專利名稱：一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)電路，特別是關(guān)于一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
鋰電池現(xiàn)在被廣泛用于移動(dòng)通訊、車輛、工具等領(lǐng)域，但是鋰電池的安全性一直是人們最關(guān)注的焦點(diǎn)，鋰電池的安全性多表現(xiàn)于由于外部或內(nèi)部的條件而導(dǎo)致的鋰電池溫度失控從而出現(xiàn)電池的安全問題。電池內(nèi)部溫度的快速變化往往發(fā)生在毫秒級(jí)到數(shù)十秒級(jí)的范圍內(nèi)。電池內(nèi)部溫度的劇烈變化可能會(huì)導(dǎo)致隔膜層的關(guān)閉或斷裂，電解液的老化從而加劇釋放更多的熱量，最終導(dǎo)致溫度失控。傳統(tǒng)的電池溫度測(cè)量常用外部的溫度計(jì)測(cè)量電池的表面溫度。一般來說，電池的表面溫度為電池內(nèi)部溫度的低通濾波的結(jié)果，所以很難及時(shí)響應(yīng)電池內(nèi)部溫度快速變化。根據(jù)目前研究表明，電池溫度在70攝氏度，隔膜層一般就可能存在危險(xiǎn)，尤其是當(dāng)電池處于高SOC (荷電狀態(tài))時(shí)。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能及時(shí)響應(yīng)電池內(nèi)部溫度變化的電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，其特征在于它包括待檢測(cè)的電池、交流電流激勵(lì)電路、電池電壓檢測(cè)電路和相位差計(jì)，所述電池兩端分別連接所述交流電流激勵(lì)電路和電池電壓檢測(cè)電路，所述交流電流激勵(lì)電路將含有直流分量的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏餍盘?hào)后，激勵(lì)所述電池；所述電池電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)所述電池對(duì)所述交流電流激勵(lì)電路的響應(yīng)信號(hào)；所述交流電流激勵(lì)電路的激勵(lì)信號(hào)輸入所述相位差計(jì)，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)也輸入所述相位差計(jì)，經(jīng)所述相位差計(jì)得到所述激勵(lì)信號(hào)與電池兩極響應(yīng)信號(hào)的相位差值，通過差值算法得到所述電池的內(nèi)部溫度信息。所述交流電流激勵(lì)電路包括含有直流分量的交流電流激勵(lì)源、放大器、三極管和電阻，所述交流電流激勵(lì)源輸出端分別連接所述放大器的負(fù)向輸入端和所述相位差計(jì)的一個(gè)輸入端；所述放大器的輸出端連接所述三極管基極，集電極連接所述電池正極，發(fā)射極與所述放大器正向輸入端并聯(lián)后，經(jīng)所述電阻接地；所述電池負(fù)極接地。所述電池電壓檢測(cè)電路包括隔直電容和緩沖放大器，所述隔直電容一端連接所述電池正極，另一端連接所述緩沖放大器，將所述電池響應(yīng)電壓信號(hào)濾除直流分量后，經(jīng)所述放大器輸入所述相位差計(jì)中。所述三極管采用NM0SFET管或NPN型管。一種基于上述檢測(cè)電路的電池內(nèi)部溫度檢測(cè)方法，其包括以下步驟1)建立相位差與電池內(nèi)部溫度的關(guān)系查詢表(1)將待檢測(cè)的電池接入電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，并放入溫控箱內(nèi)，準(zhǔn)備檢測(cè)；(2)將電池在溫控箱內(nèi)放置一段時(shí)間，使得電池表面溫度與電池內(nèi)部溫度一致；(3)由交流電流激勵(lì)電路在電池兩端加載交流電流，并將該交流電流輸入相位差計(jì)；(4)通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)被測(cè)電池兩端的頻率信號(hào)，并將該頻率信號(hào)傳輸至相位差計(jì)；(5)由相位差計(jì)對(duì)加載交流電流和電池兩端的頻率信號(hào)進(jìn)行相位差計(jì)算，得至IJ相位差，并記錄當(dāng)前溫度；(6)判斷所有溫度采集點(diǎn)是否完成，若完成，則生成相位與電池內(nèi)部溫度的關(guān)系查詢表；反之，則改變溫控箱溫度，返回所述步驟(I)重新檢測(cè)；2)由交流電流激勵(lì)電路加載交流電流到待檢測(cè)電池，電池在放電或充電過程中每隔一段時(shí)間檢測(cè)一次相位差，然后根據(jù)相位與電池內(nèi)部溫度查詢表、差值算法和測(cè)得的相位差得到當(dāng)前電池內(nèi)部溫度。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型由于采用直接通過測(cè)量和計(jì)算電池的特性來得到電池的溫度，此溫度與傳統(tǒng)的外置式溫度計(jì)相比能夠更快的預(yù)知電池的溫度，從而提前預(yù)測(cè)電池的安全狀態(tài)避免危險(xiǎn)的發(fā)生以及避免電池受到損害，提升電池的健康度。本實(shí)用新型可以廣泛在電池溫度檢測(cè)中應(yīng)用。

