基于多种类、多数量传感器的智能电池监测预警方法及系统技术方案

本申请公开了一种基于多种类、多数量传感器的智能电池监测预警方法及系统，该系统包括：多个传感器设置在电池组/电池的关键位置上用于获取电池的多个状态信息，其中，多个传感器包括不同种类的传感器；传输模块用于将电池的多个状态信息传输至数据融合处理模块；数据融合处理模块用于对电池的多个状态信息进行数据融合处理生成电池的融合状态信息；预警模块用于执行预设的保护策略。采用多种类、多数量传感器测量电池温度、压力等参数精准度高，可提高监测和评估电池安全性能的准确性；将传感器监控的信息进行数据融合处理便于对电池安全性能进行全方位的评估；利用传感器获得的信息建立云端数据库便于电池安全性能模型的建立与识别。型的建立与识别。型的建立与识别。

【技术实现步骤摘要】
基于多种类、多数量传感器的智能电池监测预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及电池状态监测
，特别涉及一种基于多种类、多数量传感器的智能电池监测预警方法及系统。

技术介绍

[0002]自1799年伏特成功制成了世界上第一个电池后，电池得到了迅猛的发展，因其比能量大、使用便捷、循环寿命长等优点，已被广泛应用于数码、家电等多个方面。然而电池本身存在着不能忽视的安全隐患，随着近些年新型电池的诞生，为了满足人们的使用需求，电池能量密度等指标在不断提高，电池的安全性问题也越发尖锐。因此，提高电池的安全性能成为了电池研发的重要方向。
[0003]目前，电池安全性能的提升，主要通过电池单体制作技术的改善和电池状态信息的监测两种手段。
[0004]电池单体制作技术的改善，例如添加电解质添加剂、改善正负极材料结构、改善隔膜制备工艺，是一种从材料和技术本身提升电池安全性的方法。该方法可以直接提高电池的使用寿命和安全性能，但是，通过提升电池单体制作工艺的方法来提高电池的安全性能，大大增加电池的应用成本，且存在技术和材料上的壁垒，难以满足人们日益增长的电池安全性需求。
[0005]电池状态信息的监测，是考虑到电池失控过程中伴随着温度、压力等多种参数的变化，并伴随有特征气体的生成，将此类参数作为故障识别参数，引入电池状态信息监测，也是目前提升电池安全性的一个重要手段。相较于电池单体制作技术的改善，该方法不仅成本低廉，而且可以直观有效的获得电池的一些相关参数，从而提高电池的使用寿命和安全性能。
[0006]目前监测电池状态信息的方法已经用于以电池作为动力源的各种设备，但仍然存在以下问题：
[0007]1)监测电池的信息种类、数量较少：除了对于电池管理系统经常监测的电压、电流、内阻等电学参数之外，一般仅以温度作为评估电池安全性能的指标，而电池在失控时，通常伴随的不仅仅是温度的升高，还会有大量的气体产生，因此监测压力指标也是提升电池监测系统可靠性的有效手段。另外，目前的监测系统中，监测电池状态信息的传感器大都数量较少，不足以对电池的状态信息进行充分全面的监测，所以需要监测更多的信息，同时需要上传至云端，并进行融合处理后传输至用户，以此才能提高监测系统的可靠性。
[0008]例如，在中国专利CN 205280235 U型提出了一种锂电池温度传感器检测结构，该结构包括并列设置的第一锂电池和第二锂电池，所述第一锂电池与所述第二锂电池的外壁之间形成有空隙，所述空隙中填充有自适应导热材料，所述自适应导热材料中嵌设有温度传感器，所述温度传感器与外部的温度检测仪表连接。该锂电池传感信息仅有温度，数量也仅有一个，这就使得传感信息单一，且不利于全面评估锂电池的状态性能。
[0009]之后也有人意识到了传感器的数量增加会提高监测系统的准确性，例如，在中国
专利CN 104466285 A专利技术了一种电动自行车用电池系统，包括电池外壳，电池和底座，其中电池外壳内部设置有若干个温度传感器，在底座内部设置有温度控制芯片，报警灯，蜂鸣器和电池输出系统。温度控制芯片一方面与温度传感器，报警灯和蜂鸣器相连，另一方面与电池输出系统相连；电池输出系统一方面与电池相连，另一方面与温度控制芯片相连。但该电池系统的安全性评估标准仅为温度这一参数，没有将压力、气体等参数纳入安全性评估范围，所以没有充分提升电池监测系统的准确性，不利于保障用户的人身财产安全。
[0010]2)传感器未布置在电池的多个关键位置：目前监测系统的传感器布置方式也有待改进，以温度为监测参数的系统为例，温度传感器多是直接测量电池表面温度，这种测量方式最大的问题就是电池内外温度有着一定的温差，电池表面温度不足以反应电池的实际温度状态，会导致电池外部温度还处在正常范围时，电池内部已经出现热失控的现象，最终导致监测系统没有获取正确的状态信息。故而需要将传感器布置在电池组/电池的多个关键位置，从而提高锂电池状态信息监测系统的成功率。
[0011]也有人对传感器的安放位置进行了研究，比如，加州大学研究了一种18650圆柱型锂电池，其结构包括两个t型热电偶，分别安装在电池表面和电芯，并基于此，建立了一种电池表面和电芯温度动态的双态热模型，利用带有实测表面温度和实测电芯温度的信号来评估锂电池的安全性能。该研究证明了将传感器布置在电池的关键位置将能够切实有效的提升评估电池安全性的准确率,但该结构使用的热电偶可检测温度仅为15
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40℃，测量温度范围不足以涵盖电池的整个工作区域温度，且检测信息仅有温度，信息单一，不利于对锂电池使用时的安全性能进行预警和监控。
[0012]3)目前的监测系统大多未涉及传感信息融合处理及其相关算法：仅仅是将传感信息的数据传输至用户，大多未经过任何处理，这种方式存在不够智能，不够准确等问题，会导致用户无法准确、定量的评估电池的使用状态，因此需要在监测系统中加入传感信息融合处理及其相关算法，从而提高电池状态信息监测系统的智能化。
[0013]综上所述，采用电池传感信息监测的方法虽然取得了一定的效果，并已经用于一些产品的设计，但仍然存在以下问题：
[0014]1.传感信息种类、数量较少：目前的监测系统中，监测电池状态信息的传感器种类较少，不足以对电池的状态信息进行充分全面的监测；另外布置的传感器数量也不足，将使得监测的准确性受到影响。
[0015]2.传感器未布置在电池组/电池的多个关键位置：目前监测系统的传感器布置方式未布置在关键位置，将会影响监测系统评估电池状态的准确性。
[0016]3.监测系统的智能化程度不足：目前的监测系统大多未涉及传感信息融合处理及其相关算法，仅仅是将传感信息的数据传输至用户，未经过任何处理，这种方式会使得用户无法定量的评估电池的使用状态。
[0017]因此，上述现有技术的不足需要新的解决方法来克服，需要研究一种监测信息多种多样、传感器多关键点布置、准确率高、智能化程度高的电池状态监测方法。

