感知“利”器｜由三星NOTE 7“王炸”引发的思考
2016-10-11 20:02:31   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，专利已不仅仅是创新的一种保护手段，它已成为商业战场中的利器。麦姆斯咨询倾情打造MEMS、传感器以及物联网领域的专利运营平台，整合全产业链知识产权资源，积极推动知识产权保护与有效利用。

2016年10月11日，三星电子在其官网发布声明，要求全球运营商和合作经销商停止Galaxy Note7手机的销售，并建议Note7用户停止使用该产品，保持手机关机状态。同时，决定召回在中国大陆地区销售的全部SM-N9300 Galaxy Note 7数字移动电话机，共计190984台（包含2016年9月14日公告首次召回的1858台产品）。基本宣告红极一时的三星NOTE 7彻底玩完。

三星公司停售NOTE 7声明

NOTE 7为何容易起火爆炸？

据报道，全球发生爆炸事故的Note 7采用了来自Samsung SDI的锂电池。而由于电池电芯内部的一个设计缺陷，当用户给Note 7充电时会遇到严重发热甚至爆炸的情况。

一般电池的构造包含：正极、负极，中间传递带电粒子的电解质，以及防止正负极接触后短路的隔膜。如果正负极之间移动的粒子是锂离子，那么就可以称为锂离子电池。

“炸弹”Note 7

著名的射击类游戏CS被网友PS了Note 7版本的炸弹

我们现在使用的手机电池大多是锂离子电池，引起锂离子电池爆炸的常见原因有两个：过热和机械损坏。

过热是锂离子电池发生爆炸最常见的原因。这通常是指外部因素引起热失控，也就是电池某一部分温度升高，进而导致其他部分温度升高，这样，电池发热部分越来越多，形成恶性循环，电池内电解质开始膨胀，蒸汽出现，最终导致电池因内压过大而爆炸。

锂离子电池过热爆炸喷出熔化液体

机械损坏是另一个原因，简单来说就是挤压引起短路。由于今天我们对于轻便越来越执着的追求，锂离子电池在设计上，其外壳和正负级之间的隔膜越来越薄，这就为电池安全埋下了隐患。因为一旦隔膜损坏，就可能引起短路，导致电芯内部产热。

锂离子电池温度测量

锂离子电池具有较高的能量密度，在充放电过程中，伴随着多种化学、电化学反应和物质传输过程，有些反应在开路的情况下仍然进行，这些过程会造成热量的产生，这些产生的热量不能完全散失到环境中就会引起电池内部热量的积累。如果热量的积累造成电池内部的高温点，就有可能引发电池的热失控。因此，温度对锂离子电池的各方面性能都有影响。

锂离子电池温度测量是研究锂离子电池温度分布和变化的重要手段，可以辅助电池单体设计、模块设计以及热管理系统的设计。

由于锂离子电池内部中心温度不容易测量，此前多是在实验时测得不同时间电池在放电时的表面温度，由三维非稳态热传导问题反求出电池中心温度，这种推出的中心温度不能准确反应出锂离子电池内部中心温度的状况。传统的热电偶测温方式，因为存在测量精度低、测量不稳定、带电测量不安全和测量探头体积大等缺点，不能有效安全的测量锂离子电池的内部实时温度。

【推荐发明专利】

《一种锂离子电池内部温度的测量装置和测量方法》

【本专利发明内容】

本发明的目的是设计一种锂离子电池内部温度的测量装置和测量方法，提供一种基于荧光寿命检测温度的方法和荧光光纤温度测量装置。

本发明的测温原理是基于稀土荧光物质的材料特性实现的，某些稀土荧光物质受紫外线照射并激发后，在可见光谱中发射线状光谱，即荧光及其余辉（余辉为激励停止后的发光）。荧光余辉的衰变时间常数是温度的单值函数，通常温度越高，时间常数越小。只要测得时间常数的值，就可以求出温度。应用这种方法测温的最大优点，就是被测温度只取决于荧光材料的时间常数，而与系统的其他变量无关，例如光源强度的变化、传输效率、耦合程度的变化等都不影响测量结果，较光强测温法和波长解调法原理上有明显优势。

该测量装置，包括箱体，其特征在于箱体内设有荧光激发光源、光源驱动电路、光路耦合系统，荧光信号探测及处理系统，箱体上设有荧光光纤测温探头和显示系统。

光源驱动电路用于产生周期性电脉冲来驱动LED光源，使其产生相应的激励脉冲光波，该光源驱动电路由单片机控制。

光路耦合系统包括滤波片、耦合透镜和结构件，滤波片和耦合透镜固定在结构件上，结构件固定在箱体内，以实现光路耦合要求的精确定位。

荧光光纤测温探头采用细芯径耐腐蚀荧光光纤。

【技术优势】

本发明的测量装置的优点：

1. 测量范围大，可实现温度‑50～350℃温度范围的测量，测量精度高，可实现精度高于±0.5℃；

2. 测量装置用的测温探头的结构设计简单合理，制造成本低；

3. 测温探头尺寸小，柔韧性好，耐高温，可实现探头直径0.1mm，弯曲半径最小到5mm以下，不同测温探头和不同信号检测模块均可以互换，测温探头和信号检测模块替换后不需要校正，测温探头无金属材料，具有完全的电绝缘性，不受高压、强电磁场的影响，抗化学腐蚀和无污染；

4. 在重复的热循环下，测温探头的材料和结构非常稳定，测温探头的性能对光信号的变化不敏感，使用寿命长；

5. 可以对锂离子电池内部温度进行实时、高精度、多点探测，可以直接获得锂离子电池内部温度场的三维分布，从而更科学有效的建立锂离子电池内部温度场的三维模型。

【附图】

基于荧光寿命检测的光纤温度测量装置组成示意图

荧光光纤测温探头示意图

锂离子电池内部温度单点测量装置组成示意图

锂离子电池内部温度三点测量装置组成示意图

锂离子电池内部温度六点测量装置组成示意图

锂离子电池内部温度多点三维测量装置组成示意图

附图标号说明：1‑光纤探头，2‑光纤，3、4、9‑聚焦耦合透镜，5‑LED，6‑温度值显示器(即显示部分)，7‑电子电路部分，8‑荧光信号探测及处理系统，10‑滤波片，11‑箱体，12‑涂覆层，13‑包层，14‑荧光材料，15‑防腐蚀保护层，16‑纤芯，17‑铜套管，18‑密封圈，19‑结构件，20‑开关，21‑锂电池。

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麦姆斯咨询 殷飞

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