电池火灾预警系统及方法技术方案

本申请提供一种电池火灾预警系统及方法，通过所述声音采集装置采集所述电池单体喷发过程中发出的声波，将声波信号传输至所述频谱分析装置。从而，所述频谱分析装置对采集到的声波进行傅里叶变换，并对噪声数据进行筛选、剔除等步骤，将复杂信号分离或解调为频率和幅值不同的正弦波，并将检测到声波的频率特性和振幅特性输送至所述电池管理系统。所述电池管理系统将采集声波的频率特性和振幅特性与目标声波的频率特性和振幅特性进行比对。如果采集到的声波的频率和振幅出现目标声波的频率分布和振幅分布，则可认为出现了所述电池单体的喷发现象，此时所述电池管理系统发出火灾警报。

【技术实现步骤摘要】
电池火灾预警系统及方法
本申请涉及锂离子电池安全，特别是涉及一种的电池火灾预警系统及方法。
技术介绍
近年来，电动汽车的市场份额稳步提升。锂离子电池具有高电压、高比能量、长循环寿命、对环境无污染等卓越性能，受到电动汽车产业的高度关注，并获得了一定应用。然而，锂离子电池热失控过程中会产生可燃混合气，如H2、CO、CH4等，并积聚在电池内部。在电池内部达到一定压力界限后，安全阀开启，可燃混合气随着电池喷发而释放到外界环境中。由于电池高温表面以及火星温度远高于气态喷发物的着火温度，一旦喷发物喷射在空气中并与氧气接触，将极易出现着火现象，并引发火灾。电池喷发后高温可燃物与进入电池内部的空气接触后也很容易出现自燃现象。目前锂离子电池火灾预警方法及系统往往采用气体传感器或延误传感器检测电池出现的喷发现象。但是，由于气体或烟雾从电池内部喷发到流至传感器所在位置并被传感器检测出来需要间隔一定时间，且该时间和箱体的结构、传感器的安装位置、传感器敏感度等密切相关，导致检测结果出现延迟甚至是误报或漏报现象。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前的锂离子电池火灾预警方法及系统的容易出现误报或漏报现象的问题，提供一种快速、准确识别是否出现喷发现象的电池火灾预警系统及方法。本申请提供一种电池火灾预警系统，包括电池模组壳体、声音采集装置、频谱分析装置以及电池管理系统。所述电池模组壳体内设置有多个电池单体。所述声音采集装置设置于所述电池模组壳体内壁，用以采集所述电池单体喷发过程中发出的声波。所述频谱分析装置的输入端与所述声音采集装置连接，用以对所述声音采集装置采集到的声波进行分析处理。所述频谱分析装置的输出端与所述电池管理系统连接。在其中一个实施例中，所述声音采集装置包括多个噪声传感器，设置于所述电池模组壳体内壁，且每个所述噪声传感器与所述频谱分析装置的输入端连接。在其中一个实施例中，每个所述噪声传感器设置于所述电池模组壳体的每个内壁表面的几何中心上，用以更加全面的采集所述电池单体喷发过程中发出的声波。在其中一个实施例中，所述电池火灾预警系统还包括多个安全阀，每个所述安全阀设置于每个所述电池单体的出气口，多个所述安全阀与所述电池模组壳体的内壁顶面相对。在其中一个实施例中，所述噪声传感器设置于所述电池模组壳体的内壁侧面，且靠近所述内壁顶面设置。在其中一个实施例中，所述噪声传感器设置于每个所述电池单体表面，且靠近所述安全阀设置。在其中一个实施例中，所述噪声传感器设置于所述电池模组壳体的所述内壁顶面的顶角位置。在其中一个实施例中，所述电池管理系统包括控制单元以及检测单元。所述频谱分析装置的输出端与所述检测单元的输入端连接，所述检测单元的输出端与所述控制单元连接。在其中一个实施例中，所述电池火灾预警系统还包括灭火装置，所述灭火装置与所述控制单元连接。在其中一个实施例中，一种电池火灾预警方法，应用于如上述任一所述的电池火灾预警系统，包括：S10，根据所述声音采集装置，采集一个或多个所述电池单体喷发过程中发出的声波；S20，根据一个或多个所述电池单体喷发过程中发出的声波，获取所述声波对应的频率特性和振幅特性；以及S30，将所述频率特性和振幅特性与目标声波的频率特性和振幅特性进行对比，若所述声波对应的频率特性和振幅特性出现目标声波的频率特性和振幅特性，则发出火灾预警信号。在电池喷发过程中，气流与出口处壁面、周围空气等相互摩擦和碰撞而引起振动，进而引起空气振动而发出声音。其中，产生的声音与气流的喷射压力、喷射速度、喷口形状、箱体结构等密切相关，具有区别于其他声音独特的特征。通过所述声音采集装置采集所述电池单体喷发过程中发出的声波，将声波信号传输至所述频谱分析装置。从而，所述频谱分析装置对采集到的声波进行傅里叶变换，并对噪声数据进行筛选、剔除等步骤，将复杂信号分离或解调为频率和幅值不同的正弦波，并将检测到声波的频率特性和振幅特性输送至所述电池管理系统。所述电池管理系统将采集声波的频率特性和振幅特性与目标声波的频率特性和振幅特性进行比对。如果采集到的声波的频率和振幅出现目标声波的频率分布和振幅分布，则可认为出现了所述电池单体的喷发现象，此时所述电池管理系统发出火灾警报。附图说明图1为本申请提供的电池火灾预警系统原理结构示意图；图2为本申请提供的电池火灾预警系统结构的噪声传感器安装示意图；图3为本申请提供的电池火灾预警系统结构的具体结构示意图；图4为本申请提供的电池火灾预警系统结构的一个实施例的安装结构的侧面示意图；图5为本申请提供的电池火灾预警系统结构的一个实施例的安装结构示意图；图6为本申请提供的电池火灾预警系统结构的一个实施例的安装结构的俯视结构示意图；图7为本申请提供的电池火灾预警系统结构的一个实施例的安装结构的侧视结构示意图；图8为本申请提供的电池火灾预警系统结构的一个实施例的安装结构的俯视结构示意图；图9为本申请提供的电池火灾预警系统结构的一个实施例的安装结构示意图。附图标记说明电池火灾预警系统100、电池模组壳体10、电池单体101、声音采集装置20、频谱分析装置50、电池管理系统30、噪声传感器210、安全阀102、内壁顶面103、控制单元310、检测单元320、灭火装置40。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。请参见图1，本申请提供一种电池火灾预警系统100包括电池模组壳体10、声音采集装置20、频谱分析装置50以及电池管理系统30。所述电池模组壳体10内设置有多个电池单体101。所述声音采集装置20设置于所述电池模组壳体10内壁，用以采集所述电池单体101喷发过程中发出的声波。所述频谱分析装置50的输入端与所述声音采集装置20连接，用以对所述声音采集装置20采集到的声波进行分析处理。所述频谱分析装置50的输出端与所述电池管理系统30连接。在电池喷发过程中，气流与出口处壁面、周围空气等相互摩擦和碰撞而引起振动，进而引起空气振动而发出声音。其中，产生的声音与气流的喷射压力、喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池火灾预警系统，其特征在于，包括：电池模组壳体(10)，所述电池模组壳体(10)内设置有多个电池单体(101)；声音采集装置(20)，设置于所述电池模组壳体(10)内壁，用以采集所述电池单体(101)喷发过程中发出的声波；频谱分析装置(50)，所述频谱分析装置(50)的输入端与所述声音采集装置(20)连接，用以对所述声音采集装置(20)采集到的声波进行分析处理；以及电池管理系统(30)，所述频谱分析装置(50)的输出端与所述电池管理系统(30)连接。

