一种电池模组以及电池模组的膨胀监测方法技术

本发明专利技术公开一种电池模组以及电池模组的膨胀监测方法，其中所述电池模组包括电池组件、钢带环以及应力传感器，所述电池组件包括多个沿第一方向排布的电芯，所述钢带环包绕张紧于多个所述电芯的周侧，所述钢带环至少部分钢带段设置为弹性部，以提供预紧力，所述应力传感器设于所述钢带环上，以监测所述钢带环在所述弹性部以外的部分的应变拉力，以使所述电池模组在使用过程中的安全更能得到保障。池模组在使用过程中的安全更能得到保障。池模组在使用过程中的安全更能得到保障。

【技术实现步骤摘要】
一种电池模组以及电池模组的膨胀监测方法


[0001]本专利技术涉及电池性能监测
，特别涉及一种电池模组以及电池模组的膨胀监测方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池在充放电过程中，锂离子在电极活性材料中的嵌入和脱出、SEI膜的生长、电解液分解产气等将引起电池的膨胀收缩。在理想状态下，嵌入和脱出过程中材料的体积变化应该是可逆的。然而，在实际情况下，总是存在一部分锂离子由于电池平衡的变化而无法完全从阳极脱嵌，在循环过程中作为不溶性副产物沉积在阳极表面，并伴随着H2、CH4、C2H6、C3H8、CO等气体。这将引起电池发生不可逆膨胀，达到一定程度后可能造成严重后果，如：卷芯变形、电极材料浸润性变差、内阻增大、泄压阀开启等。因此，电池膨胀已成为锂离子电池应用中非常重要的外特性可监控属性，在不开启电池箱的前提下可对电池膨胀特征进行实时监控并实现安全预警。在电池整个生命周期里，膨胀力是不断增大的，对模组结构设计也有新的要求。
[0003]目前大多数模组设计均考虑到电芯膨胀对模组结构带来的影响，但对电芯整个生命周期内膨胀力无监控，无法了解电芯在不同老化阶段的膨胀变形情况，在实际应用中易造成模组结构损坏，从而引发安全风险。同时在储能系统的整个生命周期里，部分电芯因工艺或使用条件产生不一致现象，导致个别电芯异常变形，大大降低整个系统的容量和安全性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提供一种电池模组，旨在解决难以了解电芯在不同老化阶段的膨胀变形情况的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出的电池模组，包括：
[0006]电池组件，包括多个沿第一方向排布的电芯；
[0007]钢带环，包绕张紧于多个所述电芯的周侧，所述钢带环至少部分钢带段设置为弹性部，以提供预紧力；以及，
[0008]应力传感器，设于所述钢带环上，以监测所述钢带环在所述弹性部以外的部分的应变。
[0009]可选地，沿第一方向，所述电池组件两端分别设有一个端板；
[0010]所述钢带环套设于两个所述端板上。
[0011]可选地，所述端板上设有限位槽，所述钢带环限位安装于所述限位槽内。
[0012]可选地，所述钢带环包括两个呈相对设置的两个第一钢带段，各所述第一钢带段包括两个对接臂，两个所述对接臂的一端相互连接，另一端并行设置，两个所述第一钢带段上相对应的两个连接臂之间设有弹性连接片，所述弹性部包括所述弹性连接片。
[0013]可选地，所述弹性连接片包括形变段和连接段，所述形变段向外弯曲设置，所述连
接段设于所述形变段的两端，用以连接两个所述第一钢带段上相对应的两个连接臂。
[0014]可选地，所述电池组件还包括：
[0015]多个电极连接片，用以将多个所述电芯的正负极串联，以形成导通的所述电池组件；以及，
[0016]两个输出极连接片，设于处于端部的两个电芯的未被所述电极连接片连通的一个正极和一个负极，用以与外部用电设备电连接。
[0017]可选地，所述电池模组还包括电池底座，所述电池底座形成有安装槽，所述安装槽用以供所述电池组件安装。
[0018]本专利技术还提出一种电池模组的膨胀监测方法，包括所述电池模组，所述电池模组包括：
[0019]电池组件，包括多个沿第一方向排布的电芯；
[0020]钢带环，包绕张紧于多个所述电芯的周侧，所述钢带环至少部分钢带段设置为弹性部，以提供预紧力；以及，
[0021]应力传感器，设于所述钢带环上，以监测所述钢带环在所述弹性部以外的部分的应变。
[0022]所述电池模组的膨胀监测方法包括以下步骤：
[0023]获取单位时长上钢带的第一实际应变和第二实际应变；
[0024]根据所述第一实际应变和所述第二实际应变分别计算钢带的第一实际拉力和第二实际拉力；
[0025]根据所述第一实际拉力以及第一映射关系，确定电芯的第一实际膨胀力，根据所述第二实际拉力以及第一映射关系，确定电芯的第二实际膨胀力，其中，所述第一映射关系为钢带拉力与电芯膨胀力之间对应的关联关系；
