CN116294959A - 一种电池鼓包在线监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电池鼓包在线监测系统及方法，涉及电池监测领域，系统包括多个薄膜传感阵列；多个所述薄膜传感阵列均与控制器连接；所述控制器用于根据所述薄膜传感阵列的信号对电池组的状态进行监测；所述电池组包括多个依次设置的电池单元；每个所述薄膜传感阵列设置在两个相邻的所述电池单元之间；所述电池组两端的电池单元的外侧均设置一个所述薄膜传感阵列；所述薄膜传感阵列包括线路基板、检测单元和多个感知单元；所述检测单元和多个所述感知单元均设置在所述线路基板上；所述检测单元分别与所述控制器和多个所述感知单元连接。本发明能够准确监测电池表面的鼓包或肿胀。

Description

一种电池鼓包在线监测系统及方法
技术领域
本发明涉及电池监测领域，特别是涉及一种电池鼓包在线监测系统及方法。
背景技术
电池是电动车最为精贵的部分，也是整个电动车中价格最高的零部件。电池至少会占整车成本三分之一以上。电动车电池价格虽然贵，质量却不怎么好，甚至是电动车上最容易损伤的零部件之一。车载电池作为电动汽车的“心脏”，其发挥着至关重要的作用。如何能快速准确的检测到车载电池鼓包、变形等问题，确保电动车的行车安全，是目前电动车所面临的一大难题。电池在其生命周期内会经历多次充放电循环，每次循环发生的环境千差万别，而电池的温度有时会高于正常操作的稳定温度水平。受此影响，车载电池可能会出现体积膨胀导致的电池变形、电极老化等问题。在使用过程中会因过充电、过放电等原因发生鼓包，严重情况下导致电池破裂炸开、烧焦，甚至导致爆炸、火灾等安全事故，传统检测手段，制造商会使用专门的监测评估应变系统或是光学系统监测。但传统监测手段有局限性，无法提供整个电池表面变形的确切状态，从而导致整个监测不够准确。而且受成本、空间等因素的局限一直很难解决车载电池鼓包的在线监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池鼓包在线监测系统及方法，可准确监测电池表面的鼓包或肿胀。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电池鼓包在线监测系统，包括：多个薄膜传感阵列；
多个所述薄膜传感阵列均与控制器连接；所述控制器用于根据所述薄膜传感阵列的信号对电池组的状态进行监测；
所述电池组包括多个依次设置的电池单元；每个所述薄膜传感阵列设置在两个相邻的所述电池单元之间；所述电池组两端的电池单元的外侧均设置一个所述薄膜传感阵列；
所述薄膜传感阵列包括线路基板、检测单元和多个感知单元；所述检测单元和多个所述感知单元均设置在所述线路基板上；所述检测单元分别与所述控制器和多个所述感知单元连接。
可选地，所述薄膜传感阵列为薄膜开关传感阵列；所述检测单元为薄膜开关阵列检测单元；所述感知单元为薄膜开关；
所述薄膜开关按照阵列形式设置在所述线路基板上。
可选地，电池鼓包在线监测系统还包括固定格栅；每两个相邻的电池单元之间设置所述固定格栅；所述固定格栅用于设置所述电池单元之间的安全空格距离；所述安全空格距离为所述电池单元状态正常时，所述薄膜开关不被触发的距离。
可选地，所述薄膜传感阵列为薄膜电阻传感阵列；所述检测单元为薄膜电阻阵列检测单元；所述感知单元为半导体电阻；
所述半导体电阻按照阵列形式设置在所述线路基板上。
可选地，所述薄膜传感阵列还包括数据传输总线；所述数据传输总线分别与所述检测单元和所述控制器连接。
可选地，还包括挡板；所述挡板设置在所述电池组两端的薄膜传感阵列外侧。
可选地，所述线路基板为弹性薄膜线路基板；所述检测单元通过所述弹性薄膜线路基板与多个所述感知单元连接。
可选地，所述薄膜传感阵列通过背胶粘贴在所述电池单元上。
可选地，所述控制器为电源管理单元或者行车电脑。
本发明还提供一种电池鼓包在线监测方法，所述电池鼓包在线监测方法应用于上述任意一项所述的电池鼓包在线监测系统，所述电池鼓包在线监测方法包括：
