一种超低功耗采集电池信息的电池的制作方法

1.本实用新型属于电池管理技术领域，尤其涉及一种超低功耗采集电池信息的电池。


背景技术：

2.新能源领域，如电动汽车、储能电站的快速发展，使大量的锂离子动力电池或铅酸蓄电池等电化学电池被应用在电动汽车、储能电站等环境中。电动汽车、储能电站等环境均需要采用大量的电池组成高压，为适应电池组安全运行，配备相应的电池管理系统是必不可少的。
3.在众多故障类型中，锂离子电池热故障是储能系统运行过程中关键的故障之一。电池热故障将导致储能系统热失控最终引发鼓包、漏液甚至火灾等问题，严重影响电池的高效安全应用。因此，有效的状态监测和故障诊断算法对避免和缓解电池灾难性故障至关重要。
4.目前市场上很多bms也对电池温度做了监控，由于监控的温度主要为电池外部的情况，一般在外壳、连接条、电池箱体处进行温度采集，少部分对每个电池的极柱进行温度监控，但是，总体来说并没有真实的反映出电池的实际温度，因为外部温度总是滞后于内部温度变化，所以监控效果并不显著。另外，由于电池数量巨多，传统的有线采集需要使用大量的线束，也是安全隐患之一。
5.现在也出现了一些无线监控电池运行状态的方法，例如在每个电池单体上采用有线的方式布置传感器，并将多个电池组成一个电池组，电池组和电池管理系统之间采用了无线通信的技术进行通信和交换数据，该方法在某种程度上可以解决复杂的布线问题和适当的降低了一些成本，但是仍存在维护难度高，监控的精度低，无法及时精准的检测每个电池数据，而且无线传输模块为了能实时采集传输数据同时也增加了电池的能耗问题。


