CN214408780U - 电池安全检测装置及电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电池安全检测装置，包括：第一压电部，根据电池形变生成变化的电荷；第一极板部，设置在所述第一压电部的一侧并且与所述第一压电部耦合；第二极板部，设置在所述第一压电部的另一侧并且与所述第一压电部耦合；以及检测部，用于检测所述第一极板部与所述第二极板部之间的第一压电部所生成的电荷，其中电池发生形变时，所述第一压电部发生形变使得所述第一压电部生成的电荷发生变化，所述第一极板部或所述第二极板部连接的检测部通过检测所述第一极板部与所述第二极板部之间的电容变化，来检测所述第一压电部的电荷变化，从而检测所述电池的形变。本公开还提供了一种电池管理系统。

Description

电池安全检测装置及电池管理系统

技术领域

本公开提供了一种电池安全检测装置及电池管理系统。

背景技术

锂电池受到外力时将会发生形变，并且在电池老化后也会产生鼓包。当锂电池出现上述问题时，将会发生内部短路、起火爆炸等问题。因此锂电池的安全检测是必须的。如何有效准确地检测电池形变并且如何预测电池将会出现的故障，为电池安全领域需要解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种电池安全检测装置及电池管理系统。

根据本公开的一个方面，一种电池安全检测装置，包括：

第一压电部，所述第一压电部根据电池形变生成变化的电荷；

第一极板部，所述第一极板部设置在所述第一压电部的一侧并且与所述第一压电部耦合；

第二极板部，所述第二极板部设置在所述第一压电部的另一侧并且与所述第一压电部耦合；以及

检测部，所述检测部用于检测所述第一极板部与所述第二极板部之间的第一压电部所生成的电荷，

其中电池发生形变时，所述第一压电部发生形变使得所述第一压电部生成的电荷发生变化，所述第一极板部或所述第二极板部连接的检测部通过检测所述第一极板部与所述第二极板部之间的电容变化，来检测所述第一压电部的电荷变化，从而检测所述电池的形变。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池安全检测装置位于两个相邻的电池之间或者位于容纳多个电池的外壳体与电池之间，

在所述电池安全检测装置位于两个相邻的电池之间的情况下，第一极板部位于一个电池的表面，并且第二极板部位于另一电池的表面，以及

在所述电池安全检测装置位于容纳多个电池的外壳体与电池之间的情况下，第一极板部位于一个电池的表面，并且第二极板部位于所述外壳体的表面。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部与所述一个电池的表面之间设有绝缘层，以及所述第二极板部与所述另一电池的表面或所述外壳体的表面之间设有绝缘层。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部和所述第二极板部分别包括一个以上的电极。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部包括多个电极，所述第二极板部包括多个电极，并且所述第一极板部的电极与所述第二极板部的电极对应设置，或者所述第一极板部包括多个电极，所述第二极板部包括一个电极。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部的电极与所述第二极板部的电极的形状分别为圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形、和/或三角形。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部和所述第二极板部分别包括多个条状电极，所述第一极板部的条状电极与所述第二极板部的条状电极的延伸方向不同，或者所述第一极板部包括多个条状电极，所述第二极板部包括一个电极。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池安全检测装置还包括：

第二压电部，所述第二压电部一侧设置在所述第二极板部的一侧并且与所述第二极板部耦合，所述第二极板部的一侧与所述第二极板部和所述第一压电部耦合的一侧相反；以及第三极板部，所述第三极板部的一侧设置在所述第二压电部的另一侧并且与所述第二压电部耦合。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部、第一压电部和第二极板部用于检测一种类型的电池形变，所述第二极板部、第二压电部和第三极板部用于检测另一种类型的电池形变。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池安全检测装置位于两个相邻的电池之间或者位于容纳多个电池的外壳体与电池之间，

在所述电池安全检测装置位于两个相邻的电池之间的情况下，第一极板部位于一个电池的表面，并且第三极板部位于另一电池的表面，以及

在所述电池安全检测装置位于容纳多个电池的外壳体与电池之间的情况下，第一极板部位于一个电池的表面，并且第三极板部位于所述外壳体的表面。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部与所述一个电池的表面之间设有绝缘层，以及所述第三极板部与所述另一电池的表面或所述外壳体的表面之间设有绝缘层。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部、所述第二极板部和所述第三极板部分别包括一个以上的电极。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部包括多个电极，所述第二极板部包括多个电极，所述第三极板部包括多个电极，并且所述第一极板部的电极、所述第二极板部和所述第三极板部的电极对应设置，或者

