專利名稱：一種電池內(nèi)部溫度檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測電路，特別是關于一種電池內(nèi)部溫度檢測電路。
背景技術：
鋰電池現(xiàn)在被廣泛用于移動通訊、車輛、工具等領域，但是鋰電池的安全性一直是人們最關注的焦點，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)生在毫秒級到數(shù)十秒級的范圍內(nèi)。電池內(nèi)部溫度的劇烈變化可能會導致隔膜層的關閉或斷裂，電解液的老化從而加劇釋放更多的熱量，最終導致溫度失控。傳統(tǒng)的電池溫度測量常用外部的溫度計測量電池的表面溫度。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果，所以很難及時響應電池內(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，尤其是當電池處于高SOC (荷電狀態(tài))時。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能及時響應電池內(nèi)部溫度變化的電池內(nèi)部溫度檢測電路。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術方案一種電池內(nèi)部溫度檢測電路，其特征在于它包括待檢測的電池、交流電流激勵電路、電池電壓檢測電路和相位差計，所述電池兩端分別連接所述交流電流激勵電路和電池電壓檢測電路，所述交流電流激勵電路將含有直流分量的交流電壓信號轉變?yōu)榻涣麟娏餍盘柡?，激勵所述電池；所述電池電壓檢測電路用于檢測所述電池對所述交流電流激勵電路的響應信號；所述交流電流激勵電路的激勵信號輸入所述相位差計，所述電池電壓檢測電路檢測到的響應信號也輸入所述相位差計，經(jīng)所述相位差計得到所述激勵信號與電池兩極響應信號的相位差值，通過差值算法得到所述電池的內(nèi)部溫度信息。所述交流電流激勵電路包括含有直流分量的交流電流激勵源、放大器、三極管和電阻，所述交流電流激勵源輸出端分別連接所述放大器的負向輸入端和所述相位差計的一個輸入端；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；所述電池負極接地。所述電池電壓檢測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，將所述電池響應電壓信號濾除直流分量后，經(jīng)所述放大器輸入所述相位差計中。所述三極管采用NM0SFET管或NPN型管。一種基于上述檢測電路的電池內(nèi)部溫度檢測方法，其包括以下步驟1)建立相位差與電池內(nèi)部溫度的關系查詢表(1)將待檢測的電池接入電池內(nèi)部溫度檢測電路，并放入溫控箱內(nèi)，準備檢測；(2)將電池在溫控箱內(nèi)放置一段時間，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；(4)通過電池電壓檢測電路檢測被測電池兩端的頻率信號，并將該頻率信號傳輸至相位差計；(5)由相位差計對加載交流電流和電池兩端的頻率信號進行相位差計算，得至IJ相位差，并記錄當前溫度；(6)判斷所有溫度采集點是否完成，若完成，則生成相位與電池內(nèi)部溫度的關系查詢表；反之，則改變溫控箱溫度，返回所述步驟(I)重新檢測；2)由交流電流激勵電路加載交流電流到待檢測電池，電池在放電或充電過程中每隔一段時間檢測一次相位差，然后根據(jù)相位與電池內(nèi)部溫度查詢表、差值算法和測得的相位差得到當前電池內(nèi)部溫度。本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點本實用新型由于采用直接通過測量和計算電池的特性來得到電池的溫度，此溫度與傳統(tǒng)的外置式溫度計相比能夠更快的預知電池的溫度，從而提前預測電池的安全狀態(tài)避免危險的發(fā)生以及避免電池受到損害，提升電池的健康度。本實用新型可以廣泛在電池溫度檢測中應用。

圖I是本實用新型的檢測電路整體結構示意圖；圖2是本實用新型的檢測電路整體電路原理不意圖；圖3是本實用新型建立相位與電池內(nèi)部溫度關系查詢表的流程示意圖；圖4是本實用新型在電池陽極特性頻率范圍為40 IOOHz時，電池陽極相移與溫度的關系曲線圖圖5是本實用新型在電池陰極特性頻率范圍為10 30Hz時，電池陰極相移與溫度的關系曲線圖。
具體實施方式
本實用新型是基于鋰電池陽極和陰極對于具體頻率信號響應的相移隨電池溫度變化的對應關系，而實時測量電池相移，進而預測電池內(nèi)部溫度的檢測方法。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖I、圖2所示，本實用新型的電池內(nèi)部溫度檢測電路包括待檢測的電池I、交流電流激勵電路2、電池電壓檢測電路3和相位差計4，電池I兩端分別連接交流電流激勵電路2和電池電壓檢測電路3，交流電流激勵電路2將含有直流分量的交流電壓信號轉變?yōu)榻涣麟娏餍盘柡?，激勵電池I ;電池電壓檢測電路3用于檢測電池I對交流電流激勵電路2的響應信號。交流電流激勵電路2的激勵信號輸入相位差計4，電池電壓檢測電路3檢測到的響應信號也輸入相位差計4，經(jīng)相位差計4進行相位差運算后，得到激勵信號與電池I兩極響應信號的相位差值，通過現(xiàn)有技術中的差值算法即可得到電池I的內(nèi)部溫度信息。上述實施例中，如圖2所示，交流電流激勵電路2包括含有直流分量的交流電流激勵源5、放大器A0、三極管QO和電阻R0，交流電流激勵源5輸出端分別連接放大器AO的負向輸入端和相位差計4的一個輸入端；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負極接地。