CN111102934A - 一种监测电芯膨胀及形变的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种监测电芯膨胀及形变的方法，包括检测装置；所述检测装置包括电池模组和光纤传感器两部分，所述电池模组由模组下外壳、模组上外壳、绝缘板、上隔板支架、底部托盘、顶部隔板、电芯连接块、电芯隔离片和电芯构成，所述光纤传感器由光纤解调器和位移光纤传感器构成。本发明的有益效果是：在储能电池模组有限的内部空间里，运用位移光纤传感器对电芯进行实时监测，不仅保证了储能方案的空间利用率，也实现了针对电芯胀包情况的监测功能，避免因电芯膨胀引发的安全事故，使得储能方案更为安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测方法，具体为一种监测电芯膨胀及形变的方法，属于电力设备监测技术领域。
背景技术
目前锂电池正被广泛应用于能源行业，比如便携式电子产品、助力车、电动汽车等等，在储能行业更是不可或缺的存在。而锂电池在正常工作时不可避免的会产生膨胀、变形等情况，主要原因是电芯在充电时锂离子会从正极脱出嵌入负极，这会引起负极层的间距变大，从而引发胀包现象。而且电芯越厚，其膨胀量也就越大。当电芯出现胀包情况，严重时会起火，而由于储能集装箱内部的电池包以及电气设备数量繁多，电池包起火后极易引发火灾，造成不可估量的损失。
目前在储能集装箱领域，由于需要保证储能方案的空间利用率，因此储能电池模组的内部空间十分有限，大部分传统的传感器由于探头体积过大，无法与电池模组进行集成设计，而现有技术方案，由于电池包内部并没有相应的监测电芯膨胀变形的设备，导致无法实时、有效的检测到电池包是否出现胀包现象。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种监测电芯膨胀及形变的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种监测电芯膨胀及形变的方法，包括检测装置；所述检测装置包括电池模组和光纤传感器两部分，所述电池模组由模组下外壳、模组上外壳、绝缘板、上隔板支架、底部托盘、顶部隔板、电芯连接块、电芯隔离片和电芯构成，所述光纤传感器由光纤解调器和位移光纤传感器构成；
所述模组下外壳与模组上外壳构成电池模组的壳体结构，且所述模组下外壳与模组上外壳之间通过机械螺钉进行连接，所述模组下外壳内部底端安置有底部托盘，所述模组上外壳的下表面安置有绝缘板，所述电芯通过卡放在底部托盘上安置于模组下外壳内，所述电芯的正负极柱之间通过电芯连接块进行连接，且所述电芯的上方卡放有顶部隔板，所述顶部隔板上板面连接有上隔板支架，所述电芯之间安插有电芯隔离片，且所述光纤解调器与电芯隔离片呈嵌入式安装在一起，所述位移光纤传感器与模组下外壳的侧板面进行连接；
其检测方法包括以下步骤：
步骤一、首先将底部托盘通过螺栓连接的方式与电池模组的模组下外壳进行固定；
其中，所述底部托盘材质为塑胶件，承载和隔开各个电芯，模组下外壳材质为钣金件，作为电池模组的外壳，承载各个元器件；
步骤二、然后将磷酸铁锂电芯逐一放入底部托盘的凹槽中，再放置顶部隔板于电芯上方；
步骤三、用焊接的方式固定电芯连接块与电芯的正负极柱，实现电芯之间的串并联连接；
步骤四、将位移光纤传感器嵌入电芯隔离片；
步骤五、然后将已经嵌入位移光纤传感器的电芯隔离片分别置于相邻电芯的中间，当电芯开始工作时，电芯隔离片不仅可以帮助电芯散热，内嵌的位移光纤传感器也可以开始监测；
步骤六、通过螺栓连接的方式将上隔板支架与模组上外壳固定，此时上隔板支架正好在光纤的正上方，亦可实现光纤位置的相对固定；
步骤七、通过螺栓连接的方式将光纤解调器与模组下外壳固定，再将光纤接入光纤解调器，完成相应电气部分的通讯连接；
步骤八、通过螺栓连接的方式将模组上外壳与模组下外壳固定，此时完成所有结构件及电气部件的固定与连接；
步骤九、电芯工作时，位移光纤传感器通过监测均匀分布的相位中发生的跳变现象而引起光谱分布的变化差值来实时监测位移变化差值，数据经由光纤送入解调器，通过对比实时参数与提前设置好的报警参数，就可以知道是否有电芯出现胀包现象，以此来实现储能电池模组内部的电芯膨胀及变形的监测功能。
作为本发明进一步的方案：所述电芯隔离片采用硅胶材质制成。
作为本发明进一步的方案：所述电芯之间通过顶部隔板进行相对固定。
本发明的有益效果是：该监测电芯膨胀及形变的方法设计合理，在储能电池模组有限的内部空间里，运用位移光纤传感器对电芯进行实时监测，光纤传感器相比较传统的传感器，不仅具有质轻、径小的特点，其监测性能和可靠性也更高，不仅保证了储能方案的空间利用率，也实现了针对电芯胀包情况的监测功能，避免因电芯膨胀引发的安全事故，使得储能方案更为安全可靠。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明位移光纤传感器安装结构示意图。
