專利名稱：用于測量充電狀態(tài)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電信息，并且更具體地涉及測量能量存儲(chǔ)設(shè)備的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以確定充電狀態(tài)。
背景技術(shù)：
電極被用于從某種介質(zhì)中提供或者遷移電子。電化學(xué)電池使用電極以有助于電化學(xué)相互作用期間的電子傳輸和轉(zhuǎn)移。能量存儲(chǔ)設(shè)備可以在電化學(xué)電容和電解電容中使用電 極，分別對(duì)應(yīng)于放電或充電過程。能量存儲(chǔ)設(shè)備的特征可以在于能量容量，這是可以由設(shè)備分別在充電和放電期間存儲(chǔ)或釋放的能量總量。能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)代表相對(duì)于能量容量指示充電或放電程度的過程變量。通常，充電狀態(tài)通過測量電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備的工作電壓來確定或估算。但是，某些電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備的工作電壓在某些工作方式中可能對(duì)充電狀態(tài)相對(duì)不敏感。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述內(nèi)容，提供了用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電信息的技術(shù)、方案和裝置。充電信息可以包括充電狀態(tài)、魯棒性指示、循環(huán)次數(shù)、與合適的能量存儲(chǔ)設(shè)備(ESD)相關(guān)聯(lián)的任意其他信息或其任意組合。在某些實(shí)施例中，一種或更多種動(dòng)態(tài)響應(yīng)例如位移、壓力、力(force)或其改變可以由任意合適的指示設(shè)備指示。指示設(shè)備可以是任意合適類型的線性位移傳感器、壓力換能器、力換能器、光學(xué)傳感器、任意其他合適的指示設(shè)備或其任意組合。在某些實(shí)施例中，處理電路可以被用于至少部分地根據(jù)接收自指示設(shè)備的信號(hào)確定測量值。充電信息可以由通過合適的處理電路接收的指示信號(hào)得出。在某些實(shí)施例中，充電信息可以被用于控制ESD的充電狀態(tài)或其改變(例如充電或放電)。適當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)響應(yīng)測量值可以由合適的測量設(shè)備確定。測量設(shè)備可以包括能夠被用于確定動(dòng)態(tài)響應(yīng)測量值的指示設(shè)備、處理電路、任意其他合適的部件或其任意合適的組合。關(guān)于ESD的充電信息可以由控制系統(tǒng)至少部分地根據(jù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)測量值確定?？刂葡到y(tǒng)可以至少部分地根據(jù)充電信息給ESD充電或放電。例如，在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)可以設(shè)定、限制、停止或以其他方式管理應(yīng)用于ESD的充電特征(例如充電、充電率)。類似地，可以通過控制系統(tǒng)來控制放電特征。


本發(fā)明上述以及其他的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將在結(jié)合附圖研讀以下的詳細(xì)說明之后變得明了，其中類似的附圖標(biāo)記始終表示類似的部件，并且在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的雙極性電極單元(BPU)示范結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的圖I中BPU的疊層示范結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的單極性電極單元(MPU)示范結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的包含兩個(gè)圖3中BPU的設(shè)備示范結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的具有剖面的示范性電極結(jié)構(gòu)；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的示范性能量存儲(chǔ)設(shè)備(ESD)的頂部平面圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的沿圖6中VII-VII線截取的圖6中元件的截面圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的圖6中元件的截面圖，具有用于放大視圖的參考部分；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的從虛線820中截取的圖8中元件的放大截面圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的示范性ESD的截面圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的圖10中的ESD經(jīng)歷示范性動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)的截面圖；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的耦合至指示設(shè)備的ESD的示意圖；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的耦合至指示設(shè)備和控制系統(tǒng)的ESD的示意圖；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的耦合至指示設(shè)備的示范性ESD ；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的包括測壓孔的示范性ESD的截面圖；圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的從虛線1520中截取的圖15中元件的放大截面圖；圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的耦合至指示設(shè)備的示范性ESD ；圖18是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的示范性步驟的流程圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于確定充電信息的示范性步驟的流程圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于利用指示設(shè)備控制ESD的示范性步驟的流程圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于利用多于一個(gè)指示器控制ESD的示范性步驟的流程圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于標(biāo)定指示設(shè)備的示范性步驟的流程圖；以及圖23是示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的電池電壓和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的時(shí)間軌跡的示范性數(shù)據(jù)曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備(ESD)充電信息的方法、裝置和設(shè)備。在示出了示范性實(shí)施例的圖1-23的背景下介紹本發(fā)明。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的雙極性單元(BPU) 100示范結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。示范性BPU 100可以包括活性材料正電極層104、導(dǎo)電的防滲襯底106和活性材料負(fù)電極層108。正電極層104和負(fù)電極層108被設(shè)置在襯底106的相對(duì)側(cè)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的圖I中BPU 100的疊層200的示范結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。多個(gè)BPU 202可以被設(shè)置到疊層200內(nèi)。在疊層200內(nèi)，電解質(zhì)層210被設(shè)置在兩個(gè)相鄰的BPU之間，以使一個(gè)BPU的正電極層204與相鄰BPU的負(fù)電極層208相對(duì)，并且電解質(zhì)層210位于BPU之間。隔板(未示出)可以被設(shè)置在一個(gè)或更多個(gè)電解質(zhì)層210內(nèi)以電隔離相對(duì)的正負(fù)電極層。隔板允許相鄰電極單元之間用于復(fù)合的離子遷移，但是可以基本上阻止相鄰電極單元之間的電子遷移。正如本文中定義的那樣，“電池”或“電池 段”222是指第一 BPU 202的襯底206和正電極層204、與第一 BPU202相鄰的第二 BPU 202的負(fù)電極層208和襯底206以及第一和第二 BPU 202之間的電解質(zhì)層210內(nèi)包含的部件。每一個(gè)電池段222的每一個(gè)防滲襯底206均可由可應(yīng)用的相鄰電池段222共用。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的單極性單元(MPU) 300示范結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。示范性MPU 300可以包括活性材料電極層304和導(dǎo)電的防滲襯底306?；钚圆牧蠈?04可以是任意合適的正極性或負(fù)極性活性材料。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的包含兩個(gè)圖3中BPU的設(shè)備示范結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。分別具有正極性和負(fù)極性活性材料的兩個(gè)MPU 300可以被堆疊在一起以構(gòu)成電化學(xué)設(shè)備400。電解質(zhì)層410可以被設(shè)置在兩個(gè)MPU 300之間，以使一個(gè)MPU 300的正電極層404與另一個(gè)MPU 300的負(fù)電極層408相對(duì)，并且電解質(zhì)層410位于MPU之間。隔板(未示出)可以被設(shè)置在電解質(zhì)層410內(nèi)以電隔離相對(duì)的正負(fù)電極層。在某些實(shí)施例中，分別具有正極性和負(fù)極性活性材料的兩個(gè)MPU可以與合適的電解質(zhì)層一起加至疊層200以構(gòu)成雙極性電池。雙極性電池和電池組在Ogg等人的美國專利US7794877、0gg等人的申請(qǐng)?zhí)枮?2/069，793的美國專利申請(qǐng)以及West等人的申請(qǐng)?zhí)枮?2/258，854的美國專利申請(qǐng)中進(jìn)行了更加詳細(xì)的介紹，在此通過引用將上述所有文獻(xiàn)的內(nèi)容全文并入本文。用于構(gòu)成電極單元的襯底(例如襯底106，206，406，416)可以由任意合適的導(dǎo)電且防滲或基本防滲的材料構(gòu)成，包括但不限于無孔金屬箔、鋁箔、不銹鋼箔、包括鎳和鋁的包覆材料、包括銅和鋁的包覆材料、鍍鎳鋼、鍍鎳銅、鍍鎳鋁、金、銀、任意其他合適的導(dǎo)電和防滲材料或其任意合適的組合。在某些實(shí)施例中，襯底可以由一種或更多種合適的金屬或金屬組合(例如合金、固體溶液、電鍍金屬)構(gòu)成。在某些實(shí)施例中，每一塊襯底均可由彼此粘接的兩塊或更多塊金屬箔板制成。每一個(gè)BPU的襯底通常厚度都在0. 025到5毫米之間，而每一個(gè)MPU的襯底厚度都可以在0. 025到30毫米之間并且例如用作接至ESD的終端或子終端。