[发明专利]一种基于单片机的锂离子电池火灾预警装置

说明书

本发明公开了一种基于单片机的锂离子电池火灾预警装置，主要由火灾信号监控系统和通讯预警系统组成。火灾信号监控系统主要包括红外温度传感器，一氧化碳气体传感器和烟雾气敏传感器等。通讯预警系统主要包括Arduino单片机电路板，液晶显示屏(LCD)，预警蜂鸣器和预警指示灯等。火灾信号监控系统实时监控目标锂离子电池的工作状态，并将信号传输至单片机控制中心，单片机做出相应判断后，得到目标锂离子电池的实际工作状态，并决定是否发出预警声光信号和采取后续消防联动措施。火灾信号监控系统和通讯预警系统相互配合，协同工作，可以在锂离子电池发生热失控的早期发现险情，采取应对措施。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的监测预警的技术领域，具体涉及一种基于单片机的锂离子电池火灾预警装置，其为可实时监测目标锂离子电池工作状态并在发生热失控前发出声光预警信号的火灾预警装置。

背景技术

随着我国对于新兴清洁能源日益增大的市场需求，锂离子电池因其高比能量储能、高循环比、环境友好、应用范围广泛等优点而得到了大力发展。尤其在近几年，我国从政策层面上极力推进新能源汽车的普及，新能源汽车的产销量爆发性增长，市场呈现出明显的政策性倾向。但是，锂离子电池本身仍存在一些技术问题亟待解决，锂离子电池的热安全性是最重要的问题之一。锂离子电池在热滥用的外部条件下发生热失控可达到使铝集流体熔化的温度，从而导致电池释放大量烟气、发生着火爆炸等情况。因此，锂离子电池的安全问题是其大规模应用的瓶颈。

本发明旨在设计一种以锂离子电池为应用对象的安全预警装置，可以在目标锂离子电池发生热失控前发出三级声光预警信号，提醒相关人员电池出现危险征兆，从而保证足够的反应时间来采取紧急措施。因为锂离子电池在发生热失控之前电池表面会伴随明显的升温过程，直至达到一个较高的温度，发生热失控，同时伴随烟雾及特征气体的释放，所以本发明选用了电池表面温度、烟雾浓度及一氧化碳气体浓度作为测量信号，设定相应的阈值进行报警判断，实现了在锂离子电池热失控早期发现问题并发出三级声光预警信号的目标，增大了锂离子电池系统的整体安全性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种专门针对锂离子电池的新型火灾预警装置，提高锂离子电池的使用安全性。本发明要解决的问题是：设计一种锂离子电池火灾信号监控装置，可以在目标锂离子电池发生热失控前检测到相应的异常信号，并发出声光预警信号以联动后续消防措施。从而应对锂离子电池热失控的发生与传播，有效提高以锂离子电池为动力源的系统的整体安全性能。

为了解决上述问题并实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于单片机的锂离子电池火灾预警装置，主要由火灾信号监控系统和通讯预警系统组成。火灾信号监控系统主要包括红外温度传感器、烟雾气敏传感器、一氧化碳特征气体传感器和通讯线路等；通讯预警系统主要包括Arduino单片机电路板、预警发光二极管(LED)灯、蜂鸣器、液晶显示屏(LCD)和通讯线路等。

其中，火灾信号监控系统布置在目标锂离子电池附近，可实时采集电池的工作状态信号。

进一步的，红外温度传感器选用非接触式红外测温传感器，金属封筒里同时集成安装了红外感应热电堆探测器芯片以及信号处理专用集成芯片，同时集成了低噪声放大器、17位模数转换器和数字信号处理单元。可以长时测量-70～380℃的物体表面温度，相应的探测温度分辨率为0.02℃，测温精度为0.5℃，该传感器适宜工作环境温度为-40～125℃。所需的电源直接由Arduino单片机电路板提供。

进一步的，烟雾气敏传感器选用烟雾气敏传感器，监测浓度范围50～10000ppm，工作环境为常温常湿。所需的电源直接由Arduino单片机电路板提供。

进一步的，一氧化碳特征气体传感器选用一氧化碳可燃气体传感器，监测CO浓度范围为10～1000ppm，工作环境为常温常湿。所需的电源直接由Arduino单片机电路板提供。