CN109637069A - 动力电池火灾监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力电池火灾监测预警系统，其包括用于容置动力电池的电池箱，设置在电池箱内部的温度传感器、应力传感器以及烟雾传感器，分别与温度传感器、应力传感器以及烟雾传感器电连接的控制装置，及与控制装置连接的报警装置。温度传感器用于采集动力电池表面温度信息，应力传感器用于采集动力电池表面应力信息，烟雾传感器用于采集电池箱内部烟雾浓度；控制装置用于根据表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度获得动力电池的火灾风险等级并用于根据火灾风险等级高低判断是否发出火灾报警指令；报警装置用于在接受到火灾报警指令后根据火灾风险等级高低发出不同的报警提醒。本发明确保动力电池早期火灾监测的准确性和降低火灾监测成本。

Description

动力电池火灾监测预警系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车动力电池火灾监测技术领域，特别是涉及一种动力电池火灾监测预警系统。

背景技术

动力电池能够为电动汽车、电动列车、电动自行车等提供动力来源。动力电池包括锂离子动力电池、镍氢电池、铅酸电池等，其中锂离子动力电池具有高能量比、长循环寿命、绿色环保等优点，广泛应用于新能源汽车。但是，动力电池在热滥用、电滥用和机械滥用条件下均可能诱发火灾，使得动力电池起火成为电动汽车灾害事故的重要原因。因此，实时监测到动力电池火灾初期的信号，并在动力电池火灾发生的初期采取相应安全的措施，例如发出报警提醒和疏散乘客，是提高动力电池的安全性的重要手段。

目前通常是在动力电池上设置一个或者两个的传感器，例如仅设置化学传感器(如气体探测装置)、物理传感器(如温度传感器)，但是，仅根据单一的传感器信号进行判断，会使得动力电池火灾的误判率增高。而也有相关技术是在动力电池上设置较多数量的传感器，例如同时设置红外摄像机、气体传感器、噪声传感器、温度传感器、烟雾传感器等，这样一方面动力电池火灾监测的成本较高，另一方面多种传感器信号之间较难协调统一，使得判断是否发生火灾的判断标准复杂化，还增加了火灾判断时长，降低了火灾判断效率。同时，目前广泛使用的气体传感器属于化学传感器，火灾监测功能是在完成传感器内化学物质与气体的化学反应基础上实现的，因此监测响应速度很慢。因此，如何设置合适的传感器，是确保动力电池早期火灾监测的快速性、准确性和降低动力电池火灾监测成本所需要解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对如何设置合适的传感器来确保动力电池早期火灾监测的快速性、准确性和降低动力电池火灾监测成本的问题，提供一种动力电池火灾监测预警系统和方法。

一种动力电池火灾监测预警系统，包括：

电池箱，用于容置动力电池；

设置在所述电池箱内部的温度传感器、应力传感器以及烟雾传感器；所述温度传感器用于采集所述动力电池的表面温度信息，所述应力传感器用于采集所述动力电池的表面应力信息，所述烟雾传感器用于采集所述电池箱内部的烟雾浓度；

分别与所述温度传感器、所述应力传感器以及所述烟雾传感器电连接的控制装置，所述控制装置用于根据所述表面温度信息、所述表面应力信息以及所述烟雾浓度获得所述动力电池的火灾风险等级，并用于根据所述火灾风险等级的高低判断是否发出火灾报警指令；

与所述控制装置连接的报警装置，所述报警装置用于在接受到所述火灾报警指令后根据所述火灾风险等级的高低发出不同的报警提醒。

在一个实施例中，所述动力电池为多个，所述温度传感器为多个，多个所述温度传感器一一对应设置在多个所述动力电池的外表面。

在一个实施例中，所述应力传感器为多个，多个所述应力传感器一一对应设置在所述动力电池的外表面并与所述温度传感器间隔。

在一个实施例中，所述烟雾传感器设置在所述电池箱的内壁。

在一个实施例中，所述控制装置以及所述报警装置均设置在所述电池箱的外部。

在一个实施例中，所述动力电池火灾监测预警系统还包括电路保护装置，所述电路保护装置分别与所述温度传感器、所述应力传感器、所述烟雾传感器以及所述控制装置连接，所述电路保护装置用于在所述控制装置判断需要发出火灾报警指令时断开所述温度传感器与所述控制装置之间的连接、所述应力传感器与所述控制装置之间的连接以及所述烟雾传感器与所述控制装置之间的连接。

