CN113074825A - 一种监测电池包内单体电池温度变化的系统及方法 - Google Patents

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张宁
詹涵
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Abstract

本发明公开了一种监测电池包内单体电池温度变化的系统及方法，包括：电池包内每一个单体电池均连接热电偶丝的热端，所述热电偶丝的冷端连接在一起，并通过补偿导线引出电池包，然后连接至温度变送模块；所述温度变送模块能够基于热电偶丝检测到的温度变化判断电池包内部的温度变化趋势。本发明热电偶丝布置在单节电池内部，比布置在外部更能反映电池真实温度，受外界环境温度较小，且温度变化响应更快。

Description

一种监测电池包内单体电池温度变化的系统及方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种监测电池包内单体电池温度变化的系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
锂离子电池能量密度高、循环寿命长，自放电小，在消费电子、汽车等领域得到广泛应用。而随着性能要求的不断提高，锂离子电池需要更高的充放电倍率和更高能量密度。这些参数的提升使得电池的热失控风险增加，而这类风险对于装载大量锂离子电池的电动汽车、储能电站等是不可接受的。
目前，电动汽车及储能电站的电池温度通常是测试单节电池外部的温度获得的，例如测试电池外表面温度或者负极耳温度。然而此种做法存在三个问题：
(1)外部温度易受环境干扰；发热在单节电池壳体内部，温差大，难以反映真实温度；
(2)热失控初始仅发生在单节电池内某一单体上，监测单节壳体温度响应过慢；
(3)限于成本，往往每隔1-2个单节电池布置1个温度传感器，未同时监控所有电池。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种监测电池包内单体电池温度变化的系统及方法，通过布置在单节电池包内部的热电偶丝，实现了单节电池包内所有单体电池的监控，相比布置在单节电池包极耳或者外部，能更加迅速的检测到某一单体电池的热失控。
在一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种监测电池包内单体电池温度变化的系统，包括：电池包内每一个单体电池均连接热电偶丝的热端，所述热电偶丝的冷端连接在一起，并通过补偿导线引出电池包，然后连接至温度变送模块；所述温度变送模块能够基于热电偶丝检测到的温度变化判断电池包内部的温度变化趋势。
进一步地，通过加热极耳胶使得热电偶丝固定在单体电池的设定位置。
进一步地，根据单节电池包内单体电池的数量及电池种类，确定电池单体发生自发热或者热失控时，温度变送模块检测到的温度变化。
进一步地，各单体电池连接的热电偶丝串联连接或者并联连接。
进一步地，所述电池包为多节单体锂电池并联而成，所述单体锂电池包括但不限于磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂。
进一步地，所述热电偶丝的直径为0～2mm。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种监测电池包内单体电池温度变化的方法，包括：
将电池包内每一个单体电池均连接热电偶丝的热端，将热电偶丝的冷端连接在一起，并通过补偿导线引出电池包，然后连接至温度变送模块；
通过温度变送模块检测到的温度变化判断电池包内部的温度变化趋势，进而判断单体电池是否发生自发热或者热失控。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)热电偶丝布置在单节电池内部，比布置在外部更能反映电池真实温度，受外界环境温度较小，且温度变化响应更快；
2)热电偶丝串联或并联引出，仅使用一个温度变送模块即可监控单节内所有单体电池温度的突变，成本更低。
3)实现了单节电池内所有单体电池的监控，相比布置在单节电池极耳或者外部，能更加迅速的检测到某一单体电池的热失控。
本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例中监测电池包内单体电池温度变化的系统结构示意图；
其中，1.温度变送模块，2.补偿导线外壳，3.补偿导线，4.电池包，5.热电偶丝的热端，6.单体电池。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
根据本发明实施例，公开了一种监测电池包内单体电池温度变化的系统，如图1所示，包括：电池包4内每一个单体电池6均连接热电偶丝的热端5，热电偶丝的冷端连接在一起，并通过补偿导线3引出电池包，然后连接至温度变送模块1；引出电池包的补偿导线外部设置补偿导线外壳2，温度变送模块1能够基于热电偶丝检测到的温度变化判断电池包内部的温度变化趋势。
本实施例中，电池包由任意种类单体锂电池并联而成，单体锂电池不限于磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等电极材料，电池包也不限于软包、圆柱等电池外形。
固定热电偶丝的材料可以是极耳胶，也可以是其他绝缘稳定的固定材料。
热电偶丝的连接方式可以是串联，也可以是并联；热电偶丝的直径为0～2mm，材料不限。
本实施例使用多个热电偶丝热端来测量各个单体电池内部的温度，所有的热电偶丝的冷端最后都接在一起；如果某个单节电池发生温度急速上升，只需要一个温度变送模块1就可以检测到电位差的变化，能够监控出电池的热失控。
在另一些实施方式中，公开了一种监测电池包内单体电池温度变化的方法，具体过程如下：
根据单节电池内单体电池数量确定测试点数；根据测温点数选取相同数量热电偶丝；取适量极耳胶，与热电偶丝热端置于预选位置，加热极耳胶使得热电偶丝固定在此处；将热电偶丝串联，冷端全部通过补偿导线引出；单节电池封装，通过引出的补偿导线将热电偶连接至温度变送模块1；监测电池温度时，一个温度变送模块1即可采集监测单节电池内所有单体电池的温度突变。
