储能装置探测器、储能装置及其内部探测方法与流程

本申请涉及储能装置的内部测量，尤其涉及一种储能装置探测器、储能装置及其内部探测方法。

背景技术：

1、储能装置是通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放使用的装置，其在各行各业中越来越重要，其中储能装置包括各式各类的能量收集装置。在各类储能装置中重要的是，可以测定储能装置的充电状态和/或充电电流和/或放电电流或电压。现有技术中，对储能装置的内部相关系数(电流、电压及阻抗测量)进行测量，多为外部物理测量，但实际测量过程中内外部测量的性能参量相差较大，储能装置内部电化学反应及产生的气体、气压、应力应变单靠外在物理测量有着较大的误差与滞后性。

技术实现思路

1、本申请的主要目的旨在提供一种能够实时测量储能装置内部相关参数的储能装置探测器。

2、本申请的另一目的旨在提供一种包括上述储能装置探测器的储能装置。

3、本申请的另一目的旨在提供一种上述储能装置的内部探测方法。

4、为了实现上述目的，本申请提供以下技术方案：

5、作为第一方面，本申请涉及一种储能装置探测器，其分设于待测储能装置的对称两侧的压电陶瓷阵列，位于所测储能装置其中一侧的压电陶瓷阵列用于在施加电压的条件下以特定频率发射超声波，位于另一侧的压电陶瓷阵列用于接收经过所测储能装置衰减后的超声波；

6、位于所测储能装置的单侧的所述压电陶瓷阵列包括大于预设数量的以相控阵方式排列的压电陶瓷，每侧的所述压电陶瓷阵列沿其陶瓷阵列的排列方向的长度l为λ为超声波经过储能装置的波长，fmin为超声波入射所测储能装置的焦点与发射超声波的压电陶瓷阵列的最小距离，fmax为超声波入射所测储能装置的焦点与发射超声波压电陶瓷阵列的最大距离，且所述压电陶瓷阵列中的相邻两个压电陶瓷的中间间距d＜0.7λ。

7、进一设置：位于所测储能装置的单侧的所述压电陶瓷阵列的预设数量为十个。

8、进一步设置：每组所述压电陶瓷阵列的每个压电陶瓷的宽度为e，且e＜0.5λ。

9、进一步设置：每组所述压电陶瓷阵列的相邻两个压电陶瓷之间的间距为g，且g＝d-e。

10、进一步设置：所述压电陶瓷阵列分别设置在所测储能装置的前后两侧、左右两侧或上下两侧。

11、进一步设置：所述压电陶瓷靠近储能装置的一侧设有用于与所测储能装置的外壳粘结的匹配层。

12、进一步设置：所述匹配层的阻抗与所测储能装置的外壳材质的的声阻抗相匹配。

13、作为第二方面，本申请涉及一种储能装置，其包括储能装置本体及如上所述的储能装置探测器，所述储能装置探测器设置两组压电陶瓷阵列，且两组所述压电陶瓷阵列分别设于储能装置本体的对称两侧，所述储能装置本体为其其中一侧的压电陶瓷阵列施加电压。

14、作为第三方面，本申请涉及一种储能装置的内部探测方法，包括以下步骤：

15、将储能装置探测器的两组压电陶瓷阵列分别粘接在待测储能装置的对称两侧，根据待测储能装置安装压电陶瓷阵列的两侧的距离以及压电陶瓷所激发的超声波的波长来排列每组压电陶瓷阵列中的压电陶瓷；

16、待测储能装置对其中一侧的压电陶瓷阵列施加电压，使得该组压电陶瓷阵列以特定频率发射超声波，另一组接收经过储能装置本体后衰减的超声波；

17、观察和测定超声波经过储能装置本体后的声速、衰减的特征信息来分析储能装置内部相关参数的变化。

18、相比现有技术，本申请的方案具有以下优点：

19、1.在本申请涉及的储能装置探测器中，通过将压电陶瓷采用相控阵方式设计来形成能够契合不同大小储能装置的压电陶瓷阵列，并将压电陶瓷阵列分别平铺在储能装置的对称两侧，即可实现对储能装置内相关参数的测量，并且采用相控阵方式能够避免过多占用储能装置整体体积的情况下仍能对储能装置具有足够的穿透力。

20、2.在本申请涉及的储能装置探测器中，压电陶瓷具有体积小、质量轻等优点，对储能装置的整体重量的影响较小，且压电陶瓷可以利用压电效应原理工作，所激发的电压较低，能够更容易检测到微小的压力变化，频率响应快、灵敏度高，从而实现储能装置内部各项参数的实时监测。

21、3.在本申请涉及的储能装置中，通过将储能装置探测器的压电陶瓷阵列能够平铺在所述储能装置本体的对称两侧，并且储能装置探测器的体积小，不仅可以用作外部设备来探测储能装置，也能够作为内部元器件安装在储能装置上，结合数据采集分析仪器来读取相关数据而获得储能装置的内部状态。

22、从而可以利用超声波的衰减特征来实时测量储能装置内部相关参数及外部压力变化，时效高，实用性强且体积小、质量轻。

23、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种储能装置探测器，其特征是：包括分设于待测储能装置的对称两侧的压电陶瓷阵列，位于所测储能装置其中一侧的压电陶瓷阵列用于在施加电压的条件下以特定频率发射超声波，位于另一侧的压电陶瓷阵列用于接收经过所测储能装置衰减后的超声波；

2.根据权利要求1所述的储能装置探测器，其特征在于，位于所测储能装置的单侧的所述压电陶瓷阵列的预设数量为十个。

3.根据权利要求1所述的储能装置探测器，其特征在于，所述压电陶瓷阵列中的每个压电陶瓷的宽度为e，且e＜0.5λ。

4.根据权利要求3所述的储能装置探测器，其特征在于，所述压电陶瓷阵列中的相邻两个压电陶瓷的间距为g，g＝d-e。

5.根据权利要求1所述的储能装置探测器，其特征在于，所述压电陶瓷阵列分别设置在所测储能装置的前后两侧、左右两侧或上下两侧。

6.根据权利要求1所述的储能装置探测器，其特征是：所述压电陶瓷靠近所测储能装置的一侧设有用于与储能装置的外壳粘结的匹配层。

7.根据权利要求6所述的储能装置探测器，其特征是：所述匹配层的阻抗与所测储能装置的外壳材质的的声阻抗相匹配。

8.一种储能装置，其特征是：包括储能装置本体及如权利要求1-7任一项所述的储能装置探测器，所述储能装置探测器设置两组压电陶瓷阵列，且两组所述压电陶瓷阵列分别设于储能装置本体的对称两侧，所述储能装置本体为其中一侧的压电陶瓷阵列施加电压。

9.一种如权利要求8所述的储能装置的内部探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本申请提供一种储能装置探测器、储能装置及其内部探测方法，其中，所述储能装置探测器包括分设于待测储能装置的对称两侧的压电陶瓷阵列，位于所测储能装置的单侧的所述压电陶瓷阵列包括大于预设数量的以相控阵方式排列的压电陶瓷，位于所测储能装置其中一侧的压电陶瓷阵列用于在施加电压的条件下以特定频率发射超声波，位于另一侧的压电陶瓷阵列用于接收经过所测储能装置衰减后的超声波。本申请通过将压电陶瓷采用相控阵方式设计来形成能够契合不同大小储能装置的压电陶瓷阵列，并将压电陶瓷阵列分别平铺在储能装置的对称两侧，即可实现对储能装置内相关参数的测量。

技术研发人员：黄仕华,邱䶮
受保护的技术使用者：广东奥迪威传感科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16