所述第一极板部和第三极板部包括多个电极，所述第二极板部包括一个电极。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部、所述第二极板部和所述第三极板部的电极的形状分别为圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形、和/或三角形。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部、所述第二极板部和所述第三极板部分别包括多个条状电极，所述第一极板部的条状电极与所述第二极板部的条状电极的延伸方向不同，所述第三极板部的条状电极与所述第二极板部的条状电极的延伸方向不同或者

所述第一极板部和所述第三极板部包括多个条状电极，所述第二极板部包括一个电极。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部包括两个以上的电极，所述第一极板部的电极分为第一类型电极和第二类型电极，所述第二极板部包括两个以上的电极，所述第二极板部的电极分为第一类型电极和第二类型电极，所述第一极板部的第一类型电极与所述第二极板部的第一类型电极用于测量一种类型的形变，所述第一极板部的第二类型电极与所述第二极板部的第二类型电极用于测量另一种类型的形变。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部的电极与所述第二极板部的电极的形状分别为圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形、和/或三角形；或者

所述第一极板部和所述第二极板部分别包括多个条状电极，所述第一极板部的条状电极与所述第二极板部的条状电极的延伸方向不同。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第一极板部和/或第二极板部包括两个以上电极，所述电池安全检测装置包括两个以上检测部，每个检测部分别连接至所述第一极板部和/或第二极板部的两个以上电极中的不同电极。

根据本公开的至少一个实施方式，所述检测部包括：

第一驱动电路，所述第一驱动电路用于向所述第一极板部和第二极板部中的一个极板部施加激励信号，并且通过另一极板部接收第一极板部和第二极板部之间的感应电容所生成的感应电压；

放大器，所述放大器的一个输入端连接所述感应电压，另一输入端连接参考电压；

振荡器，所述振荡器用于生成振荡信号；以及

乘法器，所述乘法器用于将所述振荡信号与所述放大器的输出信号相乘，并且所述乘法器的输出信号中的直流部分用于检测电池形变。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电池安全检测装置还包括：

参考电容，所述参考电容的一端连接所述放大器的所述一个输入端；以及

第二驱动电路，所述第二驱动电路向所述参考电容的另一端提供驱动信号。

根据本公开的至少一个实施方式，所述第二驱动电路所提供的驱动信号与所述第一驱动电路的驱动信号的相位和/或频率相同。

根据本公开的至少一个实施方式，所述检测部还包括滤波器，所述滤波器连接所述乘法器的输出端。

根据本公开的另一方面，一种电池管理系统，包括：

如上所述的电池安全检测装置；

信道选择电路，所述信道选择电路用于选择测量所述第一极板部或所述第二极板部的多个电极中的一个电极进行测量；以及

控制逻辑器，所述控制逻辑器用于向所述信道选择电路提供信道选择信号，并且从所述信道选择电路接收检测信号。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的电池包的示意图。

图2示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。

图3示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。

图4示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。

图5示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。

图6示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。

图7示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。

图8示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。

图9示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。

图10示出了根据本公开一个实施方式的电池安全检测装置的检测控制系统的示意图。

图11示出了根据本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的检测电路的示意图。

图12示出了根据本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的检测电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个 (种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

本公开提供了一种电池安全检测装置，其中该电池安全检测装置至少可以用于检测电池单元的形变，其中该形变可以是由于电池鼓包型形变，也可以是电池收到外部挤压后所形成的形变。外部挤压的原因例如可以包括碰撞、或者因为加速度等。

图1示出了根据本公开的一个实施方式的电池包的示意图。如图1 所示，电池包100可以包括多个电池110、第一极板部120、压电部140、第二极板部130、及壳体150。

需要说明的是，虽然在图1中示出了容纳在壳体150中的多个电池的安全检测装置，但是本领域的技术人员应当理解，本公开的电池安全检测装置也可以用于其他形式的电池结构，例如仅在相邻的两节电池之间设置电池安全检测装置(包括第一极板部120、压电部140、第二极板部130)。

