本發(fā)明涉及一種方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法及裝置，屬于鋰離子電池組技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，由于燃油汽車數(shù)量的大幅增加，已經(jīng)導(dǎo)致能源危機(jī)日益加劇和環(huán)保壓力逐漸增大。目前，為了可持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)外大力發(fā)展新能源汽車，因此鋰離子電池憑借能量密度大、壽命長、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電動汽車。但是，鋰離子電池性能直接影響電動汽車行駛的穩(wěn)定性和安全性，且鋰離子電池性能受溫度影響較大，在溫度低時電池容量不能充分發(fā)揮，在溫度高時電池則存在熱失控風(fēng)險，會導(dǎo)致電池或電池組著火爆炸，所以實(shí)時監(jiān)測電池內(nèi)部溫度變化具有重要意義。

在進(jìn)行電池溫度監(jiān)測時，由于溫度傳感器具有一定厚度，插入電池的電芯內(nèi)部影響正負(fù)極片間距，所以直接檢測電芯內(nèi)部溫度不易實(shí)現(xiàn)。目前，通常在電動汽車都在電池表面設(shè)有溫度探頭，但是電池表面溫度與電芯內(nèi)部溫度相差較大，不能及時反映電池內(nèi)部實(shí)際溫度，存在安全隱患。還有研究用熱電偶插入電芯內(nèi)部檢測電池內(nèi)部溫度，但是此方法不但破壞電芯結(jié)構(gòu)，而且此類方法用于電動汽車電池組時需要復(fù)雜的布線，實(shí)用性差。還有研究將一裝置植入電池內(nèi)部，溫度過高時可以檢測到異常信號，但此方法不能實(shí)時監(jiān)測電池內(nèi)部溫度，沒有預(yù)防功能，也不能避免安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的問題是：提供一種結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾性好，能夠避免安全隱患，實(shí)時精確測量電池內(nèi)部溫度的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法及裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

所述的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法，包括以下步驟：

步驟1)，在電池蓋上設(shè)置溫度信號端子；

步驟2)，在方形鋰離子電池的負(fù)極極耳處安裝溫度傳感器的溫度探頭，然后將溫度傳感器的GND引出線接到負(fù)極極柱上，V_DD引出線接到正極極柱上，通過方形鋰離子電池對溫度傳感器進(jìn)行供電，將DQ引出線接到溫度信號端子上；

步驟3)，連接完畢后，將電池蓋固定在方形鋰離子電池上；

步驟4)，將溫度信號端子通過數(shù)據(jù)采集線連接管理系統(tǒng)，通過管理系統(tǒng)對方形鋰離子電池的內(nèi)部溫度進(jìn)行在線監(jiān)測。

進(jìn)一步的優(yōu)選，方形鋰離子電池設(shè)置多個，多個方形鋰離子電池的溫度信號端子均通過數(shù)據(jù)采集線連接管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)根據(jù)每個溫度傳感器所對應(yīng)的唯一物理地址實(shí)現(xiàn)對多個方形鋰離子電池的同時在線監(jiān)測。每個溫度傳感器都有唯一的物理地址，在鋰離子電池組的每只電池中植入一個溫度傳感器，通過一條總的數(shù)據(jù)采集線采集溫度信號傳輸至管理系統(tǒng)進(jìn)行溫度的監(jiān)控，憑借傳感器的物理地址可以區(qū)分每只電池的溫度。

進(jìn)一步的優(yōu)選，步驟2)中，溫度探頭固定在負(fù)極極耳處后先通過熱熔膠進(jìn)行包覆，然后采用超聲波焊接的方式將溫度探頭兩側(cè)的負(fù)極極耳進(jìn)行焊接。能夠保證溫度探頭與極耳接觸良好，提高所采集數(shù)據(jù)的精確度。

進(jìn)一步的優(yōu)選，步驟2)中，GND引出線、V_DD引出線和DQ引出線均通過焊接片與負(fù)極極柱、正極極柱和溫度信號端子連接，GND引出線、V_DD引出線、DQ引出線以及與負(fù)極極柱、正極極柱和溫度信號端子焊接后的焊接片均通過熱熔膠進(jìn)行包覆。其中DQ為溫度數(shù)據(jù)采集線；GND和V_DD是電源線，為溫度傳感器提供工作電源。

一種方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測裝置，包括方形鋰離子電池，方形鋰離子電池頂部設(shè)置電池蓋，電池蓋上設(shè)置溫度信號端子，溫度信號端子的一端通過DQ引出線連接設(shè)置在負(fù)極極耳處的溫度傳感器，溫度傳感器的GND引出線和V_DD引出線分別連接方形鋰離子電池的負(fù)極極柱和正極極柱，溫度信號端子的另一端通過數(shù)據(jù)采集線連接管理系統(tǒng)。

