CN220474705U - 一种电池电解液传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池电解液传感器，包括：传感器基座；半导体感应器件，安装于传感器基座上，用于检测电池内部状态数据；第一焊帽，环绕设置于传感器基座的上方，且所半导体感应器件位于第一焊帽的内侧；感应膜片，覆盖于第一焊帽上方，并与传感器基座形成一密封腔体；第二焊帽，环绕设置于感应膜片的上方，并与第一焊帽焊接。本实用新型基于的第一焊帽和第二焊帽，通过焊接的方式实现对于传感器基座和感应膜片的装配与密封，使感应膜片将吸收到的温度信息和压力信息传导至半导体感应器件上，从而通过半导体感应器件检测并输出电池内部的温度数据和压力数据，如此便可以判断是否需要对电池采取相应的安全措施，以提高电池使用安全性。

Description

一种电池电解液传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种电池电解液传感器。

背景技术

随着新能源电池的快速发展，锂电池起火事件也愈发增多。目前锂电池的应用上并未出现可以直接监测电池内部压力和温度的较好方案，普遍采用的方案是在防爆阀上增加外部温度传感器(简称NTC)，这种方案的解决理念是能够随时测量电池的外部铝壳某一个点或多个点的外部环境温度，以及当电芯内部压力升高至突破其顶部的防爆阀的刻痕时，设计极限的爆破作用。

但是上述方案还存在一定的缺陷，例如外部温度容易受到外界环境的干扰，因此不能真实有效地反应电芯内部的温度。同时，由于防爆阀为机械制造工艺完成，故其灵敏底较低，在设计和加工过程中会存在一致性的问题。还有，防爆阀无法输出任何可视化的信息，这就会导致检测到的数据不能得到及时输出和反馈。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电池电解液传感器，旨在提高电池内部的温度和压力检测精度。

本实用新型实施例提供了一种电池电解液传感器，包括：

传感器基座；

半导体感应器件，安装于所述传感器基座上，用于检测电池内部状态数据，所述状态数据包括压力数据和温度；

第一焊帽，环绕设置于所述传感器基座的上方，且所述半导体感应器件位于所述第一焊帽的内侧；

感应膜片，覆盖于所述第一焊帽上方，并与所述传感器基座形成一密封腔体；

第二焊帽，环绕设置于所述感应膜片的上方，并与所述第一焊帽焊接。

进一步的，所述传感器基座与所述第一焊帽之间设置有一密封圈。

进一步的，所述传感器基座的下方环绕设置有第三焊帽，所述第三焊帽与所述第一焊帽的下端焊接。

进一步的，所述传感器基座包括第一基座和位于第一基座上方的第二基座，所述第一基座的直径大于所述第二基座的直径，所述半导体感应器件安装于所述第二基座上。

进一步的，所述密封圈的内直径与所述第二基座的直径相符，所述密封圈环绕设置在所述第二基座的外侧。

进一步的，所述第一焊帽包括第一子焊帽和设置于所述第一子焊帽上方的第二子焊帽，所述第一子焊帽与所述第二子焊帽一体设置或者分体设置；

所述第一子焊帽的内直径与所述第一基座的直径相符，所述第一子焊帽环绕设置于所述第一基座的外侧；

所述第二子焊帽的内直径与所述第二基座的直径相符，所述第二子焊帽环绕设置于所述密封圈的上方。

进一步的，所述第三焊帽包括第三子焊帽和设置于所述第三子焊帽上方的第四子焊帽，所述第三子焊帽与所述第四子焊帽一体设置或者分体设置；

所述第三子焊帽的内直径与所述第一子焊帽的外直径相符，所述第三子焊帽环绕设置于所述第一子焊帽的外侧。

进一步的，所述密封腔体内包含有填充介质，所述填充介质用于将感应膜片的感应信息传导至半导体感应器件。

进一步的，所述填充介质为气体填充介质或者流体填充介质。

进一步的，所述传感器基座上设置有一用于填充所述填充介质的填充孔，所述填充孔通过一可拆卸的密封件密封。

本实用新型实施例提供了一种电池电解液传感器，包括：传感器基座；半导体感应器件，安装于所述传感器基座上，用于检测电池内部状态数据，所述状态数据包括压力数据和温度；第一焊帽，环绕设置于所述传感器基座的上方，且所述半导体感应器件位于所述第一焊帽的内侧；感应膜片，覆盖于所述第一焊帽上方，并与所述传感器基座形成一密封腔体；第二焊帽，环绕设置于所述感应膜片的上方，并与所述第一焊帽焊接。本实用新型实施例基于所述的第一焊帽和第二焊帽，通过焊接的方式实现对于传感器基座和感应膜片的装配与密封，使感应膜片直接与电芯电解液接触，以吸收电解液的动态温度以及接收电解液的压力，然后将其传导至半导体感应器件上，从而通过半导体感应器件检测并输出电池内部的温度数据和压力数据，如此便能够基于输出的状态数据来判断是否需要对电池采取相应的安全措施，以提高电池使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池电解液传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电池电解液传感器的另一角度结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电池电解液传感器的爆炸示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电池电解液传感器的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

