CN115792664A - 一种电池参数检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池检测技术领域，提供一种电池参数检测装置，包括，光纤传感解调仪，用于产生检测光信号；第一传感器组件设置于电池的内部，与光纤传感解调仪连接，用于接收检测光信号，并产生第一反射光信号；第二传感器组件贴合在电池的壳体外侧，与光纤传感解调仪通过光纤连接，用于通过光纤接收检测光信号，并产生第二反射光信号；光纤传感解调仪，还用于通过光纤接收第一反射光信号和第二反射光信号转换为第一数字信号，以计算电池参数。通过设置第一传感器组件和第二传感器组件分别与光纤传感仪连接，可以直接的检测到电池内部的各项参数，并且还可以结合检测到的电池的外部参数，以对内部参数起到参考和修正，能够有效保证检测精度。

Description

一种电池参数检测装置

技术领域

本申请涉及电池检测技术领域，尤其涉及一种电池参数检测装置。

背景技术

近年来，新能源汽车及储能蓄能电站快速发展，尤其是锂电池由于具有高能量密度和较高的循环使用寿命等优越性得到广泛应用。但是锂电池在充放电过程中由于其内部发生化学、电化学反应等原因需要考虑使用寿命和安全问题，特别是大容量锂电池能量密度大、危险系数高，所以实时监测大容量锂电池的温度变化、壳体内部电芯形变、电解液浓度变化等参数，对锂电池全生命周期研究具有重要意义。

目前市面上针对锂电池的实时在线状态监测多为电池外部温度信息监测，近几年采用光纤传感的方式进入电池内部进行相关参数监测也提出了一些方法。但是由于光纤传感解调系统造价较高，并且测量单一品种并不能完全反映锂电池工作状态。因此，检测精度较低。

发明内容

本申请提供了一种电池参数检测装置，以解决电池检测设备中精度较低的问题。

本申请提供一种电池参数检测装置，包括光纤传感解调仪，位于电池的外部，用于产生检测光信号；第一传感器组件，设置于电池的内部，且与光纤传感解调仪通过光纤连接，用于通过光纤接收检测光信号，并对检测光信号进行反射，产生第一反射光信号；第二传感器组件，贴合在电池的壳体外侧，且与光纤传感解调仪通过光纤连接，用于通过光纤接收检测光信号，并对检测光信号进行反射，产生第二反射光信号；光纤传感解调仪，还用于通过光纤接收第一反射光信号和第二反射光信号，将第一反射光信号和第二反射光信号转换为第一数字信号，并基于第一数字信号计算电池参数。

可选的，光纤传感解调仪包括激光驱动模块、光源模块、分路模块；激光驱动模块用于向光源模块发出开启信号；光源模块用于在接收开启信号后，产生检测光信号，并将检测光信号发送至分路模块；分路模块用于接收检测光信号，将检测光信号分为N路光信号，并将N路光信号分别发送至第一传感器组件和/或第二传感器组件。

可选的，光纤传感解调仪还包括第一环形器模块和第一波分模块；第一环形器模块用于接收N路光信号中的N-1路光信号，并将N-1路光信号发送至第一传感器组件；第一传感器组件用于对N-1路光信号进行反射，得到第一反射光信号，第一反射光信号包含N-1路光信号对应的N-1路反射光信号；第一环形器模块还用于接收第一反射光信号，并将第一反射光信号发送至第一波分模块；第一波分模块用于对第一反射光信号中的N-1路反射光信号进行分光，得到2·（N-1）路反射光信号，其中，2·（N-1）路反射光信号包括第一波段的N-1路反射光信号和第二波段的N-1路反射光信号，第一波段和第二波段不同。

可选的，光纤传感解调仪还包括第二环形器模块和第二波分模块；第二环形器模块用于接收N路光信号中的1路光信号，并将1路光信号发送至第二传感器组件；第二传感器组件用于对1路光信号进行反射，得到第二反射光信号，第二反射光信号包含1路光信号对应的1路反射光信号；第二环形器模块还用于接收第二反射光信号，并将第二反射光信号发送至第二波分模块；第二波分模块用于获取第二反射光信号中的第三波段。

可选的，第二传感器组件通过复合光纤与光纤传感解调仪相连接，复合光纤包括光纤和电缆；第二传感器组件还用于向光纤传感解调仪发送第二数字信号；光纤传感解调仪还用于基于第二数字信号计算电池参数。

