状态监测单元、状态监测方法及电池与流程

本发明涉及电池监测技术领域，具体而言，涉及一种状态监测单元、状态监测方法及电池。

背景技术：

锂离子电池作为电动汽车的首选动力来源，其服役过程中的内部状态可以直接表征电池寿命和电池安全等指标。

现有的测温方式大多测得的数据仅表征局部温度，且精度较低，难以反应电池内部的温度情况。

有鉴于此，研发设计出一种能够解决上述技术问题的状态监测单元、状态监测方法及电池显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种状态监测单元状态监测方法及电池，其具有能够测试电池内部多个位置的状态数据，且反馈较准确直接的特点。

本发明提供一种技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种状态监测单元，其包括：

传输光纤，外层设有包覆层，以通过所述包覆层包覆所述传输光纤，且所述传输光纤用于伸入电池内；

多个光纤光栅，依次间隔设置于所述包覆层内，且与所述传输光纤连接，以用于监测所述电池内部的状态。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现方式中，所述状态监测单元还包括基底，所述基底设置于所述电池内，所述传输光纤设置于所述基底。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述基底呈片状设置，所述传输光纤沿所述基底厚度方向上的侧面延伸。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述状态监测单元包括多张所述基底，多张所述基底层叠设置；

所述传输光纤设置于相邻两张所述基底之间，或者，所述传输光纤设置于所述基底的外侧面。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述状态监测单元包括多张所述基底，多张所述基底层叠设置；所述状态监测单元包括多根所述传输光纤，且多根所述传输光纤分别设置于所述基底的外侧面及相邻两张所述基底之间。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述传输光纤的外侧面具有涂覆层，所述涂覆层为聚酰亚胺；所述光纤光栅的外侧面也具有涂覆层，且涂覆层为聚酰亚胺，从而通过所述光纤光栅监测所述电池内部的温度状态。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述传输光纤的外侧面具有涂覆层，所述涂覆层为聚酰亚胺；所述光纤光栅的外侧面具有涂覆层，所述涂覆层为钯材，从而通过所述光纤光栅监测所述电池内部的含氢量状态。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电池，其包括电芯组和所述的状态监测单元；所述状态监测单元包括：传输光纤，外层设有包覆层，以通过所述包覆层包覆所述传输光纤，且所述传输光纤用于伸入电池内；多个光纤光栅，依次间隔设置于所述包覆层内，且与所述传输光纤连接，以用于监测所述电池内部的状态。

结合第二方面，在第二方面的第一种实现方式中，所述电芯组包括第一电芯和第二电芯，所述第一电芯和所述第二电芯并排设置；

所述传输光纤设置于所述第一电芯和所述第二电芯之间；

或者，所述传输光纤沿所述第一电芯和/或所述第二电芯的外侧面延伸设置；

或者，传输光纤分别设置于所述第一电芯和所述第二电芯内。

第三方面，本发明实施例还提供了一种状态监测方法，其应用于所述的电池；所述状态监测方法包括：

设置所述传输光纤至所述电芯组内，以使多个所述光纤光栅位于所述电芯组内，并将所述传输光纤引出所述电芯组；

通过光纤解调系统解调所述传输光纤输出的监测信号。

相比现有技术，本发明实施例提供的状态监测单元相对于现有技术的有益效果包括：

该状态监测单元包括传输光纤和多个光纤光栅，其中，传输光纤的外层设有包覆层，以通过包覆层包覆传输光纤，隔绝光纤和电池内部的电解液，并且，该传输光纤用于伸入电池内。而多个光纤光栅依次间隔设置于包覆层内，并且与传输光纤连接，以通过光纤光栅来监测电池内部的状态。这样一来，通过分布设置多个光纤光栅来监测电池内部的状态，从而实现监测电池内部多个位置的状态数据的目的，还通过直接将传输光纤和光纤光栅直接埋入电池内部，减少了监测信号在传播途径和传播过程中的损耗，使得状态监测单元能够更加准确直接地监测电池内部的服役状态。

