锂电池组的气体检测系统、方法、电子设备及存储介质与流程

    专利2026-06-06  4


    本申请涉及车辆动力电池安全,特别涉及一种锂电池组的气体检测系统、方法、电子设备及存储介质。


    背景技术:

    1、随着新能源车辆的兴起,锂电池组广泛应用于车辆中。由于锂电池组内的锂电池在工作时内部会发生化学反应,产生一氧化碳和烯烃气体等,这些气体释放到外界,会导致锂电池组中的气体浓度升高,从而引起热失控问题的几率较高,进而威胁车内人员安全。因此,亟需一种对锂电池组内部进行气体检测的方案。


    技术实现思路

    1、本申请实施例提供了一种锂电池组的气体检测系统、方法、电子设备及存储介质,通过基于光纤光栅传感器对锂电池组内部进行气体检测,能够降低热失控问题出现的几率。所述技术方案如下:

    2、一方面,提供了一种锂电池组的气体检测系统,所述系统包括至少一条光纤、光纤光栅传感器、高反射率镜片、光电解调仪以及电子设备;

    3、所述至少一条光纤部署于锂电池组内;

    4、所述光电解调仪用于向所述至少一条光纤的一端发射光信号;

    5、所述光纤光栅传感器部署于所述至少一条光纤上,用于通过与目标气体进行化学反应后,改变所述至少一条光纤内光信号的强度或中心波长中的至少一种;

    6、所述高反射率镜片部署于所述至少一条光纤的尾部,用于切断入射光,使得入射光的光强在所述光纤光栅传感器内不断来回反射减弱并被所述光电解调仪接收;

    7、所述光电解调仪还用于将经过所述高反射率镜片反射而接收到的光信号转化为电信号;

    8、所述电子设备与所述光电解调仪连接,用于对所述光电解调仪输出的所述电信号进行检测分析,得到在所述锂电池组内部所述目标气体的浓度变化信息。

    9、在一些实施例中,所述光纤光栅传感器包括氢气传感器和甲烷传感器,所述氢气传感器和甲烷传感器在所述锂电池组内的部署方式为下述任一种:

    10、所述氢气传感器与甲烷传感器通过并联的方式,部署在所述锂电池组内电芯单体的防爆阀周围;

    11、所述氢气传感器与甲烷传感器通过串联的方式,部署在所述锂电池组所在的电池箱体内侧周围;

    12、所述氢气传感器与甲烷传感器通过串联的方式,部署在所述锂电池组内电芯单体之间的缝隙处。

    13、在一些实施例中,所述氢气传感器与甲烷传感器通过并联的方式,部署在所述锂电池组内电芯单体的防爆阀周围,包括:

    14、对于所述锂电池组内的任一电芯单体,所述电芯单体的防爆阀周围部署有一个氢气传感器和一个甲烷传感器;

    15、所述氢气传感器部署于第一光纤上,所述第一光纤上每间隔10厘米部署有一个氢气传感器;

    16、所述甲烷传感器部署于第二光纤上,所述第二光纤上每间隔10厘米部署有一个甲烷传感器,所述第二光纤和所述第一光纤通过并联的方式连接。

    17、在一些实施例中,所述氢气传感器包括钯复合涂层和第一布拉格光栅,所述钯复合涂层用于与氢气发生化学反应,改变所述至少一条光纤内光信号的强度或中心波长中的至少一种;

    18、所述甲烷传感器包括氧化石墨烯涂层和第二布拉格光栅,所述氧化石墨烯涂层用于通过与甲烷进行化学反应后,改变所述至少一条光纤内光信号的强度或中心波长中的至少一种。

    19、在一些实施例中,所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅均包括光纤纤芯和聚酰亚胺包层,所述光纤纤芯刻蚀有对应栅区的栅格,所述栅格个数为10个,所述栅区总长度为10毫米。

    20、在一些实施例中,钯复合涂层的厚度为100微米,钯复合涂层的材料为三氧化钨和钯金属,钯金属与三氧化钨的质量分数比为2:3。

    21、在一些实施例中,氧化石墨烯涂层的厚度为50微米,氧化石墨烯涂层的材料为氧化石墨烯。

    22、在一些实施例中,所述锂电池组的气体检测系统还包括隔离器,所述隔离器用于防止所述光电解调仪中的宽带光源受来自反射的反向光影响而导致所述宽带光源的光谱纯度降低。

    23、在一些实施例中,所述锂电池组的气体检测系统还包括环形器,所述环形器用于传输所述光电解调仪中的宽带光源进入所述至少一条光纤的内部,以及将所述光纤光栅传感器反射的光信号输出给所述光电解调仪。

    24、另一方面,提供了一种锂电池组的气体检测方法,应用于上述锂电池组的气体检测中,所述方法包括:

    25、通过所述光电解调仪发送第一光信号;

    26、通过所述光电解调仪接收第二光信号,所述第二光信号由所述第一光信号经高反射率镜片反射后得到,所述高反射率镜片用于切断入射光,使得入射光的光强在光纤光栅传感器内不断来回反射减弱并被所述光电解调仪接收;

    27、通过所述光电解调仪对所述第二光信号与所述第一光信号进行分析,得到光信号变化信息;