可选的，光纤传感解调仪还包括光电转换模块、数据采集模块、处理模块和显示模块；光电转换模块用于接收第一反射光信号和第二反射光信号，将第一反射光信号转换为第一电信号，将第二反射信号转换为第二电信号，并将第一电信号和第二电信号发送至数据采集模块；数据采集模块用于将第一电信号和第二电信号转化为第一数字信号，并将第一数字信号发送至处理模块；处理模块，用于基于第一数字信号计算电池参数；显示模块用于显示电池参数。

可选的，第一传感器组件包括光栅应变传感器、光栅温度传感器和石英玻璃探针；光栅应变传感器和光栅温度传感器贴合在光纤上；石英玻璃探针熔融在光纤的端部，且石英玻璃探针背离光纤的一端呈圆锥结构，圆锥结构的锥角为直角。

可选的，第一传感器组件为多组，多组第一传感器组件串联设置；其中，多组第一传感器组件设置在电池的电芯的外层隔膜上，至少一组第一传感器组件设置在电芯中间层负极与隔膜之间，且多组第一传感器组件设置在同一水平面上。

可选的，第二传感器组件的壳体贴合在电池的外壁面；壳体内设有光栅温度传感器、电子温度传感器；光栅温度传感器的数量为多个，多个光栅温度传感器串联在电子温度传感器的电路板上。

可选的，连接器，连接器设置在电池的壳体上，并与电池的腔体连通；第一传感器组件和第二传感器组件分别通过连接器与光纤传感解调仪相连接。

本申请提供的电池参数检测装置，光纤传感解调仪，位于电池的外部，用于产生检测光信号；第一传感器组件，设置于电池的内部，且与光纤传感解调仪通过光纤连接，用于通过光纤接收检测光信号，并对检测光信号进行反射，产生第一反射光信号；第二传感器组件，贴合在电池的壳体外侧，且与光纤传感解调仪通过光纤连接，用于通过光纤接收检测光信号，并对检测光信号进行反射，产生第二反射光信号；光纤传感解调仪，还用于通过光纤接收第一反射光信号和第二反射光信号，将第一反射光信号和第二反射光信号转换为第一数字信号，并基于第一数字信号计算电池参数。通过设置内置式的第一传感器组件和外置式的第二传感器组件分别与光纤传感仪连接，第一传感器组件能够直接与电池的电芯接触，因此可以直接的检测到电池内部的各项参数，并且，第二传感器组件还可以用于检测电池的外部参数，对内部参数起到参考和修正，能够有效保证检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中电池参数检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施中光纤检测的系统结构示意图；

图3为本申请实施例中第一传感器组件的结构示意图；

图4为本申请实施例中第二传感器组件的结构示意图；

图5为本申请实施例连接器的结构示意图之一；

图6为本申请实施例连接器的结构示意图之二；

图7为本申请实施例连接器中密封塞的结构示意图；

图8为本申请实施例连接器内部结构示意图之一；

图9为本申请实施例连接器内部结构示意图之二。

图示说明：

其中，10-光纤传感解调仪，110-激光驱动模块，111-光源模块，112-分路模块，113-第一环形器模块，114-第一波分模块，115-第二环形器模块，116-第二波分模块，117-光电转换模块，118-数据采集模块，119-处理模块，120-显示模块；

20-第一传感器组件，210-石英玻璃探针，211-端部；

30-第二传感器组件，310-第二传感器组件的壳体，311-保护套口；

40-连接器，410-顶盖，411-外壳体，412-外连通管，413-盖体通孔组，414-密封塞，415-图钉帽，416-内连通管，417-光连通接口、418-电连接接口、419-L型凹陷。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

目前大容量电池的检测方法多采用外部检测检测的方式检测电池的温度。而改进后采用光纤进行插入电池内部的检测方式，由于造价较高影响生产成本，并且检测数据较为单一，影响检测精度。

本发明针对上述方法的不足，提出了一种低成本大容量电池多参数检测装置，通过采用调制控制多光源阵列，应用光纤传感器检测电池内部电芯的形变、温度及电解质折射率的变化，并采用高精度光电温度传感器兼具检测电池外壳体表面温度和作为光纤传感解调仪的校正标准的特点，降低了光纤传感检测大容量电池的系统成本。并且，该装置结构简单，功耗小，安装方便，能够直接的测量电池内部的多种参数，有效保证检测精度。

