CN110277594A - 软包电池膨胀监测装置、软包电池、终端及电动产品 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种软包电池膨胀监测装置、软包电池、终端及电动产品。该装置应用于软包电池，软包电池包括包装膜层和电芯，包装膜层用于包装电芯。该装置包括：膨胀感应膜和感应监测模块，膨胀感应膜覆盖在电芯的表面或覆盖在包装膜层的表面；感应监测模块与膨胀感应膜连接，用于对膨胀感应膜的阻值进行监测，并根据监测结果确定软包电池是否发生异常膨胀。本公开实施例所提供的软包电池膨胀监测装置、软包电池、终端及电动产品，能够精确地判断软包电池是否发生异常膨胀，且所占用的空间小、成本低。

Description

软包电池膨胀监测装置、软包电池、终端及电动产品

技术领域

本公开涉及电子技术领域，尤其涉及软包电池膨胀监测装置、软包电池、终端及电动产品。

背景技术

软包电池是聚合物电池的另一种叫法，与锂离子电池相比，具有体积小、重量轻、比能量高、安全性高、设计灵活等多种优点。基于这些优点，当前被应用于电子行业的手机、耳机等终端中、以及电动汽车、电动自行车、电动摩托车等电动产品中。

软包电池在发生安全隐患的情况下，最开始会发生膨胀而后有可能在发生***等安全事故。相关技术中，对软包电池的膨胀进行检测的方式的准确性低，无法分清软包电池的异常膨胀和循环老化膨胀之间的区别，且对软包电池的膨胀检测的方式需占用软包电池或终端或电动产品较大的空间。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种软包电池膨胀监测装置、软包电池、终端及电动产品。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种软包电池膨胀监测装置，所述装置应用于软包电池，所述软包电池包括包装膜层和电芯，所述包装膜层用于包装所述电芯，所述装置包括：膨胀感应膜和感应监测模块，

所述膨胀感应膜覆盖在所述电芯的表面或覆盖在所述包装膜层的表面；

所述感应监测模块与所述膨胀感应膜连接，用于对所述膨胀感应膜的阻值进行监测，并根据监测结果确定所述软包电池是否发生异常膨胀。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述膨胀感应膜包括至少一个压敏单元，压敏单元之间串联连接，

所述压敏单元包括：正极、负极和压敏材料，所述压敏材料位于所述正极和所述负极之间，所述膨胀感应膜中的所有压敏单元的正极、负极和压敏材料处于同一平面内。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述压敏单元之间按照预设的可延展形状串联连接，

其中，所述可延展形状包括蛇形、S形、“之”字形中的任一种。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述膨胀感应膜的覆盖区域完全覆盖所述电芯的最大膨胀区域，且所述膨胀感应膜的尺寸大于或等于所述最大膨胀区域的尺寸。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，根据监测结果确定所述软包电池是否发生异常膨胀，包括：

根据监测结果确定所述膨胀感应膜的电阻变化值，根据所述电阻变化值与所述电芯膨胀的对应关系，确定所述电芯的膨胀参数；

在所述膨胀参数满足异常膨胀条件时，确定所述软包电池发生异常膨胀。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述膨胀参数包括膨胀率、膨胀速度中的至少一种，

其中，所述膨胀参数满足异常膨胀条件，包括以下至少一项：

所述膨胀率大于或等于膨胀率阈值；

所述膨胀速度大于或等于膨胀速度阈值。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述感应监测模块，包括：

异常膨胀报警子模块，用于在确定所述软包电池发生异常膨胀时，控制安装所述软包电池的主体发出异常膨胀警报。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述感应监测模块，包括：

异常膨胀处理子模块，用于在确定所述软包电池发生异常膨胀时，进行异常膨胀处理，

其中，所述异常膨胀处理包括以下任一种：控制所述软包电池停止为安装所述软包电池的主体供电、降低所述软包电池为安装所述软包电池的主体进行供电的功率。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种软包电池，所述软包电池包括上述软包电池膨胀监测装置。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种终端，所述终端包括：