方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測裝置通過溫度傳感器采集負(fù)極極耳處的溫度進(jìn)而對電池內(nèi)部溫度實(shí)時監(jiān)控，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾性好，安全隱患小，能夠精確的監(jiān)測電池組內(nèi)每個電池的溫度，使用范圍廣，通過溫度信號端子將電池內(nèi)部溫度傳感器的引線與外部數(shù)據(jù)采集線進(jìn)行連接，連線方便。

進(jìn)一步的優(yōu)選，GND引出線、V_DD引出線和DQ引出線的末端均設(shè)置10mm長的焊接片且通過焊接片連接負(fù)極極柱、正極極柱和溫度信號端子。連接方便，且牢固、穩(wěn)定好。

進(jìn)一步的優(yōu)選，溫度信號端子通過螺帽和聚四氟墊圈擠壓密封固定在電池蓋上。能夠保證電池的密封性。

進(jìn)一步的優(yōu)選，溫度傳感器的工作電壓為2.5V-5V。滿足目前采用各種材料體系(如磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰和三元材料)的鋰離子電池使用。

進(jìn)一步的優(yōu)選，GND引出線、V_DD引出線、DQ引出線和焊接片外側(cè)設(shè)置熱熔膠包覆層。包覆層厚度小于0.5mm，厚度薄且透明，能夠防止溫度傳感器被電解液腐蝕。

進(jìn)一步的優(yōu)選，溫度信號端子靠近負(fù)極極柱處設(shè)置。約設(shè)置在電池蓋的三分之一處，方便線路的連接。

本發(fā)明所具有的有益效果是：

1、本發(fā)明所述的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法及裝置可以準(zhǔn)確檢測鋰離子電池組中每只電池的內(nèi)部溫度，不影響電池的電芯結(jié)構(gòu)，只是在電池裝配過程中將傳感器固定于負(fù)極極耳的合適位置。

2、本發(fā)明所述的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法及裝置采用的電池殼體設(shè)計有溫度信號端子，無需通過其他方式將信號線引出，不影響電池部件結(jié)構(gòu)和電池的密封性，操作簡單、方便，適用于批量生產(chǎn)和成組監(jiān)測。

3、本發(fā)明所述的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法及裝置采用溫度傳感器采集和傳遞數(shù)字信號，精度高，抗干擾，并且該傳感器電壓范圍寬，可與各種鋰離子電池的充放電區(qū)間吻合，使用范圍廣。

4、本發(fā)明所述的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法及裝置采用單總線通訊方式，單根信號線就可以檢測電池組中每只電池的內(nèi)部溫度，成組使用布線簡單；另外傳感器的工作電源取自于電池本身，不需要在電池組外另備電源，該溫度采集方法只在電池組中增加了一根信號線，結(jié)構(gòu)簡單，功能強(qiáng)大。

5、本發(fā)明所述的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法及裝置的數(shù)據(jù)采集總線與管理系統(tǒng)連接后，對所采集到的信號進(jìn)行處理，可以在線實(shí)時檢測電池組內(nèi)每只電池溫度，如有異常溫度，管理系統(tǒng)會發(fā)出警告或者強(qiáng)制斷路，預(yù)防電池發(fā)生熱失控，保證電池組的使用安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的溫度傳感器在方形鋰離子單體電池內(nèi)部的連接示意圖；

圖2位本發(fā)明的溫度傳感器在電池組中的應(yīng)用示意圖；

其中，1、方形鋰離子電池；2、電池蓋；3、正極極柱；4、V_DD引出線；5、DQ引出線；6、溫度信號端子；7、GND引出線；8、負(fù)極極柱；9、負(fù)極極耳；10、溫度傳感器；11、管理系統(tǒng)；12、數(shù)據(jù)采集線；13、焊接片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步描述：

如圖1-2所示，本發(fā)明所述的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測方法，包括以下步驟：

步驟1)，在電池蓋2上設(shè)置溫度信號端子6；

步驟2)，在方形鋰離子電池1的負(fù)極極耳9處安裝溫度傳感器10的溫度探頭，然后將溫度傳感器10的GND引出線7接到負(fù)極極柱8上，V_DD引出線4接到正極極柱3上，通過方形鋰離子電池1對溫度傳感器10進(jìn)行供電，將DQ引出線5接到溫度信號端子6上；所述的溫度探頭固定在負(fù)極極耳9處后先通過熱熔膠進(jìn)行包覆，然后采用超聲波焊接的方式將溫度探頭兩側(cè)的負(fù)極極耳9進(jìn)行焊接；所述的GND引出線7、V_DD引出線4和DQ引出線5均通過焊接片13與負(fù)極極柱8、正極極柱3和溫度信號端子6連接，GND引出線7、V_DD引出線4、DQ引出線5以及與負(fù)極極柱8、正極極柱3和溫度信號端子6焊接后的焊接片13均通過熱熔膠進(jìn)行包覆。

