【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電池，具體為一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法及其電池結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池?zé)崾Э胤磻?yīng)過(guò)程快速劇烈，并且具有一定的蔓延特性。傳統(tǒng)預(yù)警方法以溫度傳感器、煙霧傳感器為核心，由于精度、處理速度和熱失控本身變化規(guī)律的限制，使其無(wú)法在鋰離子電池發(fā)生熱失控的早期得到高效準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，導(dǎo)致以溫度及煙霧特征檢測(cè)為目標(biāo)的預(yù)警方法只能在熱失控過(guò)程的中后期進(jìn)行有效響應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)鋰離子電池?zé)崾Э貦z測(cè)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，應(yīng)當(dāng)探究鋰離子電池?zé)崾Э卦缙诘奶卣髯兓?，并以相關(guān)特征為對(duì)象進(jìn)行熱失控預(yù)警方法設(shè)計(jì)。目前，電芯的內(nèi)部缺少監(jiān)測(cè)裝置，無(wú)法對(duì)電芯內(nèi)部的危險(xiǎn)信息進(jìn)行預(yù)警，容易造成電芯起火等安全問(wèn)題，通過(guò)增加檢測(cè)單體鋰電池內(nèi)部各種氣體濃度有利于監(jiān)測(cè)電池的安全狀態(tài)。
2、現(xiàn)有的單體鋰電池氣體技術(shù)只能通過(guò)檢測(cè)氫氣濃度判定電池是否發(fā)生熱失控，電池在過(guò)放或長(zhǎng)期儲(chǔ)存自放電大時(shí)二氧化碳濃度會(huì)增大、電池在過(guò)充電時(shí)會(huì)伴隨著甲烷濃度的提升現(xiàn)有檢測(cè)方式無(wú)法監(jiān)測(cè)異常，并且無(wú)法提前探知電池安全狀態(tài)極易發(fā)生熱失控等事故。氣體性質(zhì)過(guò)于單一、種類過(guò)于單一、無(wú)法提前預(yù)探知安全狀態(tài)。
3、因此，本領(lǐng)域需要一種可提前探知電池安全狀態(tài)并且直觀顯示狀態(tài)、多種氣體采集裝置，探知電芯內(nèi)部氣體含量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法及其電池結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)預(yù)警方法無(wú)法在鋰離子電池?zé)崾Э卦缙诟咝?zhǔn)確檢測(cè)和監(jiān)測(cè)電池內(nèi)部危險(xiǎn)信息的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技
3、圓柱鋰電池本體；
4、安裝在所述電池本體蓋帽和/或端板上的信息采集單元，所述信息采集單元包括氣體傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，用于采集電池內(nèi)部的溫度、壓力、二氧化碳相對(duì)含量、甲烷相對(duì)含量、乙烯相對(duì)含量、氫氣相對(duì)含量和乙烷相對(duì)含量；
5、bms電池管理系統(tǒng)，與所述信息采集單元連接，用于接收所述信息采集單元輸出的數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)判斷電池的安全狀態(tài)；
6、指示燈系統(tǒng)，與所述bms電池管理系統(tǒng)連接，用于顯示電池的安全狀態(tài)，其中綠燈表示安全狀態(tài)，黃燈表示異常狀態(tài)，紅燈表示危險(xiǎn)狀態(tài)，所述bms電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集鋰電池內(nèi)部氣體相對(duì)含量，滿足判定條件時(shí)以指示燈的形式輸出；
7、顯示屏和聲光報(bào)警器，與所述bms電池管理系統(tǒng)連接，用于在電池安全狀態(tài)為異?；蛭ｋU(xiǎn)時(shí)顯示詳細(xì)信息并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
8、優(yōu)選的，所述采集單元安裝在圓柱電池的蓋帽上，通過(guò)加工出的采集孔與傳感器相通，傳感器將信號(hào)傳輸至bms電池管理系統(tǒng)中。
9、優(yōu)選的，溫度采集探頭為k型熱電偶，采用直徑1毫米、長(zhǎng)度2毫米的單孔陶瓷管制成，溫度范圍為-100℃至1200℃。
10、優(yōu)選的，傳感器為新型光纖結(jié)構(gòu)傳感器，不干擾電池的操作。
11、優(yōu)選的，使用可調(diào)諧激光器作為光源，光電二極管作為探測(cè)器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(a/d)以獲取數(shù)據(jù)。
12、一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法，包括以下步驟：
13、步驟一、在圓柱鋰電池的蓋帽或端板上安裝信息采集單元，所述信息采集單元包括氣體傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器；
14、步驟二、通過(guò)所述信息采集單元實(shí)時(shí)采集電池內(nèi)部的溫度、壓力、二氧化碳相對(duì)含量、甲烷相對(duì)含量、乙烯相對(duì)含量、氫氣相對(duì)含量和乙烷相對(duì)含量的數(shù)據(jù)；
15、步驟三、將采集的數(shù)據(jù)傳輸至bms電池管理系統(tǒng)；
16、步驟四、所述bms電池管理系統(tǒng)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)判斷電池的安全狀態(tài)；
17、步驟五、根據(jù)電池的安全狀態(tài)控制指示燈顯示，其中綠燈表示安全狀態(tài)，黃燈表示異常狀態(tài)，紅燈表示危險(xiǎn)狀態(tài)；
18、步驟六、當(dāng)電池安全狀態(tài)為異?；蛭ｋU(xiǎn)時(shí)，通過(guò)顯示屏顯示詳細(xì)信息并進(jìn)行聲光報(bào)警。
19、優(yōu)選的，所述信息采集單元包括溫度壓力傳感器和氣體傳感器。
20、優(yōu)選的，所述氣體傳感器能夠檢測(cè)二氧化碳和/或甲烷和/或乙烯和/或氫氣和/或乙烷的相對(duì)含量。
21、優(yōu)選的，所述bms電池管理系統(tǒng)根據(jù)如下判定條件判斷電池的安全狀態(tài)：
22、溫度數(shù)據(jù)低于55℃為安全狀態(tài)，綠燈顯示；
23、溫度數(shù)據(jù)超過(guò)55℃或壓力數(shù)據(jù)超過(guò)1mpa或二氧化碳相對(duì)含量超過(guò)81.32％或甲烷相對(duì)含量超過(guò)3.46％或乙烯相對(duì)含量超過(guò)2.33％或氫氣相對(duì)含量超過(guò)0.63％或乙烷相對(duì)含量超過(guò)7.1％為異常狀態(tài)，黃燈顯示；
