一种锂离子电池内部温度测量系统及方法技术方案

一种锂离子电池内部温度测量系统及方法，包括:光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪和数据处理模块；所述光纤光栅解调仪与所述数据处理模块连接；所述光纤光栅传感器包括光栅和光纤；所述光栅粘贴在锂离子电池内部；位于锂离子电池外部的所述光纤与所述光纤光栅解调仪连接。本发明专利技术提供的技术方案，实现对锂离子电池内部温度的准确测量，克服了传统测量方法不能准确测量出锂离子电池内部温度的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池内部温度测量系统及方法
本专利技术涉及温度测量系统，具体涉及一种锂离子电池内部温度测量系统及方法。
技术介绍
随着锂离子电池在电子产品及电动汽车中的广泛应用，锂离子电池使用过程中的安全问题越来越得到大家的关注，在影响锂离子电池安全性的物理量中温度是一个非常重要的影响因素。温度对锂离子电池各方面的性能都有影响，包括电化学系统的工作状况、循环效率、容量、功率、安全性、可靠性、一致性和寿命等。因此对锂离子电池温度的测量显得非常的重要。当前电池常用的温度测量方法包括热电偶和红外成像，虽然两种技术在电池测温中有了很好的发展，但是都存在一定的缺陷。热电偶需要使用金属线，容易产生短路危险，而且使用的金属材质往往非常硬，给安装和使用带来了很多的不便；红外成像技术使用物体发射的红外信号进行测量，容易受到气流干扰，精度不够，而且使用时还需要针对不同被测物体发射率做校正，后续数据处理工作繁杂。并且由于锂离子电池内部强烈的腐蚀环境，两种传统的测温方法只能对锂离子电池表面的温度进行测量，不能精确的测量出锂离子电池内部的温度。因此，为克服上述缺陷，本专利技术提供了一种锂离子电池内部温度测量系统及方法。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种锂离子电池内部温度测量系统及方法。本专利技术提供的技术方案是：一种锂离子电池内部温度测量系统，包括:光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪和数据处理模块；所述光纤光栅解调仪与所述数据处理模块连接；所述光纤光栅传感器包括光栅和光纤；所述光栅粘贴在锂离子电池内部；位于锂离子电池外部的所述光纤与所述光纤光栅解调仪连接。优选的，所述光纤光栅传感器采用基于光纤光栅的毛细玻璃管封装的温度传感器；所述温度传感器包括：光纤、光栅和玻璃管基体；所述光纤的一端和所述光栅封装在所述玻璃管基体中。优选的，所述光纤包括纤芯、包层和涂覆层；优选的，所述玻璃管基体包括：一端为封闭端，另一端为密封端。优选的，所述玻璃管基体采用中性硬质玻璃管；所述玻璃管基体的长度小于锂离子电池的正极耳和负极耳之间的距离。优选的，所述密封端采用采用353ND胶进行密封。优选的，所述光纤光栅传感器的光栅部分粘贴在锂离子电池内部，包括：所述光纤光栅传感器的光栅部分粘贴在所述锂离子电池的焊点上，并采用高温胶带将所述光纤光栅区的两端固定。优选的，所述光纤光栅传感器的光纤部分与锂离子电池的正极耳方向相反。优选的，所述高温胶带包括：由聚酰亚胺薄膜构成的胶带。优选的，所述光纤光栅解调仪通过以太网与采用Labview软件实现数据的转换及显示的计算机连接。一种锂离子电池内部温度测量方法，所述方法包括：光纤光栅传感器通过与锂离子电池内部粘贴的光栅获取电池内部温度，并通过位于锂离子电池外部的光纤将光纤布拉格光栅的中心波长传输至光纤光栅解调仪；所述光栅光纤传感器通过光纤光栅解调仪将解调后的光纤布拉格光栅的中心波长传输到数据处理模块；所述数据处理模块对解调后的光纤布拉格光栅的中心波长进行处理，获得锂离子电池内部温度。优选的，所述光纤光栅传感器通过与锂离子电池内部粘贴的光栅获取电池内部温度，并通过位于锂离子电池外部的光纤将光纤布拉格光栅的中心波长传输至光栅解调仪包括：所述光纤光栅传感器的光栅粘贴在锂离子电池的焊点上，所述光纤光栅传感器通过在光纤纤芯上刻写光栅测量所述焊点的温度获取电池内部温度，并通过位于锂离子电池外部的光纤将被反射回来的光纤布拉格光栅的中心波长传输至光栅解调仪。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的技术方案，通过将光纤光栅传感器放入锂离子电池内部进行温度测量，实现了对锂离子电池温度测量的准确性；本专利技术的光纤光栅传感器采用基于FBG的毛细玻璃管封装的温度传感器，一端为封闭端，另一端采用胶进行密封，不但具有很好的耐腐蚀性，而且不会受到锂离子电池内部应力的影响，能够稳定工作在强腐蚀环境中；本专利技术提供的技术方案，通过在锂离子电池外部和内部传感器平行的位置粘贴热电偶PT100铂电阻和温度监控器，实现了对锂离子电池内部温度测量系统测量温度的准确性进行验证；本专利技术提供的光纤光栅传感器具有抗电磁干扰且不产生电磁干扰、耐腐蚀、不受外界应力影响的优点，并且体积小，安装方便。