[發(fā)明專利]一種鋰電池組溫度測量用的光纖光柵傳感器及其測溫方法

有效

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• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109632131B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈書海;金一鳴;彭俊;許守平;張宇;徐翀;徐在德;范瑞祥;王皓靖;潘建兵;曹蓓;劉洋
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);國家電網(wǎng)有限公司;中國電力科學(xué)研究院有限公司;國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)上海市電力公司
• 主分類號: G01K11/3206
• 分類號: G01K11/3206;G01R31/396;G01R31/382
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種鋰電池組溫度測量用的光纖光柵傳感器及其測溫方法，包括光纖，光纖上設(shè)有1個或多個光纖光柵，且在光纖光柵外部設(shè)有封裝機(jī)構(gòu)；封裝機(jī)構(gòu)上開設(shè)有與鋰電池極柱形狀適配的孔。測溫時，將設(shè)有封裝機(jī)構(gòu)的光纖光柵安裝在每個鋰電池單體的極柱上，每一個光纖光柵監(jiān)測與之對應(yīng)的鋰電池單體的溫度；將光纖接入光纖光柵解調(diào)儀即測得每一個光纖光柵的反射中心波長，再根據(jù)反射中心波長與溫度之間的關(guān)系，計算得到相應(yīng)鋰電池單體的溫度值該傳感器可以方便地安裝在鋰電池組的各個電池單體的極柱上，實(shí)現(xiàn)對每一個電池單體的溫度監(jiān)測，由于光纖是光學(xué)無源器件，所以其抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰電池組溫度測量用的光纖光柵傳感器及其測溫方法。

背景技術(shù)

光纖光柵傳感器作為一種新型光纖無源器件，以其全光傳輸、抗電磁干擾、耐腐蝕、高電絕緣性、低傳輸損耗、測量范圍寬、便于復(fù)用成網(wǎng)、可微型化等優(yōu)點(diǎn)，得到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，成為傳感領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展最快的技術(shù)之一，在土木工程、航空航天、石油化工、電力、醫(yī)療、船舶工業(yè)等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。

電化學(xué)儲能是目前最前沿的儲能技術(shù)，其中，鋰離子電池以其能量密度大、功率密度和能量轉(zhuǎn)換率高、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前最具有應(yīng)用前景的儲能技術(shù)。鋰電池組是現(xiàn)有的大規(guī)模儲能技術(shù)的重要組成部分，其通過串并聯(lián)大量的鋰電池單體而構(gòu)成。鋰電池在工作過程中由于其內(nèi)部發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)等原因會有大量熱量聚集使其溫度過高而縮短其使用壽命和產(chǎn)生安全問題，而且鋰電池單體間的溫度差異性、不均衡性會影響整個鋰電池組的壽命。

目前，對儲能鋰電池組的溫度監(jiān)測普遍采用的是熱敏電阻或者熱電偶的方法，若是要對鋰電池組的每一個鋰電池單體進(jìn)行監(jiān)測，需要器件個數(shù)多，接線復(fù)雜且其測量信號易受電磁環(huán)境的干擾。所以，以上兩種方法不適用于大規(guī)模儲能鋰電池組的溫度監(jiān)測。另外，現(xiàn)有的方法主要是將傳感器固定在鋰電池的外殼或者接線片進(jìn)行溫度監(jiān)測，然而鋰電池在工作過程中發(fā)熱最大點(diǎn)是極柱，其更能反應(yīng)鋰電池內(nèi)部的發(fā)熱情況。但是，現(xiàn)有技術(shù)中還未見對極柱進(jìn)行溫度測量的傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池組溫度測量用的光纖光柵傳感器及其測溫方法，該傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，布置簡單，抗干擾能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)每個電池單體的溫度監(jiān)測，結(jié)果可靠性強(qiáng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種鋰電池組溫度測量用的光纖光柵傳感器，包括光纖，光纖上設(shè)有1個或多個光纖光柵，且在光纖光柵外部設(shè)有封裝機(jī)構(gòu)；封裝機(jī)構(gòu)上開設(shè)有與鋰電池極柱形狀適配的孔。

優(yōu)選地，所述封裝機(jī)構(gòu)包括傳感器基體和基體蓋片，傳感器基體為中空的圓柱形薄片，沿傳感器基體側(cè)壁的圓周方向開設(shè)有用于固定光纖光柵的通槽I和用于固定基體蓋片的通槽II，基體蓋片上開設(shè)有供光纖穿過的通孔。

進(jìn)一步優(yōu)選地，光纖光柵通過粘結(jié)劑固定于通槽I內(nèi)，且光纖光柵在通槽I內(nèi)呈松弛狀態(tài)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，通槽I和通槽II均為矩形通槽，且通槽I的深度大于通槽II的深度。

進(jìn)一步優(yōu)選地，光纖通過密封膠與基體蓋片固化密封。

進(jìn)一步優(yōu)選地，中空的傳感器基體上表面和下表面的形狀與待監(jiān)測的鋰電池極柱形狀相適配。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，傳感器基體上表面為圓孔，下表面為六邊形孔，且傳感器基體上的圓孔和六邊形孔與鋰電池極柱相適配的間隙處填滿導(dǎo)熱膠。

進(jìn)一步優(yōu)選地，傳感器基體和基體蓋片采用鋁合金制成。

本發(fā)明還公開了基于上述的鋰電池組溫度測量用的光纖光柵傳感器的測溫方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)待測鋰離子電池組中鋰離子電池的數(shù)量在一根光纖上串聯(lián)設(shè)置對應(yīng)數(shù)量的光纖光柵，且每一個光纖光柵外均設(shè)有封裝機(jī)構(gòu)；