專利名稱：內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種蓄電池技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種內(nèi)置壓力感應(yīng) 器的蓄電池。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車(EV)及混合電動(dòng)車(HEV)用蓄電池的發(fā)展使得人們對(duì)高能量及高 功率電池體系更加關(guān)注，對(duì)于蓄電池充電過程控制的要求也越來越高，充電技術(shù) 成了電池技術(shù)的一部分，特別是電池在安全性、可靠性以及長(zhǎng)壽命循環(huán)性能方面， 不可或缺的一部分。對(duì)于電動(dòng)車(EV)及混合電動(dòng)車(服V)用電池，高效和快 速的充電能力以及荷電態(tài)(S0C)的判斷是亟待解決的一個(gè)重要問題。傳統(tǒng)的蓄 電池充電控制技術(shù)一般基于峰值電壓、負(fù)電壓或溫度變化。但這幾種技術(shù)都有一 個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，就是會(huì)不可避免地造成電池(組)的過充電。比如用溫度變 化率控制充電終止，當(dāng)溫度發(fā)生明顯變化時(shí)，電池內(nèi)部早已充滿了大量氣體，這 不僅浪費(fèi)了能量，而且會(huì)縮短電池(組)的壽命。另外，環(huán)境溫度變化也會(huì)干擾 利用溫度變化監(jiān)控充電的過程。以鎳氫(MH-Ni)電池為例，在充放電過程中， 正、負(fù)極正常發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)分別為
正極M'(OF) +0/T;^^MO(9// + //2(9 + e— (1-1)
、" 、放電 2
負(fù)極M + ;c//20 + xg—<充電>Aff^+x(9//- (1-2)
2 、放電 x
式中M及M/^分別為貯氫合金和相應(yīng)的金屬氫化物。電池總反應(yīng)式可表示
為
M + xM(朋)， < 充電 > 層，+ xMOOiT (l-3 )
、"、放電 J
當(dāng)鎳氫(MH-Ni)電池充電后期和過充電時(shí)，正負(fù)極上有下列的反應(yīng)發(fā)生
4朋———>2//20 + 02 + 4e— (1-4) 2仏0 + 0,+4e———>40fT (1—5)
3由此可見，這時(shí)有氧氣的析出和消耗，隨之電池內(nèi)有氣體壓力(簡(jiǎn)稱內(nèi)壓)
的變化，因此，通過電池內(nèi)壓可以判定電池的soc,進(jìn)而進(jìn)行電池的soc估算。
在目前所有的蓄電池中，鎳氫M/Z-vV/、鎳鎘OZ-M'和鉛酸蓄電池等水系 電池在充電及過充電過程中都存在氧氣、氫氣等的析出和消耗，因此也可采用內(nèi) 壓進(jìn)行充電控制。目前的測(cè)試電池內(nèi)壓的方式有兩種， 一種是采用貼片式的壓力 傳感器，通過電池外殼的形變計(jì)算出電池的內(nèi)壓，這種方式盡管簡(jiǎn)單，但是精度 低，對(duì)于latm左右的壓力變化很難反應(yīng)出來，而這時(shí)電池內(nèi)壓的變化對(duì)確定充 電策略至關(guān)重要。另外，貼片式壓力傳感器往往要貼在變形明顯的電池底部，而 電池底部已用于電池間的連接，難以貼放壓力傳感器，同時(shí)殼體的材質(zhì)、振動(dòng)、 環(huán)境溫度等都會(huì)影響測(cè)量精度，因此貼片式傳感器很少在電池上應(yīng)用。
另一種是電池打孔后，以密封方式與氣體傳感器檢測(cè)腔相通，雖然測(cè)試精度 高，但這種連接方式不僅占用空間大，增大了電池的內(nèi)腔體積，不能反應(yīng)原空間 狀態(tài)下的壓力情況，同時(shí)也影響了電池間的連接，因此多用于研究領(lǐng)域，無法在 產(chǎn)品上應(yīng)用。