在一个实施例中，所述动力电池火灾监测预警系统还包括灭火装置，所述灭火装置设置在所述电池箱内部，所述灭火装置与所述控制装置连接，所述灭火装置用于在所述控制装置发出火灾报警指令时对所述动力电池进行灭火。

在一个实施例中，所述动力电池火灾监测预警系统还包括独立电源，所述独立电源设置在所述电池箱的外部并与所述控制装置连接，所述独立电源用于为所述控制装置供电。

在一个实施例中，所述动力电池火灾监测预警系统还包括工控机，所述工控机与所述控制装置连接，所述工控机用于输入火灾风险等级的判断条件，以使所述控制装置能够根据所述表面温度信息、所述表面应力信息、所述烟雾浓度和所述判断条件获得所述火灾风险等级。

在一个实施例中，所述动力电池火灾监测预警系统还包括显示装置，所述显示装置与所述工控机连接，所述工控机在接收到所述火灾风险等级后控制所述显示装置显示所述火灾风险等级。

本发明的动力电池火灾监测预警系统具有如下有益效果：首先利用设置在电池箱内部的温度传感器采集动力电池的表面温度信息，利用应力传感器采集动力电池的表面应力信息，并利用烟雾传感器采集电池箱内部的烟雾浓度，然后利用控制装置根据表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度获取动力电池的火灾风险等级来判断是否发出火灾报警指令，最后利用报警装置在接受到火灾报警指令后根据火灾风险等级的高低不同的报警提醒。本发明的多个传感器能够监测动力电池的表面温度信息、表面应力信息、电池箱内部的烟雾浓度等参数，该多个参数能够体现火灾早期动力电池的变化，并且温度传感器、应力传感器以及烟雾传感器的反应速度快，响应时间短，保证了动力电池早期火灾监测的准确性以及快速性；此外，本发明的传感器的种类适中，一方面动力电池火灾监测的成本较低，另一方面火灾判断标准较为简单，减少了火灾判断时长，从而较快获得火灾风险等级，提高了火灾判断效率。

附图说明

图1为本发明实施例中动力电池火灾监测预警系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中部分动力电池火灾监测预警系统与动力电池的组装示意图；

图3为本发明实施例中动力电池火灾监测预警系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

应当理解，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，并不是旨在限制本发明。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中提供一种动力电池火灾监测预警系统100，其结构如图1和图2所示，动力电池火灾监测预警系统100包括电池箱10、温度传感器20、应力传感器30、烟雾传感器40、控制装置50以及报警装置60。现在本发明的动力电池200以锂离子动力电池为例，对动力电池火灾监测预警系统100进行说明。

电池箱10用于容置动力电池200。电池箱10可以为长方体、圆柱体等形状，在此不做限制。动力电池200设置在电池箱10内，电池箱10可以为动力电池200提供防水、防尘、防撞击、防腐蚀氧化等保护，在动力电池200发生火灾时，电池箱10还能防止动力电池200在火灾爆炸过程中有碎屑飞出。在一个实施例中，电池箱10上设置有接口，例如正极接口、负极接口和通讯接口11(如图2所示)，正极接口用于与动力电池200的正极连接，负极接口用于与动力电池200的负极连接，通讯接口11用于与外部设备连接(例如与控制装置50连接)。

温度传感器20设置在电池箱10内部，并用于采集动力电池200的表面温度信息。其中，表面温度信息可以表征动力电池200的表面温度T变化。在一个实施例中，温度传感器20设置在动力电池200的外表面。当动力电池200正常工作时，动力电池200的表面温度T保持在预设的范围内；当动力电池200发生火灾时，动力电池200的表面温度T会发生较大变化时。如此，根据温度传感器20输出的表面温度信息，有利于在早期发现动力电池200异常，以便及时采取安全措施，实现火灾监测预警的功能。

应力传感器30设置在电池箱10内部，并用于采集动力电池200的表面应力信息。其中，表面应力信息可以表征动力电池200的表面应变ε。在一个实施例中，应力传感器30设置在动力电池200的外表面。当动力电池200正常工作时，动力电池200的表面应变ε保持在预设的范围内；当动力电池200发生火灾时，会产生大量的气体导致内部压力增大，动力电池200鼓胀，因此动力电池200的表面应变ε会发生较大变化。由于动力电池200发生变形时应力传感器30信息传输的速度较快，如此，根据应力传感器30输出的表面应力信息，有利于在早期发现动力电池200异常，以便及时采取安全措施，实现监测预警的功能。

