一种电池模块预警方法和系统及火灾探测装置

文档序号:798880 发布日期:2021-04-13 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种电池模块预警方法和系统及火灾探测装置 (Battery module early warning method and system and fire detection device ) 是由 刘皓 杨凯 赖铱麟 张明杰 高飞 范茂松 耿萌萌 渠展展 于 2020-12-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种电池模块预警方法和系统及火灾探测装置,包括:测量电池模块热特性参数,提取电池模块热特性特征值,将其代入电池模块热特征参数数据库进行一级参数比对;经过一级参数比对后,若对比结果中具有非正常温度分布的电池模块,则对具有非正常温度分布的电池模块的热特性特征值代入电池模块热特性特征参数数据库进行二级参数比对;否重新进行一级参数比对;经过二级参数比对后,若对比结果中具有短期内具有热失控风险的电池模块,则调整传感器的采样频率至0.5Hz,否重新进行二级参数比对。本发明对锂离子电池进行温度及可燃气体实时探测,判定锂电池出现安全事故的可能性,判断锂电池热失控风险,制定探测策略,提升火灾探测精度。(The invention discloses a battery module early warning method and system and a fire detection device, wherein the method comprises the following steps: measuring thermal characteristic parameters of the battery module, extracting thermal characteristic values of the battery module, and substituting the thermal characteristic values into a thermal characteristic parameter database of the battery module to perform primary parameter comparison; after the first-level parameter comparison, if the battery module with abnormal temperature distribution exists in the comparison result, substituting the thermal characteristic feature value of the battery module with abnormal temperature distribution into a thermal characteristic feature parameter database of the battery module to perform second-level parameter comparison; if not, the first-level parameter comparison is carried out again; after the second-stage parameter comparison, if the comparison result has a battery module with a thermal runaway risk in a short period, adjusting the sampling frequency of the sensor to 0.5Hz, and if not, performing the second-stage parameter comparison again. The invention detects the temperature and combustible gas of the lithium ion battery in real time, judges the possibility of safety accidents of the lithium ion battery, judges the thermal runaway risk of the lithium ion battery, formulates a detection strategy and improves the fire detection precision.)

一种电池模块预警方法和系统及火灾探测装置

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域,涉及一种电池模块预警方法和系统及火灾探测装置。

背景技术

锂离子电池自从于上世纪70年代问世以来,已经得到了迅猛的发展,考虑到其比能量大、输出电压高、循环寿命长等优点,锂离子电池已经被广泛应用到数码、家电等多个方面。近十年来随着能源问题日益严峻,锂离子电池更是在电动汽车和电化学储能上得以飞速发展。

然而锂离子电池本身存在着不能忽视的安全隐患,随着锂离子电池能量密度等参数的提高,锂离子电池的安全性问题也越发尖锐。准确的火灾探测技术,有效的锂离子电池灭火技术,将是减少电池火灾损失的重要途径。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题,提供一种电池模块预警方法和系统及火灾探测装置。

为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:

一种电池模块预警方法,包括以下步骤:

测量电池模块热特性参数,提取电池模块热特性特征值,将其代入电池模块热特征参数数据库进行一级参数比对;

经过一级参数比对后,若对比结果中具有非正常温度分布的电池模块,则对具有非正常温度分布的电池模块的热特性特征值代入电池模块热特性特征参数数据库进行二级参数比对;否重新进行一级参数比对;

经过二级参数比对后,若对比结果中具有短期内具有热失控风险的电池模块,则调整传感器的采样频率至0.5Hz,否重新进行二级参数比对。

一种电池模块预警系统,包括:

非正常温度电池模块筛选单元,所述非正常温度电池模块筛选单元用于将电池模块的热特性特征值代入电池模块热特征参数数据库进行一级参数比对,筛选出非正常温度分布的电池模块;

短期内具有热失控风险的电池模块筛选单元,所述短期内具有热失控风险的电池模块筛选单元用于将非正常温度分布的电池模块的热特性特征值代入电池模块热特征参数数据库进行二级参数比对,筛选出短期内具有热失控风险的电池模块;并向温度传感器发出指令,调整传感器的采样频率至0.5Hz。

一种电池模块预警系统,包括:

处理器,适于实现各指令;以及

存储设备,适于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行:

测量电池模块热特性参数,提取电池模块热特性特征值,将其代入电池模块热特征参数数据库进行一级参数比对;

经过一级参数比对后,若对比结果中具有非正常温度分布的电池模块,则对具有非正常温度分布的电池模块的热特性特征值代入电池模块热特性特征参数数据库进行二级参数比对;否重新进行一级参数比对;

经过二级参数比对后,若对比结果中具有短期内具有热失控风险的电池模块,则调整传感器的采样频率至0.5Hz,否重新进行二级参数比对。

一种计算机可读存储设备,其中存储有多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行:

测量电池模块热特性参数,提取电池模块热特性特征值,将其代入电池模块热特征参数数据库进行一级参数比对;

经过一级参数比对后,若对比结果中具有非正常温度分布的电池模块,则对具有非正常温度分布的电池模块的热特性特征值代入电池模块热特性特征参数数据库进行二级参数比对;否重新进行一级参数比对;

