本发明涉及电池测量，特别涉及一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置、测值方法及用途。
背景技术：
1、随着电动汽车的发展，电池管理系统得到了广泛应用，为了充分发挥电池系统的动力性能，防止电池过充过放，延长使用寿命，优化驾驶和提高电动汽车的续航性能，需要对电池的荷电状态进行准确估计，电池的剩余电量(soc)是指电池目前所存储的能量，其作用与燃油汽车系统中的油量表类似，但检测方法不同，电池的soc不能通过传感器直接得到，必须借由其他可测物理量如电池的端电压、充放电电流、温度等配合相应算法进行估测来获得。
2、电池的soc状态估计对于应用来说非常重要，但是由于实际工况下soc比较难以直接测量，应用的时候非常不便，比如电池soc估算不准的情况下，新能源车会出现中途“趴窝”的情况，给用户带来麻烦，尤其是磷酸铁锂电池，由于其开路电压非常平缓，所以很难通过电压电流信号准确获取其soc状态。
3、不过电池除了电压跟soc相关之外，电池的膨胀力跟soc也存在非常稳定的对应关系。刘萍，曲新波等发表的论文《大容量磷酸铁锂动力电池循环膨胀力研究》中公开了某款磷酸铁锂电池的不同循环圈数的放电膨胀力变化曲线，可以看到曲线上有多典型的特征可以跟soc之间关联起来。比如曲线的极值点对应的soc状态基本很稳定，实际电池工作过程中，可以利用这些特征点来识别校准soc状态。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置、测值方法及用途，通过测试电池的厚度来估算电池的soc，测量更加准确、稳定，这种方法尤其是对于磷酸铁锂电池更加有效。
2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，包括一个构造电容及电容测量装置，所述构造电容由两个导电层和一个缓冲隔层组成，缓冲隔层位于两个导电层之间，所述电容测量装置分别与构造电容的两个导电层连接，用于测试构造电容的电容值。
3、通过采用上述技术方案，电容测量装置为本领域技术人员的公知常识，因此本技术不做具体的结构描述，将构造电容放置在两个电池之间，电池膨胀时，缓冲隔层厚度会发生变化，从而电池的电容也会发生变化，从而建立其电容值跟膨胀量之间的关系，而膨胀量跟soc之间有有一个对应关系，所以可以间接建立其电容值跟soc之间的关系，这种测量方式属于力学测量，不受电池充放电倍率影响，测量更加准确、稳定。
4、本发明的进一步设置为：所述构造电容设置于电池内部或电池外部，所述构造电容的电容值随电池的膨胀量而变化。
5、通过采用上述技术方案，使构造电容能够实时得知电池使用的电容值。
6、本发明的进一步设置为：所述构造电容与电池的面积比值介于0.6～1.2之间。
7、通过采用上述技术方案，使估测数值更加精确，若面积太小，无法进行整体性测量，另一方面，还会造成局部压力不均匀，无法兼顾缓冲功能，面积太大，设置上引入结构冗余，降低成组能量密度。
8、本发明的进一步设置为：所述电池为方型电池或者软包电池，所述构造电容位于相邻两个方型或者软包电池之间。
9、通过采用上述技术方案，使该电池状态估测装置适用于方型或软包电池测量。
10、本发明的进一步设置为：所述缓冲隔层为实体的弹性片或位于两个导电层之间的间隙。
11、通过采用上述技术方案，缓冲隔层为弹性片时，弹性片可将两个导电层隔开，起到缓冲和绝缘的作用，弹性片的体积也可随电池膨胀量的大小而变化，有利于及时反馈电容的变化；两个导电层之间可通过绝缘材料制成的方型框或垫片隔开，导电层与方型框或垫片之间形成间隙，该间隙也可起到缓冲和绝缘的作用，两个导电层之间的间隙宽度可随电池膨胀量的大小而变化，方型框或垫片可起到连接、固定的作用，避免电池之间松动。
12、本发明的进一步设置为：所述导电层为金属层，所述金属层采用镀膜或者粘贴的方式与缓冲隔层形成一体结构，位于相邻两个相邻的方型电池或软包电池之间。
13、通过采用上述技术方案，金属层是高导电性材料，它们可以提供低电阻的电路路径，以便将信号从一个器件区域传输到另一个器件区域，电池与缓冲隔层连接紧密，其缓冲性能更好，且对于电池的性能估测更准。
14、本发明的进一步设置为：所述导电层为方形电池或软包电池的金属壳，缓冲隔层置于两个方型电池或两个软包电池之间。
15、通过采用上述技术方案，将电池的金属壳直接作为金属层，无需额外设置金属层，节省材料和空间，缓冲隔层为弹性片时，弹性片可将两个导电层隔开，起到缓冲和绝缘的作用，弹性片的体积也可随电池膨胀量的大小而变化，有利于及时反馈电容的变化；两个导电层之间可通过绝缘材料制成的方型框或垫片隔开，导电层与方型框或垫片之间形成间隙，该间隙也可起到缓冲和绝缘的作用，两个导电层之间的间隙宽度可随电池膨胀量的大小而变化，方型框或垫片可起到连接、固定的作用，避免电池之间松动空间，同时使用方便。
16、本发明的进一步设置为：两个所述导电层设置在圆柱型电池的内部，两个导电层分别是电池壳体和电池卷心负极，所述电池卷心负极和电池壳体之间设置缓冲隔层；
17、或两个所述导电层设置在圆柱型电池的内部，两个导电层分别是电池壳体和独立电极，所述独立电极与电池壳体之间设有缓冲隔层。
18、通过采用上述技术方案，使该电池状态估测装置能同时适用于圆形电池，提高装置的应用范围。
19、一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置的测值方法，在电池工作过程时，由电容测量装置测得电容值，通过参考电容值变化曲线，从而得出电池的soc值。
20、本发明进一步设置为，所述电容值变化曲线是通过电容测量装置检测充放电过程中构造电容的电容值，同时检测电池的soc，通过电池的膨胀量变化建立电容值跟电池soc之间的关系曲线，即得电容值变化曲线。
