CN113492720A - 电化学的储能器，传感器装置和所属方法 - Google Patents

电化学的储能器，传感器装置和所属方法 Download PDF

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Abstract

在此公开了一种电化学的储能器、传感器装置和所属方法。一种方法，包括：基于第一重复率确定电化学的储能器中的第一压力上升；检测第一压力上升超过第一阈值；基于第二重复率确定储能器中的第二压力上升，其中第二重复率大于第一重复率；检测第二压力上升超过第二阈值；以及基于检测第二压力上升超过第二阈值，向控制单元发出信号。

Description

电化学的储能器，传感器装置和所属方法
技术领域
本公开涉及一种电化学的储能器、传感器装置和所属方法。
背景技术
电化学储能器、诸如锂离子蓄电池例如可以用于电动车辆中。储能器的单个电池的热失控会导致相邻电池中的温度升高、在储能器中产生气体以及压力上升，并最终导致储能器起火，并且最坏的情况是车辆起火。在这种情况下，必须在规定的时间内警告车辆中的乘客，以便他们可以及时离开车辆。电化学储能器和其中所包含的传感器装置的制造商一直在努力改善其产品。特别地，在这种情况下，期望提供具有低能耗的装置和所属的操作方法。
发明内容
各个方面涉及一种方法。该方法包括基于第一重复率确定电化学的储能器中的第一压力上升。该方法还包括检测第一压力上升超过第一阈值。该方法还包括基于第二重复率确定储能器中的第二压力上升，其中第二重复率大于第一重复率。该方法还包括检测第二压力上升超过第二阈值。该方法还包括基于检测第二压力上升超过第二阈值，向控制单元发出信号。
各个方面涉及一种传感器装置。传感器装置包括压力传感器。压力传感器被用于基于第一重复率来确定电化学的储能器中的第一压力上升。压力传感器还被设计用于检测第一压力上升超过第一阈值。压力传感器还被设计用于基于第二重复率来确定储能器中的第二压力上升，其中第二重复率大于第一重复率。压力传感器还被设计用于检测第二压力上升超过第二阈值。压力传感器还被设计用于基于第二压力上升超过第二阈值的检测，向控制单元发出信号。
附图说明
下面参考附图更详细地解释根据本公开的方法和装置。附图中所示的元件不必相对于彼此按比例绘制。相同的参考标号可以表示相同的组件。
图1示出了根据本公开的方法的流程图。
图2借助时间图示出了根据本发明公开的方法。
图3示意性地示出了根据本公开的传感器装置300。
图4示意性地示出了电化学电池400。
图5示意性地示出了根据本公开的电化学储能器500。
图6示意性地示出了根据本公开的电化学储能器600。
具体实施方式
以一般方式来描述图1的方法，用于定性地说明本公开的各方面。该方法可以具有在图1中为了简单起见而未示出和说明的其他方面。该方法可以被扩展包括结合根据本公开的其他示例说明的一个或多个方面。例如该方法可以被扩展包括结合图2的方法说明的一个或多个方面。
在2处，可以基于第一重复率来确定电化学储能器中的第一压力上升。在4处，可以检测第一压力上升超过第一阈值。在6处，可以基于第二重复率确定储能器中的第二压力上升，其中第二重复率大于第一重复率。在8处，可以检测第二压力上升超过第二阈值。在10处，可以基于检测第二压力上升超过第二阈值，向控制单元发出信号。
在图2中借助时间图示出了根据本发明的方法。可以将图2的方法视为图1的方法的更详细的实施方式。电化学蓄能器的情况基于图2中的时间图，其中具有压力传感器的根据本发明的传感器装置监控在蓄能器中普遍存在的压力、特别是绝对压力。电化学储能器可以例如是车辆的、特别是电动车辆的电池组。电动汽车可以例如是以下类型之一：BEV(电池电动汽车)、PHEV(插电式混合动力汽车)、FHEV(全混合动力汽车)、MHEV(轻度混合动力汽车)等。基于压力测量可以检测到电化学储能器中的压力脉冲，并且可以得出储能器的热失控。压力测量可以例如是绝对压力测量和/或相对压力测量。结合图2说明的方法可以特别地基于绝对压力测量，但是不限于此。为了简单起见，以下可以称为绝对压力或绝对压力。相对于在时间图的水平轴上延伸的时间，在时间图的垂直轴上标记出各种参量。这些参量是电化学储能器中存在的绝对压力pamb、压力传感器的电流消耗IVDD以及发出信号的电压Vhigh/low_wake。
首先，压力传感器可以自动唤醒或自动被唤醒，以开始其运行。唤醒信号例如可以通过电连接至压力传感器的控制单元来提供。在一个示例中，压力传感器可以在电动车辆处于静止状态的时间点(即，一旦电动车辆的速度为零时)自动唤醒并开始其运行。电动车辆的停止状态可以例如对应于电动车辆的停车状态或电动车辆的等待状态，例如在交通信号灯或铁道路口之前。一般而言，本文描述的根据本发明的方法可以特别地在电动车辆的停止状态期间被执行。
