CN117438684A - 模组膨胀风险检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模组膨胀风险检测方法及检测装置。该模组膨胀风险检测方法通过压力传感器直接检测壳体结构的内壁之间的挤压力，且保持现有的电池模组结构以及电芯的壳体结构，能够更精准地间接测量其他电芯中裸电芯的受力，排除了电芯的壳体结构对膨胀力的干扰，从而更准确地体现电滥用、热滥用的膨胀风险大小，所需的检测结构简单、易于获得，且能够在具体使用场景内进行准确性更高的检测。同时，由于压力传感器设置在壳体结构内，因此具有足够的安装空间，可选用非薄膜类型的压力传感器，能够避免薄膜压力传感器存在的误差大、使用寿命短、数据漂移等问题，提高了检测结果的准确性。

Description

模组膨胀风险检测方法及检测装置

技术领域

本发明涉及电池模组安全检测技术领域，尤其涉及一种模组膨胀风险检测方法及检测装置。

背景技术

电芯的膨胀变形有可能导致电池模组内出现短路，即导致电滥用，而电滥用往往伴随着放出大量的热量，热量的积聚导致热滥用，最终热滥用导致电芯温度升高，引起热失控链式反应，发生起火、爆炸的危险。

通过对电池模组内部压力的检测，能够反映出电池模组内的电芯膨胀程度，从而对电滥用、热滥用进行预警。现有的检测方法主要是将薄膜压力传感器贴在模组内部的电芯表面，从而通过检测电芯与电芯之间的挤压力，来定性地反映电池模组的膨胀风险大小。但是这种检测方法至少存在以下问题：

1、该检测方法对电池模组的膨胀风险的反映程度不够精准；

2、薄膜压力传感器检测误差较大，仅能在校准后的短时间内使用，长时间使用后会出现严重的数据漂移，难以给出准确的压力数值。

基于以上所述，亟需一种模组膨胀风险检测方法及检测装置，以至少解决上述的技术问题之一。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种模组膨胀风险检测方法，能够精准地检测模组膨胀风险，且能够在较长的时间内保持检测结果的精准性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

模组膨胀风险检测方法，包括：

将电池模组中至少一个电芯替换为仿电芯检测组件，上述仿电芯检测组件内设置有压力传感器，上述压力传感器用于间接检测上述电芯中的裸电芯的受力；

对上述电池模组进行充电和/或放电，并根据上述压力传感器的检测值评估上述电池模组的膨胀风险。

可选地，上述仿电芯检测组件具有与上述电芯相同的壳体结构，每个上述仿电芯检测组件用于替换一个上述电芯。

可选地，将其中一个上述电芯替换为上述仿电芯检测组件；或者，

将其中至少两个上述电芯替换为上述仿电芯检测组件。

可选地，相邻的两个上述仿电芯检测组件之间夹设有上述电芯。

可选地，将上述电池模组安装于车辆，并得到上述检测值。

可选地，在上述车辆处于行驶状态时，得到上述检测值。

本发明所提供的模组膨胀风险检测方法的有益效果在于：通过压力传感器直接检测壳体结构的内壁之间的挤压力，且保持现有的电池模组结构以及电芯的壳体结构，能够更精准地间接测量其他电芯中裸电芯的受力，排除了电芯的壳体结构对膨胀力的干扰，从而更准确地体现电滥用、热滥用的膨胀风险大小，所需的检测结构简单、易于获得，且能够在具体使用场景内进行准确性更高的检测。同时，由于压力传感器设置在壳体结构内，因此具有足够的安装空间，可选用非薄膜类型的压力传感器，能够避免薄膜压力传感器存在的误差大、使用寿命短、数据漂移等问题，提高了检测结果的准确性。

本发明的另一个目的在于提供一种检测装置，能够精准地检测模组膨胀风险，且能够在较长的时间内保持检测结果的精准性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

检测装置，用于实施上述的模组膨胀风险检测方法，上述检测装置包括至少一个仿电芯检测组件，每个上述仿电芯检测组件能够替代一个电芯地安装在电池模组；上述仿电芯检测组件具有与上述电芯相同的壳体结构，上述壳体结构内设置有压力传感器，上述压力传感器能够间接检测上述电芯中的裸电芯的受力。