技术实现要素：

6.为解决上述实时监测导致电池能耗高的问题，本实用新型的目的是提供一种超低功耗采集电池信息的电池，只有当电池内部的压力高于预定值时，信息采集模块才能进入工作状态，对电池信息进行采集和监测，在电池正常使用时，不进行工作，降低电池的能耗。
7.为本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实施：
8.一种超低功耗采集电池信息的电池，包括电池本体，在电池本体上设置有两个极柱，在两个极柱之间设置有相互串联的信息采集模块、电阻和压力开关机构，压力开关机构控制所在电路的通断；压力开关机构位于电池本体的内部；
9.压力开关机构包括：两个相互独立且不直接接触的触发端子，以及用于连通或断开两个触发端子的压力开关；压力开关在电池本体内部气压的作用下进行移动；
10.当电池本体内部的压力低于预定值时，压力开关无法将两个触发端子连通，信息采集模块处于非工作状态；
11.当电池本体内部的压力高于预定值时，压力开关将两个触发端子连通，电池本体对信息采集模块进行供电，信息采集模块处于工作状态。
12.作为优选，压力开关上设置有弹性元件，压力开关在电池本体内部气压的作用下，克服弹性元件的恢复力进行移动。
13.作为优选，还包括外壳，外壳的内部设置有通道，外壳的一端设置有开口，所述的压力开关尾部移动设置在通道中，并被外壳封闭，压力开关头端从开口中伸出进入电池本体的内部。
14.作为优选，在电池本体上设置有盖板，盖板上设置有绝缘体，所述的触发端子设置在绝缘体内；所述的外壳设置在盖板的底面上。
15.作为优选，还包括温度触发机构，温度触发机构位于电池本体的内部，所述的电阻和压力开关机构串联后与温度触发机构并联，温度触发机构作为所在支路的开关；
16.当电池本体内部的温度低于预定值时，温度触发机构所在的支路断开。
17.作为优选，温度触发机构包括由绝缘材料制成的载体，在载体上设置有相互分离的第一导体基板和第二导体基板，第一导体基板上设置有第一接线端，第二导体基板上设置有第二接线端，第一接线端和第二接线端作为温度触发机构的两个接线端；在第一导体基板和第二导体基板之间设置有控制第一导体基板和第二导体基板导通或断开的金属相变材料；
18.当温度低于预定值时，金属相变材料为绝缘材料，第一导体基板和第二导体基板断开；
19.当温度高于预定值时，金属相变材料为金属导体，第一导体基板和第二导体基板导通。
20.作为优选，金属相变材料为二氧化钒。
21.作为优选，在电池本体的内部设置有温度传感器，温度传感器连接在信息采集模块上，当信息采集模块通电后，温度传感器实时监测电池本体内部的温度。
22.作为优选，在电池本体的内部设置有温度传感器，温度传感器连接在信息采集模块上，当信息采集模块通电后，温度传感器实时监测电池本体内部的温度。
23.作为优选，信息采集模块具有无线通信功能，信息采集模块用于将采集的信息传输给电池管理系统。
24.综上所述，本实用新型的优点是在电池内部设置压力开关机构，使得只有在压力超过预定值时，压力开关机构连通，从而电池对信息采集模块供电，信息采集模块对电池的信息进行采集和监测，解决了电池能量损耗问题，避开了电池不工作，或工作正常平稳状态时，对电池不必要的过度监控带来的电池能量内耗。另外，在电池内部还设置有温度触发机构，使得当温度超过预定值时，对电池的热故障做出预警。
附图说明
25.图1为本实用新型的电池的结构示意图。
26.图2为压力开关机构的结构示意图。
27.图3为温度触发机构的结构示意图。
具体实施方式
28.如图1所示，一种超低功耗采集电池信息的电池，包括电池本体1，电池本体1的上部具有正极极柱11和负极极柱12，盖板2盖在电池本体1的顶部，正极极柱11和负极极柱12凸出到盖板2的上方。在盖板2上设置有信息采集模块3，信息采集模块3具有无线通信功能，用于将采集到的信息传输给电池管理系统。信息采集模块3的左端连接在正极极柱11上，信息采集模块3的右端连接有电阻4和温度触发机构5，电阻4的右端连接有压力开关机构6，压力开关机构6的右端连接在负极极柱12上；温度触发机构5的右端也连接在负极极柱12上。即电池本体1、信息采集模块3、电阻4和压力开关机构6构成一个回路，温度触发机构5并联在电阻4和压力开关机构6上。温度触发机构5和压力开关机构6都位于电池本体1的内部。温度触发机构5和压力开关机构6分别作为一条支路的开关。
29.当电池本体1的内部的压力大于预定值时，压力开关机构6被触发，使得电池本体1、信息采集模块3、电阻4和压力开关机构6这个回路导通，此时电池本体1给信息采集模块3供电，信息采集模块3能采集电池的信息并将采集的信息传输给电池管理系统。
30.当电池本体1的内部温度也高于预定值时，温度触发机构5被触发，从而另一条支路也导通，即电池本体1也能通过温度触发机构5给信息采集模块3供电。因此压力开关机构6先于温度触发机构5给信息采集模块3供电，可以通过供电前后电压的变化来区分。
