一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及新能源汽車電池安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)。其包括智能儀表、后臺(tái)監(jiān)控中心及設(shè)置于電池箱內(nèi)部的熱失控探測(cè)器，其特征在于，所述熱失控探測(cè)器包括數(shù)據(jù)采集裝置和主控裝置；所述數(shù)據(jù)采集裝置用于采集電池箱內(nèi)部的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前熱失控參數(shù)并傳送給所述主控裝置；所述主控裝置包括CPU核心處理模塊、通訊傳輸模塊、執(zhí)行裝置控制模塊；本發(fā)明還涉及一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)方法，包括判斷火焰值是否大于等于預(yù)先設(shè)定的火焰閾值；對(duì)溫度、氣體及煙霧參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾處理，提取特征值；將上述參數(shù)綜合處理，決定啟動(dòng)滅火裝置滅火或給出預(yù)警信號(hào)。有益效果是：使檢測(cè)系統(tǒng)能準(zhǔn)確把握滅火時(shí)機(jī)，能使隱患及時(shí)處置。
【專利說明】
-種電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及新能源汽車電池安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)系 統(tǒng)及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)汽車的安全事故主要來自電池?zé)崾Э貙?dǎo)致的燃燒或爆炸，電池作為電動(dòng)汽車 的儲(chǔ)能單元，其能量如果通過燃燒或爆炸釋放，威力及其巨大，極易造成人員傷亡。電池?zé)?失控導(dǎo)致燃燒或爆炸的原因是某只電忍熱失控形成的熱量無法有效散發(fā)，聚集在一起形成 高溫環(huán)境導(dǎo)致相鄰電忍產(chǎn)生連鎖熱失控，繼而熱量持續(xù)累積，導(dǎo)致燃燒或爆炸。若在熱失控 早期熱量被有效散發(fā)或引導(dǎo)，則電池的熱失控可W避免，運(yùn)在相關(guān)研究與試驗(yàn)中可W證明。 問題在于，電池儲(chǔ)能太多，目前尚無一種材料或者技術(shù)能夠短時(shí)間內(nèi)將如此多的熱量吸收 掉或者散發(fā)出去。滅火藥劑的應(yīng)用是目前應(yīng)用較多的一種技術(shù)手段，其目的在于避免明火 導(dǎo)致的熱量快速擴(kuò)散而引發(fā)的快速燃燒或爆炸，使得整個(gè)電池包的燃燒暫緩發(fā)生，為乘員 爭(zhēng)取逃生時(shí)間。發(fā)展電池早期預(yù)警的檢測(cè)技術(shù)W提供人員的反應(yīng)時(shí)間，避免因單體電池失 效而傳遞給其他電池造成更大的遭難是極其關(guān)鍵的。因此，需要一個(gè)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、有效的檢 測(cè)系統(tǒng)能夠在早期檢測(cè)出電池處于熱失控并且在必要的時(shí)候?qū)﹄姵剡M(jìn)行熱失控抑制或火 災(zāi)控制，且需要極低的誤報(bào)率和誤動(dòng)作率W避免引起不必要的恐慌和損失。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，一般的有W下兩種方式來實(shí)現(xiàn)預(yù)警。
[0004] -是熱失控通過電池部分電極和溫度傳感器之間的接觸來檢測(cè)(幾十到幾百支單 體電忍組成的一個(gè)電池包中，一般設(shè)置不超過8只溫度傳感器）。其缺點(diǎn)在于即若只有一只 單體電池發(fā)生熱失控時(shí)，也必須將溫度傳感器安排在所有單體電池的電池位置來檢測(cè)。否 貝1J，如果溫度傳感器僅安排在一個(gè)或幾個(gè)電極處，遠(yuǎn)離溫度傳感器的單體電池發(fā)生的熱失 控只有在下面情況下才能被檢測(cè)出來：即有大量的足W抵達(dá)溫度傳感器的熱量散發(fā)出來。 但當(dāng)遠(yuǎn)離故障單體電池的溫度傳感器檢測(cè)到溫度變化時(shí)，此時(shí)故障的單體電池已經(jīng)可能損 壞，甚至已經(jīng)波及到周邊單體電池，有可能已經(jīng)形成了不可挽回的損失。因?yàn)樵诠收想姵責(zé)?失控的熱量作用下，與熱故障電池相鄰的單體電池已達(dá)到或超過導(dǎo)致其引發(fā)熱失控的外界 溫度條件，即熱失控連鎖反應(yīng)已經(jīng)形成，甚至可能造成極為迅猛的火災(zāi)?，F(xiàn)有已知的系統(tǒng)通 過部署盡量多的溫度傳感器來解決運(yùn)些問題，然而運(yùn)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)成本極為昂貴，安裝更加 復(fù)雜，且由于極為繁雜的線束，運(yùn)又降低電池組的可靠性和安全性。
[0005] 二是通過不與電忍接觸的煙霧或/和溫度傳感器來檢測(cè)熱失控。在傳感器數(shù)值大 于某個(gè)闊值時(shí)，啟動(dòng)滅火裝置，或通過一定算法判斷出現(xiàn)熱失控燃燒的時(shí)間區(qū)間。其缺點(diǎn)在 于不能準(zhǔn)確判斷熱失控的后期階段，即不能檢測(cè)到熱失控導(dǎo)致燃燒發(fā)生的可能性，也不能 預(yù)知導(dǎo)致燃燒的準(zhǔn)確時(shí)刻，從而不能為滅火劑的噴射提供準(zhǔn)確的依據(jù)。