烟雾传感器40设置在电池箱10内部，并用于采集电池箱10内部的烟雾浓度C。烟雾传感器40可以设置在电池箱10的内壁，例如电池箱10的顶壁。当动力电池200正常工作时，电池箱10内部的烟雾浓度C保持在预设的范围内；当动力电池200发生火灾时，电池箱10内部的烟雾浓度C会超过预设的范围时。如此，根据烟雾传感器40输出的烟雾浓度C，有利于在早期发现动力电池200异常，以便及时采取措施，实现监测预警的功能。

控制装置50分别与温度传感器20、应力传感器30以及烟雾传感器40电连接。温度传感器20输出的表面温度信息、应力传感器30输出的表面应力信息以及烟雾传感器40输出的烟雾浓度发送至控制装置50，控制装置50用于根据表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度获得动力电池200的火灾风险等级，并用于根据火灾风险等级的高低判断是否发出火灾报警指令。

在一个实施例中，控制装置50上预设有判断动力电池200的火灾风险等级的判断条件，控制装置50在接收表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度后，对这些信号进行放大、缩小和滤波等处理。控制装置50根据火灾风险等级的判断条件，逐一与处理好后的表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度进行比对，以得出动力电池200的火灾风险等级。

其中，火灾风险等级可以用于表示当前动力电池200的火灾风险。依据动力电池200的火灾风险的高低，将当前动力电池200的火灾风险划分为多个火灾风险等级，例如，划分为四个火灾风险等级，第一级火灾风险等级表示当前动力电池200的火灾风险较低，动力电池200处于无火灾状态；第二级火灾风险等级表示当前动力电池200的火灾风险较高，动力电池200开始出现异常；第三级火灾风险等级表示当前动力电池200的火灾风险高，动力电池200上处于危险状态，且可能会发生火灾；第四级火灾风险等级表示当前动力电池200的火灾风险非常高，动力电池200处于热失控状态且已经着火。

举例说明，控制装置50根据动力电池200的表面温度信息、表面应力信息以及电池箱10内部的烟雾浓度来获得动力电池200的火灾风险等级，具体的判断条件如下：

第一级火灾风险等级：T＜T₀且ε＜ε₀；

第二级火灾风险等级：T1＞T≥T₀或ε₀＜ε＜ε₁；

第三级火灾风险等级：T₂＞T≥T₁且dT/dt>β₀；

第四级火灾风险等级：C≥C₀或T≥T₂；

其中，T₀为预设的第一级火灾风险等级的最大温度值，T₁为预设的第二级火灾风险等级的最大温度值、T₂为预设的第三级火灾风险等级的最大温度值，且T₀＜T₁＜T₂；ε₀为预设的第一级火灾风险等级的最大应变值，ε₁为预设的第二级火灾风险等级的最大应变值，且ε₀＜ε₁；β₀为预设的第三级火灾风险等级的最小升温速率值；C₀为预设的第四级火灾风险等级的最小烟雾浓度值。在本实施例中，T₀、T₁、T₂、ε₀、ε₁、β₀以及C0的具体数值与动力电池200的特性有关，例如动力电池200的化学组成、尺寸、数量。在上述的判断条件中，建立了表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度多重交叉的监测体系，能够对动力电池200不同阶段的火灾情况进行监控，保证了动力电池200早期火灾监测的准确性。

当然，需要说明的是上述举例是示意性的，而非限定仅能通过上述的判断条件来获得动力电池200的火灾风险等级，本领域技术人员理解还可以根据动力电池200的参数来设置合适的判断条件来获得动力电池200的火灾风险等级。

基于预设的判断条件，控制装置50获得动力电池200的火灾风险等级，并根据火灾风险等级的高低判断是否发出火灾报警指令。例如，在判断动力电池200的火灾风险等级为第一火灾风险等级时，控制装置50不发出火灾报警指令；在判断动力电池200当前的火灾风险等级为第二火灾风险等级、第三火灾风险等级以及第四火灾风险等级时，控制装置50发出火灾报警指令。

报警装置60与控制装置50连接，报警装置60用于在接受到火灾报警指令后根据火灾风险等级的高低发出不同的报警提醒。其中，报警提醒包括警铃提醒、语音提醒、指示灯提醒等，本发明可以采用同一种类型的报警提醒，也可以采用多种类型的报警提醒，在此不做限制。本实施例中，不同的火灾风险等级对应的报警提醒各不相同，以便于用户进行快速辨识和做出判断。例如，第二火灾风险等级仅为指示灯提醒，提醒动力电池200正处于异常状态，用户应熄火停车检查；第三火灾风险等级为指示灯提醒以及语音提醒，提醒动力电池200处于危险状态且随时可能发生着火，用户应立即停车，观察动力电池状态；第四火灾风险等级为指示灯提醒、语音提醒以及警铃提醒，提醒动力电池200处于热失控状态且已经着火，用户应该进行疏散远离车辆。在一个例子中，报警装置60可以设置在电池箱10的外部，例如汽车的控制台，便于用户快速了解当前动力电池200的火灾风险等级。