经过二级参数比对后,若对比结果中具有短期内具有热失控风险的电池模块,则调整传感器的采样频率至0.5Hz,否重新进行二级参数比对。

一种火灾探测装置,包括:

温度传感器,所述温度传感器设置于电池中心部位与电池负极柱上;

烟雾传感器,所述烟雾传感器设置于电池箱内;

可燃气体传感器,所述可燃气体传感器设置于电池箱内;

以及主机,所述主机包括存储器、处理器以及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时采用电池模块预警方法,所述方法包括:

测量电池模块热特性参数,提取电池模块热特性特征值,将其代入电池模块热特征参数数据库进行一级参数比对;

经过一级参数比对后,若对比结果中具有非正常温度分布的电池模块,则对具有非正常温度分布的电池模块的热特性特征值代入电池模块热特性特征参数数据库进行二级参数比对;否重新进行一级参数比对;

经过二级参数比对后,若对比结果中具有短期内具有热失控风险的电池模块,则调整传感器的采样频率至0.5Hz,否重新进行二级参数比对。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

本发明电池模块的预警方法,将测量电池模块的热特性特征值代入电池模块热特征参数数据库进行一级参数比对。若一级参数比对结果中具有非正常温度分布的电池模块,则将具有非正常温度分布的电池模块的热特性特征值代入电池模块热特性特征参数数据库进行二级参数比对;否则重新进行一级参数比对;若二级参数比对结果中具有短期内具有热失控风险的电池模块,则进行报警,调整传感器的采样频率;否则重新进行二级参数比对。本发明通过数值比对,对电池模块的安全等级进行二次划分,从而筛选出具有短期内具有热失控风险的电池模块,并进行报警,提升电池模组使用的安全性。本发明在工程实施中都比较容易实现,具有较高的应用价值,在电动汽车与电化学储能等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的电池模块预警方法的流程图;

图2为本发明实施例的预警逻辑图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外,若出现术语“水平”,并不表示要求部件绝对水平,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,若出现术语“设置”、“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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述:

参见图1,本发明实施例公开了一种电池模块预警方法,所述电池模块预警方法主要针对电池模块,包括以下步骤:

步骤1,首先建立电池模块热特征参数数据库

通过建立电池模块热失控模型,仿真得到电池模块热失控过程中的温度场,分析温度场的特征参数,提取电池模块热失控热特性特征值。

利用电池模块热模型进行电池模块标准工况热仿真,得到电池模块标准工况温度场,提取锂离子电池标准工况热特性特征值。

利用电池模块热失控热特性特征值与锂离子电池标准工况热特性特征值建立电池模块热特征参数数据库。

步骤2,筛选短期内具有热失控风险的电池模块

通过测量电池模块热特性参数,提取电池模块热特性特征值,将其代入数据库,首先进行一级参数比对,筛选出正常温度分布模块与非正常温度分布模块,正常温度分布模块归类为无风险电池模块;

电池模块热特性参数按照以下方法获得:

1.电偶测量

使用热电偶在电池表面设置测温点,通过采集设备采集电池温度,分析电池模块热特征参数。热电偶布置方式:每个电池侧面中心部位设置一个热电偶;

2.红外成像测量

使用红外成像设备采集电池模块温度,分析模块温度分布特征,以此特征值进行下一步的参数比对。红外成像设备布置方式:以45°的角度设置于电池模块上方。

对于非正常温度分布模块进行二级参数比对,筛选出需重点关注模块与短期内具有热失控风险的模块。通过2个层级的数值对比,将电池模块安全等级划分为无风险电池模块、需重点关注电池模块以及短期内具有热失控风险电池模块。

当电池模块处于短期内具有热失控风险时,将温度传感器采样频率由0.03Hz提升至0.5Hz,以提高火灾探测精度,快速发现火灾。

本发明实施例还公开了一种火灾探测装置,包括温度传感器、烟雾传感器、可燃气体传感器以及主机。温度传感器测量电池温度,主机通过电池模块预警方法,对电池模块进行分级,可燃气体传感器测量空间内可燃气体浓度(本实施例测量CO的浓度),当可燃气体浓度大于100ppm时,火灾探测装置传感器采样频率由0.03Hz提升至0.5Hz。

本发明一实施例提供的电池模块预警系统。该电池模块预警系统包括:处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,例如电池模块预警程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电池模块预警方法实施例中的步骤,例如图1所示的步骤。或者,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能,例如非正常温度电池模块的筛选,短期内具有热失控风险的电池模块的筛选。

本实施例的预警逻辑如下:

如图2所示,当电池模块已被判定“短期内具有热失控风险”时,同时发送三个报警信号:(1)预警设备将通过TCP通讯方式向监控系统发送报警信号,监控系统通知操作人员系统已发生严重的潜在危险。(2)预警设备通过CAN通讯方式向电池管理系统发送报警信号,电池管理系统接到信号后,切断电池与变流器间的电路;(3)预警设备通过RS-485通讯方式,向变流器发送

所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元,所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中,并由所述处理器执行,以完成本发明。

所述电池模块预警系统可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述电池模块预警系统可包括,但不仅限于,处理器、存储器。

所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块,所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块,以及调用存储在存储器内的数据,实现所述电池模块预警系统的各种功能。

所述电池模块预警系统集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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