    28、通过所述电子设备对所述光信号变化信息进行分析,得到气体变化信息,所述气体变化信息用于表示在所述锂电池组内部所述目标气体的浓度变化情况;

    29、通过所述电子设备显示所述气体变化信息。

    30、在一些实施例中,所述方法还包括:

    31、通过所述电子设备获取所述光信号变化信息中的光谱中心的波长变化信息,基于所述光谱中心的波长变化信息生成光谱,所述光谱中心的波长变化信息为所述至少一条光纤内光线的光谱中心波长的变化量,所述光谱中心波长变化后的光谱用于提示所述锂电池组内有氢气或甲烷气体产生。

    32、在一些实施例中,

    33、所述方法还包括:

    34、所述电子设备将所述气体变化信息中所述目标气体的气体浓度变化值与浓度变化阈值进行比对;

    35、在所述气体浓度变化值大于所述浓度变化阈值的情况下,通过所述电子设备显示第一预警信息,所述第一预警信息用于提示在所述锂电池组内部所述目标气体的浓度过高,具有热失控风险;或,

    36、所述电子设备将所述光信号变化信息中第一光信号与第二光信号的光强比与光强比阈值进行比对;

    37、在所述光强比大于光强比阈值的情况下,通过所述电子设备显示第二预警信息,所述第二预警信息用于提示在所述锂电池组内部所述目标气体的浓度过高,具有热失控风险;或,

    38、所述电子设备将所述光信号变化信息中光谱中心波长的变化量与波长变化量阈值进行比对;

    39、在所述光谱中心波长的变化量大于波长变化量阈值的情况下,通过所述电子设备显示第三预警信息,所述第三预警信息用于提示在所述锂电池组内部所述目标气体的浓度过高,具有热失控风险。

    40、另一方向,提供了一种电子设备,电子设备包括处理器和存储器,存储器用于存储至少一段计算机程序,至少一段计算机程序由处理器加载并执行以实现本申请实施例中的锂电池组的气体检测方法。

    41、另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质用于存储至少一段计算机程序,至少一段计算机程序由处理器加载并执行以实现本申请实施例中的锂电池组的气体检测方法。



    技术特征:

    1.一种锂电池组的气体检测系统,其特征在于,所述系统包括至少一条光纤、光纤光栅传感器、高反射率镜片、光电解调仪以及电子设备;

    2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述光纤光栅传感器包括氢气传感器和甲烷传感器,所述氢气传感器和甲烷传感器在所述锂电池组内的部署方式为下述任一种:

    3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述氢气传感器与甲烷传感器通过并联的方式,部署在所述锂电池组内电芯单体的防爆阀周围,包括:

    4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述氢气传感器包括钯复合涂层和第一布拉格光栅,所述钯复合涂层用于与氢气发生化学反应,改变所述至少一条光纤内光信号的强度或中心波长中的至少一种;

    5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述第一布拉格光栅和所述第二布拉格光栅均包括光纤纤芯和聚酰亚胺包层,所述光纤纤芯刻蚀有对应栅区的栅格,所述栅格个数为10个,所述栅区总长度为10毫米。

    6.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述钯复合涂层的厚度为100微米,所述钯复合涂层的材料为三氧化钨和钯金属,所述钯金属与所述三氧化钨的质量分数比为2:3。

    7.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述氧化石墨烯涂层的厚度为50微米,所述氧化石墨烯涂层的材料为氧化石墨烯。

    8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述锂电池组的气体检测系统还包括隔离器,所述隔离器用于防止所述光电解调仪中的宽带光源受来自反射的反向光影响而导致所述宽带光源的光谱纯度降低。

    9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述锂电池组的气体检测系统还包括环形器,所述环形器用于传输所述光电解调仪中的宽带光源进入所述至少一条光纤的内部,以及将所述光纤光栅传感器反射的光信号输出给所述光电解调仪。

    10.一种锂电池组的气体检测方法,应用于上述权利要求1-9任一项所述的锂电池组的气体检测系统,其特征在于,所述方法包括:

    11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    13.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括处理器和存储器,所述存储器用于存储至少一段计算机程序,所述至少一段计算机程序由所述处理器加载并执行权利要求10至12任一项权利要求所述的锂电池组的气体检测方法。

    14.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质用于存储至少一段计算机程序,所述至少一段计算机程序用于执行权利要求10至12任一项权利要求所述的锂电池组的气体检测方法。


    技术总结
    本申请提供了一种锂电池组的气体检测系统、方法、电子设备及存储介质,属于车辆动力电池安全技术领域。本申请实施例提供的系统,包括至少一条光纤、光纤光栅传感器、高反射率镜片、光电解调仪以及电子设备。光纤部署于锂电池组内。光纤光栅传感器部署于光纤上,用于改变光纤内光信号的强度或中心波长中的至少一种。光电解调仪用于向光纤的一端发射光信号以及将经过高反射率镜片反射而接收到的光信号转化为电信号。电子设备与光电解调仪连接,用于基于光电解调仪输出的电信号,得到在锂电池组内部目标气体的浓度变化信息。系统能够实时检测锂电池内部的气体浓度,当气体浓度发生大幅度改变时,及时发现潜在风险,从而降低热失控问题出现的几率。

    技术研发人员:唐若冰,李晓明,黄波,卢磊,齐忠蒙,罗张祥
    受保护的技术使用者:奇瑞汽车股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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