图1，本申请实施例中电池参数检测装置的结构示意图。

参见图1，本申请提供的电池参数检测装置包括光纤传感解调仪10、第一传感器组件20和第二传感器组件30。光纤传感解调仪10设置在电池的外部，与电池内部连通。光纤传感解调仪10用于产生检测光信号，可以将产生的检测光信号传递至第一传感器组件20和第二传感器组件30。并通过第一传感器组件20和第二传感器组件30反射回的光信号计算电池的参数。

其中，第一传感器组件20设置在电池的内部，也就是说，第一传感器组件20是内置式的传感器组件。第一传感器组件20可以通过光纤接收到光纤传感解调仪10发出的检测光信号，将该检测光信号反射，产生第一反射光信号，并将第一反射光信号反射回光纤传感解调仪10。

第二传感器组件30设置在电池的外部，也就是说，第二传感器组件30是外置式的传感器组件。第二传感器组件30可以通过光纤接收到光纤传感解调仪10发出的检测光信号，将该检测光信号反射，产生第二反射光信号，并将第二反射光信号反射回光纤传感解调仪10。

光纤传感解调仪10不仅可以通过光纤向第一传感器组件20和第二传感器组件30发送检测光信号，还可以通过光纤接收第一传感器组件20反射回的第一反射光信号和第二传感器组件30反射回的第二反射光信号。在接收到第一反射光信号和第二反射光信号后，光纤传感解调仪10将第一反射光信号和第二反射光信号转换为第一数字信号，并基于第一数字信号计算电池的参数。

具体的，本申请实施例中，通过设置与光纤传感解调仪10连接的内置式第一传感器组件20和外置式第二传感器组件30，能够有效的检测到电池的内部情况，并通过第一传感器组件20传递的第一反射光信号，计算得到多种电池参数。并且，第二传感器组件30设置在电池的外部，通过检测电池外部的壳体参数（例如电池的外部壳体温度）进一步结合第一传感器组件20反射的第一反射信号，能够对第一传感器组件20检测到的参数起到修正和参考的作用，有效保证电池参数的检测精度。其中，电池参数包括电池的剩余电量，电池损耗情况，电池的温度等参数。

可以理解的是，第一传感器组件20是设置在电池的内部，具体设置在电池的电芯位置。也就是说，第一传感器组件20能够直接与电池的电芯接触，因此可以直接的检测到电池内部的各项参数，并且第二传感器组件30可以检测电池的外部参数，以对内部参数起到参考和修正，能够有效保证检测精度。

图2为本申请实施例光线检测系统结构示意图。

如图2所示，光纤传感解调仪10包括激光驱动模块110、光源模块111和分路模块112。激光驱动模块110与光源模块111相连接，用于控制光源模块111的启闭。在需要对电池进行检测时，激光驱动模块110向光源模块111发出开启信号，以开启光源模块111。

光源模块111分别与激光驱动模块110和分路模块112相连接，光源模块111在接收到激光驱动模块110发出的开启信号后，产生检测光信号，并将检测光信号发送至分路模块112。

分路模块112用于将检测光信号进行分路操作。分路模块112在接收到检测光信号后，将检测光信号分为N路光信号，并将N路光信号分别发送至第一传感器组件20和/或第二传感器组件30，以实现将检测信号分别传递至第一传感器组件20和第二传感器组件30。

具体地，分路模块112可以单独将光信号传递至第一传感器组件20或第二传感器组件30，或，分路模块112可以将光信号传递至第一传感器组件20和第二传感器组件30。也就是说，可根据实际的检测情况，可针对性的控制光信号传送路径。

在一个可行的实施例中，光源模块111为阵列光源，由至少一个VERTILAS公司生产的VCSEL-1530nm激光器和780nm激光二极管组成。本实施例采用1个VCSEL激光器提供1528.2nm-1531.7nm的扫描光源，以及1个提供780nm白光光源的激光二极管。激光驱动模块110可以对光源模块111进行温度、电流电压调节控制，并且设计相同参数的光电二极管作为补偿光电二极管，消除外界环境变化特别是温度对光电二极管的暗电流的影响，提高被检测光的准确性和稳定性。