[0006] 綜上所述，現(xiàn)有電池?zé)崾Э貦z測(cè)主要通過W下方式實(shí)現(xiàn):利用溫度、單體電壓變化 或/和煙霧傳感器檢測(cè)，通過設(shè)定闊值或算法分析確定預(yù)警級(jí)別并啟動(dòng)冷卻或滅火裝置。其 缺點(diǎn)：1、通過數(shù)據(jù)分析只能判定熱失控導(dǎo)致燃燒的大致時(shí)間范圍，不能確定明火出現(xiàn)的準(zhǔn) 確時(shí)刻，錯(cuò)失啟動(dòng)冷卻/滅火裝置的最佳時(shí)機(jī);2、如果為了爭(zhēng)取時(shí)機(jī)而選擇超前處置，則可 能形成誤處理，如錯(cuò)誤啟動(dòng)消防裝置，導(dǎo)致整個(gè)電池箱受損，使整個(gè)電池箱因?yàn)閱?dòng)滅火裝 置而需要更換處置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能確認(rèn)明火發(fā)生時(shí)間的電池?zé)崾Э貦z 測(cè)系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)，包括智能 儀表、后臺(tái)監(jiān)控中屯、及設(shè)置于電池箱內(nèi)部的熱失控探測(cè)器，其特征在于，所述熱失控探測(cè)器 包括數(shù)據(jù)采集裝置和主控裝置；
[0009] 所述數(shù)據(jù)采集裝置用于采集電池箱內(nèi)部的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前熱失控參數(shù)并傳 送給所述主控裝置;所述數(shù)據(jù)采集裝置包括煙霧濃度傳感器、氣體濃度傳感器、溫度傳感器 W及火焰?zhèn)鞲衅鳎?br>[0010] 所述火焰?zhèn)鞲衅饔糜跈z測(cè)電池箱內(nèi)出現(xiàn)明火的準(zhǔn)確時(shí)刻，為后期熱失控的抑制手 段提供動(dòng)作依據(jù)；
[0011] 所述主控裝置包括CPU核屯、處理模塊、通訊傳輸模塊、執(zhí)行裝置控制模塊；
[0012] 所述CPU核屯、處理模塊，用于接收數(shù)據(jù)采集裝置傳輸?shù)漠?dāng)前熱失控參數(shù)，并對(duì)所述 當(dāng)前熱失控參數(shù)進(jìn)行分析處理W判斷是否出現(xiàn)熱失控和監(jiān)測(cè)熱失控過程。
[0013] 所述主控裝置還用于當(dāng)所述CPU核屯、處理模塊判斷出當(dāng)前區(qū)域出現(xiàn)熱失控時(shí)，向 后臺(tái)監(jiān)控中屯、發(fā)送熱失控報(bào)警信息。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是:在檢測(cè)電池的溫度值、氣體濃度值及煙霧濃度值等熱失控 參數(shù)信息的基礎(chǔ)上，融合火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)火焰光信息，有利于準(zhǔn)確判斷熱失控的發(fā)展階段， 特別是熱失控后期階段，即檢測(cè)熱失控導(dǎo)致燃燒的準(zhǔn)確時(shí)刻，為后期熱失控的抑制手段提 供動(dòng)作依據(jù)，提高熱失控檢測(cè)的準(zhǔn)確率。既不延誤時(shí)機(jī)，又不因?yàn)檫^早啟動(dòng)滅火裝置而造成 損失。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可W做如下改進(jìn)。
[0016] 進(jìn)一步，所述通訊傳輸模塊為Zigbee無線傳輸模塊、GPRS(General Packet Radio Service)通訊模塊、CAN(Cont;roller Area化twork)接口模塊或因特網(wǎng)接口模塊；
[0017] 通訊傳輸模塊用于傳輸自身健康狀態(tài)、熱失控信息、動(dòng)作信息，并用于接收外部命 令；
[0018] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，便于將電池箱中的熱失控信號(hào)傳輸?shù)狡囌?車控制器VCU(Vehicle Control Unit)或電池管理系統(tǒng)BMS(Battery Management System)。
[0019] 進(jìn)一步，所述執(zhí)行裝置控制模塊，用于接收CPU核屯、處理模塊信號(hào)，并向動(dòng)作執(zhí)行 裝置發(fā)出電壓、電流和/或頻率控制信號(hào)，用于啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置。
[0020] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，用于及時(shí)的給執(zhí)行裝置發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)。
[0021 ]進(jìn)一步，所述動(dòng)作執(zhí)行裝置，包括滅火裝置和/或冷卻裝置；
[0022]所述滅火裝置用于接收所述主控裝置發(fā)送的處理信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)適啟動(dòng)滅火裝 置；