获取检测单元的检测信号；
根据所述检测信号确定电池组的状态；
当所述状态为鼓包异常时根据所述检测信号确定发生鼓包异常的电池单元的位置和鼓包程度。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明中薄膜传感阵列，每个薄膜传感阵列设置在两个相邻的电池单元之间；电池组两端的电池单元的外侧均设置一个薄膜传感阵列；薄膜传感阵列包括线路基板、检测单元和多个感知单元；检测单元和多个感知单元均设置在线路基板上；检测单元分别与控制器和多个感知单元连接。通过薄膜传感阵列从而准确监测电池表面的鼓包或肿胀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为设置薄膜开关传感阵列的动力电池组正视示意图；
图2为设置薄膜开关传感阵列的动力电池组立体图；
图3为薄膜开关传感阵列正视示意图；
图4为设置薄膜电阻传感阵列的动力电池组正视示意图；
图5为设置薄膜电阻传感阵列的动力电池组立体图；
图6为薄膜电阻传感阵列正视示意图。
符号说明：
1-薄膜传感阵列；1A-薄膜开关传感阵列；1B-薄膜电阻传感阵列1.1-数据传输总线；1.2A-薄膜开关阵列检测单元；1.2B-薄膜电阻阵列检测单元；1.3A-薄膜开关；1.3B-半导体电阻；1.4-弹性薄膜线路基板；1.5-背胶；2-动力电池组；2.1-电池单元；2.2-挡板；2.3-固定格栅。
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。
本发明的目的是提供一种电池鼓包在线监测系统及方法，可准确监测电池表面的鼓包或肿胀。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图6所示，本发明提供的一种电池鼓包在线监测系统，包括：多个薄膜传感阵列1；多个所述薄膜传感阵列1均与控制器连接；所述控制器用于根据所述薄膜传感阵列1的信号对电池组的状态进行监测；所述电池组包括多个依次设置的电池单元2.1；每个所述薄膜传感阵列1设置在两个相邻的所述电池单元2.1之间；所述电池组两端的电池单元2.1的外侧均设置一个所述薄膜传感阵列1；所述薄膜传感阵列1包括线路基板、检测单元和多个感知单元；所述检测单元和多个所述感知单元均设置在所述线路基板上；所述检测单元分别与所述控制器和多个所述感知单元连接。每个检测单元均有相应的总线地址。本发明电池组以动力电池组2为例。
所述薄膜传感阵列1还包括数据传输总线1.1；所述数据传输总线1.1分别与所述检测单元和所述控制器连接。电池鼓包在线监测系统还包括挡板2.2；所述挡板2.2设置在所述电池组两端的薄膜传感阵列1外侧。
其中，所述线路基板为弹性薄膜线路基板1.4；所述检测单元通过所述弹性薄膜线路基板1.4与多个所述感知单元连接。所述薄膜传感阵列1通过背胶1.5粘贴在所述电池单元2.1上。所述控制器为电源管理单元或者行车电脑。
本发明提供了薄膜传感阵列1的两种类型，一种是薄膜开关传感阵列1A，另一种是薄膜电阻传感阵列1B。
如图1至图3所示，所述薄膜传感阵列1为薄膜开关传感阵列1A；所述检测单元为薄膜开关阵列检测单元1.2A；所述感知单元为薄膜开关1.3A；所述薄膜开关1.3A按照阵列形式设置在所述线路基板上。
薄膜传感阵列1为薄膜开关传感阵列1A时，还包括固定格栅2.3；每两个相邻的电池单元2.1之间设置所述固定格栅2.3；所述固定格栅2.3用于设置所述电池单元2.1之间的安全空格距离；所述安全空格距离为所述电池单元2.1状态正常时，所述薄膜开关1.3A不被触发的距离。在挡板2.2与相邻的电池单元2.1之间设置固定格栅2.3。
具体为，薄膜开关传感阵列1A包括数据传输总线1.1，所述数据传输总线1.1与薄膜开关阵列检测单元1.2A相连接，薄膜开关阵列检测单元1.2A功能为检测每一个子薄膜开关1.3A的开关状态，并向电源管理单元或行车电脑传输阵列开关信息，薄膜开关阵列检测单元通过弹性薄膜线路基板1.4和各薄膜开关1.3A相连接。