本实施例中的VCSEL激光器可以更换成波长范围更宽的扫描光源，从而对于测量温度、应变的波长范围更大；另外，激光二极管不限红外或紫外激光二极管，还可以是包括其他波长的白光激光器。

如图2所示，光纤传感解调仪10还包括第一环形器模块113和第一波分模块114。

第一环形器模块113连接在分路模块112和第一传感器组件20之间，第一环形器模块113用于接收N路光信号中的N-1路光信号，并将N-1路光信号发送至第一传感器组件20。第一传感器组件20在接收到N-1路光信号后，将其反射，并向第一环形器模块113发送第一反射光信号（其中，第一反射信号包括N-1路光信号对应的N-1路反射光信号）。第一环形器模块113用于将接收到的第一反射光信号从特定的通道发出。如图2所示为例，第一环形器模块113是从右侧接收第一反射光信号，并将第一反射光信号发送至位于下方的第一波分模块114。也就是说，通过设置第一环形器模块113，可以灵活设置光纤传感解调仪10内的其他部件，能够合理利用安装空间。

第一波分模块114用于接收第一环形器模块113发送的N-1路光信号对应的N-1路反射光信号，并将其进行分光，例如，将其进行两倍分光，得到2·（N-1）路反射光信号。其中，2·（N-1）路反射光信号中包括第一波段的N-1路反射光信号和第二波段的N-1路反射光信号。也就是说，第一波分模块114用于将不同波段的光进行分路传送，这样可以得到不同波段发射光信号中携带的不同的电池参数，以实现集成化的参数检测。

如图2所示，光纤传感解调仪10还包括第二环形器模块115和第二波分模块116。

第二环形器模块115连接在分路模块112和第二传感器组件30之间。第二环形器模块115用于接收N路光信号中的1路光信号，并将1路光信号发送至第二传感器组件30。第二传感器组件30在接收到1路光信号后，将其反射，并向第二环形器模块115发送第二反射信号（其中，第二反射信号包括1路光信号对应的1路反射光信号）。第二环形器模块115用于将接收到的第二反射信号从特定的通道发出。如图2所示为例，第二环形器模块115是从左侧接收第二反射光信号，并将第二反射光信号发送至位于下方的第二波分模块116。也就是说，通过设置第二环形器模块115，可以灵活设置光纤传感解调仪10内的其他部件，能够合理利用安装空间。

第二波分模块116用于接收第二环形器模块115发送的1路光信号对应的1路反射光信号，并将其分光，得到1路反射光信号，其中，1路反射光信号中包括第三波段的反射光信号。可见，由于采集到的不同波段的光信号，光纤传感解调仪10可显示不同的电池参数，相对于单一设备对应单一参数的检测方式而言，本申请实施例提供的光纤传感解调仪10能够有效检测多种数据，起到节约生产成本的作用。

值得注意的是，图2中所示第二波分模块116分出1路反射光信号，并不代表第二波分模块116仅能发出1路反射光信号。事实上，本申请实施例中第二波分模块116也可以将光信号进行二倍分光以实现发出2路反射光信号。图2仅为众多分光情况中的一种。

在一些实施例中，第二传感器组件30通过复合光纤与光纤传感解调仪10相连接，其中，复合光纤包括光纤和电缆。这样，第二传感器组件30不仅可以向光纤传感解调仪10传递光信号，还用于向光纤传感解调仪10发送第二数字信号，光纤传感解调仪10还用于接收第二数字信号，并基于第二数字信号计算电池参数。

具体地，本申请实施例中的电池参数检测装置不仅可以接收不同波段的光信号，还可以直接接收第二传感器组件30发送的数字信号。也就是说，本申请中信号的载体也是不同的，进而可以通过多种信号更好的计算电池参数，有效保证检测精度，并且有利于节约生产成本。

如图2所示，光纤传感解调仪10还包括光电转换模块117、数据采集模块118、处理模块119和显示模块120。

光电转换模块117分别与第一波分模块114、第二波分模块116和数据采集模块118相连接，用于接收第一波分模块114传递的第一反射光信号，将第一反射光信号转换为第一电信号，并传送至数据采集模块118。接收第二波分模块116传递的第二反射光信号，将第二反射信号转换为第二电信号，并传送至数据采集模块118。