如图1所示，电池安全检测装置可以设置在两个相邻的电池110之间，也可以设置在一个电池110与壳体150之间。

第一极板部120可以是设置在一个电池110的表面的薄板，也可以是设置在一个电池110的表面的薄膜，还可以使涂覆在一个电池110的表面上的涂层。第一极板部120可以是导体、半导体或者导电材料。此外，第一极板部120也可以由电池包装用的铝箔所形成。

第二极板部130可以是设置在相邻的另一电池110的表面的薄板，也可以是设置在另一电池110的表面的薄膜，还可以使涂覆在另一电池 110的表面上的涂层。第二极板部130可以是导体、半导体或者导电材料。此外，第二极板部130也可以由电池包装用的铝箔所形成。

此外，在第一极板部120和电池表面之间可以设置绝缘层以防止第一极板部120与电池表面形成短路。第二极板部130和电池表面之间可以设置绝缘层以防止第二极板部130与电池表面形成短路。该绝缘层也可以作为粘合层以便将第一极板部120和第二极板部130分别粘合到电池表面。

压电部140设置在第一极板部120和第二极板部130之间，并且压电部可以是压电板、压电薄膜，或者可以是涂覆在第一极板部120和/或第二极板部130之间的压电材料。该压电部140可以响应于电池的变形来生成电荷，电荷可以传导至第一极板部120或第二极板部130，并且第一极板部120和第二极板部130可以用于检测所生成的电荷，并且通过与第一极板部120和第二极板部130所连接的接口将电荷信息传递至处理电路，从而处理电路根据所生成的电荷来确定施加至压电部140的形变。

在下面的实施例中，将以设置在两个相邻电池之间的电池安全检测装置为例进行说明。

图2示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。电池安全检测装置设置在两个电池210之间，电池安全检测装置可以包括第一极板部220、第二极板部230和压电部240。

压电部240可以根据电池210的形变来产生电荷。在压电部240的两侧设置第一极板部220和第二极板部230。第一极板部220和第二极板部230可以包括一个或多个电极。在图2的实施例中，第一极板部220 和第二极板部230分别包括一个电极。

第一极板部220和第二极板部230与压电部240的形状基本一致，并且沿着压电部240的表面延伸。第一极板部220和第二极板部230与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。

第一极板部220可以接地并且第二极板部230可以作为检测电荷变化的电极，例如该第二极板部230可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第二极板部230的电荷变化。当电池发生形变时，压电部 240将会相应地变形，压电部240将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第二极板部230上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部240的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。

在另一个示例中，第二极板部230可以接地并且第一极板部220可以作为检测电荷变化的电极，例如该第一极板部220可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第一极板部220的电荷变化。当电池发生形变时，压电部240将会相应地变形，压电部240将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第一极板部220上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部240的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。

图3示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。电池安全检测装置设置在两个电池310之间，电池安全检测装置可以包括第一极板部320、第二极板部330和压电部340。

压电部340可以根据电池310的形变来产生电荷。在压电部340的两侧设置第一极板部320和第二极板部330。第一极板部320和第二极板部330可以包括一个或多个电极。在图3的实施例中，第一极板部320 可以包括多个电极320-1、320-2、……，第二极板部330可以包括多个电极330-1、330-2、……。其中在图3中示出了，电极的形状为正方形，但是其形状也可以是长方形、菱形、三角形、梯形、T形、圆形、椭圆形等。

另外，虽然在图3中示出了第一极板部320和第二极板部330分别包括十六个电极，但是本领域的技术人员应当理解，可以在第一极板部 320和第二极板部330可以包括任意数目的电极，并且电极的排布方式也可以是任意的。

第一极板部320和第二极板部330与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。

第一极板部320可以接地并且第二极板部330可以作为检测电荷变化的电极，例如该第二极板部330可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第二极板部330的电荷变化。当电池发生形变时，压电部 340将会相应地变形，压电部340将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第二极板部330上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部340的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。因为第一极板部320和第二极板部 330包括多个电极，因此可以通过第一极板部320和第二极板部330来测量电池是否发生形变，还可以测量形变位置。因为形变不同，生成的电荷量也不相同。通过多个电极所检测的电荷量可以测量形变的位置。第一极板部320和第二极板部330的多个电极可以均连接至检测电路来进行检测。在本公开的一个可选实施方式中，一个电极也可以连接至一个检测电路，从而可以通过多个检测电路来实现对多个电极的同时检测。这样可以检测电池不同位置的形变。