唤醒后，可以在第一阶段中将压力传感器设计成监控电化学储能器中的绝对压力pamb，以便检测压力上升或出现的压力脉冲。在图2的时间图中，第一阶段可以对应于在时间点t1之前的压力传感器的运行。在绝对压力的测量期间，压力传感器可以处于测量操作或处于唤醒状态中，并且在绝对压力的测量之间可以处于静止状态。在测量操作中，压力传感器可以具有在从大约1mA到大约10mA的范围内、更精确地在从大约3mA到大约5mA的范围内的电流消耗IVDD。在测量操作中电流消耗IVDD的典型示例值约为3.5mA。在静止状态中，压力传感器可以具有在从大约1μA到大约30μA的范围内、更精确地在从大约1μA到大约20μA的范围内、甚至更精确地在从大约1μA到大约10μA的范围内的电流消耗IVDD_LP。对绝对压力通过压力传感器的测量可以在时间间隔tPD_pread内执行。时间间隔tPD_pread的持续时间可以在从大约1ms到大约15ms的范围内。时间间隔tPD_pread的示例性值可以约为10ms。
压力传感器可以以第一重复率在连续测量中测量储能器中的绝对压力。在图2的示例中，示出了三个测量值p1、p2和p3，它们以第一重复率进行。两个连续测量之间的第一时间间隔t1pread_rep可以(通常)位于在从大约10ms至大约5000ms的范围内、更精确地在从大约100ms至大约5000ms的范围内、甚至更精确地在从大约1000ms至大约5000ms的范围内。第一重复率可以例如对应于第一时间间隔t1pread_rep的倒数。
在时间点t0，储能器中的绝对压力pamb可以上升。图2示出了储能器内的示例性非线性的绝对压力上升。在其他示例中，压力上升的走势也可以具有另外的形状。在第一阶段中，可以基于第一重复率或基于以第一重复率执行的绝对压力测量来监控储能器中的压力上升。更精确地，可以形成连续的绝对压力测量之间的差，并将其与第一阈值Δp1threshold进行比较。第一阈值Δp1threshold可以在从大约10mbar到大约200mbar的范围内、更精确地在从大约10mbar到大约100mbar的范围内。
首先，可以将差p2-p1形式的第一压力上升Δp1amb与第一阈值Δp1threshold进行比较。值p2可以通过绝对压力的当前测量p2actual来提供，而值p1可以通过可以存储在寄存器或存储器中的绝对压力的较早的测量p1register来提供。在图2的示例中，所查明的压力上升Δp1amb还未超过阈值Δp1threshold。然后可以以差p3-p2或p3actual-p2register的形式(即基于两个紧连的测量)或以差p3-p1或p3actual-p1register的形式(即基于两个非紧连的测量)重新确定压力上升Δp1amb，并与第一阈值Δp1threshold比较。在图2的示例中，可以在时间t1检测到所查明的压力上升Δp1amb超过阈值Δp1threshold，即，Δp1amb＞Δp1threshold。
在第二阶段中，传感器装置可以继续监控电化学储能器中的绝对压力pamb。在图2的时间图中，第二阶段可以对应于时间t1之后压力传感器的运行。特别地，可以提高在第一阶段中已经检测到的压力上升的检测可靠性，以便能够排除对储能器的热失控的错误检测。为此，压力传感器可以以第二重复率在连续测量中测量储能器中的绝对压力。在该图中示例性地示出了13个测量p4、p5、...、P16，它们以第二重复率被执行。两个连续测量之间的时间间隔t2pread_rep可以(通常)位于从大约10ms至大约500ms的范围内、更精确地在从大约10ms至大约250ms的范围内、甚至更精确地在从大约10ms至大约100ms的范围内。第二重复率可以例如对应于第二时间间隔t2pread_rep的倒数。第二重复率尤其可以大于第一重复率，即可以适于：t2pread_rep<t1pread_rep。
在第二阶段中，可以基于第二重复率或基于以第二重复率执行的绝对压力测量来监控储能器中的压力上升。更精确地，可以在连续的绝对压力测量之间形成差，并将其与第二阈值Δp2threshold进行比较。第二阈值Δp2threshold可以位于在从大约10mbar到大约500mbar的范围内。
首先，可以将差p4-p3形式的第二压力上升Δp2amb与第二阈值Δp2threshold相比较。可以通过绝对压力的当前测量p4actual来提供值p4，并且可以通过绝对压力的可以存储在存储器或寄存器中的较早的测量p3register来提供值p3。在图2的示例中，差p4-p3形式的压力上升Δp2amb还不能超过第二阈值Δp2threshold。然后可以分别以差p5-p3、p6-p3、p7-p3等(或p5actual-p3register、p6actual-p3register、p7actual-p3register等)的形式重新确定压力上升Δp2amb，并分别与Δp2threshold进行比较，直到可以在时间t2检测到所查明的压力上升Δp2amb超过第二阈值Δp2threshold。在图2的示例中，差p16-p3(或p16actual-p3register)形式的压力上升Δp2amb可以超过第二阈值Δp2threshold，即，Δp2amb＞Δp2threshold。在这种情况下，可以假设储能器存在热失控。在图2中，热失控的过程和所属的压力上升位于阴影区域内。
