[發明專利]一種監測鋰離子電池的多功能光纖傳感器、系統及其制作方法

在審

• 申請號: 201910629344.1
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110411508A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 袁友偉;馬云鵬;鄢臘梅;賀慧敏;李萬清;胡海洋
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H01M10/42;G02B6/028
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

1.一種監測鋰離子電池的多功能光纖傳感器，其特征在于，包括荷電狀態傳感器和溫度傳感器，二者串聯，并均以多模光纖為基底，其中，

所述多模光纖由內至外為二氧化硅芯、摻氟包層和丙烯酸酯涂層；

所述荷電狀態傳感器為將多模光纖在氫氟酸中濕法蝕刻，使摻氟包層變薄，形成光纖倏逝波傳感器，即為荷電狀態傳感器；

所述溫度傳感器串聯在荷電狀態傳感器后端，將多模光纖的摻氟包層蝕刻變薄，外層涂覆以PMMA為基質的熒光層。

2.如權利要求1所述的多功能光纖傳感器，其特征在于，所述多模光纖的二氧化硅芯的直徑為95μm，摻氟包層的厚度為115μm，丙烯酸酯涂層的厚度為110μm。

3.如權利要求1所述的多功能光纖傳感器，其特征在于，所述荷電狀態傳感器在825nm波長的LED照射下，光學透射率與鋰離子電池電壓曲線變化趨勢相同。

4.如權利要求1所述的多功能光纖傳感器，其特征在于，所述溫度傳感器在450nm波長的LED照射下，激發熒光層將波長轉換為600nm，轉換效率與溫度對應。

5.一種包括權利要求1-4之一所述多功能光纖傳感器的系統，其特征在于，還包括第一光源、第二光源、Y型光纖耦合器和信號采集器，其中，

所述第一光源為450nm波長的LED，第二光源為825nm波長的LED，所述Y型光纖耦合器將第一光源和第二光源耦合到多模光纖中；所述多模光纖的末端與信號采集器連接，信號采集器將荷電狀態傳感器和溫度傳感器采集的數據處理、分析和轉化。

6.如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述信號采集器包括單片機、第一線性穩壓器、第二線性穩壓器、第一NPN晶體管、第二NPN晶體管、硅基光電探測器、運算放大器和模數轉換器，其中，

所述單片機包括Arduino Nano，分別與第一線性穩壓器、第二線性穩壓器、第一NPN晶體管、第二NPN晶體管和模數轉換器連接，第一光源與第一線性穩壓器連接，第二光源與第二線性穩壓器連接，隔離電源噪聲并提供穩定恒流驅動；第一NPN晶體管和第二NPN晶體管為由單片機控制的高側開關，單片機使用數字輸入和輸出引腳單獨尋址第一光源和第二光源；硅基光電探測器與第一光源和第二光源分別連接，以光伏模式配置，再通過運算放大器放大電壓輸出，經可編程增益的模數轉換器讀取放大的讀數，在熒光輸出和NIR讀數之間切換，模數轉換器輸出的數字比特流通過I²C總線饋送到單片機。