在另一个示例中，第二极板部330可以接地并且第一极板部320可以作为检测电荷变化的电极，例如该第一极板部320可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第一极板部320的电荷变化。当电池发生形变时，压电部340将会相应地变形，压电部340将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第一极板部320上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部340的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。因为第一极板部320和第二极板部330包括多个电极，因此可以通过第一极板部320 和第二极板部330来测量电池是否发生形变，还可以测量形变位置。因为形变不同，生成的电荷量也不相同。通过多个电极所检测的电荷量可以测量形变的位置。第一极板部320和第二极板部330的多个电极可以均连接至检测电路来进行检测。在本公开的一个可选实施方式中，一个电极也可以连接至一个检测电路，从而可以通过多个检测电路来实现对多个电极的同时检测。这样可以检测电池不同位置的形变。

图4示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。电池安全检测装置设置在两个电池410之间，电池安全检测装置可以包括第一极板部420、第二极板部430和压电部440。

压电部440可以根据电池410的形变来产生电荷。在压电部440的两侧设置第一极板部420和第二极板部430。第一极板部420和第二极板部430可以包括一个或多个电极。在图4的实施例中，第一极板部420 可以包括多个电极420-1、420-2、……，第二极板部430可以包括多个电极430-1、430-2、……。电极的形状可以为条状。

另外，虽然在图4中示出了第一极板部420和第二极板部430分别包括四个电极，但是本领域的技术人员应当理解，可以在第一极板部420 和第二极板部430可以包括任意数目的电极，并且电极的排布方式也可以是任意的，只要第一极板部420的电极和第二极板部430的电极成预定角度即可，优选地为90度。

第一极板部420和第二极板部430与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。

第一极板部420可以接地并且第二极板部430可以作为检测电荷变化的电极，例如该第二极板部430可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第二极板部430的电荷变化。当电池发生形变时，压电部 440将会相应地变形，压电部440将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第二极板部430上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部440的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。当电池发生变形时，压电部440也发生相应的变形。压电部440根据变形产生预定量的电荷。生成电荷的位置将会对应于变形的位置。变形位置处或者附近的第二极板部430的电极将生成的电荷传输至检测电路。这样将会检测到电池变形的位置。第二极板部430的多个电极可以连接至独立的检测电路。检测电路可以确定第二极板部430的多个电极的电荷量和位置，这样可以同时检测不同位置处的电池形变。

在另一个示例中，第二极板部430可以接地并且第一极板部420可以作为检测电荷变化的电极，例如该第一极板部420可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第一极板部420的电荷变化。当电池发生形变时，压电部440将会相应地变形，压电部440将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第一极板部420上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部440的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。当电池发生变形时，压电部440也发生相应的变形。压电部440根据变形产生预定量的电荷。生成电荷的位置将会对应于变形的位置。变形位置处或者附近的第一极板部420的电极将生成的电荷传输至检测电路。这样将会检测到电池变形的位置。第一极板部420的多个电极可以连接至独立的检测电路。检测电路可以确定第二极板部430的多个电极的电荷量和位置，这样可以同时检测不同位置处的电池形变。

图5示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。电池安全检测装置设置在两个电池510之间，电池安全检测装置可以包括第一极板部520、第二极板部530和压电部540。

压电部540可以根据电池510的形变来产生电荷。在压电部540的两侧设置第一极板部520和第二极板部530。第一极板部520和第二极板部530可以包括一个或多个电极。在图5的实施例中，第一极板部520 可以包括多个电极520-1、520-2、……，第二极板部530可以包括一个电极。

另外，虽然在图5中示出了第一极板部520和第二极板部530分别包括四个电极和一个电极，但是本领域的技术人员应当理解，可以在第一极板部520和第二极板部530可以包括任意数目的电极、任意形状的电极。