根据单节电池包内单体电池的数量及电池种类，确定电池单体发生自发热或者热失控时，温度变送模块1检测到的温度变化；按照电池热失控的缓慢自热失控起始温度来设定初始的热失控预警，显示电池热失控开始发生。
电池发生热失控的时候，检测是否有温度的快速升高的趋势，如果温度高并且产生快速升高的趋势，就认为产生热失控。
预警温度会随单节电池内单体数量及电池种类工艺变化，下面以NCM811，5节单体并联为例进行说明。NCM811电池的SEI膜热分解，缓慢自发热起始温度为60～120℃，正极材料分解导致的热失控触发温度为250℃左右，耐高温隔膜崩溃温度为300℃以上。
自发热阶段温升上升较慢，无温度突变，预警温度应为60℃；热失控发生时，单体电池温度从250℃几秒内升至700℃以上，假设其余单体正常工作，温度在40℃左右，在五节单体电池并联的单节电池的温度采集上表现应为数值从100℃以下迅速攀升至接近200℃，五节单体电池正常工作时无法出现类似温升。
即使用温度变送模块监测时，显示温度为60℃以上时，可以认为电池已出现自发热，显示温度从100℃以下攀升至接近200℃时，可以认为已经有单体电池发生热失控。
本实施例只使用热电偶丝作为测温的温度传感器，并不是热电偶，相比于热电偶价格比较低，成本更加合适。并且由于热电偶丝的冷端全部接在一起，仅仅需要一个温度的检测电路就可以监控全部的热电偶丝，成本更加低廉。但是由于所有的单体电池都能使用热电偶丝监控，只要有一个单体电池产生温度急剧上升，就可以在检测电路中找到对应的情况进行判断，进行电池热失控的监控。相比于其他的预警装置结构更加简单，而且成本更加低廉。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种监测电池包内单体电池温度变化的系统，其特征在于，包括：电池包内每一个单体电池均连接热电偶丝的热端，所述热电偶丝的冷端连接在一起，并通过补偿导线引出电池包，然后连接至温度变送模块；所述温度变送模块能够基于热电偶丝检测到的温度变化判断电池包内部的温度变化趋势。
2.如权利要求1所述的一种监测电池包内单体电池温度变化的系统，其特征在于，通过加热极耳胶使得热电偶丝固定在单体电池的设定位置。
3.如权利要求1所述的一种监测电池包内单体电池温度变化的系统，其特征在于，根据单节电池包内单体电池的数量及电池种类，确定电池单体发生自发热或者热失控时，温度变送模块检测到的温度变化。
4.如权利要求1所述的一种监测电池包内单体电池温度变化的系统，其特征在于，各单体电池连接的热电偶丝串联连接或者并联连接。
5.如权利要求1所述的一种监测电池包内单体电池温度变化的系统，其特征在于，所述电池包为多节单体锂电池并联而成，所述单体锂电池包括但不限于磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂。
6.如权利要求1所述的一种监测电池包内单体电池温度变化的系统，其特征在于，所述热电偶丝的直径为0～2mm。
7.一种监测电池包内单体电池温度变化的方法，其特征在于，包括：
将电池包内每一个单体电池均连接热电偶丝的热端，将热电偶丝的冷端连接在一起，并通过补偿导线引出电池包，然后连接至温度变送模块；
通过温度变送模块检测到的温度变化判断电池包内部的温度变化趋势，进而判断单体电池是否发生自发热或者热失控。
8.如权利要求7所述的一种监测电池包内单体电池温度变化的方法，其特征在于，根据单节电池包内单体电池的数量及电池种类，确定电池单体发生自发热或者热失控时，温度变送模块检测到的温度变化。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101158607A (zh) * 2007-10-09 2008-04-09 新源动力股份有限公司 燃料电池内部温度测量方法
CN101251424A (zh) * 2008-03-31 2008-08-27 重庆长安汽车股份有限公司 混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统
CN204167442U (zh) * 2014-11-20 2015-02-18 深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心 锂电池组温度监控系统
CN107342443A (zh) * 2017-08-01 2017-11-10 中国科学技术大学 一种用于监测大型锂离子电池热失控发生发展过程中内部温度与压力变化的装置
US20190326649A1 (en) * 2017-01-09 2019-10-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module with thermocouple unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101158607A (zh) * 2007-10-09 2008-04-09 新源动力股份有限公司 燃料电池内部温度测量方法
CN101251424A (zh) * 2008-03-31 2008-08-27 重庆长安汽车股份有限公司 混合动力汽车用动力电池组的温度检测系统
CN204167442U (zh) * 2014-11-20 2015-02-18 深圳出入境检验检疫局工业品检测技术中心 锂电池组温度监控系统
US20190326649A1 (en) * 2017-01-09 2019-10-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery module with thermocouple unit
CN107342443A (zh) * 2017-08-01 2017-11-10 中国科学技术大学 一种用于监测大型锂离子电池热失控发生发展过程中内部温度与压力变化的装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蒋万翔等: "《传感器技术及应用》", 31 December 2018, 哈尔滨工程大学出版社 *

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