一种锂电池热失控预警与灭火综合系统

本发明涉及电池安全，具体是一种锂电池热失控预警与灭火综合系统。

背景技术：

1、传统的锂离子电池在进行使用或者存储是，由于其自身的内部缺陷或受到热扰动、撞击、挤压会导致内部短路，进而发生热失控，热失控引发火灾或爆炸。而目前锂离子电池本体没有针对性的消防规范和监管条例，这样势必会大大提高事故发生的可能性。无论是周围可燃物引起的燃烧，还是锂离子电池自身发生的热自燃和燃爆，对锂离子电池仓库来说,一旦锂离子电池发生火灾，锂离子电池仓库配备的灭火设备不能控制锂离子电池的复燃，不但会造成巨大的经济损失，甚至对人员的生命安全构成威胁。因此，开展储锂离子电池火灾预警和灭火技术的研究对提高锂离子电池储存的安全性具有重要意义。

2、目前锂电池火灾预警系统通常采用的温度传感器是非接触式布置，测试的是环境温度，而锂电池热失控早期环境温度变化很小，传感器动作时，热失控已不可控，灵敏度低，不能实现早期预警；同时锂电池在热失控时，内部材料反应剧烈，释放大量热量及有害气体，极易引发火灾甚至爆炸。现有技术多侧重于单一参数的监测，缺乏全面、及时的预警与应急响应机制。

技术实现思路

1、本发明提供一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，解决了上述背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，包括预警子系统、灭火子系统、耗氧量检测子系统和信号分析处理控制子系统，预警子系统包括温度预警单元、电流电压-超声波预警单元和气体-声信号预警单元，分别用于实时监测锂电池的温度、电流电压、超声波信号、气体成分和声信号；

4、耗氧量检测子系统，包括耗氧量检测分析单元，用于检测耗氧量，进行热失控热量释放统计，为热失控预警参数进行数据统计，找到热失控热量临界值，为灭火做准备；

5、灭火子系统，包括灭火单元，用于在确认锂电池热失控后迅速启动灭火装置，扑灭火灾；信号分析控制子系统，包括信号分析处理控制单元，用于接收并分析预警信号，根据预警信号控制灭火子系统灭火。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述温度预警单元包括测温模块，测温模块的信号输出端连接温度传感模块，温度传感模块的信号输出端连接数据对比模块，数据对比模块的信号输出端连接信号输出模块，信号输出端模块连接信号分析控制子系统。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述温度预警单元用于实时监测锂电池的每个模块的温度，当检测到某一模块温度异常上升时发送故障信号，若两个或两个以上模块同时出现温度异常，则发送预警信号，并通过对比各模块温度数据预测热失控源头。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述电流电压-超声波预警单元包括电压检测模块、电流检测模块以及超声波监测soc状态，所述电压检测模块、电流检测模块以及超声波监测soc状态的信号输出端连接数据对比模块，数据对比模块的信号输出端连接信号输出模块，信号输出模块连接信号分析控制子系统。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述电流电压-超声波预警单元通过电流电压监测与超声波检测技术，实时监测电池的soc状态及健康状况，通过对比正常状态与过充过放试验下的超声波数据及电压电流变化，综合判断电池健康状态，及时发出警告及抑制信号。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述气体-声信号预警单元包括气体检测模块和声信号检测模块，所述气体检测模块和声信号检测模块的信号输出端连接数据分析模块，数据分析模块的信号输出端连接信号输出模块，信号输出模块与信号分析控制子系统。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述气体检测模块用于监测电池放气情况并识别特征气体，声信号检测模块用于建立声信号分辨模型以准确检测电池气体泄漏的声信号，当气体检测和声信号检测同时出现异常时，发送预警信号。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述耗氧量检测分析单元包括耗氧量检测模块，耗氧量检测模块的信号输出端连接热量分析模块，热量分析模块的信号输出端连接数据对比模块，数据对比模块的信号输出端连接信号输出模块，信号输出模块与信号分析控制子系统。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述灭火单元包括信号接收模块，信号接收模块的信号输出端连接信号判断模块，信号判断模块连接信号发射模块。

