电池模组及其组装方法、漏液检测方法与流程

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电池模组及其组装方法、漏液检测方法。

背景技术：

由于锂离子电池有着能量密度大、循环次数多、质量轻且有较高性能等优势，已经逐渐成为电化学储能行业中不可或缺的重要组成部分，广泛应用于各种储能场景。但使用有机电解液的锂离子电池在使用过程中由于使用不当、滥用、外在冲击等种种原因，出现漏液现象，而电解液又易燃烧，因此一旦发生漏液而又未及时采取有效措施，将对人员财产等造成极大危害。

目前在锂电池模组或封装领域，针对电解液泄露监测方案，主要是分为两种，一是在封装或模组包内安装气体检测装置，如有电解液泄露，则会气化，从而被检测到；二是在封装或模组包内的固定位置放置ph传感器，当有电解液泄露时，则会检测到ph值发生较大变化。

上述相关技术中，通过电解液气化后检测气体从而对漏液进行监测的方案，反应慢，需要在内部高温，并有大量漏液的情况下，才能起到很好的检测效果，不能第一时间检测到电解液的泄露，从而错过最佳采取措施的时间。通过在固定位置监测ph值来检测是否漏液的方案，由于一般有机电解液呈现弱酸性，一方面需要高精度的ph传感器，另一方面ph值测定受温度的影响，保护要求高且需要定期校准，在锂电池组中应用受到强电磁的影响，精确度无法保证，并且使用不便。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，期望提供一种电池模组及其组装方法、漏液检测方法，能够在不增大电池模组的体积和复杂度的情况下安全可靠并及时、准确地进行电池电解液泄露的监测。

根据本申请的一个方面，提供了一种电池模组，包括：

电池模组主体，包括：至少一个电芯、底部托盘和模组下外壳，所述底部托盘固定在所述模组下外壳中，所述至少一个电芯固定在所述底部托盘上且彼此隔开；

光纤解调器，固定在所述模组下外壳外侧；

至少一组光纤传感器，包括测量光纤和集液盘，所述测量光纤与所述集液盘的相对位置固定，且所述至少一组光纤传感器通过其测量光纤与所述光纤解调器连接，所述至少一组光纤传感器固定在所述底部托盘上且位于所述至少一个电芯的端部边缘下方位置。

根据本申请的另一个方面，提供了一种电池模组的组装方法，所述电池模组为上述的电池模组，所述组装方法包括：

将底部托盘固定安装到模组下外壳中；

将至少一组光纤传感器固定在所述底部托盘上的电芯端部边缘下方位置；

将所述至少一组光纤传感器连接光纤解调器；

将至少一个电芯逐一放入所述底部托盘的凹槽中；

放置顶部隔板于所述至少一个电芯上方，并使得每个所述电芯的正负极柱和防爆阀通过所述顶部隔板上的相应槽孔暴露；

固定电芯连接片与所述电芯的正负极柱，以实现所述至少一个电芯之间的串并联；

将上隔板支架固定安装到模组上外壳中；

将所述光纤解调器固定安装到所述模组下外壳外侧；

将装有所述上隔板支架的模组上外壳与所述模组下外壳固定，所述上隔板支架位于所述顶部隔板之上。

根据本申请的再一个方面，提供了电池模组的漏液检测方法，包括：

模组工作时，光纤传感器中光源入射的光束经由其测量光纤通过测试点后送入光纤解调器，经所述光纤解调器解调后获得当前光位置信息；

根据当前光位置信息与预先获得的参考光位置信息，判定是否发生电解液泄露。

本申请实施例通过将用于检测电解液泄露的光纤传感器和光纤解调器集成于电池模组内部来实现电池模组漏液的监测，本申请实施例能够在不增大电池模组的体积和复杂度的情况下，实现了电池电解液泄露的及时、准确地监测，安全可靠，可大幅减少因锂离子电池电解液泄露造成的安全事故。

附图说明

图1为本申请实施例电池模组的结构示意图。

图2为本申请实施例底部托盘上固定光纤传感器的结构示意图；

图3为本申请实施例光纤传感器中测量光纤与集液盘的相对位置示例图；

图4为本申请实施例中电池模组的组装方法的流程示意图；

图5为本申请实施例中电池模组的漏液检测方法的流程示意图。

附图标记说明：

10、电池模组；11、模组下外壳；12、底部托盘；13、光纤传感器；14、光纤解调器；15、电芯；16、电芯连接片；151、正负极柱；17、顶部隔板；18、上隔板支架；19、模组上外壳；131、测量光纤；132、集液盘。

具体实施方式

下文将结合附图对本申请实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各个实施例及其中的各特征可以相互任意组合。