金屬化泡沫材料例如可以與扁平的金屬薄膜或箔片形式的與任意合適的襯底材料結(jié)合，以使得例如電池段活性材料之間的電阻可以通過使貫穿電極的導(dǎo)電基材膨脹而減小。設(shè)置在襯底上以構(gòu)成本發(fā)明電極單元的正電極層(例如正電極層104，204和404)可以由任意合適的活性材料構(gòu)成，包括但不限于例如氫氧化鎳(Ni (OH)2)、羥基氧化鎳(NiOOH)、鋅(Zn)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)、磷酸錳鋰(LiMnPO4)、鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰錳氧化物(LiMnO2)、任意其他合適的材料或其組合。正極性活性材料可以被燒結(jié)和浸潰，涂以水性粘合劑并壓制，涂以有機(jī)粘合劑并壓制，或者通過用于將正極性活性材料與其他支持性化學(xué)品包含在導(dǎo)電基材內(nèi)的任意其他合適的技術(shù)而包含在內(nèi)。電極單元中的正電極層例如可以具有被注入在其基材內(nèi)以減少膨脹的粒子，包括但不限于金屬氫化物(MH)、鈀(Pd)、銀(Ag)、任意其他合適的材料或其組合。這樣例如可以增加循環(huán)壽命、改善復(fù)合以及降低電池段內(nèi)的壓力。這些粒子例如MH粒子也可以位于粘接的活性材料糊料(例如Ni (OH)2)中以改善電極內(nèi)的電導(dǎo)率并支持復(fù)合。設(shè)置在襯底上以構(gòu)成本發(fā)明電極單元的負(fù)電極層(例如負(fù)電極層108，208和408)可以由任意合適的活性材料構(gòu)成，包括但不限于例如MH、鎘(Cd)、錳(Mn)、Ag、碳、硅、任意其他合適的材料或其組合。負(fù)極性活性材料可以被燒結(jié)，涂以合適的粘合劑(例如水性、非水性、有機(jī)、無機(jī)粘合劑)并壓制，或者通過例如用于將負(fù)極性活性材料與其他支持性化學(xué)品包含在導(dǎo)電基材內(nèi)的任意其他合適的技術(shù)而包含在內(nèi)。負(fù)電極側(cè)可以具有的化學(xué)品包括 但不限于例如Ni、Zn、Al、任意其他合適的材料或其組合，將其注入到負(fù)電極材料基質(zhì)內(nèi)以 穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、減少氧化和延長循環(huán)壽命。各種合適的粘合劑包括但不限于例如有機(jī)羧甲基纖維素(CMC)、Creyton橡膠、PTFE (特氟龍)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、任意其他合適的有機(jī)或無機(jī)材料或其任意合適的組合，粘合劑可以與活性材料混合或以其他方式引入活性材料內(nèi)以保持活性材料和襯底、固相泡沫材料、任意其他合適的部件或其任意合適的組合之間的接觸。任意合適的粘合劑均可被包含在漿料或任意其他的混合物內(nèi)以增強(qiáng)粘附性、粘著力或其他合適的性質(zhì)或其組合。在某些實(shí)施例中，n-甲基-2-吡咯烷酮可以被用作漿料內(nèi)的液體介質(zhì)(例如溶劑)。ESD的每一個(gè)電解質(zhì)層中的隔板可以由電隔離其兩個(gè)相鄰的電極單元同時(shí)允許分子和離子在這些電極單元之間遷移的任意合適的材料構(gòu)成。隔板可以包含纖維素超強(qiáng)吸收體以改善裝填并用作電解質(zhì)容器以增加循環(huán)壽命，其中隔板例如可以由聚合吸收性的織布材料制成。隔板可以由此在對(duì)ESD進(jìn)行充電時(shí)釋放先前吸收的電解質(zhì)。在某些實(shí)施例中，隔板可以比標(biāo)準(zhǔn)電池密度更低且更厚以使電極間的間距(IES)可以在開始時(shí)比通常情況更大并且連續(xù)減小，從而在ESD的壽命期間保持其容量(或充電率)以及延長ESD的壽命。隔板可以是粘接至電極單元活性材料表面的相對(duì)較薄的材料，用于減少短路并改善復(fù)合。該隔板材料例如可以用噴射、涂覆、壓接或其組合的方式粘接到活性材料表面上。隔板可以具有附著于其上的復(fù)合劑。該復(fù)合劑例如可以被注入隔板結(jié)構(gòu)內(nèi)(例如這可以通過在濕法工藝中利用聚乙烯醇(PVA或PV0H)物理捕獲該試劑以將該試劑粘接至隔板纖維來完成，或者該試劑可以通過電極沉積而被加入其中)，或者該復(fù)合劑還可以通過氣相沉積而在表面上成層。隔板可以由任意合適的材料制成，例如聚丙烯、聚乙烯、任意其他合適的材料或其任意組合。隔板可以包括有效支持復(fù)合的試劑，包括但不限于例如鉛(Pb)、Ag、鉬(Pt)、Pd、任意其他合適的材料或其任意合適的組合。在某些實(shí)施例中，試劑可以與任何導(dǎo)電部件或材料完全隔離(例如不接觸)。例如，試劑可以被設(shè)置在隔板材料的薄板之間以使試劑不會(huì)導(dǎo)電地接觸電極或襯底。盡管若電池中的襯底彼此相向移動(dòng)隔板可能會(huì)表現(xiàn)出電阻，但是在本發(fā)明可使用足夠剛性不會(huì)彎曲的襯底的某些實(shí)施例中也可以不設(shè)置隔板。ESD每一個(gè)電解質(zhì)層中的電解質(zhì)可以由在溶解或熔融時(shí)能夠電離以形成導(dǎo)電介質(zhì)的任意合適的化合物構(gòu)成。電解質(zhì)可以是任意合適的ESD中的標(biāo)準(zhǔn)電解質(zhì)，包括但不限于例如NiMH和鋰離子ESD?；阡囯x子的ESD內(nèi)的電解質(zhì)可以包括例如碳酸乙烯酯(C3H4O3)、碳酸二乙酯(C5HltlO3)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、任意其他合適的鋰鹽、任意其他的有機(jī)溶劑、任意其他合適的材料或其任意合適的組合。基于NiMH的ESD內(nèi)的電解質(zhì)例如可以是水性溶液。電解質(zhì)可以包含其他合適的材料，包括但不限于例如氫氧化鋰(LiOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鈣(CaOH)、氫氧化鉀(KOH)、任意其他合適的金屬氫氧化物、任意其他合適的材料或其組合。電解質(zhì)還可以包含用于改善復(fù)合的添加劑，包括但不限于例如Pt、Pd、任意合適的金屬氧化物(例如Ag2O)、任意其他合適的添加劑或其任意組合。電解質(zhì)還可以包含例如氫氧化銣(RbOH)或任意其他合適的材料以改善低溫性能。電解質(zhì)可以被冷凍在隔板內(nèi)并隨后在完全組裝好ESD之后融化。這樣就可以允許在墊圈已經(jīng)跟與之鄰接的電極單元形成充分液密的密封之前將特別粘稠的電解質(zhì)插入ESD的電極單元疊層內(nèi)。電極可以包含導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)或部件。導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)或部件可以減小歐姆電阻并且可以允許 增加用于電化學(xué)相互作用的界面面積。例如，在圖4示出的疊層400內(nèi)，電解質(zhì)410和正電極層404或負(fù)電極層408之間的界面表現(xiàn)為平坦的二維表面。盡管在能量存儲(chǔ)設(shè)備的某些實(shí)施例中可以使用平坦或基本平坦的界面，但是電極也可以具有多孔結(jié)構(gòu)。多孔結(jié)構(gòu)可以增加電極和電解質(zhì)之間的界面面積，這樣就可以增大可實(shí)現(xiàn)的充電率或放電率?；钚圆牧峡梢耘c導(dǎo)電部件或網(wǎng)絡(luò)混合或者加入其中以在更大的表面區(qū)域上擴(kuò)展界面。電化學(xué)相互作用可以在活性材料、電解質(zhì)和導(dǎo)電材料之間的界面處產(chǎn)生。ESD的導(dǎo)電襯底可以防滲或基本防滲，由此避免泄漏或短路。在某些設(shè)置方式中，一個(gè)或更多個(gè)多孔電極可以如圖1-4所示保持與襯底接觸。這種設(shè)置方式可以允許在外部電路和電極中的電子遷移。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的具有剖面的示范性電極結(jié)構(gòu)500。電極結(jié)構(gòu)500可以包括電極502和襯底506，它們可以共用界面510作為接觸面。界面510表示空間內(nèi)至少有兩種部件、材料或其適當(dāng)組合接觸相遇的平面或路徑。如本文中所用的術(shù)語“界面”描述了在任意兩種合適的部件之間基本為平面的接觸區(qū)域，或者是任意其他的在兩種不同材料或部件之間的接觸面。盡管圖示為平坦的圓盤形狀，但是電極結(jié)構(gòu)500可以具有任意合適的形狀、曲率、厚度(任何一層)、(襯底和電極中的)相對(duì)尺寸、(襯底和電極中的)相對(duì)厚度)、任意其他的性質(zhì)或其任意合適的組合。電極502可以包括一個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)電部件(例如金屬)、一種或更多種活性材料(例如Ni (OH)2)、一種或更多種粘合劑、一種或更多種納米結(jié)構(gòu)材料、任意其他合適的材料或其任意組合。ESD中的活性材料可能會(huì)由于電活動(dòng)例如充電或放電而經(jīng)歷體積膨脹或收縮，這可能會(huì)造成ESD充電狀態(tài)的改變。在某些實(shí)施例中，活性材料可能會(huì)響應(yīng)于充電和放電事件而經(jīng)歷交替的體積膨脹和收縮。體積改變可能是材料相變、生成反應(yīng)、插入反應(yīng)、活性材料層內(nèi)原子或分子的插層反應(yīng)、其他的物理或化學(xué)過程或其任意合適組合的結(jié)果。某些ESD的部件(例如襯底、單極性板或其他部件)在活性材料可能經(jīng)歷體積改變時(shí)可以不經(jīng)歷明顯的體積改變。在某些實(shí)施例中，ESD可以允許一個(gè)或更多個(gè)部件相對(duì)于一個(gè)或更多個(gè)另外的部件膨脹、收縮或兩者兼有以減小、增大、保持或以其他方式控制一部分ESD(例如適當(dāng)?shù)牟考?的體積。在某些實(shí)施例中，體積改變可以基本上沿一個(gè)方向(例如軸向堆疊的方向)進(jìn)行，并且可以被稱為例如“線性位移”。在某些實(shí)施例中，ESD的電池內(nèi)的壓力可以隨著應(yīng)用充電或放電過程而改變。例如，壓力可以通過電池內(nèi)一種或更多種活性材料的體積改變而改變。在進(jìn)一步的示例中，壓力可以隨著向電池內(nèi)的氣相加入分子或從氣相中去除分子而改變。在某些實(shí)施例中，ESD可以允許一個(gè)或更多個(gè)部件相對(duì)于一個(gè)或更多個(gè)另外的部件膨脹、收縮或兩者兼有以減小、增大、保持或以其他方式控制一塊或更多塊電池內(nèi)的壓力。用于ESD的可變體積外殼在West等人的申請(qǐng)?zhí)枮?2/694，638的美國專利申請(qǐng)中進(jìn)行了更加詳細(xì)的介紹，在此通過引用將其內(nèi)容全文并入本文。圖6和圖7中分別不出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的不范性ESD 600的頂部平面圖和截面圖。如圖7中所示，ESD 600包括例如具有一塊或更多塊雙極性板606的電池622、正極性活性材料層604、負(fù)極性活性材料層608、電解質(zhì)層610以及一個(gè)或更多個(gè)墊圈612。ESD 600還可以包括電池624和626，其中可以分別包括例如正極性的單極性板614或負(fù)極 性的單極性板618、正極性活性材料層604、負(fù)極性活性材料層608、電解質(zhì)層610、墊圈612以及一塊或更多塊雙極性板606。在某些實(shí)施例中，ESD 600可以是雙極性電池，其中電池被串聯(lián)堆疊、并聯(lián)堆疊或者是任意合適的串聯(lián)和并聯(lián)堆疊結(jié)構(gòu)。具有串聯(lián)和并聯(lián)電耦合電池的能量存儲(chǔ)設(shè)備在West等人的申請(qǐng)?zhí)枮?2/766，225的美國專利申請(qǐng)中進(jìn)行了更加詳細(xì)的介紹，因此通過引用將其內(nèi)容全文并入本文。圖7中的向量750示出了堆疊方向。應(yīng)該理解根據(jù)本發(fā)明的電池可以沿任意合適的方向或取向堆疊。在某些實(shí)施例中，非雙極性的ESD疊層(例如圖4中的疊層400)可以被包含在ESD 600內(nèi)。在某些設(shè)置方式中，相鄰的非雙極性ESD可以通過適當(dāng)?shù)拈g隙或材料層分離或者以其他方式彼此隔離。ESD 600內(nèi)可以包含任意合適數(shù)量的任意合適類型或類型組合的電池。例如，在某些實(shí)施例中，ESD 600內(nèi)可以包含單塊電池。