CN114388908B - 一种锂电池保护板及安全系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池保护板及安全系统，所述锂电池保护板包括：设置在保护板上的电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元和控制单元；所述电流检测单元检测充放电电流，并确定充放电电流的电流变化特征；所述电压检测单元检测充放电电压，并确定充放电电压的电压变化特征；所述温度检测单元检测充放电过程中锂电池的温度以及温度变化特征；所述控制单元采集电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征，确定是否启动充放电保护电路。提升锂电池充放电过程的安全性。

Description

一种锂电池保护板及安全系统
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池保护板及安全系统。
背景技术
由于锂电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应，该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂电池都需要一个保护板，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。但是现有技术中的锂电池保护板仅是对瞬时电流电压进行检测，不能有效防止特殊情况发生的危害情况。
发明内容
本发明提供一种锂电池保护板及安全系统，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明提供一种锂电池保护板，包括：设置在保护板上的电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元和控制单元；
所述电流检测单元检测充放电电流，并确定充放电电流的电流变化特征；
所述电压检测单元检测充放电电压，并确定充放电电压的电压变化特征；
所述温度检测单元检测充放电过程中锂电池的温度以及温度变化特征；
所述控制单元采集电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征，确定是否启动充放电保护电路。
优选的，所述电流检测单元包括：
第一单位时间设置子单元，用于设置与电流变化特征相关的第一单位时间；
电流实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电流；
电流变化速率检测子单元，用于根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流确定第一单位时间内的电流变化速率，将第一单位时间内的电流变化速率设置为电流变化特征。
优选的，所述电流检测单元还包括：
瞬时电流阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电流的最大放电电流阈值；
所述控制单元根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流以及所述瞬时电流阈值设置子单元设置的最大放电电流阈值确定是否启动充放电保护电路。
优选的，所述控制单元包括：
电流变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电流变化速率阈值的设定；
充电电流控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电流是否超过所述瞬时电流阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路；
放电电流控制子单元，用于在放电过程中，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过该阶段设置的电流变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。
优选的，所述电流检测单元还包括：
第二单位时间设置子单元，用于设置与电压变化特征相关的第二单位时间；
电压实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电压；
电压变化速率检测子单元，用于根据所述电压实时检测子单元检测到的瞬时电压确定第二单位时间内的电压变化速率，将第二单位时间内的电压变化速率设置为电压变化特征；
所述控制单元还包括：
瞬时电压阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电压的最大充电电压阈值和最小放电电压阈值；
电压变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电压变化速率阈值的设定；
充电电压控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电压是否超过所述最大充电电压阈值，以及基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于充电回路中瞬时电压是否超过所述最大充电电压阈值以确定是否启动充电保护电路；
放电电压控制子单元，用于在放电过程中，基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。
优选的，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路或放电保护电路，包括：
在预设时间段内，连续的第一单位时间内的电流变化速率均超过电流变化速率阈值时，启动所述充电保护电路或放电保护电路；
所述启动所述充电保护电路或放电保护电路包括：
所述充电电流控制子单元或所述放电电流控制子单元控制MOS管断开充电电路或放电电路；