数据采集模块118将第一电信号和第二电信号转换为第一数字信号，并将其传送至处理模块119。

处理模块119基于第一数字信号计算电池参数，并将计算得到的电池参数传送至显示模块120进行显示。

在一个可行的实施例中，通过完整的检测过程阐述光路的走向以及数据的处理过程。具体地，经过激光驱动模块110反馈电路控制调制的光源模块111发射多波长光信号进入分路模块112分成N路光信号。N路光信号经过第一环形器模块113和第二环形器模块115后传送至第一传感器组件20和第二传感器组件30。其中，N-1路光信号传输至电池内部的第一传感器组件20，第一传感器组件20的反射光再通过第一环形器模块113进入第一波分模块114。然后，第一波分模块114将光按照波长分成两个波段的光信号送入光电转换模块117，也即光电转换放大电路，（Proportional-Derivative，PD，）。其中，第N路光信号传输至第二传感器组件30，第二传感器组件30中布拉格光栅的反射光再通过第二环形器模块115进入第二波分模块116。然后，第二波分模块116将1510nm-1590nm波段的光送入光电转换模块117。最后，光电转换模块117将2N-1路光信号转换放大成电压信号送至数据采集模块118（Analog-Digital，AD），转换成第一数字信号后传输至处理模块119，再传送至显示模块120。另外，第二传感器组件30中的高精度电子温度传感器，可以实时测量电池外壳表面的温度信息，并将第二数字信号传送至处理模块119，最后同样传送至显示模块120。

图3为本申请实施例中第一传感器组件20的结构示意图。

如图3所示，并结合图1，第一传感器组件20包括光栅应变传感器、光栅温度传感器和石英玻璃探针210。光纤传感解调仪10对布拉格光栅反射光采用波长解调的方式，而对光纤石英玻璃探针210测量电解液或空气折射率采用光强度解调的方式。可以理解的是，第一传感器组件20是通过光纤连接在电池的电芯上，并设置在光纤的端部。其中，光栅应变传感器和光栅温度传感器贴合在光纤上，石英玻璃探针210熔融在光纤的端部211，石英玻璃探针210为圆锥结构，圆锥的锥角为直角。通过设置90°锥角的探针，光能够尽可能全反射回光纤内部，有效保证光的强度并提高检测精度。本申请实施例中，第一传感器组件20能够插设在电芯中，深入锂电池内部监测电池内多个参数，并使得整个电池检测系统结构简单、体积更小、成本和功耗更低。

其中，图3中虚线箭头所指方向为光的传播方向。

具体地，电池参数检测装置中的第一传感器组件20由刻写在光纤端部区域的布拉格光栅应变传感器和布拉格光栅温度传感器，以及采用熔融的方式与光纤端部连接而成的直角锥面圆柱石英玻璃组成。其中，通过将布拉格光栅应变传感器两端拉直胶粘固定可以测量应变，而布拉格光栅温度传感器和直角锥面圆柱石英玻璃探针210则整体松弛密贴在被测对象外表面。在松弛不受力状态下布拉格光栅温度传感器可以准确测量温度。直角锥面圆柱石英玻璃探针210则通过测量反射光的强度大小测量探针头周围的空气或电解液折射率信息，因而当植入电池电芯负极极片和隔膜中间时，可以测量电池负极周围电解液浓度信息（折射率信息反映浓度信息）。

在一些实施例中，第一传感器组件20多组，多组第一传感器组件20串联设置。其中，至少一组第一传感器组件20设置在电池电芯中间层负极与隔膜之间，其余多组第一传感器组件20设置在电芯的外层隔膜上，并且，多组第一传感器组件20设置在同一水平面上。

如图1所示，设有三组第一传感器组件20，三组第一传感器组件20设置在同一水平面上。三组串联光栅光纤探针传感器分别安装在电池叠片电芯（或卷绕电芯）的不同位置：其中一组第一传感器组件20设置在电芯中间层负极与隔膜之间，其余两组第一传感器组件20设置在电芯的外层隔膜上。其中，两组第一传感器组件20均采用聚酰亚胺涂覆至石英玻璃与光纤熔融处，并对称安装在电芯外表面的中部或者中下部，每组第一传感器组件20中的布拉格光栅应变传感器绷紧直后两端胶粘在电芯最外层隔膜上，布拉格光栅温度传感器和石英玻璃探针210则松弛密贴在隔膜上；一组第一传感器组件20随着光纤植入叠片电芯（或卷绕电芯）中间层负极与隔膜之间，并与其它两组第一传感器组件20位于同一水平面。将三组第一传感器组件20设置在同一水平面上，使三组第一传感器组件20的检测环境相同，有利于保证检测数据的准确性。