显然，可能出现这样的情况，其中第二阈值Δp2threshold没有被超过并且没有检测到热失控。在这种情况下，可能希望传感器装置不会在第二阶段中多余地长时间停留，并且在此以较高的第二重复率执行压力测量，这会导致能耗增加。就此而言，传感器装置可以提供第二阶段的最大持续时间t2pread的设置。如果在持续时间t2pread完结之后未检测到超过第二阈值Δp2threshold，则传感器装置可以返回到第一阶段的运行模式。
如果在时刻t2检测到第二压力上升超过第二阈值，则可以向控制单元发出信号。例如，控制单元可以包括电池组监控***的或模块监控***的微控制器。这种***的示例在图5和6中示出和说明。该信号例如可以是电压脉冲，其中可以在twp_pulse的脉冲持续时间内将传感器装置的输出端或压力传感器的输出端的电压值从低电压值Vlow_wake设置到高电压值Vhigh_wake。电压值Vhigh_wake可以具有例如高达约5V的值。在一个示例中，发出的信号可以包括唤醒信号，该唤醒信号被设计成将控制单元从静止状态唤醒。
基于发出的信号，尤其是通过从睡眠模式切换到唤醒模式的控制单元，可以启动下面描述的一个或多个动作。
在一个示例中，可以基于发出的信号来发出警告信号。通过该警告信号，车辆的乘客可以被警告有危险，该危险可能由热失控的储能器引起，特别是储能器中的燃烧和/或车辆的燃烧引起。
在另一示例中，可以基于发出的信号从蓄能器释放压力。在图2中，这样的压力释放可以在时间点trelief_valve处开始并且导致蓄能器中的绝对压力减小，例如直到恢复到压力上升之前存在的较早的绝对压力为止。在一种情况下，压力可以通过机械压力阀释放。可替代地或附加地，压力可以通过机电阀或电磁阀释放，该机电阀或电磁阀的打开和关闭可以由控制单元控制。可替代地或附加地，可以基于膜来释放压力，当在蓄能器中超过预定绝对压力时该膜可以破裂。
在另一示例中，可以基于发出的信号关闭储能器，即与电流或电压源分离。如果蓄能器包括电动车辆的电池组，则该电池组可以与车辆的车载电网分离。
如上所述，压力传感器在绝对压力的测量之间(即，在其静止状态期间)可以具有在从约1μA至约30μA范围内的减小的电流消耗。因此，在此说明的方法可以以降低的能量消耗提供对电化学储能器的监控功能。特别地，可以在电动车辆停止时提供监控功能，因为由于能量消耗减少可以防止或至少减少储能器的不期望的(完全)放电可能性。
图3示意性地示出了根据本公开的传感器装置300。传感器装置300可以例如用在电化学存储装置中。在这种情况下，传感器装置300可以被设计成实施图1和2的方法之一。因此，结合图1和2的评论也可以应用于传感器装置300。
传感器装置300可以具有压力传感器12和控制单元14。控制单元14可以包括例如电池组监视***或模块监控***的微控制器。控制单元14可以被认为是或不是传感器装置300的一部分。压力传感器12可以被设计成测量绝对压力。特别地，压力传感器12可以被设计成基于对储能器中的绝对压力的连续测量来监控电化学储能器中的压力上升。压力传感器12可以在测量期间处于测量操作中，并且在测量之间处于静止状态。结合图2描述了在测量操作和静止状态下压力传感器的电流消耗的可能值。
压力传感器12可以具有多个端子或引脚。在图3的示例中，压力传感器12可以具有接地端子GND、编程端子VPROG和电源电压端子VDD。此外，压力传感器12可以具有信号端子WUOUT，该信号端子被设计成向控制单元14发出信号。发出的信号可以对应于图1的发出的信号。特别地，发出的可以包括唤醒信号，该唤醒信号被设计成将控制单元14从静止状态唤醒。在一个示例中，该信号可以对应于图2所示的具有值Vhigh_wake的电压脉冲。控制单元14可以具有信号输入DI(数字输入)，该信号输入被设计成接收由压力传感器12发出的信号。
压力传感器12和控制单元14可以彼此电耦合。在图3的示例中，压力传感器12和控制单元14可以经由SPI(串行***接口)总线***16连接。在另外的示例中，压力传感器12和控制单元14可以以其他方式彼此电耦合。在SPI总线***16的情况下，压力传感器12可以具有以下信号输入和信号输出：NCS(负片选)、CLK(时钟)、SDI(串行数据输入)、SDO(串行数据输出)。以类似的方式，控制单元14可以具有带有以下信号输入和信号发出的SPI接口18：CS(芯片选择)、CLK(时钟)、MOSI(主输出从输入)、MISO(主输入从输出)。控制单元14可被设计成通过控制命令经由总线***16将压力传感器12置于如图2所说明的操作模式。这种运行模式尤其可以在电动汽车停止时启动。
