供以驱动车辆10、由电源114或再生制动对电化学装置112再充电以及确定电化学装置的充电状态(SOC)和功率状态(SOP)能力的适当操作和功率控制所需要的所有控制模块和装置。在许多变型中，控制器16可以获得、导出、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；以及电化学装置112的功率输出。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，如图2A至4B中所示，产品10可以包括至少一个传感器12。在许多变型中，产品10可以包括多个传感器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可以与正极112a接触或紧邻。在许多变型中，传感器12可以与负极112b接触或紧邻。在许多变型中，传感器12可以与隔板112c接触或紧邻。在许多变型中，传感器12可以操作地连接至电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个。在许多变型中，传感器12可以监测和收集电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个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可以操作地连接至控制器116。在许多变型中，如图3中所示，传感器可以非平行或垂直于线圈插入电化学装置112的电池外壳400内。在许多变型中，电化学装置112可以包括在正极112a与负极112b之间的至少一个隔板402。在许多变型中，电化学装置112可以包括正极汇流条404。在许多变型中，电化学装置112可以包括负极汇流条406。在许多变型中，传感器12可以将电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个的至少一个参数或状况的测量值传输至控制器116。在许多变型中，传感器12可以无线地或利用有线连接传输测量值。在许多变型中，传感器12可以被构造和布置成提供同时导出充电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个的充电状态和温度二者的测量值。在许多变型中，控制器116可以操作地连接至该至少一个传感器12，其中控制器116可以被构造和布置成从由传感器12提供的至少一个测量值导出电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个的温度、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可以被构造和布置成从由传感器12提供的至少一个测量值同时导出电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。在许多变型中，用于电化学装置112的传感器12可以被动态跟踪以确定电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个的状况。控制器116可以适当地配置成从传感器12接收电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个的状况的传输。控制器116可以使用此信息来控制产品10或电化学装置112、正极112a或负极112b中的至少一个的操作。
在许多变型中，控制器116可以包括本领域中已知的任何类型的控制模块或车辆控制器，并且可以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，控制器116以及结合本文公开的实施例描述的可能其它说明性块、模块、处理逻辑和电路可以利用设计成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装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件部件或其任何组合来实施或执行。处理器可以被实现为微处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实施为计算装置的组合，例如数字信号处理器与微处理器的组合、多个微处理器、结合数字信号处理器核心的一个或多个微处理器，或任何其它这样的配置。另外，结合本文公开的变型描述的方法或算法的步骤可以直接在硬件、固件、由处理器执行的软件模块或其任何实际组合中实施。在许多变型中，软件模块可以驻留在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、可移动盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其它形式的存储介质中。在这方面，示例性存储介质可以联接至处理器，使得处理器可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为一体。
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、控制器或其它装置执行的程序模块)的一般上下文中描述该主题和该主题的实施例的某些方面。在许多变型中，程序模块可以包括例程、程序、对象、部件、数据结构和/或执行特定任务或实施特定抽象数据类型的其它元件。在许多变型中，程序模块的功能可以根据需要在各种变型中组合或分布。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可由计算装置和/或由计算装置所执行的应用程序存取的任何可用介质。