综上所述，本发明的动力电池火灾监测预警系统100首先利用设置在电池箱10内部的温度传感器20采集动力电池200的表面温度信息，利用应力传感器30采集动力电池200的表面应力信息，并利用烟雾传感器40采集电池箱10内部的烟雾浓度，然后利用控制装置50根据表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度获取动力电池200的火灾风险等级来判断是否发出火灾报警指令，最后利用报警装置50在接受到火灾报警指令后根据火灾风险等级的高低不同的报警提醒。本发明具有如下有益效果：温度传感器20、应力传感器30以及烟雾传感器40能够依次监测动力电池200的表面温度信息、表面应力信息、电池箱10内部的烟雾浓度等参数，该多个参数能够体现火灾早期动力电池200的变化，并且温度传感器20、应力传感器30以及烟雾传感器40的反应速度快，响应时间短，保证了动力电池200早期火灾监测的准确性以及快速性；此外，本发明的传感器的种类适中，一方面动力电池200火灾监测的成本较低，另一方面火灾判断标准较为简单，减少了火灾判断时长，从而较快获得火灾风险等级，提高了火灾判断效率。

请继续参阅图2，在一个实施例中，动力电池200为多个，温度传感器20为多个，多个温度传感器20一一对应设置在多个动力电池200的外表面。

在其中一个实施例中，多个动力电池200并联连接设置在电池箱10内。温度传感器20的数量与动力电池20的数量对应，每一个动力电池20的外表面上设置一个温度传感器20。如图2所示的实施例，动力电池200的数量为14个，温度传感器20的数量为14个，14个温度传感器20一一对应设置在14个动力电池200的外表面。如此，本发明的动力电池火灾监测预警系统100能够监测到每一个动力电池200的表面温度信息，以便对每一个动力电池200实现监测。在一个例子中，每一个温度传感器20均通过温度信号导线21与电池箱10上的通讯接口11电连接。温度信号导线21采用陶瓷管等耐火材料包裹，以使温度信号导线21能够防火。

在另外一个实施例中，每一个动力电池200的外表面上还可以设置两个、三个或三个以上的温度传感器20，每一个温度传感器20相互间隔，以免相互干扰。以长方体状的动力电池200为例，四个温度传感器20依次设置在动力电池200的四个侧面中心。多个温度传感器20可以采集一个动力电池20上多个不同位置的表面温度信息，控制装置50可以利用一个动力电池200的所有表面温度信息或者部分表面温度信息，来判断该动力电池200的状态，从而进一步判断所有动力电池200的火灾风险等级。如此，本发明的动力电池火灾监测预警系统100能够获得更为精确的动力电池200的表面温度信息，降低了火灾误判率。

在一个实施例中，温度传感器20可以为热电偶，例如S型热电偶、B型热电偶、K型热电偶等。以K型热电偶(镍铬-镍硅热电偶)为例，K型热电偶的探头设置在动力电池200的外表面,基于热电效应，采集回路中将产生热电势，通过查找热电动势与温度的函数关系表，即可获得该动力电池200的表面温度。由于热电偶具有测量范围宽，动态响应好，耐高温的特性，热电偶能够持续采集的动力电池200表面温度信息，以便用户获取较多动力电池200的火灾发展状况的数据。此外，热电偶的成本低，还有利于降低动力电池200火灾监测的成本。

在另外一个实施例中，温度传感器20还可以为热电阻传感器，例如铂热电阻温度传感器、热敏电阻传感器等。以铂热电阻传感器为例，铂热电阻传感器设置在动力电池200的外表面，铂丝的电阻值随着动力电池200的温度的变化而变化。根据铂热电阻传感器输出的电信号的大小，即可直接获得该动力电池200的表面温度。由于热电阻传感器的灵敏度高，因此热电阻传感器能够快速且精确地测量动力电池200的表面温度。另外，由于热电阻传感器的体积较小，热电阻传感器适用于安装在体积较小的动力电池200上采集动力电池200的表面温度信息。