附图说明图1为本专利技术的光纤光栅传感器结构示意图；图2为本专利技术的光纤光栅传感器温度标定曲线图；图3为本专利技术的光纤光栅传感器粘贴在锂离子电池内部的示意图；图4为本专利技术的锂离子电池内部温度测量系统示意图；其中，1光栅区、2光纤纤芯、3光纤涂覆层、4中性硬质封口玻璃管、5开口、6光纤、7正极片、8隔膜、9焊点、10光纤光栅区、11高温胶带、12正极耳、13电池充放电设备、14粘贴了传感器的锂离子电池、15光纤光栅传感器、16光纤分路器、17光纤光栅解调仪、18温度监控模块、19路由器、20数据处理模块、21热电偶PT100铂电阻。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。本专利技术提供的一种锂离子电池内部温度测量系统，包括:光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪和数据处理模块；光纤光栅解调仪与所述数据处理模块连接；光纤光栅传感器包括光栅和光纤；光栅粘贴在锂离子电池内部；位于锂离子电池外部的光纤与光纤光栅解调仪连接。光纤光栅传感器具体结构如图1所示，包括：1光栅区、2光纤纤芯、3光纤涂覆层、4中性硬质封口玻璃管。1光栅区、2光纤纤芯的一端以及3光纤涂覆层均位于4中性硬质封口玻璃管中。在试验中3光纤涂覆层部分很容易被电解液腐蚀坏掉、且仅有1光栅区、2光纤纤芯、3光纤涂覆层构成的光纤光栅传感器在实验中很容易受到电池抽真空后内部应力的影响而导致测温不准确。因此，为了使3光纤涂覆层不被腐蚀并消除电池内部应力的影响，在制作光纤传感器时将图一中的1光栅区、2光纤纤芯、3光纤涂覆层部分封装在图一的4中性硬质封口玻璃管中。防止电解液在4中性硬质封口玻璃管5开口处渗入传感器内部腐蚀传感器，在4中性硬质封口玻璃管的5开口端处直接用353ND胶将中性硬质封口玻璃管封死。根据光纤光栅测温原理，将制作好的光纤光栅传感器放入恒温水浴箱中进行标定得到如图2所示标定曲线。通过图1可以看出，玻璃管封装的光纤光栅传感器具有很好的传感特性。光纤光栅传感器包括光栅和光纤；光栅粘贴在锂离子电池内部；位于锂离子电池外部的光纤与光纤光栅解调仪连接。如图3所示的光纤光栅传感器粘贴在锂离子电池内部的示意图。其中，7正极片、8隔膜、12正极耳为锂离子电池的主要组成部分，6光纤、9焊点、10光纤光栅区、11高温胶带。锂离子电池在制作封装过程中在极片上会由高温封装设备造成9焊点，9焊点是电池内部最易发热的部分。因此，9焊点处温度的采集具有实际意义。在电池制作过程中把标定过的传感器的10光纤光栅区部分粘贴在锂离子电池的9焊点上。为了防止光纤光栅传感器在电池内部移动，用由耐高温绝缘材料聚酰亚胺薄膜构成的11高温胶带在10光纤光栅区的两端将其固定。为了使电池封装方便，粘贴光纤光栅传感器时使传感器的6光纤部分方向与电池的12正极耳对的，锂离子电池主要由7正极片、负极片、8隔膜、电解液、12正极耳和负极耳构成，锂离子电池内部是层叠交叉排列的，每个正极片和负极片之间由隔膜隔开，一共有10层左右的正极片和10层左本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池内部温度测量系统，其特征在于，包括:光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪和数据处理模块；所述光纤光栅解调仪与所述数据处理模块连接；所述光纤光栅传感器包括光栅和光纤；所述光栅粘贴在锂离子电池内部；位于锂离子电池外部的所述光纤与所述光纤光栅解调仪连接。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池内部温度测量系统，其特征在于，包括:光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪和数据处理模块；所述光纤光栅解调仪与所述数据处理模块连接；所述光纤光栅传感器包括光栅和光纤；所述光栅粘贴在锂离子电池内部；位于锂离子电池外部的所述光纤与所述光纤光栅解调仪连接。2.如权利要求1所述的锂离子电池内部温度测量系统，其特征在于，所述光纤光栅传感器采用基于光纤光栅的毛细玻璃管封装的温度传感器；所述温度传感器包括：光纤、光栅和玻璃管基体；所述光纤的一端和所述光栅封装在所述玻璃管基体中。3.如权利要求2所述的锂离子电池内部温度测量系统，其特征在于，所述光纤包括纤芯、包层和涂覆层。4.如权利要求2所述的锂离子电池内部温度测量系统，其特征在于，所述玻璃管基体包括：一端为封闭端，另一端为密封端。5.如权利要求4所述的锂离子电池内部温度测量系统，其特征在于，所述玻璃管基体采用中性硬质玻璃管；所述玻璃管基体的长度小于锂离子电池的正极耳和负极耳之间的距离。6.如权利要求4所述的锂离子电池内部温度测量系统，其特征在于，所述密封端采用采用353ND胶进行密封。7.如权利要求1所述的锂离子电池内部温度测量系统，其特征在于，所述光纤光栅传感器的光栅部分粘贴在锂离子电池内部，包括：所述光纤光栅传感器的光栅部分粘贴在所述锂离子电池的焊点上，并采用高温胶带将所述光纤光栅区的两端固...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐翀，魏斌，王松岑，高超，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11