在许多变型中，如图2A至2B中所示，至少一个传感器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可以包括第一端部20、第二端部22和长度为L的纵向中段24。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中所示，光纤14可以具有芯部50。在许多变型中，如图2B中所示，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、卵圆形、椭圆形、多边形中的至少一种的横截面形状，或可以是另一种形状。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可以包括中空段或芯部50，并且可以包括沿着其纵向中段24的实心段或包层52。在许多变型中，第一端部20可以是打开的或关闭的。在许多变型中，第二端部22可以是打开的或关闭的。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，或可以是另一种类型)、磷酸盐玻璃(诸如HMFG、ZBLAN玻璃，或可以是另一种类型)、氟锆酸盐、氟铝酸盐、硫族化物玻璃、结晶材料、蓝宝石、玻璃光纤、其组合的材料制成，或可以是另一种材料。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、硅铝酸盐、锗硅酸盐、磷硅酸盐、硼硅酸盐玻璃、其组合中的至少一种的掺杂材料，或可以是另一种材料。在许多变型中，光纤14可以通过任何已知方法形成或制造，该方法包括(但不限于)拉伸、预成型，或可以是另一种类型。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2B和4中所示，产品10、传感器12、光纤14的纵向中段24或第一端部20可以包括温度感测部件130。在许多变型中，如图2A至2B中所示，温度感测部件130可以包括至少一个光栅332。在许多变型中，光栅332可以在光纤14的第一端部20处。在许多变型中，光栅332可以在光纤14的第一端部20处。在许多变型中，光栅332可以在光纤14的第二端部22处。在许多变型中，光栅332可以放置在沿着光纤14的纵向中段24的任意处。在许多变型中，光栅332可以在光纤14的径向边缘26处。在许多变型中，光栅332可以放置在光纤50的芯部50中。在许多变型中，光栅332可以放置在光纤14的包层52中。在许多变型中，光栅332可以是光纤布拉格光栅或布拉格光栅。在许多变型中，光栅332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，或可以是另一种类型)、所生成的光栅(包括(但不限于)II型光栅，或可以是另一种类型)。在许多变型中，光栅332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、上部结构光纤布拉格光栅、变迹光栅、周期光栅，或可以是另一种类型。在许多变型中，光栅332可以内接在光纤14的芯部50内。在许多变型中，温度感测部件30可以关闭光纤14的第一端部20。在许多变型中，温度感测部件130可以是光纤14的第一端部14的至少一部分上的光栅。在许多变型中，温度感测部件130可以是涂层，其可以覆盖或保持打开光纤14的第一端部20。在许多变型中，温度感测部件130可以覆盖光纤14的芯部50或包层52中的至少一个。
在许多变型中，如图2A至2B和4A至4B中所示，产品10、传感器12、光纤14的纵向中段24或第一端部20可以包括至少一个应变感测部件132。在许多变型中，如图2A至2B和4中所示，应变感测部件132可以包括至少一个光栅232。在许多变型中，光栅232可以在光纤14的第一端部20处。在许多变型中，光栅232可以在光纤14的第二端部22处。在许多变型中，光栅232可以放置在沿着光纤14的纵向中段24的任意处。在许多变型中，光栅232可以在光纤14的径向边缘26处。在许多变型中，光栅232可以放置在光纤50的芯部50中。在许多变型中，光栅232可以放置在光纤14的包层52中。在许多变型中，光栅232可以是光纤布拉格光栅或布拉格光栅。在许多变型中，光栅232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，或可以是另一种类型)、所生成的光栅(包括(但不限于)II型光栅，或可以是另一种类型)。在许多变型中，光栅232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、上部结构光纤布拉格光栅、变迹光栅、周期光栅，或可以是另一种类型。在许多变型中，光栅232可以内接在光纤14的芯部50内。
在许多变型中，如图2A中所示，光纤14可以具有第二端部22。在许多变型中，第二端部22可以具有输入端口40和输出端口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可以包括第一输出端口路径80和第二输出端口路径82。在许多变型中，第一输出端口路径80可以包括至少一个光谱仪84。在许多变型中，光谱仪84可以被构造和布置成或能够测量来自传感器12的温度感测部件130的光栅230或应变感测部件132的光栅232中的至少一个的宽带光或窄带光的波长偏移。