下面请参见图1-图3，本实用新型实施例提供的一种电池电解液传感器，包括：

传感器基座1；

半导体感应器件2，安装于所述传感器基座1上，用于检测电池内部状态数据，所述状态数据包括压力数据和温度；

第一焊帽3，环绕设置于所述传感器基座1的上方，且所述半导体感应器件2位于所述第一焊帽3的内侧；

感应膜片4，覆盖于所述第一焊帽3上方，并与所述传感器基座1形成一密封腔体；

第二焊帽5，环绕设置于所述感应膜片4的上方，并与所述第一焊帽3焊接。

本实施例中，所述电池电解液传感器包括传感器基座1和位于其上的半导体感应器件2，以及环绕设置的第一焊帽3、位于第一焊帽3上方的感应膜片4和与第一焊帽3焊接的第二焊帽5，其中，第一焊帽3与感应膜片4、第二焊帽5形成了三明治样式的结构。

本实施例基于所述的第一焊帽3和第二焊帽5，通过焊接的方式实现对于传感器基座1和感应膜片4的装配与密封，使感应膜片4直接与电芯电解液接触，以吸收电解液的动态温度以及接收电解液的压力，然后将其传导至半导体感应器件2上，从而通过半导体感应器件2检测并输出电池内部的温度数据和压力数据，如此便能够基于输出的状态数据来判断是否需要对电池采取相应的安全措施，以提高电池使用安全性。

需要说明的是，现有技术中存在对感应膜片4进行冲压一体成型为帽子状的传感器，但是由于感应膜片4需要非常薄才能在最大程度上减小电解液压力传导到半导体感应器件2上的衰减，因此如果采用膜片中焊帽冲压一体成型的话，以目前的冲压工艺来看，其实现难度非常大，而本采用分体冲压后再焊接组装的结构，则可以在实现对电池内部状态进行检测的同时避免上述问题。

在具体的实施例中，所述半导体感应器件2可以包括温度压力传感器，例如Mems芯片，所述感应膜片4用于将电池内部的压力信息和温度信息传导至温度压力传感器上，从而通过该温度压力传感器检测输出相应的压力数据和温度数据，实现对于电池内部的压力和温度检测。

在一些可选的实施例中，采用铝材制造所述传感器基座1，同时感应膜片4也采用铝材制造，如此可以从材料上采用具备与电解液的电化学过程的兼容性，尤其是以磷酸铁锂制作的电芯是完全不被其电化学反应所腐蚀。本实施例中的传感器基座1与感应膜片4均采用同类铝系材料，通过铝系电子线路板的技术结合半导体的贴装、引线将芯片内的压力温度信号进行传输处理及控制，实现在其具备承受根据本实施例使用压力范围的压力可靠性和不损失压力的输出线性度。全铝材封装的传感器对锂电池功能无影响，并且能够耐受锂电池电解液的腐蚀，从而实现锂电池压力、温度的实时测量。

结合图3和图4所示，在一实施例中，所述传感器基座1与所述第一焊帽3之间设置有一密封圈6。

在另一实施例中，所述传感器基座1的下方环绕设置有第三焊帽7，所述第三焊帽7与所述第一焊帽3的下端焊接。

本实施例通过设置密封圈6和第三焊帽7来进一步提高电池电解液传感器的产品密封质量，从而提高对于电池内部的检测效果。

在具体实施例中，所述传感器基座1包括第一基座11和位于第一基座11上方的第二基座12，所述第一基座11的直径大于所述第二基座12的直径，所述半导体感应器件2安装于所述第二基座12上。

此外，所述密封圈6的内直径与所述第二基座12的直径相符，所述密封圈6环绕设置在所述第二基座12的外侧。

还有，所述第一焊帽3包括第一子焊帽31和设置于所述第一子焊帽31上方的第二子焊帽32，所述第一子焊帽31与所述第二子焊帽32一体设置或者分体设置；

所述第一子焊帽31的内直径与所述第一基座11的直径相符，所述第一子焊帽31环绕设置于所述第一基座11的外侧；

所述第二子焊帽32的内直径与所述第二基座12的直径相符，所述第二子焊帽32环绕设置于所述密封圈6的上方。

进一步的，所述第三焊帽7包括第三子焊帽71和设置于所述第三子焊帽71上方的第四子焊帽72，所述第三子焊帽71与所述第四子焊帽72一体设置或者分体设置；

所述第三子焊帽71的内直径与所述第一子焊帽31的外直径相符，所述第三子焊帽71环绕设置于所述第一子焊帽31的外侧。

本实施例采用第一焊帽3、第二焊帽5和第三焊帽7对感应膜片4和传感器基座1进行焊接密封，可以极大地提高产品质量，以及提高产品的可实现性。具体来说，本实施例将传感器基座1设置为剖面为凸字型的结构，以及将第一焊帽3细分为第一子焊帽31和第二子焊帽32。如此便能够使密封圈6紧紧围绕在第二基座12外侧设置，使第一焊帽3的下半部分(即所述第一子焊帽31)紧紧围绕第一基座11的外侧设置，而上半部分则围绕在密封圈6的上方设置，从而留出密封腔体的空间。本实施例同时还将第三焊帽7细分为第三子焊帽71和第四子焊帽72，如此可以使第三焊帽7的上半部分(即所述第三子焊帽71)紧紧围绕第一焊帽3的外侧设置。

