一种电池热失控探测新方法及装置与流程

    专利2025-03-13  5


    本发明涉及电池探测,具体涉及一种电池热失控探测新方法及装置。


    背景技术:

    1、新能源汽车的安全问题受到越来越多的关注,经统计因锂电池的热失控导致的新能源汽车着火问题占比最高。锂电池的热失控实时监测和及时的安全预警,对增加逃生安全时间意义重大。

    2、当前动力或储能电池通常采用ntc的温度采样方法,其购置成本较高,且存在因腐蚀等问题带来可靠性差,以及距离采样点较远的电芯发生热失控可能无法及时发现和报警的不足。此外,若每个电池单体均布置采样点可能造成采样线数量庞大,带来安全风险。因此当前无论是动力电池系统还是储能电池系统,通常仅在一部分电芯上布置ntc温度采样点,不能监测全部的电芯。

    3、基于此,急需一种电池热失控探测新方法及装置,能够在不破坏电池结构的基础上能够监测到系统内每个电池,且具有低成本、高可靠的特点。


    技术实现思路

    1、本发明的目的之一在于提供一种电池热失控探测新方法及装置,能够在不破坏电池结构的基础上实现对电池的全方位监控,减低对应的探测成本以及提高对应的监控的可靠性。

    2、为了达到上述目的,提供了一种电池热失控探测新方法,包括以下步骤:

    3、s1、在锂电池中的各个子电池的防爆阀的上方布置光纤传感器,所述各个子电池上的光纤传感器之间通过光纤串联在一起,形成对应的光纤链条;

    4、s2、所述光纤链条的两端分别与激光光源和光纤信号解调器进行相连;

    5、s3、启动激光光源,通过光纤传感器,对各个子电池所对应的温度变化进行实时探测;

    6、s4、通过光纤信号解调器对解调出来的波长信号同波长阈值进行比较判断,当所述光纤信号解调器解调出波长信号大于波长阈值时,则判断某一子电池的温度存在异常,并识别出对应的光纤传感器探测到的光纤传感器温度;

    7、s5、根据识别出来的光纤传感器温度,确定温度异常的子电池位置,并基于预设的电池安全判断策略,对该异常的子电池所对应的电池安全等级信息进行确定;

    8、s6、将该温度异常的子电池的电池安全等级信息以及子电池位置发送给服务端,所述服务端根据电池安全等级信息以及子电池位置信息,生成对应的预警处理方案。

    9、本方案的原理及效果:在本方案中,通过光纤传感器对锂电池中的各个子电池的温度变化进行实时探测,为了能够实现固定,在对应的子电池的防爆阀的上方进行光纤传感器的布置,同时通过光纤将各个子电池上的光纤传感器进行串联起来,形成光纤链条;

    10、然后将光纤链条的两端同时与激光光源和光纤信号调节器进行相连,在启动激光光源后,激光就会通过光纤依次在光纤链条上穿行,此时光纤信号解调器就会对波长信号进行实时解调,在解调出对应的波长信号后,通过解调出来的波长信号,与预设的波长阈值进行比较,当波长信号大于波长阈值时,则判断某一光纤传感器所对应的子电池的温度存在异常,此时识别出对应的光纤传感器探测到的光纤传感器温度,通过对应的光纤传感器温度,识别出温度异常的子电池位置,并预计预设的电池安全判断策略,对该异常的子电池所对应的电池安全等级信息进行确定,之后将该子电池的电池安全等级信息以及子电池位置发送给服务端,这样服务端就可以根据对应的电池安全等级信息以及子电池位置信息,生成对应的预警处理方案,从而实现对温度异常的子电池的预警和处理,进而提高温度异常的子电池的知晓效率以及危险处理效率,确保用户的生命财产安全。

    11、由于光纤传感器不导电、不易氧化,不会给电池带来短路风险,具有高可靠的特性。同时光纤传感器即是传输通道又是检测器件,具有结构简单、布置简洁的优势,能够在不破坏锂电池的结构的基础上对锂电池中的每个子电池进行监测,而且对应的成本低,可靠性高,能够为电池运行提供全生命周期的安全预警评估。

    12、进一步,所述光纤传感器为通过飞秒激光加工处理的布拉格光栅。

    13、有益效果:通过飞秒激光加工处理的布拉格光栅对温度十分敏感,能够实现对防爆阀出的温度异常的及时检测,实现温度异常探测的实时性。

    14、进一步,所述预设的电池安全判断策略为:判断识别出来的光纤传感器温度t与温度失控阈值ttri进行比较,所述温度失控阈值设定为n个等级,分别为t1tri,t2tri,t3tri,……,tntri,其中t1tri<t2tri<t3tri<…<tntri;

    15、当t>t1tri或者(dt/dt)>(dt1tri/dt),电池安全等级信息为a;