31.如图2所示，压力开关机构6包括设置在盖板2上的绝缘体61，在绝缘体61内设置有两个触发端子62，62’，两个触发端子62，62’之间相互独立并且不直接接触，两个触发端子62，62’的顶部作为压力开关机构6的两个接线端，分别连接电阻4和负极极柱12。两个触发端子62，62’的底部向下凸出到盖板61的底面，在触发端子62，62’的下方设置有上下移动设置的压力开关63，压力开关63的上端由导电性能较好的材料制成，使得当压力开关63的顶部与两个触发端子62，62’连接时，能将两个触发端子62，62’导通。压力开关63与盖板2的底面之间连接有弹性元件64（例如弹簧），在压力开关63周向的外侧设置有外壳65，外壳65设置在盖板2的底部，压力开关63在外壳65中移动。
32.具体的，在外壳65的内部设置有纵向的通道651，外壳65的底面上设置有供压力开关63向下伸出的开口。压力开关63的上半部分被封闭在外壳65内部。压力开关63包括位于下部的第一连接部631，第一连接部631的外形与开口匹配，第一连接部631穿设在所述的开口中。在第一连接部631的上部设置有直径大于第一连接部631的第二连接部632，第二连接部632的侧壁配合在通道651内，在第二连接部632的上部设置有第三连接部633，第三连接部633为导电材料，第三连接部633用于与两个触发端子62，62’连接，将两个触发端子62，62’导通。弹簧的下端配合在第二连接部632的上部，弹簧的上端抵接在盖板2的底部。第三连接部633位于弹簧的内部。
33.当电池本体1内部的压力大于预定值时，压力开关63将克服弹性元件64的恢复力向上移动，并且压力开关63的顶部将与两个触发端子62，62’的底部连接，从而将两个触发端子62，62’相互导通，电池本体1能对信息采集模块3供电，从而信息采集模块3对电池的信息进行采集和监测。
34.显然，可以通过试验获得电池内部多大压力时是其异常的情况，以此来设计多大的压力来触发压力告警信号的发送，通过这个压力可以对弹性元件64的弹力进行设计，从而使得当内部压力大于预定值时，压力开关63恰好克服弹性元件的弹力向上移动，并且顶
部连接在两个触发端子62，62’上。
35.如图3所示，温度触发机构5包括：由绝缘材料制成的载体51，在载体51上设置有相互分离的第一导体基板52和第二导体基板53，第一导体基板52和第二导体基板53均为金属，在第一导体基板52和第二导体基板53之间通过金属相变材料连接。在第一导体基板52和第二导体基板53上分别设置有第一接线端521和第二接线端531，第一接线端521和第二接线端531作为温度触发机构5的两个接线端。
36.需要说明的是，金属相变材料具有当温度低时为绝缘体，温度高时为导体的性质，例如金属相变材料为二氧化钒，当温度低于68℃时，二氧化钒为绝缘体，当温度高于68℃时，二氧化钒为金属导体。
37.温度触发机构5使用过程如下：
38.当电池本体1内部的温度小于68℃时，二氧化钒为绝缘体，因此，第一导体基板52和第二导体基板53之间不能导通，温度触发机构5的支路为断路，电池本体1无法通过温度触发机构5给信息采集模块3供电。
39.当电池本体1内部的温度大于68℃时，二氧化钒由绝缘体转变为金属导体，此时第一导体基板52和第二导体基板53之间导通，温度触发机构5的支路为通路，电池本体1能通过温度触发机构5对信息采集模块3供电。
40.温度触发机构5能实现当电池本体1内部温度超过68℃时，自动启动、触发温度报警信息。另外，二氧化钒的金属绝缘相变温度可以通过参杂来调整，即可以将触发温度调整为预定值。
41.此外，可以在电池本体1内部设置温度传感器（未示出），温度传感器与信息采集模块3连接，在压力告警后直接启动温度传感器来实时监测电池内部的温度变化，信息采集模块3对不同的温度做出不同的控制条件措施；温度传感器可以单独使用，也可与温度触发机构5一起使用，进行互补条件。
42.本实用新型的优点是通过在电池内部设置压力开关机构6和温度触发机构5，采用电池内部压力与二氧化钒金属绝缘相变的特性，解决了该系统的能量损耗问题，避开了电池不工作，或工作正常平稳状态时，对电池不必要的过度监控带来的电池能量内耗问题。
43.通过合理的设计压力开关机构，可以监控如电池过充导致内部压力变大的情况；利用二氧化钒68℃金属绝缘相变的特性实现对电池防止爆炸或热失控做出预警。
44.如仅采用了在压力开关机构，则可以在电池本体1内部设置温度传感器，并将温度传感器直接连接在信息采集模块3上，从而当压力开关机构触发后，通过温度传感器，来实时监测电池内部温度变化，并针对设置不同的温度变化，由bms给出相应的处理措施。
45.以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。