为了简单起见，传感器装置300可以包括在图3的示例中未描述的其他部件。例如，传感器装置300可以具有寄存器或存储器，其中可以写入和读出由压力传感器12获取的绝对压力的一个或多个测量值。
例如，图4的电化学电池400可以是锂离子电池。如通过图5和图6中的示例所示和说明的电化学储能器可以由多个这样的电化学电池400构建而成。在这种情况下，应该注意的是，这里描述的电化学储能器不必仅基于锂离子电池。可替代或补充地，电化学储能器还可包括钠离子电池组、镁硫电池组、铝电池组、锌空气电池组或钙电池组中的一个或多个。这些电池组类型中的一种或多种不必一定要在本申请时投入实际使用，而是可以稍后在根据本发明的电化学储能器中使用。电化学电池400可以提供例如高达约5V的电压。电化学电池400可以具有电池监控***(CMS)。CMS可以配置为通过使用一个或多个微传感器来监控一个或多个电池参数。
图5的电化学储能器500可具有多个电化学电池400。电化学电池400可以串联连接。在图5的示例中，作为示例示出了十二个电化学电池400。在其他示例中，电化学电池400的数量可以被不同地选择。在图5中，电化学储能器500可以提供例如高达大约60V的电压。电化学储能器500可以具有模块监控***(MMS)，该模块监控***尤其可以具有根据本发明的传感器装置和微控制器形式的控制单元。MMS的组件可以布置在公共电路板上并且彼此电耦合。除了以上已经由根据本发明的传感器装置已经描述的压力监控之外，MMS还可以监控或检查储能器500的一个或多个其他物理参数，例如电压、电流、温度、阻抗等。
图6中的电化学储能器600可以由多个如在图5中说明的较小的电化学储能器500构建而成。电化学储能器500可以串联连接。电化学储能器600可以例如是电动车辆的电池组。在图6中，电化学储能器600可提供超过约60V的电压。特别地，所提供的电压可以在从大约400V至大约800V的范围内。电化学储能器600可以具有电池组监控***(BMS)，该电池组监控***尤其可以具有根据本发明的传感器装置和微控制器形式的控制单元。BMS的组件可以布置在公共电路板上并且彼此电耦合。BMS可以提供与图5的MMS类似的功能。
在下文中，通过实例解释电化学储能器，传感器装置和相关方法。
示例1是一种方法，包括：基于第一重复率确定电化学储能器中的第一压力上升；检测第一压力上升超过第一阈值；基于第二重复率确定储能器中的第二压力上升，其中第二重复率大于第一重复率；检测第二压力上升超过第二阈值；以及基于检测第二压力上升超过第二阈值，将信号发出到控制单元。
示例2是根据实例1的方法，其中，发出的所述信号包括唤醒信号，所述唤醒信号被设计为将所述控制单元从静止状态唤醒。
示例3是根据实例1或2的方法，其中，所述控制单元包括电池组监控***的或模块监控***的微控制器。
示例4是根据前述示例中任一个的方法，基于发出的所述信号，所述方法还包括以下至少一项：发出警告信号；从所述储能器释放压力；关闭所述储能器；或者将所述储能器与车载电网分开。
示例5是根据前述示例中任一个的方法，还包括：基于检测所述第二压力上升超过所述第二阈值，检测所述储能器的热失控。
示例6是根据前述示例中任一个的方法，其中，确定所述第一压力上升包括：以所述第一重复率实施对所述储能器中的绝对压力的连续测量，其中所述第一压力上升基于对所述绝对压力的两个第一连续测量之间的差。
示例7是根据示例6的方法，其中，所述两个第一连续测量之间的第一时间间隔位于从10ms到5000ms的范围内。
示例8是根据示例6或7的方法，其中，所述两个第一连续测量彼此紧随。
示例9是根据前述示例中任一个的方法，其中，确定所述第二压力上升包括：以所述第二重复率实施对所述储能器中的所述绝对压力的连续测量，所述第二压力上升基于对所述绝对压力的两个第二连续测量之间的差。
示例10是根据示例9的方法，其中，所述两个第二连续测量之间的第二时间间隔具有在从10ms至500ms范围内的值或该值的倍数。
示例11是根据示例9或10的方法，还包括：以是第二重复率在所述两次第二次连续测量之间对所述储能器中的所述绝对压力执行多次测量。
示例12是根据前述示例中任一个的方法，其中，所述第一阈值位于从10mbar至200mbar的范围内。
示例13是根据前述示例中任一个的方法，其中，所述第二阈值位于从10mbar至500mbar的范围内。
示例14是根据前述示例中任一个的方法，其中，所述储能器包括用于电动车辆的电池组。
