一种垫片、温度分布的测量装置的制作方法

1.本发明涉及温度测量和监控的技术领域，特别涉及一种垫片、温度分布的测量装置。


背景技术：

2.动力电池已经广泛应用于电动汽车和储能系统中，电池系统由多个电池单体串并联组合而成，占据一定空间体积。电池在使用过程中，会产生热量，温度升高，为了确保安全，需要检测电池的温度，防止温度过高、损坏电池甚至产生热失控现象，引起火灾等事故。
3.目前电池管理系统采用的温度传感器是点状结构，只能测量该点附近的温度。如果要测量一个空间体积很大的系统，只能在系统中布置很多温度传感器，系统同时测量各传感器的信号，用计算机或数字电路判断系统是否有异常情况。传感器的连接十分复杂，材料成本和安装成本都很高，而且无论放置多少传感器，都只是对系统进行点状式局部的温度测量，始终存在很多测不到的位置。而且温度传感器也有可能失效，造成“漏测”或者“误测”的情况。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供一种垫片、温度分布的测量装置，所采用的技术方案如下：
5.本发明提供一种垫片，包括：温感层，所述温感层温度升高时，电阻值降低；电阻层，所述电阻层设置有两个，两个所述电阻层分别位于所述温感层的相对两面；测量部，所述测量部设置有多个，每两个所述测量部为一组，每一组所述测量部分别位于所述电阻层的对边上，每一组的两个所述测量部位于不同的所述电阻层上。
6.本发明的实施例至少具有以下有益效果：本发明中，温感层设置于电阻层之间，温感层的某些位置随着被测物体温度的升高，电阻降低，通过测量电阻降低的幅度以及电阻降低的位置，得到过热点的温度和位置，测量精确、适用性强。
7.本发明的某些实施例中，所述电阻层为碳膜电阻，所述碳膜电阻外覆合金涂层。
8.本发明的某些实施例中，所述垫片还包括绝缘层，所述绝缘层能够导热，所述绝缘层设置有两个，两个所述绝缘层分别与两个所述电阻层连接，所述绝缘层外侧用于与被测量表面接触。
9.本发明的某些实施例中，所述测量部为测量电极，所述测量电极设置有四个，四个所述测量电极分别为第一测量电极、第二测量电极、第三测量电极与第四测量电极，所述第一测量电极与所述第二测量电极分别位于垫片的左、右对边，所述第三测量电极与所述第四测量电极分别位于垫片的上、下对边。
10.本发明的某些实施例中，所述测量电极为金属片或条状涂层，所述测量电极固定连接在所述电阻层上。
11.本发明的某些实施例中，所述垫片柔软，所述垫片能够贴合在被测表面上。
12.本发明的某些实施例中，所述电阻层与所述温感层之间通过热压固定连接，所述电阻层与所述绝缘层之间通过热压固定连接。
13.本发明提供一种温度分布的测量装置，包括：外部电路，所述外部电路包括电源、电流计、电压计；上述的垫片，所述垫片与所述外部电路连接；第一切换开关，所述第一切换开关用于将任意一组的所述测量部连接到所述外部电路中，使所述垫片和所述外部电路形成闭合回路。
14.本发明的实施例至少具有以下有益效果：本发明中，垫片与外部电路连接，垫片受热时，电路中的电阻产生变化，通过电流计测量电路中的电流，反映出过热点的温度，通过电压计测量电路中不同元件的电压，得到过热点的位置，测量准确，结构简单。
15.本发明的某些实施例中，所述外部电路与所述垫片通过导线连接，所述导线一端连接于所述测量部，另一端连接于所述第一切换开关。
16.本发明的某些实施例中，所述温度分布的测量装置还包括第二切换开关，所述第二切换开关一端连接所述电压计，另一端连接垫片，所述第二切换开关用于将电压计与待测元件并联。
17.本发明的某些实施例中，所述外部电路还包括第一切换开关，所述第一切换开关用于将任意一组的所述测量部连接到所述外部电路中，使所述垫片和所述外部电路形成闭合回路。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是本发明一种垫片的结构示意图；
21.图2是本发明一种垫片的内部结构示意图；
22.图3是本发明一种垫片的俯视图；
23.图4是本发明一种垫片a-a截面图；
24.图5是本发明一种温度分布的测量装置的等效电路图。
25.附图标记：1、温感层；2、电阻层；3、绝缘层；4、第二测量电极；5、电源；6、电流计；7、电压计；8、第一切换开关；9、第四测量电极；10、第一测量电极；11、第三测量电极；12、第四等效电阻；13、第二等效电阻；14、第一等效电阻；15、第三等效电阻；16、第二切换开关；17、第一节点；18、第二节点；19、第三节点；20、第四节点。
