CN217589081U - 一种电池包的监测结构及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种电池包的监测结构及车辆，其中，监测结构包括：防护板，防护板设置在电池包上，且防护板至少覆盖电池包的底面；压力传感器，压力传感器的检测端设置在防护板与电池包之间；电池管理系统，电池管理系统的输入端与压力传感器的输出端电性相连。在本公开的一种电池包的监测结构及车辆中，通过防护板的设置，不仅能够对电池包起到保护作用，而且还使压力传感器与外部环境能够有效隔离，一方面，能够避免因压力传感器受到外部物体的影响而出现误判等问题，使监测结构整体具有更高的可靠性，另一方面，能够使压力传感器的压力值检测仅基于防护板的形变，不受车辆速度等其他因素的影响，从而使监测结构整体具有更高的监测准确性。

Description

一种电池包的监测结构及车辆

技术领域

本公开涉及电池包技术领域，尤其涉及一种电池包的监测结构及车辆。

背景技术

动力电池作为电动汽车的关键部件，其安全性一直备受关注，由于电池往往布置于车身底部，且在车辆行驶过程中，不可避免的会发生底盘磕碰、刮擦及托底现象，因而导致电池包的损伤、损坏，且容易出现因电池包的短路而造成车辆的故障、燃烧等，严重影响了车辆及人员的安全。

发明内容

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本公开的目的在于提供一种电池包的监测结构及车辆。

为达到上述目的，本公开第一方面提供一种电池包的监测结构，包括：防护板，所述防护板设置在所述电池包上，且所述防护板至少覆盖所述电池包的底面；压力传感器，所述压力传感器的检测端设置在所述防护板与所述电池包之间；电池管理系统，所述电池管理系统的输入端与所述压力传感器的输出端电性相连，所述电池管理系统根据所述压力传感器的输出信号判断所述电池包的损伤程度。

可选的，所述压力传感器包括：柔性电路板，所述柔性电路板包括：位置相反的第一侧面和第二侧面，所述柔性电路板设置在所述防护板与所述电池包之间，且所述柔性电路板的第一侧面与所述电池包的底面相连，所述柔性电路板的第二侧面与所述防护板相连，所述柔性电路板的输出端与所述电池管理系统的输入端电性相连；至少一个感应薄膜，所述感应薄膜设置在所述柔性电路板的第二侧面上，且所述感应薄膜与所述防护板相连，所述至少一个感应薄膜相对所述电池包的底面均匀分布，所述感应薄膜的输出端与所述柔性电路板的输入端电性相连。

可选的，所述至少一个感应薄膜相对所述电池包的底面呈阵列分布。

可选的，所述监测结构还包括：胶层，所述电池包的底面、所述柔性电路板的第二侧面及所述感应薄膜均通过所述胶层与所述防护板相连。

可选的，所述监测结构还包括：整车控制器，所述整车控制器的输入端与所述电池管理系统的第一输出端电性相连；告警装置，所述整车控制器的第一输出端与所述告警装置的输入端电性相连。

可选的，所述整车控制器的第二输出端与所述电池包电性相连，所述整车控制器控制所述电池包的输出功率。

可选的，所述告警装置包括：灯光报警器，所述灯光报警器的输入端与所述整车控制器的输出端电性相连；和/或声音报警器，所述声音报警器的输入端与所述整车控制器的输出端电性相连。

可选的，所述监测结构还包括：数据中心，所述数据中心的输入端与所述电池管理系统的第二输出端无线相连，所述数据中心的输出端与移动终端的输入端无线相连，所述移动终端与所述电池包相对应。

可选的，所述监测结构还包括：信号调理电路，所述信号调理电路的输入端与所述压力传感器的输出端电性相连，所述信号调理电路的输出端与所述电池管理系统的输入端电性相连。

可选的，所述电池包的底面是冷却板，所述防护板至少覆盖所述冷却板，所述压力传感器的检测端设置在所述防护板与所述冷却板之间。

本公开第二方面提供一种车辆，包括：如本公开第一方面提供的所述电池包的监测结构。

本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

防护板在受到磕碰并产生形变时，压力传感器检测端检测到压力值并将压力值信号发送给电池管理系统，电池管理系统根据压力传感器输出的压力值信号判断电池包的损伤程度，从而实现电池包的监测；其中，通过防护板的设置，不仅能够对电池包起到保护作用，而且还使压力传感器与外部环境能够有效隔离，一方面，能够避免因压力传感器受到外部物体的影响而出现误判等问题，使监测结构整体具有更高的可靠性，另一方面，能够使压力传感器的压力值检测仅基于防护板的形变，不受车辆速度等其他因素的影响，从而使监测结构整体具有更高的监测准确性；通过在电池包上设置压力传感器和防护板实现对电池包的监测，结构简单，不仅易于制造及拆装维护，而且占用体积较小，能够有效减小对电池包体积利用率的影响。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本公开一实施例提出的电池包的监测结构的结构示意图；