【技术特征摘要】
1.一种电池火灾预警系统，其特征在于，包括：电池模组壳体(10)，所述电池模组壳体(10)内设置有多个电池单体(101)；声音采集装置(20)，设置于所述电池模组壳体(10)内壁，用以采集所述电池单体(101)喷发过程中发出的声波；频谱分析装置(50)，所述频谱分析装置(50)的输入端与所述声音采集装置(20)连接，用以对所述声音采集装置(20)采集到的声波进行分析处理；以及电池管理系统(30)，所述频谱分析装置(50)的输出端与所述电池管理系统(30)连接。2.如权利要求1所述的电池火灾预警系统，其特征在于，所述声音采集装置(20)包括多个噪声传感器(210)，设置于所述电池模组壳体(10)内壁，且每个所述噪声传感器(210)与所述频谱分析装置(50)的输入端连接。3.如权利要求2所述的电池火灾预警系统，其特征在于，每个所述噪声传感器(210)设置于所述电池模组壳体(10)的每个内壁表面的几何中心，用以更加全面的采集所述电池单体(101)喷发过程中发出的声波。4.如权利要求2所述的电池火灾预警系统，其特征在于，还包括多个安全阀(102)，每个所述安全阀(102)设置于每个所述电池单体(101)的出气口，多个所述安全阀(102)与所述电池模组壳体(10)的内壁顶面(103)相对。5.如权利要求4所述的电池火灾预警系统，其特征在于，所述噪声传感器(210)设置于所述电池模组壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟峰，王贺武，欧阳明高，张亚军，李成，李建秋，卢兰光，韩雪冰，杜玖玉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11