[发明专利]一种在线监控电池和电容器安全性能的方法

说明书

本发明涉及一种在线监控电池和电容器安全性能的方法，属于能源安全相关领域。本发明所要解决的技术问题是为了有效在线监控电池和电容器由于微观应变引起的宏观形变，对其热效应和胀气等安全性能进行实时有效管理，对安全事故进行预警，消除爆燃等安全隐患，对事故原因进行在线分析。本发明技术方案采用无损应变检测方法，将应变片分布在电池和电容器表面，实时监控其运行过程中的应变变化，对即将失效的组件进行提前预警并处置，有利于对电源有效安全管理并对失效过程与原因进行原位分析，将事故消除在萌芽状态。本发明的无损在线监控电池和电容器形变安全性能的方法简单，快速、准确，可操作性强，适用于能源器件的长期可靠安全预警与事故分析。

技术领域

本发明公开一种无损、在线长期可靠监控电池和电容器安全性能的方法，涉及电池或电容器（含电解电容器与超级电容器）及其组成的电源包或电源组在运行过程中的失效预警和安全监控管理，属于能源安全及相关领域。

背景技术

电池或电容器单体及其组成的电源包或电源组由于形变引起的鼓包、泄露、爆炸、燃烧等安全问题极大影响其广泛应用，所以对其形变进行实时监控有利于电源的安全管理。目前对电池形变进行测试的常用方法中，测试尺寸的方法不仅精确度不高，误差大，而且工作强度大，不适合大量单体、电源包或电源组的在线实时安全监控；排水法除了不能大规模在线实时安全监控外，而且存在电极容易短路、包装破损会释放出有毒物质，甚至引起燃烧、爆炸等安全问题。另外，目前没有对电池和电容器长期运行过程中的胀气和热效应等引起的形变现象监控的有效措施。因此，寻找一种快速、便捷的无损在线检测电源安全技术迫在眉睫，对电动车、备用电源等运行过程中的电源安全管理至关重要。另外，密闭的电池或电容器单体及其组成的电源包或电源组实际上是一种压力容器，其运行过程中产生的热或气体会引起外包装壳具发生形变，严重时发生泄露或爆炸，溅出的易燃溶剂也会引起燃烧。微观角度的应变聚集到一定程度会引起比较明显的形变，所以产生形变的应变值与应力值密切相关，可以通过公式进行换算。因此，通过对电源运行过程中的产生形变的应变变化监测其安全性能是可行的。

作为一种非破坏性的应变测量和检查手段，应变仪可以测量材料的静动态拉伸与压缩应变及材料上任意点的应变。按照频率响应范围，应变仪可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪和超动态应变仪。不随时间变化或变化极为缓慢的静态应变用静态电阻应变仪检测，每次只能测出一个点的应变；随时间变化的动态应变用动态电阻应变仪检测，由测量电桥放大器和滤波器等组成，一般有多个通道以便测量多个动态应变信号，每个通道测量一个动态应变信号，动态应变随时间而变化，直接反映被测应变信号的大小和变化。电池和电容器在运行过程中由于微观应变会引起比较明显的宏观形变。所以利用应变仪将应变片采集的电池和电容器的应变信息经转换后传输给计算机，实现计算机长期可靠在线监控。

为了克服目前测试电池和电容器胀气行为和热效应引起形变的技术与方法缺陷，弥补目前没有无损在线检测电池和电容器安全性能的不足，本发明创新性的利用应变仪无损在线监控电池和电容器及其组成的电源包或电源组的安全性能，将应变片合理分布在电池和电容器表面，通过检测电池和电容器产生形变的应变变化监控其安全性能。该发明方法便捷、易操作，准确可靠，而且对电源没有损坏，当形变量超过安全阈值时，通过电脑软件自动终止形变量大的电源，将危险消除在萌芽状态，也可以将应变换算成应力，评价电池和电容器运行过程中的应力分布及其变化规律，为电源的长期可靠无损在线安全管理提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，克服现有技术的不足，提供一种用于电池和电容器安全性能监控的关键工艺技术，采用无损的应变检测方法监控电池和电容器单体及其组成的包或组的安全性能，发明方法准确、灵敏、可靠，响应时间短，可以实现长期无损在线可靠监控。