【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰金屬電池健康監(jiān)測(cè)，具體涉及一種薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
1、隨著新能源技術(shù)的快速發(fā)展，高性能、高安全性的儲(chǔ)能系統(tǒng)需求日益增長(zhǎng)。鋰金屬電池因其高能量密度而受到廣泛關(guān)注，但在實(shí)際應(yīng)用中，鋰金屬電池的安全性和穩(wěn)定性仍面臨挑戰(zhàn)。其中，隔膜破損、負(fù)極鋰枝晶的異常生長(zhǎng)、“死鋰”的異常積累等問(wèn)題是導(dǎo)致電池失效甚至安全事故的重要因素。
2、現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)主要依賴于對(duì)電壓、電流和溫度等參數(shù)的監(jiān)測(cè)來(lái)評(píng)估電池的健康狀態(tài)，但這些方法在評(píng)估電池健康狀態(tài)方面存在不全面性和“滯后性”問(wèn)題，往往只能在電池出現(xiàn)內(nèi)短路、極耳斷裂等問(wèn)題后才可通過(guò)電壓、電流和溫度的表征發(fā)現(xiàn)。此外，傳統(tǒng)的溫度傳感器難以直接布置在單體電池之間，導(dǎo)致溫度反饋值準(zhǔn)確度較低，無(wú)法精確表征單體表面的溫度分布情況，這使得電池管理系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部過(guò)熱等問(wèn)題，從而影響電池的整體性能和安全性。鋰金屬單體電池相對(duì)于其他體系的電池具有更加明顯的膨脹特性，這意味著電池單體間的力學(xué)狀態(tài)變化對(duì)電池健康的影響更為顯著。因此，對(duì)力學(xué)特性的監(jiān)測(cè)在評(píng)估鋰金屬電池健康狀態(tài)中變得尤為重要，而現(xiàn)有的健康監(jiān)測(cè)體系缺乏對(duì)這方面的有效監(jiān)測(cè)。
3、基于這一技術(shù)背景，本專利技術(shù)研究了一種薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供一種薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)將多個(gè)薄膜傳感器放置于鋰金屬電池單體之間，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)電池單體之間的力學(xué)信息和
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的第一方面提供一種薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：
3、多個(gè)薄膜傳感器，分布于鋰金屬電池組電池單體間，用于采集所述電池單體的溫度信息和壓力信息，每個(gè)薄膜傳感器包括測(cè)溫單元、測(cè)壓?jiǎn)卧⑷嵝噪娐钒搴凸枘z泡棉；
4、轉(zhuǎn)接板，與所述多個(gè)薄膜傳感器電連接，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)接；
5、信號(hào)采集單元，與所述轉(zhuǎn)接板電連接，包括恒流源電路、信號(hào)調(diào)理電路、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；
6、數(shù)據(jù)傳輸單元，輸入端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出電連接；
7、數(shù)字信號(hào)處理器，輸入端與所述數(shù)據(jù)傳輸單元的輸出端電連接；
8、電池管理單元，輸入端與所述數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端電連接，用于監(jiān)測(cè)電池單體的溫度和壓力信息，對(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并實(shí)現(xiàn)電池的保護(hù)功能。
9、本專利技術(shù)的第二方面提供一種薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)方法，包括：
10、根據(jù)鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)的需要，將多個(gè)薄膜傳感器分布于鋰金屬電池組內(nèi)電池單體間；
11、利用轉(zhuǎn)接板將所述多個(gè)薄膜傳感器進(jìn)行連接；
12、利用所述多個(gè)薄膜傳感器采集電池單體間的溫度、壓力信息；
13、將所述轉(zhuǎn)接板接入信號(hào)采集單元；
14、通過(guò)所述信號(hào)采集單元為所述多個(gè)薄膜傳感器提供電流激勵(lì)，并將溫度、壓力信息轉(zhuǎn)換為包含溫度和壓力數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)；
15、將所述數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸單元，傳輸至數(shù)字信號(hào)處理器；
16、通過(guò)所述數(shù)字信號(hào)處理器處理所述溫度和壓力數(shù)據(jù)，并將處理后的溫度和壓力數(shù)據(jù)以合適的格式和速率傳輸給電池管理單元；
17、通過(guò)所述電池管理單元對(duì)電池單體的溫度和壓力信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并實(shí)現(xiàn)電池的保護(hù)功能。
18、本專利技術(shù)的有益效果包括：
19、(1)本專利技術(shù)提出的薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將多個(gè)薄膜傳感器放置于鋰金屬電池單體之間，能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)電池單體之間的力學(xué)信息和溫度信息，電池管理基于該信息能夠更全面地評(píng)估電池的健康狀態(tài)，可以提前預(yù)警負(fù)極鋰枝晶的異常生長(zhǎng)、“死鋰”的異常積累、局部溫度異常等潛在的問(wèn)題，解決了傳統(tǒng)鋰金屬電池健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)電池單體表面溫度以及缺乏力學(xué)特性監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。