經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00510051569.1，公開號(hào) CN1832246的發(fā)明專利申請(qǐng)，該專利提供了貼片式及電池打孔后外接壓力傳感器 兩種壓力傳感器放置方法，雖然后一種壓力傳感器放置方法測(cè)試精度高，但這種 連接方式占用空間大，也影響電池間的連接，因此多用于研究領(lǐng)域，無法在產(chǎn)品 上應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電 池，針對(duì)現(xiàn)有蓄電池內(nèi)壓測(cè)試裝置測(cè)試精度差、影響電池間的連接等一系列問題， 提出了便于密封、不影響電池間連接的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池及蓄電池組裝 置。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括外殼、發(fā)電元件、 絕緣帶、上蓋和傳感裝置，其中外殼為無蓋金屬殼體，發(fā)電元件置于外殼內(nèi)部 并與外殼相接觸，傳感裝置經(jīng)絕緣帶設(shè)置于外殼頂部，上蓋設(shè)置于傳感裝置上。
所述的發(fā)電元件包括正電荷極板、負(fù)電荷極板、正極集電板、負(fù)極集電板、 絕緣隔膜、電解質(zhì)和引流元件，其中正電荷極板和負(fù)電荷極板分別設(shè)置于絕緣隔膜的兩側(cè)并被絕緣隔膜隔開，電解質(zhì)填充于正電荷極板和負(fù)電荷極板之間，負(fù) 電荷極板與負(fù)極集電板焊接，負(fù)極集電板與外殼相接觸，正電荷極板與正極集電 板焊接，引流元件將正極集電板與上蓋相連接。
所述的正極集電板、絕緣隔膜和負(fù)極集電板以巻狀結(jié)構(gòu)或疊片結(jié)構(gòu)設(shè)置。
所述的外殼具體是一端開口的圓柱體空腔或矩形體空腔，采用鍍鎳碳鋼、鋁、 不銹鋼或樹脂材料制成。
所述的傳感裝置包括壓力艙、密封圈和壓力感應(yīng)器，其中壓力艙的一端 與外殼內(nèi)部貫通，壓力艙的另一端經(jīng)密封圈密封后與壓力感應(yīng)器相固定，壓力感 應(yīng)器的輸出端通過傳感導(dǎo)線絕緣引出至外殼外部。
所述的壓力艙的外緣沿周長(zhǎng)方向設(shè)有凸棱，在所述的外殼頂部沿周長(zhǎng)方向相 應(yīng)設(shè)有凹槽；所述的密封圈為絕緣彈性材料制成。
本實(shí)用新型所述壓力感應(yīng)器直接由蓄電池供電,通過與發(fā)電元件導(dǎo)通的壓力 腔對(duì)蓄電池的內(nèi)部壓力進(jìn)行測(cè)定，并將測(cè)定的結(jié)果絕緣輸出至蓄電池外部供用戶 檢測(cè)。用戶可直接根據(jù)壓力感應(yīng)器的輸出值變化對(duì)蓄電池進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，省去了 外部介入式壓力探測(cè)，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理。


圖l為本實(shí)用新型示意圖中絕緣隔膜l、外殼2、封口蓋3、壓力艙4、上蓋5、傳感導(dǎo)線6、壓 力感應(yīng)器7、密封圈8、絕緣帶9、正電荷極板IO、負(fù)電荷極板ll、正極集電板 12、負(fù)極集電板13和引流元件14。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本實(shí)用新型 技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
如圖1所示，本實(shí)施例包括外殼2、上蓋5、絕緣帶9、發(fā)電元件和傳感 裝置，其中外殼2為無蓋金屬殼體，發(fā)電元件置于外殼2內(nèi)部并與外殼2相 接觸，傳感裝置經(jīng)絕緣帶9設(shè)置于外殼2頂部，上蓋5設(shè)置于傳感裝置上。所 述的外殼2具體是一端開口的圓柱體空腔或矩形體空腔，采用鍍鎳碳鋼材料制 成。所述的發(fā)電元件包括絕緣隔膜1、正電荷極板10、負(fù)電荷極板11、正極集 電板12、負(fù)極集電板13、電解質(zhì)和引流元件14，其中正電荷極板10和負(fù)電 荷極板11分別設(shè)置于絕緣隔膜1的兩側(cè)并被絕緣隔膜1隔開，電解質(zhì)填充于正 電荷極板10和負(fù)電荷極板11之間，負(fù)電荷極板11與負(fù)極集電板13焊接，負(fù) 極集電板13與外殼2相接觸，正電荷極板10與正極集電板12焊接，引流元件 14將正極集電板12與上蓋5相連接。所述的正極集電板12、絕緣隔膜1和負(fù) 極集電板13以巻狀結(jié)構(gòu)或疊片結(jié)構(gòu)設(shè)置。
