CN107340478A - 一种温度和应变采集系统 - Google Patents

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王志龙
李鑫
范华明
钱龙
孟江波
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    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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Abstract

本发明公开一种温度和应变采集系统，包括电池模组、采集模块、模数转换模块及电池管理中央单元；采集模块包括温度采集模块和应变采集模块；温度采集模块包括光纤温度传感器和第一信号处理模块；应变采集模块包括光纤应变传感器和第二信号处理模块；光纤温度传感器用于采集电池模组的温度信息并输出第一光信号；光纤应变传感器用于采集电池模组的应变信息并输出第二光信号；第一信号处理模块与光纤温度传感器相连并将第一光信号转换成第一电压信号；第二信号处理模块与光纤应变传感器相连并将第二光信号转换成第二电压信号；第一信号处理模块和第二信号处理模块均与模数转换模块相连；模数转换模块还与电池管理中央单元相连。

Description

一种温度和应变采集系统
【技术领域】
本发明涉及电池模组技术领域，尤其涉及一种温度和应变采集系统。
【背景技术】
在能源危机日益严重的今天，新能源行业迅猛发展，电动汽车的数量越来越多。电池管理系统为保证电池系统安全无故障运行，需时刻采集电池模组温度、应变等信息；传统电池管理系统设计过程中，温度采集的方式是使用热敏电阻传感器，只能采集电池模组表面的温度，并且需要与被测电池模组直接接触，相互之间存在热传导，影响被测电池模组的温度分布，采集结果不佳；而在对电池模组的应变采集过程中，一般采用在电池模组的表面粘贴电阻应变片的方法，此方法只采集电池模组的外部应变，缺少对电池模组内部应变的监控和保护。
鉴于以上弊端，实有必要提供一种温度和应变采集系统以克服以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种可以采集电池模组内部温度和应变的采集系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种温度和应变采集系统，包括电池模组、采集模块、模数转换模块及电池管理中央单元；所述采集模块包括温度采集模块和应变采集模块；所述温度采集模块包括光纤温度传感器和第一信号处理模块；所述应变采集模块包括光纤应变传感器和第二信号处理模块；所述光纤温度传感器用于采集所述电池模组的温度信息并输出第一光信号；所述光纤应变传感器用于采集所述电池模组的应变信息并输出第二光信号；所述第一信号处理模块与所述光纤温度传感器相连并将所述第一光信号转换成第一电压信号；所述第二信号处理模块与所述光纤应变传感器相连并将所述第二光信号转换成第二电压信号；所述第一信号处理模块和所述第二信号处理模块均与所述模数转换模块相连；所述模数转换模块还与所述电池管理中央单元相连。
在一个优选实施方式中，所述光纤温度传感器和所述光纤应变传感器分别置于所述电池模组内部的温度热积点和强度薄弱点上。
在一个优选实施方式中，所述电池模组内部的温度热积点和强度薄弱点通过热力学仿真实验确定。
在一个优选实施方式中，所述第一信号处理模块包括第一光电转换模块和第一电流电压变换模块，所述第一光电转换模块与所述光纤温度传感器相连并将所述第一光信号转换成第一电流信号，所述第一电流电压变换模块与所述第一光电转换模块相连并将所述第一电流信号转换成第一电压信号。
在一个优选实施方式中，所述第二信号处理模块包括第二光电转换模块和第二电流电压变换模块，所述第二光电转换模块与所述光纤应变传感器相连并将所述第二光信号转换成第二电流信号，所述第二电流电压变换模块与所述第二光电转换模块相连并将所述第二电流信号转换成第二电压信号。
在一个优选实施方式中，所述第一电压信号和所述第二电压信号均为模拟信号，所述模数转换模块用于将所述第一电压信号和所述第二电压信号转换为对应的数字信号并输出到所述电池管理中央单元中。
在一个优选实施方式中，所述模数转换模块包括模数转换芯片和单片机，所述单片机用于控制所述模数转换芯片。
在一个优选实施方式中，所述温度和应变采集系统还包括放大模块，所述放大模块连接所述第一信号处理模块和第二信号处理模块及模数转换模块并将所述第一光信号和所述第二光信号进行放大然后输出到所述模数转换模块中。
与现有技术相比，本发明提供的温度和应变采集系统，利用热力学仿真实验确定电池模组内部的温度热积点和强度薄弱点，并将光纤温度传感器和光纤应变传感器分别置于电池模组内部的温度热积点和强度薄弱点上，可以采集电池模组内部的温度和应变信息，增强对电池模组的监控和保护。