21、一种电池状态估测装置在析锂检测中的用途，该用途表现为，所述电容测量装置测得电容变化值，在电容变化值超过析锂预设区间的取值范围时，即可判定电池发生析锂，可以对外输出异常信号，来提醒降低充电电流大小或者停止充电等，进而根据实际情况优化充电策略。
22、一种电池状态估测装置在安全预警中的用途，该用途表现为，所述电容测量装置测得电容变化值，在电容变化值超过预设区间的取值范围时，即可判定电池内部形成局部热点，可以发出安全预警，进行相应检测、主动降温或者在电池发展到热失控之前提示用户离开风险车辆。
23、一种电池状态估测装置在安全预警中的用途，该用途表现为，所述电容测量装置测得电容变化值，用于分析电池的soh状态。
24、本发明的有益效果是：
25、1、本发明，在电池膨胀时，缓冲隔层厚度会发生变化，从而电池的电容也会发生变化，从而建立其电容值跟膨胀量之间的关系，而膨胀量跟soc之间有有一个对应关系，所以可以间接建立其电容值跟soc之间的关系，这种测量方式属于力学测量，不受电池充放电倍率影响，测量更加准确、稳定。
26、2、本发明，通过将构造电容与电池的截面面积比值介于0.6～1.2之间，使估测数值更加精确，若面积太小，无法进行整体性测量，另一方面，还会造成局部压力不均匀，无法兼顾缓冲功能，面积太大，设置上引入结构冗余，降低成组能量密度。
27、3、本发明，通过将导电层可以采用金属层，可以提供低电阻的电路路径，以便将信号从一个器件区域传输到另一个器件区域，也可以将电池的金属壳直接作为金属层，无需额外设置金属层，节省材料，同时使用方便，缓冲隔层作为构造电容的一部分且位于两个电池之间，其使电池具有一定的缓冲功能，提高安全性，防止受压损坏。
28、4、本发明也可用于圆柱形电池测量，可以直接拿卷心和壳体作为构造电容的两个电极，电池充放电过程中，卷心会相应膨胀收缩，造成卷心与壳体之间的绝缘层厚度变化，从而可以探测到构造电容电容值变化，通过实验测试可以建立起电容值变化行为与电池内部状态之间的关系，使该估测装置可以同时应用于圆柱形电池，提高该估测装置的适用广泛性，方便推广应用。
1.一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，包括一个构造电容(3)及电容测量装置，其特征在于：所述构造电容(3)由两个导电层(31)和一个缓冲隔层(32)组成，缓冲隔层(32)位于两个导电层(31)之间，所述电容测量装置分别与构造电容(3)的两个导电层(31)连接，用于测试构造电容(3)的电容值。
2.根据权利要求1所述的一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，其特征在于：所述构造电容(3)设置于电池内部或电池外部，所述构造电容的电容值随电池的膨胀量而变化。
3.根据权利要求1所述的一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，其特征在于：所述构造电容(3)与电池面积比值介于0.6～1.2之间。
4.根据权利要求1所述的一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，其特征在于：所述电池为方型电池或者软包电池，所述构造电容(3)位于相邻两个方型或者软包电池之间。
5.根据权利要求1所述的一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，其特征在于：所述缓冲隔层(32)为实体的弹性片或位于两个导电层之间的间隙。
6.根据权利要求4所述的一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，其特征在于：所述导电层为金属层，所述金属层采用镀膜或者粘贴的方式与缓冲隔层(32)形成一体结构，位于相邻两个相邻的方型电池或软包电池之间。
7.根据权利要求4所述的一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，其特征在于：所述导电层为方形电池或软包电池的金属壳，缓冲隔层(32)置于两个方型电池或两个软包电池之间。
8.根据权利要求1所述的一种兼具缓冲功能的电池状态估测装置，其特征在于：两个所述导电层(31)设置在圆柱型电池的内部，两个导电层分别是电池壳体(5)和电池卷心负极(4)，所述电池卷心负极(4)和电池壳体(5)之间设置缓冲隔层(32)；
9.一种使用如权利要求1所述的兼具缓冲功能的电池状态估测装置的测值方法，其特征在于：在电池工作过程时，由电容测量装置测得电容值，通过参考电容值变化曲线，从而得出电池的soc值。
10.根据权利要求9所述的测值方法，其特征在于：所述电容值变化曲线是通过电容测量装置检测充放电过程中构造电容(3)的电容值，同时检测电池的soc，通过电池的膨胀量变化建立电容值跟电池soc之间的关系曲线，即得电容值变化曲线。
11.根据权利要求1-8中任一项所述电池状态估测装置在析锂检测中的用途，其特征在于：该用途表现为，所述电容测量装置测得电容变化值，在电容变化值超过析锂预设区间的取值范围时，即可判定电池发生析锂，可以对外输出异常信号，来提醒降低充电电流大小或者停止充电等，进而根据实际情况优化充电策略。
12.根据权利要求1-8中任一项所述电池状态估测装置在安全预警中的用途，其特征在于：该用途表现为，所述电容测量装置测得电容变化值，在电容变化值超过预设区间的取值范围时，即可判定电池内部形成局部热点，可以发出安全预警，进行相应检测、主动降温或者在电池发展到热失控之前提示用户离开风险车辆。
13.根据权利要求1-8中任一项所述电池状态估测装置在确定电池soh状态的用途，其特征在于所述电容测量装置测得电容变化值，用于分析电池的soh状态。