请继续参阅图2，在一个实施例中，应力传感器30为多个，多个应力传感器30一一对应设置在动力电池200的外表面并与温度传感器20间隔。应力传感器30的数量与动力电池20的数量对应，每一个动力电池20的外表面上设置一个应力传感器30。如图2所示的实施例，动力电池200的数量为14个，应力传感器30的数量为14个，14个应力传感器30一一对应设置在14个动力电池200的外表面。如此，本发明的动力电池火灾监测预警系统100能够监测到每一个动力电池200的表面应力信息，以便对每一个动力电池200实现监测。在一个例子中，每一个应力传感器30均通过应力信号导线31与电池箱10上的通讯接口11电连接。应力信号导线31采用陶瓷管等耐火材料保护，以使应力信号导线31能够防火。

在一个实施例中，每一个动力电池200的外表面上还可以设置两个、三个或三个以上的应力传感器30。每一个应力传感器30相互间隔，并且每一个应力传感器30均与温度传感器20间隔，以免相互干扰。多个应力传感器30可以采集一个动力电池20上多个不同位置的表面应力信息，控制装置50可以利用一个动力电池200的所有表面应力信息或者部分表面应力信息，来判断该动力电池200的状态，从而进一步判断所有动力电池200的状态。如此，本发明的动力电池火灾监测预警系统100能够获得更为精确的动力电池200的表面应力信息，降低了火灾误判率。

在一个实施例中，应力传感器30可以为应变片压力传感器。应变片压力传感器贴附在动力电池200的外表面。在动力电池200的表面发生应变时，应变片压力传感器的应变电阻随动力电池200的表面应变的变化而产生变化。根据应变片压力传感器输出的电信号的大小，即可直接获得该动力电池200的表面应变。由于应变片压力传感器的测量范围大，灵敏度和精度高，因此应变片压力传感器能够快速且精确地测量动力电池200的表面应力信息。此外，应变片压力传感器的成本低，还有利于降低动力电池200火灾监测的成本。

请继续参阅图2，在一个实施例中，烟雾传感器40设置在电池箱10的内壁。例如，烟雾传感器40可以设置在电池箱10的顶部，以采集电池箱10的顶部的烟雾浓度；烟雾传感器40还可以设置在电池箱10的底部，以采集电池箱10的底部的烟雾浓度。

在一个实施例中，烟雾传感器40的数量可以为一个、两个、三个或三个以上。如图2所示的实施例，四个烟雾传感器40依次设置在电池箱10顶壁的四个位置上。如此，设置多个烟雾传感器40，本发明的动力电池火灾监测预警系统100能够获得更为精确的动力电池200的表面应力信息，降低了火灾误判率。在一个例子中，多个烟雾传感器40分别通过烟雾信号导线41与电池箱10上的通讯接口11电连接。烟雾信号导线41采用陶瓷管等耐火材料包裹，以使烟雾信号导线41能够防火。在其他例子中，电池箱10内还设置有控制板12，温度信号导线21、应力信号导线31以及烟雾信号导线41均与控制板12连接，控制板12与电池箱10的通讯接口11电连接。如此，控制板12实现对表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度等多个信息的统一调控。

在一个实施例中，报警装置60可以为警铃、指示灯、语音报警器、声光报警器的一种或者多种。

在其中一个实施例中，本发明可以仅采用一种类型的报警装置60。例如，报警装置60为警铃，在接收到火灾报警指令时，警铃发出警铃声以提醒用户采取安全措施；或者，报警装置60为指示灯，在接收到火灾报警指令时，指示灯闪烁以提醒用户采取安全措施；或者，报警装置60为语音报警器，在接收到火灾报警指令时，语音报警器发出语音提示以提醒用户采取安全措施，例如“当前电池异常，请您下车检查电池情况”；或者，报警装置60为声光报警器，在接收到火灾报警指令时，声光报警器同时发出声音信号、光信号两种警报提醒以提醒用户采取安全措施。

在另一个实施例中，本发明也可以同时采用多种类型的报警装置60。例如，报警装置60可以同时采用警铃和指示灯，或者同时采用指示灯和语音报警器。如此，便于用户可以根据不同的报警装置60及时了解当前动力电池200的火灾风险等级。

