CN216563284U - 电池系统及单体智能电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池系统及单体智能电池装置，电池系统包括电池管理系统和由复数个单体智能电池装置组合成的电池组，所述电池管理系统对电池组的电压和电流信号进行采集，各所述单体智能电池装置的端盖中心均固定有温度传感器，该温度传感器伸入电池的内部中间位置，且与电极片保持绝缘，同时与电池的另一端盖保持间距，所述电池管理系统与各所述单体智能电池装置的温度传感器均进行通讯连接。本实用新型能大幅提高电池系统安全性，并且，通过对检测数据进行运算，还能提前发现潜在隐患的单体智能电池装置，在维护时能简单精准找到目标电池，从而提升电池系统维护的精准性，大幅降低维护成本，延长电池系统生命周期。

Description

电池系统及单体智能电池装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种能够检测电芯内部温度和/或压力的技术。

背景技术

现有的锂离子、钠离子电池系统包括若干单体锂离子电池或钠离子电池、电池管理系统（下压简称BMS）、外壳及其充放电接口等，根据功能需要，将各单体智能电池装置经特定的串并联，在BMS的统一管理下实现充放电功能。

电池系统在充放电、存储等过程中有热失控的风险。现有通常的解决方案是在组合时，把温度感应元器件1贴在单体智能电池装置表面来检测电池的温度变化，如图9所示。当温度变化超出BMS的设定范围，BMS则做出相应的指令，如主动预警或停止工作或激发灭火装置或“自毁”电池系统等等。现有电池系统所用的电池，电池系统的温度传感器是分布电池外表面，而压力传感器一般电池系统还没有，即使安装了压力传感器，也只是置于电池系统的特定位置，不能即时真实反映电池的内在温度值、压力值。单体智能电池装置表面的温度是其内部温度积累起来的，从其外部检测的温度与内部实际温度相差较大，BMS无法检测内部温度、压力和变化速率。由于在单体电池发生潜在隐患变化时BMS不能检测到，因而BMS没有记录也不做相应的指令。现实情况往往是单体电池已经出现异常，由于传感器贴在电池外表面，电池热传导延时，其检测到的信号也相应延迟，如果此时单体电池出现异常急剧恶化，导致BMS做出的指令不及时而发生事故。

由于所检测到的单体智能电池装置表面温度的滞后性和变化速率异常是导致整个电池系统出现热失控的最大原因之一，因此单体智能电池装置的安全是电池系统安全的核心。越早越准确检测到单体智能电池装置的温度变化及内部压力的变化，BMS才能尽早尽快做出指令判断，这也是提高电池系统安全的最有效最主要的途径之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种智能电池系统及单体智能电池装置，具有能实时检测内部温度的功能，并能够与BMS通讯，实现温度值上传，有利于BMS做出准确判断，提高电池系统的安全性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

提供一种电池系统，包括电池管理系统和由复数个单体智能电池装置组合成的电池组，所述电池管理系统对电池组的电压和电流信号进行采集，各所述单体智能电池装置的端盖中心均固定有温度传感器，该温度传感器伸入电池的内部中间位置，且与电芯保持绝缘，同时与电池的另一端盖保持间距，所述电池管理系统与各所述单体智能电池装置的温度传感器均进行通讯连接。

提供一种单体智能电池装置，包括壳体和封闭壳体端口的端盖，所述单体智能电池装置的端盖中心均固定有与电池管理系统通讯连接的温度传感器，该温度传感器伸入电池的内部中间位置，且与电芯保持绝缘，同时与电池的另一端盖保持间距。

进一步地：

固定有温度传感器的端盖上还设有压力传感器。

每一单体智能电池装置的所述压力传感器与温度传感器为一整体。

所述压力传感器与温度传感器分开设置，设置在端盖的内侧面。

所述温度传感器露出端盖外表面的部分为插脚，借助该插脚通过导线与所述电池管理系统通讯连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:

本实用新型通过在单体智能电池装置电芯内部嵌入温度传感器，这些传感器相当于电池系统的神经末梢，电池性能的微小变化能实时被传感器检测到，根据这些检测信息BMS能及时运算判断电池内部是否异常，并在出现异常时及时主动预警、停止工作、激发灭火装置或者“自毁”电池系统，能大幅提高电池系统安全性。并且，通过对检测数据进行运算，还能提前发现潜在隐患的电池，在维护时能简单精准找到目标电池，从而提升电池系统维护的精准性，大幅降低维护成本，延长电池系统生命周期。

附图说明

图1是本实用新型单体智能电池装置一种实施例的结构示意图；

图2是本实用新型单体智能电池装置一种实施例的分解示意图；

图3是本实用新型单体智能电池装置一种实施例端盖的剖面示意图；

图4是本实用新型单体智能电池装置一种实施例的剖面示意图

图5是本实用新型单体智能电池装置另一种实施例的结构示意图；

图6是本实用新型单体智能电池装置另一种实施例的分解示意图；

图7是本实用新型单体智能电池装置另一种实施例端盖的剖面示意图；

图8是本实用新型电池系统的功能方框示意图；

图9是现有技术中的电池系统的功能方框示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

一种单体智能电池装置10，适用于锂离子电池、钠离子电池等，如图1至图7所示，包括两端开口的壳体11和封闭壳体端口的端盖12，端盖上设有电极柱16。所述单体智能电池装置的端盖中心均固定有与电池管理系统通讯连接的温度传感器13，该温度传感器13伸入电池的内部中间位置，且与电芯14保持绝缘，同时与电池的另一端盖111保持间距。固定有温度传感器的端盖上还可以设有压力传感器。该压力传感器可与温度传感器为一整体，也可与温度传感器分开设置。当分开设置时，压力传感器可设置在端盖的内侧面。所述温度传感器13露出端盖外表面的部分为插脚15，借助该插脚15通过导线与所述电池管理系统通讯连接。