或者，基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值确定是否启动充电保护电路或放电保护电路，包括：
在预设时间段内，连续的第二单位时间内的电压变化速率均超过电压变化速率阈值时，启动所述充电保护电路或放电保护电路；所述充电电压控制子单元或所述放电电压控制子单元控制MOS管断开充电电路或放电电路；
优选的，所述控制单元还包括：
温度变化阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中温度升高速率阈值；
温度阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中最高温度阈值；
温度控制子单元，当所述温度检测单元检测到的瞬时温度大于或等于最高温度阈值时，启动充放电保护电路，断开充电电路或放电电路；当所述温度检测单元检测到瞬时温度小于最高温度阈值，但温度升高的速率大于或等于温度升高速率阈值时，启动充放电保护电路。
本发明提供一种锂电池安全系统，其特征在于，包括：显示模块、警报模块以及锂电池保护板；所述显示模块和警报模块连接所述锂电池保护板；
在所述显示模块的显示屏上显示所述锂电池保护板上的电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征；
所述警报模块根据是否启动充放电保护电路确定是否展示警报信息；当启动充放电保护电路时，通过所述警报模块采用警报声音、警报灯光或警报语音的方式展示警报信息。
优选的，所述警报模块设置有警报系统，若发生启动充放电保护电路时，在所述警报系统中记录启动充放电保护电路的原因以及该原因中涉及的各个参数；通过远程控制的方式将警报系统中记录的信息传输至用户端，用户端登录警报系统，确定警报信息。
优选的，所述警报系统中设置数据处理单元，所述数据处理单元对电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征进行预估计算，若预估结果会导致爆炸起火情况时，根据预估结果确定爆炸起火时间，通过远程控制的方式向用户端发送最高等级预警，用户可根据接收到的最高等级预警判断是否需要拨打火警电话或及时做出应对措施。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供一种锂电池保护板及安全系统，锂电池保护板包括：设置在保护板上的电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元和控制单元；所述电流检测单元检测充放电电流，并确定充放电电流的电流变化特征；所述电压检测单元检测充放电电压，并确定充放电电压的电压变化特征；所述温度检测单元检测充放电过程中锂电池的温度以及温度变化特征；所述控制单元采集电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征，确定是否启动充放电保护电路。
本发明采用的方案与现有技术相比，基于电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征判断是否需要启动充放电保护电路，而不同传统意义上通过电流、电压或温度的瞬时值确定是否启动充放电保护电路，因此，本发明在现有技术的基础上通过调整比对参数的性质，优化了启动充放电保护电路的条件，若在充放电过程中，发生某个参数的突变骤变的情况，通过相应参数的变化特征即可检测出来，以启动充放电保护电路，防止出现某个参数突变的情况下，但未达到阈值时，不启动充放电保护电路导致锂电池爆炸起火的情况出现。因此，本发明的方案极大提升锂电池充放电过程的安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种锂电池保护板的结构示意图；
图2为本发明实施例中锂电池保护板上的控制单元的结构示意图；
图3为本发明实施例中控制单元中的充放电保护电路的示意图；
图4为本发明实施例中一种锂电池安全系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种锂电池保护板，请参照图1-图3，该锂电池保护板包括以下几个部分：设置在保护板上的电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元和控制单元；
所述电流检测单元检测充放电电流，并确定充放电电流的电流变化特征；
所述电压检测单元检测充放电电压，并确定充放电电压的电压变化特征；
所述温度检测单元检测充放电过程中锂电池的温度以及温度变化特征；
所述控制单元采集电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征，确定是否启动充放电保护电路。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是设置在保护板上的电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元和控制单元；所述电流检测单元检测充放电电流，并确定充放电电流的电流变化特征；所述电压检测单元检测充放电电压，并确定充放电电压的电压变化特征；所述温度检测单元检测充放电过程中锂电池的温度以及温度变化特征；所述控制单元采集电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征，确定是否启动充放电保护电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案设置在保护板上的电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元和控制单元；所述电流检测单元检测充放电电流，并确定充放电电流的电流变化特征；所述电压检测单元检测充放电电压，并确定充放电电压的电压变化特征；所述温度检测单元检测充放电过程中锂电池的温度以及温度变化特征；所述控制单元采集电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征，确定是否启动充放电保护电路。