请参阅图3，在一个实施例中，控制装置50以及报警装置60均设置在电池箱10的外部。

在一个例子中，电池箱10上的通讯接口11与通讯线束13电连接。温度传感器20、应力传感器30以及烟雾传感器40通过电池箱10上的通讯接口11、通讯线束13与设置在电池箱10的外部的控制装置50连接。在动力电池200发生火灾时，控制装置50以及报警装置60均设置在电池箱10的外部，能够避免控制装置50以及报警装置60受到损毁，从而保护控制装置50以及报警装置60，进一步降低了动力电池200火灾监测的成本。同时，在温度传感器20、应力传感器30或烟雾传感器40未被烧毁且仍能正常工作时，控制装置50还能继续监控动力电池200火灾发展的状况，从而为建立动力电池200火灾监测参数数据库提供更多的数据。

请参阅图3，在一个实施例中，动力电池火灾监测预警系统100还包括电路保护装置70。电路保护装置70分别与温度传感器20、应力传感器30、烟雾传感器40以及控制装置50连接，电路保护装置70用于在控制装置50判断需要发出火灾报警指令时断开温度传感器20与控制装置50之间的连接、应力传感器30与控制装置50之间的连接以及烟雾传感器40与控制装置50之间的连接。

在其中一个实施例中，电路保护装置70的输入端分别与温度传感器20的输出端、应力传感器30的输出端、烟雾传感器40的输出端连接，电路保护装置70的输出端与控制装置50的输入端连接。电路保护装置70中预设有与温度传感器20对应的过压保护点或过流保护点、与应力传感器30对应的过压保护点或过流保护点、与烟雾传感器40对应的过压保护点或过流保护点。当动力电池200发生火灾时，温度传感器20、应力传感器30、烟雾传感器40输出的电流或者电压均未达到电路保护装置70对应的过压保护点或者过流保护点时，电路保护装置70导通，温度传感器20输出的表面温度信息可以传输至控制装置50，应力传感器30输出的表面应力信息可以传输至控制装置50，烟雾传感器40输出的烟雾浓度可以传输至控制装置50。当动力电池200发生火灾时，温度传感器20输出的电流或者电压达到电路保护装置70对应的过压保护点或者过流保护点，电路保护装置70断开温度传感器20与控制装置50之间的连接；应力传感器30输出的电流或者电压达到电路保护装置70对应的过压保护点或者过流保护点，电路保护装置70断开应力传感器30与控制装置50之间的连接；烟雾传感器40输出的电流或者电压达到电路保护装置70对应的过压保护点或者过流保护点，电路保护装置70断开烟雾传感器40与控制装置50之间的连接。此时，温度传感器20输出的表面温度信息无法传输至控制装置50，应力传感器30输出的表面应力信息无法传输至控制装置50，烟雾传感器40输出的烟雾浓度无法传输至控制装置50，从而防止电路中电流或电压信号过大而损害控制装置50。

在一个实施例中，在控制装置50获得动力电池200的火灾风险等级后，控制装置50还可以根据动力电池200的火灾风险等级的高低，控制保护电路装置70断开温度传感器20与控制装置50之间的连接、应力传感器30与控制装置50之间的连接以及烟雾传感器40与控制装置50之间的连接。如此，在温度传感器20、应力传感器30、烟雾传感器40输出的电流或者电压均未达到电路保护装置70对应的过压保护点或者过流保护点时，控制装置50可以根据动力电池200的火灾风险等级的高低直接控制保护电路装置70断开温度传感器20与控制装置50之间的连接、应力传感器30与控制装置50之间的连接以及烟雾传感器40与控制装置50之间的连接，从而进一步防止电路中电流或电压信号过大而损害控制装置50。

在一个实施例中，保护电路装置70可以为开关电源保护电路。

请参阅图3，在一个实施例中，动力电池火灾监测预警系统100还包括灭火装置80。灭火装置80设置在电池箱10内部，灭火装置80与控制装置50连接，灭火装置80用于在控制装置50发出火灾报警指令时对动力电池200进行灭火。

请结合图2，在其中一个实施例中，灭火装置80包括灭火瓶81、控制阀82以及灭火剂(图未示)。控制阀82设置在灭火瓶81的开口处，灭火剂容置在灭火瓶81内，灭火瓶81容置在电池箱10内。在控制装置50发出火灾报警指令时，控制装置50同时发出灭火指令。控制阀82在接收到灭火指令后开启，以使灭火剂从灭火瓶81内部释放，从而对电池箱10内的动力电池200灭火。如此，动力电池火灾监测预警系统100除了能够实现动力电池200火灾监测的功能，还能实现自动灭火的功能，为采取安全措施提供更多的时间，进一步提高动力电池200的使用安全性。