可选地，上述仿电芯检测组件具有形成电连接的仿正极耳和仿负极耳，上述仿正极耳和仿负极耳用于与上述电芯电连接。

可选地，上述壳体结构内设置有极片，上述极片包括正极片或负极片，上述极片抵接在上述压力传感器和上述壳体结构的内壁之间。

可选地，上述壳体结构内设置有金属带，且上述金属带的两端穿出上述壳体结构以形成上述仿正极耳和上述仿负极耳。

本发明所提供的检测装置的有益效果在于：通过压力传感器直接检测壳体结构的内壁之间的挤压力，且保持现有的电池模组结构以及电芯的壳体结构，能够更精准地间接测量其他电芯中裸电芯的受力，排除了电芯的壳体结构对膨胀力的干扰，从而更准确地体现电滥用、热滥用的膨胀风险大小。同时，由于压力传感器设置在壳体结构内，因此具有足够的安装空间，可选用非薄膜类型的压力传感器，能够避免薄膜压力传感器存在的误差大、使用寿命短、数据漂移等问题，提高了检测结果的准确性。

附图说明

图1是本发明中电池模组中仿电芯检测组件与电芯的连接示意图；

图2是本发明中仿电芯检测组件的结构示意图；

图3是本发明中仿电芯检测组件的内部结构示意图。

图中：

1、仿电芯检测组件；10、壳体结构；11、压力传感器；12、金属带；13、极片；

2、电芯。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面参照图1至图3介绍本发明所提供的模组膨胀风险检测方法及检测装置。

具体地，如图1、图2所示，在本实施例中，检测装置主要包括仿电芯检测组件1，该仿电芯检测组件1具有与真实的电芯2相同的壳体结构10，能够替代电池模组中的电芯2，并与其他电芯2一并安装在电池模组中。并且，壳体结构10内设置有压力传感器11，压力传感器11能够检测仿电芯检测组件1的壳体结构10内壁之间受到的压力(由检测值体现)，从而准确地反应电池模组的膨胀风险。

需要说明的是，在本发明中，电芯2既可以是软包电芯2，也可以是硬包电芯2。对于软包电芯2而言，其以铝塑膜等软质材料作为壳体结构10，而对于硬包电芯2而言，其以铝壳等硬质材料作为壳体结构10。而无论是软包电芯2还是硬包电芯2，导致出现电滥用甚至热滥用等膨胀风险的原因，一般是软包电芯2或硬包电芯2内的裸电芯(即正极片、隔膜、负极片的总和)，在模组内部压力的作用下，受到壳体结构10的直接挤压，导致出现隔膜破裂等现象。

因此，在本发明中，通过压力传感器11直接检测壳体结构10的内壁之间的挤压力，且保持现有的电池模组结构以及电芯2的壳体结构10，能够更精准地间接测量其他电芯2中裸电芯的受力，排除了电芯2的壳体结构10对膨胀力的干扰，从而更准确地体现电滥用、热滥用的膨胀风险大小。同时，由于压力传感器11设置在壳体结构10内，因此具有足够的安装空间，可选用非薄膜类型的压力传感器11，能够避免薄膜压力传感器11存在的误差大、使用寿命短、数据漂移等问题，提高了检测结果的准确性。

需要说明的是，该裸电芯的受力大小和电滥用、热滥用的膨胀风险大小一般呈正相关关系，即受力越大，膨胀风险越大。在一些实施例中，可以在该受力(由检测值体现)和膨胀风险(在本发明中，该膨胀风险由预设值体现)之间建立定量的数据关系，也可以表格、曲线等方式将该受力和膨胀风险之间建立分级的对应关系(通过将压力传感器11连接至信号转换器、客户端、上位机等即可实现)。当然，在一些实施例中，该膨胀风险也可由检测值的变化速度等进一步处理后的参数体现，本发明中对此不做具体限定。

需要说明的是，在一些实施例中，可以通过对电芯2的内部结构的力学性能进行推导，以计算的方式得到一个预设值，从而体现上述的膨胀风险。当然，也可以通过实验的手段验证或得到上述的预设值。示例性地，将仿电芯检测组件1和一批同类型电芯2置于相同环境下，并以相同的方式施加挤压力，此时检测值就可反映裸电芯的受力情况。将挤压力由小到大逐渐增加，当一定比例或数量的电芯2出现膨胀风险后，即可将当时得到的检测值作为该类型电芯2的预设值，以体现该类型电芯2的裸电芯受力和膨胀风险的关系。当然，由于不同类型的电芯2具有不同的内部结构力学性能，本发明对具体的比例或数量不做限定，只要能够通过该检测值与预设值的比较来反应电池模组的膨胀风险大小即可。