在一些优选的实施例中，所述第一焊帽3与第二焊帽5以及第一焊帽3与第三焊帽7的焊接处对应设置有焊接印，提高焊接效率。

在一实施例中，所述密封腔体内包含有填充介质，所述填充介质用于将感应膜片4的感应信息传导至半导体感应器件2。

具体的，所述填充介质为气体填充介质或者流体填充介质。

进一步的，所述传感器基座1上设置有一用于填充所述填充介质的填充孔13，所述填充孔13通过一可拆卸的密封件密封。

本实施例通过填充介质将感应膜片4的温度以及所受的外部压力传导至半导体感应器件2，从而进一步提高检测效果。而该填充介质可以由传感器基座1上的填充孔13注入，并在注入完成后通过密封件密封。并且该填充介质具体可以气体填充介质或者是流体填充介质，例如填充油等等。优选的，所述的密封件具体可以为铝球，当然，在其他实施例中也可以采用其他密封件，只要能够达到密封且不被流体介质腐蚀的效果即可。

在实际应用场景中，本实施例所提供的电池电解液传感器的组装工艺流程如下：

1、在传感器基座1上安装半导体感应器件2，并将半导体感应器件2的引脚与传感器基座1上的圆柱形正面外脚相连，以通过圆柱形引脚将半导体感应器件2引至整个产品外部，实现与贴装母板导通相连。

2、首先将第三焊帽7放入制作好的圆形工装治具中，再将流程1中的半成品外圈套上密封圈6，然后放置到治具中的第三焊帽7上，接着依次套上第一焊帽3、感应膜片4和第二焊帽5，并用治具将整个产品压紧、压实，随后沿着产品的内圈分别从上表面和下表面进行焊接，从而达到产品组装效果。

3、组装好的产品在真空条件下，从传感器基座1的填充孔13向内部的密封腔体注入液体或者气体填充介质，并在注满后采用铆钉等密封件将填充孔13压实，然后对填充孔13周圈进行焊接，达到密封效果。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电池电解液传感器，其特征在于，包括：

传感器基座；

半导体感应器件，安装于所述传感器基座上，用于检测电池内部状态数据，所述状态数据包括压力数据和温度；

第一焊帽，环绕设置于所述传感器基座的上方，且所述半导体感应器件位于所述第一焊帽的内侧；

感应膜片，覆盖于所述第一焊帽上方，并与所述传感器基座形成一密封腔体；

第二焊帽，环绕设置于所述感应膜片的上方，并与所述第一焊帽焊接。

2.根据权利要求1所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述传感器基座与所述第一焊帽之间设置有一密封圈。

3.根据权利要求2所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述传感器基座的下方环绕设置有第三焊帽，所述第三焊帽与所述第一焊帽的下端焊接。

4.根据权利要求3所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述传感器基座包括第一基座和位于第一基座上方的第二基座，所述第一基座的直径大于所述第二基座的直径，所述半导体感应器件安装于所述第二基座上。

5.根据权利要求4所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述密封圈的内直径与所述第二基座的直径相符，所述密封圈环绕设置在所述第二基座的外侧。

6.根据权利要求5所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述第一焊帽包括第一子焊帽和设置于所述第一子焊帽上方的第二子焊帽，所述第一子焊帽与所述第二子焊帽一体设置或者分体设置；

所述第一子焊帽的内直径与所述第一基座的直径相符，所述第一子焊帽环绕设置于所述第一基座的外侧；

所述第二子焊帽的内直径与所述第二基座的直径相符，所述第二子焊帽环绕设置于所述密封圈的上方。

7.根据权利要求6所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述第三焊帽包括第三子焊帽和设置于所述第三子焊帽上方的第四子焊帽，所述第三子焊帽与所述第四子焊帽一体设置或者分体设置；

所述第三子焊帽的内直径与所述第一子焊帽的外直径相符，所述第三子焊帽环绕设置于所述第一子焊帽的外侧。

8.根据权利要求1所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述密封腔体内包含有填充介质，所述填充介质用于将感应膜片的感应信息传导至半导体感应器件。

9.根据权利要求8所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述填充介质为气体填充介质或者流体填充介质。

10.根据权利要求9所述的电池电解液传感器，其特征在于，所述传感器基座上设置有一用于填充所述填充介质的填充孔，所述填充孔通过一可拆卸的密封件密封。