请结合图2，在另外一个实施例中，灭火装置80除了包括灭火瓶81、控制阀82以及灭火剂，还包括喷嘴83以及灭火管道84，喷嘴83通过灭火管道84与灭火瓶81的开口联通，多个喷嘴83均朝向动力电池200。在一个实施例中，喷嘴83的数量可以为多个，例如两个、三个、四个或四个以上。以两个喷嘴83为例，两个喷嘴83分别设置在动力电池200相对的两侧，又例如，四个喷嘴83分别设置在电池箱10的四周。当控制阀82开启后，灭火剂沿着灭火管道84从喷嘴83喷出，以对电池箱10内的动力电池200灭火，进一步提高了灭火效率。

在一个实施例中，控制阀82可以为电磁阀。灭火剂可以为泡沫、干粉、卤代烷(如七氟丙烷、三氟一溴甲烷)、二氧化碳等。

请继续参阅图3，在一个实施例中，动力电池火灾监测预警系统100还包括独立电源90。独立电源90设置在电池箱10的外部并与控制装置50连接，独立电源90用于为控制装置50供电。

独立电源90能够为控制装置50供电，如此，在动力电池200发生火灾时，能够避免因动力电池200损坏而造成控制装置50供电不足，控制装置50无法继续工作的情况。

在另一个实施例中，独立电源90还能与报警装置60连接并为报警装置60供电，如此，避免因动力电池200损坏而造成报警装置60供电不足，报警装置60无法继续工作的情况。

在又一个实施例中，独立电源90还能与汽车的系统主机连接并为系统主机供电，如此，避免因动力电池200损坏而造成系统主机供电不足，系统主机无法继续控制整个汽车的运作的情况。

请继续参阅图3，在一个实施例中，动力电池火灾监测预警系统100还包括工控机110。工控机110与控制装置50连接，工控机110用于输入火灾风险等级的判断条件，以使控制装置50能够根据表面温度信息、表面应力信息、烟雾浓度和判断条件获得火灾风险等级。

在其中一个实施例中，工控机110上设置有按键、触摸屏等输入设备，以供用户在工控机110上输入与动力电池200特性对应的火灾风险等级的判断条件。工控机110将输入的火灾风险等级的判断条件传输至控制装置50上。控制装置50基于火灾风险等级的判断条件，得出当前输入的表面温度信息、表面应力信息、烟雾浓度对应的火灾风险等级。如此，本发明的动力电池火灾监测预警系统100可以根据动力电池200的特性，在工控机110上设置相应的火灾风险等级的判断条件，以实现对不同动力电池200的监控，扩大了本发明的动力电池火灾监测预警系统100的应用范围。

在一个实施例中，控制装置50可以为微型控制器(Microcontroller Unit,MCU)。

请继续参阅图3，在一个实施例中，动力电池火灾监测预警系统100还包括显示装置120。显示装置120与工控机110连接，工控机110在接收到火灾风险等级后控制显示装置120显示火灾风险等级。

在其中一个实施例中，在控制装置50得出当前动力电池200的火灾风险等级后，控制装置50将当前动力电池200的表面温度信息、表面应力信息、烟雾浓度以及火灾风险等级反馈至工控机110，工控机110对火灾风险等级、表面温度信息、表面应力信息、烟雾浓度以及火灾风险等级进行存储，建立动力电池200的火灾参数数据库，以便调取历史数据。工控机110控制显示装置120显示火灾风险等级，以便用户在动力电池200异常时采取安全措施。

在另外一个实施例中，工控机110还可以控制显示装置120显示当前动力电池200的表面温度信息、表面应力信息以及烟雾浓度。如此，用户可以在显示装置120上直观地查看当前动力电池200的状态，以便在动力电池200异常时采取安全措施。

在一个实施例中，显示装置120可以采用不同的颜色标记来区分不同的动力电池200的火灾风险等级。

继续以四个火灾风险等级为例进行说明，显示装置120上可以分别采用蓝色标记、黄色标记、橙色标记和红色标记表示第一级火灾风险等级、第二级火灾风险等级、第三级火灾风险等级和第四级火灾风险等级。当用户在显示装置120上查看到蓝色标记时，表明动力电池200为正常工作状态，报警装置60无需发出报警提醒；当用户在显示装置120上查看到黄色标记时，表明动力电池200正处于异常状态，报警装置60发出报警提醒，提醒用户应熄火停车检查动力电池200；当用户在显示装置120上查看到橙色标记时，表明动力电池200正处于危险状态，随时可能发生着火，报警装置60发出报警提醒，提醒用户应立即停车，仔细检查动力电池200；当用户在显示装置120上查看到红色标记时，表明动力电池200正处于热失控状态且已经着火，报警装置60发出报警提醒，此时控制装置50还可以控制灭火装置80对动力电池200进行灭火。