示例15是根据示例14的方法，其中，在所述电动车辆的停止状态期间执行所述方法。
示例16是根据前述示例中任一个的方法，其中，所述储能器包括锂离子蓄电池。
示例17是一种传感器装置，包括：压力传感器，其中所述压力传感器被设计用于以下项：基于第一重复率，确定电化学的储能器中的第一压力上升；检测所述第一压力上升超过第一阈值；基于第二重复率，确定所述储能器中的第二压力上升，其中所述第二重复率大于所述第一重复率；检测所述第二压力上升超过第二阈值；以及基于检测所述第二压力上升量超过所述第二阈值，向控制单元发出信号。
示例18是根据示例17所述的传感器装置，其中，所述压力传感器被设计成：基于对所述储能器中的绝对压力的连续测量，确定所述储能器中的压力上升，其中所述压力传感器在测量期间处于测量操作中并且在所述测量之间处于静止状态。
示例19是根据示例18所述的传感器装置，其中，所述压力传感器在所述测量操作中具有从1mA至10mA的范围内的电流消耗，并且在所述静止状态中具有从1μA至30μA的范围内的电流消耗。
示例20是根据示例17至19中任一个的传感器装置，还包括：与所述压力传感器电耦合的控制单元，其中发出的所述信号包括唤醒信号，所述唤醒信号被设计为将所述控制单元从静止状态唤醒。
示例21是根据示例17至20中任一个的传感器装置，其中，所述控制单元包括电池组监控***的或模块监控***的微控制器。
示例22是一种电化学的储能器，包括根据示例17至21中任一个的传感器装置。
尽管本文已经说明和描述了特定实施例，但本领域的技术人员将了解，可以在不脱离本发明的范围的情况下，用各种备选和/或等效实施方式代替所示出和描述的特定实施例。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施例的任何改编或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求及其等同物限制。

Claims (22)

1.一种方法，包括：
基于第一重复率，确定电化学的储能器中的第一压力上升(Δp1amb)；
检测所述第一压力上升(Δp1amb)超过第一阈值(Δp1threshold)；
基于第二重复率，确定所述储能器中的第二压力上升(Δp2amb)，其中所述第二重复率大于所述第一重复率；
检测所述第二压力上升(Δp2amb)超过第二阈值(Δp2threshold)；以及
基于检测所述第二压力上升(Δp2amb)超过所述第二阈值(Δp2threshold)，向控制单元(14)发出信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，发出的所述信号包括唤醒信号，所述唤醒信号被设计成将所述控制单元(14)从静止状态唤醒。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述控制单元(14)包括电池组监控***BMS的微控制器或模块监控***MMS的微控制器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，基于发出的所述信号，所述方法还包括以下至少一项：
发出警告信号；
从所述储能器释放压力；
关闭所述储能器；或者
将所述储能器与车载电网分开。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：基于检测所述第二压力上升(Δp2amb)超过所述第二阈值(Δp2threshold)，检测所述储能器的热失控。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述第一压力上升(Δp1amb)包括：以所述第一重复率实施对所述储能器中的绝对压力(pamb)的连续测量，其中所述第一压力上升(Δp1amb)基于对所述绝对压力(pamb)的两个第一连续测量之间的差。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述两个第一连续测量之间的第一时间间隔(t1pread_rep)位于从10ms到5000ms的范围内。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述两个第一连续测量彼此紧随。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定所述第二压力上升(Δp2amb)包括：以所述第二重复率实施对所述储能器中的所述绝对压力(pamb)的连续测量，其中所述第二压力上升(Δp2amb)基于对所述绝对压力(pamb)的两个第二连续测量之间的差。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述两个第二连续测量之间的第二时间间隔(t2pread_rep)具有在从10ms至500ms范围内的值或该值的倍数。
