一种电池多源参数传感器、电池单体以及电池模组制造技术

本发明专利技术涉及一种电池多源参数传感器、电池单体以及电池模组。该传感器包括：固定架、光纤FBG光栅以及FBG梁；所述FBG梁的两侧均设有FBG沟槽；每一所述FBG沟槽用于铺设、固定所述光纤FBG光栅；所述光纤FBG光栅中的FBG光栅平直地铺设于所述FBG梁的中部；所述固定架的两侧用于固定铺设有所述光纤FBG光栅的FBG梁。本发明专利技术实现对电池膨胀量、膨胀力、外载荷作用力和温度等多源参数的监测，提高对电池的感控能力。

【技术实现步骤摘要】
一种电池多源参数传感器、电池单体以及电池模组
本专利技术涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种电池多源参数传感器、电池单体以及电池模组。
技术介绍
随着锂离子电池材料技术的进步，电池能量密度已经能够达到300Whkg-1的水平，高能量密度的电池给电动汽车带来了诸如长续驶里程、大功率等便利，与此同时也带来了极大的安全隐患，使得电动汽车起火、爆炸等事故呈现增长的趋势。当前工程层面对锂离子电池的管理和控制还有不足，如电池管理系统对电池的状态监控和状态估计仅能达到模组层面，无法深入每节单体电池，电池对本体毫无感控能力。发展锂离子智能电池能够从根本上解决电池状态测量困难，状态估计精度低，电池平衡能力不足等缺陷，对提高锂离子电池的安全性和可持续发展至关重要。但现有的电池管理系统对电池状态监控无法深入每节单体电池，且电池对本体毫无感控能力。因此，亟需一种新型智能电池多源参数传感器解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电池多源参数传感器、电池单体以及电池模组，实现对电池膨胀量、膨胀力、外载荷作用力和温度等多源参数的监测，提高对电池的感控能力。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种电池多源参数传感器，包括：固定架、光纤FBG光栅以及FBG梁；所述FBG梁的两侧均设有FBG沟槽；每一所述FBG沟槽用于铺设、固定所述光纤FBG光栅；所述光纤FBG光栅中的FBG光栅平直地铺设于所述FBG梁的中部；所述固定架的两侧用于固定铺设有所述光纤FBG光栅的FBG梁。r>可选地，所述光纤FBG光栅包括：3处等间距分布的FBG光栅。可选地，所述光纤FBG光栅的个数为4个。可选地，所述FBG梁的个数为2个。可选地，两个固定在所述固定架上的FBG梁之间的间隙为2mm。一种电池单体，包括：所述的电池多源参数传感器、电芯以及外壳；所述电池多源参数传感器位于两个所述电芯之间；所述外壳用于将所述电池多源参数传感器和所述电芯进行包覆，并通过螺栓和螺母进行紧固。可选地，包括：多个所述的电池单体；多个所述电池单体为层叠结构，并通过粗螺栓和粗螺母进行固定连接。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术所提供的一种电池多源参数传感器、电池单体以及电池模组，通过光纤FBG光栅的栅距的改变，能够在单体电池层面实现对电池膨胀量、膨胀力、外载荷作用力和温度等多源参数的监测，并且本专利技术所提供的一种电池多源参数传感器安装在每节电池单体的单芯之间，可以深入每节单体电池，提高了对电池的感控能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的一种电池多源参数传感器结构示意图；图2为本专利技术所提供的光纤FBG光栅示意图；图3为本专利技术所提供的FBG梁示意图；图4为本专利技术所提供的固定架示意图；图5为本专利技术所提供的电池多源参数传感器组装效果示意图；图6为本专利技术所提供的电池多源参数传感器工作原理示意图；图7为本专利技术所提供的一种电池单体结构示意图；图8为本专利技术所提供的一种电池模组结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种电池多源参数传感器、电池单体以及电池模组，实现对电池膨胀量、膨胀力、外载荷作用力和温度等多源参数的监测，提高对电池的感控能力。