本實(shí)用新型涉及一種電池形變檢測裝置，尤其涉及一種通過傳感器模塊實(shí)現(xiàn)電池形變檢測的裝置。

背景技術(shù)：

目前在移動儲能應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中，鋰電池因體積小、能量密度高、長循環(huán)壽命以及無記憶效應(yīng)逐步成為儲能應(yīng)用產(chǎn)品的能量載體，但由于鋰電池屬于化學(xué)品，受化學(xué)材料配方、制造與生產(chǎn)工藝、環(huán)境溫度、物理損傷、充放電使用不規(guī)范、自身循環(huán)壽命以及各種意外操作等影響，有可能導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)發(fā)生變化，諸如產(chǎn)生氣體氣壓，致使電池發(fā)生一定形態(tài)變化，電池發(fā)生物理與化學(xué)性損傷，性能下降；此時(shí)若未被使用者察覺，繼續(xù)使用產(chǎn)品的功能，繼續(xù)對電池進(jìn)行充放電操作，長此以往將使得電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，內(nèi)部氣壓進(jìn)一步上升，電池形態(tài)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞，諸如鼓包。而當(dāng)壓力超過電池保護(hù)皮或保護(hù)殼可承受的范圍時(shí)，將可能產(chǎn)生不可意料的后果。

傳統(tǒng)的電池形變檢測方法中采用的是溫度傳感器，只是簡單將溫度探頭貼合于電池某一位置，不但可偵測溫度的電池方位、面積相當(dāng)有限，而且也僅限偵測到電池或電池組的溫度是否超過安全值來作為電池保護(hù)板判斷電池是否處發(fā)生異常依據(jù)。而電池若發(fā)生物理與化學(xué)性損傷，不一定表現(xiàn)為溫度過高，鼓包的過程可以是緩慢的，溫度不一定會發(fā)生明顯的變化；此時(shí)傳統(tǒng)溫度傳感器無法檢測到電池形態(tài)是否產(chǎn)生物理與化學(xué)性質(zhì)損傷變化，如鼓包。而由于產(chǎn)品外殼通常對電池做了一定的熱脹冷縮空間緩沖，電池或電池組輕微的鼓包或者局部的形態(tài)異常并不會造成產(chǎn)品外觀發(fā)生變化，不會引起使用者的注意，產(chǎn)品的危險(xiǎn)系數(shù)則將與日俱增。另外對已經(jīng)鼓包的電池繼續(xù)充電將可能產(chǎn)生起火甚至爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是需要提供一種在電池或電池組發(fā)生異常形變時(shí)能夠及時(shí)關(guān)閉對電池和電池組的充放電，進(jìn)而保護(hù)產(chǎn)品，保護(hù)使用者人身和財(cái)產(chǎn)安全 的通過傳感器模塊實(shí)現(xiàn)電池形變檢測的裝置。

對此，本實(shí)用新型提供一種通過傳感器模塊實(shí)現(xiàn)電池形變檢測的裝置，包括：電池模塊、電路基板、固定基槽、傳感器模塊和電池腔，所述電池模塊、電路基板和固定基槽設(shè)置于所述電池腔內(nèi)，所述固定基槽設(shè)置于所述電池腔內(nèi)；所述傳感器模塊設(shè)置于所述固定基槽內(nèi)，并位于所述固定基槽靠近電池模塊的一側(cè)；其中，所述電池模塊和傳感器模塊分別與所述電路基板電連接。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述固定基槽以獨(dú)立模塊的方式安裝于所述電池腔內(nèi)，或者，所述固定基槽直接制作于所述電池腔上。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述傳感器模塊位于所述電池模塊的上方。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述固定基槽為溝狀槽或方形槽。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述電池模塊的一面固定設(shè)置于所述固定基槽上，且與所述固定基槽連接。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述電池模塊的另一面與所述電池腔連接。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述傳感器模塊包括橫向分布和縱向分布的點(diǎn)陣式傳感器。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述電池模塊包括電池或電池組。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述電路基板包括MCU。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：將傳感器模塊設(shè)置于電池腔中，所述傳感器模塊與電路基板組成保護(hù)系統(tǒng)；當(dāng)電池模塊的整體型態(tài)或局部形態(tài)出現(xiàn)異常形變時(shí)，形變值達(dá)到或突破預(yù)先設(shè)定的異常閥值將觸發(fā)傳感器模塊中的傳感器發(fā)出中斷信號，所述電路基板上的MCU接收到觸發(fā)信號后將關(guān)閉對電池模塊的充電與放電操作，并關(guān)閉該電池模塊的其它產(chǎn)品功能，避免產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果，保護(hù)產(chǎn)品本身以及使用者的人身與財(cái)產(chǎn)安全。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例中獨(dú)立設(shè)置固定基槽的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一種實(shí)施例中獨(dú)立設(shè)置固定基槽的整體剖面結(jié)構(gòu)視圖；