图中：1、模组下外壳，2、模组上外壳，3、绝缘板，4、上隔板支架，5、底部托盘，6、顶部隔板，7、电芯连接块，8、电芯隔离片，9、电芯，10、光纤解调器和11、位移光纤传感器。
具体实施方式
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。
请参阅图1～2，一种监测电芯膨胀及形变的方法，包括检测装置；所述检测装置包括电池模组和光纤传感器两部分，所述电池模组由模组下外壳1、模组上外壳2、绝缘板3、上隔板支架4、底部托盘5、顶部隔板6、电芯连接块7、电芯隔离片8和电芯9构成，所述光纤传感器由光纤解调器10和位移光纤传感器11构成；
所述模组下外壳1与模组上外壳2构成电池模组的壳体结构，且所述模组下外壳1与模组上外壳2之间通过机械螺钉进行连接，所述模组下外壳1内部底端安置有底部托盘5，所述模组上外壳2的下表面安置有绝缘板3，所述电芯9通过卡放在底部托盘5上安置于模组下外壳1内，所述电芯9的正负极柱之间通过电芯连接块7进行连接，且所述电芯9的上方卡放有顶部隔板6，所述顶部隔板6上板面连接有上隔板支架4，所述电芯9之间安插有电芯隔离片8，且所述光纤解调器10与电芯隔离片8呈嵌入式安装在一起，所述位移光纤传感器11与模组下外壳1的侧板面进行连接；
其检测方法包括以下步骤：
步骤一、首先将底部托盘5通过螺栓连接的方式与电池模组的模组下外壳1进行固定；
其中，所述底部托盘5材质为塑胶件，承载和隔开各个电芯，模组下外壳1材质为钣金件，作为电池模组的外壳，承载各个元器件；
步骤二、然后将磷酸铁锂电芯逐一放入底部托盘5的凹槽中，再放置顶部隔板6于电芯9上方；
步骤三、用焊接的方式固定电芯连接块7与电芯9的正负极柱，实现电芯9之间的串并联连接；
步骤四、将位移光纤传感器11嵌入电芯隔离片8；
步骤五、然后将已经嵌入位移光纤传感器11的电芯隔离片8分别置于相邻电芯9的中间，当电芯9开始工作时，电芯隔离片8不仅可以帮助电芯散热，内嵌的位移光纤传感器11也可以开始监测；
步骤六、通过螺栓连接的方式将上隔板支架4与模组上外壳2固定，此时上隔板支架4正好在光纤的正上方，亦可实现光纤位置的相对固定；
步骤七、通过螺栓连接的方式将光纤解调器10与模组下外壳1固定，再将光纤接入光纤解调器10，完成相应电气部分的通讯连接；
步骤八、通过螺栓连接的方式将模组上外壳2与模组下外壳1固定，此时完成所有结构件及电气部件的固定与连接；
步骤九、电芯9工作时，位移光纤传感器11通过监测均匀分布的相位中发生的跳变现象而引起光谱分布的变化差值来实时监测位移变化差值，数据经由光纤送入解调器10，通过对比实时参数与提前设置好的报警参数，就可以知道是否有电芯9出现胀包现象，以此来实现储能电池模组内部的电芯膨胀及变形的监测功能。
进一步的，在本发明实施例中，所述电芯隔离片8采用硅胶材质制成，具有导热、绝缘的作用。
进一步的，在本发明实施例中，所述电芯9之间通过顶部隔板6进行相对固定，以保证相邻电芯9互相之间不会接触。
工作原理：在使用该监测电芯膨胀及形变的方法时，在储能电池模组有限的内部空间里，运用位移光纤传感器10对电芯9进行实时监测，不仅保证了储能方案的空间利用率，也实现了针对电芯胀包情况的监测功能，避免因电芯膨胀引发的安全事故，使得储能方案更为安全可靠。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种监测电芯膨胀及形变的方法，包括检测装置；其特征在于：所述检测装置包括电池模组和光纤传感器两部分，所述电池模组由模组下外壳(1)、模组上外壳(2)、绝缘板(3)、上隔板支架(4)、底部托盘(5)、顶部隔板(6)、电芯连接块(7)、电芯隔离片(8)和电芯(9)构成，所述光纤传感器由光纤解调器(10)和位移光纤传感器(11)构成；
所述模组下外壳(1)与模组上外壳(2)构成电池模组的壳体结构，且所述模组下外壳(1)与模组上外壳(2)之间通过机械螺钉进行连接，所述模组下外壳(1)内部底端安置有底部托盘(5)，所述模组上外壳(2)的下表面安置有绝缘板(3)，所述电芯(9)通过卡放在底部托盘(5)上安置于模组下外壳(1)内，所述电芯(9)的正负极柱之间通过电芯连接块(7)进行连接，且所述电芯(9)的上方卡放有顶部隔板(6)，所述顶部隔板(6)上板面连接有上隔板支架(4)，所述电芯(9)之间安插有电芯隔离片(8)，且所述光纤解调器(10)与电芯隔离片(8)呈嵌入式安装在一起，所述位移光纤传感器(11)与模组下外壳(1)的侧板面进行连接；
其检测方法包括以下步骤：
步骤一、首先将底部托盘(5)通过螺栓连接的方式与电池模组的模组下外壳(1)进行固定；