本发明实施例提供的状态监测方法及电池相对于现有技术的有益效果与上述的状态监测单元相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。

为使本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。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获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的状态监测单元分别设置于电池的第一电芯和第二电芯时的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的状态监测单元设置于电池的第一电芯和第二电芯之间的位置时的结构示意图。

图3为本发明第一实施例提供的状态监测单元分别设置于电池的第一电芯末端及第二电芯末端时的结构示意图。

图4为本发明第一实施例提供的状态监测单元的剖面结构示意图。

图5为本发明第一实施例提供的状态监测单元的截面结构示意图。

图6为本发明第一实施例提供的状态监测单元的传输光纤沿异形的路径延伸设置在基底上时结构示意图。

图7为本发明第一实施例提供的状态监测单元的传输光纤大致沿椭圆的路径延伸设置在基底上时结构示意图。

图8为本发明第一实施例提供的状态监测单元的传输光纤大致沿z字型的路径延伸设置在基底上时结构示意图。

图9为本发明第一实施例提供的状态监测单元的传输光纤大致沿s形的路径延伸设置在基底上时结构示意图。

图10为本发明第二实施例提供的状态监测方法的流程示意图。

图标：100-电池；20-电芯组；26-极耳；21-第一电芯；22-第二电芯；30-外壳；10-状态监测单元；11-传输光纤；12-光纤光栅；13-包覆层；14-涂覆层；15-粘接剂；16-基底。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例：

请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的状态监测单元10分别设置于电池100的第一电芯21和第二电芯22时的结构示意图。图2为本发明第一实施例提供的状态监测单元10设置于电池100的第一电芯21和第二电芯22之间的位置时的结构示意图。图3为本发明第一实施例提供的状态监测单元10分别设置于电池100的第一电芯21末端及第二电芯22末端时的结构示意图。

本发明第一实施例提供一种状态监测单元10，该状态监测单元10用于监测电池100内部的状态，如温度和含氢量等状态数据，其具有能够测试电池100内部多个位置的状态数据，且反馈较准确直接的特点。该状态监测单元10能够应用于铝壳电池100或软包电池100等电池100。

在状态监测单元10应用于电池100时，状态监测单元10可伸入电池100内的电芯组20，以对对应位置的状态数据进行监测，以反馈监测信号至位于电池100外的解调系统解调。状态监测单元10可由电池100的电芯组20极耳26伸出电池100外壳30，即大致沿集流体输出结构伸出，状态监测单元10的伸出部分可粘合在电芯组20的极耳26上，且与极耳26绝缘。在其他实施例中，电池100的外壳30上也可开设专用接口用于状态监测单元10伸出电池100，上述接口可以为通孔或槽口，并采用密封胶密封在接口处将状态监测单元10的伸出位置和外壳30粘合固定，以防止电解液溢出。

此外，电芯组20可包括第一电芯21和第二电芯22，其中，第一电芯21和第二电芯22并排设置，如图1、图2、图3所示。状态监测单元10可设置于第一电芯21和第二电芯22之间。或者，状态监测单元10沿第一电芯21的外侧面或第二电芯22的外侧面延伸设置。或者，状态监测单元10沿第二电芯22的外侧面延伸至第二电芯22的外侧面设置。此外，状态监测单元10也可延伸至第一电芯21的末端及第二电芯22的末端设置，如图3所示，其中，电芯组20的末端是指电芯组20远离极耳26的一端；或者，电池100包括多组状态监测单元10，多组状态监测单元10分别设置于第一电芯21和第二电芯22内。电池100也可采用上述一种布置方式，也可采用上述多种布置方式，以通过设置多组设置位于电池100的不同部位的状态监测单元10来实现对电池100内部各个位置的多物理量进行同时监测的目的。