上述软包电池膨胀监测装置和软包电池，或者

上述软包电池。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种电动产品，所述电动产品包括：

上述软包电池膨胀监测装置和软包电池，或者

上述软包电池。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：能够精确地判断软包电池是否发生异常膨胀，且所占用的空间小、成本低。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1、图2是根据一示例性实施例示出的一种软包电池膨胀监测装置的截面示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种软包电池膨胀监测装置中膨胀感应膜的平面展开示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种软包电池膨胀监测装置中压敏单元的结构示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种软包电池的截面示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种终端的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1、图2是根据一示例性实施例示出的一种软包电池膨胀监测装置的截面示意图。如图1、图2所示，软包电池包括包装膜层11、电芯13。包装膜层11用于包装电芯13。软包电池膨胀监测装置包括膨胀感应膜12和感应监测模块(图中未示出)。膨胀感应膜12覆盖在电芯13的表面(如图1所示)或覆盖在包装膜层11的表面(如图2所示)。感应监测模块与膨胀感应膜12连接，用于对膨胀感应膜12的阻值进行监测，并根据监测结果确定软包电池是否发生异常膨胀。

在本实施例中，包装膜层的材料可以是铝塑膜等能够保护电芯的材料。膨胀感应膜的厚度为0.05mm～0.15mm，例如，膨胀感应膜的厚度可以为0.1mm。这样，可以在精确监测电芯的膨胀状态的同时，缩小软包电池体积、重量，满足用户对软包电池的尺寸需求。

在本实施例中，感应监测模块可以设置在软包电池的内部，便于实现电芯膨胀状态的监测。也可以将感应监测模块设置在安装有软包电池的终端和/或电动产品上，以进一步缩减软包电池的尺寸。

图3是根据一示例性实施例示出的一种软包电池膨胀监测装置中膨胀感应膜的平面展开示意图，图4是根据一示例性实施例示出的一种软包电池膨胀监测装置中压敏单元的结构示意图。在一种可能的实现方式中，如图3所示，膨胀感应膜12可以包括至少一个压敏单元121，压敏单元121之间串联连接。如图4所示，压敏单元121可以包括：正极1211、负极1212和压敏材料1213。压敏材料1213位于正极1211和负极1212之间，膨胀感应膜12中的所有压敏单元121的正极1211、负极1212和压敏材料1216处于同一平面内。

在一种可能的实现方式中，如图3所示，所有压敏单元121的正极1211连接到一起，所有压敏单元121的负极1212连接到一起。多个压敏单元121的正极可以连接到一起、连接在设置的正极端122上，多个压敏单元121的负极可以连接到一起、连接到设置的负极端123上。感应监测模块可以直接与正极端122、负极端123连接，以获取膨胀感应膜的阻值变化情况。

在该实现方式中，正极和负极的材料可以是银等易于导电的金属材料。膨胀感应膜可以是柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC)。可以在聚酰亚胺、聚酯薄膜等基材上制备压敏单元，获得膨胀感应膜。例如，可以先在基材上印制银浆来实现压敏单元中正极和负极的制备，而后在正极和负极之间填充压敏材料，获得膨胀感应膜。

在一种可能的实现方式中，压敏单元之间可以按照预设的可延展形状串联连接。其中，可延展形状可以包括蛇形、S形、“之”字形中的任一种。

在该实现方式中，压敏单元之间按照可延展形状串联连接，可以是指各压敏单元中的压敏材料按照可延展形状串联连接，相邻的两个压敏单元共用正极或负极，这样，可以在膨胀感应膜的有限空间中设置更多的压敏单元，提高膨胀检测的准确性。压敏单元之间按照可延展形状串联连接，可以使得膨胀感应膜具有更好的延展性，使得膨胀感应膜受电芯膨胀所导致的电阻变化更明显。

在一种可能的实现方式中，膨胀感应膜12的覆盖区域完全覆盖电芯13的最大膨胀区域，且膨胀感应膜12的尺寸大于或等于最大膨胀区域的尺寸。

在该实现方式中，可以预先根据电芯的形状、尺寸、材料、循环老化规律等确定或预测电芯发生膨胀时，电芯的尺寸(厚度、长度等)变化最大的位置，进而确定电芯在发生膨胀时变化最大的最大膨胀区域。为保证精确判断电芯的膨胀状态，膨胀感应膜需至少完全覆盖在电芯的最大膨胀区域上。膨胀感应膜也可以完全覆盖电芯，可以更精确地判断电芯的膨胀状态，确定软包电池是否发生异常膨胀。

