基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，包括：可調(diào)制的寬帶光源、光環(huán)形器、包含至少一電芯的電池組、置于每一電芯內(nèi)部的光纖光柵、置于電芯之間的延時(shí)光纖以及光纖耦合器、多通道波長的濾波器、探測(cè)器組和控制采集模塊，所述光環(huán)形器具有三個(gè)端口分別連接所述寬帶光源、所述電池組和所述濾波器，所述濾波器還與所述探測(cè)器組連接，所述控制采集模塊分別與所述探測(cè)器組和所述寬帶光源連接。本發(fā)明的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置在電池組的每一電芯內(nèi)部均設(shè)有光纖光柵，能夠?qū)﹄姵亟M內(nèi)各個(gè)電芯的狀況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。
【專利說明】
基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)在電池安全領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其涉及一種基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境污染和能源危機(jī)成為當(dāng)下發(fā)展的兩大問題，電動(dòng)汽車以其綠色環(huán)保、節(jié)能減排等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，得到了全球汽車廠商的重視。電池作為汽車電動(dòng)化技術(shù)的關(guān)鍵所在，其性能對(duì)電動(dòng)汽車的使用安全以及發(fā)展前景具有重大意義，電池內(nèi)部，由于短路、過充和材料退化所引起的安全事故主要表現(xiàn)為電池內(nèi)部的過熱和殼體的膨脹，對(duì)于電池組而言，某個(gè)電池的狀態(tài)異常會(huì)導(dǎo)致電池組整體效能的下降。可見實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)電芯內(nèi)部溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。
[0003]由于光纖具有體積小、質(zhì)量輕、無源，耐壓、耐腐蝕及抗電磁干擾的特點(diǎn)，光纖傳感器在一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用，如油氣管、核電站、石油罐等場(chǎng)景中，具備明顯的優(yōu)勢(shì)。同樣的，光纖傳感器亦可應(yīng)用于電池內(nèi)部的溫度監(jiān)測(cè)。
[0004]然而，現(xiàn)有的電池監(jiān)測(cè)技術(shù)并未對(duì)電池組內(nèi)部各個(gè)電芯的狀況進(jìn)行有效的檢測(cè)和監(jiān)控，當(dāng)電池組性能下降時(shí)，無法判斷是其中哪個(gè)電池狀態(tài)出現(xiàn)異常。
[0005]因此，有必要設(shè)計(jì)一種新的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，旨在用于解決現(xiàn)有的電池監(jiān)測(cè)技術(shù)并未對(duì)電池組內(nèi)部各個(gè)電芯的狀況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)的問題。
[0007]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括:可調(diào)制的寬帶光源、光環(huán)形器、包含至少一電芯的電池組、置于每一電芯內(nèi)部的光纖光柵、置于電芯之間的延時(shí)光纖以及光纖耦合器、多通道波長的濾波器、探測(cè)器組和控制采集模塊，所述光環(huán)形器具有三個(gè)端口分別連接所述寬帶光源、所述電池組和所述濾波器，所述濾波器還與所述探測(cè)器組連接，所述控制采集模塊分別與所述探測(cè)器組和所述寬帶光源連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述光纖光柵的反射帶寬小于0.2納米。
[0009]進(jìn)一步地，所述光纖光柵的峰值反射率控制在1%-5%。
[0010]進(jìn)一步地，每一所述電芯內(nèi)部設(shè)有多個(gè)光纖光柵，同一電芯內(nèi)部的多個(gè)光纖光柵米用波分復(fù)用的方式排布，即同一電芯內(nèi)部的多個(gè)光纖光柵的波長各不相同。
[0011]進(jìn)一步地，所述濾波器的不同的波長通道對(duì)應(yīng)著不同的光纖光柵，每個(gè)通道的寬度對(duì)應(yīng)著每個(gè)光纖光柵的波長變化范圍。
[0012]進(jìn)一步地，所述延時(shí)光纖采用環(huán)繞形的方式進(jìn)行排布。
[0013]進(jìn)一步地，所述延時(shí)光纖的長度限制于20m以下。
