CN117213557A - 一种电芯监测用传感器及电池模组 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电芯监测用传感器及其电池模组，包括：基板、压力传感器和/或氢气传感器，基板具有沿厚度方向设置的第一面和第二面；压力传感器和/或氢气传感器设置在所述基板第一面和/或第二面上，压力传感器用于监测压力值的变化，氢气传感器用于检测氢气是否泄漏；压力传感器和/或氢气传感器通过电芯供电并通过无线传输方式将数据传输至电池管理系统。本申请的电芯监测用传感器通过氢气传感器对电池可能泄漏的氢气进行检测，通过压力传感器对可能泄漏的导电介质进行检测，本申请检测方式更多，检测效率更好、检测速度更快，能够对电池模组进行更为有效的监控。

Description

一种电芯监测用传感器及电池模组

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种电芯监测用传感器及包含电芯监测用传感器的电池模组。

背景技术

目前，电池模组的安全性仍旧是一个最主要的考虑要素，为了保证电池模组的安全性，对电池模组的状态监控是有效的方法之一。其中，电池模组的监控主要是对电池信号进行采集，采集的主要信号是电池的电压和温度信号，再将上述电压和温度的信号信息连接在BMS(电池管理系统)中，以实现对电池模运行的实时监控。然而只对电压和温度的监控以无法满足目前电池模组的复杂使用环境，因为温度的监控是设置在电池的外部，当监控到温度变化时，电池内部可能早已发生了反应。因此，现在需要一款能够对电池模组进行更为有效的监控装置。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电芯监测用传感器及电池模组，通过本申请能够对电池模组进行更为有效的监控。

本申请的目的采用以下技术方案实现：

一种电芯监测用传感器，包括：

基板，所述基板具有沿厚度方向设置的第一面和第二面；

压力传感器和/或氢气传感器，所述压力传感器和/或氢气传感器设置在所述基板第一面和/或第二面上，所述压力传感器用于监测压力值的变化，所述氢气传感器用于检测氢气是否泄漏；所述压力传感器和/或氢气传感器通过电芯供电并通过无线传输方式将数据传输至电池管理系统。

在一些具体实施方式中，所述压力传感器包括间隔设置的第一压力检测线路和第二压力检测线路，所述基板上设置有贯穿所述第一面和第二面的若干通孔，所述通孔靠近所述第一压力检测线路和第二压力检测线路。

在一些具体实施方式中，所述第一压力检测线路和第二压力检测线路相互嵌设且与电芯电性连接。

在一些具体实施方式中，所述第一压力检测线路和第二压力检测线路分别为螺旋状。

在一些具体实施方式中，所述通孔的至少一部分从所述第一压力检测线路和第二压力检测线路的间隙处露出，若干所述通孔形成两组间隔设置的螺旋状并相互嵌设。

在一些具体实施方式中，所述氢气传感器包括正电极和负电极，所述正电极、负电极与电芯电性连接。

在一些具体实施方式中，所述正电极一侧设置有梳齿状的若干第一电极层，所述负电极一侧设置有梳齿状的若干第二电极层，若干所述第一电极层与若干所述第二电极层交叉平行间隔设置，若干所述第一电极层与若干所述第二电极层之间填充有能够与氢气反应的导电材料。

在一些具体实施方式中，若干所述导电材料导通若干所述第一电极层与若干所述第二电极层并用于检测氢气是否泄漏。

在一些具体实施方式中，所述导电材料是石墨烯层。

在一些具体实施方式中，所述无线传输方式包括：蓝牙连接和/或射频连接和/或ZigBee连接和/或WiFi连接。

在一些具体实施方式中，单个所述电芯监测用传感器直接通过无线方式与电池管理系统连接，或，多个所述电芯监测用传感器通过芯片以无线方式与电池管理系统连接。

在一些具体实施方式中，所述压力传感器、氢气传感器之间为并联和/或串联方式连接。

一种电池模组，包括上述任意一项所述的电芯监测用传感器。

与现有技术相比，本申请的有益效果至少包括：

本申请的电芯监测用传感器通过氢气传感器对电池可能泄漏的氢气进行检测，通过压力传感器对可能泄漏的导电介质进行检测，本申请检测方式更多，检测效率更好、检测速度更快，能够对电池模组进行更为有效的监控；本申请通过无线方式传输数据，对电池位置限制较少，能适应更多情况下电池监控环境。

