CN104485490A - 一种软包装聚合物锂电池组在线监测系统及其监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种软包装聚合物锂电池组在线监测系统，包括粘贴在各锂电池表面上的均匀分布的多个电阻应变传感器(1)、粘贴在各锂电池表面中心区域的温度传感器(2)、与电阻应变传感器(1)和温度传感器(2)分别连接的计算机信息处理单元(3)。计算机信息处理单元(3)通过对电阻应变传感器(1)所采集的锂电池形变信息以及温度传感器(2)所采集的锂电池温度信息的处理，来判断锂电池组的工作状态，正常时继续监测；不正常时报警并处理。

Description

一种软包装聚合物锂电池组在线监测系统及其监测方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池组的在线监测系统及其监测方法。
背景技术
被誉为21世纪绿色化学能源的聚合物锂电池，单位能量和容量比一般锂离子电池高2～3倍，在充放电特性、循环寿命、环保性等方面具有优越的性能，广泛应用于电力行业的大规模储能。但是，以铝塑复合膜包裹的软包装聚合物锂电池在过充、过放、变形或腐蚀过程中都极易损坏，对整个电力系统影响极大，急需一种电池检测方法以实现聚合物锂电池工作状态的线监测。
目前，对于蓄电池的检测技术主要有以下几种：
一是通过向蓄电池中注入一个小的电流，通过检测电池的内阻，来判断电池的容量情况，进而实现对电池工作状态的检测。
二是通过检测蓄电池的充放电状态，利用蓄电池的充放电特性以及放电深度等一些参数来对蓄电池的工作状态进行评估。
三是通过检测蓄电池的输出电流、电压等参数，对比正常工作时蓄电池的输出电流以及电压，来判定蓄电池的工作状态。
以上这些方法都可以实现对蓄电池工作状态的检测，但考虑到检测装置对蓄电池工作系统的影响，很难实现蓄电池，特别是软包装聚合物锂电池在线工作状态的监测。并且上述方法都是基于单体蓄电池的检测，而对于蓄电池组的检测，目前尚没有十分有效的方法。
聚合物锂电池采用软包装材料包装，在过充、过放、短路或电池芯腐蚀、铝塑膜变形破损时，都会造成电池的鼓胀。通过在线检测聚合物锂电池组中各锂电池的鼓胀状态，便可根据其鼓胀过程中的特点，判断其是否处于正常工作状态，监测其正常运行。目前针对聚合物锂电池组的在线监测尚未见有对其外观形变监测的报道。
发明内容
本发明的目的是克服上述几种现有的蓄电池检测技术的缺点，提出一种基于膨胀压力检测的软包装聚合物锂电池在线监测系统及其监测方法。
本发明所述的软包装聚合物锂电池组在线监测系统主要由粘贴在各聚合物锂电池表面上的多个均匀分布的电阻应变传感器、粘贴在各锂电池表面中心区域的温度传感器和与电阻应变传感器和温度传感器分别连接的计算机信息处理单元组成。
所述的电阻应变传感器是由电阻应变片以及精密电阻所组成的单臂惠斯通电桥电路。
采用本发明监测系统的监测方法如下：
1)计算机信息处理单元首先对每一个电阻应变传感器以及温度传感器所属的聚合物锂电池编号，并将此编号以及电阻应变传感器和温度传感器的位置信息存储待用；
2)在聚合物锂电池组工作时，由电阻应变传感器采集聚合物锂电池的表面形变信息，温度传感器采集聚合物锂电池的表面温度信息，并将这些形变信息以及温度信息输送至计算机信息处理单元；
3)计算机信息处理单元根据预存的每个传感器所属的聚合物锂电池编号以及传感器的位置信息，对聚合物锂电池的形变以及温度信息分组；
4)计算机信息处理单元根据分组后的聚合物锂电池的形变以及温度信息，判定聚合物锂电池的工作状态。当每一个锂电池的形变以及温度信息在正常工作范围内时，继续监测聚合物锂电池的工作状态，继续接收每个电阻应变传感器和温度传感器输送入的形变以及温度信息；当聚合物锂电池的形变或温度信息超出正常工作范围之外，计算机信息处理单元报警，并根据聚合物锂电池的形变以及温度信息判别锂电池的状态：过充、过放、短路或电池芯腐蚀、铝塑膜变形破损等，对锂电池进行处理。
所述的锂电池形变以及温度的正常工作范围是指锂电池正常工作时，由于充、放电特性造成的锂电池外表面的发热以及膨胀形变。这一范围是与锂电池本身的设计特点，如电极芯的粗细、导电液的多少、电池的容量、电池构造等有关，形变正常范围一般在5％以下，温度正常范围在50℃以下。
本发明所述的软包装聚合物锂电池组在线监测系统可以实现对多个电池的工作状态监测，并可将工作状态出错的锂电池及时报告处理，减少了因过冲、过放等对锂电池造成的影响，提高了锂电池组的使用寿命，避免了因某个电池损坏而造成的电力系统停滞检修等状况的发生。
与现有技术相比，本发明克服了传统方法只针对于单体锂电池测量，而不能应用于锂电池组的缺点。传统方法测量电池内阻、放电参数、端电压、电流等手段需介入锂电池的工作系统之中，对锂电池的工作状态造成一定的影响，很难实现锂电池组的在线工作状态监测。本发明所述系统独立于锂电池组的工作系统之外，不会影响锂电池系统的正常工作，可实现锂电池组的在线工作状态监测，且其结构简单、操作方便、成本较低，适于电力系统储能模块的大规模使用。
附图说明
图1本发明的软包装聚合物锂电池在线监测系统原理图；
图2本发明的电阻应变传感器结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明的软包装聚合物锂电池组在线监测系统主要由粘贴在各聚合物锂电池表面上的多个均匀分布的电阻应变传感器1、粘贴在各锂电池表面中心区域的温度传感器2和与电阻应变传感器1和温度传感器2分别连接的计算机信息处理单元3组成。如图1所示。
所述的电阻应变传感器1是由电阻应变片以及精密电阻所组成的单臂惠斯通电桥电路。其结构原理如图2所示。其中Rt为工作的电阻应变片，R为1‰精度的精密电阻，Ui为供电电压，Uo为输出信号。
所述的聚合物锂电池在线监测系统的检测方法如下：
1)计算机信息处理单元3首先对每一个电阻应变传感器1以及温度传感器2所属的聚合物锂电池编号，并将此编号以及电阻应变传感器1和温度传感器2的位置信息存储待用；
2)在聚合物锂电池组工作时，由电阻应变传感器1采集聚合物锂电池的表面形变信息，温度传感器2采集聚合物锂电池的表面温度信息，并将这些形变信息以及温度信息输送至计算机信息处理单元3；
3)计算机信息处理单元3根据预存的每个传感器所属的聚合物锂电池编号以及传感器的位置信息，对聚合物锂电池的形变以及温度信息分组；
4)计算机信息处理单元3根据分组后的聚合物锂电池的形变以及温度信息判定聚合物锂电池的工作状态。当每一个锂电池的形变以及温度信息在正常工作范围内时，继续监测聚合物锂电池的工作状态，继续接收每个电阻应变传感器1和温度传感器2输送进来的形变以及温度信息；当聚合物锂电池的形变或温度信息超出正常工作范围之外，计算机信息处理单元3报警，并根据聚合物锂电池的形变以及温度信息判别锂电池的状态：过充、过放、短路或电池芯腐蚀、铝塑膜变形破损等，对锂电池进行处理。
所述的锂电池形变以及温度的正常工作范围是指锂电池正常工作时，由于充、放电特性造成的锂电池外表面的发热以及膨胀形变。这一范围是与锂电池本身的设计特点，如电极芯的粗细、导电液的多少、电池的容量、电池构造等有关，形变正常范围一般在5％以下，温度正常范围在50℃以下。
本发明所述的软包装聚合物锂电池组在线监测系统可以实现对多个电池的工作状态监测，并可将工作状态出错的锂电池及时报告处理，避免了因电池损坏而造成的电力系统停滞检修等状况的发生，与传统锂电池检测方法相比，更适于电力系统储能模块的大规模使用。

