一种电池热失控检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术涉及新能源汽车电池安全监控技术领域，尤其涉及一种电池热失控检测系统。其包括智能仪表、后台监控中心及设置于电池箱内部的热失控探测器，其特征在于，所述热失控探测器包括数据采集装置和主控装置；所述数据采集装置用于采集电池箱内部的各个检测节点的当前热失控参数并传送给所述主控装置；所述主控装置包括CPU核心处理模块、通讯传输模块、执行装置控制模块；本发明专利技术还涉及一种电池热失控检测方法，包括判断火焰值是否大于等于预先设定的火焰阈值；对温度、气体及烟雾参数进行数据过滤处理，提取特征值；将上述参数综合处理，决定启动灭火装置灭火或给出预警信号。有益效果是：使检测系统能准确把握灭火时机，能使隐患及时处置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源汽车电池安全监控
，尤其涉及一种电池热失控检测系统及其检测方法。
技术介绍
电动汽车的安全事故主要来自电池热失控导致的燃烧或爆炸，电池作为电动汽车的储能单元，其能量如果通过燃烧或爆炸释放，威力及其巨大，极易造成人员伤亡。电池热失控导致燃烧或爆炸的原因是某只电芯热失控形成的热量无法有效散发，聚集在一起形成高温环境导致相邻电芯产生连锁热失控，继而热量持续累积，导致燃烧或爆炸。若在热失控早期热量被有效散发或引导，则电池的热失控可以避免，这在相关研究与试验中可以证明。问题在于，电池储能太多，目前尚无一种材料或者技术能够短时间内将如此多的热量吸收掉或者散发出去。灭火药剂的应用是目前应用较多的一种技术手段，其目的在于避免明火导致的热量快速扩散而引发的快速燃烧或爆炸，使得整个电池包的燃烧暂缓发生，为乘员争取逃生时间。发展电池早期预警的检测技术以提供人员的反应时间，避免因单体电池失效而传递给其他电池造成更大的遭难是极其关键的。因此，需要一个经济、实用、有效的检测系统能够在早期检测出电池处于热失控并且在必要的时候对电池进行热失控抑制或火灾控制，且需要极低的误报率和误动作率以避免引起不必要的恐慌和损失。在现有技术的系统中，一般的有以下两种方式来实现预警。一是热失控通过电池部分电极和温度传感器之间的接触来检测(几十到几百支单体电芯组成的一个电池包中，一般设置不超过8只温度传感器)。其缺点在于即若只有一只单体电池发生热失控时，也必须将温度传感器安排在所有单体电池的电池位置来检测。否则，如果温度传感器仅安排在一个或几个电极处，远离温度传感器的单体电池发生的热失控只有在下面情况下才能被检测出来：即有大量的足以抵达温度传感器的热量散发出来。但当远离故障单体电池的温度传感器检测到温度变化时，此时故障的单体电池已经可能损坏，甚至已经波及到周边单体电池，有可能已经形成了不可挽回的损失。因为在故障电池热失控的热量作用下，与热故障电池相邻的单体电池已达到或超过导致其引发热失控的外界温度条件，即热失控连锁反应已经形成，甚至可能造成极为迅猛的火灾。现有已知的系统通过部署尽量多的温度传感器来解决这些问题，然而这会导致系统成本极为昂贵，安装更加复杂，且由于极为繁杂的线束，这又降低电池组的可靠性和安全性。二是通过不与电芯接触的烟雾或/和温度传感器来检测热失控。在传感器数值大于某个阈值时，启动灭火装置，或通过一定算法判断出现热失控燃烧的时间区间。其缺点在于不能准确判断热失控的后期阶段，即不能检测到热失控导致燃烧发生的可能性，也不能预知导致燃烧的准确时刻，从而不能为灭火剂的喷射提供准确的依据。综上所述，现有电池热失控检测主要通过以下方式实现：利用温度、单体电压变化或/和烟雾传感器检测，通过设定阈值或算法分析确定预警级别并启动冷却或灭火装置。其缺点：1、通过数据分析只能判定热失控导致燃烧的大致时间范围，不能确定明火出现的准确时刻，错失启动冷却/灭火装置的最佳时机；2、如果为了争取时机而选择超前处置，则可能形成误处理，如错误启动消防装置，导致整个电池箱受损，使整个电池箱因为启动灭火装置而需要更换处置。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的不足，提供一种能确认明火发生时间的电池热失控检测系统。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种电池热失控检测系统，包括智能仪表、后台监控中心及设置于电池箱内部的热失控探测器，其特征在于，所述热失控探测器包括数据采集装置和主控装置；所述数据采集装置用于采集电池箱内部的各个检测节点的当前热失控参数并传送给所述主控装置；所述数据采集装置包括烟雾浓度传感器、气体浓度传感器、温度传感器以及火焰传感器；所述火焰传感器用于检测电池箱内出现明火的准确时刻，为后期热失控的抑制手段提供动作依据；所述主控装置包括CPU核心处理模块、通讯传输模块、执行装置控制模块；所述CPU核心处理模块，用于接收数据采集装置传输的当前热失控参数，并对所述当前热失控参数进行分析处理以判断是否出现热失控和监测热失控过程。所述主控装置还用于当所述CPU核心处理模块判断出当前区域出现热失控时，向后台监控中心发送热失控报警信息。本专利技术的有益效果是：在检测电池的温度值、气体浓度值及烟雾浓度值等热失控参数信息的基础上，融合火焰传感器检测火焰光信息，有利于准确判断热失控的发展阶段，特别是热失控后期阶段，即检测热失控导致燃烧的准确时刻，为后期热失控的抑制手段提供动作依据，提高热失控检测的准确率。既不延误时机，又不因为过早启动灭火装置而造成损失。