图2是本公开一实施例提出的电池包的监测结构中压力传感器处的结构示意图；

图3是本公开一实施例提出的电池包的监测结构的结构示意图；

图4是本公开一实施例提出的电池包的监测结构的结构示意图；

如图所示：1、防护板，2、压力传感器，3、电池管理系统，4、柔性电路板，5、第一侧面，6、第二侧面，7、感应薄膜，8、胶层，9、整车控制器，10、告警装置，11、数据中心，12、移动终端，13、信号调理电路，14、冷却板，15、箱体，16、电芯。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在相关实施例中，电池包的监测结构包括加速度传感器和电池管理系统，加速度传感器设置在电池包的底面上，电池管理系统的输入端与加速度传感器的输出端电性相连。

可以理解的是，加速度传感器检测电池包的加速度值并将加速度值发送给电池管理系统，电池管理系统根据电池包的加速度值与电池包损伤等级的映射关系判断电池包的损伤程度，由此实现对电池包的监测。其中，车辆在低速行驶时，电池包的加速度值也较低，使得电池包的损伤程度不易探测，导致整体对电池包的监测准确性较低。

在相关实施例中，电池包的监测结构包括密封腔和压力传感器，密封腔设置在电池包的底面上，压力传感器设置在密封腔内。

可以理解的是，通过压力传感器检测密封腔内的压力值变化，从而判断密封腔是否出现破损，进而检查电池包是否损坏，由此实现对电池包的监测。其中，密封腔易于被颗粒等物体刺破，导致整体的监测可靠性较低，同时，密封腔的结构较为复杂且占用体积较大，影响电池包的体积利用率。

由此可以看出，相关实施例中的电池包监测结构，存在监测准确性较低、可靠性较低、结构复杂且占用体积大的问题。

为解决上述的技术问题，如图1所示，本公开实施例提出一种电池包的监测结构，包括防护板1、压力传感器2和电池管理系统3(Battery-Management-System，BMS)，防护板1设置在电池包上，且防护板1至少覆盖电池包的底面，压力传感器2的检测端设置在防护板1与电池包之间，电池管理系统3的输入端与压力传感器2的输出端电性相连，电池管理系统3根据压力传感器2的输出信号判断电池包的损伤程度。

可以理解的是，防护板1在受到磕碰并产生形变时，压力传感器2检测端检测到压力值并将压力值信号发送给电池管理系统3，电池管理系统3根据压力传感器2输出的压力值信号判断电池包的损伤程度，从而实现电池包的监测。

其中，通过防护板1的设置，不仅能够对电池包起到保护作用，而且还使压力传感器2与外部环境能够有效隔离，一方面，能够避免因压力传感器2受到外部物体的影响而出现误判等问题，使监测结构整体具有更高的可靠性，另一方面，能够使压力传感器2的压力值检测仅基于防护板1的形变，不受车辆速度等其他因素的影响，从而使监测结构整体具有更高的监测准确性。

通过在电池包上设置压力传感器2和防护板1实现对电池包的监测，结构简单，不仅易于制造及拆装维护，而且占用体积较小，能够有效减小对电池包体积利用率的影响。

需要说明的是，防护板1可以仅覆盖电池包的底面，也可以除覆盖电池包的底面外，还覆盖电池包的侧面、顶面，以利用防护板1与电池包之间的压力传感器2检测端实现对电池包的全面监测。

电池管理系统3也称为电池保姆或电池管家，主要是用于智能化管理及维护电池包，防止电池包出现过充电和过放电，延长电池包的使用寿命，监控电池包的状态，电池管理系统3作为现有技术，在此不再赘述。

在电池包、压力传感器2及防护板1安装完成后，防护板1不同的形变量会造成电池包出现不同的损伤程度，同时，压力传感器2检测端检测的压力值也随之变化，因此，压力传感器2检测端检测的压力值与电池包的损伤程度具有映射关系，电池管理系统3根据该映射关系及压力传感器2输出的压力值信号即能够判断出电池包的损伤程度。其中，可以划分不同的压力值范围，以对应电池包不同的损伤等级。