在许多变型中，如图2A中所示，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本身内。在许多变型中，传感器12可以放置在正极112a内。在许多变型中，传感器12可以放置在负极112b内。在许多变型中，传感器12可以放置在正极112a和负极112b二者内。在许多变型中，传感器12可以包括负极112b和正极112a二者中的至少一个光栅32、232、332。在许多变型中，应变感测部件132或光栅232可以放置在正极112a内。在许多变型中，应变感测部件132或光栅232可以放置在负极112b内。在许多变型中，应变感测部件132或光栅232可以放置在正极112a和负极112b二者内。在许多变型中，应变温度感测部件130或光栅332可以放置在正极112a内。在许多变型中，温度感测部件130或光栅332可以放置在负极112b内。在许多变型中，温度感测部件130或光栅332可以放置在正极112a和负极112b二者内。在许多变型中，一个温度感测部件130或光栅332可以类似距离放置在电化学装置112内的负极112a或正极112b中。在许多变型中，传感器12可以放置在电化学装置112内的隔板112c之间、旁边或内部。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的宽带光二者通过输入端口50发送并发送至纵向中段26中。在许多变型中，混合光可以到达传感器12的第一端部20。在许多变型中，混合光可以到达传感器12的输出端口42并且在第一输出端口路径80处离开传感器并在光谱仪84中进行测量。在许多变型中，应变感测部件132的光栅232可以使光的波长偏移通过传感器12。在许多变型中，温度感测部件130的光栅332可以使光的波长偏移通过传感器12，从而可以偏离或屏蔽应变感测部件132的波长测量值。在许多变型中，混合光、窄带光或宽带光可以在温度感测部件130的光栅332和/或应变感测部件132的光栅232中反射，使得光的波长可偏移且可以通过光谱仪84测量所得到的波长偏移。在许多变型中，窄带光或宽带光可以与温度感测部件132兼容以提供作为时间函数的测量功率输出，其可以由窄带路径检测器测量。在许多变型中，光谱仪可以采取温度感测部件130和应变感测部件132二者的波长偏移以在正极112a和负极112b中的各个位置处提供波长偏移。在许多变型中，传感器12可以将波长偏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可以从这些值确定电化学装置112的应变和温度。在许多变型中，作为时间函数的功率可以用于确定温度，且可使用波长和温度的变化来确定应变。
在许多变型中，在控制器116中从由传感器12提供的测量值确定的应变和温度可以通过使用查找表来与窄带光或宽带光的波长偏移相关联，从而测量波长偏移与温度值或应变值。在许多变型中，在控制器116中从由传感器12提供的测量值确定的应变和温度可以被馈送至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，SOC1可以从电化学装置112的应变和充电状态之间的校准关系来制定。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被馈送至用于确定电化学装置112第二充电状态SOC2的电池等效电路模型(ECM)中。在许多变型中，SOC2可以从电化学装置112的库仑计数来制定。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，来自电池等效电路模型(ECM)的预测电流Ip和电压Vp以及充电状态SOC2可以连同查找表中的测量电流Im和电压Vm以及确定的充电状态SOC1一起馈送至卡尔曼滤波器估计器中，该估计器将查找表中由传感器提供的测量电流Im、电压Vm和SOC1进行比较并且与电池等效电路模型(ECM)中的预测电流Ip、电压Vp和充电状态SOC2的对应值进行比较，且计算校正参数并且对电化学装置112参数进行全状态估计，这些参数可以在反馈回路中馈送至电池等效电路模型。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，其可以用于通过使用功率估计器的状态来确定用于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可以用于对反馈回路中的电池等效电路模型(ECM)提供校正参数。在许多变型中，充电状态SOC3和功率状态SOP可以被馈送至电池管理系统(BSM)中，以向电池等效电路模型(ECM)、传感器12和/或电化学装置112提供命令的电流或电压。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)，且所有这些部件均可以存在于控制器116中。在多个变化中，可以使用任何数量的线性回归方法来处理预测电压Vp、预测电流Ip、预测充电状态SOC1、SOC2、SOC3、功率状态SOP的值或许多值，这些线性回归方法可以包括(但不限于)使用卡尔曼滤波器、WRLS分析或本领域中已知的任何其它方法。在这样的变型中，等效电路可以被构造成以近似处理数据的方式操作。
在许多变型中，至少一个应变感测部件132的光栅32、232可以用于指示在正极112a和负极112b处的嵌入电极被充电和放电时发生的膨胀和收缩，此测量值可以与电化学装置112的充电状态相关以测量该电化学装置的此状况。这可以通过改变通过光栅232、332的混合光的反射波长来进行，该反射波长与查找表相关以测量应变。在许多变型中，如图5A中所示，电化学装置的应变和充电状态之间的相关性可以是1对1的相关性。在许多变型中，正极112a和负极112b中的每一个的应变可由于不完全的机械隔离而赋予更好的功率状态指示器(如图5A至5C中所示)。负极应变传感器132b和正极应变传感器132a二者均可以通过使用它们的光栅232b、232a来测量局部净应变，它们以不同比例进行测量，从而允许区分传感器12和控制器116的充电状态信号。在许多变型中，正极112a和负极112b的所测量的电极应变彼此相反地工作，因为负极112b在充电期间将膨胀且正极112a将在放电期间收缩，反之亦然。这可以通过在恒定温度下测量和关联此关系来解析电化学装置112的充电状态和应变测量值。然而，在许多变型中，当温度不恒定时，应变曲线可偏移。因此，通过温度传感器130和温度传感器光栅332的温度测量可以通过控制器116内的数学查找表来考虑应变传感器测量值的曲线变化，从而考虑给定温度下的应变。以此方式，可以找到电化学装置112在所有温度下的充电状态。
