CN114113750A - 一种电池极片面电流密度的测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池极片面电流密度的测量装置及方法，该装置包括测量装置外壳、分别设置在测量装置外壳内部且与测量装置外壳刚性连接的两块电路板以及分别嵌插在每块电路板上的霍尔效应传感器组，两个霍尔效应传感器组均由多个按规律排布的霍尔效应传感器构成，且分别对应设置在测量装置外壳的正面和背面。与现有技术相比，本发明具有电磁屏蔽准确性高、结构简单、操作简便、维修成本低、测量效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理领域，尤其是涉及一种电池极片面电流密度的测量装置及方法。
背景技术
锂离子电池相比于铅酸电池、镍氢电池等常见的电化学二次电池，具有高能量密度、长循环寿命、质量轻、体积小以及无记忆效应等优点，是目前综合性能最好的电池体系，因而被广泛地应用于各个领域，电池极片上的电流密度分布对于电池管理具有重大的意义，电池管理***利用这一信息可以确保电池电流始终保持在安全工作区域内，从而可以避免电池发生意外情况，例如快速退化和热失控，同时，电流密度还可以用于电池的状态估计、参数识别和故障诊断。
现如今，针对电池极片上的面电流密度测量的研究还很少，所以亟需开发出一种用于锂离子电池面电流密度测量的装置和方法，从而为实现更安全、寿命更长的锂离子电池提供数据支持。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电池极片面电流密度的测量装置及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电池极片面电流密度的测量装置，该装置包括测量装置外壳、分别设置在测量装置外壳内部且与测量装置外壳刚性连接的两块电路板以及分别嵌插在每块电路板上的霍尔效应传感器组，两个霍尔效应传感器组均由多个按规律排布的霍尔效应传感器构成，且分别对应设置在测量装置外壳的正面和背面。
所述的霍尔效应传感器组中的多个霍尔效应传感器呈阵列状或蜂窝状排列。
所述的测量装置外壳为铜制或铝制外壳。
每块电路板连接有为霍尔效应传感器提供测试电流的电源线，该电源线穿过测量装置外壳与外部电流源电连接。
每块电路板连接有用于导出霍尔效应传感器输出电压信号的数据线，该数据线穿过测量装置外壳与外部处理器通信连接。
所述的霍尔效应传感器均为开环霍尔电流传感器，且外部均罩设有铁铝合金小盒，用以保证多个霍尔效应传感器产生的磁场不会互相干扰。
每个霍尔效应传感器分别通过触头1和触头2测量电池极片对应位置处的电流，所述的触头1和触头2一端与对应位置上的霍尔效应传感器电连接，另一端与电池极片对应位置接触。
所述的触头1和触头2为圆柱状金属，并且在圆柱侧面贴有一层绝缘纸。
一种电池极片面电流密度的测量方法，包括以下步骤：
1)将测量装置***待测锂离子电池包相邻的两个单电池之间，并使各霍尔效应传感器的测量触头与电池极片良好接触；
2)通过第i行第j列的霍尔效应传感器采集对应电池极片位置上的电流Iij，霍尔效应传感器输出相对应的电压Uij并通过数据线向外部处理器传输；
3)外部处理器根据开环霍尔效应传感器检测原理中Uij与Iij的对应关系获取电池极片每个位置上的电流Iij，然后通过公式Jij＝Iij/(S/N)计算每个霍尔效应传感器处电池极片的电流密度值Jij，其中，S为电池极片的表面积，N为与每个电池极片接触的霍尔效应传感器数量。
4)外部处理器将所得到的N个Jij数据经过拟合和绘制处理，得到所测量的两个电池极片上的电流密度分布图。
当待测电池极片为电池包最后一个单体的电池极片时，通过橡皮筋或绳子将测量装置贴合在电池极片上的方式，测量最后一个电池极片上的电流密度分布情况。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明提出的面电流密度测量装置包含一系列开环霍尔电流传感器，通过触头导入电流信息以及数据线向外部输出电压信号可以测量出极片上各个位置上的电流密度，从而为电池安全管理以及状态估计等提供可靠的数据。
二、每个霍尔效应传感器外部都罩有一个铁铝合金小盒，该小盒可以实现电磁屏蔽效果，既防止了外部磁场对本传感单元的影响又可以防止本传感器产生的磁场对外界产生影响，测量得到的数据具有更高的准确性。
三、面电流密度测量装置结构简单，没有与电池单体进行固定连接，可拆卸下来对多个电池单体进行测量，操作简便，维修成本低。
四、面电流密度测量装置可同时对相邻的两个电池单体进行测量，在大幅度提高工作效率的同时也可以对电池组的一致性进行直观的观察。
附图说明
图1为实施例1中的面电流密度测量装置的组成示意图。
图2为实施例1中的开环霍尔电流传感器内部结构示意图。
图3为实施例2中的面电流密度测量装置的测量方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种电池极片面电流密度的测量装置，该装置包括：测量装置外壳、多个阵列排布的霍尔效应传感器、触头1和触头2、电源线和数据线，各个元件的具体设置方式和功能介绍如下：
测量装置外壳的材料为铜或铝，在其内表面分别对称刚性连接了两块完全相同的电路板，电路板为霍尔效应传感器的载体并且与电源线和数据线也保持着相应的电连接，用于向霍尔效应传感器提供测试电流并及时地将霍尔效应传感器输出的电压信号传输到外部处理器中。
霍尔效应传感器为开环式霍尔电流传感器，它是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。如图2所示，当原边电流IP流过一根长导线时，在导线周围将产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔元件进行测量并放大输出，其输出电压Vs能够精确的反映原边电流IP。多个霍尔效应传感器在电路板上呈阵列状或蜂窝状排列，通过每个霍尔效应传感器连接的触头1和触头2与电池单体极片相连接，用来将极片上的电流信号转换为电压信号。