本实施例中的电池内部三组串联光栅光纤探针传感器可以检测叠片电芯（或卷绕电芯）充放电时或者受外部影响时电芯表面、电芯内部极片间的应变、温度以及探针头处的电解液浓度信息。

图4为本申请实施例中第二传感器组件30的结构示意图。

如图4所示，并结合图1，第二传感器组件的壳体310贴合在电池的外表面。第二传感器组件的壳体310内部形成有腔体，腔体内设置有光栅温度传感器、电子温度传感器。其中，电子温度传感器采用高精度电子温度传感器。光栅温度传感器为多个，多个光栅温度传感器串联在电子温度传感器的电路板上。

具体地，第二传感器组件30由布拉格温度光栅传感器、内部串联光栅的连接光纤、第二传感器组件的壳体310（传感器金属保护套）、高精度电子温度传感器组成：将不同波长的布拉格光栅温度传感器通过连接光纤串联后环绕紧贴在高精度电子温度传感器电路板上，然后采用类似半圆柱体或者类似半子弹型金属保护套（可为导热优良的铝或者不锈钢制作）做为第二传感器组件的壳体310。其中，类似半圆柱体或者类似子弹头形状是为了便于将第二传感器组件30贴合在电池的外壳上，当然还可以设置成为其他形状。将布拉格光栅温度传感器、内部串联光栅的连接光纤、高精度电子温度传感器，半涂覆有机硅黏导热胶包裹固定，最后再将保护套口311用绝缘树脂硬胶密封。其中复合光纤可以为串联的光栅温度传感器提供光信号与电子温度传感器供电及通信。

值得注意的是，第二传感器组件30不仅可以测量电池外壳表面温度，并且还可以对光纤传感解调仪10的波长解析数据相对定标，可以作为光纤传感解调仪10的精度标准，从而提高本装置的测量精度。

可见，本实施例提供电池参数检测装置，采用波长、光强信息同步解调应变、温度、电解液及电池内部气体折射率参数，并设计了电池外壳体高精度光电温度传感器测量电池外壳表面的温度及作为光纤传感解调仪10的参考和校正功能，有效获得大容量锂电池内外状态信息，有利于提高大容量锂电池应用普遍性和安全性。

电池参数检测装置还包括连接器40。连接器40设置在电池的壳体上，并与电池的腔体连通。第一传感器组件20和第二传感器组件30通过连接器40与光纤传感解调仪10连接。其中，第一传感器组件20和连接器40之间采用光纤连接，第二传感器组件30和连接器40之间采用复合光纤连接，光纤传感解调仪10与连接器40之前采用复合光纤连接。其中，复合光纤包括光纤和电缆。

图5为本申请实施例连接器的结构示意图之一；图6为本申请实施例连接器的结构示意图之二；图7为本申请实施例连接器中密封塞的结构示意图；图8为本申请实施例连接器内部结构示意图之一，图9为本申请实施例连接器内部结构示意图之二。

如图5、图6、图7、图8和图9所示，本发明所述的连接器40具体为光电连接器40。包括外壳体411，外壳体411上设有L型凹陷419，L型凹陷419处的壁面上设有供光纤和电导线连接传感器的连通的光连通接口417和电连接接口418，并在外壳体411上对应设置盖体通孔组413，以使光纤和电缆穿过；外壳体411内设有向外伸出的双层金属连通管，双层金属连通管的一端连通外壳体411内部，另一端连通锂电池注液孔，双层金属连通管包括外连通管412以及置于外连通管412内的内连通管416，外连通管412内壁与内连通管416外壁组成的腔体为外室腔，外室腔为连通外壳体411内部与电池注液孔的光纤通道，内连通管416的内腔体为内室腔，内室腔为连通外壳体411内部与电池注液孔的电解液通道。