[0023] 所述冷卻裝置用于接收所述主控裝置發(fā)送的處理信號(hào)，用于控制電池環(huán)境溫度。
[0024] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，可W不同預(yù)警等級(jí)采取相應(yīng)的處理措施。
[0025] 進(jìn)一步，所述后臺(tái)監(jiān)控中屯、包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、汽車整車控制器VCU及電池管理 系統(tǒng)BMS;所述后臺(tái)監(jiān)控中屯、用于接收主控裝置的信號(hào)，檢測(cè)主控裝置的工作狀態(tài)、報(bào)警信 號(hào)和動(dòng)作信號(hào)，用于對(duì)所述智能儀表發(fā)出狀態(tài)信息和報(bào)警信號(hào);所述智能儀表用于接收主 控裝置的信息或后臺(tái)監(jiān)控中屯、的信號(hào)，發(fā)出聲和/或光的警示信號(hào)；
[0026] 采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，便于形成整車的電池管理系統(tǒng)。
[0027] 本發(fā)明還公開了一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)方法，包括如上所述的電池?zé)崾Э貦z測(cè)系 統(tǒng)，檢測(cè)步驟如下：
[0028] (1)、數(shù)據(jù)采集裝置將實(shí)時(shí)采集到的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前熱失控參數(shù)傳輸給CPU核 屯、處理模塊;所述參數(shù)包括溫度值、氣體濃度值、煙霧濃度值及火焰參數(shù);并同時(shí)進(jìn)行如下 第(2)和第(3)步：
[0029] (2)、判斷火焰值是否大于等于預(yù)先設(shè)定的火焰闊值;是則執(zhí)行第(6)步，否則循環(huán) 執(zhí)行第(1)步；
[0030] (3)、CPU核屯、處理模塊對(duì)溫度值、氣體濃度值及煙霧濃度值參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾處 理，提取特征值；
[0031] (4)、判斷特征值是否大于等于預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)闊值;是則執(zhí)行第(5)步，否則循環(huán) 執(zhí)行第(1)步；
[0032] (5)、當(dāng)超過闊值時(shí)，再判斷是否為環(huán)境因素影響；是則執(zhí)行第(6)步；如果該參數(shù) 是環(huán)境因素影響則循環(huán)執(zhí)行第(1)步；
[0033] (6)、將溫度值、煙霧濃度值、氣體濃度值的特征值或/和火焰參數(shù)綜合處理，確定 預(yù)警級(jí)別：當(dāng)預(yù)警級(jí)別達(dá)到需要給出預(yù)警信號(hào)的需要時(shí)，給出預(yù)警信號(hào)，并循環(huán)執(zhí)行第（1) 步，同時(shí)采取降溫措施;若預(yù)警級(jí)別達(dá)到啟動(dòng)滅火裝置的需要，給出預(yù)警信號(hào)的同時(shí)啟動(dòng)滅 火裝置滅火，并循環(huán)執(zhí)行第(1)步，同時(shí)采取降溫措施。
[0034] 進(jìn)一步，所述第(6)步將溫度值、煙霧濃度值、氣體濃度值的特征值或/和火焰參數(shù) 綜合處理，處理步驟如下：
[0035] (1)根據(jù)檢測(cè)到各個(gè)當(dāng)前熱失控參數(shù)建立溫度、煙霧濃度及氣體濃度隨時(shí)間得變 化曲線；
[0036] (2)當(dāng)所述溫度、煙霧濃度及氣體濃度均出現(xiàn)急速增大時(shí)確定一個(gè)時(shí)間段At作為 高危預(yù)警段；
[0037] (3)在上述高危預(yù)警段，如果檢測(cè)到火焰?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)出現(xiàn)明火，則立即啟動(dòng)滅火裝 置;如果無明火信號(hào)則顯示相應(yīng)參數(shù)高危警示。
[0038] 采用本方法的有益效果是，既能估計(jì)火焰檢測(cè)器的信號(hào)準(zhǔn)備確定明火發(fā)生時(shí)間， 又能結(jié)合其它熱失控參數(shù)判斷事態(tài)大小，從而采取更準(zhǔn)確的處置措施，最大限度減少誤報(bào)， 縮小損失。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發(fā)明的一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖2本發(fā)明的一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)方法流程框圖；
[0041] 圖3為本發(fā)明預(yù)警系統(tǒng)的曲線示意圖；
[0042] 圖4~圖8為本發(fā)明熱失控探測(cè)器在不同電池箱組合中安置位置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 在圖1到圖8中，1、熱失控探測(cè)器；11、數(shù)據(jù)采集裝置；12、主控裝置;2、動(dòng)作執(zhí)行裝 置;3、智能儀表;4、后臺(tái)監(jiān)控中屯、;5、電池管理系統(tǒng)；19、無線;20、電池箱。