11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括：以所述第二重复率在所述两个第二连续测量之间对所述储能器中的所述绝对压力(pamb)执行多次测量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一阈值(Δp1threshold)位于从10mbar至200mbar的范围内。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二阈值(Δp2threshold)位于从10mbar至500mbar的范围内。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述储能器包括用于电动车辆的电池组。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述电动车辆的停止状态期间执行所述方法。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述储能器包括锂离子蓄电池。
17.一种传感器装置，包括：
压力传感器(12)，其中所述压力传感器(12)被设计用于以下项：
基于第一重复率，确定电化学的储能器中的第一压力上升(Δp1amb)；
检测所述第一压力上升(Δp1amb)超过第一阈值(Δp1threshold)；
基于第二重复率，确定所述储能器中的第二压力上升(Δp2amb)，其中所述第二重复率大于所述第一重复率；
检测所述第二压力上升(Δp2amb)超过第二阈值(Δp2threshold)；以及
基于检测所述第二压力上升(Δp2amb)超过所述第二阈值(Δp2threshold)，向控制单元(14)发出信号。
18.根据权利要求17所述的传感器装置，其中，所述压力传感器(12)被设计成：基于对所述储能器中的绝对压力(pamb)的连续测量，确定所述储能器中的压力上升，其中所述压力传感器(12)在测量期间处于测量操作中并且在所述测量之间处于静止状态。
19.根据权利要求18所述的传感器装置，其中，所述压力传感器(12)在所述测量操作中具有在1mA至10mA的范围内的电流消耗，并且在所述静止状态中具有在1μA至30μA的范围内的电流消耗。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的传感器装置，还包括：与所述压力传感器(12)电耦合的控制单元(14)，其中发出的所述信号包括唤醒信号，所述唤醒信号被设计成将所述控制单元(14)从静止状态唤醒。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的传感器装置，其中，所述控制单元(14)包括电池组监控***BMS的微控制器或模块监控***MMS的微控制器。
22.一种电化学的储能器，包括根据权利要求17至21中任一项所述的传感器装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114256525A (zh) * 2021-12-03 2022-03-29 深圳市波斯曼技术有限公司 一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池***

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022129662A1 (de) 2022-11-09 2024-05-16 Audi Aktiengesellschaft Messanordnung zur Gasüberwachung für einen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, Energiespeicheranordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Messanordnung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105904992A (zh) * 2016-06-07 2016-08-31 烟台创为新能源科技有限公司 一种电动汽车的电池监控管理***及其监控方法
CN106564387A (zh) * 2016-10-14 2017-04-19 厦门金龙旅行车有限公司 一种基于超级电容监控管理***的主动安全控制方法