在進(jìn)一步的示例中，在某些實(shí)施例中，ESD可以包括相對(duì)于彼此可具有不同化學(xué)性質(zhì)的一塊或更多塊電池。例如，第一電池可以包括基于鋰離子的部件，而第二電池可以包括基于NiMH的部件。在某些實(shí)施例中，ESD 600內(nèi)可以包含一個(gè)或更多個(gè)墊圈612。墊圈612可以被用于例如密封各個(gè)電池、允許基本無泄漏的膨脹/收縮(例如動(dòng)態(tài)密封)、定位一個(gè)或更多個(gè)部件(例如BPU)、緩沖撞擊、提供電隔離或離子隔離、執(zhí)行任意其他合適的功能或其任意組合。在某些實(shí)施例中，墊圈612可以包含空隙空間。例如，墊圈內(nèi)的空隙空間可以有助于墊圈在ESD 600膨脹/收縮期間變形(例如拉伸，收縮)。在某些實(shí)施例中，墊圈612可以是例如彈性、撓性、可壓縮、剛性、任意其他的機(jī)械設(shè)計(jì)或其任意合適的組合。墊圈612可以包括螺孔、凹槽、減壓特征、0形環(huán)、密封劑、任意其他合適的材料、部件或特征件或其任意合適的組合。在某些實(shí)施例中，例如可以利用任意合適的密封劑(例如硅酮密封劑)、粘合劑或其他化合物將多塊電池粘接至相鄰的電池。如圖6和圖7中所示，ESD 600內(nèi)可以包含能夠提供剛性、定位、包容、壓縮、裝配、沖擊阻尼或任意其他結(jié)構(gòu)功能的任意合適的結(jié)構(gòu)部件或其組合。例如，ESD 600可以包括彈簧620、壓板630和容器640。容器640可以被用于例如容納泄漏物、容納排出的流體、在ESD 600和周圍環(huán)境之間提供隔離(例如電隔離、離子隔離、熱隔離)、向ESD 600中的電池施加壓力、提供結(jié)構(gòu)裝配特征、提供任意其他合適的功能或其任意合適的組合。彈簧620和壓板630可以被用于例如向能量存儲(chǔ)設(shè)備施加壓力。在某些實(shí)施例中，例如可以通過施加合適的壓力來減少或明顯減少泄漏、部件的定位偏移或其他的系統(tǒng)改變過程。如圖7中所示的壓力“Fe”可以從例如外部固定件、彈簧620、容器640或穿過壓板630延伸至容器640的螺栓施加至壓板630。相對(duì)于力“Fe”相等且反向的力也可以被加至例如容器640(例如來自容器640固定件的法向力)。例如，在某些實(shí)施例中，穿過壓板630和彈簧620內(nèi)的孔延伸至容器640內(nèi)適當(dāng)內(nèi)螺紋的螺栓可以在任意合適的螺栓分布圓或圖案 上擰緊以為ESD 600提供合適的壓力。在某些實(shí)施例中，壓板630和容器640可以相對(duì)于彼此空間地固定，而彈簧620可以沿向量750的方向或任意其他合適的方向(例如徑向地)經(jīng)歷收縮或膨脹。任意合適的組裝技術(shù)均可被用于保持ESD600中的配置。在某些實(shí)施例中，ESD 600可以被約束為阻止或減小充電和放電期間的位移。在某些實(shí)施例中，ESD 600的約束位移與現(xiàn)有的無約束能量存儲(chǔ)設(shè)備相比可以造成電池氣壓、壓力、任意其他的動(dòng)態(tài)響應(yīng)或其任意組合的增大。在某些實(shí)施例中，來自于堆疊結(jié)構(gòu)中部件重量的壓力可以有助于保持ESD 600的組裝。在可包括充電、放電或兩者兼有的操作期間，ESD 600可能會(huì)經(jīng)歷動(dòng)態(tài)響應(yīng)例如膨脹(譬如沿向量750的方向或其他方向)、收縮(譬如沿向量750的方向或其他方向)、沿任意合適方向的其他位移模式、一塊或更多塊電池內(nèi)的壓力改變、一個(gè)或更多個(gè)部件上的力改變、任意其他合適的動(dòng)態(tài)響應(yīng)或其任意合適的組合。例如，彈簧620可以隨著電池622、624和626分別沿向量750的方向膨脹或收縮而收縮或膨脹。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的圖6中元件的截面圖，具有圈出放大視圖的虛線820。圖9中示出了沿圖8中的虛線820截取的局部截面圖，包括電池624的部分、其中一塊電池622、正極性的單極性板614和彈簧620。在充電和放電過程期間，電池624內(nèi)的壓力“P/’、電池622內(nèi)的壓力“P2”或來自疊層中任意其他電池的壓力或其任意組合可能會(huì)由于因電活動(dòng)發(fā)生的化學(xué)過程、電化學(xué)過程或以上兩者而改變。疊層中每一塊電池內(nèi)的壓力均可響應(yīng)于電活動(dòng)而獨(dú)立改變或與其他電池內(nèi)的壓力相關(guān)地改變。例如,在某些實(shí)施例中，在充電和放電過程期間可以生成能夠增加電池壓力的氣相材料(例如雙原子的氫氣、雙原子的氧氣)。在某些實(shí)施例中，固相活性材料的膨脹和收縮可以促使疊層內(nèi)一塊或更多塊電池中的氣體壓力增大或減小。在某些實(shí)施例中，疊層內(nèi)的一塊或更多塊電池可以氣動(dòng)或液壓地耦合，這樣可以分別允許氣體或液體轉(zhuǎn)移并使適當(dāng)耦合的電池中的壓力平衡。壓力“Fe”可以作用在ESD 600的任意合適的部件上。例如，在某些實(shí)施例中，相等且反向的力“Fe”可以作用于部件界面，例如界面822、824、852、854、任意其他合適的界面或任意的界面組合。壓力可以根據(jù)實(shí)際的接觸區(qū)域而以任意合適的方式分布在界面上。在部件之間特定的界面處，其中所有部件相對(duì)于固定框架都基本上沒有加速度，那么部件上就會(huì)存在相等且反向的力。例如，如果如圖8所示施加壓力“Fe”，那么即可如圖9所示在部件之間的界面處存在作用在相鄰部件上的相等且反向的力“Fe”。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的示范性ESD 1000的截面圖。ESD 1000可以具有一種或更多種特征，例如壓力、疊層高度“H1”、電池氣壓或任意其他合適的特征。如本文中所用的術(shù)語“特征”應(yīng)該是指與ESD相關(guān)聯(lián)的可以部分或完整描述ESD的任意物理性質(zhì)(例如機(jī)械、電氣、化學(xué)性質(zhì))。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的ESD 1100的截面圖。圖11中的能量存儲(chǔ)設(shè)備1100相對(duì)于圖10中的ESD 1000而言可以具有不同的特征。例如，在某些實(shí)施例中，在充電或放電過程期間，ESD 1100可以對(duì)應(yīng)于沿向量1050的方向膨脹的ESD 1000。膨脹例如可以像圖10和圖11分別示出的那樣促使ESD疊層的高度從“H1”增加至“H2”。在某些實(shí)施例中，墊圈612可以膨脹、收縮或以其他方式變形以在膨脹和收縮期間保持或基本保持對(duì)應(yīng)電池上的密封。在ESD的電活動(dòng)(例如充電或放電)期間，ESD (例如ESD1000, ESD 1100)的一種或更多種特征可以改變。在某些實(shí)施例中，ESD的充電狀態(tài)或魯棒性可以通過例如位移、壓力、電池氣壓、電池電壓、任意其他合適的特征、任意合適的特征改變或其任意合適的組合來指示。如本文中所用的術(shù)語“充電·信息”應(yīng)該是指ESD充電狀態(tài)、ESD魯棒性、任意其他合適的ESD相關(guān)信息或其組合的綜合數(shù)值或數(shù)值改變。在某些實(shí)施例中，ESD的充電信息還可以包括ESD的一種或更多種特征。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的可包括ESD 1210和指示設(shè)備1220的示范性系統(tǒng)1200的示意圖。ESD 1210可以是任意合適類型的雙極性或其他形式的ESD，包括例如NiMH型電池、鋰離子型電池、鉛酸型電池、任意其他合適類型的ESD或其任意合適的組
八
口 o指示設(shè)備1220可以是能夠指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的任意合適的設(shè)備或系統(tǒng)，包括例如力換能器、壓力換能器、位移傳感器、光學(xué)設(shè)備(例如光子源和檢測器，成像設(shè)備)、視覺指示器、近程傳感器(例如紅外、電容、感應(yīng)式的近程傳感器)、霍爾效應(yīng)傳感器、電壓表(例如數(shù)字式電壓表)、電流表、電阻表、電化學(xué)阻抗光譜系統(tǒng)、任意其他合適的指示設(shè)備或系統(tǒng)或其任意組合。動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以來自于ESD 1210的電活動(dòng)。ESD動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示并不局限于數(shù)值或定量指標(biāo)，而且還可以表示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的趨勢(shì)、改變(例如增大，減小)或其他的動(dòng)態(tài)響應(yīng)定性指標(biāo)。ESD 1210可以通過耦合部分1212和1214耦合至指示設(shè)備1220。耦合部分1212和1214可以包括例如電耦合(例如電線)、直接接觸(例如與ESD 1210相接觸的力換能器)、光耦合(例如反射、吸收來自適當(dāng)來源的光子)、任意其他合適的用于將ESD 1210耦合至指示設(shè)備1220的設(shè)置方式或其任意合適的組合。例如在某些實(shí)施例中，耦合部分1212可以允許ESD 1210的動(dòng)態(tài)響應(yīng)通過指示設(shè)備1220進(jìn)行檢測(例如成像)，或者直接與之相互作用(例如提供力以促使其位移)。例如在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備1220可以通過耦合部分1214提供能夠指示ESD 1210動(dòng)態(tài)響應(yīng)的適當(dāng)刺激、擾動(dòng)、任意其他的光、電或機(jī)械參考信號(hào)或信號(hào)的任意組合。耦合部分1212和1214可以在某些實(shí)施例中適當(dāng)組合或以其他方式配合使用，例如使用不同的信號(hào)處理技術(shù)譬如調(diào)制/解調(diào)或更多路復(fù)用/多路分解。在某些實(shí)施例中(未示出)，可以省略耦合部分1214。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)(例如壓電、壓阻、電容性)壓力換能器可以通過適當(dāng)?shù)臍鈩?dòng)或液壓管路(例如管道，配件)耦合至ESD中的一塊或更多塊電池(例如圖6中的電池622)。壓力換能器可以從外部動(dòng)力源或電源接收功率信號(hào)(例如直流電壓和電流、交流電壓和電流)，并且可以響應(yīng)或者以其他方式(例如直流信號(hào)，交流信號(hào))指示ESD1210的一塊或更多塊電池內(nèi)的壓力或壓力改變。在某些實(shí)施例中，壓力換能器可以包括機(jī)械部件，例如彈簧、隔膜、活塞、任意其他合適的機(jī)械部件或其任意組合。任意合適類型的壓力換能器均可被用于指示相對(duì)壓力(例如表壓)、絕對(duì)壓力或差動(dòng)壓力或其任意合適的組
