CN107069123A - 二次锂离子电池组中损坏电池快速检测系统及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了二次锂离子电池组中损坏电池快速检测系统及其检测方法，所述的系统包括多个温度检测装置和管理员控制端，所述的多个温度检测装置通过无线网络与管理员控制端连接；所述的温度检测装置粘贴在单体电池的外表面；所述的温度检测装置包括温度传感器、标签传感器、微处理器、电源供给模块和无线发射模块。本发明通过测量电池组中每个单体电池温度的变化，实时检出该单体电池的运行状态，并且根据温度变化范围的大小，进一步判断电池是衰减还是损坏，从而及时发现异常工作电池并进行维护，可以保持整个电池组电池性能的一致性，提高整个电池组的工作效率，使用寿命以及使用安全性。本发明工艺操作简单廉价，适合批量生产。

Description

二次锂离子电池组中损坏电池快速检测系统及其检测方法
技术领域
本发明涉及检测技术，特别是一种二次锂离子电池组中损坏电池的检测系统及其检测方法
背景技术
用于动力驱动的二次锂离子电池通常由几千个单体二次锂离子电池(简称单体电池)通过串并联组装而成。但是在使用过程中经常会出现1-多个单体电池的不正常损坏，这些损坏的单体电池会造成整个电池组无法正常工作，导致整个电池模块的报废，带来了极大的浪费和客户维护成本。然而要在上千个电池组快速找到异常工作的1-多个单体电池，是非常耗时耗力，因此，就急需一个更简单、快速的检测方法来及时原位(即不拆开电池模块的工作状态下)找到损坏或者性能衰减的单体电池。
中国专利CN201510033438.4公开了一种容错锂离子电池组的结构及故障检测方法”采用在电池组中串联MOSFET开关，通过获取通过开关的电流来判断相关电池是否损坏的方法。
但该方法给电池组装工艺带来了额外的工艺过程(需要串入上千个MOSFET开关)，操作时仍然需要每段隔离测试分析，工序比较复杂；另外，该方法无法甄别性能逐渐衰减但依然能测试到电流的单体电池，该类单体电池在使用中也需要及时找出，以免损坏整个电池组的正常工作。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种定位快速准确且加工工艺简单的二次锂离子电池组中损坏电池快速检测系统及其检测方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：二次锂离子电池组中损坏电池快速检测系统，包括多个温度检测装置和管理员控制端，所述的多个温度检测装置通过无线网络与管理员控制端连接；所述的温度检测装置粘贴在单体电池的外表面，所述的管理员控制端安装在驾驶室内；
所述的温度检测装置包括温度传感器、标签传感器、微处理器、电源供给模块和无线发射模块；所述的温度传感器和标签传感器分别与微处理器连接；所述的微处理器经无线发射模块与管理员控制端连接；所述的电源供给模块分别与微处理器和无线发射模块连接；所述的温度传感器、标签传感器、微处理器、电源供给模块和无线发射模块均打印在基板上；
所述的温度传感器用于实时测量单体电池的温度变化情况；
所述的标签传感器用于标定温度传感器对应的单体电池的位置；
所述的微处理器用于采集温度传感器和标签传感器的信号，发送给无线发射模块，并管理电源供给模块和无线发射模块；
所述的无线发射模块将微处理器处理的结果传输到管理员控制端；
所述的管理员控制端用于收集从电池组发过来的实时信号，及时发现电池组是否有不正常工作的单体电池，并进行及时维护。
进一步地，所述的基板是柔性衬底；所述的电源供给模块是柔性薄膜锂离子电池。
二次锂离子电池组中损坏电池快速检测装置的检测方法，包括以下步骤：
A、电池组正常工作过程中的检测
在电池组正常工作放电过程中，电池组输出功率驱动电动车正常运行。在这种状态下，通过温度传感器和标签传感器分别获取每个单体电池的实时温度和位置，并一起传送到微处理器中，微处理器将实时温度和位置处理成标准信号后发送给无线传输模块，无线传输模块经过无线网络将标准信号传输到管理员控制端。当单体电池的实时温度超出在此状态下工作良好的电池温度3摄氏度以上时，即判断该单体电池存在着输出性能衰减恶化的状态；而当电池温度低于其他正常工作电池1摄氏度状态下，认为已经损坏。并由管理员给予及时的维护。
B、电池组充电工作过程中的检测