将薄膜开关传感阵列1A通过背胶1.5粘贴在电池单元2.1上，如图1所示将多个粘贴了薄膜开关传感阵列1A的电池单元2.1通过固定格栅2.3组装在一起，由固定格栅2.3来设定电池单元2.1之间的安全空格距离，以避免在电池单元2.1在没有鼓包形变时而导致薄膜开关1.3A误动作，在由多个粘贴了薄膜开关传感阵列1A的电池单元2.1的两头安装固定挡板2.2或电池组外壳，进行固定组成一个动力电池组2，薄膜开关传感阵列1A可粘贴在挡板2.2或电池组外壳上，也可如图1所示将最后一个电池单元2.1两面都粘贴薄膜开关传感阵列1A以保证动力电池组2中的每一个电池单元2.1监测面都被监测，通过每一个薄膜开关传感阵列1A上的数据传输总线1.1与车载总线连接传输每个单元的薄膜开关1.3A的状态。
当被监测的动力电池组2中某一个电池单元2.1因为性能故障出现鼓包时会和薄膜开关传感阵列1A一起形变向健康的电池单元2.1靠近当突破固定格栅2.3设定的安全距离时薄膜开关1.3A因被挤压开始导通并触发薄膜开关阵列检测单元1.2A通过数据传输总线1.1向电源管理单元或行车电脑传输阵列开关信息，同理没有粘贴薄膜开关传感阵列1A的电池单元2.1的另一面出现鼓包时会向粘贴着薄膜开关传感阵列1A健康的电池单元2.1接近并挤压而造成薄膜开关1.3A导通和报警。
当被监测有鼓包的电池单元2.1鼓包越发厉害的时候将挤压触动更多的薄膜开关1.3A被挤压导通，导通的薄膜开关1.3A越多反应电池单元2.1鼓包越厉害，安全风险越大。
每一片薄膜开关传感阵列1A的薄膜开关阵列检测单元1.2A都具有一个相应的总线地址，每一个薄膜开关1.3A都有相应的编码和位置信息，所以当某一个动力电池组2中的任意一个电池单元2.1出现鼓包异常都会被检测并定位。
如图4至图6所示，所述薄膜传感阵列1为薄膜电阻传感阵列1B；所述检测单元为薄膜电阻阵列检测单元1.2B；所述感知单元为半导体电阻1.3B；所述半导体电阻1.3B按照阵列形式设置在所述线路基板上。
具体为，薄膜电阻传感阵列1B包括数据传输总线1.1，所述数据传输总线1.1与薄膜电阻阵列检测单元1.2B相连接，薄膜电阻阵列检测单元1.2B功能为检测每一个半导体电阻1.3B的电阻变化，并向电源管理单元或行车电脑传输阵列电阻变化信息，薄膜电阻阵列检测单元1.2B通过弹性薄膜线路基板1.4和各半导体电阻1.3B相连接。
将薄膜电阻传感阵列1B通过背胶1.5粘贴在电池单元2.1上，如图4所示将多个粘贴了薄膜电阻传感阵列1B的电池单元2.1组装在一起，在由多个粘贴了薄膜电阻传感阵列1B的电池单元2.1的两头安装挡板2.2或电池组外壳,进行固定组成一个动力电池组2，薄膜电阻传感阵列1B可粘贴在挡板2.2或电池组外壳上，也可如图4所示将最后一个电池单元2.1两面都粘贴薄膜电阻传感阵列1B以保证动力电池组2中的每一个电池单元2.1监测面都被监测，通过每一个薄膜电阻传感阵列1B上的数据传输总线1.1与车载总线连接传输每个单元的半导体电阻1.3B的阻值。
当被监测的动力电池组2中某一个电池单元2.1因为性能故障出现鼓包时会和薄膜电阻传感阵列1B一起形变向健康的电池单元2.1挤压,因为变形挤压使半导体电阻1.3B形变拉长形成阻值的变化，薄膜电阻阵列检测单元1.2B监测每一个半导体电阻1.3B的阻值变化量并通过数据传输总线1.1向电源管理单元或行车电脑传输阵列电阻信息，同理没有粘贴薄膜电阻传感阵列1B的电池单元2.1的另一面出现鼓包时会向粘贴着薄膜电阻传感阵列1B健康的电池单元2.1接近并挤压而造成半导体电阻1.3B形变拉长形成电阻的变化。
当被监测有鼓包的电池单元2.1鼓包越发厉害的时候将使更多的半导体电阻1.3B被挤压或拉长产生形变，鼓包最严重的区域半导体电阻1.3B的阻值越大，形变的半导体电阻1.3B越多阻值越大反应电池单元2.1鼓包越厉害，安全风险越大。