口 o在某些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)位移傳感器可以通過直接接觸耦合至ESD (例如圖12中的ESD 1210)的一個(gè)或更多個(gè)部件。一個(gè)或更多個(gè)位移傳感器可以從外部動(dòng)力源或電源接收功率信號(hào)(例如直流電壓和電流、交流電壓和電流)，并且可以響應(yīng)或者以其他方式(例如用直流信號(hào)，交流信號(hào))檢測并指示ESD 1210的一個(gè)或更多個(gè)部件的位移或位移改變。任意合適類型的位移傳感器均可被用于指示ESD1210的一個(gè)或更多個(gè)部件的相對(duì)位移、絕對(duì)位移或差動(dòng)位移或其任意合適的組合。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)(例如壓電、壓阻、電容性)力換能器例如可以通過直接接觸耦合至ESD(例如圖12中的能量存儲(chǔ)設(shè)備1210)的一個(gè)或更多個(gè)部件。一個(gè)或更多個(gè)力換能器可以從外部動(dòng)力源或電源接收功率信號(hào)(例如直流電壓和電流、交流電壓和電流)，并且可以響應(yīng)或者以其他方式(例如用直流信號(hào)，交流信號(hào))檢測并指示作用在 ESD 1210的一個(gè)或更多個(gè)部件上的力或力改變。任意合適類型的力換能器均可被用于指示相對(duì)力、絕對(duì)力或差動(dòng)力或其任意合適的組合。在某些實(shí)施例中，力換能器可以包括機(jī)械部件，例如彈簧、隔膜、活塞、任意其他合適的機(jī)械部件或其任意組合。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)(例如干涉測量、基于光強(qiáng)、基于圖像的)光學(xué)傳感器例如可以通過任意合適的光路耦合至ESD (例如圖12中的ESD 1210)的一個(gè)或更多個(gè)部件。一個(gè)或更多個(gè)光學(xué)傳感器或檢測器可以從外部動(dòng)力源或電源接收功率信號(hào)(例如直流電壓和電流、交流電壓和電流)，并且可以響應(yīng)或者以其他方式(例如用直流信號(hào)，交流信號(hào))檢測并指示光學(xué)現(xiàn)象。光學(xué)現(xiàn)象可以包括吸收、透射、反射、成像、任意其他的光學(xué)、光子或成像過程或其任意合適的組合。任意合適類型的光學(xué)傳感器均可被用于指示任意合適的動(dòng)態(tài)響應(yīng)或其任意合適的組合。在某些實(shí)施例中，光子源可以被用于提供任意合適強(qiáng)度、能量分布、相干性、任意其他合適性質(zhì)或其任意組合的光子，光子可以被設(shè)置用于指示ESD 1210的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。例如，在某些實(shí)施例中，激光可以被用于提供光子源，激光可以從ESD 1210的一個(gè)或更多個(gè)表面反射并且通過一個(gè)或更多個(gè)光子檢測器(例如光電倍增管、電荷耦合設(shè)備(CCD)攝像頭)進(jìn)行檢測，這樣就可以指示一種或更多種ESD特征的改變。在進(jìn)一步的示例中，成像攝像頭可以監(jiān)測一個(gè)或更多個(gè)部件、表面、邊緣、界限(例如壓痕，孔，凸起特征)或任意其他合適的能夠隨著ESD特性改變而改變的ESD表面特征的相對(duì)位置。成像攝像頭輸出(例如視頻幀、圖像)的差異可以指示ESD的一種或更多種動(dòng)態(tài)響應(yīng)(例如位移)。在某些實(shí)施例中，模式匹配技術(shù)、特征檢測技術(shù)、其他的圖像處理技術(shù)或其組合可以被用于根據(jù)成像指示設(shè)備來確定動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 在某些實(shí)施例中，可以將多于一個(gè)指示設(shè)備耦合至ESD。例如，在某些實(shí)施例中，雙極性ESD的軸向位移和堆疊電壓可以分別利用可耦合至雙極性ESD的位移傳感器和數(shù)字式電壓表進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)本發(fā)明任意其他的具有任何適當(dāng)數(shù)量指示設(shè)備的組合均可被耦合至ESD 1210。在某些實(shí)施例中，用戶可以至少部分地根據(jù)指示設(shè)備的輸出來觀測一種或更多種特征的改變。例如，指示設(shè)備1220可以包括視覺上充分接近于ESD 1210的刻度面(例如標(biāo)尺)。一種或更多種空間特征的改變可以通過ESD 1210的至少一項(xiàng)特征和指示設(shè)備1220刻度面上的至少一個(gè)刻度之間位置的相對(duì)改變來指示。在進(jìn)一步的示例中，在某些實(shí)施例中，用戶可以監(jiān)測成像指示設(shè)備的輸出以用于ESD 1210的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的可包括ESD 1310、指示設(shè)備1320和控制系統(tǒng)1350的示范性系統(tǒng)1300的示意圖。ESD1310可以是任意合適類型的ESD(例如圖12中的能量存儲(chǔ)設(shè)備1210)或ESD的組合。指示設(shè)備1320可以是能夠指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的任意合適的設(shè)備(例如圖12中的指示設(shè)備1220)。耦合部分1312可以包括能量存儲(chǔ)設(shè)備1310和指示設(shè)備1320之間任意合適類型的耦合部分(例如圖12中的耦合部分1212和1214)。如圖13所示，控制系統(tǒng)1350可以包括例如指示器接口 1352、處理電路1354和電源控制電路1356。在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)1350的部分或所有部件可以位于ESD 1310或指示設(shè)備1320本地，例如本地CPU或板載處理單元。在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)1350的部分或所有部件可以遠(yuǎn)離能量存儲(chǔ)設(shè)備1310和指示設(shè)備1320設(shè)置，例如遠(yuǎn)程應(yīng)用服務(wù)器 或遠(yuǎn)程處理設(shè)施?？刂葡到y(tǒng)1350可以被用于控制或以其他方式與任意合適的設(shè)備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)或其合適的組合相互作用，例如電動(dòng)車、遠(yuǎn)程動(dòng)力設(shè)施(例如太陽能電池板、風(fēng)輪機(jī))或輸電網(wǎng)。指示器接口 1352可以包括用于跟一種或更多種指示設(shè)備有線通信(例如局域網(wǎng)，控制引線)或無線通信(例如WiFi、光通信)的數(shù)據(jù)接口。指示器接口 1352可以通過耦合部分1324向指示設(shè)備1320提供信號(hào)(例如功率信號(hào)、參考信號(hào))，從指示設(shè)備1320接收信號(hào)(例如調(diào)制信號(hào)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)指示信號(hào))或兩者兼有。在某些實(shí)施例中，指示器接口 1352可以包括例如RCA型接口連接、S-視頻接口連接、任意其他合適的視頻或圖像接口或其任意組合。在某些實(shí)施例中，指示器接口 1352、耦合部分1324或兩者可以包括例如線束，其中包括一根或更多根絕緣線、導(dǎo)線管、接線盒、插入式接線器(例如Molex 型接插件)、密封線組(例如Conax 型密封配件)、信號(hào)調(diào)制部件(例如帶通濾波器、放大器、整流器、橋接器、多路復(fù)用器、多路分解器、保險(xiǎn)絲、二極管)、任意其他合適的電子部件或其任意合適的組合。例如，指示設(shè)備1320可以是連接至ESD1310中合適部件的應(yīng)變儀。指示器接口1352、耦合部分1324或兩者可以包括四引腳惠斯通電橋電路，其中應(yīng)變儀是橋路的四個(gè)電阻元件之一。橋接電路可以用絕緣引線和電氣端子電耦合至指示設(shè)備1320。應(yīng)變儀由于ESD 1310(例如源于電活動(dòng))的位移而改變的電阻可以造成惠斯通電橋電路不平衡并提供ESD 1310動(dòng)態(tài)響應(yīng)(也就是位移)的指示。在某些實(shí)施例中，指示器接口 1352、耦合部分1324或兩者可以包括例如流體(例如氣體，液體)管道、管配件、管道配件、壓力調(diào)節(jié)器、壓力表、流量開關(guān)、閥門(例如止回閥，針閥)、任意其他合適的氣動(dòng)或液壓部件或其中的任意合適部件。例如，在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備320可以是能夠指示第一和第二壓力端口(例如高壓和低壓端口)之間壓差的差壓換能器。其中一個(gè)壓力端口可以流體耦合至指示器接口 1352的參考端口，它可以提供第二壓力端口處的參考?jí)毫?。流體耦合可以包括一定長度的管路以及用于將管路密封至端口的壓縮管路配件。指示設(shè)備1320的第一壓力端口可以流體耦合至ESD(例如ESD 1310)中的一塊電池。在某些設(shè)備中，指示器接口 1352、耦合部分1324或兩者可以包括例如光纖、光學(xué)部件(例如透鏡、光譜濾波器、光強(qiáng)濾波器、光束分離器、狹縫)、光束截捕器、光子功率計(jì)、任意其他合適的光學(xué)部件或其任意合適的組合。例如，指示設(shè)備1320可以包括通過可為光纜的耦合部分1324與指示器接口 1352通信的傳感器。耦合部分1324、指示器接口 1352或兩者可以包括例如耦合至光纜的機(jī)械傳輸(MT)光纖連接器。處理電路1354可以包括一個(gè)或更多個(gè)中央處理單元、微處理器、處理器集合(例如并行處理器)、CPU緩存、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、存儲(chǔ)硬件(例如硬盤)、I/O通信接口、適當(dāng)?shù)碾娐?、任意其他的硬件部件、任意合適的軟件或其合適的組合。處理電路1354可以包括任意合適的輸入輸出(I/O)接口用于例如與有線(例如局域網(wǎng)，控制引線)或無線(例如WiFi、光纖)通信網(wǎng)絡(luò)、本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(例如數(shù)據(jù)服務(wù)器)、一種或更多種能量存儲(chǔ)設(shè)備、任意其他合適的網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備或其任意組合進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在某些實(shí)施例中，處理電路1354可以包括信號(hào)處理部件例如濾波器(帶通濾波器)、模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模(AD)轉(zhuǎn)換器、調(diào)制器、解調(diào)器、放大器(例如運(yùn)算放大器)、任意其他合適的信號(hào)處理設(shè)備或其任意組合。在某些實(shí)施例中，處理電路1354可以執(zhí)行軟件指令(例如閉環(huán)控制指令)。在某些實(shí)施例中，處理電路1354可以通過數(shù)據(jù)耦合部分1360發(fā)送和接收信號(hào)，數(shù) 據(jù)耦合部分1360可以被進(jìn)一步耦合至本地或遠(yuǎn)程設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、處理設(shè)施、任意其他合適的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備或設(shè)施或其組合。在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)1350中可以不包括數(shù)據(jù)耦合部分1360(例如單機(jī)系統(tǒng))。數(shù)據(jù)耦合部分1360可以包括引線(例如絕緣線、帶狀電纜)、接線條、金屬接線夾、螺旋式接線柱、焊接連接、通用串行總線(USB)連接、插入式以太網(wǎng)連接、光學(xué)耦合部分(例如光纖耦合，紅外信號(hào))、任意其他合適的部件、材料、連接器和組件或其任意組合。在某些實(shí)施例中，處理電路1354可以包括存儲(chǔ)在任意合適存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)設(shè)備組合內(nèi)的校正信息(例如校正常數(shù)、相關(guān)參數(shù)、工作映射表)、數(shù)據(jù)庫、任意其他合適的信息或其任意組合。存儲(chǔ)設(shè)備可以相對(duì)于處理電路1354本地或遠(yuǎn)程地設(shè)置，其可以使用數(shù)據(jù)耦合部分1360以從合適的存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。校正信息可以被用于例如根據(jù)ESD的測量特征或任何其他信息來估算ESD 1310的充電狀態(tài)。處理電路1354可以用指示器接口 1352來發(fā)送和接收信號(hào)。例如，在某些實(shí)施例中，指示器接口 1352可以向處理電路1354輸出對(duì)應(yīng)于ESD 1310動(dòng)態(tài)響應(yīng)的信號(hào)。在某些實(shí)施例中處理電路1354可以確定能夠至少部分地根據(jù)接收自指示器接口 1352的信號(hào)描述ESD1310充電和放電的時(shí)序方案、電流或電壓限制、電流或電壓變化率限制、報(bào)警、任意其他的電氣指標(biāo)或其任意組合。