在该实现方式中，膨胀感应膜的覆盖区域越大、膨胀感应膜上的压敏单元越多，检测越精确。

在一种可能的实现方式中，根据监测结果确定软包电池是否发生异常膨胀，可以包括：

根据监测结果确定膨胀感应膜的电阻变化值，根据电阻变化值与电芯膨胀的对应关系，确定电芯的膨胀参数；

在膨胀参数满足异常膨胀条件时，确定软包电池发生异常膨胀。

图5是根据一示例性实施例示出的一种软包电池的截面示意图。如图5所示，虚线和实线分别表示软包电池在未发生膨胀状态下和发生膨胀状态下的截面示意图。假定膨胀感应膜完全覆盖在电芯的表面。在电芯未发生膨胀(实线)的状态下，感应监测模块对膨胀感应膜的阻值进行检测，获得初始阻值。之后，电芯发生膨胀(虚线)，感应监测模块中各压敏单元中压敏材料所受压力发生变化，导电性能发生改变，感应监测模块监测到的膨胀感应膜的阻值发生变化。感应监测模块根据预先设置的膨胀感应膜的阻值变化与电芯膨胀之间的对应关系，确定电芯的膨胀参数，进而判断软包电池是否发生异常膨胀。

在一种可能的实现方式中，膨胀参数可以包括膨胀率、膨胀速度中的至少一种。其中，膨胀参数满足异常膨胀条件，可以包括以下至少一项：膨胀率大于或等于膨胀率阈值；膨胀速度大于或等于膨胀速度阈值。

其中，膨胀率是电芯发生膨胀之后的尺寸(体积、厚度等)与正常情况下(未发生膨胀)的尺寸(体积、厚度等)之比。膨胀速度是根据电芯发生膨胀之后的尺寸(体积、厚度等)与正常情况下(未发生膨胀)的尺寸(体积、厚度等)之差和该差值所对应的时间计算出的电芯在单位时间内的膨胀速度。

在该实现方式中，可以根据电芯在正常老化循环中所对应的膨胀参数设置膨胀率阈值和膨胀速度阈值。在电芯的不同使用时间段内，可以设置不同的膨胀率阈值和膨胀速度阈值，以实现膨胀的精确检测。

在一种可能的实现方式中，感应监测模块可以包括异常膨胀报警子模块。该异常膨胀报警子模块，用于在确定软包电池发生异常膨胀时，控制安装软包电池的主体发出异常膨胀警报。

在该实现方式中，安装软包电池的主体可以是任何能够使用软包电池的设备或产品，例如，手机、电脑、耳机等终端，还可以是电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动产品。本领域技术人员可以根据需要对主体进行设置，本公开对此不作限制。

在该实现方式中，控制安装软包电池的主体发出异常膨胀警报，可以是控制主体通过声音、灯光、振动中的一种或多种发出异常膨胀警报，以使得使用主体的用户可以根据异常膨胀警报确定软包电池发生异常膨胀，并及时做出处理。

在一种可能的实现方式中，感应监测模块可以包括异常膨胀处理子模块。异常膨胀处理子模块，用于在确定软包电池发生异常膨胀时，进行异常膨胀处理。其中，异常膨胀处理可以通过降低软包电池的电流和/或电压的输入大小的方式实现。例如，异常膨胀处理可以包括以下任一种：控制软包电池停止为安装软包电池的主体供电、降低软包电池为安装软包电池的主体进行供电的功率。

在该实现方式中，在确定软包电池发生异常膨胀时，异常膨胀处理子模块所进行的异常膨胀处理，是为了控制软包电池(也即电芯)的膨胀率和膨胀速度。控制软包电池停止为安装软包电池的主体供电，是为了保护用户的安全，避免主体因异常膨胀而发生损坏。降低软包电池为安装软包电池的主体进行供电的功率，是为了在保证用户可以继续使用软包电池的同时，控制软包电池(也即电芯)的膨胀率和膨胀速度，保证用户安全，也避免主体因异常膨胀而发生损坏。