本实施例采用的方案与现有技术相比，基于电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征判断是否需要启动充放电保护电路，而不同传统意义上通过电流、电压或温度的瞬时值确定是否启动充放电保护电路，因此，本实施例方案在现有技术的基础上通过调整比对参数的性质，优化了启动充放电保护电路的条件，若在充放电过程中，发生某个参数的突变骤变的情况，通过相应参数的变化特征即可检测出来，以启动充放电保护电路，防止出现某个参数突变的情况下，但未达到阈值时，不启动充放电保护电路导致锂电池爆炸起火的情况出现。因此，本实施例的方案提升锂电池充放电过程的安全性。
在另一实施例中，所述电流检测单元包括：
第一单位时间设置子单元，用于设置与电流变化特征相关的第一单位时间；
电流实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电流；
电流变化速率检测子单元，用于根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流确定第一单位时间内的电流变化速率，将第一单位时间内的电流变化速率设置为电流变化特征。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是所述电流检测单元包括：第一单位时间设置子单元，用于设置与电流变化特征相关的第一单位时间；电流实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电流；电流变化速率检测子单元，用于根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流确定第一单位时间内的电流变化速率，将第一单位时间内的电流变化速率设置为电流变化特征。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案所述电流检测单元包括：第一单位时间设置子单元，用于设置与电流变化特征相关的第一单位时间；电流实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电流；电流变化速率检测子单元，用于根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流确定第一单位时间内的电流变化速率，将第一单位时间内的电流变化速率设置为电流变化特征。以单位时间为基准确定电流变化速率，计算简单精准，且设置了统一的标准，所述第一单位时间可以是30秒、1分钟或者2分钟。
在另一实施例中，所述电流检测单元还包括：
瞬时电流阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电流的最大放电电流阈值；
所述控制单元根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流以及所述瞬时电流阈值设置子单元设置的最大放电电流阈值确定是否启动充放电保护电路。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是所述电流检测单元还包括：瞬时电流阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电流的最大放电电流阈值；所述控制单元根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流以及所述瞬时电流阈值设置子单元设置的最大放电电流阈值确定是否启动充放电保护电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案所述电流检测单元还包括：瞬时电流阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电流的最大放电电流阈值；所述控制单元根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流以及所述瞬时电流阈值设置子单元设置的最大放电电流阈值确定是否启动充放电保护电路。通过瞬间电流阈值的方式初步判断是否需要启动充放电保护电路，即设置了其中一个判断标准和启动条件。
在另一实施例中，所述控制单元包括：
电流变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电流变化速率阈值的设定；
充电电流控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电流是否超过所述瞬时电流阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路；
放电电流控制子单元，用于在放电过程中，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过该阶段设置的电流变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是所述控制单元包括：电流变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电流变化速率阈值的设定；充电电流控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电流是否超过所述瞬时电流阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路；放电电流控制子单元，用于在放电过程中，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过该阶段设置的电流变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案所述控制单元包括：电流变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电流变化速率阈值的设定；充电电流控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电流是否超过所述瞬时电流阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路；放电电流控制子单元，用于在放电过程中，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过该阶段设置的电流变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。