CN206340633U - 一种汽车电池温度监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车电池温度监测装置，包括解调模块和探测模块，所述解调模块包括扫频激光器、光分路单元、采集处理控制单元和光电转换单元，所述扫频激光器与光分路单元相连，所述光分路单元通过光电转换单元与采集处理控制单元相连，所述采集处理控制单元连接并控制扫频激光器，所述探测模块包括光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器设置在电池连接片上，所述电池连接片连接电池组内两个电池单元相同极性的电极，所述光纤光栅传感器通过导光光纤与光分路单元相连。在电池组内不同电池单元上均设有光纤光栅传感器，能够对电池组内部的温度变化状况进行有效的监测，从而实现当电池组发生异常时能够定位具体的电池单元。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤光栅传感技术在电池安全领域的应用领域，尤其涉及一种基于扫频激光器的汽车电池的温度监测装置。
背景技术
石油危机和汽车尾气造成的大气污染问题日益严峻，新能源出行成为现今社会所大力推广的出行方式。电动汽车以其绿色环保、节能减排的独特优势，得到各国政府的大力支持，并投入大量资金。纯电动汽车产业迎来了前所未有的发展机遇。
电池作为电动汽车技术的关键所在，其性能对电动汽车的安全使用和发展前景具有重大意义。电池由于内部短路、过充和材料退化等因素所引起的安全事故主要表现为电池内部的过热和电池的膨胀，对电池组而言，某个电池单元的状态异常会导致电池组整体性能的下降。
现有技术的电池检测技术并未对电池组内不同电池单元的状况进行有效的监测和控制，当因某个电池单元工作温度异常导致电池组性能下降时，无法判断是其中哪个区域的电池单元状态出现问题，无法进行有效的预警。因此，现有技术的电池温度监测装置还存在较大的局限性。
综上所述，业界亟需开发一种布置过程简单、可靠性高、可多点实时测量的汽车电池的温度监测装置。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种汽车电池温度监测装置，能够实现对电池组内不同电池单元的温度实时测量，为电池组的稳定正常工作提供保障。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：一种汽车电池温度监测装置，包括解调模块和探测模块，所述解调模块包括扫频激光器、光分路单元、采集处理控制单元和光电转换单元，所述扫频激光器与光分路单元相连，所述光分路单元通过光电转换单元与采集处理控制单元相连，所述采集处理控制单元连接并控制扫频激光器，所述探测模块包括光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器设置在电池连接片上，所述电池连接片连接电池组内两个电池单元相同极性的电极，所述光纤光栅传感器通过导光光纤与光分路单元相连。
进一步，所述光分路单元为三端口器件，所述扫频激光器发出的激光由光分路单元的第一端口进入光分路单元，并由第二端口输出后经导光光纤传输到光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器反射回来的光信号经第二端口进入光分路单元，再从第三端口输出到光电转换单元。
进一步，所述光分路单元的第三端口可并联多通道。
进一步，所述光纤光栅传感器通过导热硅胶固定在电池连接片上。
进一步，所述采集处理控制单元包括一微控制器。
进一步，所述光纤光栅传感器采用石英晶体制成。
进一步，所述扫频激光器的输出波长频段为C波段，所述扫频激光器的波长调谐带宽为40nm。
进一步，所述光纤光栅传感器的反射带宽小于0.2nm，所述光纤光栅传感器的峰值功率反射率超过95％。
本实用新型的有益效果有：本温度监测装置弥补了现有电动汽车的电池组安全监测技术中存在的不足，在电池组内不同电池单元上均设有光纤光栅传感器，能够对电池组内部的温度变化状况进行有效的监测，从而实现当电池组发生异常时能够定位具体的电池单元。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，其中：
图1是本实用新型温度监测装置的示意图。
具体实施方式
参见图1，图1是本实用新型温度监测装置的示意图。一种汽车电池温度监测装置，包括解调模块和探测模块，解调模块包括扫频激光器1、光分路单元2、采集处理控制单元3和光电转换单元4，探测模块包括置于电池组6内每一电池单元上的光纤光栅传感器8、置于电池组6内部的导光光纤5和用于连接电池组6内两个电池单元相同极性电极的电池连接片7。
扫频激光器1、光分路单元2、采集处理控制单元3和光电转换单元4组成独立的解调模块安装于电池组6外。采集处理控制单元3是解调模块的核心，包含一微控制器，实现对扫频激光器1工作状态和输出光信号的控制，同时实现对经光电转换单元4处理后的信号进行采集和运算处理。光分路单元2是一种三端口光分路器件，扫频激光器1发射的激光从光分路单元2的第一端口进入光分路单元2，经第二端口从导光光纤5传输到光纤光栅传感器8，光纤光栅传感器8反射回的光信号经第二端口进入光分路单元2，再从第三端口输出进入光电转换单元4。其中，第三端口可并联多通道输出，当需要监测不同的电池组6时，可以通过设置多个通道同时采集各个电池组6的信息，统一经由光电转换单元4和采集处理控制单元3处理。置于电池组6内的同一通道的光纤光栅传感器8刻写于同一导光光纤5上，相同通道的光纤光栅传感器8以串联的形式相互连接起来，并用导热硅胶将光纤光栅传感器8固定在不同区域的的电池连接片7上。各光纤光栅传感器8通过导光光纤5与解调模块相连，光纤光栅传感器8反射的光信号通过光分路单元2进入光电转换单元4进行处理。
在本实施例中，扫频激光器1的输出波长频段为C波段，其波长调谐带宽40nm，光源带宽满足光纤光栅传感器8反射光谱所需的光谱波段，最小可精确实现10pm步进调谐，波长调谐切换时间小于10us，调谐参数可自由配置。光纤光栅传感器8的反射带宽小于0.2nm，其峰值功率反射率超过95％，多个连续光纤光栅传感器8结构刻写在单根光纤上，单个通道的多个光纤光栅传感器8采用波分复用的分布方式排布，即同一通道内部的多个光纤光栅传感器8的波长各不相同。光纤光栅传感器8的选择和扫频激光器1的带宽和频段相匹配。
