【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂金属电池健康监测，具体涉及一种薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统和方法。
技术介绍
1、随着新能源技术的快速发展，高性能、高安全性的储能系统需求日益增长。锂金属电池因其高能量密度而受到广泛关注，但在实际应用中，锂金属电池的安全性和稳定性仍面临挑战。其中，隔膜破损、负极锂枝晶的异常生长、“死锂”的异常积累等问题是导致电池失效甚至安全事故的重要因素。
2、现有的电池管理系统主要依赖于对电压、电流和温度等参数的监测来评估电池的健康状态，但这些方法在评估电池健康状态方面存在不全面性和“滞后性”问题，往往只能在电池出现内短路、极耳断裂等问题后才可通过电压、电流和温度的表征发现。此外，传统的温度传感器难以直接布置在单体电池之间，导致温度反馈值准确度较低，无法精确表征单体表面的温度分布情况，这使得电池管理系统无法及时发现局部过热等问题，从而影响电池的整体性能和安全性。锂金属单体电池相对于其他体系的电池具有更加明显的膨胀特性，这意味着电池单体间的力学状态变化对电池健康的影响更为显著。因此，对力学特性的监测在评估锂金属电池健康状态中变得尤为重要，而现有的健康监测体系缺乏对这方面的有效监测。
3、基于这一技术背景，本专利技术研究了一种薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统和方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统和方法，该系统将多个薄膜传感器放置于锂金属电池单体之间，能够同时监测电池单体之间的力学信息和
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，包括：
3、多个薄膜传感器，分布于锂金属电池组电池单体间，用于采集所述电池单体的温度信息和压力信息，每个薄膜传感器包括测温单元、测压单元、柔性电路板和硅胶泡棉；
4、转接板，与所述多个薄膜传感器电连接，用于对信号进行转接；
5、信号采集单元，与所述转接板电连接，包括恒流源电路、信号调理电路、滤波电路和模数转换电路；
6、数据传输单元，输入端与所述模数转换电路输出电连接；
7、数字信号处理器，输入端与所述数据传输单元的输出端电连接；
8、电池管理单元，输入端与所述数字信号处理器的输出端电连接，用于监测电池单体的温度和压力信息，对电池健康状态进行评估，并实现电池的保护功能。
9、本专利技术的第二方面提供一种薄膜传感器的锂金属电池组健康监测方法，包括：
10、根据锂金属电池组健康监测的需要，将多个薄膜传感器分布于锂金属电池组内电池单体间；
11、利用转接板将所述多个薄膜传感器进行连接；
12、利用所述多个薄膜传感器采集电池单体间的温度、压力信息；
13、将所述转接板接入信号采集单元；
14、通过所述信号采集单元为所述多个薄膜传感器提供电流激励，并将温度、压力信息转换为包含温度和压力数据的数字信号；
15、将所述数字信号经数据传输单元，传输至数字信号处理器；
16、通过所述数字信号处理器处理所述温度和压力数据，并将处理后的温度和压力数据以合适的格式和速率传输给电池管理单元；
17、通过所述电池管理单元对电池单体的温度和压力信息进行监测，并对电池健康状态进行评估，并实现电池的保护功能。
18、本专利技术的有益效果包括：
19、(1)本专利技术提出的薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，将多个薄膜传感器放置于锂金属电池单体之间，能够同时监测电池单体之间的力学信息和温度信息，电池管理基于该信息能够更全面地评估电池的健康状态，可以提前预警负极锂枝晶的异常生长、“死锂”的异常积累、局部温度异常等潜在的问题，解决了传统锂金属电池健康监测系统无法精准监测电池单体表面温度以及缺乏力学特性监测的问题。
20、(2)本专利技术提出的薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，能够同时获取电池单体间的力学和温度信息，相较于传统仅依赖电压、电流和温度的监测方式，增加了电池组内单体电池间力学状态和温度分布的监测，提高了对电池健康状态评估的全面性和准确性；通过精确测量单体电池间温度分布和力学变化情况，可以实时反馈电池组内部的实际工作状态，及时发现潜在的问题。
21、(3)本专利技术提出的薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，通过可任意调整数量及位置分布的测温点直接布置于锂金属电池单体间，有效克服了常规温度传感器在锂金属电池组应用中的不足，在现有技术的基础上，补充了电池组内单体电池表面的温度分布，且能更准确的表征单体电池温度，以更准确地判断电池健康状态以及电池组内电池单体温度差异的情况。
22、(4)本专利技术提出的薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，在现有技术的基础上，补充了锂金属电池组内电池单体间的压力信息，解决了现有监测参数存在“滞后性”问题，通过实时监测单体电池间力学和压力分布的异常变化，能够在电池出现严重故障之前及时预测隔膜破损、负极锂枝晶异常生长、“死锂”异常积累、膨胀力异常增大等问题，这为采取预防性措施提供了充足的时间，大大提高了储能电池组的安全性和可靠性，降低了因电池故障导致的安全风险和经济损失。
23、(5)本专利技术提出的薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，传感器与硅胶泡棉结合形成的缓冲泡棉结构一方面避免电池单体因膨胀、相互挤压造成损坏，还能确保电池单体与温度压力传感器接触时不会产生局部应力而造成安全性问题，另一方面保护传感器免受机械损伤，确保传感器在复杂的力学环境下安全可靠工作，此外，还能够保证传感器与电池单体的良好接触，提高测量精度。
24、(6)本专利技术提出的薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，传感器具备与电池管理单元的互联功能，使得传感器采集处理的数据能够直接为电池管理单元使用，同时池管理单元可以根据传感器传送的温度、压力信息，直接调整电池的工作状态，实现对电池的精细化管理，提高锂金属电池在使用过程中的安全性和可靠性。
25、本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种具有薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个薄膜传感器为利用所述硅胶泡棉形成的具有缓冲泡棉结构的温度压力一体式薄膜传感器；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测压单元和测温单元的数量均根据所述电池单体的尺寸和所述锂金属电池组的健康监测需求进行改变；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号调理电路、滤波电路和模数转换电路依次电连接；
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述电池管理单元进行压力数据监测过程中，
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述电池管理单元进行温度数据监测过程中，
7.一种具有薄膜传感器的锂金属电池组健康监方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将每个薄膜传感器通过特殊工艺形成具有缓冲泡棉结构的温度压力一体式薄膜传感器；
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述电池管理单元进行压力数据监测过程中，
10.根据
...【技术特征摘要】
1.一种具有薄膜传感器的锂金属电池组健康监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个薄膜传感器为利用所述硅胶泡棉形成的具有缓冲泡棉结构的温度压力一体式薄膜传感器；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测压单元和测温单元的数量均根据所述电池单体的尺寸和所述锂金属电池组的健康监测需求进行改变；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号调理电路、滤波电路和模数转换电路依次电连接；
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述电池管理单...
【专利技术属性】
技术研发人员：李长酉，魏鑫，刘良宝，葛凯华，兰根龙，郭林，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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