處理電路1354可以通過耦合部分1314耦合至電源控制電路1356。電源控制電路1356可以被用于控制ESD 1310的電活動(dòng)。在某些實(shí)施例中，電源控制電路1356可以被用于監(jiān)測、控制、調(diào)整或以其他方式管理通過耦合部分1314從能量存儲(chǔ)設(shè)備1310供應(yīng)和提取的電力。在某些實(shí)施例中，電源控制電路1356、耦合部分1314或兩者可以包括例如引線、接觸器、保險(xiǎn)絲、斷路器、超級(jí)電容器、開關(guān)、電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、變壓器、任意其他合適的電子部件或其任意組合。例如，在某些實(shí)施例中，電源控制電路1356可以包括能夠電耦合至能量存儲(chǔ)設(shè)備1310以對(duì)電負(fù)荷的改變提供快速響應(yīng)的一個(gè)或更多個(gè)超級(jí)電容器。在進(jìn)一步的示例中，保險(xiǎn)絲、斷路器或接觸器可以由電源控制電路1356用于中斷送往或來自能量存儲(chǔ)設(shè)備1310的電流以避免例如過電流狀態(tài)。在某些實(shí)施例中，電源控制電路1356可以通過電源耦合部分1370被耦合至設(shè)備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)或其組合。例如，在某些實(shí)施例中，電源耦合部分1370可以將電源控制電路1356耦合至驅(qū)動(dòng)系(例如電動(dòng)車(EV)驅(qū)動(dòng)系，混合動(dòng)力EV(HEV)驅(qū)動(dòng)系，插入式HEV驅(qū)動(dòng)系)、電負(fù)載(例如可調(diào)節(jié)電阻負(fù)載設(shè)備)、機(jī)電設(shè)備(例如直流電機(jī)，直流螺線管，發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪機(jī))、電化學(xué)設(shè)備(例如電解器)、光電化學(xué)設(shè)備、光伏設(shè)備(例如太陽能電池)、輸電網(wǎng)、任意其他合適的電網(wǎng)、設(shè)備或系統(tǒng)或其組合。應(yīng)該理解在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)1350(例如ESD測試站)中可以不包括電源耦合部分1370。電源耦合部分1370可以包括引線(例如絕緣線，編織電纜)、導(dǎo)電元件(例如金屬導(dǎo)軌)、金屬線夾、螺旋式接線柱、焊接連接、任意其他合適的部件、材料和組件或其任意組合。在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)1350中任意的適當(dāng)特征或部件均可被包括作為指示設(shè)備1320的一部分。例如，指示設(shè)備1320可以被包括在計(jì)算機(jī)內(nèi)，計(jì)算機(jī)可以將指示器接口、處理電路和電源控制電路集成為單個(gè)設(shè)備。包括指示設(shè)備的計(jì)算機(jī)可以通過耦合部分1312，1314或兩者耦合至ESD 1310。
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的包括耦合至指示設(shè)備1420的ESD 1410在內(nèi)的示范性系統(tǒng)1400的示意圖。指示設(shè)備1420可以是線性位移傳感器、線性力換能器、任意其他合適的能夠指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示設(shè)備或其任意組合。在某些實(shí)施例中，壓板1430可以被螺接、壓接或以其他方式剛性固定至ESD 1410中包含的其他部件，例如包裝件1440或彈簧。在某些實(shí)施例中，壓板1430可以將壓力分配至ESD 1410的一個(gè)或更多個(gè)部件。單極性板1402例如可以被電耦合至電源引線1414。電源引線1414可以與電源引線1416—起將ESD 1410耦合至外部電源控制電路(例如電源控制電路1356)、外部設(shè)備(例如直流電機(jī))、外部網(wǎng)絡(luò)或任意其他合適的系統(tǒng)或系統(tǒng)組合。在某些實(shí)施例中，電源引線1414和1416可以基本對(duì)應(yīng)于圖13中的耦合部分1314。在某些實(shí)施例中，電源引線1414和1416可以包括螺旋式接線柱、焊接連接、絕緣線、編織電纜、金屬導(dǎo)軌、帶狀電纜、地線、用于輸送電力的適當(dāng)部件或其任意組合。系統(tǒng)1400中的ESD 1410可以與系統(tǒng)1400的底座1450相接觸或以其他方式耦合。如圖14所示，底座1450包括例如支柱1454、支架1456和安裝耦合件1452，它們可以為ESD 1410提供機(jī)械支撐并且為指示設(shè)備1420提供適當(dāng)?shù)难b配。支柱1454、底座1450、支架1456和安裝耦合件1452可以包括例如部分或所有框架(例如車架)、壁架、殼體、任意其他結(jié)構(gòu)部件或裝置或其任意組合。在某些實(shí)施例中，多于一個(gè)ESD可以與支柱1454、底座1450、支架1456或安裝耦合件1452相接觸。支柱1454、底座1450、支架1456和安裝耦合件1452可以由任意合適的材料制成,例如金屬、塑料、石墨、碳纖維、纖維玻璃、任意其他合適的結(jié)構(gòu)材料或其任意組合或合成物。在某些實(shí)施例中，支柱1454、底座1450、支架1456和安裝耦合件1452可以構(gòu)成基本剛性的結(jié)構(gòu)。安裝耦合件1452可以被用于例如保持ESD1410相對(duì)于其他部件(例如指示設(shè)備1420)的定位、位置和/或取向。在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備1420可以通過耦合部分1412耦合至ESD 1410。耦合部分1412可以被包括作為也可以不被包括作為指示設(shè)備1420的部件。在某些實(shí)施例中，耦合部分1412可以是基本剛性的能夠保持與單極性板1402相接觸的固體。指示設(shè)備耦合部分1424可以將指示設(shè)備1420耦合至任意合適的接口(例如指示器接口 1352)、設(shè)備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)或其任意組合。例如，在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備耦合部分1424可以允許指示設(shè)備1420和控制系統(tǒng)(例如圖13的控制系統(tǒng)1350)之間的通信。在充電或放電期間，ESD 1410的一種或更多種特征可能會(huì)改變。例如，在某些實(shí)施例中，ESD的一個(gè)或更多個(gè)部件可以響應(yīng)于充電、放電或兩者而經(jīng)歷基本平行于向量1490方向的位移。指示設(shè)備1420可以通過例如經(jīng)過指示設(shè)備耦合部分1424傳輸信號(hào)或信號(hào)變化來指示ESD 1410的一個(gè)或更多個(gè)部件的位移。在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備耦合部分1424可以不被包含在指示設(shè)備1420內(nèi)。例如，在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備1420可以是單機(jī)設(shè)備。指示設(shè)備1420例如可以在任意合適的顯示設(shè)備或部件上顯示與ESD 1420動(dòng)態(tài)響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的指示、測量值、參數(shù)或其他輸出值(例如刻度線和參考標(biāo)記，模擬表盤顯示，LCD顯示，LED顯示)。在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備1420可以包括存儲(chǔ)硬件、處理電路、電源、任意其他合適的部件(例如圖13控制系統(tǒng)1350中任意合適的部件)或其任意組合。圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的可包括壓力接頭1512的示范性ESD 1500的截面圖。圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的從虛線1520中截取的圖15中元件的放大截面圖。盡管圖15中并未示出，但是ESD 1500可以包括任意合適的部件例如包裝件、彈簧、壓板、電源引線、任意其他合適的部件或其任意組合。在某些實(shí)施例中，壓力接頭1512可以在能量存儲(chǔ)設(shè)備1500的適當(dāng)部件(例如圖16中所示的單極性板1514)內(nèi)包括孔、凹口或空腔以向管路1552提供流體入口。盡管示范性的電池1524被示出為具有流體耦合至管路1512的空腔，但是在某些實(shí)施例中電池不必包括用于流體耦合至壓力接頭的空腔。壓力接頭1512可以包括例如管路耦合部分1550和管路1552。管路1552例如可以是管道、管線、軟管、歧管、任意其他合適的密封管路，可由任意合適的材料制成，包括例如金屬、塑料、橡膠、任意其他合適的材料或其任意組合或合成物。管路耦合部分1550可以是任意合適類型的耦合部分(例如壓接配件、管路配件、粗糙軟管配件、夾緊的真空型配件、焊接連接、錫焊連接、釬焊連接)或更多個(gè)耦合部分的組合(例如螺接至壓縮管配件適配接頭的管路)。管路1552可以是任意合適的形狀，并且可以從能量存儲(chǔ)設(shè)備1500伸出任意合適的距離。在某些實(shí)施例中，末端1530可以耦合至能指示壓力的指示設(shè)備。附加的管路耦合件(未示出)可以在末端1530處用于將管路1552耦合至指示設(shè)備。能量存儲(chǔ)設(shè)備1500在某些實(shí)施例中可以包括多于一個(gè)壓力接頭，它們可以被耦合至能量存儲(chǔ)設(shè)備1500中的一塊或更多塊電池。圖16中示出的路徑1570可以表示延伸至末端1530的基本連續(xù)的流體路徑。在某些實(shí)施例中，路徑1570可以在管路1552內(nèi)延伸至能夠耦合至管路1552的指示設(shè)備。例如，電池1524內(nèi)的壓力“PT”可以加在電池1524內(nèi)包括的部件表面上。管路1552內(nèi)的流體可以沿路徑1570具有與“PT”基本相同或不同的靜壓。在某些實(shí)施例中，例如在管道1552內(nèi)可以伴隨能量存儲(chǔ)設(shè)備1500充電或放電的壓力平衡或改變期間可以有不穩(wěn)定的流體沿著路徑1570流動(dòng)。圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的包括耦合至指示設(shè)備1720的ESD 1710在內(nèi)的示范性系統(tǒng)1700的示意圖。指示設(shè)備1720可以包括壓力換能器、壓力換能器、氣體傳感器(例如可調(diào)諧二極管激光傳感器、電化學(xué)傳感器)、溫度傳感器(例如熱電偶探針、熱、敏電阻器、耐熱設(shè)備)、任意其他合適的指示設(shè)備或其任意組合。在某些實(shí)施例中，壓板1730可以被螺接、壓接或以其他方式剛性固定至ESD 1710中包含的其他部件例如包裝件1740或彈簧。在某些實(shí)施例中，壓板1730可以將壓力分配至ESD 1710的一個(gè)或更多個(gè)部件。單極性板1760例如可以被電耦合至電源引線1714。電源引線1714可以與電源引線1716—起將ESD 1710耦合至外部電源控制電路(例如電源控制電路1356)、外部設(shè)備、外部網(wǎng)絡(luò)或任意其他合適的系統(tǒng)或系統(tǒng)組合。在某些實(shí)施例中，電源引線1714和1716可以基本對(duì)應(yīng)于圖13中的耦合部分1314。ESD 1710可以與安裝耦合部分1750相接觸或以其他方式與之耦合。安裝耦合部分1750可以包括例如支柱、框架、支架、安裝耦合件、任意其他合適的部件或其任意組合以能夠設(shè)置用于安裝ESD1710。圖14中示出的系統(tǒng)1400的任何部件或任何附加部件均可在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1700中實(shí)施。