如前文所述，在锂离子电池模组或pack的监测技术领域，锂离子电池在受到外力撞击、电芯膨胀变形、滥用、焊接封装不牢等情况下，电芯出现电解液泄露，尤其焊接或边角位置更易发生，造成极大的安全隐患。因此，我们在应用锂电池时，还需要配套相应的漏液监测方案，以减少因电解液泄漏引发的安全事故。而现有技术方案，由于使用传统传感器或间接测量方法不能第一时间检测到电解液泄露，往往错过了最佳采取措施的时间；并且由于传感器本身距离电池模组较远，且其监测信号也容易受到电磁环境的干扰，导致无法实时、有效、准确检测到电解液的泄露程度。

针对上述技术问题，本申请实施例的基本构思是提供一种电池模组及其组装方法、漏液检测方法，采用光纤来检测电池中电解液的泄露，通过在电池模组中集成光纤传感器和光纤解调器来实现一种具有漏液自监测功能的电池模组，以便在不增大电池模组的体积和复杂度的情况下实现电池电解液泄露的安全可靠地、及时地和准确地监测，从而达到大幅减少因锂离子电池电解液泄露造成的安全事故的目的。

图1示出了本申请实施例中电池模组的示例性结构。

如图1所示，本申请实施例中的电池模组10可以包括：电池模组主体、光纤解调器14和至少一组光纤传感器13，电池模组主体可以包括：至少一个电芯15、底部托盘12和模组下外壳11，底部托盘12固定在模组下外壳11中，至少一个电芯15固定在底部托盘12上且彼此隔开。

一些示例中，本申请实施例的电池模组10可以是方形铝壳、钢壳或塑壳电池模组等。

如图1所示，光纤解调器14可以固定在所述模组下外壳11外侧。

如图1和图2所示，至少一组光纤传感器13通过其测量光纤与光纤解调器14连接，至少一组光纤传感器13固定在底部托盘12上且位于至少一个电芯15的端部边缘下方位置。这样，当电池发生电解液泄露时，电池下方四个角的位置最容易发生漏液或液体聚集，将光纤传感器13安装于这些位置最容易检测，能够第一时间检测到电解液的泄露。

如图3所示，光纤传感器13包括测量光纤131和集液盘132，测量光纤131与集液盘132的相对位置固定，在集液盘132中有液体时测量光纤131的位置将发生变化，该测量光纤测量的光位置信息同时发生改变，通过该光位置信息即可监测是否漏液。

如图2所示，底部托盘12上位于电芯15的端部边缘下方位置处设有孔洞，光纤传感器13可以固定安装在孔洞中。

图2的示例中，至少一组光纤传感器13的测量光纤131可以合并为一组与光纤解调器14连接。

例如，至少一组光纤传感器13与至少一个电芯15可以一一对应，每组光纤传感器13可以包括四个光纤传感器13，该四个光纤传感器13可以分别安装在底部托盘12上相应电芯的端部边缘下方位置的孔洞中。

一些示例中，光纤传感器13可以通过高强度胶粘贴于底部托盘12的上述孔洞中。此外，还可以采用其他方式来固定，对于固定方式，本申请实施例不予限制。

一些示例中，底部托盘12可以具有向至少一个电芯15的边缘下方位置倾斜的坡度，使得底部托盘12上任意位置的液体均向光纤传感器13的集液盘132流动，从而准确及时地监测到电池的漏液情况。

如图1所示，电池模组本体还可以包括：顶部隔板17、上隔板支架18、模组上外壳19和电芯连接片16。其中，顶部隔板17可以具有槽孔，顶部隔板17设置在至少一个电芯15上方且每个电芯15的正负极柱151和防爆阀通过槽孔暴露。至少一个电芯15之间可以通过其正负极柱151和电芯连接片16实现串并联连接。上隔板支架18固定在模组上外壳19中并位于在顶部隔板17之上，模组上外壳19固定在模组下外壳11的顶部。

一些示例中，底部托盘12上可以设置有至少一个凹槽，每个电芯15固定在一个凹槽中，以使得至少一个电芯15彼此隔开。

图4示出了本申请实施例上述电池模组10的示例性组装方法。如图4所示，该示例性组装方法可以包括：

步骤s401，将底部托盘12固定安装到模组下外壳11中；

具体地，将底部托盘12通过螺栓连接的方式与电池模组的下外壳11进行固定。

一些示例中，底部托盘12材质可以为塑胶件，主要作用是承载和隔开各个电芯15，在各个电芯15的下方四角位置设置有安装光纤传感器13的孔洞，并且采用有一定倾斜角度的坡度设计，使任意位置的液体均向光纤传感器13的集液盘132流动，光纤传感器13通过高强度胶粘贴于底部托盘12底角的孔洞中，并将几组测量光纤131合并为一组与光纤解调器14连接。

