【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感，尤其涉及的是一种储能电池原位气体检测方法及系统。
技术介绍
1、目前商用电池检测技术基于对传统的电化学信号(电压、电流)的分析和后期处理，如电量增量分析(ica)和电压差分分析(dva)。通过分析电池不同阶段的容量和电压响应，利用数学模型，得以评估电池组性能，识别缺陷电池，从而了解电池组健康状态以及预测电池剩余寿命。此类方法虽然简单有效，但是电池组在长时间循环过程中，由副反应导致的某些电化学参数的误差会积累和放大，导致无法精确测量其荷电状态(soc)以及健康状态(soh)，使得该方法可靠性降低。另一种目前尚处于研究阶段的储能电池工作状态的检测方法基于布拉格光栅(fbg)的光纤传感器。当探测光通过光纤纤芯中刻写周期性折射率变化图案时，特定波长的光会发生反射，并且该反射波长随测量的物理量的变化而移动。光纤fbg具有尺寸小，灵敏度高，抗电磁干扰等优势，将fbg集成到储能电池组，通过实时监测储能电池组运行过程中的温度，压力等物理量可以获取储能电池的运行状态数据。但是该技术所获取的温度，压力等物理量只能间接反映电池内部的工作状态，无法全面揭示电池内部电化学反应过程，难以达到电池事故超前预警的目的。
2、研究表明，储能电池热失控等故障的发生总是伴随着电池内部大量气体的产生，这些产生的气体能够直接反映电池内部的理化反应。因此实时监测电池产气行为，可以有效地评估电池的工作状态，对电池热失控做出及时的预警。在现有的电池气体检测方法中，有一种电池气体监测方法基于阿基米德原理，将软包电池置于特殊液体内，通过测量由电
3、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种储能电池原位气体检测方法及系统，以解决现有的电池气体检测方案中对电池的选择性低，且存在无法对电池内部气体种类进行确定，系统复杂、无法实时测量、易受电磁干扰、灵敏度低、成本较高的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种储能电池原位气体检测方法，其包括：
4、获取探测激光与至少一种周期性调制后的泵浦激光；其中，所述泵浦激光与待测气体的类型一一对应；
5、将所述泵浦激光与所述探测激光输入至待测储能电池内部，以使所述泵浦激光与待测气体相互作用并引起所述探测激光产生相应的周期性调制；
6、获取产生相应周期性调制的探测激光并进行解调以得到解调信号；
7、根据所述解调信号得到待测气体的浓度。
8、本专利技术的进一步设置，所述获取探测激光与至少一种周期性调制后的泵浦激光的步骤包括：
9、根据待测气体的类型，获取对应波长的泵浦激光；
10、对对应波长的泵浦激光进行周期性调制。
11、本专利技术的进一步设置，所述将所述泵浦激光与所述探测激光输入至待测储能电池内部的步骤包括：
12、将周期性调制后的泵浦激光与所述探测激光进行合波处理，并输入至待测储能电池内部。
13、本专利技术的进一步设置，在所述泵浦激光与待测气体相互作用并引起所述探测激光产生相应的周期性调制的步骤中，所述泵浦激光与待测气体相互作用后产生拉曼效应或光热激发效应。
14、本专利技术的进一步设置，在所述泵浦激光与待测气体相互作用并引起所述探测激光产生相应的周期性调制的步骤中，当所述泵浦激光与待测气体相互作用产生拉曼效应或光热激发效应后，所述探测激光的相位产生变化，得到相位调制的探测激光，相位调制后的探测激光经光纤干涉仪后，探测激光的相位调制信息被转化为强度调制信息；
15、储能电池原位气体检测方法还包括：
16、根据探测激光的强度信息对探测激光的波长进行调节。
17、本专利技术的进一步设置，所述探测激光为可输出光频率梳的光源。
18、一种基于上述所述的储能电池原位气体检测方法的储能电池原位气体检测系统，其包括：光源组件、光纤激发探测组件、光纤气体传感探头、信号检测组件与控制单元；
19、所述光源组件与所述光纤激发探测组件连接，用于发射探测激光以及至少一种周期性调制后的泵浦激光至所述光纤激发探测组件；
20、所述光纤激发探测组件分别与所述光纤气体传感探头以及所述信号检测组件连接，用于将泵浦激光与探测激光输入至待测储能电池，并将产生相应周期性调制的探测激光反馈；
21、信号检测组件与所述光纤激发探测组件连接，用于获取产生相应周期性调制的探测激光并进行解调以得到解调信号；
22、所述控制单元分别与所述光源组件以及所述信号检测组件连接，用于控制所述光源组件工作，并用于根据所述解调信号得到待测气体的浓度。
23、本专利技术的进一步设置，所述光纤激发探测组件包括：第一耦合器、第二耦合器、光环形器与光滤波器；其中，
24、所述第一耦合器的输入端与所述光源组件的泵浦发射端连接，所述第一耦合器的输出端与所述第二耦合器的第一光输入端连接；