[0026]选取所述第一实际膨胀力和所述第二实际膨胀力中的数值较大的一个为对象膨胀力，并计算所述第一实际膨胀力和所述第二实际膨胀力的差值，以确定电芯实际膨胀增长率；
[0027]根据所述对象膨胀力或所述电芯实际膨胀增长率，确定报警策略。
[0028]可选地，所述根据所述对象膨胀力或所述电芯实际膨胀增长率，确定报警策略的步骤，包括：
[0029]当所述对象膨胀力超过预设膨胀力时，确定为一级报警。
[0030]可选地，所述根据所述对象膨胀力或所述电芯实际膨胀增长率，确定报警策略的步骤，包括：
[0031]当所述电芯实际膨胀力增长率超过预设膨胀力增长率时，确定为异常报警。
[0032]本专利技术技术方案中，通过在电池组件的周侧套设钢带环，钢带环的部分环段设置的弹性部对所述电池组件施加预紧力，电池组件在使用过程中不断膨胀时，所述钢带环受到膨胀力进行拉伸，通过所述钢带环上设置的应力传感器来检测所述钢带环在所述电池组件膨胀时受到的拉力，并以此拉力通过公式推出所述电池组件的膨胀力变化，以实时监测所述电池组件的电芯在整个生命周期中的不同老化阶段的膨胀力变化情况，进而使所述电池模组在使用过程中的安全更能得到保障。
附图说明
[0033]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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术电池模组的一实施例的结构示意图；
[0035]图2为图1中钢带环的结构示意图；
[0036]图3为图1中钢带环的另一视角的结构示意图；
[0037]图4为图2中钢带环的刚度曲线图；
[0038]图5为图1中钢带环拉力与电芯膨胀力的关系图；
[0039]图6为图1中电芯膨胀力与电芯容量衰减率的关系图。
[0040]附图标号说明：
[0041]标号名称标号名称100电池模组21第一钢带段1电池组件22弹性连接片11电芯3应变传感器12电极连接片4端板13输出极连接片41限位槽2钢带环5电池底座
[0042]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0043]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的一部分实施例，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作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。
[0044]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池模组，其特征在于，包括：电池组件，包括多个沿第一方向排布的电芯；钢带环，包绕张紧于多个所述电芯的周侧，所述钢带环至少部分钢带段设置为弹性部，以提供预紧力；以及，应力传感器，设于所述钢带环上，以监测所述钢带环应变的拉力。2.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，沿第一方向，所述电池组件两端分别设有一个端板；所述钢带环套设于两个所述端板上。3.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述端板上设有限位槽，所述钢带环限位安装于所述限位槽内。4.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述钢带环包括两个呈相对设置的两个第一钢带段，各所述第一钢带段包括两个对接臂，两个所述对接臂的一端相互连接，另一端并行设置，两个所述第一钢带段上相对应的两个连接臂之间设有弹性连接片，所述弹性部包括所述弹性连接片。5.如权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述弹性连接片包括形变段和连接段，所述形变段向外弯曲设置，所述连接段设于所述形变段的两端，用以连接两个所述第一钢带段上相对应的两个连接臂。6.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池组件还包括：多个电极连接片，用以将多个所述电芯的正负极串联，以形成导通的所述电池组件；以及，两个输出极连接片，设于处于端部的两个电芯的未被所述电极连接片连通的一个正极和一个负极，用以与外部用电设备电连接。7.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德胜，冯守旺，刘博，张雄，刘登福，
申请(专利权)人：重庆储安科技创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：