技术实现思路

[0018]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0019]为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于多种类、多数量传感器的智能电池监
测预警系统。本专利技术采用多种类、多数量传感器进行预警监测，可以有效的评估电池的安全性能，提高预警系统的可靠性；传感器可以布置在电池组/电池的多个关键部位，多点同时测量电池温度、压力等参数，评估电池状态的精准度高；将传感器所监控的信息进行数据融合处理，便于对电池安全性能进行定量的评估；将传感获得的多方面信息建立云端数据库，便于电池安全性能模型的建立与识别。
[0020]本专利技术的另一个目的在于提出一种基于多种类、多数量传感器的智能电池监测预警方法。
[0021]为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于多种类、多数量传感器的智能电池监测预警系统，包括：
[0022]多个传感器，所述多个传感器设置在电池组/电池的关键位置上，所述多个传感器用于获取电池组/电池的多个状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多种类、多数量传感器的智能电池监测预警系统，其特征在于，包括：多个传感器，所述多个传感器设置在电池组/电池的多个关键位置上，所述多个传感器用于获取电池组/电池的多个状态信息，其中，所述多个传感器包括不同种类的传感器；传输模块，用于将所述电池组/电池的多个状态信息传输至数据融合处理模块；所述数据融合处理模块，用于对所述电池组/电池的多个状态信息进行数据融合处理，生成电池组/电池的融合状态信息；预警模块，用于根据所述融合状态信息识别所述电池组/电池的工作状态，并在确定所述电池组/电池的工作状态异常时，报警并执行预设的保护策略。2.根据权利要求1所述的基于多种类、多数量传感器的电池预警监测系统，其特征在于，所述不同种类的传感器包括：温度传感器、压力传感器、气体传感器、力和形变传感器、湿度传感器、化学传感器、惯性传感器等传感器中的至少两种。3.根据权利要求1所述的基于多种类、多数量传感器的电池预警监测系统，其特征在于，所述关键位置包括所述电池组的上、下、左、右、内部等关键位置以及单个电池的内部、外壳、正极、负极等位置中的一个或多个；针对不同型号的电池，可以自适应的安排电池的排列方式和传感器的安装位置，其中，所述电池包括锂电池、铅酸蓄电池、干电池、燃料电池、钠离子电池等电池中的一种；针对不同应用场景的电池和不同用户的应用需求，自主的安排传感器的安装数量。4.根据权利要求1所述的基于多种类、多数量传感器的电池预警监测系统，其特征在于，在传感器的表面包覆涂层封装结构，所述涂层封装结构的材料包括有机物、无机物、生物材料、化学材料等材料中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于多种类、多数量传感器的电池预警监测系统，其特征在于，还包括：用户终端，所述数据融合处理模块设置在用户终端上，所述用户终端用于接收所述传输模块发送的所述电池组/电池的多个状态信息，并通过所述数据融合处理模块对所述电池组/电池的多个状态信息进行数据融合处理，生成电池组/电池的融合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兴，贾炎燊，王博，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：