第一极板部520和第二极板部530与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。

第一极板部520可以接地并且第二极板部530可以作为检测电荷变化的电极，例如该第二极板部530可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第二极板部530的电荷变化。当电池发生形变时，压电部 540将会相应地变形，压电部540将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第二极板部530上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部540的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。当电池发生变形时，压电部540也发生相应的变形。压电部540根据变形产生预定量的电荷。生成电荷的位置将会对应于变形的位置。变形位置处或者附近的第二极板部530的电极将生成的电荷传输至检测电路。这样将会检测到电池变形的位置。第二极板部530的多个电极可以连接至独立的检测电路。检测电路可以确定第二极板部530的多个电极的电荷量和位置，这样可以同时检测不同位置处的电池形变。

在另一个示例中，第二极板部530可以接地并且第一极板部520可以作为检测电荷变化的电极，例如该第一极板部520可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第一极板部520的电荷变化。当电池发生形变时，压电部540将会相应地变形，压电部540将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第一极板部520上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部540的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。当电池发生变形时，压电部540也发生相应的变形。压电部540根据变形产生预定量的电荷。生成电荷的位置将会对应于变形的位置。变形位置处或者附近的第一极板部520的电极将生成的电荷传输至检测电路。这样将会检测到电池变形的位置。第一极板部520的多个电极可以连接至独立的检测电路。检测电路可以确定第二极板部530的多个电极的电荷量和位置，这样可以同时检测不同位置处的电池形变。

图6示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。电池安全检测装置设置在两个电池610之间，电池安全检测装置可以包括第一极板部620、第二极板部630和压电部640。

压电部640可以根据电池610的形变来产生电荷。在压电部640的两侧设置第一极板部620和第二极板部630。第一极板部620和第二极板部630可以包括一个或多个电极。在图6的实施例中，第一极板部620 可以包括多个电极620-1、620-2、……，第二极板部630可以包括一个电极。

另外，虽然在图6中示出了第一极板部620和第二极板部630分别包括十六个电极和一个电极，但是本领域的技术人员应当理解，可以在第一极板部620和第二极板部630可以包括任意数目的电极，并且电极的排布方式也可以是任意的。

第一极板部620和第二极板部630与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。

第一极板部620可以接地并且第二极板部630可以作为检测电荷变化的电极，例如该第二极板部630可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第二极板部630的电荷变化。当电池发生形变时，压电部 640将会相应地变形，压电部640将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第二极板部630上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部640的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。当电池发生变形时，压电部640也发生相应的变形。压电部640根据变形产生预定量的电荷。生成电荷的位置将会对应于变形的位置。变形位置处或者附近的第二极板部630的电极将生成的电荷传输至检测电路。这样将会检测到电池变形的位置。第二极板部630的多个电极可以连接至独立的检测电路。检测电路可以确定第二极板部630的多个电极的电荷量和位置，这样可以同时检测不同位置处的电池形变。

在另一个示例中，第二极板部630可以接地并且第一极板部620可以作为检测电荷变化的电极，例如该第一极板部620可以连接至检测电路，并且通过该检测电路来检测第一极板部620的电荷变化。当电池发生形变时，压电部640将会相应地变形，压电部640将会基于形变量来生成预定量的电荷，电荷集聚在第一极板部620上，这样所形成的电荷可以通过检测电路进行检测。因为检测电路所检测的电荷量可以表示压电部640的形变量，因此相应地可以表示电池的形变量。当电池发生变形时，压电部640也发生相应的变形。压电部640根据变形产生预定量的电荷。生成电荷的位置将会对应于变形的位置。变形位置处或者附近的第一极板部620的电极将生成的电荷传输至检测电路。这样将会检测到电池变形的位置。第一极板部620的多个电极可以连接至独立的检测电路。检测电路可以确定第二极板部630的多个电极的电荷量和位置，这样可以同时检测不同位置处的电池形变。

图7示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。电池安全检测装置设置在两个电池710之间，电池安全检测装置可以包括第一极板部720-1、第二极板部730-1和压电部740-1；以及第一极板部720-2、第二极板部730-2和压电部740-2。其中第一极板部720-1、第二极板部730-1和压电部740-1可以构成第一电池安全检测装置，第一极板部720-2、第二极板部730-2和压电部740-2可以构成第二电池安全检测装置。第一电池安全检测装置和第二电池安全检测装置之间可以设置有绝缘层。

压电部740-1和740-2可以根据电池710的形变来产生电荷。在压电部740-1的两侧设置第一极板部720-1和第二极板部730-1，在压电部 740-2的两侧设置第一极板部720-2和第二极板部730-2。