【具體實(shí)施方式】
[0044] W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0045] 如圖1到圖3所示，一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)，包括智能儀表3、后臺(tái)監(jiān)控中屯、4及設(shè) 置于電池箱20內(nèi)部的熱失控探測(cè)器1，所述熱失控探測(cè)器1包括數(shù)據(jù)采集裝置11和主控裝置 12；
[0046] 所述數(shù)據(jù)采集裝置11用于采集電池箱20內(nèi)部的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前熱失控參數(shù) 并傳送給所述主控裝置12;所述數(shù)據(jù)采集裝置11包括煙霧濃度傳感器、具有氣敏納米顆粒 結(jié)構(gòu)的氣體傳感器、溫度傳感器W及火焰?zhèn)鞲衅鳎?br>[0047] 所述火焰?zhèn)鞲衅饔糜跈z測(cè)電池箱內(nèi)出現(xiàn)明火的準(zhǔn)確時(shí)刻，為后期熱失控的抑制手 段提供動(dòng)作依據(jù)；
[004引所述主控裝置11包括CPU核屯、處理模塊121、通訊傳輸模塊122、執(zhí)行裝置控制模塊 123；
[0049] 所述CPU核屯、處理模塊121，用于接收數(shù)據(jù)采集裝置11傳輸?shù)漠?dāng)前熱失控參數(shù)，并 對(duì)所述當(dāng)前熱失控參數(shù)進(jìn)行分析處理W判斷是否出現(xiàn)熱失控和監(jiān)測(cè)熱失控過程。
[0050] 所述主控裝置12還用于當(dāng)所述CPU核屯、處理模塊121判斷出當(dāng)前區(qū)域出現(xiàn)熱失控 時(shí)，向后臺(tái)監(jiān)控中屯、5發(fā)送熱失控報(bào)警信息。
[0051] 所述通訊傳輸模塊121為Zigbee無線傳輸模塊、GPRS通訊模塊、CAN接口模塊或因 特網(wǎng)接口模塊;通訊傳輸模塊121用于傳輸自身健康狀態(tài)、熱失控信息、動(dòng)作信息，并用于接 收外部命令;所述執(zhí)行裝置控制模塊123,用于接收CPU核屯、處理模塊121信號(hào)，并向
[0052] 動(dòng)作執(zhí)行裝置2發(fā)出電壓、電流和/或頻率控制信號(hào)，用于啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置2。
[0053] 所述動(dòng)作執(zhí)行裝置2，包括滅火裝置和/或冷卻裝置；
[0054] 所述滅火裝置用于接收所述主控裝置發(fā)送的處理信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)適啟動(dòng)滅火裝 置；
[0055] 所述冷卻裝置用于接收所述主控裝置發(fā)送的處理信號(hào)，用于控制電池環(huán)境溫度。
[0056] 所述熱失控探測(cè)器還具有一路聯(lián)動(dòng)設(shè)備電源開關(guān)。當(dāng)探測(cè)到電池?zé)崾Э匕l(fā)生時(shí)， 會(huì)啟動(dòng)此電源開關(guān)，啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置，如電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，W給電池降溫。
[0057] 所述后臺(tái)監(jiān)控中屯、5包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、汽車整車控制器VCU及電池管理系統(tǒng) BMS;所述后臺(tái)監(jiān)控中屯、5用于接收主控裝置12的信號(hào)，檢測(cè)主控裝置12的工作狀態(tài)、報(bào)警信 號(hào)和動(dòng)作信號(hào)，用于對(duì)所述智能儀表3發(fā)出狀態(tài)信息和報(bào)警信號(hào);所述智能儀表3用于接收 主控裝置12的信息或后臺(tái)監(jiān)控中屯、5的信號(hào)，發(fā)出聲和/或光的警示信號(hào)；
[0058] 如圖4-8所示，為本發(fā)明熱失控探測(cè)器1在不同電池箱20組合中安置位置結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0059] 圖4為一個(gè)電池箱的情況，所述熱失控探測(cè)器安裝在電池箱20內(nèi)，并通過智能儀表 顯示檢測(cè)狀態(tài)；
[0060] 圖5為兩個(gè)W上電池箱的情況，電池箱中分別設(shè)置熱失控探測(cè)器1，并集中到智能 儀表3處理；
[0061] 圖6為另一種方式，將熱失控探測(cè)器及電池管理系統(tǒng)均設(shè)置在電池箱20中，熱失控 探測(cè)器通過電池管理系統(tǒng)5給智能儀表傳輸信號(hào)；
[0062] 圖7為多個(gè)電池箱中分別設(shè)置熱失控探測(cè)器及電池管理系統(tǒng)，并集中到智能儀表 處理的情況；