步驟3)，連接完畢后，將電池蓋2固定在方形鋰離子電池1上；

步驟4)，將溫度信號端子6通過數(shù)據(jù)采集線12連接管理系統(tǒng)11，通過管理系統(tǒng)11對方形鋰離子電池1的內(nèi)部溫度進(jìn)行在線監(jiān)測。

所述的方形鋰離子電池1設(shè)置多個，多個方形鋰離子電池1的溫度信號端子6均通過數(shù)據(jù)采集線12連接管理系統(tǒng)11，管理系統(tǒng)11根據(jù)每個溫度傳感器所對應(yīng)的唯一物理地址實(shí)現(xiàn)對多個方形鋰離子電池1的同時在線監(jiān)測。

如圖1-2所示，本發(fā)明所述的方形鋰離子電池內(nèi)部溫度的在線監(jiān)測裝置，包括方形鋰離子電池1，方形鋰離子電池1頂部設(shè)置電池蓋2，電池蓋2上設(shè)置溫度信號端子6，溫度信號端子6的一端通過DQ引出線5連接設(shè)置在負(fù)極極耳9處的溫度傳感器10，溫度傳感器10的GND引出線7和V_DD引出線4分別連接方形鋰離子電池1的負(fù)極極柱8和正極極柱3，溫度信號端子6的另一端通過數(shù)據(jù)采集線12連接管理系統(tǒng)11。

其中，所述的GND引出線7、V_DD引出線4和DQ引出線5的末端均設(shè)置10mm長的焊接片13且通過焊接片13連接負(fù)極極柱8、正極極柱3和溫度信號端子6，GND引出線7、V_DD引出線4、DQ引出線5和焊接片13外側(cè)設(shè)置熱熔膠包覆層。溫度信號端子6通過螺帽和聚四氟墊圈擠壓密封固定在電池蓋2上，溫度信號端子6靠近負(fù)極極柱8處設(shè)置。溫度傳感器10的工作電壓為2.5V-5V。

實(shí)施例：

將該方法用于一組48V/50Ah鋰離子電池組的在線監(jiān)測，該電池組由15只單體容量為50Ah的方形鋰離子電池1串聯(lián)而成。在電池裝配過程中，將溫度傳感器10固定于極群的負(fù)極極耳9中間，然后對溫度傳感器10用熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性好、耐鋰離子電解液腐蝕的電熔膠進(jìn)行整體包覆，確保包覆完整，并且包覆層厚度＜0.5mm，溫度傳感器10的邊緣采用超聲波點(diǎn)焊固定，并根據(jù)溫度傳感器10與負(fù)極極柱8、正極極柱3和溫度信號端子6的距離，確定各引線的長度，首先將溫度信號端子6的下端與溫度傳感器10的DQ引出線5用電阻焊的方式進(jìn)行連接，然后將正、負(fù)極耳分別與正、負(fù)極柱進(jìn)行鉚焊接，最后將溫度傳感器10的V_DD引出線4與電池的正極極柱3進(jìn)行焊接，溫度傳感器10的GND引出線7和電池的負(fù)極極柱8焊接在一起，用萬用表檢測焊接質(zhì)量，二次確認(rèn)后，進(jìn)行電池蓋2焊接。在電池組的連接過程中，首先將每只單體的溫度信號端子6引出連接線，然后進(jìn)行電路連接，電路連接完成后，再將每只電池的DQ引出線5分別與整組電池的數(shù)據(jù)采集線12連接，最后將數(shù)據(jù)采集線12與管理系統(tǒng)11連接。溫度傳感器雖然與電池的正、負(fù)極柱相連，但它耗電非常小，待機(jī)功耗只有0.75mA，工作耗電也只有1.5mA，它的工作狀態(tài)是由管理系統(tǒng)11的指令決定的，程序中可設(shè)定其工作時間和工作頻率，對電池本身的容量及其他性能的發(fā)揮沒有影響。

在電池組使用過程中可實(shí)時監(jiān)測電池內(nèi)部溫度信息，在顯示屏上滾動顯示，并將信息進(jìn)行存儲，本發(fā)明不僅可以幫助研究人員掌握整組電池在整個壽命周期內(nèi)不同階段的詳細(xì)溫度狀態(tài)，研究人員可通過所掌握的溫度狀態(tài)研判電池組的性能和結(jié)構(gòu)，并且對電池組組合結(jié)構(gòu)的分析研究和優(yōu)化有很好的借鑒和參考價值，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾性好，能夠避免安全隱患，實(shí)時精確測量電池內(nèi)部溫度。

本發(fā)明并不僅限于上述具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。