14、作为本发明的一种优选技术方案，所述信号分析处理控制单元信号输出端与灭火单元的信号接收模块连接。

15、本发明具有以下有益之处：本系统能够实现全面监测：实现了对锂电池热失控的多维度、高精度预警，提高了预警的准确性和及时性。通过综合多参数监测与分析，有效降低了误报率和漏报率。自动灭火系统的快速响应，有效遏制了热失控的进一步发展，保障了电池系统的安全。提高了锂电池系统的整体可靠性和安全性，为新能源汽车、储能系统等领域的应用提供了有力保障。

技术特征：

1.一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，包括预警子系统、灭火子系统、耗氧量检测子系统和信号分析处理控制子系统，其特征在于：预警子系统包括温度预警单元(4)、电流电压-超声波预警单元(3)和气体-声信号预警单元(5)，分别用于实时监测锂电池的温度、电流电压、超声波信号、气体成分和声信号；

2.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述温度预警单元(4)包括测温模块(11)，测温模块(11)的信号输出端连接温度传感模块(12)，温度传感模块(12)的信号输出端连接数据对比模块，数据对比模块的信号输出端连接信号输出模块，信号输出端模块连接信号分析控制子系统。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述温度预警单元(4)用于实时监测锂电池的每个模块的温度，当检测到某一模块温度异常上升时发送故障信号，若两个或两个以上模块同时出现温度异常，则发送预警信号，并通过对比各模块温度数据预测热失控源头。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述电流电压-超声波预警单元(3)包括电压检测模块(8)、电流检测模块(9)以及超声波监测soc状态(10)，所述电压检测模块(8)、电流检测模块(9)以及超声波监测soc状态(10)的信号输出端连接数据对比模块，数据对比模块的信号输出端连接信号输出模块，信号输出模块连接信号分析控制子系统。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述电流电压-超声波预警单元(3)通过电流电压监测与超声波检测技术，实时监测电池的soc状态及健康状况，通过对比正常状态与过充过放试验下的超声波数据及电压电流变化，综合判断电池健康状态，及时发出警告及抑制信号。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述气体-声信号预警单元(5)包括气体检测模块(13)和声信号检测模块(14)，所述气体检测模块(13)和声信号检测模块(14)的信号输出端连接数据分析模块，数据分析模块的信号输出端连接信号输出模块，信号输出模块与信号分析控制子系统。

7.根据权利要求6所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述气体检测模块(13)用于监测电池放气情况并识别特征气体，声信号检测模块(14)用于建立声信号分辨模型以准确检测电池气体泄漏的声信号，当气体检测和声信号检测同时出现异常时，发送预警信号。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述耗氧量检测分析单元(6)包括耗氧量检测模块(15)，耗氧量检测模块(15)的信号输出端连接热量分析模块(16)，热量分析模块(16)的信号输出端连接数据对比模块，数据对比模块的信号输出端连接信号输出模块，信号输出模块与信号分析控制子系统。

9.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述灭火单元(7)包括信号接收模块，信号接收模块的信号输出端连接信号判断模块，信号判断模块连接信号发射模块。

10.根据权利要求9所述的一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，其特征在于，所述信号分析处理控制单元(2)信号输出端与灭火单元(7)的信号接收模块连接。

技术总结本发明公开了一种锂电池热失控预警与灭火综合系统，涉及电池安全技术领域，包括预警子系统、灭火子系统、耗氧量检测子系统和信号分析处理控制子系统，预警子系统包括温度预警单元、电流电压‑超声波预警单元和气体‑声信号预警单元，分别用于实时监测锂电池的温度、电流电压、超声波信号、气体成分和声信号；耗氧量检测子系统，包括耗氧量检测分析单元，进行热失控热量释放统计，为热失控预警参数进行数据统计，找到热失控热量临界值，为灭火做准备；灭火子系统，包括灭火单元，用于在确认锂电池热失控后迅速启动灭火装置，扑灭火灾；信号分析控制子系统，包括信号分析处理控制单元，用于接收并分析预警信号，根据预警信号控制灭火子系统灭火。技术研发人员：刘杭鑫,温艳星,李伟,韩定美,王政,游承莹,黄艳受保护的技术使用者：四川化工职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/12/12