充放电电路可以包括充电电路和放电电路。在锂电池充电过程中，一般采用的在初始阶段为恒流充电阶段，即充电电流恒定，电压随之增加，等电压增长到一定值时，即进入恒压充电阶段，在恒压充电阶段，充电电流的电压恒定，电流随之减小，直至充电完成。因此，在充电的两个阶段中，既要保证瞬时电流不超过阈值，同样还要保证电流变化速率不超过阈值，若其中任何一个参数超过阈值，均需要启动充电保护电路。另外在放电过程中，放电电路的电压随之降低，需要保证放电电流的瞬时电流不超过阈值。因此，根据不同的充放电阶段，启动充放电电路的条件不同，保证充放电电路的有效保护作用，提升锂电池的充放电安全。
在另一实施例中，所述电流检测单元还包括：
第二单位时间设置子单元，用于设置与电压变化特征相关的第二单位时间；
电压实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电压；
电压变化速率检测子单元，用于根据所述电压实时检测子单元检测到的瞬时电压确定第二单位时间内的电压变化速率，将第二单位时间内的电压变化速率设置为电压变化特征；
所述控制单元还包括：
瞬时电压阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电压的最大充电电压阈值和最小放电电压阈值；
电压变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电压变化速率阈值的设定；
充电电压控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电压是否超过所述最大充电电压阈值，以及基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于充电回路中瞬时电压是否超过所述最大充电电压阈值以确定是否启动充电保护电路；
放电电压控制子单元，用于在放电过程中，基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是所述电流检测单元还包括：第二单位时间设置子单元，用于设置与电压变化特征相关的第二单位时间；电压实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电压；电压变化速率检测子单元，用于根据所述电压实时检测子单元检测到的瞬时电压确定第二单位时间内的电压变化速率，将第二单位时间内的电压变化速率设置为电压变化特征；
所述控制单元还包括：瞬时电压阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电压的最大充电电压阈值和最小放电电压阈值；电压变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电压变化速率阈值的设定；充电电压控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电压是否超过所述最大充电电压阈值，以及基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于充电回路中瞬时电压是否超过所述最大充电电压阈值以确定是否启动充电保护电路；放电电压控制子单元，用于在放电过程中，基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案的针对电压变化的充放电过程，同样的在锂电池充电过程中，采用的在初始阶段为恒流充电阶段，即充电电流恒定，电压随之增加，等充电电压增长到一定值时，即进入恒压充电阶段，在恒压充电阶段，充电电流的电压恒定，电流随之减小，直至充电完成。在充电的两个阶段中，既要保证瞬时电压不超过阈值，同样还要保证电压变化速率不超过阈值，若其中任何一个参数超过阈值，均需要启动充电保护电路。另外在放电过程中，放电电路的电压随之降低，需要保证放电电压的瞬时电压不超过阈值以及电压变化速率不超过电压变化速率阈值。因此，根据不同的充放电阶段，启动充放电电压的条件不同，保证充放电电路的有效保护作用，提升锂电池的充放电安全。
在另一实施例中，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路或放电保护电路，包括：
在预设时间段内，连续的第一单位时间内的电流变化速率均超过电流变化速率阈值时，启动所述充电保护电路或放电保护电路；
所述启动所述充电保护电路或放电保护电路包括：
所述充电电流控制子单元或所述放电电流控制子单元控制MOS管断开充电电路或放电电路；
或者，基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值确定是否启动充电保护电路或放电保护电路，包括：
在预设时间段内，连续的第二单位时间内的电压变化速率均超过电压变化速率阈值时，启动所述充电保护电路或放电保护电路；所述充电电压控制子单元或所述放电电压控制子单元控制MOS管断开充电电路或放电电路；
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路或放电保护电路，包括：在预设时间段内，连续的第一单位时间内的电流变化速率均超过电流变化速率阈值时，启动所述充电保护电路或放电保护电路；所述启动所述充电保护电路或放电保护电路包括：所述充电电流控制子单元或所述放电电流控制子单元控制MOS管断开充电电路或放电电路；