电源线和数据线一端与电路板电连接，另一端穿过测量装置外壳分别与外部电流源和处理器电连接。外部电流源输出的电流通过电源线和电路板进入到传感器中，为霍尔元件提供大小合适的测试电流；数据线可以将一系列传感器输出的电压信号传输给外部处理器进行分析和计算。
实施例2
本实施例提供一种应用面电流密度测量装置的测量方法，如图3所示，包括以下步骤：
将测量装置***待测锂离子电池包相邻的两个单电池之间，并使各霍尔效应传感器的测量触头与电池极片良好接触。此时电池极片上的电流会通过触头1和触头2流经霍尔效应传感器内部，霍尔效应传感器内部的霍尔元件会在磁场和测试电流的作用下发生霍尔效应输出电压；
通过第i行第j列的霍尔效应传感器采集对应电池极片位置上的电流Iij，霍尔效应传感器输出相对应的电压Uij并通过数据线向外部处理器传输；
外部处理器根据开环霍尔效应传感器检测原理中Uij与Iij的对应关系获取电池极片每个位置上的电流Iij，然后通过公式Jij＝Iij/(S/N)计算每个霍尔效应传感器处电池极片的电流密度值Jij，其中，S为电池极片的表面积，N为与每个电池极片接触的霍尔效应传感器数量；
最后，外部处理器将所得到的N个Jij数据经过拟合和绘制处理，得到所测量的两个电池极片上的电流密度分布图。
当待测极片为电池包最后一个单体的极片时，只需用橡皮筋或绳子将测量装置贴合在极片上，即可测量最后一个极片上的电流密度分布情况。
以上所述，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。
Claims (10)
1.一种电池极片面电流密度的测量装置，其特征在于，该装置包括测量装置外壳、分别设置在测量装置外壳内部且与测量装置外壳刚性连接的两块电路板以及分别嵌插在每块电路板上的霍尔效应传感器组，两个霍尔效应传感器组均由多个按规律排布的霍尔效应传感器构成，且分别对应设置在测量装置外壳的正面和背面。
2.根据权利要求1所述的一种电池极片面电流密度的测量装置，其特征在于，所述的霍尔效应传感器组中的多个霍尔效应传感器呈阵列状或蜂窝状排列。
3.根据权利要求1所述的一种电池极片面电流密度的测量装置，其特征在于，所述的测量装置外壳为铜制或铝制外壳。
4.根据权利要求1所述的一种电池极片面电流密度的测量装置，其特征在于，每块电路板连接有为霍尔效应传感器提供测试电流的电源线，该电源线穿过测量装置外壳与外部电流源电连接。
5.根据权利要求1所述的一种电池极片面电流密度的测量装置，其特征在于，每块电路板连接有用于导出霍尔效应传感器输出电压信号的数据线，该数据线穿过测量装置外壳与外部处理器通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种电池极片面电流密度的测量装置，其特征在于，所述的霍尔效应传感器均为开环霍尔电流传感器，且外部均罩设有铁铝合金小盒，用以保证多个霍尔效应传感器产生的磁场不会互相干扰。
7.根据权利要求1所述的一种电池极片面电流密度的测量装置，其特征在于，每个霍尔效应传感器分别通过触头1和触头2测量电池极片对应位置处的电流，所述的触头1和触头2一端与对应位置上的霍尔效应传感器电连接，另一端与电池极片对应位置接触。
8.根据权利要求7所述的一种电池极片面电流密度的测量装置，其特征在于，所述的触头1和触头2为圆柱状金属，并且在圆柱侧面贴有一层绝缘纸。
9.一种应用如权利要求1-8任一项所述测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将测量装置***待测锂离子电池包相邻的两个单电池之间，并使各霍尔效应传感器的测量触头与电池极片良好接触；
2)通过第i行第j列的霍尔效应传感器采集对应电池极片位置上的电流Iij，霍尔效应传感器输出相对应的电压Uij并通过数据线向外部处理器传输；
3)外部处理器根据开环霍尔效应传感器检测原理中Uij与Iij的对应关系获取电池极片每个位置上的电流Iij，然后通过公式Jij＝Iij/(S/N)计算每个霍尔效应传感器处电池极片的电流密度值Jij，其中，S为电池极片的表面积，N为与每个电池极片接触的霍尔效应传感器数量。
4)外部处理器将所得到的N个Jij数据经过拟合和绘制处理，得到所测量的两个电池极片上的电流密度分布图。
10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，当待测电池极片为电池包最后一个单体的电池极片时，通过橡皮筋或绳子将测量装置贴合在电池极片上的方式，测量最后一个电池极片上的电流密度分布情况。
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040095127A1 (en) * | 2002-10-28 | 2004-05-20 | Masahiro Mohri | Apparatus for measuring current density of fuel cell |
| US20070290701A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-20 | Nguyen Don J | Low-power battery pack with hall-effect sensor |
| CN201152886Y (zh) * | 2008-01-24 | 2008-11-19 | 武汉格蓝若光电互感器有限公司 | 点阵式霍尔电流传感器 |
| CN103245920A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-08-14 | 同济大学 | 一种燃料电池多功能在线测试印刷电路板 |
| CN103323646A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-25 | 安徽安凯汽车股份有限公司 | 一种电动汽车用电流传感器及其检测方法 |
| CN103675694A (zh) * | 2012-09-26 | 2014-03-26 | 同济大学 | 一种燃料电池电堆的在线分区检测***及检测方法 |