第一极板部720-1与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。第二极板部730-2与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。

第一电池安全检测装置和第二电池安全检测装置可以用于测量不同的物理量。例如第一电池安全检测装置可以用于检测形变，例如第二电池安全检测装置可以用于测量加速度引发的电荷量的变化。

第一极板部720-1、720-2和第二极板部730-1、730-2的形状和布置方式可以参照上面的描述，在此不再赘述。

图8示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。电池安全检测装置设置在两个电池810之间，电池安全检测装置可以包括第一极板部820、第一压电部830、第二极板部840、第二压电部850 和第三极板部860。第一极板部820、第一压电部830和第二极板部840 可以构成第一电池安全检测装置，第二极板部840、第二压电部850和第三极板部860可以构成第二电池安全检测装置。

第一压电部830和第二压电部850可以根据电池810的形变来产生电荷。第一极板部820与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。第三极板部860与电池表面之间还可以包括绝缘层，并且可以通过该绝缘层设置在电池表面上。

第一电池安全检测装置和第二电池安全检测装置可以用于测量不同的物理量。例如第一电池安全检测装置可以用于检测形变，例如第二电池安全检测装置可以用于测量加速度引发的电荷量的变化。

第一极板部820、第二极板部840和第三极板部860的形状和布置方式可以参照上面的描述，在此不再赘述。

在图7和图8的示例中，通过分别设置两个电池安全检测装置来检测不同的物理量。但是在本公开中，也可以设置一个电池安全检测装置来检测不同的物理量。

图9示出了根据本公开的一个实施例的电池安全检测装置的示意图。在图9中以条状电极的方式示出了第一极板部920和第二极板部930。但是也可以采用上面描述的其他形式的电极。

在图9中，第一极板部920和第二极板部930设置在压电部的两侧，并且第一极板部920设置在一个电池的表面，第二极板部930设置在另一电池的表面。对于其他结构，请参见上面的描述。

第一极板部920包括两种电极(阴影电极和白色电极)，第二极板部 930包括两种电极(阴影电极和白色电极)。第一极板部920和第二极板部930分别连接至两个切换电路。两个切换电路分别连接接地端和检测电路。通过切换电路来切换第一极板部920的两种电极连接至接地端或连接至检测电路，通过切换电路来切换第二极板部930的两种电极连接至接地端或连接至检测电路。

当检测由于电池鼓包所引起的形变时，可以将第一极板部920的阴影电极通过切换电路连接至接地端，并且将第二极板部930的阴影电极通过切换电路连接至检测电路。当检测由于外力所引起的形变时，可以将第一极板部920的白色电极通过切换电路连接至检测电路，并且将第二极板部930的白色电极通过切换电路连接至接地端。

此外，在上面描述中，电极可以连接至接地端。在本公开中，可以采用驱动电路来替代接地端。也就是说，上面描述中连接到接地端的电极可以连接至驱动电路，而不连接至接地端。通过驱动电路提供激励信号至电极，通过与这些电极相对应的电极连接的检测电路来检测电荷量的变化。

图10示出了根据本公开一个实施方式的电池安全检测装置的检测控制系统的示意图。存储器用于存储数据及检测控制算法。控制逻辑器将检测数据提供给存储器或者从存储器读取检测控制算法等。控制逻辑器可以控制驱动电路生成各种频率和相位的激励信号，这些激励信号可以提供给电极。检测信道用于选择性地对不同的电极进行检测，并且将检测信号提供给控制逻辑器。控制逻辑器可以向检测信号提供信道选择信号。

在本公开中所使用的第一极板部、压电部、第二极板部所构成的电池安全检测装置中，当压电部受到由形变所引发的外力时，则在第一极板部和第二极板部上产生极性相反的电荷，当在两个极板部表面上聚集电荷时，电池安全检测装置相当于电容器。进一步地，在本公开中，电荷量的变化可以变现为电压值。图11示出了根据本公开的一个实施方式的电池安全检测装置的检测电路的示意图。