在电池组充电过程中，单体电池将发热；在这种状态下，通过温度传感器和标签传感器分别获取每个单体电池的实时温度和位置，并一起传送到微处理器中，微处理器将实时温度和位置处理成标准信号后发送给无线传输模块，无线传输模块经过无线网络将标准信号传输到管理员控制端。当单体电池的实时温度超出在此状态下工作良好的电池温度3摄氏度以上时，即判断该单体电池存在着输出性能衰减恶化的状态；而当电池温度低于其他正常工作电池1摄氏度状态下，认为已经损坏。并由管理员给予及时的维护。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过测量电池组中每个单体电池温度的变化，测量时无需隔离单体电池，当某一单体电池温度偏离正常电池工作时或者充放电时的温度时，可以实时检出该单体电池的运行状态，并且根据温度变化范围的大小，还可以进一步判断电池是衰减还是损坏，从而及时发现异常工作电池并进行维护，可以保持整个电池组电池性能的一致性，提高整个电池组的工作效率，使用寿命以及使用安全性。
2、本发明在制造过程中只需要像标签一样在每个单体电池上粘贴所批量生产的温度检测装置，工艺操作简单廉价；在检测实施过程中不需要断开单体电池测量电信号就可以直接获得单体电池的衰减信息，尤其对于质量下降但依然能有小量工作电流状态的单体电池及早的发现检出，这对于整个电池组的正常工作状态和寿命将有很大益处。
3、与采用串联MOSFET开关检测电流的方法相比，本发明采用实时原位测试每个单体电池的温度变化来检测动力二次锂电池组中损坏的或者性能衰减的单体电池有着以下几个优势：
1)采用贴片式温度检测装置，可以直接将温度传感器粘贴到单体电池表面，工艺简单，成本更低。
2)由于每个单体电池的温度的测量相对独立，测量时无需与其他单体电池断开，可保证快速确定获取异常单体电池的位置，从而及时更换。
3)可以通过温度的测量确定单体电池的工作状态，预防电池组由于温度过高而爆炸。
附图说明
图1是本发明粘贴在单体电池上的位置示意图。
图2是本发明的组成结构示意图。
图中：1、温度传感器，2、标签传感器，3、微处理器，4、电源供给模块，5、无线发射模块，6、单体电池，7、温度检测装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-2所示，二次锂离子电池组中损坏电池快速检测系统，包括多个温度检测装置7和管理员控制端，所述的多个温度检测装置7通过无线网络与管理员控制端连接；所述的温度检测装置7粘贴在单体电池6的外表面，所述的管理员控制端安装在驾驶室内；
所述的温度检测装置7包括温度传感器1、标签传感器2、微处理器3、电源供给模块4和无线发射模块5；所述的温度传感器1和标签传感器2分别与微处理器3连接；所述的微处理器3经无线发射模块5与管理员控制端连接；所述的电源供给模块4分别与微处理器3和无线发射模块5连接；所述的温度传感器1、标签传感器2、微处理器3、电源供给模块4和无线发射模块5均打印在基板上；
所述的温度传感器1用于实时测量单体电池6的温度变化情况；
所述的标签传感器2用于标定温度传感器1对应的单体电池6的位置；
所述的微处理器3用于采集温度传感器1和标签传感器2的信号，发送给无线发射模块5，并管理电源供给模块4和无线发射模块5；
所述的无线发射模块5将微处理器3处理的结果传输到管理员控制端；
所述的管理员控制端用于收集从电池组发过来的实时信号，及时发现电池组是否有不正常工作的单体电池6，并进行及时维护。
进一步地，所述的基板是柔性衬底；所述的电源供给模块4是柔性薄膜锂离子电池。
二次锂离子电池组中损坏电池快速检测装置的检测方法，包括以下步骤：
B、电池组正常工作过程中的检测
在电池组正常工作放电过程中，电池组输出功率驱动电动车正常运行。在这种状态下，通过温度传感器1和标签传感器2分别获取每个单体电池6的实时温度和位置，并一起传送到微处理器3中，微处理器3将实时温度和位置处理成标准信号后发送给无线传输模块，无线传输模块经过无线网络将标准信号传输到管理员控制端。当单体电池6的实时温度超出在此状态下工作良好的电池温度3摄氏度以上时，即判断该单体电池6存在着输出性能衰减恶化的状态；而当电池温度低于其他正常工作电池1摄氏度状态下，认为已经损坏。并由管理员给予及时的维护。
B、电池组充电工作过程中的检测
在电池组充电过程中，单体电池6将发热；在这种状态下，通过温度传感器1和标签传感器2分别获取每个单体电池6的实时温度和位置，并一起传送到微处理器3中，微处理器3将实时温度和位置处理成标准信号后发送给无线传输模块，无线传输模块经过无线网络将标准信号传输到管理员控制端。当单体电池6的实时温度超出在此状态下工作良好的电池温度3摄氏度以上时，即判断该单体电池6存在着输出性能衰减恶化的状态；而当电池温度低于其他正常工作电池1摄氏度状态下，认为已经损坏。并由管理员给予及时的维护。