24、其中兩個(gè)或兩個(gè)以上數(shù)據(jù)超過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)為危險(xiǎn)狀態(tài)，紅燈顯示。
25、優(yōu)選的，當(dāng)溫升速率超過(guò)0.3℃/min且壓力升高速率超過(guò)0.006mpa/min時(shí)，bms電池管理系統(tǒng)判斷電池為異常狀態(tài)；當(dāng)溫度超過(guò)45℃且壓力升高速率超過(guò)0.006mpa/min時(shí)，判斷電池為危險(xiǎn)狀態(tài)。
26、本專利技術(shù)提供了一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法及其電池結(jié)構(gòu)。具備以下有益效果：
27、1、本專利技術(shù)通過(guò)安裝多種氣體傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，能夠?qū)崟r(shí)采集電池內(nèi)部的多種關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池?zé)崾Э氐脑缙跈z測(cè)與預(yù)警，避免傳統(tǒng)方法只能在熱失控中后期進(jìn)行響應(yīng)的問(wèn)題。
28、2、本專利技術(shù)電池結(jié)構(gòu)能夠采集和分析溫度、壓力、二氧化碳、甲烷、乙烯、氫氣和乙烷等多種氣體的濃度，提供比單一參數(shù)監(jiān)測(cè)更全面的安全狀態(tài)評(píng)估，提升了預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性。
29、3、本專利技術(shù)采用k型熱電偶和新型光纖結(jié)構(gòu)傳感器，提供了高精度的溫度和壓力測(cè)量，并且不干擾電池的正常操作，適合大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。
30、4、本專利技術(shù)bms電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理和顯示采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)指示燈、顯示屏和聲光報(bào)警器及時(shí)向用戶反饋電池的安全狀態(tài)，包括綠燈表示安全、黃燈表示異常、紅燈表示危險(xiǎn)，確保用戶能夠迅速采取相應(yīng)措施。
31、5、本專利技術(shù)通過(guò)對(duì)電池內(nèi)部溫升速率和壓力升高速率的監(jiān)測(cè)和判斷，能夠及時(shí)識(shí)別異常和危險(xiǎn)狀態(tài)，防止電池?zé)崾Э厥鹿实陌l(fā)生，提高了鋰電池系統(tǒng)的整體安全性。
32、6、本專利技術(shù)在電池處于異常或危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)不僅通過(guò)指示燈報(bào)警，還通過(guò)顯示屏輸出詳細(xì)信息，方便用戶了解具體的安全狀況及參數(shù)，便于采取精準(zhǔn)的應(yīng)對(duì)措施
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1.一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述采集單元安裝在圓柱電池的蓋帽上，通過(guò)加工出的采集孔與傳感器相通，傳感器將信號(hào)傳輸至BMS電池管理系統(tǒng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，溫度采集探頭為K型熱電偶，采用直徑1毫米、長(zhǎng)度2毫米的單孔陶瓷管制成，溫度范圍為-100℃至1200℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，傳感器為新型光纖結(jié)構(gòu)傳感器，不干擾電池的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，使用可調(diào)諧激光器作為光源，光電二極管作為探測(cè)器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)以獲取數(shù)據(jù)。
6.一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法，其特征在于，依據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法，其特征在于，所述信息采集單元包括溫度壓力傳感器和氣體傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法，其特征在于，所述氣體
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法，其特征在于，所述BMS電池管理系統(tǒng)根據(jù)如下判定條件判斷電池的安全狀態(tài)：
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法，其特征在于，當(dāng)溫升速率超過(guò)0.3℃/min且壓力升高速率超過(guò)0.006Mpa/min時(shí)，BMS電池管理系統(tǒng)判斷電池為異常狀態(tài)；當(dāng)溫度超過(guò)45℃且壓力升高速率超過(guò)0.006Mpa/min時(shí)，判斷電池為危險(xiǎn)狀態(tài)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述采集單元安裝在圓柱電池的蓋帽上，通過(guò)加工出的采集孔與傳感器相通，傳感器將信號(hào)傳輸至bms電池管理系統(tǒng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，溫度采集探頭為k型熱電偶，采用直徑1毫米、長(zhǎng)度2毫米的單孔陶瓷管制成，溫度范圍為-100℃至1200℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，傳感器為新型光纖結(jié)構(gòu)傳感器，不干擾電池的操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，使用可調(diào)諧激光器作為光源，光電二極管作為探測(cè)器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(a/d)以獲取數(shù)據(jù)。
6.一種圓柱電池安全性預(yù)探知方法，其特征在于，依據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孟凡理，王勇，薛娟娟，顏庭梁，劉猛，謝瑞瑞，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東精工電子科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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