每一片薄膜电阻传感阵列1B的薄膜电阻阵列检测单元1.2B都具有一个相应的总线地址，每一个半导体电阻1.3B都有相应的编码和位置信息，所以当某一个动力电池组2中的任意一个电池单元2.1出现鼓包异常都会被检测并定位。
本发明还提供一种电池鼓包在线监测方法，所述电池鼓包在线监测方法应用于上述的电池鼓包在线监测系统，所述电池鼓包在线监测方法包括：
获取检测单元的检测信号。
根据所述检测信号确定电池组的状态。当薄膜传感阵列为薄膜开关传感阵列时，检测信号为开关信号。当薄膜传感阵列为薄膜电阻传感阵列时，检测信号为电阻信号。
当所述状态为鼓包异常时根据所述检测信号确定发生鼓包异常的电池单元的位置和鼓包程度。
本发明同时涵盖储能电站电池组及其它涉及储能电池的安全监测领域，可以较为准确监测电池表面的鼓包或肿胀并且可以定位和评估电池表面的鼓包或肿胀成度，且薄膜传感阵列厚度不到1mm且生产工艺成熟价格亲民，从而确保行车安全。
薄膜电阻传感阵列相较于薄膜开关传感阵列的电池鼓包在线监测系统，感知单元由开关信号升级为电阻信号，优点为无需在电池单元之间安装固定格栅，设定安全距离避免在电池单元在没有鼓包形变时而导致薄膜开关误动作，可以满足一些动力电池在组装时紧贴和挤压，并且更为精确的监测电池鼓包的状态变化的过程，缺点相较于基于薄膜开关传感阵列的电池鼓包在线监测系统成本有所增加。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电池鼓包在线监测系统，其特征在于，包括：多个薄膜传感阵列；
多个所述薄膜传感阵列均与控制器连接；所述控制器用于根据所述薄膜传感阵列的信号对电池组的状态进行监测；
所述电池组包括多个依次设置的电池单元；每个所述薄膜传感阵列设置在两个相邻的所述电池单元之间；所述电池组两端的电池单元的外侧均设置一个所述薄膜传感阵列；
所述薄膜传感阵列包括线路基板、检测单元和多个感知单元；所述检测单元和多个所述感知单元均设置在所述线路基板上；所述检测单元分别与所述控制器和多个所述感知单元连接。
2.根据权利要求1所述的电池鼓包在线监测系统，其特征在于，所述薄膜传感阵列为薄膜开关传感阵列；所述检测单元为薄膜开关阵列检测单元；所述感知单元为薄膜开关；
所述薄膜开关按照阵列形式设置在所述线路基板上。
3.根据权利要求2所述的电池鼓包在线监测系统，其特征在于，还包括固定格栅；每两个相邻的电池单元之间设置所述固定格栅；所述固定格栅用于设置所述电池单元之间的安全空格距离；所述安全空格距离为所述电池单元状态正常时，所述薄膜开关不被触发的距离。
4.根据权利要求1所述的电池鼓包在线监测系统，其特征在于，所述薄膜传感阵列为薄膜电阻传感阵列；所述检测单元为薄膜电阻阵列检测单元；所述感知单元为半导体电阻；
所述半导体电阻按照阵列形式设置在所述线路基板上。
5.根据权利要求1所述的电池鼓包在线监测系统，其特征在于，所述薄膜传感阵列还包括数据传输总线；所述数据传输总线分别与所述检测单元和所述控制器连接。
6.根据权利要求1所述的电池鼓包在线监测系统，其特征在于，还包括挡板；所述挡板设置在所述电池组两端的薄膜传感阵列外侧。
7.根据权利要求1所述的电池鼓包在线监测系统，其特征在于，所述线路基板为弹性薄膜线路基板；所述检测单元通过所述弹性薄膜线路基板与多个所述感知单元连接。
8.根据权利要求1所述的电池鼓包在线监测系统，其特征在于，所述薄膜传感阵列通过背胶粘贴在所述电池单元上。
9.根据权利要求1所述的电池鼓包在线监测系统，其特征在于，所述控制器为电源管理单元或者行车电脑。
10.一种电池鼓包在线监测方法，其特征在于，所述电池鼓包在线监测方法应用于权利要求1-9任意一项所述的电池鼓包在线监测系统，所述电池鼓包在线监测方法包括：
获取检测单元的检测信号；
根据所述检测信号确定电池组的状态；
当所述状态为鼓包异常时根据所述检测信号确定发生鼓包异常的电池单元的位置和鼓包程度。
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