附图说明

图1是本申请实施例的监测用传感器的主视结构示意图。

图2是本申请实施例的监测用传感器的后视结构示意图。

图3是本申请实施例的压力传感器的主视结构示意图。

图4是本申请实施例的应压力传感器后视结构示意图。

图5是本申请实施例的氢气传感器的主视结构示意图。

图中：10、基板；20、压力传感器；21、第一压力检测线路；22、第二压力检测线路；30、氢气传感器；31、正电极；311、第一电极层；32、负电极；33、石墨烯层；321、第二电极层；40、芯片；50、引线；60、通孔。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

本申请中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本申请保护范围内。

实施例：

如图1至图5所示，本申请提供电芯监测用传感器，包括：基板10、压力传感器20和氢气传感器30，还可以进一步包括芯片40。

其中，本申请的基板10整体呈一大致矩形结构，也可以设置为圆形结构，具体形状可以根据需要监控的电池形状而定，基板10可以为FPC板，基板10也可以为PCB板，基板10还可以是软硬结合板，基板10具有沿厚度方向设置的第一面和第二面、具有沿宽度方向设置的第一边和第二边，在基板10的第一面上设置有若干条引线50，若干条引线50之间可以彼此绝缘；为了便于对基板10的加工，本申请基板10还可以设置一些定位孔等。

本申请的压力传感器20和/或氢气传感器30设置在基板10第一面和/或第二面上，具体地，例如，本申请的压力传感器20设置在基板10第一面上，本申请的压力传感器20设置在基板10第二面上，本申请的氢气传感器30设置在基板10第一面上，本申请的氢气传感器30设置在基板10第二面上，本申请的压力传感器20和氢气传感器30设置在基板10第一面上，本申请的压力传感器20和氢气传感器30设置在基板10第二面上，本申请的压力传感器20设置在基板10第一面上、本申请的氢气传感器30设置在基板10第二面上等情况。

其中，压力传感器20和/或氢气传感器30与若干引线50电性连接，具体地，压力传感器20用于监测压力值的变化，压力传感器20可以与部分引线50电性连接并且通过电芯进行供电，氢气传感器30用于检测氢气是否泄漏，氢气传感器30可以与其他部分引线50电性连接并且通过电芯进行供电。本申请的压力传感器20和氢气传感器30可以设置为串联结构也可以设置为并联结构。

在一些具体实施方式中，本申请的电芯监测用传感器可以是单个直接通过无线方式与电池管理系统连接，也可以是多个电芯监测用传感器通过芯片40以无线方式与BMS(电池管理系统)连接，申请的无线传输方式包括但不限制于：蓝牙连接和/或射频连接和/或ZigBee连接和/或WiFi连接，芯片40设置在基板10的第一面或者第二面，且与本申请的压力传感器20和/或氢气传感器30电性连接，并通过电芯进行供电。

本申请的电芯监测用传感器与传统监测装置相比，增加了压力传感器20和/或氢气传感器30，一旦电池有损坏时，电池会先从内部开始反应，如，内部温度的升高，电解液、氢气的泄漏，待电解液等物质泄漏后才能检测到外部温度的升高，因此本申请的压力传感器20和氢气传感器30能够比温度传感器先检测到电池的异常，相比单一温度传感器的检测，本申请检测效率会更高、检测速度更快。本申请能够提前半个小时将相关检测数据传输给BMS(电池管理系统)，为后续处理工作争取更多的时间和机会。