在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備1720可以通過流體耦合部分1712耦合至ESD 1710。流體耦合部分1712可以被包括作為也可以不被包括作為指示設(shè)備1720的部件。在某些實(shí)施例中，耦合部分1712可以是能夠耦合至單極性板1760的基本中空的管路。在某些實(shí)施例中，流體耦合部分1712可以基本對(duì)應(yīng)于圖15和16中的壓力接頭1512，其中可以包括任意合適類型的管路、配件、閥門、壓力調(diào)節(jié)器、通風(fēng)孔、任意其他合適的硬件或其任意組合。流體耦合部分1712可以具有任意合適的形狀、尺寸、長度或任意其他性質(zhì)，并且可以由任意合適的材料或材料組合制成(例如銅、鐵、鋁、橡膠、塑料、聚四氟乙烯)。指示設(shè)備耦合連接1724可以將指示設(shè)備1720耦合至任意合適的接口(例如指示器接口 1352)、設(shè)備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)或其任意組合。例如，在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備耦合連接1724可以允許指示設(shè)備1720和控制系統(tǒng)(例如圖13的控制系統(tǒng)1350)之間的通信。在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備1720可以通過指示設(shè)備耦合部分1724從控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、任意其他合適的信號(hào)源或其任意組合接收信號(hào)(例如功率信號(hào)、參考信號(hào))。在充電或放電期間，ESD 1710的一種或更多種特征可能會(huì)改變。例如，在某些實(shí)施例中，作用在ESD 1710內(nèi)一個(gè)或更多個(gè)表面(例如電池內(nèi)暴露給電池壓力的表面)上的壓力可以響應(yīng)于充電、放電或兩者而改變。指示設(shè)備1720可以通過例如經(jīng)過指示設(shè)備耦合部分1724傳輸信號(hào)或信號(hào)變化來指示作用在ESD 1710內(nèi)一個(gè)或更多個(gè)表面上的壓力或壓力變化或兩者。在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備耦合連接1724可以不被包含在指示設(shè)備1720內(nèi)。例如，在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備1720可以是單機(jī)設(shè)備。指示設(shè)備1720例如可以在任意合適的顯示設(shè)備或部件上顯示與ESD 1720動(dòng)態(tài)響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的指示、測量值、參數(shù)或其他輸出值(例如模擬表盤顯示，IXD顯示，LED顯示)。在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備1720可以包括存儲(chǔ)硬件、處理電路、電源、任意其他合適的部件(例如圖13控制系統(tǒng)1350中任意合適的部件)或其任意組合。圖18是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的示范性步驟的流程圖1800。在步驟1802，動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以由指示設(shè)備指示。ESD的電活動(dòng)可以造成至少一種動(dòng)態(tài)響應(yīng)例如作用在表面上的壓力或壓力改變、作用在部件上的力或力改變或者是一個(gè)或更多個(gè)部件的位移。步驟1802可以包括例如通過一個(gè)或更多個(gè)耦合部分傳輸?shù)男盘?hào)(譬如光信號(hào)、電信號(hào)、聲信號(hào))，存儲(chǔ)為一種或更多種量度(例如測量值、基于測量值的計(jì)算值)，顯示一種或更多種量度，引發(fā)事件(例如報(bào)警，開關(guān)激活)，或任意其他合適的用于指示ESD動(dòng)態(tài)響應(yīng)的步驟或其任意組合。在某些實(shí)施例中，步驟1802可以包括例如在指示設(shè)備(譬如圖13的指示設(shè)備1320、圖14的指示設(shè)備1420、圖17的指示設(shè)備1720)和控制系統(tǒng)(譬如圖13的控制系統(tǒng)1350)之間傳輸連續(xù)或離散的信號(hào)，例如模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。步驟1802不必包括定量指標(biāo)。例如,在步驟1802,指示設(shè)備可以指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)已改變而不必提供改變的任何定量測量值。在一個(gè)示范性示例中，指示設(shè)備例如線性位移傳感器可以指示ESD中的適當(dāng)部件已經(jīng)經(jīng)歷了(例如由ESD的電活動(dòng)導(dǎo)致的)線性位移，但是指示設(shè)備不必提供位移的任何定量測量值。圖19是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于確定充電信息的示范性步驟的流程圖1900。步驟1902可以包括指示可能經(jīng)歷了充電、放電或兩者的ESD的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。步驟1904可以包括測量ESD的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。步驟1906可以包括確定與ESD相關(guān)聯(lián)的充電信息。如圖19中的步驟1902所示指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以利用任意合適的指示設(shè)備執(zhí)行。步 驟1902可以包括例如通過耦合部分(例如耦合部分1324)向控制系統(tǒng)(例如控制系統(tǒng)1350)發(fā)送信號(hào)或信號(hào)的改變，部分地根據(jù)指示存儲(chǔ)一種或更多種量度(例如在處理電路1354內(nèi))，部分地根據(jù)指示顯示一種或更多種量度，引發(fā)事件，任意其他合適的響應(yīng)或其任意組合。在某些實(shí)施例中，步驟1902可以包括在指示設(shè)備和控制系統(tǒng)之間傳輸連續(xù)或離散的信號(hào)，例如模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。圖19中的步驟1904可以包括例如部分地根據(jù)指示設(shè)備信號(hào)確定測量值，部分地根據(jù)指示設(shè)備信號(hào)計(jì)算量度，對(duì)指示設(shè)備應(yīng)用相關(guān)性，搜索數(shù)據(jù)庫(例如分類參數(shù)庫)尋找分類值，任意其他合適的計(jì)算過程或其任意組合。步驟1904可以由任意合適的硬件(例如控制系統(tǒng)1350)、軟件或兩者的組合執(zhí)行。例如，在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)可以通過通信耦合部分從指示設(shè)備接收指示信號(hào)。在步驟1904，控制系統(tǒng)例如可以利用處理電路以執(zhí)行軟件指令，從而部分地根據(jù)指示信號(hào)計(jì)算參數(shù)或參數(shù)改變。參數(shù)可以包括例如適當(dāng)單元內(nèi)的位移(例如英寸、毫米、立方厘米)，適當(dāng)單元內(nèi)的力(例如牛頓、磅)，適當(dāng)單元內(nèi)的壓力(例如帕斯卡、托、巴)，任意其他合適的參數(shù)或其任意組合。在某些實(shí)施例中，參數(shù)可以通過例如除以適當(dāng)單位的參考值而適當(dāng)?shù)貧w一化或去量綱化，與其他參數(shù)相結(jié)合，或任意其他合適的參數(shù)修正或其組合。在某些實(shí)施例中，合適參數(shù)的歸一化、去量綱化或兩者可以在計(jì)算期間提高準(zhǔn)確度。在某些實(shí)施例中，步驟1904可以由適當(dāng)?shù)臏y量設(shè)備執(zhí)行。測量設(shè)備可以包括指示設(shè)備、處理電路、存儲(chǔ)器、校正設(shè)備、任意其他合適的硬件、任意合適的通信耦合部分或其任意合適的組合。例如，在某些實(shí)施例中，測量設(shè)備可以包括指示設(shè)備(譬如壓力換能器)以及可通過適當(dāng)?shù)木€束電耦合在一起的處理電路。測量設(shè)備可以至少部分地根據(jù)來自指示設(shè)備的ESD動(dòng)態(tài)響應(yīng)指示來執(zhí)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測量。步驟1906可以包括確定特定的充電信息，例如充電狀態(tài)、ESD魯棒性、任意其他合適的信息或其任意組合。在某些實(shí)施例中，充電狀態(tài)可以是ESD剩余電量從完全放電到完全充電(并且在某些實(shí)施例中是過度充電)范圍內(nèi)的量化。例如，50%的充電狀態(tài)可以表示ESD具有的剩余電量(例如適當(dāng)累積的活性材料)基本在完全放電和完全充電之間的中途。魯棒性可以是循環(huán)壽命、剩余循環(huán)壽命、充電容量、電池或疊層阻抗、部件故障、描述ESD相對(duì)活力的任意其他合適指標(biāo)或其任意組合的量化。圖20是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于利用指示設(shè)備控制ESD的示范性步驟的流程圖2000。步驟2002可以包括測量可能對(duì)應(yīng)于經(jīng)歷了充電、放電或兩者的ESD的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。步驟2004可以包括確定與ESD相關(guān)聯(lián)的充電信息。步驟2006可以包括給ESD充電或放電。在某些實(shí)施例中，根據(jù)步驟2002可以通過測量設(shè)備來測量一種或更多種動(dòng)態(tài)響應(yīng)。例如，在某些實(shí)施例中，測量設(shè)備可以包括能夠指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示設(shè)備。測量設(shè)備可以包括能夠耦合至指示設(shè)備并且可以從指示設(shè)備接收信號(hào)的適當(dāng)控制系統(tǒng)(例如圖13中的控制系統(tǒng)1350)?？刂葡到y(tǒng)可以至少部分地根據(jù)接收自指示設(shè)備的信號(hào)來計(jì)算與動(dòng)態(tài)響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的測量值。根據(jù)步驟2004，算出的測量值可以由控制系統(tǒng)用于確定充電信息例如充電狀態(tài)、充電狀態(tài)的變化、充電狀態(tài)的變化速率、魯棒性、任意其他合適的ESD充電的相關(guān)信息或其任意組合。根據(jù)步驟2006，充電信息可以由控制系統(tǒng)用于例如控制充電率、放電 率，或者用于充電、放電或兩者的規(guī)劃。步驟2002可以包括測量設(shè)備執(zhí)行任意合適測量動(dòng)作，測量動(dòng)作可以包括例如接收動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示，處理來自所包括的指示設(shè)備的信號(hào)(例如濾波、取平均、采樣、放大)，計(jì)算量度(例如確定測量值、成比例縮放測量值)，任意其他合適的可以執(zhí)行用于測量動(dòng)態(tài)響應(yīng)的動(dòng)作或其任意組合。上述測量動(dòng)作可以由任意合適的控制系統(tǒng)(例如圖13中的控制系統(tǒng)1350)執(zhí)行。步驟2004可以包括執(zhí)行用于確定充電信息的動(dòng)作，包括例如至少部分地根據(jù)測量值計(jì)算充電信息，搜索合適的數(shù)據(jù)庫獲取充電信息，調(diào)用存儲(chǔ)的充電信息，任意其他合適的用于確定充電信息的處理或其任意組合。例如，在某些實(shí)施例中，合適的控制系統(tǒng)可以將測量值輸入特定公式(例如函數(shù)、多變量映射表、概率分布、離散變換)內(nèi)以計(jì)算充電狀態(tài)值或魯棒性的值。在進(jìn)一步的示例中，適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)可以搜索存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(例如索引查詢表)以獲得充電狀態(tài)值或魯棒性的值?？