一种电池热失控预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电池热失控预警系统及方法，所述系统包括热失控数据诊断中心、热失控预警装置、信号监测单元、设置于待监控电池模组两端的压力探测装置和设置于待监控模组充电回路中的充电开关；所述热失控预警装置包括控制器和报警器；所述压力探测装置与信号监测单元连接，所述信号监测单元与控制器连接，所述控制器分别与报警器、热失控数据诊断中心连接和充电开关连接。本发明专利技术提供了一种电池热失控预警系统及方法，能够有效实现电池模组的热失控早期预警，有助于提高电池模组充电过程的安全性。

An early warning system and method of battery thermal runaway

【技术实现步骤摘要】
一种电池热失控预警系统及方法
本专利技术涉及电池模组的监控，特别是涉及一种电池热失控预警系统及方法。
技术介绍
就目前而言，电池管理系统依赖于监测参数(如电压、电流、温度和气体)以保证电池工作的安全性、可靠性。然而这些参数只能在热失控发生后进行后期的预警和判断，无法对热失控进行早期的预警判断。锂电池热失控的发生过程，首先是电池内部副反应的发生，副反应导致内部电池结构的变化以及内部温度的升高，电池发生膨胀变形，然后才是可探测气体的逸出，再之后为表明温度的升高，最后电池热失控发生冒烟和自燃现象。因此，目前市面上可供选择的探测技术与探测参数，仅能实现对热失控的中期和后期做出预警，无法对早期热失控做出预警。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电池热失控预警系统及方法，能够有效实现电池模组的热失控早期预警，有助于提高电池模组充电过程的安全性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电池热失控预警系统，包括：热失控数据诊断中心、热失控预警装置、信号监测单元、设置于待监控电池模组两端的压力探测装置和设置于待监控模组充电回路中的充电开关；所述热失控预警装置包括控制器和报警器；所述压力探测装置与信号监测单元连接，所述信号监测单元与控制器连接，所述控制器分别与报警器、热失控数据诊断中心连接和充电开关连接；所述热失控数据诊断中心，用于确定不同工况下的热失控触发概率，并依据压力参数划分热失控发生的安全等级，确定各安全等级对应的压力信号阈值，作为热失控诊断标准传输给控制器；所述信号监测单元，用于通过压力探测装置感应压力信号，并将感应到的压力信号进行AD转换后传输给控制器；所述控制器，用于根据热失控数据诊断中心的信息，对来自信号监测单元的压力信号进行热失控安全等级划分，并根据热失控诊断标准，实现报警器和待监控电池模组充电回路中充电开关的控制。所述热失控数据诊断中心包括：数据采集单元，用于获取待监控电池模组在不同充电倍率、老化阶段、环境温度下过充过程中的压力，并采集过充过程中的电池模组电压、电流和温度信息；数据分析单元，用于分析对比各参数在过充热失控过程中的敏感度，确定以压力作为热失控主要诊断参数；影响因子确定单元，用于量化老化、环境温度、充电电流对热失控行为(电压，温度，压力的触发时间以及触发值)的影响程度，获取同种影响程度下的各参数的归一化数值，从而识别出不同影响参数的影响因子；安全等级划分单元，用于确定不同工况下的热失控触发概率，并依据压力参数划分热失控发生的安全等级，确定各安全等级对应的压力信号阈值，作为热失控诊断标准传输给控制器。优选地，所述压力探测装置包括压力传感器和信号放大器，所述压力传感器的输出端与信号放大器连接，信号放大器的输出端与信号监测单元连接。所述信号监测单元包括多路AD转换器，用于对压力探测装置输出的信号进行AD转换后传输给控制器。所述的一种电池热失控预警系统的预警方法，包括以下步骤：S1.在热失控数据诊断中心进行数据统计和数据分析，确定热失控诊断标准；S2.热失控诊断预警装置接收热失控诊断标准，并根据热失控诊断标准，在控制器内部生成热失控预警控制算法；S3.信号监测单元通过压力探测装置感应压力信号，并将感应到的压力信号进行AD转换后传输给控制器；S4.控制器根据生成的热失控预警控制算法，将待监控电池模组两端的压力信号与热失控诊断标准进行对比，确定热失控安全等级，并基于热失控安全等级，实现报警器和待监控电池模组充电回路中充电开关的控制。所述步骤S1包括以下子步骤：S101.获取待监控电池模组在不同充电倍率、老化阶段、环境温度下过充过程中的压力，并采集过充过程中的电池模组电压、电流和温度信息；S102.分析对比各参数在过充热失控过程中的敏感度，确定以压力作为热失控主要诊断参数；S103.量化老化、环境温度、充电电流对热失控行为(电压，温度，压力的触发时间以及触发值)的影响程度，获取同种影响程度下的各参数的归一化数值，从而识别出不同影响参数的影响因子。S104.确定不同工况下的热失控触发概率，并依据压力参数划分热失控发生的安全等级，确定各安全等级对应的压力信号阈值，作为热失控诊断标准传输给控制器。所述步骤S1包括以下子步骤：所述步骤S4包括以下子步骤：S401.控制器将待监控电池模组两端的压力信号与热失控诊断标准进行对比，确定热失控安全等级；S402.在热失控安全等级达到设定的回路关断等级时，控制器通过控制充电开关使得整个充电回路断开；S403.在热失控安全等级达到设定的预警等级时，控制器控制报警器进行热失控报警。