DE102017202358A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektrochemischen energiespeichers
US20180261824A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of detecting swelling of battery using pressure sensor and electronic device using the method
DE102017219273A1 (de) * 2017-10-26 2019-05-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Detektion eines abnormen Betriebszustands eines elektrochemischen 10 Energiespeichers
CN109795323A (zh) * 2019-02-18 2019-05-24 奇瑞汽车股份有限公司 一种电动汽车的电池包的保护方法及装置
CN209088021U (zh) * 2018-11-22 2019-07-09 长城汽车股份有限公司 动力电池包***预警装置及电动汽车

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103376171B (zh) 2012-04-20 2015-04-01 希姆通信息技术（上海）有限公司 电子产品电池异常检测装置及其检测方法
CN103812090B (zh) 2013-10-29 2017-08-01 小米科技有限责任公司 电子设备、电池保护方法和装置
DE102014204956A1 (de) 2014-03-18 2015-09-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erkennung von Anomalien in einer Batteriezelle und Kurzschlusssensorik

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105904992A (zh) * 2016-06-07 2016-08-31 烟台创为新能源科技有限公司 一种电动汽车的电池监控管理***及其监控方法
CN106564387A (zh) * 2016-10-14 2017-04-19 厦门金龙旅行车有限公司 一种基于超级电容监控管理***的主动安全控制方法
DE102017202358A1 (de) * 2017-02-14 2018-08-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektrochemischen energiespeichers
US20180261824A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of detecting swelling of battery using pressure sensor and electronic device using the method
DE102017219273A1 (de) * 2017-10-26 2019-05-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Detektion eines abnormen Betriebszustands eines elektrochemischen 10 Energiespeichers
CN209088021U (zh) * 2018-11-22 2019-07-09 长城汽车股份有限公司 动力电池包***预警装置及电动汽车
CN109795323A (zh) * 2019-02-18 2019-05-24 奇瑞汽车股份有限公司 一种电动汽车的电池包的保护方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114256525A (zh) * 2021-12-03 2022-03-29 深圳市波斯曼技术有限公司 一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池***
CN114256525B (zh) * 2021-12-03 2023-10-17 深圳市波斯曼技术有限公司 一种应用于轨道交通的钠离子蓄能电池***

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