CN217304221U - 一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其包括层叠设置的若干电池电芯、第一感测单元、第二感测单元、第三感测单元、调制解调单元以及判定单元，每个所述电池电芯的前后侧表面贴附设置有第一感测单元，并排设置的每一组所述电池电芯的相对左右侧表面贴附设置有第二感测单元，堆叠设置的两组所述电池电芯的相对上下表面贴附设置有第三感测单元，所述调制解调单元与所述第一感测单元、所述第二感测单元、所述第三感测单元以及所述判定单元电连通。本实用新型能够实时监测每个单体电芯是否有发生鼓胀和应力变形，有效防止安全事故的发生。
Description
【技术领域】
本实用新型属于电池包技术领域，特别是涉及一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置。
【背景技术】
在碳达峰碳中和背景下，锂电池被广泛应用于汽车与储能领域。在电池应用系统中，由于单体电芯电压太低，为了给设备提供足够的电压，一般需要将很多电芯串联成电池模组使用,但是如果电芯之间的性能失配便会影响整个电池模组的容量。串联而成的电池模组在工作一段时间后，由于电芯本身性能的不一致等因素的影响，最后会表现出很大的差异，影响电池模组的寿命，最终影响到了电池应用系统的正常使用。其中电池的鼓胀不仅有损外观，还有可能引起装配件的破坏，也有可能造成极片之间的离子导电能力、极片上活性物质之间的电子导电能力降低，从而引起电池活性物质的利用率偏低、大电流放电能力差、电池内阻较大、充放电过程中热效应等一系列问题，甚至带来安全隐患。比如，电动汽车中电芯被紧密排列，当有电芯鼓胀时，应力会影响到连接条与其他电芯；储能系统中，电芯鼓胀会使电芯位移并影响电芯之间的连接条；情况严重的时候可能会导致电芯极柱或连接条断裂，甚至发生燃烧或爆炸等情况。
当前电芯成组组成电池模组后，电池管理系统较少具有鼓胀检测及报警功能。一方面是由于现有技术对电池鼓胀与电芯寿命、性能的研究较少，鼓胀与电芯寿命、性能之间存在一定关系，此关系需进一步研究分析；另一方面是用于感测电池鼓胀的设备在安装时要求电池包要大量的增加附加空间，使得体积增大、功率密度降低。
因此，有必要提供一种新的高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置来解决上述技术问题。
【实用新型内容】
本实用新型的主要目的在于提供一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，能够实时监测每个单体电芯是否有发生鼓胀和应力变形，有效防止安全事故的发生。
本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其包括层叠设置的若干电池电芯、第一感测单元、第二感测单元、第三感测单元、调制解调单元以及判定单元，每个所述电池电芯的前后侧表面贴附设置有第一感测单元，并排设置的每一组所述电池电芯的相对左右侧表面贴附设置有第二感测单元，堆叠设置的两组所述电池电芯的相对上下表面贴附设置有第三感测单元，所述调制解调单元与所述第一感测单元、所述第二感测单元、所述第三感测单元以及所述判定单元电连通。
进一步的，所述判定单元为根据所述第一感测单元、所述第二感测单元以及所述第三感测单元的检测数据判断电池电芯是否有发生鼓胀的电池管理系统。
进一步的，所述调制解调单元为光栅解调仪。
进一步的，所述调制解调单元集成设置在电池模组的壳体上或集成设置在电池管理系统内，或设置在电池模组外壳内部。
进一步的，所述第一感测单元为光纤光栅传感器，成对设置在所述电池电芯的相对两侧。
进一步的，所述第二感测单元以及所述第三感测单元为光纤光栅传感器，成对设置在电池电芯模组的相对两侧。
进一步的，所述第一感测单元、所述第二感测单元以及所述第三感测单元通过胶粘、或嵌位固定、或焊接固定在所述电池电芯表面。
进一步的，还包括与所述判定单元连接的报警单元。
与现有技术相比，本实用新型一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置的有益效果在于：可以有效检测到电池在生命周期内的膨胀力与膨胀量，并且可以实时监测电池的变化情况；具有鼓胀报警功能，在锂电池故障后，能够发出鼓胀信息，发现故障报警后可以尽快采取措施；同时本技术方案附加设备较少，安装位置位于原本BMS电压采样线路一侧，无需额外增加安装空间，具有较高的便利性和提高实现工程化效率；通过对电池形变信息的判定，有效的防止了对形变过度的电池进行充电时造成的爆炸问题。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中判定单元的控制流程图；
图中数字表示：
1、电池电芯；2、第一感测单元；3、第二感测单元；4、第三感测单元；5、调制解调单元；6、判定单元。
【具体实施方式】
实施例：
请参照图1-图2，本实施例一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置100，其包括层叠设置的若干电池电芯1、第一感测单元2、第二感测单元3、第三感测单元4、调制解调单元5以及判定单元6，每个电池电芯1的前后侧表面贴附设置有第一感测单元2，并排设置的每一组电池电芯1的相对左右侧表面贴附设置有第二感测单元3，堆叠设置的两组电池电芯1的相对上下表面贴附设置有第三感测单元4，调制解调单元5与第一感测单元2、第二感测单元3、第三感测单元4以及判定单元6电连通。