在许多变型中，传感器12或系统可以提供电化学装置112参数(诸如充电状态、温度或功率状态)的更好测量。在许多变型中，这可以改进的准确度在更高和更低的温度下进行。在许多变型中，在准确显示这些状况时，可以避免由于滞后或在使用传感器12或系统的情况下使开路电压变平所引发的问题。在许多变型中，这可以改进对电化学装置112的安全保护和/或保证。内部电化学装置参数的准确了解对于控制混合动力电动(和纯电动)车辆的电化学装置系统的目的可能是重要的。本文所述的方法自适应地提取用于电化学装置112的内部参数的测量值和/或估计值。所提出的方法优于现有技术的优点是更好地适应环境、电化学装置状态和驾驶状况的变化、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，其用于通过控制器116对电化学装置112和产品10进行更好的功率管理。在许多变型中，这种新方法可以提供更好的功率预测以用于在电化学装置112中进行更好的功率管理，从而可以有益于电化学装置112的范围、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，该系统可以包括电化学装置112。在许多变型中，该系统可包括与电化学装置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可以操作地连接至电化学装置112。在许多变型中，传感器12可以包括光纤14，其包括具有半导体材料30的第一端部20。在许多变型中，传感器12可以包括第二端部22。在许多变型中，传感器可以包括具有光栅32的纵向中段24。在许多变型中，传感器12可以被构造和布置成提供同时导出充电化学装置112的充电状态和温度二者的测量值。在许多变型中，该系统可以进一步包括控制器116。在许多变型中，控制器116可以被构造和布置成从由传感器112提供的至少一个测量值导出电化学116装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。
在许多变型中，示出了一种方法。在许多变型中，该方法可以包括提供电化学装置112、至少一个传感器12以及控制器116的步骤，该至少一个传感器与电化学装置112接触或紧邻，该传感器12包括光纤14，该光纤包括具有半导体材料30的第一端部20、第二端部22以及包括光栅32的纵向中段24，其中该传感器12被构造和布置成提供同时导出电化学装置112的充电状态和温度二者的测量值，该控制器操作地连接至传感器12，其中该控制器116被构造和布置成从由传感器12提供的至少一个测量值导出电化学装置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，该方法可以包括确定通过传感器12导出电化学装置112的充电状态和温度二者的测量值的步骤。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传输至控制器116的步骤。在许多变型中，该方法可以包括通过控制器116导出电化学装置112的温度、充电状态和功率状态中的至少一个的步骤。
变体的以下描述仅仅说明被视为在本发明的范围内的部件、元件、动作、产品和方法，并且决不旨在限制具体公开或未明确陈述的此范围。如本文所述的部件、元件、动作、产品和方法可以不按照本文中明确描述的方式来组合和重新布置并且仍然被视为在本发明的范围内。
变型1可以包括一种产品，该产品包括电化学装置和至少一个传感器，该电化学装置包括负极和正极，该至少一个传感器包括多个应变感测部件和至少一个温度感测部件，其中负极和正极中的每一个包括至少一个应变感测部件，该至少一个应变感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中该至少一个传感器被构造和布置成提供同时导出负极和正极的充电状态和温度二者的测量值。
变型2可以包括如变型1所述的产品，其中该温度感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅。
变型3可以包括如变型1至2中任一项所述的产品，其中该至少一个光栅包括光纤布拉格光栅。
变型4可以包括如变型1至3中任一项所述的产品，其中该传感器包括第一端部、第二端部和纵向中段，且其中该第二端部包括输入端口和输出端口。
变型5可以包括如变型4所述的产品，其中该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可以包括如变型4至5中任一项所述的产品，其中该输出端口包括具有光谱仪的第一输出端口路径检测器，该光谱仪能够测量来自该应变感测部件的至少一个光栅的宽带光或窄带光的波长偏移。
变型7可以包括如变型4至6中任一项所述的产品，其中该输出端口包括具有光谱仪的第一输出端口路径检测器，该光谱仪能够测量来自该温度感测部件的至少一个光栅的宽带光或窄带光的波长偏移。
变型8可以包括如变型1至7中任一项所述的产品，其中该产品进一步包括操作地连接至该传感器的控制器，其中该控制器被构造和布置成从由该传感器提供的至少一个测量值导出电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个。