[0014]進(jìn)一步地，所述寬帶光源被所述控制采集模塊調(diào)制后輸出的光脈沖的長度與所述延時(shí)光纖的長度對(duì)應(yīng)。
[0015]進(jìn)一步地，整個(gè)所述電池組內(nèi)部采用連續(xù)刻寫光柵結(jié)構(gòu)的單根光纖。
[0016]進(jìn)一步地，所述電池組具有一殼體，所述殼體上設(shè)有光纖光柵。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置在電池組的每一電芯內(nèi)部均設(shè)有光纖光柵，能夠?qū)﹄姵亟M內(nèi)各個(gè)電芯的狀況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，從而在電池組性能下降時(shí)，能夠判斷是其中哪個(gè)電池狀態(tài)出現(xiàn)異常。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置的示意圖。
[0019]附圖中各標(biāo)號(hào)代表含義如下:
1_寬帶光源、2-光環(huán)形器、3-光纖光柵、4-電芯、5-延時(shí)光纖、6-控制米集模塊、7-探測(cè)器組、8-濾波器、9-殼體。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]如圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，包括:可調(diào)制的寬帶光源1、光環(huán)形器2、包含三個(gè)電芯4的電池組、置于所述電池組外的殼體9、置于每一電芯4內(nèi)部和所述殼體9上的光纖光柵3、置于電芯4之間的延時(shí)光纖5、光纖親合器(未圖示)、多通道波長的濾波器8、探測(cè)器組7和控制采集模塊6，所述光環(huán)形器2具有三個(gè)端口分別連接所述寬帶光源1、所述電池組和所述濾波器8，所述濾波器8還與所述探測(cè)器組7連接，所述控制采集模塊6分別與所述探測(cè)器組7和所述寬帶光源I連接。其中，所述寬帶光源I能夠提供滿足所述光纖光柵3反射光譜所需的光譜波段，所述控制采集模塊6能夠?qū)λ鰧拵Ч庠碔進(jìn)行電流控制，調(diào)制所述寬帶光源I輸出光脈沖，這些功能利用常規(guī)技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。
[0022]所述光纖光柵3為窄帶寬的弱反射光柵，具體為所述光纖光柵3的反射帶寬小于
0.2納米，峰值反射率控制在1%_5%。每一所述電芯4內(nèi)部設(shè)有多個(gè)光纖光柵3，從而對(duì)每個(gè)電芯4的多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行溫度和應(yīng)力的監(jiān)測(cè)，所述光纖光柵3布置于電芯4內(nèi)部材料、電池電極、化學(xué)反應(yīng)區(qū)、電池組殼體9等容易發(fā)生短路、過熱變形的位置，由于光纖的無源及絕緣等良好的化學(xué)性質(zhì)，所述光纖光柵3也可以置于其他需要監(jiān)測(cè)的位置。同一電芯4內(nèi)部的多個(gè)光纖光柵3米用波分復(fù)用的方式排布，即同一電芯4內(nèi)部的多個(gè)光纖光柵3的波長各不相同，從而能根據(jù)波長對(duì)不同位置的光纖光柵3進(jìn)行區(qū)分。所述延時(shí)光纖5置于電芯4之間，其長度限制于20m以下，且采用環(huán)繞形的方式進(jìn)行排布，以保證延時(shí)光纖5能夠較好地嵌入到不同電池當(dāng)中。所述寬帶光源I被所述控制采集模塊6調(diào)制后輸出的光脈沖的長度與所述延時(shí)光纖5的長度對(duì)應(yīng)，以保證被不同的電芯4內(nèi)部反射回來的光脈沖能夠被相互區(qū)分。整個(gè)所述電池組內(nèi)部采用連續(xù)刻寫光柵結(jié)構(gòu)的單根光纖來實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組內(nèi)部溫度與應(yīng)力的監(jiān)測(cè)，降低電池安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度。所述寬帶光源1、所述光纖耦合器(未圖示)、所述濾波器8、所述探測(cè)器組7和所述控制采集模塊6與所述電池組內(nèi)部的光纖之間進(jìn)行隔離處理，以確保傳感端的無源特性。
[0023]所述濾波器8的不同的波長通道對(duì)應(yīng)著不同的光纖光柵3，每個(gè)通道的寬度設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)應(yīng)著每個(gè)光纖光柵3的波長變化范圍，每個(gè)通道將光纖光柵3的波長編碼信息轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度編碼信息，即所述光纖光柵3的波長漂移信息通過所述濾波器8轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)的變化，且所述濾波器8的輸出光強(qiáng)與所述光纖光柵3的波長值之間唯一對(duì)應(yīng)。