具体实施方式
26.本部分将结合图1至图5详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.本发明实施例提供一种垫片，包括温感层1、电阻层2、测量部。温感层1温度升高时，电阻降低。当待测物体的某一处温度升高时，温感层1对应的位置温度升高，电阻值变低。具体地，温感层1常温的电阻控制在1k至10k欧姆之间，负温度系数在-2％至-6.5％之间。
30.温感层1的设置避免了现有的“点状式多温度传感器”组成的温度测量系统，能够有效地提高系统可靠性，避免漏测或者误测。
31.当待测物体为电池系统时，由于电池系统由多个电池串、并联组成，多个电池形成较大的面积范围。在使用过程中，需要精确测量出过热的某个点，确保使用人员对于电池系统可能出现故障的位置有清晰的认识，以提高电池系统的安全性、可靠性。
32.具体地，温感层1具有一定的测量面积，保证测量面积大于或等于待测面积，避免遗漏待测物体的过热点。通过温感层1电阻的变化，能够得出过热点的温度以及过热点在待测物体表面二维平面中的具体位置。
33.电阻层2设置有两个，两个电阻层2分别与温感层1的相对两面连接。垫片使用过程中，由于热量需要充分传递到温感层1，使温感层1的电阻值发生变化，进而完成测量，因此，热量能够顺利穿过电阻层2，电阻层2能够导热。
34.温度变化对电阻层2的电阻值影响较小，当温感层1单独接入电路时，由于待测物体温度变化导致电路中的电阻值变化，进而使电路中的电流发生变化。观测电流值能够间接反映出温感层1温度最高处的电阻值，通过温感层1的材料性能得到待测物体温度过热处的温度值。
35.设置有电阻层2时，电路从原有的只有温感层1一个电阻元件，扩充为多个电阻元件串联的电路。由于待测物体的过热处位置可能存在于待测物体的任何一处，使大电流流过温感层1的位置不同，进而使垫片接入电路中的电阻产生变化，最终通过接入电路中的元件间接测量待测物体过热处位于二维平面的具体位置。
36.在一些示例中，电阻层2为碳膜电阻，碳膜电阻外覆合金涂层。在保证导电性的前提下，导热性能良好，并且，受热过程中电阻不易变化。具体地，两个电阻层2对边总电阻控制在5000至50000欧姆之间，当通过电路参数得出待测物体过热点的温度和具体位置时，需要根据电阻层的具体材质和电阻值进行针对性换算。
37.在一些示例中，垫片设置有多个测量部，通过连接测量部能够将垫片中的温感层1、电阻层2接入相应电路中。具体地，每两个测量部为一组，每一组测量部分别位于电阻层2的对边上，保证连入电路时，电流能够流经过垫片整体，形成回路。每一组的两个测量部位于不同的电阻层2上，使两个电阻层2能够通过串联接入电路，便于确定过热点的位置。
38.具体地，测量部导电率高，能够使电流顺利通过。测量部为金属片，金属片与电阻层2固定连接，导线通过焊接的方式固定在金属片上。或者，测量部为条状涂层，涂层设置于电阻层2的边缘上。
39.在一些示例中，垫片为矩形，温感层1、电阻层2相应的为矩形，测量部为测量电极，为测量待测物体过热点的具体位置，在二维空间至少设置两组测量电极形成两个电流流向。
40.具体地，测量电极设置有四个，即第一测量电极、第二测量电极、第三测量电极和第四测量电极，第一测量电极与第二测量电极为一组，第三测量电极与第四测量电极为一组，第一测量电极10与第二测量电极4分别位于垫片的左、右对边，且第一测量电极位于顶部电阻层2上，第二测量电极位于底部电阻层2上；第三测量电极11与第四测量电极9分别位于垫片的上、下对边，且第三测量电极11位于顶部电阻层2上，第四测量电极9位于底部电阻层上。电路连通后，通过串联电路的分压原理得到过热点在两个方向上的具体位置，再将两个方向上的位置综合得到过热点在二维空间的位置。
41.在一些示例中，垫片为圆形，温感层1、电阻层2相应的为圆形，测量电极位于电阻层2的边缘位置，每一组的两个测量电极分别位于不同的电阻层2上，每一组的两个测量电极分别位于圆周的对侧。
42.在一些示例中，垫片包括绝缘层3，绝缘层3设置有两个，每个电阻层2外连接一个绝缘层3，垫片通过绝缘层3贴合在待测物体上。待测物体发出的热量需要通过绝缘层3和电阻层2传递到温感层1上，因此，绝缘层3能够导热。