如图11所示，通过提供驱动信号1110，在第一极板部的电极与第二极板部的电极之间将会形成电容1120，电容1120所形成的电压将会输入到放大器1130的一个输入端，放大器1130的另一个输入端可以连接参考电压(该参考电压可以通过电压源及参考电容来实现)。放大器1130 的输出端与该一个输入端可以连接有反馈电容1140，此外虽然图11中没有示出，但是反馈电容1140的两端也可以并联有反馈电阻。通过反馈电容或者反馈电容与反馈电阻的并联电路来实现放大器的反向输入。放大器1130的输出端连接乘法器1150，以便与振荡器1160所形成的振荡信号相乘。例如，驱动信号可以为正弦信号，放大器的输出也相应地为正弦信号，放大器输出的正弦信号与振荡器的振荡信号相乘得到输出信号，并且根据该输出信号中的直流部分可以用于检测是否产生形变。乘法器 1150的输出信号还可以经由滤波器1170进行滤波，以消除噪声的干扰。

此外，为了消除诸如外部环境等的干扰，还可以设置参考电容。图 12示出了根据本公开一个实施方式的检测电路的示意图。图12与图11 的区别在于，图12增加了参考电容1180以及第二驱动电路1190。可以通过参考电容1180和第二驱动电路1190来判断通过感应电容1120测量的电压值是否准确。例如第二驱动电路1190可以采用与驱动信号1110 的相位和/或频率相同的驱动信号，当第二驱动电路1190施加相同的驱动信号时，可以判断其得到的结果是否与驱动信号1110的情况相同，如果不相同，则认为可能存在外部噪声的干扰。参考电容1180可以设置在极板部，另外也可以设置在印刷电路板上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/ 方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/ 方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (23)

1.一种电池安全检测装置，其特征在于，包括：

第一压电部，所述第一压电部根据电池形变生成变化的电荷；

第一极板部，所述第一极板部设置在所述第一压电部的一侧并且与所述第一压电部耦合；

第二极板部，所述第二极板部设置在所述第一压电部的另一侧并且与所述第一压电部耦合；以及

检测部，所述检测部用于检测所述第一极板部与所述第二极板部之间的第一压电部所生成的电荷，

其中电池发生形变时，所述第一压电部发生形变使得所述第一压电部生成的电荷发生变化，所述第一极板部或所述第二极板部连接的检测部通过检测所述第一极板部与所述第二极板部之间的电容变化，来检测所述第一压电部的电荷变化，从而检测所述电池的形变。

2.如权利要求1所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述电池安全检测装置位于两个相邻的电池之间或者位于容纳多个电池的外壳体与电池之间，

在所述电池安全检测装置位于两个相邻的电池之间的情况下，第一极板部位于一个电池的表面，并且第二极板部位于另一电池的表面，以及

在所述电池安全检测装置位于容纳多个电池的外壳体与电池之间的情况下，第一极板部位于一个电池的表面，并且第二极板部位于所述外壳体的表面。

3.如权利要求2所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第一极板部与所述一个电池的表面之间设有绝缘层，以及所述第二极板部与所述另一电池的表面或所述外壳体的表面之间设有绝缘层。

4.如权利要求1所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第一极板部和所述第二极板部分别包括一个以上的电极。

5.如权利要求4所述的电池安全检测装置，其特征在于，

所述第一极板部包括多个电极，所述第二极板部包括多个电极，并且所述第一极板部的电极与所述第二极板部的电极对应设置，或者

所述第一极板部包括多个电极，所述第二极板部包括一个电极。

6.如权利要求5所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第一极板部的电极与所述第二极板部的电极的形状分别为圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形、和/或三角形。

7.如权利要求4所述的电池安全检测装置，其特征在于，

所述第一极板部和所述第二极板部分别包括多个条状电极，所述第一极板部的条状电极与所述第二极板部的条状电极的延伸方向不同，或者

所述第一极板部包括多个条状电极，所述第二极板部包括一个电极。

8.如权利要求1所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述电池安全检测装置还包括：

第二压电部，所述第二压电部一侧设置在所述第二极板部的一侧并且与所述第二极板部耦合，所述第二极板部的一侧与所述第二极板部和所述第一压电部耦合的一侧相反；以及

第三极板部，所述第三极板部的一侧设置在所述第二压电部的另一侧并且与所述第二压电部耦合。

9.如权利要求8所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第一极板部、第一压电部和第二极板部用于检测一种类型的电池形变，所述第二极板部、第二压电部和第三极板部用于检测另一种类型的电池形变。