在一些具体实施例中，如图3和图4所示，本申请的压力传感器20包括间隔设置的第一压力检测线路21和第二压力检测线路22，其中，第一压力检测线路21和第二压力检测线路22电性连接不同的引线50，当有导电介质接触到压力传感器20时，第一压力检测线路21和第二压力检测线路22与不同引线50之间能够形成回路并通过无线传输方式将信息传输给BMS，由此检测压力变化，申请的无线传输方式包括但不限制于：蓝牙连接和/或射频连接和/或ZigBee连接和/或WiFi连接。本申请的基板10上设置有贯穿第一面和第二面的若干通孔60，通孔60靠近第一压力检测线路21和第二压力检测线路22，设置的若干通孔60不仅可以让气体穿过，还可以让电解质等导电介质穿过通孔60后与另外一面的第一压力检测线路21和第二压力检测线路22接触，从而使两线路导通，监测到泄漏的相关数据传送给BMS，完成对电池的泄漏实时监控。如图3和图4所示，为了能够提高压力传感器20的监控准确性，本申请将第一压力检测线路21和第二压力检测线路22分别为螺旋状并相互嵌设，这样可以增加第一压力检测线路21和第二压力检测线路22的接触面积和检测范围、区域，即使有较小部分的导电介质泄漏也能够使第一压力检测线路21和第二压力检测线路22线路导通，从而将相关信号传输给BMS。值得说明的是，本申请的第一压力检测线路21和第二压力检测线路22分别为螺旋状主要是为了增加接触面积，并不是唯一形状，如可以将第一压力检测线路21和第二压力检测线路22设置为相互嵌设的“回”字形结构。

在一些具体实施例中，如图3和图4所示，为了使导电介质能够穿过基板10使第一压力检测线路21和第二压力检测线路22线路导通，本申请的通孔60的至少一部分从第一压力检测线路21和第二压力检测线路22的间隙处露出，为了更好配合第一压力检测线路21和第二压力检测线路22使用，本申请的若干通孔60形成两组间隔设置的螺旋状并相互嵌设，如本申请的第一压力检测线路21和第二压力检测线路22设置为相互嵌设的“回”字形结构，那通孔60也可以设置为相互嵌设的“回”字形结构。

在一些具体实施例中，如图5所示，本申请的氢气传感器30包括正电极31和负电极32，正电极31、负电极32分别与不同的引线50电性连接。本申请的正电极31的主体可以设置成“[”结构，负电极32的主体设置成“]”结构，正电极31和负电极32能够组成“[]”结构，“[]”结构使正电极31和负电极32之间形成一定的收纳空间，从而可以在正电极31和负电极32之间填充一些导电材料来监控是否有氢气泄漏。具体地，本申请的正电极31一侧(如图5所示，也可以成为左侧)设置有梳齿状的若干第一电极层311，负电极32一侧(如图5所示，也可以成为右侧)设置有梳齿状的若干第二电极层321，若干第一电极层311与若干第二电极层321交叉平行间隔设置，若干第一电极层311与若干第二电极层321之间填充有能够与氢气反应的导电材料，作为本申请一种优选的实施方式，本申请的导电材料是石墨烯层33，若干石墨烯层33导通若干所述第一电极层311与若干第二电极层321并用于检测氢气是否泄漏，具体地，本申请的正电极31和负电极32实时导通，当有氢气泄漏时，氢气与导电材料进行反应，导电材料的阻抗发生了变化，那么这使正电极31和负电极32之间的信号发生变化，从而将变化的信号信息通过无线传输方式传输给BMS完成对氢气的检测，申请的无线传输方式包括但不限制于：蓝牙连接和/或射频连接和/或ZigBee连接和/或WiFi连接。