所述的傳感裝置包括壓力艙4、密封圈8和壓力感應(yīng)器7，其中壓力艙 4的一端與外殼2內(nèi)部貫通，壓力艙4的另一端經(jīng)密封圈8密封后與壓力感應(yīng)器 7相固定，壓力感應(yīng)器7的輸出端通過傳感導(dǎo)線6絕緣引出至外殼2外部。所述 的壓力艙4的外緣沿周長(zhǎng)方向設(shè)有凸棱15，在外殼2頂部沿周長(zhǎng)方向相應(yīng)設(shè)有 凹槽16;所述的壓力感應(yīng)器7為耐堿式傳感器；所述的密封圈8為絕緣彈性材 料制成。
本實(shí)施例可提供用戶直接對(duì)蓄電池進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)十分合理簡(jiǎn)潔。
權(quán)利要求1、一種內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，包括外殼、絕緣帶、上蓋，其特征在于，還包括發(fā)電元件和傳感裝置，其中外殼為金屬殼體，發(fā)電元件置于外殼內(nèi)部并與外殼相接觸，傳感裝置經(jīng)絕緣帶設(shè)置于外殼頂部，上蓋設(shè)置于傳感裝置上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，其特征是，所述的發(fā) 電元件包括正電荷極板、負(fù)電荷極板、正極集電板、負(fù)極集電板、絕緣隔膜、電 解質(zhì)和引流元件，其中正電荷極板和負(fù)電荷極板分別設(shè)置于絕緣隔膜的兩側(cè)并 被絕緣隔膜隔開，電解質(zhì)填充于正電荷極板和負(fù)電荷極板之間，負(fù)電荷極板與負(fù) 極集電板焊接，負(fù)極集電板與外殼相接觸，正電荷極板與正極集電板焊接，引流元件將正極集電板與上蓋相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，其特征是，所 述的正極集電板、絕緣隔膜和負(fù)極集電板以巻狀結(jié)構(gòu)或疊片結(jié)構(gòu)設(shè)置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，其特征是，所 述的外殼具體是一端開口的圓柱體空腔或矩形體空腔，采用鍍鎳碳鋼、鋁、不銹 鋼或樹脂材料制成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，其特征是，所述的傳 感裝置包括壓力艙、密封圈和壓力感應(yīng)器，其中壓力艙的一端與外殼內(nèi)部貫 通，壓力艙的另一端經(jīng)密封圈密封后與壓力感應(yīng)器相固定，壓力感應(yīng)器的輸出端 通過傳感導(dǎo)線絕緣引出至外殼外部。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，其特征是，所述的壓 力艙的外緣沿周長(zhǎng)方向設(shè)有凸棱。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，其特征是，在所述的外殼頂部沿周長(zhǎng)方向相應(yīng)設(shè)有凹槽。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，其特征是，所述的密封圈為絕緣彈性材料制成。
專利摘要一種蓄電池技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)置壓力感應(yīng)器的蓄電池，包括外殼、發(fā)電元件、絕緣帶、上蓋和傳感裝置，其中外殼為無蓋金屬殼體，發(fā)電元件置于外殼內(nèi)部并與外殼相接觸，傳感裝置經(jīng)絕緣帶設(shè)置于外殼頂部，上蓋設(shè)置于傳感裝置上。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)圓柱型電池直徑相同、高度略高，壓力傳感器的信號(hào)線從正極端引出，由此測(cè)量的電池內(nèi)壓精度高。
文檔編號(hào)H01M10/48GK201266657SQ20082015345
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者何丹農(nóng), 永 倪, 夏保佳, 婁豫皖, 葛建民, 金彩虹 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司;上海萬宏動(dòng)力能源有限公司