[0063] 圖8為多個(gè)電池箱中分別設(shè)置熱失控探測(cè)器，并通過熱失控探測(cè)器中的通訊傳輸 模塊Wzigbee通信方式1則尋檢測(cè)參數(shù)傳輸?shù)诫姵毓芾硐到y(tǒng)及智能儀表的情況。
[0064] 本發(fā)明還公開了一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)方法，包括如上所述的電池?zé)崾Э貦z測(cè)系 統(tǒng)，檢測(cè)步驟如下：
[0065] (1)、數(shù)據(jù)采集裝置11將實(shí)時(shí)采集到的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前熱失控參數(shù)傳輸給CPU 核屯、處理模塊121;所述參數(shù)包括溫度值、氣體濃度值、煙霧濃度值及火焰參數(shù);并同時(shí)進(jìn)行 如下第(2)和第(3)步：
[0066] (2)、判斷火焰值是否大于等于預(yù)先設(shè)定的火焰闊值;是則執(zhí)行第(6)步，否則循環(huán) 執(zhí)行第(1)步；
[0067] (3)、CPU核屯、處理模塊121對(duì)溫度、氣體及煙霧參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾處理，提取特征 值；
[0068] (4)、判斷特征值是否大于等于預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)闊值;是則執(zhí)行第(5)步，否則循環(huán) 執(zhí)行第(1)步；
[0069] (5)、當(dāng)超過闊值時(shí)，再判斷是否為環(huán)境因素影響；是則執(zhí)行第(6)步；如果該參數(shù) 是環(huán)境因素影響則循環(huán)執(zhí)行第(1)步；
[0070] (6)、將溫度值、煙霧濃度值、氣體濃度值的特征值或/和火焰參數(shù)綜合處理，確定 預(yù)警級(jí)別：當(dāng)預(yù)警級(jí)別達(dá)到需要給出預(yù)警信號(hào)的需要時(shí)，給出預(yù)警信號(hào)，并循環(huán)執(zhí)行第（1) 步，同時(shí)采取降溫措施;若預(yù)警級(jí)別達(dá)到啟動(dòng)滅火裝置的需要，給出預(yù)警信號(hào)的同時(shí)啟動(dòng)滅 火裝置滅火，并循環(huán)執(zhí)行第(1)步，同時(shí)采取降溫措施。
[0071] 所述第(6)步將溫度值、煙霧濃度值、氣體濃度值的特征值或/和火焰參數(shù)綜合處 理，處理步驟如下：
[0072] (1)根據(jù)檢測(cè)到各個(gè)當(dāng)前熱失控參數(shù)建立溫度、煙霧濃度及氣體濃度隨時(shí)間得變 化曲線；
[0073] (2)當(dāng)所述溫度、煙霧濃度及氣體濃度均出現(xiàn)急速增大時(shí)確定一個(gè)時(shí)間段At作為 高危預(yù)警段；
[0074] (3)在上述高危預(yù)警段，如果檢測(cè)到火焰?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)出現(xiàn)明火，則立即啟動(dòng)滅火裝 置;如果無明火信號(hào)則顯示相應(yīng)參數(shù)高危警示。
[0075] 下面對(duì)各個(gè)步驟進(jìn)行進(jìn)一步的說明：
[0076] 在上述第（1)步中，設(shè)置于電池箱或電池包附近各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的熱失控探測(cè)器中 的數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)時(shí)采集各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前熱失控參數(shù)，比如當(dāng)前溫度值、當(dāng)前氣體濃 度值、當(dāng)前煙霧濃度值W及當(dāng)前火焰信號(hào)等參數(shù)，其中，檢測(cè)的氣體主要為C0,也包括02、 C02、C2H2、CH4等氣體。本發(fā)明之所W檢測(cè)電池的當(dāng)前溫度值、當(dāng)前氣體濃度值、當(dāng)前煙霧濃 度值w及火焰信息，主要是因?yàn)檫\(yùn)些參數(shù)能夠表征電池的熱失控情況。當(dāng)電池的溫度過高 或者氣體濃度過高或者煙霧濃度過高時(shí)，電池有可能出現(xiàn)熱失控。當(dāng)電池箱內(nèi)的光譜和頻 率值在火焰光的特有頻帶范圍內(nèi)時(shí)，說明電池?zé)崾Э匾褜?dǎo)致燃燒。
[0077] 數(shù)據(jù)采集裝置采集了電池附近的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前溫度值、當(dāng)前氣體濃度值、 當(dāng)前煙霧濃度值W及火焰信息后，將其傳輸給主控裝置中的CPU核屯、處理模塊，由CPU核屯、 處理模塊對(duì)其進(jìn)行分析處理。
[0078] 根據(jù)火焰光對(duì)應(yīng)的光譜和頻率范圍進(jìn)行檢測(cè)。若當(dāng)前環(huán)境中有明火出現(xiàn)，火焰?zhèn)?感器會(huì)檢測(cè)出來并上傳給CPU核屯、處理模塊。
[0079] 在上述第（2)步中，CPU核屯、處理模塊根據(jù)各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)火焰?zhèn)鞲衅鞑杉降臄?shù) 據(jù)，判斷是否有明火出現(xiàn)，若有明火出現(xiàn)則執(zhí)行第(6)步，否則循環(huán)執(zhí)行第(1)步；