一实施例中，如图1至图4所示，单体智能电池装置10包括圆柱形壳体11和两端的圆形端盖12，正负电极柱16分别设置在两端端盖之上。电池的电芯（卷芯）14卷绕完毕，放入壳体11后，在卷芯的中心孔位置，居中放入针式一体式温度压力传感器13，传感器的底部不与另一端盖接触，传感器的直径小于卷芯中心孔的直径且传感器与卷芯的正、负极片绝缘。然后连同端盖（正极或负极）一起与壳体封装到一起，实现密封。本实施例中，插脚15设置在一电极柱16的中间。

另一实施例中，如图5至图7所示，单体智能电池装置10包括长方体壳体11和两端的方形端盖12，正负电极柱16均设置在上端端盖之上。电芯在制作过程中，将片状一体式温度压力传感器13置于电芯的中间位置，传感器的底部不与另一端盖接触，与电芯的正、负极片绝缘。然后连同端盖一起与壳体封装到一起，实现密封，如图6所示。本实施例中，插脚15设置在两个电极柱16之间的位置。

封装完毕，所述温度传感器露出端盖外表面的部分为插脚，借助插脚15可直接通过导线（与端盖绝缘）连接到BMS或其它数据处理终端，实现数据上传，实时监控。

本实用新型适用于现有的18650、21700、14500和46800等拉伸圆柱钢壳电池、拉伸方形铝壳电池或两端分别封装正负极的钢壳、铝壳、塑壳、铝塑膜等锂离子电池、钠离子电池。

一种电池系统，如图8所示，包括电池管理系统200和由复数个单体智能电池装置10组合成的电池组100。所述电池管理系统200又包括状态计算能量管理模块、与状态计算能量管理模块连接的电气安全管理模块、热管理模块和对外的通讯接口。电气安全管理模块用于管理充电和负载放电的工作，与状态计算能量管理模块电连接，又能与外设电源进行充电连接和与负载进行放电连接。各所述单体智能电池装置的端盖中心均固定有温度传感器，该温度传感器伸入各单体智能电池装置的内部中间位置，且与电芯保持绝缘，同时与电池的另一端盖也保持间距，所述电池管理系统与各所述单体智能电池装置的温度传感器均进行通讯连接。固定有温度传感器的端盖上还可以设有压力传感器。该压力传感器可与温度传感器为一整体，也可与温度传感器分开设置。当分开设置时，压力传感器可设置在端盖的内侧面。所述温度传感器露出端盖外表面的部分为插脚，借助该插脚通过导线与所述电池管理系统通讯连接。状态计算能量管理模块对电池组100的电压和电流信号进行采集，并对单体智能电池装置的温度和或压力信号进行采集。

在电池卷芯内部的中间位置，嵌入温度传感器和压力传感器，实时反馈电芯内部的温度、压力情况，如果超过安全设定值，则电池管理系统通过对外的通讯接口主动预警或停止工作或激发灭火装置甚至“自毁”电池系统，防止安全事故的发生。而且根据数据来源，可以方便查找到报警单体电池或事故单体电池，便于检查、拆除和更换，确保系统可经济维护，延长电池系统生命周期。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池系统，包括电池管理系统和由复数个单体智能电池装置组合成的电池组，所述电池管理系统对电池组的电压和电流信号进行采集，其特征在于：各所述单体智能电池装置的一端盖中心均固定有温度传感器，该温度传感器伸入电池的内部中间位置，且与电芯保持绝缘，同时与电池的另一端盖保持间距，所述电池管理系统与各所述单体智能电池装置的温度传感器均进行通讯连接。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于：固定有温度传感器的端盖上还设有压力传感器。

3.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于：每一单体智能电池装置的所述压力传感器与温度传感器为一整体。

4.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于：所述压力传感器与温度传感器分开设置，设置在端盖的内侧面。

5.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于：所述温度传感器露出端盖外表面的部分为插脚，借助该插脚通过导线与所述电池管理系统通讯连接。

6.一种单体智能电池装置，包括壳体和封闭壳体端口的端盖，其特征在于：所述单体智能电池装置的端盖中心均固定有与电池管理系统通讯连接的温度传感器，该温度传感器伸入电池的内部中间位置，且与电芯保持绝缘，同时与电池的另一端盖保持间距。

7.根据权利要求6所述的单体智能电池装置，其特征在于：所述端盖上还设有压力传感器。

8.根据权利要求7所述的单体智能电池装置，其特征在于：所述压力传感器与温度传感器为一整体。

9.根据权利要求7所述的单体智能电池装置，其特征在于：所述压力传感器与温度传感器分开设置，设置在端盖的内侧面。

10.根据权利要求6所述的单体智能电池装置，其特征在于：所述温度传感器露出端盖外表面的部分为插脚，借助该插脚通过导线与电池管理系统通讯连接。

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