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述通讯传输模块为Zigbee无线传输模块、GPRS(General Packet Radio Service)通讯模块、CAN(Controller Area Network)接口模块或因特网接口模块；通讯传输模块用于传输自身健康状态、热失控信息、动作信息，并用于接收外部命令；采用上述进一步方案的有益效果是，便于将电池箱中的热失控信号传输到汽车整车控制器VCU(Vehicle Control Unit)或电池管理系统BMS(Battery Management System)。进一步，所述执行装置控制模块，用于接收CPU核心处理模块信号，并向动作执行装置发出电压、电流和/或频率控制信号，用于启动动作执行装置。采用上述进一步方案的有益效果是，用于及时的给执行装置发送启动信号。进一步，所述动作执行装置，包括灭火装置和/或冷却装置；所述灭火装置用于接收所述主控装置发送的处理信号，并根据信号适启动灭火装置；所述冷却装置用于接收所述主控装置发送的处理信号，用于控制电池环境温度。采用上述进一步方案的有益效果是，可以不同预警等级采取相应的处理措施。进一步，所述后台监控中心包括计算机监控系统、汽车整车控制器VCU及电池管理系统BMS；所述后台监控中心用于接收主控装置的信号，检测主控装置的工作状态、报警信号和动作信号，用于对所述智能仪表发出状态信息和报警信号；所述智能仪表用于接收主控装置的信息或后台监控中心的信号，发出声和/或光的警示信号；采用上述进一步方案的有益效果是，便于形成整车的电池管理系统。本专利技术还公开了一种电池热失控检测方法，包括如上所述的电池热失控检测系统，检测步骤如下：(1)、数据采集装置将实时采集到的各个检测节点的当前热失控参数传输给CPU核心处理模块；所述参数包括温度值、气体浓度值、烟雾浓度值及火焰参数；并同时进行如下第(2)和第(3)步：(2)、判断火焰值是否大于等于预先设定的火焰阈值；是则执行第(6)步，否则循环执行第(1)步；(3)、CPU核心处理模块对温度值、气体浓度值及烟雾浓度值参数进行数据过滤处理，提取特征值；(4)、判断特征值是否大于等于预先设定的相应阈值；是则执行第(5)步，否则循环执行第(1)步；(5)、当超过阈值时，再判断是否为环境因素影响；是则执行第(6)步；如果该参数是环境因素影响则循环执行第(1)步；(6)、将温度值、烟雾浓度值、气体浓度值的特征值或/和火焰参数综合处理，确定预警级别：当预警级别达到需要给出预警信号的需要时，给出预警信号，并循环执行第(1)步，同时采取降温措施；若预警级别达到启动灭火装置的需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池热失控检测系统，包括智能仪表、后台监控中心及设置于电池箱内部的热失控探测器，其特征在于，所述热失控探测器包括数据采集装置和主控装置；所述数据采集装置用于采集电池箱内部的各个检测节点的当前热失控参数并传送给所述主控装置；所述数据采集装置包括烟雾浓度传感器、气体浓度传感器、温度传感器以及火焰传感器；所述火焰传感器用于检测电池箱内出现明火的准确时刻，为后期热失控的抑制手段提供动作依据；所述主控装置包括CPU核心处理模块、通讯传输模块、执行装置控制模块；所述CPU核心处理模块，用于接收数据采集装置传输的当前热失控参数，并对所述当前热失控参数进行分析处理以判断是否出现热失控和监测热失控过程。

【技术特征摘要】
1.一种电池热失控检测系统，包括智能仪表、后台监控中心及设置于电池箱内部的热失控探测器，其特征在于，所述热失控探测器包括数据采集装置和主控装置；所述数据采集装置用于采集电池箱内部的各个检测节点的当前热失控参数并传送给所述主控装置；所述数据采集装置包括烟雾浓度传感器、气体浓度传感器、温度传感器以及火焰传感器；所述火焰传感器用于检测电池箱内出现明火的准确时刻，为后期热失控的抑制手段提供动作依据；所述主控装置包括CPU核心处理模块、通讯传输模块、执行装置控制模块；所述CPU核心处理模块，用于接收数据采集装置传输的当前热失控参数，并对所述当前热失控参数进行分析处理以判断是否出现热失控和监测热失控过程。2.根据权利要求1所述的电池热失控检测系统，其特征在于，所述通讯传输模块为Zigbee无线传输模块、GPRS通讯模块、CAN接口模块或因特网接口模块。3.根据权利要求1所述的电池热失控检测系统，其特征在于，所述执行装置控制模块，用于接收CPU核心处理模块信号，并向动作执行装置发出电压、电流和/或频率控制信号，用于启动动作执行装置。4.根据权利要求3所述的电池热失控检测系统，其特征在于，所述动作执行装置，包括灭火装置和/或冷却装置；所述灭火装置用于接收所述主控装置发送的处理信号，并根据信号适启动灭火装置；所述冷却装置用于接收所述主控装置发送的处理信号，用于控制电池环境温度。5.根据权利要求1所述的电池热失控检测系统，其特征在于，所述后台监控中心包括计算机监控系统、汽车整车控制器VCU及电池管理系统BMS；所述后台监控中心用于接收主控装置的信号，检测主控装置的工作状态、报警信号和动作信号，用于对所述智能仪表发出状态信息和报警信号；所述智能仪表用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立磊，
申请(专利权)人：烟台创为新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37