[发明专利]用于电流元件的裹膜，电化学蓄能器，电化学蓄能系统，用于包裹电流元件的柔性膜和用于确定电化学蓄能器的状态参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电流元件的裹膜，电化学蓄能器，电化学蓄能系统，用于包裹电流元件的柔性膜和用于确定电化学蓄能器状态参数的方法。

背景技术

随着总是更多地咨询可选择的驱动方案，电驱动越来越成为关注的焦点。在这方面研制锂离子电池成为现代汽车驱动的关键技术。锂离子电池以不同的结构形式或电池类型存在。在这里一个特殊的实施例是所谓的囊电池（袋式电池）（Pouch－Zelle）（Pouch=囊或袋）或者咖啡囊电池。如同名称已经解释的那样，囊电池是非形状稳定的，其电池绕组焊入到柔性的“膜囊”里面。

但是使用柔性外壳由于系统带来一些挑战。因此电池的封缝必需在电池的整个使用寿命上是密封的。这是困难的，因为电池在循环时“呼吸”，即其厚度根据充电状态是不同的。此外在电池内部与环境之间由于空气压力变化和电池呼吸存在交变的压力差。此外例如在脱气中表现出来的老化过程也可能导致囊电池膨胀。明显的重量优势、空间上可非常有效地实现的叠摞和大的纵横尺寸比，由此可以使热量非常好地向外排出，由此由于在产气时电池可能膨胀被视为威胁安全性。因此电池封缝可能在故障情况和由此引起的电池内部过压时非有意识地打开。同时在最差情况下可燃气体如电解液或者破碎物可能向外排出，这可能导致火灾或者爆炸。为了监控这种威胁安全的状态，用于囊电池的传感器具有重大意义。

发明内容

在这个背景下，通过本发明设想一种如主权利要求所述的用于电流元件的裹膜、一种电化学蓄能器，一种电化学蓄能系统，一种用于包裹电流元件的柔性膜和一种用于确定电化学蓄能器状态参数的方法。由各从属权利要求和下面的描述给出有利的扩展结构。

建议一种膜，它对于测量技术地检测囊电池的物理参数、例如机械应力、气体压力、电池温度等等发挥功能。为此所述膜可以设计成传感器、尤其力传感器，或具有一传感器并且形成囊电池的包裹壳的一部分或者可以安置在囊电池包裹壳的外侧面或内侧面上。在相应的按照本发明的方法中，一个或多个测得的测量参数例如可以用于确定电池的充电状态或者说SOC（State of Charge）和/或健康状态或者说SOH（State of Health），以及可选择附加地用于安全性重要的检验电池的气密性（密封性）。

通过检测相对敏感的囊电池的压力比或机械变形，能够直接预测电池的充电状态、其健康状态以及缺陷的存在、例如外部压力升高或变形、非密封性等。例如，能够在乘客保护方面随时更换囊电池，例如当在电池中超过确定的气体压力的时候。通过在这里建议的方法也可以在电池的拆出状态读出囊电池的内部应力测量或气体压力测量，由此可以实现更安全的电池回收。按照在这里所建议方案实现的电池外侧面上的机械变形检测带来附加的优点，使所述传感器不处于电解液下并因此无需单独保护。由此可以明显简化这个传感器的包装。此外，所述传感器和其导线可以直接组合到囊电池的加工过程里面。按照本发明的传感器或力传感器的特征在于非常小的结构高度，并因此不妨碍在囊电池里面的电池化学变化过程或外部包裹壳的变形。因为引线可以一起印刷，使传感器在这个特殊的实施例中无需附加的结合（联接）过程，这在常见的传感器中是必需的。由于检测压力比，因此也能够实现电池单元受控地更快速地充电和放电。如果对于在这里所建议的裹膜使用力传感器作为气体压力传感器，也可以检测例如由于分层可能引起的囊电池的打开，即伴有气体压力损失的损坏。

有利地，通过功能化已经存在的层、加入附加的功能化的膜或者印刷囊电池的内部或外部包裹壳，能够有效且尽可能成本有利地测量在囊电池里面或上面的机械应力、压力或力、PH值、电池半压（半电压）（Halbzellenspannung）和/或温度影响。在此可以通过力传感器实现测量，它例如可以具有膨胀测量带（电阻应变片）（DMS）。在测量囊电池里面的温度时为了更准确的测量结果可以在使用在电池里面分成的膜阵列的条件下进行局部测量或多次测量。用于电流元件的裹膜的特征在于，所述裹膜具有至少一用于检测裹膜的膨胀状态（伸展状态）的力传感器。