在具体使用过程中，当需要向电池中注入电解液时，拧开密封塞414，通过内连通管416的内室腔向电池中注入电解液，当注入完毕时，拧紧密封塞414，通过密封塞414的图钉帽415，将内连通管416的内室腔进行密封，从而实现对电池的电解液的供给。并且，光纤通过光连通接口417进入外连通管412的外室腔，并延伸进入锂电池内部；第一传感器组件20安置在电池内部叠片电芯（或卷绕电芯）内部或外部，用于检测电池内部相关参数。

具体地，连接器40与电池是可拆卸的连接关系，采用可插拔式的连接器40结构，既维护锂电池整体的密闭性及安全性，又方便监测状态的分离及融合性，有利于光纤传感锂电池监测的大范围推广。通过旋紧顶盖410，可以将连接器40与电池腔体之间密封。

以采用分路模块112分出4组光信号为例，本实施例中所采用的电池顶部连接有连接器40，可以具备光路连接和电路连接的功能。例如，从连接器40接出的第4组光通道通过电池外部复合光纤连接第二传感器组件30中的布拉格光栅温度传感器。由于本实施例中的扫描光源调谐波长范围在3.5nm左右，设置两个串联的布拉格光栅温度传感器串联，其中心波长分别为20℃时1528.7nm和1530.5nm,可以测量电池外壳温度-30℃-120℃范围。并且，连接器40连通了高精度电子温度传感器，采用高精度SHT31传感器芯片设计的温度传感器，其通过I2C串行通信将数据直接通过电连接接口送给处理模块119，使得光纤传感解调仪10获得电池外壳体表面温度信息。高精度电子温度传感器在0℃-90℃之间温度精度±0.2℃，量程在-40℃-125℃之间，满足电池外壳体的正常温度范围。此外，采用38高精度电子温度传感器作为温度参考基准，可以将温度数值反向标定布拉格光栅温度传感器的波长数值，由此将第二传感器组件30作为光纤传感解调仪10的波长测量标准校正，进而提高对光栅解调温度、应变数值准确度。

本实施例中经过4组传感器的反射光再通过连接器40传送回光纤传感解调仪10，并通过第一环形器模块113和第二环形器模块115送至第一波分模块114和第二波分模块116，第一波分模块114和第二波分模块116将波长1550波段光栅的反射光和780波长的反射光分离后传输给光电转换模块117，本实施例中共计7路光信号进行光电转换（第二传感器组件30的780nm光信号不用）。然后由数据采集模块118采集7路光电转换后的电压信号送至处理模块119进行数据算法计算，最后再送至显示模块120。其中处理模块119采用STM32F407芯片进行数据算法处理及多光源阵列调谐控制；其中数据采集模块118采用高精度24位ADS1256数据采集芯片，同步采集7路光纤传感器信号。

通过上述本实施例的过程，可以获得电池内部电芯的形变、温度信息及电解液浓度信息，以及电池外壳表面的温度信息，从而对构建电池的全生命周期状态提供最直接的运行数据信息。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池参数检测装置，其特征在于，包括：

光纤传感解调仪（10），位于电池的外部，用于产生检测光信号；

第一传感器组件（20），设置于所述电池的内部，且与所述光纤传感解调仪（10）通过光纤连接，用于通过光纤接收所述检测光信号，并对所述检测光信号进行反射，产生第一反射光信号；

第二传感器组件（30），贴合在所述电池的壳体外侧，且与所述光纤传感解调仪（10）通过光纤连接，用于通过光纤接收所述检测光信号，并对所述检测光信号进行反射，产生第二反射光信号；

所述光纤传感解调仪（10），还用于通过光纤接收所述第一反射光信号和所述第二反射光信号，将所述第一反射光信号和所述第二反射光信号转换为第一数字信号，并基于所述第一数字信号计算电池参数。

2.根据权利要求1所述的电池参数检测装置，其特征在于，

所述光纤传感解调仪（10）包括激光驱动模块（110）、光源模块（111）和分路模块（112）；

所述激光驱动模块（110）用于向所述光源模块（111）发出开启信号；

所述光源模块（111）用于在接收所述开启信号后，产生所述检测光信号，并将所述检测光信号发送至所述分路模块（112）；

所述分路模块（112）用于接收所述检测光信号，将所述检测光信号分为N路光信号，并将所述N路光信号分别发送至所述第一传感器组件（20）和/或所述第二传感器组件（30）。