压力传感器2输出的压力信号可以是高、低电平值，也可以是线性的电压值。

如图1和图2所示，在一些实施例中，压力传感器2包括柔性电路板4(Flexible-Printed-Circuit，FPC)和至少一个感应薄膜7，柔性电路板4包括位置相反的第一侧面5和第二侧面6，柔性电路板4设置在防护板1与电池包之间，且柔性电路板4的第一侧面5与电池包的底面相连，柔性电路板4的第二侧面6与防护板1相连，柔性电路板4的输出端与电池管理系统3的输入端电性相连，感应薄膜7设置在柔性电路板4的第二侧面6上，且感应薄膜7与防护板1相连，至少一个感应薄膜7相对电池包的底面均匀分布，感应薄膜7的输出端与柔性电路板4的输入端电性相连。

可以理解的是，感应薄膜7作为压力传感器2的检测端，防护板1产生形变并挤压感应薄膜7，使感应薄膜7产生形变，柔性电路板4将感应薄膜7的形变量转换为压力值信号并发送给电池管理系统3，电池管理系统3根据压力值信号判断电池包底面的损伤程度，从而实现整体对电池包底面的监测。其中，通过将至少一个感应薄膜7相对电池包的底面均匀分布，以实现对电池包底面损伤程度的全面监测，提高整体对电池包的监测准确性。

需要说明的是，感应薄膜7的数量可以是一个，也可以是多个。

至少一个感应薄膜7相对电池包的底面均匀分布是指，电池包的底面在防护板1上形成的正投影区域，至少一个感应薄膜7在该区域内均匀分布。

感应薄膜7与柔性电路板4共同构成了用于检测压力的压电薄膜传感器，感应薄膜7是高敏感的石墨烯复合材料涂布在聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene-Terephthalate，PET)薄膜表面，整体采用压阻式压力传感器2原理的惠斯通电桥结构。当防护板1受到磕碰并产生形变时，感应薄膜7的阻值发生变化，导致电桥内的电压变化，从而使压力传感器2将电压变化转换为压力值信号发送给电池管理系统3。

感应薄膜7与柔性电路板4构成的压力传感器2为单层的柔性结构，其不仅结构简单，占用体积小，而且对防护板1的变形具有极强的适应能力。

如图2所示，在一些实施例中，至少一个感应薄膜7相对电池包的底面呈阵列分布。

可以理解的是，呈阵列分布的感应薄膜7，不仅使感应薄膜7的分布更为均匀，保证整体对电池包具有较高的监测准确性，而且便于感应薄膜7在柔性电路板4上的加工制造，降低压力传感器2的使用成本。

需要说明的是，呈阵列分布的感应薄膜7，其每行、每列感应薄膜7的数量可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

如图1所示，在一些实施例中，监测结构还包括胶层8，电池包的底面、柔性电路板4的第二侧面6及感应薄膜7均通过胶层8与防护板1相连。

可以理解的是，利用胶层8的粘性和弹性，在适应防护板1形变的同时能够保证防护板1在电池包底面上的固定以及压力传感器2在防护板1与电池包底面之间的固定。

需要说明的是，胶层8的材料可根据实际需要进行设置，在此不作限制。

如图3和图4所示，在一些实施例中，监测结构还包括整车控制器9(Vehicle-Management-System，VMS)和告警装置10，整车控制器9的输入端与电池管理系统3的第一输出端电性相连，整车控制器9的第一输出端与告警装置10的输入端电性相连。

可以理解的是，电池管理系统3判断出电池包的损伤程度并将电池包的损伤程度信号发送给整车控制器9，整车控制器9根据电池包的损伤程度控制告警装置10发出告警信息，以提示驾驶员等人员及时作出处理。

需要说明的是，整车控制器9也称动力总成控制器，其是整个车辆的核心控制部件，整车控制器9采集车辆的加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器动作，以驱动车辆正常行驶，整车控制器9的主要功能包括驱动力矩控制、整车的能量管理、控制器域网(Controller-Area-Network，CAN)网络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，整车控制器9作为现有技术，在此不再赘述。