10.如权利要求8所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述电池安全检测装置位于两个相邻的电池之间或者位于容纳多个电池的外壳体与电池之间，

在所述电池安全检测装置位于两个相邻的电池之间的情况下，第一极板部位于一个电池的表面，并且第三极板部位于另一电池的表面，以及

在所述电池安全检测装置位于容纳多个电池的外壳体与电池之间的情况下，第一极板部位于一个电池的表面，并且第三极板部位于所述外壳体的表面。

11.如权利要求10所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第一极板部与所述一个电池的表面之间设有绝缘层，以及所述第三极板部与所述另一电池的表面或所述外壳体的表面之间设有绝缘层。

12.如权利要求8所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第一极板部、所述第二极板部和所述第三极板部分别包括一个以上的电极。

13.如权利要求12所述的电池安全检测装置，其特征在于，

所述第一极板部包括多个电极，所述第二极板部包括多个电极，所述第三极板部包括多个电极，并且所述第一极板部的电极、所述第二极板部和所述第三极板部的电极对应设置，或者

所述第一极板部和第三极板部包括多个电极，所述第二极板部包括一个电极。

14.如权利要求13所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第一极板部、所述第二极板部和所述第三极板部的电极的形状分别为圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形、和/或三角形。

15.如权利要求12所述的电池安全检测装置，其特征在于，

所述第一极板部、所述第二极板部和所述第三极板部分别包括多个条状电极，所述第一极板部的条状电极与所述第二极板部的条状电极的延伸方向不同，所述第三极板部的条状电极与所述第二极板部的条状电极的延伸方向不同或者

所述第一极板部和所述第三极板部包括多个条状电极，所述第二极板部包括一个电极。

16.如权利要求1所述的电池安全检测装置，其特征在于，

所述第一极板部包括两个以上的电极，所述第一极板部的电极分为第一类型电极和第二类型电极，所述第二极板部包括两个以上的电极，所述第二极板部的电极分为第一类型电极和第二类型电极，所述第一极板部的第一类型电极与所述第二极板部的第一类型电极用于测量一种类型的形变，所述第一极板部的第二类型电极与所述第二极板部的第二类型电极用于测量另一种类型的形变。

17.如权利要求16所述的电池安全检测装置，其特征在于，

所述第一极板部的电极与所述第二极板部的电极的形状分别为圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形、和/或三角形；或者

所述第一极板部和所述第二极板部分别包括多个条状电极，所述第一极板部的条状电极与所述第二极板部的条状电极的延伸方向不同。

18.如权利要求1所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第一极板部和/或第二极板部包括两个以上电极，所述电池安全检测装置包括两个以上检测部，每个检测部分别连接至所述第一极板部和/或第二极板部的两个以上电极中的不同电极。

19.如权利要求1所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述检测部包括：

第一驱动电路，所述第一驱动电路用于向所述第一极板部和第二极板部中的一个极板部施加激励信号，并且通过另一极板部接收第一极板部和第二极板部之间的感应电容所生成的感应电压；

放大器，所述放大器的一个输入端连接所述感应电压，另一输入端连接参考电压；

振荡器，所述振荡器用于生成振荡信号；以及

乘法器，所述乘法器用于将所述振荡信号与所述放大器的输出信号相乘，并且所述乘法器的输出信号中的直流部分用于检测电池形变。

20.如权利要求19所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述电池安全检测装置还包括：

参考电容，所述参考电容的一端连接所述放大器的所述一个输入端；以及

第二驱动电路，所述第二驱动电路向所述参考电容的另一端提供驱动信号。

21.如权利要求20所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述第二驱动电路所提供的驱动信号与所述第一驱动电路的驱动信号的相位和/或频率相同。

22.如权利要求19所述的电池安全检测装置，其特征在于，所述检测部还包括滤波器，所述滤波器连接所述乘法器的输出端。

23.一种电池管理系统，用于测量电池的形变，其特征在于，包括：

如权利要求1至22中任一项所述的电池安全检测装置；

信道选择电路，所述信道选择电路用于选择测量所述第一极板部或所述第二极板部的多个电极中的一个电极进行测量；以及

控制逻辑器，所述控制逻辑器用于向所述信道选择电路提供信道选择信号，并且从所述信道选择电路接收检测信号。

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