放大器A0，三極管QO及電阻RO構成負反饋電路，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負向輸入端輸入的交流信號源比較后,輸出調節(jié)三極管QO的導通量，以實現(xiàn)輸出穩(wěn)定的交流電流。[0018]上述各實施例中，如圖2所示，電池電壓檢測電路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響應電壓信號濾除直流分量后，經(jīng)放大器UO將信號放大，然后輸入相位差計4中。上述各實施例中，三極管QO可以采用NM0SFET管或NPN型管。如圖3所示，本實用新型的電池內(nèi)部溫度檢測方法包括以下步驟I)建立相位差與電池內(nèi)部溫度的關系查詢表(I)將待檢測的電池接入電池內(nèi)部溫度檢測電路，并放入溫控箱內(nèi)，準備檢測；(2)將電池在溫控箱內(nèi)放置一段時間，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，電池放置時間是由電池的體積及溫控箱的控溫能力決定。(3)當電池表面溫度與電池內(nèi)部溫度一致時，由交流電流激勵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；(4)通過電池電壓檢測電路檢測被測電池兩端的頻率信號，并將該頻率信號傳輸至相位差計；(5)由相位差計對加載交流電流和電池兩端的頻率信號進行相位差計算，得到相位差，并記錄當前溫度；(6)判斷所有溫度采集點是否完成，若完成，則生成相位與電池內(nèi)部溫度的關系查詢表；反之，則改變溫控箱溫度，返回步驟(I)重新檢測。2)由交流電流激勵電路加載交流電流到待檢測電池，電池在放電或充電過程中每隔一段時間檢測一次相位差，然后根據(jù)步驟I)中的相位與電池內(nèi)部溫度查詢表、差值算法和測得的相位差得到當前電池內(nèi)部溫度。綜上所述，本實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，從而得到電池對激勵信號的響應，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而產(chǎn)生的變化。由于電池的兩極對各自特征頻率的激勵信號的響應都存在不同程度的相移，并且與電池的溫度成相關性(如圖4、圖5所示)。因此，本實用新型通過對電池兩極加載激勵源，采集電池兩極電池電壓的變化(反饋)，經(jīng)過對激勵源信號與電池兩極電壓變化信號的相位差得到具體的差值。本實用新型是直接通過測量和計算電池的特性來得到電池的溫度，此溫度與傳統(tǒng)的外置式溫度計相比能夠更快的預知電池的溫度，從而提前預測電池的安全狀態(tài)避免危險的發(fā)生以及避免電池受到損害，提升電池的健康度。本實用新型還可以進行電池交流內(nèi)阻測量。上述各實施例僅用于說明本實用新型，各部件的連接和結構都是可以有所變化的，在本實用新型技術方案的基礎上，凡根據(jù)本實用新型原理對個別部件的連接和結構進行的改進和等同變換，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。
權利要求1.一種電池內(nèi)部溫度檢測電路，其特征在于它包括待檢測的電池、交流電流激勵電路、電池電壓檢測電路和相位差計，所述電池兩端分別連接所述交流電流激勵電路和電池電壓檢測電路，所述交流電流激勵電路將含有直流分量的交流電壓信號轉變?yōu)榻涣麟娏餍盘柡螅钏鲭姵?；所述電池電壓檢測電路用于檢測所述電池對所述交流電流激勵電路的響應信號；所述交流電流激勵電路的激勵信號輸入所述相位差計，所述電池電壓檢測電路檢測到的響應信號也輸入所述相位差計，經(jīng)所述相位差計得到所述激勵信號與電池兩極響應信號的相位差值，通過差值算法得到所述電池的內(nèi)部溫度信息。
2.如權利要求I所述的一種電池內(nèi)部溫度檢測電路，其特征在于所述交流電流激勵電路包括含有直流分量的交流電流激勵源、放大器、三極管和電阻，所述交流電流激勵源輸出端分別連接所述放大器的負向輸入端和所述相位差計的一個輸入端；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；所述電池負極接地。
3.如權利要求I所述的一種電池內(nèi)部溫度檢測電路，其特征在于所述電池電壓檢測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，將所述電池響應電壓信號濾除直流分量后，經(jīng)所述放大器輸入所述相位差計中。
4.如權利要求2所述的一種電池內(nèi)部溫度檢測電路，其特征在于所述電池電壓檢測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，將所述電池響應電壓信號濾除直流分量后，經(jīng)所述放大器輸入所述相位差計中。
5.如權利要求I或2或3或4所述的一種電池內(nèi)部溫度檢測電路，其特征在于所述三極管采用NMOSFET管或NPN型管。
專利摘要本實用新型涉及一種電池內(nèi)部溫度檢測電路，其特征在于它包括待檢測的電池、交流電流源激勵電路、電池電壓檢測電路和相位差計，所述電池兩端分別連接所述交流電流激勵電路和電池電壓檢測電路，所述交流電流激勵電路將含有直流分量的交流電壓信號轉變?yōu)榻涣麟娏餍盘柡?，激勵所述電池；所述電池電壓檢測電路用于檢測所述電池對所述交流電流激勵電路的響應信號；所述交流電流激勵電路的激勵信號輸入所述相位差計，所述電池電壓檢測電路檢測到的響應信號也輸入所述相位差計，經(jīng)所述相位差計得到所述激勵信號與電池兩極響應信號的相位差值，通過差值算法得到所述電池的內(nèi)部溫度信息。本實用新型可以廣泛在電池溫度檢測中應用。
文檔編號G01K7/00GK202676309SQ20122021761
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權日2012年5月15日
發(fā)明者戴久蓮 申請人:上海福睿電子科技有限公司