Claims (2)

1.一种软包装聚合物锂电池组在线监测系统，其特征在于：所述的监测系统包括粘贴在各锂电池表面上的多个均匀分布的电阻应变传感器(1)、粘贴在各锂电池表面中心区域的温度传感器(2)，以及与电阻应变传感器(1)和温度传感器(2)分别连接的计算机信息处理单元(3)。
2.采用权利要求1所述的监测系统的监测方法，其特征在于：
1)计算机信息处理单元(3)首先对每一个电阻应变传感器(1)以及温度传感器(2)所属的聚合物锂电池编号，并将此编号以及电阻应变传感器(1)和温度传感器(2)的位置信息存储待用；
2)在聚合物锂电池组工作时，由电阻应变传感器(1)采集聚合物锂电池的表面形变信息，温度传感器(2)采集聚合物锂电池的表面温度信息，并将这些形变信息以及温度信息输送至计算机信息处理单元(3)；
3)计算机信息处理单元(3)根据预存的每个传感器所属的聚合物锂电池编号以及传感器的位置信息，对聚合物锂电池的形变以及温度信息分组；
4)计算机信息处理单元(3)根据分组后的聚合物锂电池的形变以及温度信息判定聚合物锂电池的工作状态。当每一个锂电池的形变以及温度信息在正常工作范围内时，继续监测聚合物锂电池的工作状态，继续接收每个电阻应变传感器(1)和温度传感器(2)输送进来的形变以及温度信息；当聚合物锂电池的形变或温度信息超出正常工作范围之外，计算机信息处理单元(3)报警，并根据聚合物锂电池的形变以及温度信息判别锂电池的状态：过充、过放、短路或电池芯腐蚀、铝塑膜变形破损等，对锂电池进行处理。
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