刂葡到y(tǒng)可以基于測量值進(jìn)行插值、調(diào)用或以其他方式從存儲(chǔ)設(shè)備中選擇充電信息。步驟2006可以包括對(duì)任意合適的ESD執(zhí)行電控制動(dòng)作(例如充電、放電、斷開電路)。例如，在某些實(shí)施例中，任意合適的控制系統(tǒng)可以對(duì)ESD提供充電?？刂葡到y(tǒng)在某些實(shí)施例中可以提供用于充電的規(guī)劃，其中可以包括設(shè)定值、極限或其他關(guān)于充電率、總充電量的指標(biāo)或任意其他合適的量度。閉環(huán)或開環(huán)控制測量可以由控制系統(tǒng)用于至少部分地根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)測量值給ESD充電或放電。例如，在某些實(shí)施例中，狀態(tài)空間模型可以被用于根據(jù)輸入的測量值來計(jì)算充電率或放電率。在進(jìn)一步的示例中，數(shù)學(xué)公式可以被用于根據(jù)輸入的測量值來計(jì)算充電率或放電率。圖21是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于利用一種或更多種指示設(shè)備以及一種或更多種測量的電學(xué)量度來控制ESD的示范性步驟的流程圖2100。步驟2102可以包括測量可能對(duì)應(yīng)于經(jīng)歷了充電、放電或兩者的ESD的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。步驟2104可以包括確定用于ESD的充電信息。步驟2106可以包括給ESD充電或放電。在步驟2108，可以測量與ESD相關(guān)聯(lián)的一種或更多種電學(xué)量度。在某些實(shí)施例中，任意合適電學(xué)量度(例如ESD工作電壓、ESD的電壓-電流關(guān)系、ESD的阻抗)的測量值可以在步驟2102、2104或2106獲得以執(zhí)行每一個(gè)步驟中的相應(yīng)動(dòng)作。電學(xué)量度可以通過任意合適的測量設(shè)備進(jìn)行測量，例如數(shù)字萬用表(DMM)、控制系統(tǒng)的模擬輸入通道、任意其他合適的測量設(shè)備或其任意組合。在某些實(shí)施例中，ESD的動(dòng)態(tài)響應(yīng)(例如位移、壓力或力)可以通過測量設(shè)備進(jìn)行測量。測量可以由測量設(shè)備中的控制系統(tǒng)根據(jù)接收自測量設(shè)備中指示設(shè)備的信號(hào)來執(zhí)行。在任何特定時(shí)刻，ESD可以用指定的工作電壓運(yùn)行(例如提供或接收來自適當(dāng)電勢(shì)差的零或非零電流)。動(dòng)態(tài)響應(yīng)測量值可以進(jìn)一步至少部分地基于例如ESD工作電壓。在某些實(shí)施例中，來自指示設(shè)備的一種或更多種信號(hào)以及一種或更多種電學(xué)量度的組合可以被用于根據(jù)步驟2102測量動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
在某些實(shí)施例中，步驟2104可以包括至少部分地根據(jù)測量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及至少部分地根據(jù)測量的電學(xué)量度來確定充電信息。在某些實(shí)施例中，特定的充電信息(例如充電狀態(tài)值)可以映射在不同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)測量值和電學(xué)量度測量值上。例如，充電狀態(tài)可以被歸納為測量位移和測量工作電壓的連續(xù)函數(shù)。在進(jìn)一步的示例中，充電狀態(tài)可以被歸納為測量位移和測量工作電壓二者的離散函數(shù)或映射。在進(jìn)一步的示例中，魯棒性可以被歸納為測量的力以測量的電學(xué)阻抗為條件的條件概率分布函數(shù)。先前的示例是示范性的，并且是為了闡述概念而不是要限制本公開的保護(hù)范圍。任意合適的數(shù)學(xué)或計(jì)算對(duì)應(yīng)(例如函數(shù)關(guān)系、相關(guān)性、概率分布、查表設(shè)置、在查詢表內(nèi)的實(shí)體插值)均可被用于至少部分地根據(jù)測量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和測量的電學(xué)量度來確定充電信息。在步驟2108，可以監(jiān)測一種或更多種電學(xué)量度。例如，步驟2108可以包括根據(jù)來自測量設(shè)備(例如DMM)的信號(hào)計(jì)算電學(xué)量度(例如電壓、電流、阻抗)，執(zhí)行電化學(xué)阻抗光譜(EIS)測量，執(zhí)行伏安法測量(例如循環(huán)伏安法)，執(zhí)行計(jì)時(shí)電位測量(例如編程電流方法)，任意其他合適的用于測量電學(xué)量度的過程或技術(shù)或其任意組合。在一個(gè)示范性示例中，控制系統(tǒng)可以被耦合至多于一個(gè)指示設(shè)備的集合，每一個(gè)指示設(shè)備都I禹合至ESD (例如包括在EV內(nèi))。每一個(gè)ESD的動(dòng)態(tài)響應(yīng)均可由相應(yīng)的指示設(shè)備指示，并且可以通過控制系統(tǒng)來監(jiān)控指標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)可以增加、減小或以其他方式管理每一個(gè)單獨(dú)的ESD相對(duì)于一個(gè)或更多個(gè)其他ESD的充電或放電。例如，如果特定的ESD相對(duì)于其他ESD以更高的速率經(jīng)歷充電或放電，那么控制系統(tǒng)可以減少從特定ESD抽取或提供給它的相對(duì)電能，并且增加從一個(gè)或更多個(gè)其他的ESD抽取或提供給它們的相對(duì)電能。圖22是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例用于標(biāo)定指示設(shè)備的示范性步驟的流程圖2200。步驟2202可以包括將參考動(dòng)態(tài)響應(yīng)加至指示設(shè)備。步驟2204可以包括確定指示設(shè)備對(duì)參考動(dòng)態(tài)響應(yīng)的響應(yīng)。步驟2206可以包括標(biāo)定指示設(shè)備。在步驟2202，任意合適的動(dòng)態(tài)響應(yīng)均可通過標(biāo)定設(shè)備、ESD或能夠提供標(biāo)定參考值(例如距離、力、壓力)的其他裝置或其任意組合而加至指示設(shè)備。在步驟2204，指示設(shè)備對(duì)適當(dāng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的一種或更多種響應(yīng)可以由控制系統(tǒng)確定。例如，參考動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以被加至指示設(shè)備。指示設(shè)備可以提供能由適當(dāng)控制系統(tǒng)接收的信號(hào)(例如電壓)?？刂葡到y(tǒng)例如可以至少部分地根據(jù)接收自指示設(shè)備的信號(hào)確定測量值，確定預(yù)定值和指示設(shè)備信號(hào)或由其得出的量度之間的差異或其他指標(biāo)。在步驟2206，控制系統(tǒng)可以被用于標(biāo)定指示設(shè)備。在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)可以確定標(biāo)定參數(shù)、修改指示設(shè)備對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的響應(yīng)、按比例縮放或以其他方式調(diào)節(jié)從指示設(shè)備接收的信號(hào)、進(jìn)行任意其他合適的標(biāo)定技術(shù)或其任意組合。步驟2206可以由硬件、軟件或其任意合適的組合執(zhí)行。
在某些實(shí)施例中，包括已知參考?xì)鈮旱墓苈房梢员获詈现林甘驹O(shè)備(例如壓力換能器)。指示設(shè)備可以響應(yīng)于參考?xì)鈮禾峁┹敵鲂盘?hào)?？刂葡到y(tǒng)可以從指示設(shè)備接收輸出信號(hào)并且確定接收信號(hào)和參考?xì)鈮褐抵g的相關(guān)性。例如，IOOkPa的壓力可以被加至指示設(shè)備，指示設(shè)備可以向合適的控制信號(hào)輸出100毫伏(mV)的信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)可以確定一種或更多種標(biāo)定參數(shù)以使控制系統(tǒng)如果從指示設(shè)備接收到IOOmV的信號(hào)就計(jì)算出IOOkPa的測量值。在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)例如可以根據(jù)從指示設(shè)備接收的信號(hào)計(jì)算測量值。對(duì)于先前的示例，控制系統(tǒng)標(biāo)定可以包括確定lmV=lkPa。任意合適的標(biāo)定曲線、相關(guān)性或其他關(guān)系均可由用于標(biāo)定適當(dāng)指示設(shè)備輸出的適當(dāng)控制系統(tǒng)建立。在某些實(shí)施例中，步驟2206可以包括確定差值、公差、誤差、精度或從接收自指示設(shè)備的信號(hào)得出的測量值和參考值之間的任意其他比較指標(biāo)或其任意組合。圖23是示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的電池電壓和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的時(shí)間軌跡的示范性面板2300。面板2300，其橫坐標(biāo)以小時(shí)為單位包括測量用于示范性ESD的位移時(shí)間序 列2302、力時(shí)間序列2304、壓力時(shí)間序列2306和工作電壓時(shí)間序列2308。面板2300時(shí)間序列的縱坐標(biāo)比例以對(duì)每一個(gè)時(shí)間序列均可不同的任意單位示出。位移時(shí)間序列2302表不由位移傳感器測量的ESD軸向(例如堆疊方向)的位移。力時(shí)間序列2304表示由力換能器測量的ESD軸向力。壓力時(shí)間序列2306表示由壓力換能器測量的ESD中的電池壓力。工作電壓時(shí)間序列2308表示由數(shù)字萬用表(DMM)測量的ESD工作電壓。用于指示面板2300內(nèi)表示的物理響應(yīng)的指示設(shè)備(例如傳感器、換能器、DMM)被耦合至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)至少部分地基于指示設(shè)備輸出來執(zhí)行測量值的計(jì)算。在面板2300內(nèi)約15、32、55、90和130小時(shí)的時(shí)刻，能夠在時(shí)間序列2302、2304和2306中看到波峰。波峰的上升行程可以在給ESD充電期間出現(xiàn)，并且波峰的下降行程可以在給ESD放電期間出現(xiàn)。與此同時(shí)，時(shí)間序列2308示出了下降之后的穩(wěn)定期。穩(wěn)定期可以對(duì)應(yīng)于給ESD充電，而下降可以對(duì)應(yīng)于給ESD放電。時(shí)間序列2302、2304、2306和2308在15、32、55、90和130小時(shí)處基本同時(shí)的特性表明充電信息可以至少部分地根據(jù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示得出。例如，時(shí)間序列2308可能在時(shí)刻15、32、55、90和130小時(shí)之前的充電時(shí)段期間對(duì)時(shí)間相對(duì)不敏感。時(shí)間序列2302,2304和2306可能在時(shí)刻15、32、55、90和130小時(shí)之前的充電時(shí)段期間對(duì)時(shí)間相對(duì)更加敏感。參見面板2300，在約135小時(shí)的時(shí)刻開始并且延伸至約185小時(shí)的時(shí)刻，能夠在時(shí)間序列2302、2304、2306和2308中看到振動(dòng)特性，這可能是由相對(duì)快速的連續(xù)充電和放電ESD所造成。