圖3是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的電路原理示意圖；

圖4是本實(shí)用新型一種實(shí)施例在電池腔內(nèi)直接制作固定基槽的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型一種實(shí)施例在電池腔內(nèi)直接制作形狀為溝狀槽的固定基槽的剖 面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型一種實(shí)施例中在電池腔內(nèi)直接制作形狀為方形槽的固定基槽的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1：

如圖1至圖6所示，本例提供一種通過傳感器模塊實(shí)現(xiàn)電池形變檢測的裝置，包括：電池模塊10、電路基板20、固定基槽30、傳感器模塊40和電池腔50，所述電池模塊10、電路基板20和固定基槽30設(shè)置于所述電池腔50內(nèi)，所述固定基槽30設(shè)置于所述電池腔50內(nèi)；所述傳感器模塊40設(shè)置于所述固定基槽30內(nèi)，并位于所述固定基槽30靠近電池模塊10的一側(cè)；其中，所述電池模塊10和傳感器模塊40分別與所述電路基板20電連接。

所述傳感器模塊40設(shè)置于所述固定基槽30內(nèi)，并位于所述固定基槽30靠近電池模塊10的一側(cè)，優(yōu)選的，所述傳感器模塊40設(shè)置于所述電池模塊10的上方，如圖1所示，所述傳感器模塊40設(shè)置于所述固定基槽30之內(nèi)，于所述電池模塊10的上方；比如，傳感器模塊40可以單獨(dú)做成一個(gè)貼在電池模塊10上的模塊，所述電池模塊10和傳感器模塊40分別與所述電路基板20電連接。

本例所述電路基板20固定設(shè)置于所述電池腔50之中；如圖1和圖2所示，所述固定基槽30可以以獨(dú)立模塊的方式安裝于電池腔50內(nèi)，或者，如圖4至圖6所示，將固定基槽30直接制作于電池腔50上。如圖5和圖6所示，固定基槽的形狀可以是溝狀槽或方形槽，所述傳感器模塊40設(shè)置于固定基槽30之中；所述電池模塊10的一面固定設(shè)置于所述固定基槽30上，且與固定基槽30緊密連接不留縫隙；所述電池模塊10的另一面則與所述電池腔50緊密連接不留縫隙；此時(shí)傳感器模塊40正好面向電池模塊10，該傳感器模塊40上的精密機(jī)械壓力傳感器和/或精密電子傳感器在縱向與橫向兩個(gè)方向上面向電池模塊10排布。如圖2所示，所述傳感器模塊40包括橫向分布和縱向分布的點(diǎn)陣式傳感器，所述傳感器模塊40上的傳感器數(shù)量可以根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)而設(shè)置，可以設(shè)定1個(gè)或多個(gè)，多個(gè)的可組成點(diǎn)陣式矩陣分布，如圖2所示；而小型產(chǎn)品則使用1個(gè)傳感器就可以達(dá)到目的；所述電池模塊10包括電池或電池組。

本例所述電路基板20為控制電路基板，如圖3所示，所述電路基板20上設(shè)置有單片機(jī)，即設(shè)置有MCU。本例所述電路基板20與該傳感器模塊40可以根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 要求組合在一起，或者通過電路排線連接。

如圖1和圖2所示，本例在固定基槽30中安裝傳感器模塊40,傳感器模塊40上布置一定數(shù)量呈矩陣式排布的精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器，即所述傳感器模塊40包括矩陣式的精密機(jī)械壓力傳感器和/或精密電子傳感器，所述傳感器模塊40可以是精密機(jī)械壓力傳感器和精密電子傳感器中的任意一種或幾種的混合組合；所述電池模塊10的一個(gè)表面貼合固定于固定基槽30上，而固定基槽30之中的傳感器模塊40上的精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器則正好面向電池模塊10的一面，如圖1和圖2所示，固定基槽30可以以獨(dú)立模塊的方式安裝于電池腔內(nèi)，或者，如圖4至圖6所示，直接將固定基槽30制作于電池腔50上。電池模塊10的一面固定設(shè)置于所述固定基槽30上，且與固定基槽30緊密連接不留縫隙；所述電池模塊10的另一面則與所述電池腔50緊密連接不留縫隙；此時(shí)精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器與電池模塊10之間的距離為安全緩沖區(qū)間。正常情況下，這些矩陣式排列的精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器并不會被觸發(fā)，若電池模塊10因意外情況發(fā)生鼓起，無論是整體還是局部，將會擠壓到這些精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器，觸發(fā)它們?nèi)我庖粋€(gè)發(fā)出觸發(fā)信號，被觸發(fā)的精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器將會即時(shí)反饋觸發(fā)信號給到電路基板20上的MCU，該MCU將會即時(shí)關(guān)停對電池模塊10的充電或放電以及其它產(chǎn)品功能操作，以此保護(hù)產(chǎn)品不在電池模塊10處于損傷的狀態(tài)下繼續(xù)工作，保護(hù)產(chǎn)品本身以及使用者人身與財(cái)產(chǎn)安全。

值得一提的是，本例將傳感器模塊40設(shè)置于電池腔50中，所述傳感器模塊40與電路基板20組成保護(hù)系統(tǒng)；所述傳感器模塊40與電池模塊10之間設(shè)置有安全緩沖區(qū)間，即所述傳感器模塊40上的精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器，沒有直接與電池模塊10接觸，而是通過固定基槽30隔離，這樣設(shè)置的目的在于，健康的電池模塊10形態(tài)正常，整體形態(tài)與局部形態(tài)均無法觸及精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器的點(diǎn)陣中的任意一個(gè)傳感器，電池模塊10工作時(shí)正常的熱脹冷縮同樣也不會觸及所述精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器中的任意一個(gè)傳感器；而當(dāng)電池模塊10的整體型態(tài)或局部形態(tài)出現(xiàn)異常形變時(shí)，形變值達(dá)到或突破預(yù)先設(shè)定的異常閥值將突破固定基槽30，觸發(fā)傳感器模塊40中的傳感器發(fā)出中斷信號，所述電路基板20上的MCU接收到中斷信號后將關(guān)停對電池模塊10的充電與放電操作，并關(guān)閉該電池模塊10的其它產(chǎn)品功能，避免產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果，保護(hù)產(chǎn)品本身以及使用者的人身與財(cái)產(chǎn)安全。

本例當(dāng)所述電池模塊10的整體形態(tài)或局部形態(tài)達(dá)到異常閾值時(shí)，判定電池模塊10形態(tài)異常，所述傳感器模塊40發(fā)出觸發(fā)信號至所述電路基板20；其中，所述異常閾值設(shè)置為X₀＝h+X₁+X₂，其中，X₀為所述電池模塊10的整體形態(tài)或局部形態(tài)的異常閾值，h為電池模塊10的整體高度，X₁為電池模塊10正常工作時(shí)所產(chǎn)生的熱脹緩沖空間，X₂為觸發(fā)任意一個(gè)傳感器所需的擠壓鍵程或量程。

設(shè)定電池模塊10的整體或局部的安全形態(tài)變化動態(tài)距離變量為X。根據(jù)上述描述，正常情況下，健康的電池模塊10形態(tài)正常，整體與局部均無法觸及精密機(jī)械壓力傳感器和/或精密電子傳感器所構(gòu)成傳感器模塊40，電池模塊10工作時(shí)正常的熱脹冷縮同樣不會觸及精密機(jī)械壓力傳感器和/或精密電子傳感器所構(gòu)成傳感器模塊40。

而當(dāng)電池模塊10發(fā)生意外，如發(fā)生內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)氧化，產(chǎn)生化學(xué)氣體而鼓包，電池模塊10的整體或局部形態(tài)將達(dá)到甚至于突破異常閥值X₀，觸及電路基板20上的精密機(jī)械壓力傳感器和/或精密電子傳感器，任意一個(gè)精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器被觸發(fā)，電路基板20將會即時(shí)停止對已經(jīng)故障的電池模塊10進(jìn)行充電或放電以及產(chǎn)品其它功能。

所述電路基板20判斷是否正常為電池充放電的依據(jù)如下：第一、正常情況：X<X₀，傳感器模塊40不被觸發(fā)，判定電池模塊10形態(tài)健康，產(chǎn)品處于正常工作狀態(tài)；第二、異常情況：X≥X₀，傳感器模塊40被觸發(fā)，判定電池模塊10形態(tài)異常，電路基板20關(guān)閉對電池模塊10的充電與放電操作及其它功能，產(chǎn)品處于不工作狀態(tài)。

所述電路基板20中的MCU的工作過程如下：第一、精密機(jī)械壓力傳感器和/或精密電子傳感器中的任意一個(gè)被觸發(fā)，傳遞觸發(fā)信號到MCU；第二、MCU接收到精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器的觸發(fā)信號后，即時(shí)傳遞一個(gè)中止信號給到電池模塊10的BMS電池充放電管理系統(tǒng)；第三、BMS電池充放電管理系統(tǒng)接收到MCU傳來的中止信號后，立即關(guān)停對電池模塊10的充電與放電功能，以及產(chǎn)品的其它功能；第四、精密機(jī)械壓力傳感器和精密電子傳感器復(fù)位，傳遞復(fù)位信號給到MCU；第五、MCU接收到精密機(jī)械壓力傳感器或精密電子傳感器的復(fù)位信號后，即時(shí)傳遞該復(fù)位信號給到BMS電池充放電管理系統(tǒng)；第六、BMS電池充放電管理系統(tǒng)接收到MCU傳來的復(fù)位信號后，即時(shí)恢復(fù)對電池模塊10的充電與放電功能，以及產(chǎn)品的其它功能。

本例所述傳感器模塊40與電路基板20組成保護(hù)系統(tǒng)；當(dāng)電池模塊10的整體型態(tài)或局部形態(tài)出現(xiàn)異常形變時(shí)，形變值達(dá)到或突破預(yù)先設(shè)定的異常閥值將觸發(fā)傳感器模 塊40中的傳感器發(fā)出中斷信號，所述電路基板20上的MCU接收到代表中斷的觸發(fā)信號后將關(guān)閉對電池模塊10的充電與放電操作，并關(guān)閉該電池模塊10的其它產(chǎn)品功能，避免產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果，保護(hù)產(chǎn)品本身以及使用者的人身與財(cái)產(chǎn)安全。

以上所述之具體實(shí)施方式為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本實(shí)用新型的具體實(shí)施范圍，本實(shí)用新型的范圍包括并不限于本具體實(shí)施方式，凡依照本實(shí)用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。