需要说明的是，在其他实施例中，电芯组20也可仅包括一个电芯，或者，电芯组20包括其他数量的电芯，如三个或四个电芯等。

由于电池100采用了本发明第一实施例提供的状态监测单元10，所以该电池100也具有能够测试电池100内部多个位置的状态数据，且反馈较准确直接的特点。

以下将具体介绍本发明第一实施例提供的状态监测单元10的结构组成、工作原理及有益效果。

请参阅图4，图4为本发明第一实施例提供的状态监测单元10的剖面结构示意图。图5为本发明第一实施例提供的状态监测单元10的截面结构示意图。

该状态监测单元10包括传输光纤11和多个光纤光栅12，其中，传输光纤11的外层设有包覆层13，以通过包覆层13包覆传输光纤11，隔绝光纤和电池100内部的电解液，并且，该传输光纤11用于伸入电池100内。而多个光纤光栅12依次间隔设置于包覆层13内，并且与传输光纤11连接，以通过光纤光栅12来监测电池100内部的状态。这样一来，通过分布设置多个光纤光栅12来监测电池100内部的状态，从而实现监测电池100内部多个位置的状态数据的目的，并且，通过直接将传输光纤11和光纤光栅12直接埋入电池100内部，减少了监测信号在传播途径和传播过程中的损耗，使得状态监测单元10能够更加准确直接地监测电池100内部的服役状态。

进一步地，状态监测单元10还可包括基底16，基底16设置于电池100内，传输光纤11设置于基底16，以通过基底16来保持传输光纤11在电池100内部的位置，从而保持光纤光栅12在电池100内部的位置稳定。

需要说明的是，该基底16可为采用与电芯组20极片所用材料相同的制成，也可采用陶瓷、铝箔或铜箔等材料制成，本实施例对其具体材质不做限制。此外，在本实施例中，传输光纤11通过粘接剂15粘接在基底16上，在其他实施例中，传输光纤11还可通过其他方式设置于基底16，如卡接或嵌装等连接方式。

请参阅图6、图7、图8及图9，图6为本发明第一实施例提供的状态监测单元10的传输光纤11沿异形的路径延伸设置在基底16上时结构示意图。图7为本发明第一实施例提供的状态监测单元10的传输光纤11大致沿椭圆的路径延伸设置在基底16上时结构示意图。图8为本发明第一实施例提供的状态监测单元10的传输光纤11大致沿z字型的路径延伸设置在基底16上时结构示意图。图9为本发明第一实施例提供的状态监测单元10的传输光纤11大致沿s形的路径延伸设置在基底16上时结构示意图。

在本实施例中，基底16呈片状设置，该传输光纤11沿基底16厚度方向上的侧面延伸，换言之，传输光纤11位于基底16的侧面积较大的侧面上，以便于布置传输光纤11的形状。

需要说明的是，传输光纤11可大致沿椭圆的路径延伸设置在基底16的侧面上，如图7所示；传输光纤11也可大致沿z字型的路径延伸设置在基底16的侧面上，如图8所示；传输光纤11也可大致沿s形的路径延伸设置在基底16的侧面上，如图9所示；并且，传输光纤11也可沿异形的路径延伸设置在基底16的侧面上，如图6所示。本实施例对布置传输光纤11的形状不做限制。

此外，在设置状态监测单元10于电池100内部时，可将通过改变设置基底16的位置来调整传输光纤11及光纤光栅12的位置，例如，通过将基板设置于第一电芯21和第二电芯22之间，从而将传输光纤11及光纤光栅12设置在第一电芯21和第二电芯22之间，以通过传输光纤11及光纤光栅12监测对应位置的状态数据。

进一步地，在本实施例中，基底16也可仅为一张，传输光纤11设置于基底16厚度方向上的一侧面上，以使光纤光栅12与电池100内部的部件直接对应，以提高监测状态数据的准确性。而在其他实施例中，状态监测单元10还可包括多张基底16，多张基底16层叠设置。而传输光纤11可设置于相邻两张基底16之间，已通过基底16传导温度等数据，使得光纤光栅12监测的数据表征其对应电池100内部较大范围位置的数据。或者，传输光纤11也可设置于基底16的外侧面，以通过多层基底16来提高状态监测单元10的结构稳固度。此外，状态监测单元10也可包括多根传输光纤11，且多根传输光纤11分别设置于基底16的外侧面及相邻两张基底16之间，以丰富监测点位，且丰富监测数据。并且，位于不同侧面的光纤光栅12也可相对设置，以通过对应的一组光纤光栅12监测直接的状态数据及经基底16传导后的监测数据，提高监测数据的丰富程度。