| CN105203826A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-30 | 同济大学 | 一种冗余电流传感器动力电池***的电流检测方法 |
| CN205880650U (zh) * | 2016-06-29 | 2017-01-11 | 上海松岳电源科技有限公司 | 一种自动化的bms功能测试*** |
| CN107187328A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-22 | 宁波普瑞均胜汽车电子有限公司 | 锂离子电池管理***及电芯单体内阻在线测量诊断方法 |
| CN107666028A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-02-06 | 同济大学 | 一种电动车用锂离子电池低温交流加热装置 |
| CN110061242A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-07-26 | 南方科技大学 | 燃料电池电流密度测试双极板及其加工方法 |
| CN110061269A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-07-26 | 南方科技大学 | 燃料电池堆内部电流密度及气体压强分布在线测量装置 |
| CN112904210A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种在线测量燃料电池电流密度分布的装置及方法 |
| CN112904205A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池测量装置 |
| WO2021214449A1 (en) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | Paragraf Limited | Method and apparatus |
-
2021
- 2021-11-25 CN CN202111413081.4A patent/CN114113750A/zh active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040095127A1 (en) * | 2002-10-28 | 2004-05-20 | Masahiro Mohri | Apparatus for measuring current density of fuel cell |
| US20070290701A1 (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-20 | Nguyen Don J | Low-power battery pack with hall-effect sensor |
| CN201152886Y (zh) * | 2008-01-24 | 2008-11-19 | 武汉格蓝若光电互感器有限公司 | 点阵式霍尔电流传感器 |
| CN103675694A (zh) * | 2012-09-26 | 2014-03-26 | 同济大学 | 一种燃料电池电堆的在线分区检测***及检测方法 |
| CN103245920A (zh) * | 2013-04-10 | 2013-08-14 | 同济大学 | 一种燃料电池多功能在线测试印刷电路板 |
| CN103323646A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-25 | 安徽安凯汽车股份有限公司 | 一种电动汽车用电流传感器及其检测方法 |
| CN105203826A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-30 | 同济大学 | 一种冗余电流传感器动力电池***的电流检测方法 |
| CN205880650U (zh) * | 2016-06-29 | 2017-01-11 | 上海松岳电源科技有限公司 | 一种自动化的bms功能测试*** |
| CN107187328A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-22 | 宁波普瑞均胜汽车电子有限公司 | 锂离子电池管理***及电芯单体内阻在线测量诊断方法 |
| CN107666028A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-02-06 | 同济大学 | 一种电动车用锂离子电池低温交流加热装置 |
| CN110061242A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-07-26 | 南方科技大学 | 燃料电池电流密度测试双极板及其加工方法 |
| CN110061269A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-07-26 | 南方科技大学 | 燃料电池堆内部电流密度及气体压强分布在线测量装置 |
| CN112904210A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种在线测量燃料电池电流密度分布的装置及方法 |
| CN112904205A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池测量装置 |
| WO2021214449A1 (en) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | Paragraf Limited | Method and apparatus |
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