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术所提供的一种电池多源参数传感器结构示意图，如图1所示，本专利技术所提供的一种电池多源参数传感器，包括：固定架、光纤FBG光栅以及FBG梁。如图3所示，所述FBG梁的两侧均设有FBG沟槽；每一所述FBG沟槽用于铺设、固定所述光纤FBG光栅；所述光纤FBG光栅中的FBG光栅平直地铺设于所述FBG梁的中部。如图4所示，所述固定架的两侧用于固定铺设有所述光纤FBG光栅的FBG梁。作为一个具体的实施例，FBG梁两侧均设有FBG沟槽用以铺设光纤FBG光栅并注入固定胶固定光纤FBG光栅。如图2所示，所述光纤FBG光栅包括：3处等间距分布的FBG光栅。其中，光纤FBG光栅传感原理如式(1)所示：λB＝2neffΛ(1)式(1)中λB为布拉格波长，neff为有效折射率，Λ为光栅周期。式(1)中的neff和Λ均是温度和应变的函数，对式(1)求导可得式(2)：式(2)中ΔλB为波长改变量，α为热弹系数，β为热胀系数，ΔT为温度改变量，Pe为弹光系数，Δε为应变。在已知波长λB和波长改变量ΔλB后，通过解耦算法即可求得温度改变量和应变。所述光纤FBG光栅的个数为4个。所述FBG梁的个数为2个。如图5所示，为了保证FBG梁的自由弯曲膨胀，进而能够使得光纤FBG光栅栅距能够发生变化，从而测量电池的多源参数，两个固定在所述固定架上的FBG梁之间的间隙为2mm。如图6所示，多源参数传感器的工作原理如下：a.设电池电极方向为纵向，电池充放电膨胀时因电池各纵向区域中部位置形变量最大，因而搭载光纤FBG光栅的FBG梁在此处受力最大，将此处的作用力简化为作用在光纤FBG光栅上的集中力；b.FBG梁上的各梁变形独立，互不干扰；如图6中的(a)部分所示，在多源参数传感器未受力前，FBG梁保持水平，因而有当FBG梁受力弯曲时，OO所在的中性层长度保持不变，所以有因而FBG梁的应变可由式(3)表达：为FBG梁变形后的曲率，Me为FBG梁所受的弯矩，E为材料弹性模量，I为结构惯性矩，y为梁表面到中心轴的距离，θ为梁弯角。如图6中的(b)部分所示，因为ds为弧长变化量，所以可得因而有FBG梁转角的变化如式(4)所示：dx为梁长度变化量，ω为挠度。所以可得FBG梁的挠曲线方程式(5)：根据式(5)定量求解电池膨胀时纵向中心最大位移，根据牛顿第三定律，设电池膨胀力为F，则支座处的支反力为梁中间的挠度为ω，挠度ω表达如表1所示，表1中x1、x2为电池膨胀力F两侧位移。表1FBG梁挠度曲线求解方程综上可得，FBG梁的挠曲线如式(6)所示：l为FBG梁的跨度。则梁中部最大挠度如式(7)所示：根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池多源参数传感器，其特征在于，包括：固定架、光纤FBG光栅以及FBG梁；/n所述FBG梁的两侧均设有FBG沟槽；每一所述FBG沟槽用于铺设、固定所述光纤FBG光栅；所述光纤FBG光栅中的FBG光栅平直地铺设于所述FBG梁的中部；/n所述固定架的两侧用于固定铺设有所述光纤FBG光栅的FBG梁。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池多源参数传感器，其特征在于，包括：固定架、光纤FBG光栅以及FBG梁；
所述FBG梁的两侧均设有FBG沟槽；每一所述FBG沟槽用于铺设、固定所述光纤FBG光栅；所述光纤FBG光栅中的FBG光栅平直地铺设于所述FBG梁的中部；
所述固定架的两侧用于固定铺设有所述光纤FBG光栅的FBG梁。


2.根据权利要求1所述的一种电池多源参数传感器，其特征在于，所述光纤FBG光栅包括：3处等间距分布的FBG光栅。


3.根据权利要求1所述的一种电池多源参数传感器，其特征在于，所述光纤FBG光栅的个数为4个。


4.根据权利要求1所述的一种电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文伟，李宜丁，左丰豪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11