[发明专利]一种基于分布式传感器的锂离子电池热失控预警系统

说明书

本发明提供一种基于分布式传感器的锂离子电池热失控预警系统，属于电池模组的监控技术领域。其通过分布式设置传感器，在电池模组端进行采集信息的初步过滤和处理，大大降低了系统功耗，通过控制器进行数据融合，进行早期预警，有助于提高电池使用的安全性，通过MCU和传感器结合，在传感器端先进行初步的数据处理以补偿随机误差、降低噪声、自校正等，大大提高传感器的精度；对于电池热失控能够起到较好的预警作用。

技术领域

本发明涉及电池模组的监控技术领域，具体涉及一种基于分布式传感器的锂离子电池热失控预警系统。

背景技术

就现阶段而言，现有的电池管理系统的动力电池组热失控报警方法，主要是通过设定温度阈值预警热失控事件，这种方法仅通过将温度阈值作为判断热失控依据，其准确性依赖于温度传感器安装的位置和环境，很难快速准确对热失控进行可靠的早期预警，仅利用固定阈值进行判断往往会受到环境因素的影响而发生误判或漏判。锂电池的热失控发生过程，首先是电池内部副反应的繁盛，副反应导致内部电池结构的变化和内部温度的升高，温度升高伴随着SEI膜的分解释放出可燃气体和烟雾。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于分布式传感器的锂离子电池热失控预警系统，可有效实现电池模组的热失控早期预警，有助于提高锂电池的安全性。

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种分布式传感器的锂离子电池热失控预警系统，其包括数据处理单元、热失控预警单元和信号监测单元；其中，所述数据处理单元包括控制器；所述热失控预警单元包括报警器；所述信号监测单元包括初级处理模块和信号监测模块；所述信号监测单元与数据处理单元的控制器通信连接，所述控制器与报警器通信连接；

其中，所述信号监测单元设置在电池模组端，与用于监测电池模组运行状态的各传感器通信连接，所述信号监测模块用于获取各传感器采集的温度、压力、气体、烟雾等特征值，并将得到的特征值信号进行AD转化后传输给初级处理模块；经初级处理模块进行初步数据处理后的信息能够传输给控制器；

所述控制器，用于根据所获得的信号监测单元的信息，对各传感器未来的动作进行控制，并根据当前特征值与报警等级，实现对报警器的控制。

优选的，所述初级处理模块包括阈值判定模块、执行模块、时钟模块和初级处理单元，阈值判定模块的阈值包括特征值上限阈值和特征值下限阈值，经AD转化后的特征值首先与阈值判定模块设定的阈值进行比较，若所有特征值均小于对应的特征值下限阈值，则表明电池模组处于绝对安全状态，此时将AD转化后的特征值直接丢弃，无需作进一步处理；当所有特征值均小于对应的特征值上限阈值且部分特征值大于对应的特征值下限阈值时，表明电池模组温度偏高但仍然处于安全状态，此时启动执行模块，执行模块调用位于电池模组附近的冷却装置(例如风扇等)对电池模组进行降温处理，此时经AD转化后的特征值也直接丢弃，无需作进一步处理；当部分特征值大于对应的特征值上限阈值时，表明电池模组可能出现热失控，此时，启动初级处理模块的初级处理单元对当前所采集的所有特征值进行初步处理，包括进行标识、归类和时间赋予，然后通过Zigbee将经初步处理的当前所采集的所有特征值传输给控制器。

本发明还提供一种分布式传感器的锂离子电池热失控预警系统的预警方法，该方法包括以下步骤：

S1、信息监测单元实时获取各传感器采集的温度、压力、气体浓度、烟雾浓度等特征值，通过其初级处理模块将符合要求的电池的各项特征值实时传递给控制器；

S2、控制器将各传感器监测到的所述符合要求的电池的各项特征值进行数据融合判断，获得诊断结果，并将符合要求的电池的各项特征值按标识、归类和时间顺序进行存储；

S3、控制器根据诊断结果，对报警器和传感器进行控制。

优选的，所述步骤S1包括以下子步骤：