20、(2)本專利技術(shù)提出的薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠同時(shí)獲取電池單體間的力學(xué)和溫度信息，相較于傳統(tǒng)僅依賴電壓、電流和溫度的監(jiān)測(cè)方式，增加了電池組內(nèi)單體電池間力學(xué)狀態(tài)和溫度分布的監(jiān)測(cè)，提高了對(duì)電池健康狀態(tài)評(píng)估的全面性和準(zhǔn)確性；通過(guò)精確測(cè)量單體電池間溫度分布和力學(xué)變化情況，可以實(shí)時(shí)反饋電池組內(nèi)部的實(shí)際工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。
21、(3)本專利技術(shù)提出的薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)可任意調(diào)整數(shù)量及位置分布的測(cè)溫點(diǎn)直接布置于鋰金屬電池單體間，有效克服了常規(guī)溫度傳感器在鋰金屬電池組應(yīng)用中的不足，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了電池組內(nèi)單體電池表面的溫度分布，且能更準(zhǔn)確的表征單體電池溫度，以更準(zhǔn)確地判斷電池健康狀態(tài)以及電池組內(nèi)電池單體溫度差異的情況。
22、(4)本專利技術(shù)提出的薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了鋰金屬電池組內(nèi)電池單體間的壓力信息，解決了現(xiàn)有監(jiān)測(cè)參數(shù)存在“滯后性”問(wèn)題，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單體電池間力學(xué)和壓力分布的異常變化，能夠在電池出現(xiàn)嚴(yán)重故障之前及時(shí)預(yù)測(cè)隔膜破損、負(fù)極鋰枝晶異常生長(zhǎng)、“死鋰”異常積累、膨脹力異常增大等問(wèn)題，這為采取預(yù)防性措施提供了充足的時(shí)間，大大提高了儲(chǔ)能電池組的安全性和可靠性，降低了因電池故障導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
23、(5)本專利技術(shù)提出的薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，傳感器與硅膠泡棉結(jié)合形成的緩沖泡棉結(jié)構(gòu)一方面避免電池單體因膨脹、相互擠壓造成損壞，還能確保電池單體與溫度壓力傳感器接觸時(shí)不會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力而造成安全性問(wèn)題，另一方面保護(hù)傳感器免受機(jī)械損傷，確保傳感器在復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境下安全可靠工作，此外，還能夠保證傳感器與電池單體的良好接觸，提高測(cè)量精度。
24、(6)本專利技術(shù)提出的薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，傳感器具備與電池管理單元的互聯(lián)功能，使得傳感器采集處理的數(shù)據(jù)能夠直接為電池管理單元使用，同時(shí)池管理單元可以根據(jù)傳感器傳送的溫度、壓力信息，直接調(diào)整電池的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的精細(xì)化管理，提高鋰金屬電池在使用過(guò)程中的安全性和可靠性。
25、本專利技術(shù)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
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1.一種具有薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)薄膜傳感器為利用所述硅膠泡棉形成的具有緩沖泡棉結(jié)構(gòu)的溫度壓力一體式薄膜傳感器；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)壓?jiǎn)卧蜏y(cè)溫單元的數(shù)量均根據(jù)所述電池單體的尺寸和所述鋰金屬電池組的健康監(jiān)測(cè)需求進(jìn)行改變；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次電連接；
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述電池管理單元進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述電池管理單元進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，
7.一種具有薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)方法，其特征在于，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將每個(gè)薄膜傳感器通過(guò)特殊工藝形成具有緩沖泡棉結(jié)構(gòu)的溫度壓力一體式薄膜傳感器；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述電池管理單元進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，
10.根據(jù)
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有薄膜傳感器的鋰金屬電池組健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)薄膜傳感器為利用所述硅膠泡棉形成的具有緩沖泡棉結(jié)構(gòu)的溫度壓力一體式薄膜傳感器；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)壓?jiǎn)卧蜏y(cè)溫單元的數(shù)量均根據(jù)所述電池單體的尺寸和所述鋰金屬電池組的健康監(jiān)測(cè)需求進(jìn)行改變；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路依次電連接；
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述電池管理單...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李長(zhǎng)酉，魏鑫，劉良寶，葛凱華，蘭根龍，郭林，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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