【附图说明】
图1为本发明温度和应变采集系统的结构原理图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，图1为本发明提供的一种温度和应变采集系统100的结构原理图。所述温度和应变采集系统100包括电池模组10、采集模块20、模数转换模块30及电池管理中央单元40。
具体的，所述采集模块20包括温度采集模块21和应变采集模块22。所述温度采集模块21包括光纤温度传感器210和第一信号处理模块211；所述应变采集模块22包括光纤应变传感器220和第二信号处理模块221。所述光纤温度传感器210用于采集所述电池模组10的温度信息并输出第一光信号；所述光纤应变传感器220用于采集所述电池模组10的应变信息并输出第二光信号。具体的，所述光纤温度传感器210和所述光纤应变传感器220分别置于所述电池模组10内部的温度热积点和强度薄弱点上。本实施方式中，所述电池模组10内部的温度热积点和强度薄弱点通过热力学仿真实验确定，防止因采集点选取不当造成测量效果不佳等问题。所述光纤温度传感器210和所述光纤应变传感器220均具有测量精度高、体积小、质量轻及可自由弯曲等优点，容易实现对电池模组10内部的温度和应变的实时采集。
所述第一信号处理模块211与所述光纤温度传感器210相连并将所述第一光信号转换成第一电压信号；所述第二信号处理模块221与所述光纤应变传感器220相连并将所述第二光信号转换成第二电压信号。具体的，所述第一信号处理模块211包括第一光电转换模块212和第一电流电压变换模块213，所述第一光电转换模块212与所述光纤温度传感器210相连并将所述第一光信号转换成第一电流信号；所述第一电流电压变换模块213与所述第一光电转换模块212相连并将所述第一电流信号转换成第一电压信号。所述第二信号处理模块221包括第二光电转换模块222和第二电流电压变换模块223，所述第二光电转换模块222与所述光纤应变传感器220相连并将所述第二光信号转换成第二电流信号；所述第二电流电压变换模块223与所述第二光电转换模块222相连并将所述第二电流信号转换成第二电压信号。
所述第一信号处理模块211和所述第二信号处理模块221均与所述模数转换模块30相连。所述模数转换模块30还与所述电池管理中央单元40相连。本实施方式中，所述第一电压信号和所述第一电压信号均为模拟信号，所述模数转换模块30用于将所述第一电压信号和所述第二电压信号转换为对应的数字信号。所述模数转换模块30包括模数转换芯片31和单片机32，所述单片机32用于控制所述模数转换芯片31。所述模数转换模块30还与所述电池管理中央单元40相连并将所述数字信号输出到所述电池管理中央单元40中，完成对所述电池模组10内部的温度和应变信息的采集。
进一步的，所述温度和应变采集系统100还包括放大模块50，所述放大模块50连接所述第一信号处理模块211和第二信号处理模块221及模数转换模块30，并将所述第一光信号和所述第二光信号进行放大然后输出到所述模数转换模块30中。所述放大模块50起到降低噪声、提高增益的作用，以便兼容很弱的信号。
本发明提供的温度和应变采集系统100的工作原理如下：
首先，利用热力学仿真实验确定所述电池模组10内部的温度热积点和强度薄弱点，然后将所述光纤温度传感器210和所述光纤应变传感器220分别置于所述电池模组10内部的温度热积点和强度薄弱点上；接着，所述光纤温度传感器210和所述光纤应变传感器220分别实时采集所述电池模组10内部的温度和应变信息，并输出对应的第一光信号和第二光信号到所述第一信号处理模块211和所述第二信号处理模块221中；所述第一光信号依次通过所述第一信号处理模块211内的第一光电转换模块212和第一电流电压变换模块213转换成第一电压信号；所述第二光信号依次通过所述第二信号处理模块221的第二光电转换模块222和第二电流电压变换模块223转换成第二电压信号；所述第一电压信号和所述第二电压信号经所述放大模块50放大后输出到所述模数转换模块30中；所述模数转换模块30将所述第一电压信号和所述第二电压信号分别转换成对应的数字信号并输出到所述电池管理中央单元40中，完成对所述电池模组10内部的温度和应变信息的采集。
本发明提供的温度和应变采集系统，利用热力学仿真实验确定电池模组内部的温度热积点和强度薄弱点，并将光纤温度传感器和光纤应变传感器分别置于电池模组内部的温度热积点和强度薄弱点上，可以采集电池模组内部的温度和应变信息，增强对电池模组的监控和保护。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (8)