电池包的损伤等级可根据实际需要进行设置，电池管理系统3将不同的损伤等级信号发送给整车控制器9，整车控制器9根据损伤等级控制告警装置10发出相应的告警信息，例如：压力值极小时，电池包的性能及使用均不受影响，则电池管理系统3判断为第一损伤等级，整车控制器9控制告警装置10不发出告警信息；压力值较小时，电池包的箱体15产生变形但电芯16未受到影响，则电池管理系统3判断为第二损伤等级，整车控制器9控制告警装置10发出告警信息，以提示驾驶员等人员更换电池包损伤的箱体15；压力值较大时，电池包的箱体15及电芯16均产生变形，则电池管理系统3判断为第三损伤等级，整车控制器9控制告警装置10发出告警信息，以提示驾驶员等人员停车并更换电池包。

如图3和图4所示，在一些实施例中，整车控制器9的第二输出端与电池包电性相连，整车控制器9控制电池包的输出功率。

可以理解的是，电池管理系统3判断出电池包的损伤程度并将电池包的损伤程度信号发送给整车控制器9，整车控制器9在控制告警装置10发出告警信息的同时，其还控制电池包的输出功率，以减小电池包的功率输出或停止电池包的功率输出，以防止出现因驾驶员等人员未及时发现告警信息而未及时处理造成的安全问题。

在一些实施例中，告警装置10包括灯光报警器和/或声音报警器，灯光报警器的输入端与整车控制器9的输出端电性相连，声音报警器的输入端与整车控制器9的输出端电性相连。

可以理解的是，整车控制器9通过控制灯光报警器发出灯光告警信息，和/或通过控制声音报警器发出声音报警信息，以更好的提示驾驶员等人员及时对电池包进行处理。

需要说明的是，告警装置10可以仅包括灯光报警器，也可以仅包括声音报警器，还可以同时包括灯光报警器和声音报警器，灯光报警器和声音报警器同时设置时，可以直接设置具备灯光报警和声音报警的声光报警器。

如图4所示，在一些实施例中，监测结构还包括数据中心11，数据中心11的输入端与电池管理系统3的第二输出端无线相连，数据中心11的输出端与移动终端12的输入端无线相连，移动终端12与电池包相对应。

可以理解的是，数据中心11远程接收电池管理系统3判断的电池包损伤程度信号，以便于数据中心11的作业人员能够更好的监测车辆状态，且在数据中心11远程接收电池管理系统3判断的电池包损伤程度信号，其再向移动终端12远程发送电池包损伤程度信号，以更好的提示驾驶员等人员及时对电池包进行处理。

需要说明的是，数据中心11包括服务器、交换机等设备，其用于监测车辆数据、综合分析处理车辆数据等。

数据中心11输入端与电池管理系统3第二输出端之间以及数据中心11输出端与移动终端12输入端之间均可以通过移动通信技术实现无线相连。

移动终端12可以是手机、平板电脑、可穿戴智能设备等。

移动终端12与电池包相对应可以是移动终端12的电话号码与电池包的编号相对应，数据中心11向移动终端12远程发送电池包损伤程度信号的形式可以是短信通知，也可以是移动终端12内的软件通知。

如图3和图4所示，在一些实施例中，监测结构还包括信号调理电路13(Signal-Conditioning-Circuit，SCC)，信号调理电路13的输入端与压力传感器2的输出端电性相连，信号调理电路13的输出端与电池管理系统3的输入端电性相连。

可以理解的是，信号调理电路13将压力传感器2输出的压力值信号转换为适用于电池管理系统3输入的标准信号，以实现压力传感器2与电池管理系统3之间的信号传输，保证电池管理系统3对压力值信号的获取。

需要说明的是，信号调理电路13包括放大器、滤波器、信号隔离器、模数转换器等，信号调理电路13作为现有技术，在此不再赘述。

如图1所示，在一些实施例中，电池包的底面是冷却板14，防护板1至少覆盖冷却板14，压力传感器2的检测端设置在防护板1与冷却板14之间。

可以理解的是，冷却板14用于电池包的降温，以保证电池包的稳定运行，同时，防护板1作为电池包的底面，将防护板1覆盖冷却板14，并将压力传感器2的检测端设置在防护板1与冷却板14之间，实现对电池包底面的有效监测。

需要说明的是，如图1、图3和图4所示，电池包包括箱体15、电芯16和冷却板14，电芯16设置在箱体15内，冷却板14设置在箱体15的底部，在防护板1受到磕碰并产生较大形变时，冷却板14受到防护板1的形变影响也产生形变，而在冷却板14产生较大形变时，箱体15内的电芯16受到冷却板14的影响也产生形变。