在另一个实施例中，显示装置120还可以采用不同的图像标记来区分不同的动力电池200的火灾风险等级。

在一个实施例中，显示装置120为车载显示器。如此，当用户在驾驶过程中，用户可以在车载显示器上实时监测当前动力电池200的火灾风险等级，以便在动力电池200异常时采取安全措施。此外，本实施例中的动力电池火灾监测预警系统100无需设置额外的显示装置120，利用车载显示器就能显示动力电池200的火灾风险等级，进一步降低了动力电池200火灾监测的成本。

在一个实施例中，动力电池火灾监测预警系统100可以与动力电池管理系统(Battery Management System,BMS)连接。动力电池管理系统包括电流电压传感器，电流电压传感器可以监测动力电池200输出的电流和电压信号。动力电池管理系统与控制装置50连接。在动力电池火灾监测预警系统100采集动力电池200的表面温度信号、表面应力信号以及电池箱10内部的烟雾浓度，并传输至控制装置50时，动力电池管理系统监测到的电流和电压信号也可以传输至控制装置50，以为火灾报警提供辅助决策。动力电池火灾监测预警系统100与动力电池管理系统为两个独立的系统，一方面两个系统都可以用于监测动力电池200的状态以提高动力电池200火灾监测的正确性，另一方面，在动力电池200发生火灾时，彼此互不干扰，在其中一个系统出现损坏时，另一个系统仍能继续监测动力电池200火灾的发展状况，提高了动力电池200火灾监测预警的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，包括：

电池箱，用于容置动力电池；

设置在所述电池箱内部的温度传感器、应力传感器以及烟雾传感器；所述温度传感器用于采集所述动力电池的表面温度信息，所述应力传感器用于采集所述动力电池的表面应力信息，所述烟雾传感器用于采集所述电池箱内部的烟雾浓度；

分别与所述温度传感器、所述应力传感器以及所述烟雾传感器电连接的控制装置，所述控制装置用于根据所述表面温度信息、所述表面应力信息以及所述烟雾浓度获得所述动力电池的火灾风险等级，并用于根据所述火灾风险等级的高低判断是否发出火灾报警指令；

与所述控制装置连接的报警装置，所述报警装置用于在接受到所述火灾报警指令后根据所述火灾风险等级的高低发出不同的报警提醒。

2.根据权利要求1所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述动力电池为多个，所述温度传感器为多个，多个所述温度传感器一一对应设置在多个所述动力电池的外表面。

3.根据权利要求2所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述应力传感器为多个，多个所述应力传感器一一对应设置在所述动力电池的外表面并与所述温度传感器间隔。

4.根据权利要求1所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述烟雾传感器设置在所述电池箱的内壁。

5.根据权利要求1所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述控制装置以及所述报警装置均设置在所述电池箱的外部。

6.根据权利要求1所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述动力电池火灾监测预警系统还包括电路保护装置，所述电路保护装置分别与所述温度传感器、所述应力传感器、所述烟雾传感器以及所述控制装置连接，所述电路保护装置用于在所述控制装置判断需要发出火灾报警指令时断开所述温度传感器与所述控制装置之间的连接、所述应力传感器与所述控制装置之间的连接以及所述烟雾传感器与所述控制装置之间的连接。

7.根据权利要求1所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述动力电池火灾监测预警系统还包括灭火装置，所述灭火装置设置在所述电池箱内部，所述灭火装置与所述控制装置连接，所述灭火装置用于在所述控制装置发出火灾报警指令时对所述动力电池进行灭火。

8.根据权利要求1所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述动力电池火灾监测预警系统还包括独立电源，所述独立电源设置在所述电池箱的外部并与所述控制装置连接，所述独立电源用于为所述控制装置供电。

9.根据权利要求1所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述动力电池火灾监测预警系统还包括工控机，所述工控机与所述控制装置连接，所述工控机用于输入火灾风险等级的判断条件，以使所述控制装置能够根据所述表面温度信息、所述表面应力信息、所述烟雾浓度和所述判断条件获得所述火灾风险等级。

10.根据权利要求9所述的动力电池火灾监测预警系统，其特征在于，所述动力电池火灾监测预警系统还包括显示装置，所述显示装置与所述工控机连接，所述工控机在接收到所述火灾风险等级后控制所述显示装置显示所述火灾风险等级。