需要说明的是，在其他实施例中，基底16也可为条状或柱状等形状，传输光纤11可沿基底16的内部延伸，或沿基底16的外侧面延伸。

进一步地，传输光纤11的外侧面具有涂覆层14，其为聚酰亚胺，以隔绝电解液，避免传输光纤11直接与电解液接触。并且，在光纤光栅12的外侧面也可具有涂覆层14，其也为聚酰亚胺，从而通过光纤光栅12监测电池100内部的温度状态，其中，聚酰亚胺能够隔绝电解液，也能够在电池100内部对应位置温度变化引起光栅光纤的折射数据变化，从而反馈温度变化的监测信号至解调系统。

此外，在其他实施例中，光纤光栅12的外侧面的涂覆层14还可为有钯材，从而通过光纤光栅12监测电池100内部的含氢量状态，以在电池100内部对应位置的含氢量变化时，通过钯材吸收氢，从而引起光纤光栅12的折射数据变化，从而反馈对应位置的含氢量变化的监测信号至解调系统。

需要说明的是，在其他实施例中，多个光纤光栅12也可部分涂覆钯材，部分涂覆聚酰亚胺，从而实现对电池100内部进行多种数据的监测。

本发明第一实施例提供的状态监测单元10的工作原理是：

该状态监测单元10包括传输光纤11和多个光纤光栅12，其中，传输光纤11的外层设有包覆层13，以通过包覆层13包覆传输光纤11，隔绝光纤和电池100内部的电解液，并且，该传输光纤11用于伸入电池100内。而多个光纤光栅12依次间隔设置于包覆层13内，并且与传输光纤11连接，以通过光纤光栅12来监测电池100内部的状态。这样一来，通过分布设置多个光纤光栅12来监测电池100内部的状态，从而实现监测电池100内部多个位置的状态数据的目的，还通过直接将传输光纤11和光纤光栅12直接埋入电池100内部，减少了监测信号在传播途径和传播过程中的损耗，使得状态监测单元10能够更加准确直接地监测电池100内部的服役状态。

综上所述：

本发明第一实施例提供一种状态监测单元10，其具有能够测试电池100内部多个位置的状态数据，且反馈较准确直接的特点。

第二实施例：

请参阅图10，图10为本发明第二实施例提供的状态监测方法的流程示意图。

本发明第二实施例提供一种状态监测方法，该状态监测方法用于监测电池100状态，其具有能够测试电池100内部多个位置的状态数据，且反馈较准确直接的特点。该状态监测方法能够应用于电池100的状态监测单元10，需要说明的是，本实施例所提供的状态监测方法，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

该状态监测方法包括：

步骤s101：设置传输光纤11至电芯组20内，以使多个光纤光栅12位于电芯组20内，并将传输光纤11引出电芯组20；

步骤s102：通过光纤解调系统解调传输光纤11输出的监测信号。

其通过传输光纤11上分布设置的多个光纤光栅12来监测电池100内部的状态，从而实现监测电池100内部多个位置的状态数据的目的，还通过直接将传输光纤11和光纤光栅12直接埋入电池100内部，减少了监测信号在传播途径和传播过程中的损耗，使得状态监测单元10能够更加准确直接地监测电池100内部的服役状态。

综上所述：

本发明第二实施例提供一种状态监测方法，其也具有能够测试电池100内部多个位置的状态数据，且反馈较准确直接的特点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在不冲突的情况下，上述的实施例中的特征可以相互组合，本发明也可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。并且，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。