3.根据权利要求2所述的电池参数检测装置，其特征在于，

所述光纤传感解调仪（10）还包括第一环形器模块（113）和第一波分模块（114）；

所述第一环形器模块（113）用于接收所述N路光信号中的N-1路光信号，并将所述N-1路光信号发送至所述第一传感器组件（20）；

所述第一传感器组件（20）用于对所述N-1路光信号进行反射，得到所述第一反射光信号，所述第一反射光信号包含所述N-1路光信号对应的N-1路反射光信号；

所述第一环形器模块（113）还用于接收所述第一反射光信号，并将所述第一反射光信号发送至所述第一波分模块（114）；

所述第一波分模块（114）用于对所述第一反射光信号中的所述N-1路反射光信号进行分光，得到2·（N-1）路反射光信号，其中，所述2·（N-1）路反射光信号包括第一波段的N-1路反射光信号和第二波段的N-1路反射光信号，所述第一波段和所述第二波段不同。

4.根据权利要求2所述的电池参数检测装置，其特征在于，

所述光纤传感解调仪（10）还包括第二环形器模块（115）和第二波分模块（116）；

所述第二环形器模块（115）用于接收所述N路光信号中的1路光信号，并将所述1路光信号发送至所述第二传感器组件（30）；

所述第二传感器组件（30）用于对所述1路光信号进行反射，得到所述第二反射光信号，所述第二反射光信号包含所述1路光信号对应的1路反射光信号；

所述第二环形器模块（115）还用于接收所述第二反射光信号，并将所述第二反射光信号发送至所述第二波分模块（116）；

所述第二波分模块（116）用于获取所述第二反射光信号中的第三波段。

5.根据权利要求1所述的电池参数检测装置，其特征在于，

所述第二传感器组件（30）通过复合光纤与所述光纤传感解调仪（10）相连接，所述复合光纤包括光纤和电缆；

所述第二传感器组件（30）还用于向所述光纤传感解调仪（10）发送第二数字信号；

所述光纤传感解调仪（10）还用于基于所述第二数字信号计算所述电池参数。

6.根据权利要求5所述的电池参数检测装置，其特征在于，

所述光纤传感解调仪（10）还包括光电转换模块（117）、数据采集模块（118）、处理模块（119）和显示模块（120）；

所述光电转换模块（117）用于接收所述第一反射光信号和所述第二反射光信号，将所述第一反射光信号转换为第一电信号，将所述第二反射信号转换为第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号发送至所述数据采集模块（118）；

所述数据采集模块（118）用于将所述第一电信号和所述第二电信号转化为所述第一数字信号，并将所述第一数字信号发送至所述处理模块（119）；

所述处理模块（119）用于基于所述第一数字信号计算所述电池参数；

所述显示模块（120）用于显示所述电池参数。

7.根据权利要求1所述的电池参数检测装置，其特征在于，

所述第一传感器组件（20）包括光栅应变传感器、光栅温度传感器和石英玻璃探针（210）；

所述光栅应变传感器和所述光栅温度传感器分别贴合在光纤上；

所述石英玻璃探针（210）熔融在光纤的端部，且所述石英玻璃探针（210）背离光纤的一端呈圆锥结构，所述圆锥结构的锥角为直角。

8.根据权利要求7所述的电池参数检测装置，其特征在于，

所述第一传感器组件（20）为多组，多组所述第一传感器组件（20）串联设置；

其中，多组所述第一传感器组件（20）设置在所述电池的电芯的外层隔膜上，至少一组所述第一传感器组件（20）设置在所述电芯中间层负极与隔膜之间，且多组所述第一传感器组件（20）设置在同一水平面上。

9.根据权利要求1所述的电池参数检测装置，其特征在于，

所述第二传感器组件的壳体（310）贴合在所述电池的外壁面；

所述第二传感器组件的壳体（310）内设有光栅温度传感器和电子温度传感器；

所述光栅温度传感器的数量为多个，多个所述光栅温度传感器串联在所述电子温度传感器的电路板上。

10.根据权利要求1所述的电池参数检测装置，其特征在于，还包括：

连接器（40），所述连接器（40）设置在所述电池的壳体上，并与所述电池的腔体连通；所述第一传感器组件（20）和所述第二传感器组件（30）分别通过所述连接器（40）与所述光纤传感解调仪（10）相连接。

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