变型9可以包括如变型1至8中任一项所述的产品，其中该传感器提供关于该正极和该负极的应变测量值，该应变测量值与该正极、负极或电化学装置的充电状态相关。
变型10可以包括一种系统，该系统包括：电化学装置和至少一个传感器以及控制器，该电化学装置包括负极和正极，该至少一个传感器包括多个应变感测部件和至少一个温度感测部件，其中负极和正极中的每一个包括至少一个应变感测部件，该至少一个应变感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中该至少一个传感器被构造和布置成提供同时导出负极和正极的充电状态和温度二者的测量值，该控制器操作地连接至传感器，其中该控制器被构造和布置成从由传感器提供的至少一个测量值导出电化学装置的温度、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、至少一个传感器和控制器，该电化学装置包括负极和正极，该至少一个传感器包括多个应变感测部件和至少一个温度感测部件，该至少一个温度感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中负极和正极中的每一个包括至少一个应变感测部件，该至少一个应变感测部件包括光纤，该光纤包括至少一个光栅，其中该至少一个传感器被构造和布置成提供同时导出负极和正极的充电状态和温度二者的测量值，该控制器操作地连接至传感器，其中该控制器被构造和布置成从由传感器提供的至少一个测量值导出电化学装置的温度、充电状态或功率状态中的至少一个；确定通过至少一个传感器导出电化学装置的充电状态和温度二者的测量值；将电化学装置的测量值从至少一个传感器传输至控制器；以及通过控制器导出电化学装置的温度、充电状态和功率状态中的至少一个。
变型12可以包括如变型11所述的方法，其中该至少一个传感器包括第一端部、第二端部和纵向中段，且其中该第二端部包括输入端口和输出端口。
变型13可以包括如变型11至12中任一项所述的方法，其中该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可以包括如变型13所述的方法，其中该输出端口包括具有光谱仪的至少一个第一输出端口路径检测器，该光谱仪能够测量该应变感测部件的至少一个光栅的宽带光或窄带光的波长偏移。
变型15可以包括如变型13至14中任一项所述的方法，其中该输出端口包括具有光谱仪的至少一个第一输出端口路径检测器，该光谱仪能够测量该温度感测部件的至少一个光栅的宽带光或窄带光的波长偏移。
变型16可以包括如变型14至15中任一项所述的方法，其中该控制器从该应变感测部件的光栅处的宽带光或窄带光的波长偏移的至少一个测量值在该传感器的第一端部处导出该正极、该负极或该电化学装置中的至少一个的充电状态。
变型17可以包括如变型11至16中任一项所述的方法，其中该控制器从该温度感测部件的光栅处的宽带光或窄带光的波长偏移的至少一个测量值在该传感器的第一端部处导出该电化学装置的温度。
变型18可以包括如变型17中所述的方法，其中该传感器或控制器中的至少一个还测量该电化学装置的电压和电流。
变型19可以包括如变型18中所述的方法，其中该控制器从测量的电压、电流、导出的温度和导出的应变中的至少一个导出该电化学装置的充电状态。
变型20可以包括如变型11至19中任一项所述的方法，其中该控制器从该充电状态和导出温度来预测该电化学装置的功率状态。
本发明的范围内的选择变型的以上描述仅仅具有说明本质，并且因此其变型或变体不应被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于测量电化学装置中的状况的产品，其包括：电化学装置、至少一个传感器及操作地连接至所述至少一个传感器的控制器，所述电化学装置包括负极和正极，所述至少一个传感器包括多个应变感测部件和至少一个温度感测部件，其中，所述多个应变感测部件包括：
设置在所述负极内的负极应变感测部件；以及
设置在所述正极内的正极应变感测部件；
所述多个应变感测部件每个均包括光纤，所述光纤包括至少一个光栅，
其中所述负极应变感测部件和所述正极应变感测部件被构造和布置成利用它们的光栅以不同比例来测量局部净应变，从而允许区分传感器和控制器的充电状态信号；
其中，所述至少一个温度感测部件被构造和布置成测量温度。
2.根据权利要求1所述的产品，其中所述温度感测部件包括光纤，所述光纤包括至少一个光栅。
3.根据权利要求1所述的产品，其中所述负极应变感测部件和所述正极应变感测部件的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，其中所述传感器包括第一端部、第二端部和纵向中段，且其中所述第二端部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具有光谱仪的第一输出端口路径检测器，所述光谱仪能够测量来自所述负极应变感测部件和所述正极应变感测部件的所述光栅的宽带光或窄带光的波长偏移。
7.根据权利要求4所述的产品，其中所述输出端口包括具有光谱仪的第一输出端口路径检测器，所述光谱仪能够测量来自所述温度感测部件的所述至少一个光栅的宽带光或窄带光的波长偏移。
8.根据权利要求1所述的产品，其中所述控制器被构造和布置成从由所述传感器提供的至少一个测量值导出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。
9.根据权利要求6所述的产品，其中所述传感器提供关于所述正极和所述负极的应变测量值，所述应变测量值与所述正极、负极或电化学装置的充电状态相关。
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