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够有效实现电池模组的热失控早期预警，当电池模组未发生气体泄漏就能通过压力监测装置检测到锂电池发生热失控，根据压力信号确定热失控预警各阶段的阈值，进行热失控安全等级划分、报警和充电回路控制，有助于提高电池模组充电过程的安全性，进而避免应用于汽车时汽车发生的自燃事故。附图说明图1为本专利技术的系统原理框图；图2为实施例中待测电池模组的结构示意图；图3为实施例中压力传感器的安装示意图；图4为本专利技术的方法流程图；图中，1-夹具背板，2-支撑平板，3-电池单体，4-隔板，5-压力传感器。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种电池热失控预警系统，包括：热失控数据诊断中心、热失控预警装置、信号监测单元、设置于待监控电池模组两端的压力探测装置和设置于待监控模组充电回路中的充电开关；所述热失控预警装置包括控制器和报警器；所述压力探测装置通过信号线与信号监测单元连接，所述信号监测单元通过信号线与控制器连接，所述控制器分别与报警器、热失控数据诊断中心连接和充电开关连接；所述热失控数据诊断中心，用于确定不同工况下的热失控触发概率，并依据压力参数划分热失控发生的安全等级，确定各安全等级对应的压力信号阈值，作为热失控诊断标准传输给控制器；所述信号监测单元，用于通过压力探测装置感应压力信号，并将感应到的压力信号进行AD转换后传输给控制器；所述控制器，用于根据热失控数据诊断中心的信息，对来自信号监测单元的压力信号进行热失控安全等级划分，并根据热失控诊断标准，实现报警器和待监控电池模组充电回路中充电开关的控制。在本申请的实施例中，所述充电回路包含充电装置、充电开关和待监控电池模组；切断充电开关，即可切断充电装置与待监控电池模组之间的回路。所述热失控数据诊断中心包括：数据采集单元，用于获取待监控电池模组在不同充电倍率、老化阶段、环境温度下过充过程中的压力，并采集过充过程中的电池模组电压、电流和温度信息；数据分析单元，用于分析对比各参数在过充热失控过程中的敏感度，确定以压力作为热失控主要诊断参数；影响因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池热失控预警系统，其特征在于：包括：热失控数据诊断中心、热失控预警装置、信号监测单元、设置于待监控电池模组两端的压力探测装置和设置于待监控模组充电回路中的充电开关；所述热失控预警装置包括控制器和报警器；所述压力探测装置与信号监测单元连接，所述信号监测单元与控制器连接，所述控制器分别与报警器、热失控数据诊断中心连接和充电开关连接；/n所述热失控数据诊断中心，用于确定不同工况下的热失控触发概率，并依据压力参数划分热失控发生的安全等级，确定各安全等级对应的压力信号阈值，作为热失控诊断标准传输给控制器；/n所述信号监测单元，用于通过压力探测装置感应压力信号，并将感应到的压力信号进行AD转换后传输给控制器；/n所述控制器，用于根据热失控数据诊断中心的信息，对来自信号监测单元的压力信号进行热失控安全等级划分，并根据热失控诊断标准，实现报警器和待监控电池模组充电回路中充电开关的控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池热失控预警系统，其特征在于：包括：热失控数据诊断中心、热失控预警装置、信号监测单元、设置于待监控电池模组两端的压力探测装置和设置于待监控模组充电回路中的充电开关；所述热失控预警装置包括控制器和报警器；所述压力探测装置与信号监测单元连接，所述信号监测单元与控制器连接，所述控制器分别与报警器、热失控数据诊断中心连接和充电开关连接；
所述热失控数据诊断中心，用于确定不同工况下的热失控触发概率，并依据压力参数划分热失控发生的安全等级，确定各安全等级对应的压力信号阈值，作为热失控诊断标准传输给控制器；
所述信号监测单元，用于通过压力探测装置感应压力信号，并将感应到的压力信号进行AD转换后传输给控制器；
所述控制器，用于根据热失控数据诊断中心的信息，对来自信号监测单元的压力信号进行热失控安全等级划分，并根据热失控诊断标准，实现报警器和待监控电池模组充电回路中充电开关的控制。


2.根据权利要求1所述的一种电池热失控预警系统，其特征在于：所述热失控数据诊断中心包括：
数据采集单元，用于获取待监控电池模组在不同充电倍率、老化阶段、环境温度下过充过程中的压力，并采集过充过程中的电池模组电压、电流和温度信息；
数据分析单元，用于分析对比各参数在过充热失控过程中的敏感度，确定以压力作为热失控主要诊断参数；
影响因子确定单元，用于量化老化、环境温度、充电电流对热失控行为的影响程度，获取同种影响程度下的各参数的归一化数值，从而识别出不同影响参数的影响因子；
安全等级划分单元，用于确定不同工况下的热失控触发概率，并依据压力参数划分热失控发生的安全等级，确定各安全等级对应的压力信号阈值，作为热失控诊断标准传输给控制器。


3.根据权利要求1所述的一种电池热失控预警系统，其特征在于：所述压力探测装置包括压力传感器和信号放大器，所述压力传感器的输出端与信号放大器连接，信号放大器的输出端与信号监测单元连接。


4.根据权利要求1所述的一种电池热失控预警系统，其特征在于：所述信号监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超，徐培培，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11