优选地，在本实施例中，如图2所示，仿电芯检测组件1还具有仿正极耳和仿负极耳，仿正极耳和仿负极耳之间形成有电连接，且可用于与电芯2电连接，从而能够在不改变现有电池模组中电气连接结构的情况下，将仿电芯检测组件1方便地安装在电池模组中，且使得该电池模组能够安装在车辆等具体场景内进行检测。通过将电池模组置于车辆等具体场景内进行检测，尤其是在车辆行驶的情况下进行检测，能够大大增强压力传感器11的检测值和具体膨胀风险之间的关联性和准确性。

具体地，如图3所示，在壳体结构10内设置有金属带12，金属带12的两端穿出壳体结构10以形成上述的仿正极耳和仿负极耳。当仿正极耳和仿负极耳接入电池模组中的电路后，电芯2之间就能够通过该金属带12进行串并联，且与真实的电芯2的连接方式相同。优选地，该金属带12选用铜带，与真实的电芯2的极耳性能相似，方便进行焊接连接。

进一步地，在本实施例中，压力传感器11选用膨胀力位移测试压力传感器，主要由电阻应变片、弹性元件、检测电路组成，并主要通过电阻应变片测量应变。电阻应变片能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。弹性元件作用是承受和传递垂直载荷，缓和并抑制不平路面所引起的冲击，使得电阻应变片的应变更准确。电阻应变片接入在检测电路中，当电阻应变片的电阻变化时，检测电路能够根据因电阻变化导致的电压、电流等变化进一步变化成可直接利用的电信号。膨胀力位移测试压力传感器可以采用不同的弹性体材料,例如铝制、合金、不锈钢等不同材料制成的弹性体，并达到更长的使用寿命和检测寿命；也可以按不同性质输出信号的,例如数字式、模拟式、放大器内置式等等，进而达到多种精度等级，例如0.05/0.1/0.2/0.3/0.5等等。该压力传感器11相比于薄膜传感器，检测结果更精准，且能够在长时间的检测过程中保持较优的精准度，进而提高检测结果的准确性。

需要说明的是，对于不同的电芯2，其壳体结构10可能具有不同的尺寸。以宽度方向为例，当壳体结构10较宽，导致压力传感器11无法抵接于壳体结构10的两侧内壁，导致无法正常检测上述的挤压力。此时，如图3所示，可在壳体结构10的内壁和压力传感器11之间填充极片13，极片13能够抵接在压力传感器11和壳体结构10之间，从而使得压力传感器11能够正常检测壳体结构10的内壁之间的挤压力。极片13采用正极片或负极片，与真实的电芯2中的极片13相同，能够进一步提高该挤压力与膨胀风险之间的关联性和准确性。

本发明还提供了一种模组膨胀风险检测方法，使用上述的仿电芯检测组件1对膨胀风险进行检测。具体地，如图1所示，该模组膨胀风险检测方法包括：

S1、将电池模组中至少一个电芯2替换为仿电芯检测组件1，仿电芯检测组件1内设置有压力传感器11，压力传感器11用于间接检测电芯2中的裸电芯的受力。

在该步骤中，既可以是在组装电池模组时，将仿电芯检测组件1替代其中至少一个电芯2并安装于电池模组内，也可以是在电池模组组装完成后，拆除其中一个电芯2并替换为仿电芯检测组件1。示例性地，将仿电芯检测组件1和真实的电芯2焊接在铜排上进行串并联，然后进行电池模组的外壳、盖板和端板组装，安装过程采用与正常电池模组一致的安装流程。

S2、对所述电池模组进行充电和/或放电，并根据所述压力传感器11的检测值评估所述电池模组的膨胀风险。

在该步骤中，通过对电池模组进行充电、放电，使得其内部的电芯2在工作状态下进行膨胀，就能够通过内置于仿电芯检测组件1的压力传感器11，间接检测真实的电芯2中的裸电芯所受到的挤压力，排除了电芯2的壳体结构10对膨胀力的抵消作用。由于该挤压力是导致出现上述电滥用和热滥用的主要原因，因此将该挤压力(由检测值体现)与膨胀风险(例如上述的预设值)之间建立定性或定量的关联，通过比较检测值和预设值的方式能够更准确地反映出膨胀风险的大小。