其中，所述底部托盘(5)材质为塑胶件，承载和隔开各个电芯，模组下外壳(1)材质为钣金件，作为电池模组的外壳，承载各个元器件；
步骤二、然后将磷酸铁锂电芯逐一放入底部托盘(5)的凹槽中，再放置顶部隔板(6)于电芯(9)上方；
步骤三、用焊接的方式固定电芯连接块(7)与电芯(9)的正负极柱，实现电芯(9)之间的串并联连接；
步骤四、将位移光纤传感器(11)嵌入电芯隔离片(8)；
步骤五、然后将已经嵌入位移光纤传感器(11)的电芯隔离片(8)分别置于相邻电芯(9)的中间，当电芯(9)开始工作时，电芯隔离片(8)不仅可以帮助电芯散热，内嵌的位移光纤传感器(11)也可以开始监测；
步骤六、通过螺栓连接的方式将上隔板支架(4)与模组上外壳(2)固定，此时上隔板支架(4)正好在光纤的正上方，亦可实现光纤位置的相对固定；
步骤七、通过螺栓连接的方式将光纤解调器(10)与模组下外壳(1)固定，再将光纤接入光纤解调器(10)，完成相应电气部分的通讯连接；
步骤八、通过螺栓连接的方式将模组上外壳(2)与模组下外壳(1)固定，此时完成所有结构件及电气部件的固定与连接；
步骤九、电芯(9)工作时，位移光纤传感器(11)通过监测均匀分布的相位中发生的跳变现象而引起光谱分布的变化差值来实时监测位移变化差值，数据经由光纤送入解调器(10)，通过对比实时参数与提前设置好的报警参数，就可以知道是否有电芯(9)出现胀包现象，以此来实现储能电池模组内部的电芯膨胀及变形的监测功能。
2.根据权利要求1所述的一种监测电芯膨胀及形变的方法，其特征在于：所述电芯隔离片(8)采用硅胶材质制成。
3.根据权利要求1所述的一种监测电芯膨胀及形变的方法，其特征在于：所述电芯(9)之间通过顶部隔板(6)进行相对固定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 8050, 8 / F, 1033 Changning Road, Changning District, Shanghai 200050 Applicant after: Aopu (Shanghai) new energy Co.,Ltd. Address before: 201103 22 / F, building B, Dongyin center, No. 500, ruby Road, Changning District, Shanghai Applicant before: SHANGHAI YUYUAN POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Method for Monitoring the Expansion and Deformation of Electric Core Effective date of registration: 20221018 Granted publication date: 20210326 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Zhangyang Sub branch Pledgor: Aopu (Shanghai) new energy Co.,Ltd. Registration number: Y2022310000288 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231025 Granted publication date: 20210326 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Zhangyang Sub branch Pledgor: Aopu (Shanghai) new energy Co.,Ltd. Registration number: Y2022310000288 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Method for Monitoring Cell Expansion and Deformation Effective date of registration: 20231030 Granted publication date: 20210326 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Zhangyang Sub branch Pledgor: Aopu (Shanghai) new energy Co.,Ltd. Registration number: Y2023310000698 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |