鏗離子電池測溫-鋰電池組熒光光纖溫度監測方案

鏗離子電池為什么要進行溫度監測

由于具備工作電壓、功率密度和能量密度高、充放電壽命長、無記憶效應、無污染等優點,在潛艇、無人機與單兵偵察等軍用系統中有很好的應用前景。溫度對鏗離子電池各方面的性能都有影響,包括電化學系統的工作狀況、循環效率、容量、功率、安全性、可靠性、一致性和壽命等,進而可能影響到整個系統的性能、可靠性、安全性和壽命。因此對鏗離子電池溫度的測量就顯得非常重要。目前,鏗離子電池測溫技術主要可以應用于以下兩個領域。首先鏗離子電池內部、表面溫度的測定可以用來驗證銼離子電池的相關熱模型,以利于輔助電池單體設計與模塊設計;其次鏗離子電池測溫技術可以應用于鏗離子電池管理系統中,當發現電池溫度超過安全閩值等變化異常時,切斷外部電路,及時發送報警信號以避免危險的發生。

電池熱電偶溫度監測，電池紅外測溫法，熒光光纖電池測溫

當前常用的溫度測量方法包括熱電偶和紅外成像。熱電偶測溫技術成熟,使用歷史長,商品種類多,是銼離子電池研究領域中最常用的點溫度測量手段;隨著集成電路的發展與成本的降低,紅外成像技術也變得越來越普及,尤其在面測溫中占據了主導地位。但是上述兩種方法在鏗離子電池研究與應用領域都有其明顯的不足。熱電偶需要使用金屬線,容易產生短路危險,而且使用的金屬材質往往非常硬,給安裝和使用帶來了很多的不便;紅外成像技術使用物體發射的紅外信號進行測量,容易受到氣流干擾,精度不夠,只能粗糙測量物體表面的溫度,而且使用時還需要針對不同被測物體發射率做校正,后續數據處理工作繁雜。為了克服上述不足,提出應用熒光光纖測溫技術,實現銼離子電池溫度的精確、快速與安全測量。

鋰電池溫度監測

鋰電池具有電壓高、比能量高、循環使用次數多、存儲時間長等優點，不僅在便攜式電子設備上(如移動電話、數碼攝像機和手提電腦)得到廣泛應用，而且也廣泛應用于電動汽車、電動自行車以及電動工具等大中型電動設備方面，因此對鋰離子電池的性能要求越來越高。鋰電池的內部結構是由正負電極片和隔膜組成，電池在使用過程中會產生大量的熱量，影響其電池的循環壽命和安全，尤其是對大容量電池的影響較大，實時監測鋰電池內部溫度變化情況能最直接有效判斷電池健康狀況。在現有技術中都是通過在電芯的極耳處或者電芯與電芯之間、電芯和外殼之間設置溫度傳感器來監測電池溫度的變化情況，然而這與電芯的發熱源的溫度變化真實情況會存在一些滯后。新型的鋰電池測溫溫度傳感器的已為急需。

熒光光纖溫度傳感器測溫原理

熒光光纖溫度傳感器是基于稀土熒光物質的材料特性實現的,某些稀土熒光物質受紫外線照射并激發后,在可見光譜中發射線狀光譜,即熒光及其余輝。熒光余輝的衰變時間常數是溫度的單值函數,通常溫度越高,時間常數越小。只要測得時間常數的值,就可以求出溫度。這種方法的最大優點在于被測溫度只取決于熒光材料的時間常數,而與系統的其他變量無關,例如光源強度的變化、傳輸效率、禍合程度的變化等都不影響測量結果。在常溫范圍內,一般傳感器只能采用接觸式的測量方式,而熒光光纖溫度傳感器既可以采用接觸式的測量方式,也可以采用非接觸式方式,并可遠距離傳輸,使傳感器的光電器件脫離測溫現場,避開惡劣環境。

電池光纖測溫-電池溫度測量監測使用熒光光纖測溫

由于熒光光纖測溫儀采用微小探頭,無金屬材料,具有完全的電絕緣性,不受高壓、強電磁場的影響。熒光光纖溫度傳感器不僅限于物體表面的定向測量,其探頭還可以插入固體物質中、浸入液體中或導入設備中,到達特定區域。溫度是鏗離子電池的重要參數,在電池設計與電池管理中有廣泛的應用。應用熒光光纖技術測量銼離子電池的內部與表面溫度。與傳統熱電偶等方法相比,該方法避免了電磁干擾對測量性能的影響,同時由于光纖探頭的電惰性,減少了內部測溫時傳感器部件對電池運行的干擾。光纖探頭小巧,精度高,而且在電解液環境中耐腐蝕,可以實現內部多點快速測溫,滿足了電池溫度監測的需求。

鋰電池光纖測溫系統

鋰電池包括電芯和外殼，電芯設置在外殼內，電芯包括正極片、負極片及隔膜，熒光光纖溫度傳感器安裝方式靈活簡單。熒光光纖溫度傳感器測溫技術是一種新型的測溫技術，是基于熒光光纖測溫原理集成的測溫系統，將熒光分析技術與光纖傳感技術結合，不但尺寸微小而且靈敏度高。