[0080] 在上述第(3)步中，CPU核屯、處理模塊對(duì)接收到的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前溫度值、煙 霧濃度值、氣體濃度值進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾處理，提取本次采樣數(shù)據(jù)的特征值；
[0081] 在上述第(4)步中、將提取的特征值與對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)闊值進(jìn)行比較，若所述特征值超 出預(yù)設(shè)闊值，則執(zhí)行第(5)步;若所述特征值未超出預(yù)設(shè)闊值，則循環(huán)執(zhí)行第(1)步；
[0082] 即若特征值超出對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)闊值，則表明電池可能發(fā)生了熱失控，因此再判斷是 否為環(huán)境因素影響所致。所述環(huán)境因素比如車輛在特定高溫環(huán)境，或行駛在又煙霧的區(qū)域 AfrAfr 寸寸〇
[0083] 另外，若連續(xù)檢測(cè)的N個(gè)當(dāng)前溫度值均超過溫度闊值，則判定電池出現(xiàn)熱失控的可 能性很大，執(zhí)行第(6)步，同時(shí)確定明火出現(xiàn)的確切時(shí)間，啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置對(duì)熱失控區(qū)域 進(jìn)行熱失控控制處理，其中，通常N的取值為2~20,對(duì)應(yīng)一段時(shí)間，也就是說在一段時(shí)間內(nèi)， 檢測(cè)的電池的溫度值均超過高溫闊值，則表示電池極有可能出現(xiàn)熱失控，通過當(dāng)前的光譜 和頻率信號(hào)進(jìn)一步分析是否發(fā)生熱失控及啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置進(jìn)行熱失控的最佳時(shí)間。
[0084] 在上述第(5)步中、判斷是否為環(huán)境因素影響，若為環(huán)境因素影響，則循環(huán)執(zhí)行第 (1)步;若不為環(huán)境因素影響，則執(zhí)行第(6)步；
[0085] 具體的，利用當(dāng)前所有節(jié)點(diǎn)的特征提取值，建立橫向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)隊(duì)列;若實(shí)時(shí)隊(duì)列中 有一個(gè)或一個(gè)W上數(shù)據(jù)未超出所述預(yù)設(shè)闊值，則判定當(dāng)前本地?cái)?shù)據(jù)為非環(huán)境因素影響;若 橫向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)隊(duì)列數(shù)據(jù)均超出所述預(yù)設(shè)闊值，則判定為環(huán)境因素影響；利用復(fù)合趨勢(shì)算法 進(jìn)行所述特征值的趨勢(shì)判斷，若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)各特征值為上升趨勢(shì)變化，則判定為非環(huán)境 因素影響;若中間時(shí)間至尾段為下降趨勢(shì)變化，判定為環(huán)境因素影響。
[0086] 另外，本方法對(duì)溫度、氣體濃度及煙霧濃度分別設(shè)定預(yù)定數(shù)量級(jí)別的預(yù)警闊值，將 提取的特征值與對(duì)應(yīng)級(jí)別的預(yù)警闊值進(jìn)行比較，當(dāng)超過對(duì)應(yīng)級(jí)別的預(yù)警闊值且經(jīng)過步驟S4 判斷出不為環(huán)境因素影響時(shí)，按相應(yīng)的級(jí)別分別發(fā)出預(yù)警及啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置指令。更進(jìn) 一步的說，分別根據(jù)當(dāng)前檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前溫度值對(duì)應(yīng)的預(yù)警級(jí)別、當(dāng)前氣體濃度值對(duì)應(yīng)的 預(yù)警級(jí)別W及當(dāng)前煙霧濃度值對(duì)應(yīng)的預(yù)警級(jí)別，總結(jié)出當(dāng)前檢測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的預(yù)警級(jí)別，執(zhí) 行第(6)步。
[0087] 在上述第(6)步中、將上述分析得出的預(yù)警級(jí)別同火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測(cè)結(jié)果作對(duì)比， 消除誤報(bào)警，按相應(yīng)預(yù)警級(jí)別報(bào)警并確定啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置的最佳時(shí)間，對(duì)熱失控區(qū)域進(jìn) 行熱失控控制處理。