或者，基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值确定是否启动充电保护电路或放电保护电路，包括：在预设时间段内，连续的第二单位时间内的电压变化速率均超过电压变化速率阈值时，启动所述充电保护电路或放电保护电路；所述充电电压控制子单元或所述放电电压控制子单元控制MOS管断开充电电路或放电电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案控制充电电路或放电电路的控制方式是通过MOS管实现的，当MOS管接通时，连通电芯与外电路，当MOS管断开时，断开电芯与外电路，以实现充放电电路的电路保护效果，提升电池的安全性。
在另一实施例中，所述控制单元还包括：
温度变化阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中温度升高速率阈值；
温度阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中最高温度阈值；
温度控制子单元，当所述温度检测单元检测到的瞬时温度大于或等于最高温度阈值时，启动充放电保护电路，断开充电电路或放电电路；当所述温度检测单元检测到瞬时温度小于最高温度阈值，但温度升高的速率大于或等于温度升高速率阈值时，启动充放电保护电路。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是所述控制单元还包括：温度变化阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中温度升高速率阈值；温度阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中最高温度阈值；温度控制子单元，当所述温度检测单元检测到的瞬时温度大于或等于最高温度阈值时，启动充放电保护电路，断开充电电路或放电电路；当所述温度检测单元检测到瞬时温度小于最高温度阈值，但温度升高的速率大于或等于温度升高速率阈值时，启动充放电保护电路。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案所述控制单元还包括：温度变化阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中温度升高速率阈值；温度阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中最高温度阈值；温度控制子单元，当所述温度检测单元检测到的瞬时温度大于或等于最高温度阈值时，启动充放电保护电路，断开充电电路或放电电路；当所述温度检测单元检测到瞬时温度小于最高温度阈值，但温度升高的速率大于或等于温度升高速率阈值时，启动充放电保护电路。基于温度的最高温度阈值以及温度升高速率阈值共同确定是否需要启动充放电保护电路，不会由于瞬时升温较大，却没有达到最高温度阈值时，不启动充放电保护电路的问题，因此，本实施例方案可以进一步保障锂电池充放电过程中的安全性。
在另一实施例中，本实施例提供一种锂电池保护系统，请参照图4，该保护系统包括以下几个部分：
显示模块、警报模块以及上述实施例中的锂电池保护板；所述显示模块和警报模块连接所述锂电池保护板；
在所述显示模块的显示屏上显示所述锂电池保护板上的电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征；
所述警报模块根据是否启动充放电保护电路确定是否展示警报信息；当启动充放电保护电路时，通过所述警报模块采用警报声音、警报灯光或警报语音的方式展示警报信息。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是设置显示模块、警报模块以及上述实施例中的锂电池保护板；所述显示模块和警报模块连接所述锂电池保护板；在所述显示模块的显示屏上显示所述锂电池保护板上的电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征；所述警报模块根据是否启动充放电保护电路确定是否展示警报信息；当启动充放电保护电路时，通过所述警报模块采用警报声音、警报灯光或警报语音的方式展示警报信息。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案设置显示模块、警报模块以及上述实施例中的锂电池保护板；所述显示模块和警报模块连接所述锂电池保护板；在所述显示模块的显示屏上显示所述锂电池保护板上的电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征；所述警报模块根据是否启动充放电保护电路确定是否展示警报信息；当启动充放电保护电路时，通过所述警报模块采用警报声音、警报灯光或警报语音的方式展示警报信息。
本发明采用的方案与现有技术相比，基于电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征判断是否需要启动充放电保护电路，而不同传统意义上通过电流、电压或温度的瞬时值确定是否启动充放电保护电路，因此，本发明在现有技术的基础上通过调整比对参数的性质，优化了启动充放电保护电路的条件，若在充放电过程中，发生某个参数的突变骤变的情况，通过相应参数的变化特征即可检测出来，以启动充放电保护电路，防止出现某个参数突变的情况下，但未达到阈值时，不启动充放电保护电路导致锂电池爆炸起火的情况出现。因此，本发明的方案极大提升锂电池充放电过程的安全性。
另外，上述各个参数的变化以及状态均可以通过显示模块显示出来，用户可以及时根据现实模块上现实的内容采取恰当的措施，并且为了保障用户可以及时知晓，通过警报模块给用户以提醒，方便用户及时查看各个参数信息或者基于警报模块的警报信息执行相应的措施。