43.绝缘层3一面与电阻层2连接，另一面与待测物体表面接触。绝缘层3对电绝缘，两个绝缘层3将导电的电阻层2、温感层1覆盖在绝缘层3范围内部，避免垫片在接入电路后电能通过导电材料意外损失，影响测量准确性。设置绝缘层3也提高了安全性，防止使用者因意外触碰垫片而触电。同时，当测垫片用于测量电池系统的温度时，避免垫片中的测量电流影响电池系统的正常工作。
44.在一些示例中，由于待测物体的待测面可以是平整的平面也可以是不规则的复杂曲面，垫片质软，软质的垫片能够充分贴合在各种不同的待测物表面，避免漏检和测量不准确的情况。
45.具体地，垫片需要牢固地固定在待测物体的表面，绝缘层3通过粘胶粘贴于待测物体的表面，或者，垫片上设置有固定带，固定带将垫片固定在待测物体的表面。
46.在一些示例中，电阻层2与温感层1之间通过热压固定连接，电阻层2与绝缘层3之间通过热压固定连接。或者电阻层2与温感层1之间、电阻层2与绝缘层3之间通过粘胶固定连接。
47.本发明实施例提供一种温度分布的测量装置，温度分布的测量装置包括外部电路、垫片以及第一切换开关8，外部电路包括电源5、电流计6、电压计7，垫片与外部电路连接，温度分布的测量装置通过外部电路中测量的参数进行过热点的测量。电源5为电路供
电，当测量部设置有两组时，通过将不同组的测量部接入，能够形成两个不同的串联电路，即通过待测物体的过热点将电阻层2按同一组测量部连线的方向分为两部分，可以理解的是，由于测量部为两组，则存在一个过热点时，每个电阻层2沿两种电流流向有不同的阻值分割方式。
48.在待测物体存在过热点时，通过调节第一切换开关8，能够控制第一测量电极10和第二测量电极4接入电路，或者控制第三测量电极11和第四测量电极9接入电路，完成过热点温度以及位置的测量。具体地，当测量部设置有两组时，第一切换开关8具有两个调节位置，第一切换开关8在不同的调节位置将不同组的测量部接入外部电路中。
49.具体地，当垫片左边的第一测量电极10与垫片右边的第二测量电极4接入电路时，第一等效电阻14与第二等效电阻13接入电路，形成串联电路；当垫片上边的第三测量电极11与垫片下边的第四测量电极9接入电路时，第三等效电阻15与第四等效电阻12接入电路，形成串联电路。
50.在使用过程中，外部电路、垫片形成闭合回路。外部电路中的电流计6测量不同串联电路中的电流，通过电流值以及温感层1的材料性质得到待测物体过热点的温度。通过电压计7测量的串联电路电压以及串联电路分压原理，能够得出待测物体过热点沿当前电流方向的位置。
51.在一些示例中，测量部上设置有导线，导线与测量部固定连接，为了使垫片方便地连接到测量电路中，垫片上引出导线，导线的数量与测量部的数量相同。
52.在一些示例中，外部电路包括第二切换开关16，当第一切换开关8在不同的调节位置时，形成不同的电路，而不同的电路中需要对不同的元件进行电压的测量。通过调节第二切换开关16将电压计7并联到不同串联电路中的待测元件上，进行电压测量，检测不同串联电路中的分压情况，最终得到过热点在二维平面的具体位置。
53.具体地，第二切换开关16能够连接四个节点，第一节点17、第二节点18、第三节点19、第四节点20，第一节点17连通第三测量电极11，第二节点18连通第四测量电极9，第三节点19连通第一测量电极10，第四节点20连通第二测量电极4。当第一等效电阻14与第二等效电阻13接入串联电路时，电流从顶层的电阻网络左侧流经中间负温度系数的温感电阻薄膜层到达底层电阻网络右侧，其电流大小受中间温感电阻薄膜层的电阻大小影响而变化，测量该电流即可计算出垫片的最高温度值。同时，通过第二切换开关16分别接到第一节点17、第二节点18，测量第三测量电极11和第四测量电极9的电压，即可根据串联电阻的分压原理，计算出最高温度点在横向方向的位置。
54.同理，当第三等效电阻15与第四等效电阻12接入电路时，测量对应电流，再次计算获得最高温度值。同时，通过第二切换开关16分别接到第三节点19、第四节点20的位置，测量第一测量电极10和第二测量电极4的电压，即可根据串联电阻的分压原理，计算出最高温度点在纵向方向的位置。电流计和电压计通过模数转换电路转换成数字信号，通过数字逻辑控制电路发出报警信号和数字信号给监测系统。
55.在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特
征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。