判定单元6为电池管理系统BMS，在电池模组的使用过程中，负责监控与保持电池性能和状态，具有检测每个电池电芯1的电流、电压、温度等功能，且可根据第一感测单元2、第二感测单元3以及第三感测单元4的检测数据判断电池电芯1是否有发生鼓胀。
调制解调单元5为光栅解调仪，可集成设置在电池模组的壳体上或集成设置在电池管理系统内，或设置在电池模组外壳内部。调制解调单元5主要通过第一感测单元2、第二感测单元3以及第三感测单元4感测电池电芯1是否有发生形变。
第一感测单元2为光纤光栅传感器，成对设置在电池电芯1的相对两侧。第二感测单元3以及第三感测单元4为光纤光栅传感器，成对设置在电池电芯1模组的相对两侧。第一感测单元2、第二感测单元3以及第三感测单元4通过胶粘、或嵌位固定、或焊接固定在电池电芯1表面。第一感测单元2主要用于检测每一个电池电芯1在前后方向上是否有鼓胀或变形，第二感测单元3主要用于检测每一组并排的电池电芯1在左右方向上是否有发生鼓胀或变形，第三感测单元4主要用于检测每一组上下堆叠的电池电芯1在上下方向上是否有发生鼓胀或变形。
由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度和低成本，且光纤光栅的谐振波长对应力应变和温度的变化敏感，本申请中采用光纤光栅传感器作为感测单元，用于感测形变，大大提高了电池电芯1鼓胀和变形监测的精准度。
通过光纤光栅传感器还能够检测到具体变形量，严格的监控电池在运行生命周期中的变化，为电池的提前更换奠定了基础。
本实施例还包括与判定单元6连接的报警单元(图中未展示)。
本实施例一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置100的工作原理为：调制解调单元5根据设定的频次采集第一感测单元2、第二感测单元3以及第三感测单元4的数据，并上传给判定单元6，判定单元6计算电池电芯1或电池模组的对应相对两个面之间的距离，并与设定值相比，其差值是否超过设定阈值，若超过，则判定对应的电池电芯1发生了膨胀变形，且可根据对应的感测单元找到对应具体是哪一个电池电芯或哪一组电池电芯发生了膨胀变形；然后控制报警单元发生警报，或通过BMS内置的通讯单元通知后台操作人员到现场进行查看检修，并更换对应的电芯；判定单元6在判断电池是否发生形变前，还对电池SOC是否在工作范围内进行了判定，若在工作范围内，则进行形变判断，若不在工作范围内，则返回程序不进行形变判断；在确定当前电池形变没有超过设定阈值后，才能对电池进行充放电操作。
本实施例一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置100可以有效检测到电池在生命周期内的膨胀力与膨胀量，并且可以实时监测电池的变化情况；具有鼓胀报警功能，在锂电池故障后，能够发出鼓胀信息，发现故障报警后可以尽快采取措施；同时本技术方案附加设备较少，安装位置位于原本BMS电压采样线路一侧，无需额外增加安装空间，具有较高的便利性和提高实现工程化效率；通过对电池形变信息的判定，有效的防止了对形变过度的电池进行充电时造成的爆炸问题。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其特征在于：其包括层叠设置的若干电池电芯、第一感测单元、第二感测单元、第三感测单元、调制解调单元以及判定单元，每个所述电池电芯的前后侧表面贴附设置有第一感测单元，并排设置的每一组所述电池电芯的相对左右侧表面贴附设置有第二感测单元，堆叠设置的两组所述电池电芯的相对上下表面贴附设置有第三感测单元，所述调制解调单元与所述第一感测单元、所述第二感测单元、所述第三感测单元以及所述判定单元电连通。
2.如权利要求1所述的高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其特征在于：所述判定单元为根据所述第一感测单元、所述第二感测单元以及所述第三感测单元的检测数据判断电池电芯是否有发生鼓胀的电池管理系统。
3.如权利要求1所述的高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其特征在于：所述调制解调单元为光栅解调仪。
4.如权利要求3所述的高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其特征在于：所述调制解调单元集成设置在电池模组的壳体上或集成设置在电池管理系统内，或设置在电池模组外壳内部。
5.如权利要求1所述的高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其特征在于：所述第一感测单元为光纤光栅传感器，成对设置在所述电池电芯的相对两侧。
6.如权利要求5所述的高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其特征在于：所述第二感测单元以及所述第三感测单元为光纤光栅传感器，成对设置在电池电芯模组的相对两侧。
7.如权利要求6所述的高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其特征在于：所述第一感测单元、所述第二感测单元以及所述第三感测单元通过胶粘、或嵌位固定、或焊接固定在所述电池电芯表面。
8.如权利要求1所述的高精度检测电池鼓胀及应力变形的电池检测装置，其特征在于：还包括与所述判定单元连接的报警单元。
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