本公开实施例所提供的软包电池膨胀监测装置，应用于包括电芯和用于包装电芯的包装膜层的软包电池，该装置包括：膨胀感应膜和感应监测模块，膨胀感应膜覆盖在电芯的表面或覆盖在包装膜层的表面；感应监测模块与膨胀感应膜连接，用于对膨胀感应膜的阻值进行监测，并根据监测结果确定软包电池是否发生异常膨胀。该装置能够精确地判断软包电池是否发生异常膨胀，且所占用的空间小、成本低。

本公开还提供一种软包电池，包括上述软包电池膨胀监测装置。能够精确地判断软包电池是否发生异常膨胀，且所占用的空间小、成本低。

本公开还提供一种终端，该终端包括上述软包电池，或者包括软包电池和上述软包电池膨胀监测装置。能够精确地判断软包电池是否发生异常膨胀，且所占用的空间小、成本低。

本公开还提供一种电动产品，该电动产品包括上述软包电池，或者包括软包电池和上述软包电池膨胀监测装置。能够精确地判断软包电池是否发生异常膨胀，且所占用的空间小、成本低。

图6是根据一示例性实施例示出的一种终端的框图。例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图6，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为装置800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理***，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜***或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口812为处理组件802和***接口模块之间提供接口，上述***接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理***的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由装置800的处理器820执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种软包电池膨胀监测装置，所述装置应用于软包电池，所述软包电池包括包装膜层和电芯，所述包装膜层用于包装所述电芯，其特征在于，所述装置包括：膨胀感应膜和感应监测模块，

所述膨胀感应膜覆盖在所述电芯的表面或覆盖在所述包装膜层的表面；

所述感应监测模块与所述膨胀感应膜连接，用于对所述膨胀感应膜的阻值进行监测，并根据监测结果确定所述软包电池是否发生异常膨胀。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膨胀感应膜包括至少一个压敏单元，压敏单元之间串联连接，

所述压敏单元包括：正极、负极和压敏材料，所述压敏材料位于所述正极和所述负极之间，所述膨胀感应膜中的所有压敏单元的正极、负极和压敏材料处于同一平面内。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压敏单元之间按照预设的可延展形状串联连接，

其中，所述可延展形状包括蛇形、S形、“之”字形中的任一种。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述膨胀感应膜的覆盖区域完全覆盖所述电芯的最大膨胀区域，且所述膨胀感应膜的尺寸大于或等于所述最大膨胀区域的尺寸。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，根据监测结果确定所述软包电池是否发生异常膨胀，包括：

根据监测结果确定所述膨胀感应膜的电阻变化值，根据所述电阻变化值与所述电芯膨胀的对应关系，确定所述电芯的膨胀参数；

在所述膨胀参数满足异常膨胀条件时，确定所述软包电池发生异常膨胀。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述膨胀参数包括膨胀率、膨胀速度中的至少一种，

其中，所述膨胀参数满足异常膨胀条件，包括以下至少一项：

所述膨胀率大于或等于膨胀率阈值；

所述膨胀速度大于或等于膨胀速度阈值。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应监测模块，包括：

异常膨胀报警子模块，用于在确定所述软包电池发生异常膨胀时，控制安装所述软包电池的主体发出异常膨胀警报。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应监测模块，包括：

异常膨胀处理子模块，用于在确定所述软包电池发生异常膨胀时，进行异常膨胀处理，

其中，所述异常膨胀处理包括以下任一种：控制所述软包电池停止为安装所述软包电池的主体供电、降低所述软包电池为安装所述软包电池的主体进行供电的功率。

9.一种软包电池，其特征在于，所述软包电池包括权利要求1-8任意一项所述的软包电池膨胀监测装置。

10.一种终端，其特征在于，所述终端包括：

权利要求1-8任意一项所述的软包电池膨胀监测装置和软包电池，或者

权利要求9所述的软包电池。

11.一种电动产品，其特征在于，所述电动产品包括：

权利要求1-8任意一项所述的软包电池膨胀监测装置和软包电池，或者

权利要求9所述的软包电池。