[發(fā)明專利]一種克服電磁屏蔽的電池內(nèi)部溫度監(jiān)控與傳輸方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010188606.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111370774A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳浩森;宋維力;杜虓;孫磊;方岱寧;王婭娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/0587
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/0587;H01M10/42;H01M10/48;G01K7/16;G01R31/382;G01R31/392;G01R31/396
• 代理公司: 北京正陽(yáng)理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發(fā)明涉及一種克服電磁屏蔽的電池內(nèi)部溫度監(jiān)控與傳輸方法，屬于電池安全技術(shù)領(lǐng)域。在電池電芯制備卷繞過(guò)程中，將溫度傳感器封裝與電池電芯之間，并利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將將所記錄的溫度信號(hào)與電阻信號(hào)建立相關(guān)關(guān)系；通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將感溫元件得到的溫度信號(hào)的電阻值進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)值數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；再通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)得到的轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行調(diào)制成高頻信號(hào)；最后將與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)電通連接的金屬外殼作為異形傳輸信道，將內(nèi)部溫度信息經(jīng)過(guò)采用載波調(diào)制方式傳輸出來(lái)。本發(fā)明克服了商用電池由于外殼而存在的電磁屏蔽效應(yīng)，整個(gè)傳輸過(guò)程無(wú)需對(duì)電池殼外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行打孔等破壞性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新的電池內(nèi)部信號(hào)(溫度信號(hào))傳輸方法，特別是涉及一種克服電磁屏蔽的電池內(nèi)部溫度監(jiān)控與傳輸方法，屬于電池安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，新能源電池因?yàn)槠漭^高的能量密度在航天航空軌道交通等領(lǐng)域得到了廣泛的使用和關(guān)注，以鋰電池為代表的新型可再生能源前景發(fā)展良好，受到了人們的重視。

然而，電池具有的高能量密度特點(diǎn)本身意味著其具有較高的危險(xiǎn)性。近年來(lái)，隨著以鋰電池為代表的新型能源電池的市場(chǎng)比重增加，因?yàn)殡姵販囟仁Э匾l(fā)的一系列熱安全事故也頻頻出現(xiàn)。電動(dòng)車(chē)電池組由若干個(gè)小型的電池單體組合而成，形成一個(gè)較大的電池模塊為電動(dòng)車(chē)提供電能；當(dāng)電池模組中某部分區(qū)域內(nèi)部單體電池出現(xiàn)使用異常帶來(lái)較高的溫度異常和嚴(yán)重的電化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)整個(gè)電池模組會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的電池?zé)崧樱罱K形成不可控的較大區(qū)域的熱失控現(xiàn)象，后續(xù)會(huì)形成一系列的爆炸安全事故。實(shí)時(shí)監(jiān)控單個(gè)電池內(nèi)外溫度并利用其開(kāi)展電池安全評(píng)估在降低電池危險(xiǎn)提高電池安全性時(shí)顯得尤為重要。現(xiàn)有研究專利中如申請(qǐng)?zhí)?01210158700.4的專利可以實(shí)現(xiàn)單體電池內(nèi)部溫度的測(cè)量，但是其在采集傳輸溫度信號(hào)的過(guò)程中對(duì)電池進(jìn)行了開(kāi)孔引出導(dǎo)線的操作，會(huì)對(duì)電池性能產(chǎn)生了影響，同時(shí)復(fù)雜的接線方式阻礙了信息傳輸?shù)谋阋仔裕⑶沂沟毛@得的電池內(nèi)部溫度信號(hào)真實(shí)性大打折扣；目前的商用電池諸如柱狀鋰離子電池18650電池和21700電池廣泛使用在各個(gè)領(lǐng)域之中，這類(lèi)的商用電池在結(jié)構(gòu)層面上有一層起到保護(hù)作用的金屬外殼，這層保護(hù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)天然的電磁屏蔽區(qū)域，使得電池內(nèi)部的信號(hào)屏蔽，使得以光纖方法為主的無(wú)線傳輸手段存在較大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種克服金屬屏蔽的電池內(nèi)部溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控與傳輸方法；該方法可以在不對(duì)電池外殼結(jié)構(gòu)開(kāi)孔的情況下，將電池內(nèi)部經(jīng)由如溫度傳感器獲取的信號(hào)實(shí)時(shí)有效傳輸處理，對(duì)鋰電池內(nèi)部溫度及健康狀態(tài)進(jìn)行方便、快速、無(wú)損的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種克服金屬屏蔽的電池內(nèi)部溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控與傳輸方法，包括如下步驟：

步驟一、在電池卷芯制造的過(guò)程中，將極薄的溫度傳感器內(nèi)置于層間卷芯中，集成完成電池卷芯的封裝；

步驟二、溫度傳感器的內(nèi)部感溫元件對(duì)電池內(nèi)部相關(guān)點(diǎn)溫度實(shí)施實(shí)時(shí)記錄，將所記錄的溫度信號(hào)與電阻信號(hào)建立相關(guān)關(guān)系；通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將感溫元件得到的溫度信號(hào)的電阻值進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，將溫度模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)值數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；再通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)得到的轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行調(diào)制成高頻信號(hào)；最后將與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)電通連接的金屬外殼作為異形傳輸信道，將內(nèi)部溫度信息經(jīng)過(guò)采用載波調(diào)制方式傳輸出來(lái)，即在對(duì)電池?zé)o損的情況下，實(shí)現(xiàn)電磁內(nèi)部溫度的外部向外傳輸；

步驟三、信號(hào)被外部接收系統(tǒng)接收，接收系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)實(shí)時(shí)反饋電池內(nèi)部的溫度信息；

所述電池包括：18650柱狀鋰離子電池、方形鋰離子電池、21700柱狀鋰離子電池、鋁離子電池等；

實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置包括：電池外部金屬外殼結(jié)構(gòu)、鋰離子電池電芯、內(nèi)部感溫元件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)；