    16、当t>t2tri或者(dt/dt)>(dt2tri/t),电池安全等级信息为b;

    17、当t>t3tri或者(dt/dt)>(dt3tri/dt),电池安全等级信息为c;

    18、以此类推,当t>tntri或者(dt/dt)>(dtntri/dt),电池安全等级信息为n;

    19、其中,t为光纤传感器温度,ttri为温度失控阈值,dttri/dt为温度升高速率阈值。

    20、有益效果:在本方案中光纤传感器温度与温度失控阈值之间的比较,既可以通过光纤传感器温度与温度失控阈值进行直接比较,也可以通过计算出当前的光纤传感器的温度升高速率与对应的温度升高速率阈值进行间接比较,从而实现多种方式的比较,提高比较的准确性和可靠性。

    21、进一步,所述锂电池为锰酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池、三元材料动力电池中的一种或多种。

    22、进一步,所述温度失控阈值设定为n个等级,所述n与锂电池中各个子电池所对应的电池温度特性以及子电池的数量进行关联,对应的等级关联公式如下;

    23、

    24、式中,m为子电池数量,gs为预设等级个数最大阈值,timax为子电池i所对应的电池温度最大值,timin为子电池i所对应的电池温度最小值。

    25、有益效果:在本方案中通过温度失控阈值设定对应的动态变化的等级个数,以此来使得对应的等级个数符合对应的锂电池,能够更好的更加可靠的对锂电池中的各个子电池的温度进行探测。

    26、本发明还提供一种电池热失控探测新装置,使用上述的一种电池热失控探测新方法,包括:

    27、温度采集模块,所述温度采集模块包括光纤传感器、光纤、激光光源以及光纤信号解调器;在锂电池的各个子电池的防爆阀的上方布置所述光纤传感器,所述各个子电池上的光纤传感器之间通过所述光纤串联在一起,形成光纤链条;所述光纤链条的两端分别与激光光源和光纤信号解调器进行相连;

    28、所述温度采集模块,用于在启动激光光源,通过光纤传感器,对各个子电池所对应的温度变化进行实时探测;

    29、温度识别模块,用于通过光纤信号解调器对解调出来的波长信号同波长阈值进行比较判断,当所述光纤信号解调器解调出波长信号大于波长阈值时,则判断某一子电池的温度存在异常,并识别出对应的光纤传感器探测到的光纤传感器温度;

    30、温度等级确定模块,用于根据识别出来的光纤传感器温度,确定温度异常的子电池位置,并基于预设的电池安全判断策略,对该异常的子电池所对应的电池安全等级信息进行确定;

    31、预警模块,用于将该温度异常的子电池的电池安全等级信息以及子电池位置发送给服务端,所述服务端根据电池安全等级信息以及子电池位置信息,生成对应的预警处理方案。


    技术特征:

    1.一种电池热失控探测新方法,其特征在于:包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种电池热失控探测新方法,其特征在于:所述光纤传感器为通过飞秒激光加工处理的布拉格光栅。

    3.根据权利要求2所述的一种电池热失控探测新方法,其特征在于:所述预设的电池安全判断策略为:判断识别出来的光纤传感器温度t与温度失控阈值ttri进行比较,所述温度失控阈值设定为n个等级,分别为t1tri,t2tri,t3tri,……,tntri,其中t1tri<t2tri<t3tri<…<tntri;

    4.根据权利要求3所述的一种电池热失控探测新方法,其特征在于:所述锂电池为锰酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池、三元材料动力电池中的一种或多种。

    5.根据权利要求4所述的一种电池热失控探测新方法,其特征在于:所述温度失控阈值设定为n个等级,所述n与锂电池中各个子电池所对应的电池温度特性以及子电池的数量进行关联,对应的等级关联公式如下;

    6.一种电池热失控探测新装置,使用上述权利要求1-5任一项的一种电池热失控探测新方法,其特征在于:包括:


    技术总结
    本发明涉及电池探测技术领域,公开一种电池热失控探测新方法及装置,包括在锂电池中的各个子电池的防爆阀的上方布置光纤传感器,光纤传感器之间通过光纤串联在一起,形成对应的光纤链条;光纤链条的两端分别与激光光源和光纤信号解调器进行相连;通过光纤信号解调器对解调出来的波长信号同波长阈值进行比较判断,当所述光纤信号解调器解调出波长信号大于波长阈值时,则判断某一子电池的温度存在异常,并识别出对应的光纤传感器的光纤传感器温度;确定温度异常的子电池位置,并基于预设的电池安全判断策略,对该异常的子电池所对应的电池安全等级信息进行确定;将该温度异常的子电池的电池安全等级信息以及子电池位置发送给服务端。

    技术研发人员:赵志伟,杜全辉,程浩,刘冠宸,陈之豪,陈国贤
    受保护的技术使用者:中汽院新能源科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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