1.一种温度和应变采集系统，包括电池模组、采集模块、模数转换模块及电池管理中央单元；其特征在于：所述采集模块包括温度采集模块和应变采集模块；所述温度采集模块包括光纤温度传感器和第一信号处理模块；所述应变采集模块包括光纤应变传感器和第二信号处理模块；所述光纤温度传感器用于采集所述电池模组的温度信息并输出第一光信号；所述光纤应变传感器用于采集所述电池模组的应变信息并输出第二光信号；所述第一信号处理模块与所述光纤温度传感器相连并将所述第一光信号转换成第一电压信号；所述第二信号处理模块与所述光纤应变传感器相连并将所述第二光信号转换成第二电压信号；所述第一信号处理模块和所述第二信号处理模块均与所述模数转换模块相连；所述模数转换模块还与所述电池管理中央单元相连。
2.如权利要求1所述的温度和应变采集系统，其特征在于：所述光纤温度传感器和所述光纤应变传感器分别置于所述电池模组内部的温度热积点和强度薄弱点上。
3.如权利要求2所述的温度和应变采集系统，其特征在于：所述电池模组内部的温度热积点和强度薄弱点通过热力学仿真实验确定。
4.如权利要求1所述的温度和应变采集系统，其特征在于：所述第一信号处理模块包括第一光电转换模块和第一电流电压变换模块，所述第一光电转换模块与所述光纤温度传感器相连并将所述第一光信号转换成第一电流信号，所述第一电流电压变换模块与所述第一光电转换模块相连并将所述第一电流信号转换成第一电压信号。
5.如权利要求1所述的温度和应变采集系统，其特征在于：所述第二信号处理模块包括第二光电转换模块和第二电流电压变换模块，所述第二光电转换模块与所述光纤应变传感器相连并将所述第二光信号转换成第二电流信号，所述第二电流电压变换模块与所述第二光电转换模块相连并将所述第二电流信号转换成第二电压信号。
6.如权利要求1所述的温度和应变采集系统，其特征在于：所述第一电压信号和所述第二电压信号均为模拟信号，所述模数转换模块用于将所述第一电压信号和所述第二电压信号转换为对应的数字信号并输出到所述电池管理中央单元中。
7.如权利要求6所述的温度和应变采集系统，其特征在于：所述模数转换模块包括模数转换芯片和单片机，所述单片机用于控制所述模数转换芯片。
8.如权利要求1所述的温度和应变采集系统，其特征在于：所述温度和应变采集系统还包括放大模块，所述放大模块连接所述第一信号处理模块和第二信号处理模块及模数转换模块并将所述第一光信号和所述第二光信号进行放大然后输出到所述模数转换模块中。
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