[0024]所述控制采集模塊6包括數(shù)據(jù)采集端和控制模塊，在數(shù)據(jù)采集端，控制模塊調(diào)制寬帶光源I產(chǎn)生光脈沖之后，通過精確計(jì)時(shí)，能夠在采集端準(zhǔn)確地對(duì)不同電芯4的光信號(hào)進(jìn)行采集。每一次脈沖采集之后，根據(jù)所采集的脈沖順序，區(qū)分光纖光柵3所屬的電芯4，根據(jù)信號(hào)所處的波長通道能夠區(qū)分單個(gè)電芯4內(nèi)部不同的光纖光柵3。對(duì)相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行除噪和其它處理后，根據(jù)所得強(qiáng)度信息進(jìn)行光纖光柵3波長的判斷，進(jìn)一步地判斷其傳感信息，如溫度、應(yīng)力等參量的變化。
[0025]所述光纖光柵3監(jiān)測(cè)的參量主要包括電池組內(nèi)部溫度和應(yīng)力變化，但不限于此，還可以包括其他參量。電芯4溫度主要用于監(jiān)控其內(nèi)短路和化學(xué)物質(zhì)狀況，應(yīng)力變化則用于監(jiān)測(cè)電芯4膨脹引起的變形，單個(gè)光纖光柵3只負(fù)責(zé)單個(gè)參量的監(jiān)測(cè)。光纖光柵3同時(shí)會(huì)受到溫度和電池膨脹的影響，對(duì)本發(fā)明而言無需進(jìn)行溫度和應(yīng)變的區(qū)分，當(dāng)光強(qiáng)的變化所表明的波長偏移超過一定的閾值時(shí)，則表明電池內(nèi)部的溫度變化和形變已經(jīng)超過安全范圍，此時(shí)將與電池控制單元進(jìn)行通訊，并對(duì)電池組進(jìn)行斷電等安全操作。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括:可調(diào)制的寬帶光源、光環(huán)形器、包含至少一電芯的電池組、置于每一電芯內(nèi)部的光纖光柵、置于電芯之間的延時(shí)光纖以及光纖耦合器、多通道波長的濾波器、探測(cè)器組和控制采集模塊，所述光環(huán)形器具有三個(gè)端口分別連接所述寬帶光源、所述電池組和所述濾波器，所述濾波器還與所述探測(cè)器組連接，所述控制采集模塊分別與所述探測(cè)器組和所述寬帶光源連接。2.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述光纖光柵的反射帶寬小于0.2納米。3.如權(quán)利要求1或2所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述光纖光柵的峰值反射率控制在1%_5%。4.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:每一所述電芯內(nèi)部設(shè)有多個(gè)光纖光柵，同一電芯內(nèi)部的多個(gè)光纖光柵米用波分復(fù)用的方式排布，即同一電芯內(nèi)部的多個(gè)光纖光柵的波長各不相同。5.如權(quán)利要求1或4所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述濾波器的不同的波長通道對(duì)應(yīng)著不同的光纖光柵，每個(gè)通道的寬度對(duì)應(yīng)著每個(gè)光纖光柵的波長變化范圍。6.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述延時(shí)光纖采用環(huán)繞形的方式進(jìn)行排布。7.如權(quán)利要求1或6所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述延時(shí)光纖的長度限制于20m以下。8.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述寬帶光源被所述控制采集模塊調(diào)制后輸出的光脈沖的長度與所述延時(shí)光纖的長度對(duì)應(yīng)。9.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:整個(gè)所述電池組內(nèi)部采用連續(xù)刻寫光柵結(jié)構(gòu)的單根光纖。10.如權(quán)利要求1所述的基于光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的電池溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述電池組具有一殼體，所述殼體上設(shè)有光纖光柵。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK105841842SQ201610328229
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】鄒托武
【申請(qǐng)人】小牛動(dòng)力（武漢）新能源技術(shù)有限公司