25、所述第二耦合器的第二光输入端与所述光环形器的第二端口连接，所述第二耦合器的耦合输出端与所述光纤气体传感探头连接；
26、所述光环形器的第一端口与所述光源组件的探测激光发射端连接，所述光环形器的第三端口与所述光滤波器的输入端连接；
27、所述光滤波器的输出端与所述信号检测组件连接。
28、本专利技术的进一步设置，所述信号检测组件包括：光电探测器、低通滤波器、锁相放大器与数据采集卡；其中，
29、所述光电探测器的输入端与所述光滤波器的输出端连接，所述光电探测器的第一输出端低通滤波器的输入端连接；
30、所述低通滤波器的输出端与所述锁相放大器的输入端连接；
31、所述锁相放大器的输出端与所述数据采集卡连接；
32、所述数据采集卡的输出端与所述控制单元连接。
33、本专利技术的进一步设置，储能电池原位气体检测系统还包括：波长补偿器与反馈控制单元；其中，
34、所述波长补偿器的接收端与所述反馈控制单元的控制端连接，所述波长补偿器的输出端与所述光源组件的探测激光发射端连接，所述波长补偿器用于对探测激光的波长进行调节；
35、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种储能电池原位气体检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的储能电池原位气体检测方法，其特征在于，所述获取探测激光与至少一种周期性调制后的泵浦激光的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的储能电池原位气体检测方法，其特征在于，所述将所述泵浦激光与所述探测激光输入至待测储能电池内部的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的储能电池原位气体检测方法，其特征在于，在所述泵浦激光与待测气体相互作用并引起所述探测激光产生相应的周期性调制的步骤中，所述泵浦激光与待测气体相互作用后产生拉曼效应或光热激发效应。
5.根据权利要求4所述的储能电池原位气体检测方法，其特征在于，在所述泵浦激光与待测气体相互作用并引起所述探测激光产生相应的周期性调制的步骤中，当所述泵浦激光与待测气体相互作用产生拉曼效应或光热激发效应后，所述探测激光的相位产生变化，得到相位调制的探测激光，相位调制后的探测激光经光纤干涉仪后，探测激光的相位调制信息被转化为强度调制信息；
6.一种基于权利要求1－5任一项所述的储能电池原位气体检测方法的储能电池原位气体检测
7.根据权利要求6所述的储能电池原位气体检测系统，其特征在于，所述光纤激发探测组件包括：第一耦合器、第二耦合器、光环形器与光滤波器；其中，
8.根据权利要求7所述的储能电池原位气体检测系统，其特征在于，还包括：波长补偿器与反馈控制单元；其中，
9.根据权利要求6所述的储能电池原位气体检测系统，其特征在于，还包括光开关；所述光纤气体传感探头具有若干个；所述光开关的输入端与所述光纤激发探测组件连接，所述光开关的输出端分别与所述光纤气体传感探头连接，所述光开关的控制端与所述控制单元连接。
10.根据权利要求7所述的储能电池原位气体检测系统，其特征在于，所述光纤气体传感探头的侧面设置有微通道；所述光纤气体传感探头的表面设置有透气薄膜。
...【技术特征摘要】
1.一种储能电池原位气体检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的储能电池原位气体检测方法，其特征在于，所述获取探测激光与至少一种周期性调制后的泵浦激光的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的储能电池原位气体检测方法，其特征在于，所述将所述泵浦激光与所述探测激光输入至待测储能电池内部的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的储能电池原位气体检测方法，其特征在于，在所述泵浦激光与待测气体相互作用并引起所述探测激光产生相应的周期性调制的步骤中，所述泵浦激光与待测气体相互作用后产生拉曼效应或光热激发效应。
5.根据权利要求4所述的储能电池原位气体检测方法，其特征在于，在所述泵浦激光与待测气体相互作用并引起所述探测激光产生相应的周期性调制的步骤中，当所述泵浦激光与待测气体相互作用产生拉曼效应或光热激发效应后，所述探测激光的相位产生变化，得到相位调制的探测激光，相位调制后的探测激光经光纤干涉仪后，探测激光的相位调制信息被转化为强度...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍海泓，靳伟，陈非凡，郑天野，何海律，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：
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