[0088] 確定啟動(dòng)執(zhí)行裝置的最佳時(shí)間判斷原理如下：
[0089] 如圖3所示，表示溫度、煙霧濃度及CO濃度隨時(shí)間得變化曲線：
[0090] 其中，0-tl段為各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)正常時(shí)間段，系統(tǒng)不警示不報(bào)警；
[0091] tl-t2段為溫度、氣體、煙霧值出現(xiàn)異常，有可能電池已出現(xiàn)熱失控時(shí)間段，其中在 t2點(diǎn)附近(如圖3中At區(qū)間）為高危預(yù)警段，即通過溫度、氣體、煙霧數(shù)據(jù)提取特征值，經(jīng)過 分析判斷是可能出現(xiàn)明火的時(shí)間段；
[0092] 在該時(shí)間段采取如何處置措施依據(jù)溫度、氣體、煙霧數(shù)據(jù)則難于明確界定，也是權(quán) 衡處置后果難于決斷的時(shí)間段。運(yùn)時(shí)需要火焰?zhèn)鞲衅魈峁┬盘?hào)，即準(zhǔn)確的抓住時(shí)間點(diǎn)，果斷 處置。
[0093] 具體的參見表1;
[0094]
[0095] 表1特征值、火焰信號(hào)及判定結(jié)果對(duì)應(yīng)關(guān)系表
[0096] 表1中，在煙霧、氣體、溫度特征值欄，"Γ代表已經(jīng)進(jìn)入上述高危預(yù)警段，"0"在高 位預(yù)警段前；
[0097] 在火焰信號(hào)欄，"Γ代表又火焰信號(hào)，"0"代表無火焰信號(hào)；
[0098] 在最終判定結(jié)果欄，"Γ代表按照相應(yīng)預(yù)警級(jí)別啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置，"0"代表不啟 動(dòng)執(zhí)行裝置，但可W發(fā)出預(yù)警。
[0099] 若由煙霧、溫度、氣體等數(shù)據(jù)提取的特征值分析電池出現(xiàn)熱失控（即為"Γ)，而火 焰?zhèn)鞲衅魑礄z測(cè)到明火（即為"〇")，則判定為不啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置（即為"〇")，避免煙霧等 數(shù)據(jù)分析錯(cuò)誤造成的誤報(bào)警；
[0100] 若由煙霧、溫度等數(shù)據(jù)提取的特征值分析電池狀態(tài)正常，火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到火焰 光信號(hào)，判定為不啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置，W排除由于熱福射、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)等干擾因素 造成的火焰?zhèn)鞲衅骷賵?bào)警；因?yàn)樵诔霈F(xiàn)明火之前總有溫度等參數(shù)的積累變化，因此必然伴 隨著運(yùn)些參數(shù)異常。
[0101] 若由煙霧、溫度等數(shù)據(jù)提取的特征值分析電池出現(xiàn)熱失控，且火焰?zhèn)鞲衅魈綔y(cè)到 明火信號(hào)，則按相應(yīng)預(yù)警級(jí)別啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置，由火焰探測(cè)數(shù)據(jù)判斷明火出現(xiàn)的準(zhǔn)確時(shí) 亥IJ，啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置對(duì)熱失控進(jìn)行處理。
[0102] 上述任何參數(shù)特征值出現(xiàn)"Γ時(shí)，系統(tǒng)將給出異常提示信號(hào)。
[0103] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)，包括智能儀表、后臺(tái)監(jiān)控中心及設(shè)置于電池箱內(nèi)部的熱 失控探測(cè)器，其特征在于，所述熱失控探測(cè)器包括數(shù)據(jù)采集裝置和主控裝置； 所述數(shù)據(jù)采集裝置用于采集電池箱內(nèi)部的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前熱失控參數(shù)并傳送給 所述主控裝置;所述數(shù)據(jù)采集裝置包括煙霧濃度傳感器、氣體濃度傳感器、溫度傳感器以及 火焰?zhèn)鞲衅鳎? 所述火焰?zhèn)鞲衅饔糜跈z測(cè)電池箱內(nèi)出現(xiàn)明火的準(zhǔn)確時(shí)刻，為后期熱失控的抑制手段提 供動(dòng)作依據(jù)； 所述主控裝置包括CPU核心處理模塊、通訊傳輸模塊、執(zhí)行裝置控制模塊； 所述CHJ核心處理模塊，用于接收數(shù)據(jù)采集裝置傳輸?shù)漠?dāng)前熱失控參數(shù)，并對(duì)所述當(dāng)前 熱失控參數(shù)進(jìn)行分析處理以判斷是否出現(xiàn)熱失控和監(jiān)測(cè)熱失控過程。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊傳輸模塊為 Zigbee無線傳輸模塊、GPRS通訊模塊、CAN接口模塊或因特網(wǎng)接口模塊。