防护板1可以仅覆盖冷却板14，也可以除覆盖冷却板14外，还覆盖箱体15的侧面、顶面。

本公开实施例还提出一种车辆，包括：如本公开实施例的电池包的监测结构。

可以理解的是，防护板1在受到磕碰并产生形变时，压力传感器2检测端检测到压力值并将压力值信号发送给电池管理系统3，电池管理系统3根据压力传感器2输出的压力值信号判断电池包的损伤程度，从而实现电池包的监测。

其中，通过防护板1的设置，不仅能够对电池包起到保护作用，而且还使压力传感器2与外部环境能够有效隔离，一方面，能够避免因压力传感器2受到外部物体的影响而出现误判等问题，使监测结构整体具有更高的可靠性，另一方面，能够使压力传感器2的压力值检测仅基于防护板1的形变，不受车辆速度等其他因素的影响，从而使监测结构整体具有更高的监测准确性。

通过在电池包上设置压力传感器2和防护板1实现对电池包的监测，结构简单，不仅易于制造及拆装维护，而且占用体积较小，能够有效减小对电池包体积利用率的影响。

需要说明的是，车辆可以是纯电动车辆，也可以是具有电池包的其他类型车辆。

在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电池包的监测结构，其特征在于，包括：

防护板，所述防护板设置在所述电池包上，且所述防护板至少覆盖所述电池包的底面；

压力传感器，所述压力传感器的检测端设置在所述防护板与所述电池包之间；

电池管理系统，所述电池管理系统的输入端与所述压力传感器的输出端电性相连，所述电池管理系统根据所述压力传感器的输出信号判断所述电池包的损伤程度。

2.根据权利要求1所述电池包的监测结构，其特征在于，所述压力传感器包括：

柔性电路板，所述柔性电路板包括：位置相反的第一侧面和第二侧面，所述柔性电路板设置在所述防护板与所述电池包之间，且所述柔性电路板的第一侧面与所述电池包的底面相连，所述柔性电路板的第二侧面与所述防护板相连，所述柔性电路板的输出端与所述电池管理系统的输入端电性相连；

至少一个感应薄膜，所述感应薄膜设置在所述柔性电路板的第二侧面上，且所述感应薄膜与所述防护板相连，所述至少一个感应薄膜相对所述电池包的底面均匀分布，所述感应薄膜的输出端与所述柔性电路板的输入端电性相连。

3.根据权利要求2所述电池包的监测结构，其特征在于，所述至少一个感应薄膜相对所述电池包的底面呈阵列分布。

4.根据权利要求2所述电池包的监测结构，其特征在于，所述监测结构还包括：

胶层，所述电池包的底面、所述柔性电路板的第二侧面及所述感应薄膜均通过所述胶层与所述防护板相连。

5.根据权利要求1所述电池包的监测结构，其特征在于，所述监测结构还包括：

整车控制器，所述整车控制器的输入端与所述电池管理系统的第一输出端电性相连；

告警装置，所述整车控制器的第一输出端与所述告警装置的输入端电性相连。

6.根据权利要求5所述电池包的监测结构，其特征在于，所述整车控制器的第二输出端与所述电池包电性相连，所述整车控制器控制所述电池包的输出功率。

7.根据权利要求5所述电池包的监测结构，其特征在于，所述告警装置包括：

灯光报警器，所述灯光报警器的输入端与所述整车控制器的输出端电性相连；

和/或

声音报警器，所述声音报警器的输入端与所述整车控制器的输出端电性相连。

8.根据权利要求5所述电池包的监测结构，其特征在于，所述监测结构还包括：

数据中心，所述数据中心的输入端与所述电池管理系统的第二输出端无线相连，所述数据中心的输出端与移动终端的输入端无线相连，所述移动终端与所述电池包相对应。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述电池包的监测结构，其特征在于，所述监测结构还包括：

信号调理电路，所述信号调理电路的输入端与所述压力传感器的输出端电性相连，所述信号调理电路的输出端与所述电池管理系统的输入端电性相连。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述电池包的监测结构，其特征在于，所述电池包的底面是冷却板，所述防护板至少覆盖所述冷却板，所述压力传感器的检测端设置在所述防护板与所述冷却板之间。

11.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-10中任意一项所述电池包的监测结构。

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