在時(shí)間序列2302、2304和2308中能夠看到十個(gè)波峰，而在時(shí)間序列2306中只能看到前六個(gè)波峰。振動(dòng)特性在各種動(dòng)態(tài)和電壓響應(yīng)中的相關(guān)性表明充電信息可以至少部分地根據(jù)對(duì)充電/放電過程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的一種或更多種指示得出。在某些實(shí)施例中，可以監(jiān)測(例如對(duì)周期攝動(dòng)的)一種或更多種動(dòng)態(tài)響應(yīng)的頻率響應(yīng)以確定ESD充電信息、ESD魯棒性或兩者。在某些實(shí)施例中，ESD充電信息的改變可以至少部分地根據(jù)一種或更多種ESD特征的暫時(shí)行為、得自ESD指示或測量值的參數(shù)或其改變而得出。例如，根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)時(shí)間序列得出的參數(shù)(譬如波峰高度、變化率、基線偏移、頻率響應(yīng)或任意其他合適的參數(shù)或參數(shù)改變或其任意組合)可以被用于確定充電信息、ESD魯棒性或兩者。例如，參照?qǐng)D23中的面板2300，時(shí)間序列2302、2304和2306在時(shí)刻15、32、55、90和130小時(shí)的波峰高度可以提供關(guān)于ESD充電狀態(tài)的信息。值相對(duì)較大的波峰高度可以對(duì)應(yīng)于充電深度的增加。類似地，位于波峰之間的波谷內(nèi)的深度增加可以對(duì)應(yīng)于放電深度的增加。ESD魯棒性也可以至少部分地根據(jù)例如波峰高度確定。例如，由特定的充電或放電過程得出減小的波峰高度可以對(duì)應(yīng)于減少了 ESD的循環(huán)壽命或充電容量。在某些實(shí)施例中，指示設(shè)備可以被用于無論是否對(duì)ESD執(zhí)行了電壓測量都獨(dú)立于電壓測量值地指示ESD的一種或更多種動(dòng)態(tài)響應(yīng)。例如，指示設(shè)備可以被用于指示位移，并且不必電連接至ESD的端子。因?yàn)殡妷簻y量值通常需要電連接至ESD的端子，所以位移指示可以基本上與可能獲得的任何電壓測量值無關(guān)，并且與可能在進(jìn)行的任何充電或放電無關(guān)。一種或更多種指示設(shè)備可以結(jié)合或不接合電壓測量值地指示任意合適的動(dòng)態(tài)響應(yīng)組合，目的都是為了確定充電信息。在某些實(shí)施例中，特定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以被用于提供相對(duì)較為靈敏的充電信息確定 值。在某些實(shí)施例中，不同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以在不同的工作狀態(tài)(例如充電狀態(tài))下使用以確定充電信息。例如，參照?qǐng)D23，在時(shí)間序列2302、2304和2306的時(shí)刻90小時(shí)附近觀測到波峰,此時(shí)ESD被從充電切換為放電。在90小時(shí)的相同時(shí)刻，時(shí)間序列2308則顯示出相對(duì)較不明顯的特征。在這樣的狀態(tài)期間(例如接近于圖23的90小時(shí)附近的充電-放電切換)，充電信息例如可以至少部分地根據(jù)一種或更多種指示的動(dòng)態(tài)響應(yīng)而不是電壓測量值得出，這就可以允許在確定充電信息時(shí)有更大的分辨率。應(yīng)該理解上述內(nèi)容僅僅是本發(fā)明原理的示范性說明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行各種修改而并不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神。還應(yīng)該理解各種方向和取向的術(shù)語例如“水平”和“垂直”、“頂部”和“底部”以及“側(cè)部”、“長度”和“寬度”以及“高度”和“厚度”、“內(nèi)”和“外”、“內(nèi)部”和“外部”等在本文中僅僅是為了方便而使用，并且不是為了通過使用這些詞語來表達(dá)固定或絕對(duì)的方向或取向限制。例如，本發(fā)明中的設(shè)備以及它們的各個(gè)部件可以具有任意需要的取向。如果重新取向，那么可能需要在對(duì)它們的說明中使用不同的方向或取向術(shù)語，但是這并不改變它們?cè)诒景l(fā)明保護(hù)范圍和精神內(nèi)的根本實(shí)質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到本發(fā)明可以被實(shí)踐為不同于所述的實(shí)施例，給出上述實(shí)施例是為了說明而不是為了加以限制，并且本發(fā)明只能由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于提供能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)指示的方法，所述方法包括 利用指示設(shè)備指示能量存儲(chǔ)設(shè)備中的電活動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，其中充電狀態(tài)能夠根據(jù)所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示確定。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分地根據(jù)所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示提供所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測量值。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分地根據(jù)所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)包括所述能量存儲(chǔ)設(shè)備中的至少一個(gè)部件的位移。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述位移是基本上線性位移。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)包括所述能量存儲(chǔ)設(shè)備中的氣體壓力的改變。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)包括所述能量存儲(chǔ)設(shè)備中的力的改變。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分地根據(jù)所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示生成魯棒性的指示。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括相對(duì)于參考動(dòng)態(tài)響應(yīng)標(biāo)定所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示
10.一種用于控制能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)的方法，所述方法包括 利用測量設(shè)備測量所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的動(dòng)態(tài)響應(yīng)； 至少部分地根據(jù)所測量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)確定所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電信息；以及 至少部分地根據(jù)所確定的充電信息促使所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)改變。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中促使所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)改變進(jìn)一步包括給所述能量存儲(chǔ)設(shè)備充電或放電中的一種。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中促使所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)改變進(jìn)一步包括促使所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)的變化速率改變。
13.一種用于指示能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 被設(shè)置為耦合至能量存儲(chǔ)設(shè)備的指示設(shè)備，其中所述指示設(shè)備指示所述能量存儲(chǔ)設(shè)備的至少一種動(dòng)態(tài)響應(yīng)，由所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)能夠確定充電狀態(tài)。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括處理電路，所述處理電路被耦合至所述指示設(shè)備并且被設(shè)置為 從所述指示設(shè)備接收所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示；以及 至少部分地根據(jù)所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示提供所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測量值。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述處理電路被進(jìn)一步設(shè)置用于至少部分地根據(jù)所述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測量值確定充電信息。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電耦合至所述處理電路和所述能量存儲(chǔ)設(shè)備二者的電源控制電路，其中所述電源控制電路被設(shè)置為給所述能量存儲(chǔ)設(shè)備充電或放電。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述指示設(shè)備包括線性位移傳感器。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述指示設(shè)備包括力換能器。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述指示設(shè)備包括壓力換能器。
20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述指示設(shè)備包括光學(xué)傳感器。
全文摘要
能量存儲(chǔ)設(shè)備的相關(guān)充電信息可以根據(jù)能量存儲(chǔ)設(shè)備的一種或更多種動(dòng)態(tài)響應(yīng)來確定。動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以包括位移、力、壓力或其他的動(dòng)態(tài)性質(zhì)及其性質(zhì)的改變。例如傳感器、換能器或其他設(shè)備的指示設(shè)備可以被用于指示動(dòng)態(tài)響應(yīng)。充電信息、測量值或兩者均可根據(jù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指示得出。能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電或放電可以根據(jù)充電信息控制。
文檔編號(hào)G01R1/36GK102763263SQ201180009903
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者D·J·韋斯特, J·K·韋斯特, J·雷加拉多, N·西塔 申請(qǐng)人:G4協(xié)同學(xué)公司