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行裝置控制模塊， 用于接收CHJ核心處理模塊信號(hào)，并向動(dòng)作執(zhí)行裝置發(fā)出電壓、電流和/或頻率控制信號(hào)，用 于啟動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行裝置。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)作執(zhí)行裝置，包括 滅火裝置和/或冷卻裝置； 所述滅火裝置用于接收所述主控裝置發(fā)送的處理信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)適啟動(dòng)滅火裝置； 所述冷卻裝置用于接收所述主控裝置發(fā)送的處理信號(hào)，用于控制電池環(huán)境溫度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述后臺(tái)監(jiān)控中心包括計(jì) 算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、汽車整車控制器VCU及電池管理系統(tǒng)BMS;所述后臺(tái)監(jiān)控中心用于接收主控 裝置的信號(hào)，檢測(cè)主控裝置的工作狀態(tài)、報(bào)警信號(hào)和動(dòng)作信號(hào)，用于對(duì)所述智能儀表發(fā)出狀 態(tài)信息和報(bào)警信號(hào);所述智能儀表用于接收主控裝置的信息或后臺(tái)監(jiān)控中心的信號(hào)，發(fā)出 聲和/或光的警示信號(hào)。6. -種電池?zé)崾Э貦z測(cè)方法，包括如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的電池?zé)崾Э貦z測(cè)系 統(tǒng)，檢測(cè)步驟如下： (1) 、數(shù)據(jù)采集裝置將實(shí)時(shí)采集到的各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前熱失控參數(shù)傳輸給CHJ核心處 理模塊;所述參數(shù)包括溫度值、氣體濃度值、煙霧濃度值及火焰參數(shù);并同時(shí)進(jìn)行如下第(2) 和第⑶步： (2) 、判斷火焰值是否大于等于預(yù)先設(shè)定的火焰閾值;是則執(zhí)行第(6)步，否則循環(huán)執(zhí)行 第⑴步； (3) 、CPU核心處理模塊對(duì)溫度值、氣體濃度值及煙霧濃度值參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾處理，提 取特征值； (4) 、判斷特征值是否大于等于預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)閾值;是則執(zhí)行第(5)步，否則循環(huán)執(zhí)行 第⑴步； (5) 、當(dāng)超過閾值時(shí)，再判斷是否為環(huán)境因素影響；是則執(zhí)行第(6)步；如果該參數(shù)是環(huán) 境因素影響則循環(huán)執(zhí)行第(1)步； (6) 、將溫度值、煙霧濃度值、氣體濃度值的特征值或/和火焰參數(shù)綜合處理，確定預(yù)警 級(jí)別：當(dāng)預(yù)警級(jí)別達(dá)到需要給出預(yù)警信號(hào)的需要時(shí)，給出預(yù)警信號(hào)，并循環(huán)執(zhí)行第(1)步，同 時(shí)采取降溫措施;若預(yù)警級(jí)別達(dá)到啟動(dòng)滅火裝置的需要，給出預(yù)警信號(hào)的同時(shí)啟動(dòng)滅火裝 置滅火，并循環(huán)執(zhí)行第(1)步，同時(shí)采取降溫措施。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池?zé)崾Э貦z測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第(6)步將溫度值、煙 霧濃度值、氣體濃度值的特征值或/和火焰參數(shù)綜合處理，處理步驟如下： (1) 根據(jù)檢測(cè)到各個(gè)當(dāng)前熱失控參數(shù)建立溫度、煙霧濃度及氣體濃度隨時(shí)間得變化曲 線； (2) 當(dāng)所述溫度、煙霧濃度及氣體濃度均出現(xiàn)急速增大時(shí)確定一個(gè)時(shí)間段At作為高危 預(yù)警段； (3) 在上述高危預(yù)警段，如果檢測(cè)到火焰?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)出現(xiàn)明火，則立即啟動(dòng)滅火裝置； 如果無明火信號(hào)則顯示相應(yīng)參數(shù)高危警示。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK106066457SQ201610356514
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日 公開號(hào)201610356514.X, CN 106066457 A, CN 106066457A, CN 201610356514, CN-A-106066457, CN106066457 A, CN106066457A, CN201610356514, CN201610356514.X
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