光纤传感器具有尺寸小、电绝缘性、抗电磁干扰的优点,将它布设于电池组件上,结合OFDR分布式光纤传感设备,能高灵敏度分布式测量电池的温度应变等参量。昊衡科技通过实例演示了电池放电过程的温度场实时监测。此方案对于电池组件运行的健康状态监测具有很好的实际意义。

锂电池是以锂金属或锂合金为负极材料,使用非水电解质溶液的电池。与其他电池不同,锂电池具有高能源密度、长寿命、低环境污染等优势,在电子、通讯、医疗等产品中应用广泛,并且在新能源储电、电动自行车和电动工具等领域发挥着重要作用。

以新能源电动汽车为例,通常是由几千节锂电池构成一个庞大的电池集成系统。电池组充放电过程中会产生热量,自身内部温度还存在分布不均问题,使得大量热量在狭小空间内累积,严重时会引起热失控。因此,电动汽车通常都会有电池管理系统(BMS),通过外部测量电压、电流、温度等参数,来估计电池的充电(SOC)状态和健康(SOH)状态。

目前的温度通常是通过热电偶、红外热成像等检测方法进行实时监测,但整个电池集成系统,电池总数量达到几千节,这一庞大的电池数量,要实现单体温度测量存在巨大困难。

光纤传感器具有尺寸小、电绝缘性、抗电磁干扰的优点,结合昊衡科技研制的OFDR分布式光纤传感设备,在一根单模光纤上可同时测量成千上万传感点的温度或应变。若将光纤传感器布设于电池中,可以对电池内部或表面温度场进行全面的测量和表征。

实例演示:

下面通过应用案例演示电池放电过程的温度场实时监测,https://mp.weixin.qq.com/s/EHKcyNaAqBxWOOiAAs_gWA 点击链接查看完整视频。

将一根聚酰亚胺涂层(PI)光纤沿电池外表面环向螺旋布设,电池放电,OSI动态设备实时测量应变分布,结合电池CAD模型图,重构三维温度场,实时显示热点位置和温度分布结果。

电池表面布设分布式光纤传感器
电池表面布设分布式光纤传感器

温度场实时监测
温度场实时监测

基于OFDR技术的电池测温方案,其海量传感密度可以解决电池单体和电池组的温度监测难题,对于保证电动汽车电池组的安全高效运行、新型电动车锂电池组的开发有很好的实际价值。