一些示例中，下外壳11的材质可以是钣金件，主要作用是作为电池模组10的外壳，承载各个元器件。

步骤s402，将至少一组光纤传感器固定在底部托盘上的电芯端部边缘下方位置；

具体地，可以在底部托盘12上各个电芯15的下方四角位置处设置有安装光纤传感器13的孔洞，并且底部托盘12采用有一定倾斜角度的坡度设计，使任意位置的液体均向光纤传感器13的集液盘132流动。例如，光纤传感器13可以通过诸如高强度胶等来粘贴于底部托盘12底角的上述孔洞中。这样，当电池发生电解液泄露时，电池下方四个角的位置最容易发生漏液或液体聚集，将光纤传感器13安装于这些位置最容易检测，能够第一时间检测到电解液的泄露。

步骤s403，将光纤解调器固定安装到所述模组下外壳外侧，并将至少一组光纤传感器连接光纤解调器；

具体地，可以通过螺栓连接的方式将光纤解调器14与模组下外壳11固定或将光纤传感器13外置于模组10外，独立组成整个pack的一部分，然后将光纤131接入光纤解调器14，完成相应电气部分的通讯连接。

步骤s404，将至少一个电芯逐一放入底部托盘的凹槽中；

步骤s405，放置顶部隔板于至少一个电芯上方，并使得每个电芯的正负极柱和防爆阀通过顶部隔板上的相应槽孔暴露；

步骤s406，固定电芯连接片与电芯的正负极柱，以实现至少一个电芯之间的串并联；

具体地，可以将电芯15逐一放入底部托盘12的凹槽中，再放置顶部隔板17于电芯15上方，顶部隔板17的主要作用是完成电芯的相对固定，以保证相邻电芯15互相之间不会接触。

具体地，进行顶部隔板17的结构设计时，可以根据相应的电芯15尺寸进行槽孔的设计，使得电芯15的正负极柱151和防爆阀完全暴露出来，然后用焊接的方式固定电芯连接片16与电芯15的正负极柱151，实现电芯15之间的串并联连接。

步骤s407，将上隔板支架固定安装到模组上外壳中；

具体地，可以通过螺栓连接的方式将上隔板支架18与模组上外壳19固定。

步骤s408，将装有上隔板支架的模组上外壳与模组下外壳固定，上隔板支架位于顶部隔板之上。

具体地，可以通过螺栓连接的方式将模组上外壳19与下外壳11固定，此时完成所有结构件及电气部件的固定与连接。

图5示出了本申请实施例中上述电池模组10的示例性漏液检测方法。如图5所示，电池模组10的漏液检测方法可以包括：

步骤s501，模组工作时，光纤传感器中光源入射的光束经由其测量光纤通过测试点后送入光纤解调器，经所述光纤解调器解调后获得当前光位置信息

步骤s502，根据当前光位置信息与预先获得的参考光位置信息，判定是否发生电解液泄露。

至少一些实施例中，步骤s502可以包括：步骤a1，计算当前光位置信息与所述参考光位置信息之间的差值；步骤a2，判断所述差值是否超出预定阈值；步骤a3，在所述差值超出所述预定阈值时，判定发生了电解液泄露。这里，若所述差值未超出所述预定阈值，可以判定无电解液泄露。

具体地，模组工作时，光纤传感器中光源入射的光束经由光纤通过测试点后送入解调器内的探测器，经解调器解调后获得被测参数。当未发生电解液泄露时，光正常通过，被光探测器检测到时光的位置没有发生变化，记为初始位置s0(即上文的参考光位置信息)；当发生电解液泄漏时，光通过电解液时将发生折射，经折射后被光探测器检测到时光的位置将发生偏移，记为位置sx(即上文的当前光位置信息)，当sx与s0的差值大于预先设定的阈值时，即可以判定发生了电解液泄露，所以通过对比上述诸如光位置信息等参数就可以知道电芯是否有电解液泄漏的情况发生，以此来实现电池模组内部的电解液泄露监测功能。这里，阈值可以是取经验值，其具体取值可通过统计分析实验数据来获得。

一些示例中，上述示例性漏液检测方法中还可以包括：在判定发生电解液泄露时发出报警信号，以便及时提醒用户更换。

本申请实施例可以针对独立的锂离子电池模组进行监测，用于检测漏液的光纤传感器和光纤解调器集成于电池模组内部，不增大电池模组的体积和复杂度，对电池模组能量密度也几无影响。并且，由于光纤具有优异的抗电磁和原子辐射性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能，重量轻、质软的机械性能，非常适合应用于锂离子模组的安全监测。本申请实施例提供的电池模组的漏液检测方法，不仅可以及时、准确地检测到锂离子电池电解液的泄露，而且不受外界环境的影响，安全可靠，可大幅减少因锂离子电池电解液泄露造成的安全事故。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。