[实用新型]一种用于电芯膨胀力测试的数字传感器

说明书

本实用新型涉及一种用于电芯膨胀力测试的数字传感器，包括压力传感模块、数字放大模块和接线模块，特点是：压力传感模块设有压力传感区，压力传感区的内部安装有弹性体和组桥电路，数字放大模块包括DC转DC单元、MCU单元、ADC单元、通讯单元、ISP接口与URAT，接线模块包括电源线、RS485通讯线和传感器ID识别芯片，传感器ID识别芯片与数字放大器的ISP接口相连。本实用新型通过将数字放大器集成在传感器内部改善了产品的集成性能，采用RS485通讯方式与上位机交互满足直接数字通讯的要求，采用内置和外置站号结合的方式使传感器满足互换性要求，并且使用更为简单便捷。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种用于电芯膨胀力测试的数字传感器。

背景技术

锂电池随着电动汽车行业的迅速发展也得到了更为广泛的应用，锂电池的循环和安全问题也逐渐成为了行业研究的重点。锂电池具有呼吸作用，其电芯分为铝壳电芯、软包电芯和圆柱电芯三种，电芯作为锂电池的蓄电部分，具有充电厚度膨胀、放电厚度收缩的固有特性，现有技术通常利用传感器测量锂电池的电芯膨胀力。

现有技术的电芯膨胀力传感器具有两大特点：一是为了保证电芯膨胀力传感器的互换性要求，满足与电芯任意组合使用，对每个传感器的灵敏度、线性等技术指标都具有很高的精度要求，造成了传感器的制作工艺复杂、生产难度大；二是为了实现传感器的数字通讯要求，传感器需要搭配数字放大器来实现与上位机的数字通讯，产品的集成性能较差，现场使用不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、集成性高、性能一致性好、测量精度高的用于电芯膨胀力测试的数字传感器。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该用于电芯膨胀力测试的数字传感器，包括压力传感模块、数字放大模块和接线模块，其特征在于：所述压力传感模块设有压力传感区，所述压力传感区的内部安装有弹性体和与弹性体相连接的组桥电路，所述组桥电路与数字放大模块相连，所述数字放大模块包括DC转DC单元、MCU单元、ADC单元、通讯单元、ISP接口与URAT，所述接线模块包括电源线、RS485通讯线和传感器ID识别芯片，所述ISP接口的两个接口分别通过L1-公共地线和L2-1线总线与传感器ID识别芯片相连。本实用新型的压力传感模块用于检测锂电池的电芯膨胀力的大小，当电芯膨胀或收缩时，将引起压力传感区内部的弹性体发生形变，进而引起弹性体的阻值发生变化，实现将压力信号转化为电信号，并通过组桥电路实现与数字放大模块的信号传输，数字放大模块的DC转DC单元用于将高压的直流电变换为低压的直流电，MCU单元起控制作用，ADC单元用于将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，以便数字系统进行计算、处理、存储、控制和显示，通讯单元用于与上位机进行交互，ISP接口和UART均为RS232的TTL电平串口，作为数字放大模块的输入端和输出端，接线模块的RS485通讯线用于传输控制信号。

作为优选，本实用新型的压力传感区的内部弹性体采用40CrMoNiA或2Cr13等常见的弹性体制作材料制成。40CrMoNiA或2Cr13材料都具有较好的稳定性，利用集成电路工艺在弹性体沿变形方向对称贴上相同阻值的四组应变片，并将应变片接成组桥电路，当弹性体因电芯的膨胀或收缩而引起受到的压力变化时，能使应变片的电阻产生与被测压力成正比的变化，再通过组桥电路进行合理的电路补偿，得到相应的电信号输出。

作为优选，本实用新型的数字放大模块的通讯单元采用RS485通讯方式与上位机交互。RS485采用平衡发送和差分接收的方式实现通信，具有较强的抗共模干扰的能力，并且支持多点数据通信。

作为优选，本实用新型的数字放大模块内置有站号。实际应用中，在与本实用新型配套使用的膨胀力测试系统中也增加了一个站号的存储芯片，并能根据需要设定好该储存芯片的站号，当本实用新型传感器与测试系统连接时，数字放大模块内置的站号将被自动更新，不再受制于数字放大模块内置的站号，实现数字通讯的要求，通过这种站号内置和外置相结合的方式使传感器满足互换性要求。