圖I是本實(shí)用新型的檢測(cè)電路整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的檢測(cè)電路整體電路原理不意圖；圖3是本實(shí)用新型建立相位與電池內(nèi)部溫度關(guān)系查詢表的流程示意圖；圖4是本實(shí)用新型在電池陽極特性頻率范圍為40 IOOHz時(shí)，電池陽極相移與溫度的關(guān)系曲線圖圖5是本實(shí)用新型在電池陰極特性頻率范圍為10 30Hz時(shí)，電池陰極相移與溫度的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是基于鋰電池陽極和陰極對(duì)于具體頻率信號(hào)響應(yīng)的相移隨電池溫度變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而實(shí)時(shí)測(cè)量電池相移，進(jìn)而預(yù)測(cè)電池內(nèi)部溫度的檢測(cè)方法。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I、圖2所示，本實(shí)用新型的電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路包括待檢測(cè)的電池I、交流電流激勵(lì)電路2、電池電壓檢測(cè)電路3和相位差計(jì)4，電池I兩端分別連接交流電流激勵(lì)電路2和電池電壓檢測(cè)電路3，交流電流激勵(lì)電路2將含有直流分量的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏餍盘?hào)后，激勵(lì)電池I ;電池電壓檢測(cè)電路3用于檢測(cè)電池I對(duì)交流電流激勵(lì)電路2的響應(yīng)信號(hào)。交流電流激勵(lì)電路2的激勵(lì)信號(hào)輸入相位差計(jì)4，電池電壓檢測(cè)電路3檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)也輸入相位差計(jì)4，經(jīng)相位差計(jì)4進(jìn)行相位差運(yùn)算后，得到激勵(lì)信號(hào)與電池I兩極響應(yīng)信號(hào)的相位差值，通過現(xiàn)有技術(shù)中的差值算法即可得到電池I的內(nèi)部溫度信息。上述實(shí)施例中，如圖2所示，交流電流激勵(lì)電路2包括含有直流分量的交流電流激勵(lì)源5、放大器A0、三極管QO和電阻R0，交流電流激勵(lì)源5輸出端分別連接放大器AO的負(fù)向輸入端和相位差計(jì)4的一個(gè)輸入端；放大器AO的輸出端連接三極管QO基極,三極管QO集電極連接電池I正極，三極管QO發(fā)射極與放大器AO正向輸入端并聯(lián)后，經(jīng)電阻RO接地。其中，電池I負(fù)極接地。放大器A0，三極管QO及電阻RO構(gòu)成負(fù)反饋電路，放大器AO根據(jù)正向輸入端輸入的電阻RO反饋量，與放大器AO負(fù)向輸入端輸入的交流信號(hào)源比較后,輸出調(diào)節(jié)三極管QO的導(dǎo)通量，以實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定的交流電流。[0018]上述各實(shí)施例中，如圖2所示，電池電壓檢測(cè)電路3包括隔直電容CO和緩沖放大器UO，隔直電容CO —端連接電池I正極，另一端連接緩沖放大器U0，將電池I響應(yīng)電壓信號(hào)濾除直流分量后，經(jīng)放大器UO將信號(hào)放大，然后輸入相位差計(jì)4中。上述各實(shí)施例中，三極管QO可以采用NM0SFET管或NPN型管。如圖3所示，本實(shí)用新型的電池內(nèi)部溫度檢測(cè)方法包括以下步驟I)建立相位差與電池內(nèi)部溫度的關(guān)系查詢表(I)將待檢測(cè)的電池接入電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，并放入溫控箱內(nèi)，準(zhǔn)備檢測(cè)；(2)將電池在溫控箱內(nèi)放置一段時(shí)間，以確保電池處于穩(wěn)定的溫度環(huán)境，使得電池表面溫度與電池內(nèi)部溫度一致；其中，電池放置時(shí)間是由電池的體積及溫控箱的控溫能力決定。(3)當(dāng)電池表面溫度與電池內(nèi)部溫度一致時(shí)，由交流電流激勵(lì)電路在電池兩端加載交流電流，并將該交流電流輸入相位差計(jì)；(4)通過電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)被測(cè)電池兩端的頻率信號(hào)，并將該頻率信號(hào)傳輸至相位差計(jì)；(5)由相位差計(jì)對(duì)加載交流電流和電池兩端的頻率信號(hào)進(jìn)行相位差計(jì)算，得到相位差，并記錄當(dāng)前溫度；(6)判斷所有溫度采集點(diǎn)是否完成，若完成，則生成相位與電池內(nèi)部溫度的關(guān)系查詢表；反之，則改變溫控箱溫度，返回步驟(I)重新檢測(cè)。2)由交流電流激勵(lì)電路加載交流電流到待檢測(cè)電池，電池在放電或充電過程中每隔一段時(shí)間檢測(cè)一次相位差，然后根據(jù)步驟I)中的相位與電池內(nèi)部溫度查詢表、差值算法和測(cè)得的相位差得到當(dāng)前電池內(nèi)部溫度。綜上所述，本實(shí)用新型是通過在電池陽極及陰極之間加載不同頻率的電流信號(hào)，從而得到電池對(duì)激勵(lì)信號(hào)的響應(yīng)，即電池陽極與陰極的電壓隨在陽極與陰極間加載的電流信號(hào)而產(chǎn)生的變化。