本申请还提供一种电池模组，该电池模组包括上面的传感器，本申请的压力传感器20可以设置在电池模组的泄压阀上方，氢气传感器30可以设置在电池模组的泄压阀上方或非上方。本申请也可用于IBS(Individuai Battery System，单一电芯生命预警系统)上。IBS是指通过对电芯CCS(Cell Contact System，集成母排)集成和数据采集，实时监测电芯单体电压、温度、内阻、SOC(State of Charge，电池荷电状态)、SOH(State of Health，电池健康状态)、漏电流信息，具有高速通讯及预控制应对能力，对电池全生命周期进行大数据管理；对电芯(电池簇)的运行工况趋势进行实时监控和预测，建立基于电池个体安全系统SOS，实时更新储能系统安全运行，电池状态计算技术采用了全新的算法，具有自学习和神经网络模型特点，能自适应各类电池，实时学习电池参数，把电池的安全状态作为电池的一个评价参数，大幅提高电池系统的安全性和循环寿命(延缓衰减)；协同无线PACK研发并规模化电池管理系统前端采集和主动均衡芯片，打造从电芯、BMS芯片、到BMS应用系统，到储能数据聚合、诊断分析、价值挖掘和数据赋能，到电网接入实现储能价值体现的完整储能技术生态。IBS采用电芯/电池全生命周期管理系统，运用大数据自适应算法，实时管制能量比。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下，在申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，所有的这些改变都应该属于本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电芯监测用传感器，其特征在于，包括：

基板(10)，所述基板(10)具有沿厚度方向设置的第一面和第二面；

压力传感器(20)和/或氢气传感器(30)，所述压力传感器(20)和/或氢气传感器(30)设置在所述基板(10)第一面和/或第二面上，所述压力传感器(20)用于监测压力值的变化，所述氢气传感器(30)用于检测氢气是否泄漏；所述压力传感器(20)和/或氢气传感器(30)通过电芯供电并通过无线传输方式将数据传输至电池管理系统。

2.根据权利要求1所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述压力传感器(20)包括间隔设置的第一压力检测线路(21)和第二压力检测线路(22)，所述基板(10)上设置有贯穿所述第一面和第二面的若干通孔(12)，所述通孔(12)靠近所述第一压力检测线路(21)和第二压力检测线路(22)。

3.根据权利要求2所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述第一压力检测线路(21)和第二压力检测线路(22)相互嵌设且与电芯电性连接。

4.根据权利要求2所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述第一压力检测线路(21)和第二压力检测线路(22)分别为螺旋状。

5.根据权利要求2所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述通孔(60)的至少一部分从所述第一压力检测线路(21)和第二压力检测线路(22)的间隙处露出，若干所述通孔(60)形成两组间隔设置的螺旋状并相互嵌设。

6.根据权利要求1所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述氢气传感器(30)包括正电极(31)和负电极(32)，所述正电极(31)、负电极(32)与电芯电性连接。

7.根据权利要求6所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述正电极(31)一侧设置有梳齿状的若干第一电极层(311)，所述负电极(32)一侧设置有梳齿状的若干第二电极层(321)，若干所述第一电极层(311)与若干所述第二电极层(321)交叉平行间隔设置，若干所述第一电极层(311)与若干所述第二电极层(321)之间填充有能够与氢气反应的导电材料。

8.根据权利要求7所述的电芯监测用传感器，其特征在于，若干所述导电材料导通若干所述第一电极层(311)与若干所述第二电极层(321)并用于检测氢气是否泄漏。

9.根据权利要求8所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述导电材料是石墨烯层(33)。

10.根据权利要求1所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述无线传输方式包括：蓝牙连接和/或射频连接和/或ZigBee连接和/或WiFi连接。

11.根据权利要求1所述的电芯监测用传感器，其特征在于，单个所述电芯监测用传感器直接通过无线方式与电池管理系统连接，或，多个所述电芯监测用传感器通过芯片(40)以无线方式与电池管理系统连接。

12.根据权利要求1所述的电芯监测用传感器，其特征在于，所述压力传感器(20)、氢气传感器(30)之间为并联和/或串联方式连接。

13.一种电池模组，其特征在于，包括如权利要求1-12任意一项所述的电芯监测用传感器。