本发明的工作原理如下：
二次锂离子电池组在服役或者充放电过程中会伴随着温度的升高和降低，然而当单体电池6性能衰减较大或者是损坏如短路或者断路时，其温度变化将表现出与正常单体电池6不同，尤其在使用或者是充放电过程中。因此，根据该原理，可以通过实时原位的测量电池组中的每个单体电池6的温度变化情况，来及时找到损坏或者性能下降的单体电池6。如图1所示，本发明是在二次锂离子电池组成的动力电池组中每个单体电池6上紧贴电池的不锈钢外壳贴上温度检测装置7。温度检测装置7由五部分组成如图2：温度传感器1、标签传感器2、微处理器3、电源供给模块4和无线发射模块5。其中温度传感器1用于实时测量单体电池6的温度变化情况；标签传感器2用于标定该温度传感器1对应的单体电池6的位置，二者数据传输到微处理器3，然后经过无线发射模块5传输到管理员控制端，电源供给模块4采用柔性锂离子电池，对微处理器3和无线发射模块5供应电能。通过这种方式可以获取电池组中每个单体电池6的实时温度和位置，通过实时获取服役过程中单体电池6的温度变化情况以及对应的电池位置，迅速找到性能衰减或者坏掉的单体电池6。
本发明单体电池6的损坏和输出性能衰减恶化的温度变化标准是通过大量的试验和统计得出来的。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.二次锂离子电池组中损坏电池快速检测系统，其特征在于：包括多个温度检测装置(7)和管理员控制端，所述的多个温度检测装置(7)通过无线网络与管理员控制端连接；所述的温度检测装置(7)粘贴在单体电池(6)的外表面，所述的管理员控制端安装在驾驶室内；
所述的温度检测装置(7)包括温度传感器(1)、标签传感器(2)、微处理器(3)、电源供给模块(4)和无线发射模块(5)；所述的温度传感器(1)和标签传感器(2)分别与微处理器(3)连接；所述的微处理器(3)经无线发射模块(5)与管理员控制端连接；所述的电源供给模块(4)分别与微处理器(3)和无线发射模块(5)连接；所述的温度传感器(1)、标签传感器(2)、微处理器(3)、电源供给模块(4)和无线发射模块(5)均打印在基板上；
所述的温度传感器(1)用于实时测量单体电池(6)的温度变化情况；
所述的标签传感器(2)用于标定温度传感器(1)对应的单体电池(6)的位置；
所述的微处理器(3)用于采集温度传感器(1)和标签传感器(2)的信号，发送给无线发射模块(5)，并管理电源供给模块(4)和无线发射模块(5)；
所述的无线发射模块(5)将微处理器(3)处理的结果传输到管理员控制端；
所述的管理员控制端用于收集从电池组发过来的实时信号，及时发现电池组是否有不正常工作的单体电池(6)，并进行及时维护。
2.根据权利要求1所述的二次锂离子电池组中损坏电池快速检测系统，其特征在于：所述的基板是柔性衬底；所述的电源供给模块(4)是柔性薄膜锂离子电池。
3.二次锂离子电池组中损坏电池快速检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、电池组正常工作过程中的检测
在电池组正常工作放电过程中，电池组输出功率驱动电动车正常运行；在这种状态下，通过温度传感器(1)和标签传感器(2)分别获取每个单体电池(6)的实时温度和位置，并一起传送到微处理器(3)中，微处理器(3)将实时温度和位置处理成标准信号后发送给无线传输模块，无线传输模块经过无线网络将标准信号传输到管理员控制端；当单体电池(6)的实时温度超出在此状态下工作良好的电池温度3摄氏度以上时，即判断该单体电池(6)存在着输出性能衰减恶化的状态；而当电池温度低于其他正常工作电池1摄氏度状态下，认为已经损坏；并由管理员给予及时的维护；
B、电池组充电工作过程中的检测
在电池组充电过程中，单体电池(6)将发热；在这种状态下，通过温度传感器(1)和标签传感器(2)分别获取每个单体电池(6)的实时温度和位置，并一起传送到微处理器(3)中，微处理器(3)将实时温度和位置处理成标准信号后发送给无线传输模块，无线传输模块经过无线网络将标准信号传输到管理员控制端；当单体电池(6)的实时温度超出在此状态下工作良好的电池温度3摄氏度以上时，即判断该单体电池(6)存在着输出性能衰减恶化的状态；而当电池温度低于其他正常工作电池1摄氏度状态下，认为已经损坏；并由管理员给予及时的维护。
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