本汽车电池温度监测装置的基本原理是：解调模块控制扫频激光器1的输出波长，实现一定带宽范围的波长扫描式输出，输出的光信号通过光分路单元2进入光纤光栅传感器8阵列，满足光纤光栅传感器8布拉格波长的光将被反射，反射光通过光分路单元2进入光电转换单元4后进行光电转换，采集处理控制单元3将实时对反射光的的强度进行采样计算处理。光纤光栅传感器8的中心波长变化与电池组6温度的变化呈一次正比例关系。根据光栅布拉格条件：λB＝2neffΛ，其中λB是光纤布拉格光栅的中心反射波长，neff是光纤布拉格光栅的折射率，Λ为光纤布拉格光栅的周期。光纤布拉格光栅的中心反射波长和光纤布拉格光栅的周期、光纤布拉格光栅的折射率相关，由于温度的变化能引起有效纤芯折射率的变化，进而影响波长的变化。光纤光栅传感器8就是利用了这个特性，通过测量波长的变化量实现汽车电池温度的测量。本装置可以实现宽40nm范围内的光谱扫描，通过将不同中心波长的光纤光栅传感器8按照一定的波长间隔在空间进行排列实现波分复用，可实现几十甚至上百个点的分布式传感监测。
本汽车电池温度监测装置弥补了现有电动汽车电池安全监测技术中存在的不足，在电池组6内部的不同区域均设有光纤光栅传感器8，能够对电池组6内部的温度变化状况进行有效的监测，从而在电池组6发生异常时，根据检测到异常温度位置能够判断是其中哪个电池单元出现异常。解调方式是基于扫频激光光源解调法，具有结构简单、易于嵌入工程结构、测量分辨率高、长期稳定性强和抗干扰能力强等优点。
光纤光栅传感器8由石英晶体制成，具有体积小、重量轻、结构简单、不导电、不易腐蚀和不受电磁干扰等优点。光纤光栅传感器8本身也不产生电磁干扰，可以广泛应用于输油管道、高压传输线路和核电站等高电磁、易燃易爆的场合进行探测，也适用于汽车电池温度监测。将光纤光栅传感器8内嵌入电池组6的电池单元中，并结合频分复用和并联技术进行组网，简化光纤传感器8和导光光纤5的布置，实现对电池组6内部各区域温度变化的监测。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种汽车电池温度监测装置，其特征在于：包括解调模块和探测模块，所述解调模块包括扫频激光器（1）、光分路单元（2）、采集处理控制单元（3）和光电转换单元（4），所述扫频激光器（1）与光分路单元（2）相连，所述光分路单元（2）通过光电转换单元（4）与采集处理控制单元（3）相连，所述采集处理控制单元（3）连接并控制扫频激光器（1），所述探测模块包括光纤光栅传感器（8），所述光纤光栅传感器（8）设置在电池连接片（7）上，所述电池连接片（7）连接电池组（6）内两个电池单元相同极性的电极，所述光纤光栅传感器（8）通过导光光纤（5）与光分路单元（2）相连。
2.根据权利要求1所述的一种汽车电池温度监测装置，其特征在于：所述光分路单元（2）为三端口器件，所述扫频激光器（1）发出的激光由光分路单元（2）的第一端口进入光分路单元（2），并由第二端口输出后经导光光纤（5）传输到光纤光栅传感器（8），所述光纤光栅传感器（8）反射回来的光信号经第二端口进入光分路单元（2），再从第三端口输出到光电转换单元（4）。
3.根据权利要求2所述的一种汽车电池温度监测装置，其特征在于：所述光分路单元（2）的第三端口可并联多通道。
4.根据权利要求1所述的一种汽车电池温度监测装置，其特征在于：所述光纤光栅传感器（8）通过导热硅胶固定在电池连接片（7）上。
5.根据权利要求1所述的一种汽车电池温度监测装置，其特征在于：所述采集处理控制单元（3）包括一微控制器。
6.根据权利要求1所述的一种汽车电池温度监测装置，其特征在于：所述光纤光栅传感器（8）采用石英晶体制成。
7.根据权利要求1所述的一种汽车电池温度监测装置，其特征在于：所述扫频激光器（1）的输出波长频段为C波段，所述扫频激光器（1）的波长调谐带宽为40nm。
8.根据权利要求1所述的一种汽车电池温度监测装置，其特征在于：所述光纤光栅传感器（8）的反射带宽小于0.2nm，所述光纤光栅传感器（8）的峰值功率反射率超过95%。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201621464357.6U CN206340633U (zh) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 一种汽车电池温度监测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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| CN206340633U true CN206340633U (zh) | 2017-07-18 |
Family
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| CN201621464357.6U Active CN206340633U (zh) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 一种汽车电池温度监测装置 |
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| CN (1) | CN206340633U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107677391A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-09 | 深圳伊讯科技有限公司 | 一种电池温度传感器 |
| CN112525252A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-03-19 | 南京大学 | 一种燃料电池监测系统及方法 |
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2016
- 2016-12-28 CN CN201621464357.6U patent/CN206340633U/zh active Active
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