通过压力传感器11直接检测壳体结构10的内壁之间的挤压力，且保持现有的电池模组结构以及电芯2的壳体结构10，能够更精准地间接测量其他电芯2中裸电芯的受力，排除了电芯2的壳体结构10对膨胀力的干扰，从而更准确地体现电滥用、热滥用的膨胀风险大小，所需的检测结构简单、易于获得，且能够在具体使用场景内进行准确性更高的检测。同时，由于压力传感器11设置在壳体结构10内，因此具有足够的安装空间，可选用非薄膜类型的压力传感器11，能够避免薄膜压力传感器11存在的误差大、使用寿命短、数据漂移等问题，提高了检测结果的准确性。

需要说明的是，在步骤S1中，对于每个电池模组而言，不限制其中安装的仿电芯检测组件1的数量，可以仅替换一个电芯2，也可以分别替换多个电芯2。示例性地，在电池模组中通过两个仿电芯检测组件1分别替换两个电芯2，且两个仿电芯检测组件1之间夹设有至少一个真实的电芯2，从而对电池模组中不同的位置进行检测。

优选地，在上述的步骤S2中，还包括：

步骤S21、将所述电池模组安装于车辆，并得到所述检测值。

在步骤S21中，通过将电池模组安装于车辆，能够在具体场景内进行膨胀风险检测，避免了因实验室内环境区别与具体场景带来的检测干扰，能够提高检测值的准确性。

进一步地，在步骤S21后，还包括：

步骤S22、在所述车辆处于行驶状态时，得到所述检测值。

通过将电池模组置于车辆等具体场景内进行检测，尤其是在车辆行驶的情况下进行检测，能够大大增强压力传感器11的检测值和具体膨胀风险之间的关联性和准确性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.模组膨胀风险检测方法，其特征在于，包括：

将电池模组中至少一个电芯(2)替换为仿电芯检测组件(1)，所述仿电芯检测组件(1)内设置有压力传感器(11)，所述压力传感器(11)用于间接检测所述电芯(2)中的裸电芯的受力；

对所述电池模组进行充电和/或放电，并根据所述压力传感器(11)的检测值评估所述电池模组的膨胀风险。

2.根据权利要求1所述的模组膨胀风险检测方法，其特征在于，

所述仿电芯检测组件(1)具有与所述电芯(2)相同的壳体结构(10)，每个所述仿电芯检测组件(1)用于替换一个所述电芯(2)。

3.根据权利要求2所述的模组膨胀风险检测方法，其特征在于，

将其中一个所述电芯(2)替换为所述仿电芯检测组件(1)；或者，

将其中至少两个所述电芯(2)替换为所述仿电芯检测组件(1)。

4.根据权利要求3所述的模组膨胀风险检测方法，其特征在于，

相邻的两个所述仿电芯检测组件(1)之间夹设有所述电芯(2)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的模组膨胀风险检测方法，其特征在于，

将所述电池模组安装于车辆，并得到所述检测值。

6.根据权利要求5所述的模组膨胀风险检测方法，其特征在于，

在所述车辆处于行驶状态时，得到所述检测值。

7.检测装置，用于实施如权利要求1-6中任一项所述的模组膨胀风险检测方法，其特征在于，所述检测装置包括至少一个仿电芯检测组件(1)，每个所述仿电芯检测组件(1)能够替代一个电芯(2)地安装在电池模组；所述仿电芯检测组件(1)具有与所述电芯(2)相同的壳体结构(10)，所述壳体结构(10)内设置有压力传感器(11)，所述压力传感器(11)能够间接检测所述电芯(2)中的裸电芯的受力。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，

所述仿电芯检测组件(1)具有形成电连接的仿正极耳和仿负极耳，所述仿正极耳和仿负极耳用于与所述电芯(2)电连接。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，

所述壳体结构(10)内设置有极片(13)，所述极片(13)包括正极片或负极片，所述极片(13)抵接在所述压力传感器(11)和所述壳体结构(10)的内壁之间。

10.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，

所述壳体结构(10)内设置有金属带(12)，且所述金属带(12)的两端穿出所述壳体结构(10)以形成所述仿正极耳和所述仿负极耳。