由于電池的兩極對(duì)各自特征頻率的激勵(lì)信號(hào)的響應(yīng)都存在不同程度的相移，并且與電池的溫度成相關(guān)性(如圖4、圖5所示)。因此，本實(shí)用新型通過對(duì)電池兩極加載激勵(lì)源，采集電池兩極電池電壓的變化(反饋)，經(jīng)過對(duì)激勵(lì)源信號(hào)與電池兩極電壓變化信號(hào)的相位差得到具體的差值。本實(shí)用新型是直接通過測(cè)量和計(jì)算電池的特性來得到電池的溫度，此溫度與傳統(tǒng)的外置式溫度計(jì)相比能夠更快的預(yù)知電池的溫度，從而提前預(yù)測(cè)電池的安全狀態(tài)避免危險(xiǎn)的發(fā)生以及避免電池受到損害，提升電池的健康度。本實(shí)用新型還可以進(jìn)行電池交流內(nèi)阻測(cè)量。上述各實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，各部件的連接和結(jié)構(gòu)都是可以有所變化的，在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實(shí)用新型原理對(duì)個(gè)別部件的連接和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，其特征在于它包括待檢測(cè)的電池、交流電流激勵(lì)電路、電池電壓檢測(cè)電路和相位差計(jì)，所述電池兩端分別連接所述交流電流激勵(lì)電路和電池電壓檢測(cè)電路，所述交流電流激勵(lì)電路將含有直流分量的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏餍盘?hào)后，激勵(lì)所述電池；所述電池電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)所述電池對(duì)所述交流電流激勵(lì)電路的響應(yīng)信號(hào)；所述交流電流激勵(lì)電路的激勵(lì)信號(hào)輸入所述相位差計(jì)，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)也輸入所述相位差計(jì)，經(jīng)所述相位差計(jì)得到所述激勵(lì)信號(hào)與電池兩極響應(yīng)信號(hào)的相位差值，通過差值算法得到所述電池的內(nèi)部溫度信息。
2.如權(quán)利要求I所述的一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述交流電流激勵(lì)電路包括含有直流分量的交流電流激勵(lì)源、放大器、三極管和電阻，所述交流電流激勵(lì)源輸出端分別連接所述放大器的負(fù)向輸入端和所述相位差計(jì)的一個(gè)輸入端；所述放大器的輸出端連接所述三極管基極，集電極連接所述電池正極，發(fā)射極與所述放大器正向輸入端并聯(lián)后，經(jīng)所述電阻接地；所述電池負(fù)極接地。
3.如權(quán)利要求I所述的一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述電池電壓檢測(cè)電路包括隔直電容和緩沖放大器，所述隔直電容一端連接所述電池正極，另一端連接所述緩沖放大器，將所述電池響應(yīng)電壓信號(hào)濾除直流分量后，經(jīng)所述放大器輸入所述相位差計(jì)中。
4.如權(quán)利要求2所述的一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述電池電壓檢測(cè)電路包括隔直電容和緩沖放大器，所述隔直電容一端連接所述電池正極，另一端連接所述緩沖放大器，將所述電池響應(yīng)電壓信號(hào)濾除直流分量后，經(jīng)所述放大器輸入所述相位差計(jì)中。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，其特征在于所述三極管采用NMOSFET管或NPN型管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電池內(nèi)部溫度檢測(cè)電路，其特征在于它包括待檢測(cè)的電池、交流電流源激勵(lì)電路、電池電壓檢測(cè)電路和相位差計(jì)，所述電池兩端分別連接所述交流電流激勵(lì)電路和電池電壓檢測(cè)電路，所述交流電流激勵(lì)電路將含有直流分量的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娏餍盘?hào)后，激勵(lì)所述電池；所述電池電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)所述電池對(duì)所述交流電流激勵(lì)電路的響應(yīng)信號(hào)；所述交流電流激勵(lì)電路的激勵(lì)信號(hào)輸入所述相位差計(jì)，所述電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的響應(yīng)信號(hào)也輸入所述相位差計(jì)，經(jīng)所述相位差計(jì)得到所述激勵(lì)信號(hào)與電池兩極響應(yīng)信號(hào)的相位差值，通過差值算法得到所述電池的內(nèi)部溫度信息。本實(shí)用新型可以廣泛在電池溫度檢測(cè)中應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01K7/00GK202676309SQ20122021761
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者戴久蓮 申請(qǐng)人:上海福睿電子科技有限公司