在另一实施例中，所述警报模块设置有警报系统，若发生启动充放电保护电路时，在所述警报系统中记录启动充放电保护电路的原因以及该原因中涉及的各个参数；通过远程控制的方式将警报系统中记录的信息传输至用户端，用户端登录警报系统，确定警报信息。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是所述警报模块设置有警报系统，若发生启动充放电保护电路时，在所述警报系统中记录启动充放电保护电路的原因以及该原因中涉及的各个参数；通过远程控制的方式将警报系统中记录的信息传输至用户端，用户端登录警报系统，确定警报信息。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案所述警报模块设置有警报系统，若发生启动充放电保护电路时，在所述警报系统中记录启动充放电保护电路的原因以及该原因中涉及的各个参数；通过远程控制的方式将警报系统中记录的信息传输至用户端，用户端登录警报系统，确定警报信息。通过警报系统实现远程监控，方便用户通过用户端及时查看相关信息，避免用户不在的情况下，及时了解充放电信息，防止锂电池充放电过程中出现危险情况。
在另一实施例中，所述警报系统中设置数据处理单元，所述数据处理单元对电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征进行预估计算，若预估结果会导致爆炸起火情况时，根据预估结果确定爆炸起火时间，通过远程控制的方式向用户端发送最高等级预警，用户可根据接收到的最高等级预警判断是否需要拨打火警电话或及时做出应对措施。
上述技术方案的工作原理为：本实施例采用的方案是所述警报系统中设置数据处理单元，所述数据处理单元对电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征进行预估计算，若预估结果会导致爆炸起火情况时，根据预估结果确定爆炸起火时间，通过远程控制的方式向用户端发送最高等级预警，用户可根据接收到的最高等级预警判断是否需要拨打火警电话或及时做出应对措施。
另外，对电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征的预估方法如下：
采用下述目标函数作为预估结果：
其中，ST为目标函数，argmin为自变量函数，B为高阶奇异值，W为非负权重张量，S为核张量，X,Y,Z分别为电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征的特征矩阵，τ为正则化系数。
对上述目标函数进行梯度反复迭代，直至目标函数误差小于预设值，计算出预测张量，基于预测张量确定预估结果。采用上述方案计算方式简单，计算结果准确，保证预估结果的准确性。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案所述警报系统中设置数据处理单元，所述数据处理单元对电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征进行预估计算，若预估结果会导致爆炸起火情况时，根据预估结果确定爆炸起火时间，通过远程控制的方式向用户端发送最高等级预警，用户可根据接收到的最高等级预警判断是否需要拨打火警电话或及时做出应对措施。本实施例设置了数据处理单元，通过数据处理单元可以对充放电的过程进行预测，并获得预估结果，根据预估结果可以给出预警信息，若可能会发生爆炸起火情况时，设定为最高等级预警，在这种情况下，用户通过收到的最高等级预警信息可以迅速判断是否需要拨打火警报警电话，或者根据实际的预警信息采集合适的措施防止危险的发生，保障用户的安全。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种锂电池安全系统，其特征在于，包括：显示模块、警报模块以及锂电池保护板；所述显示模块和警报模块连接所述锂电池保护板；
在所述显示模块的显示屏上显示所述锂电池保护板上的电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征；
所述警报模块根据是否启动充放电保护电路确定是否展示警报信息；当启动充放电保护电路时，通过所述警报模块采用警报声音、警报灯光或警报语音的方式展示警报信息；
所述警报模块设置有警报系统，若发生启动充放电保护电路时，在所述警报系统中记录启动充放电保护电路的原因以及该原因中涉及的各个参数；通过远程控制的方式将警报系统中记录的信息传输至用户端，用户端登录警报系统，确定警报信息；
所述警报系统中设置数据处理单元，所述数据处理单元对电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征进行预估计算，若预估结果会导致爆炸起火情况时，根据预估结果确定爆炸起火时间，通过远程控制的方式向用户端发送最高等级预警，用户可根据接收到的最高等级预警判断是否需要拨打火警电话或及时做出应对措施；
对电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征的预估方法如下：
采用下述目标函数作为预估结果：
其中，为目标函数，/>为自变量函数，/>为高阶奇异值，/>为非负权重张量，/>为核张量，X,Y,Z分别为电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征的特征矩阵，/>为正则化系数；
对上述目标函数进行梯度反复迭代，直至目标函数误差小于预设值，计算出预测张量，基于预测张量确定预估结果。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池安全系统，其特征在于，所述锂电池保护板包括：设置在保护板上的电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元和控制单元；
所述电流检测单元检测充放电电流，并确定充放电电流的电流变化特征；
所述电压检测单元检测充放电电压，并确定充放电电压的电压变化特征；
所述温度检测单元检测充放电过程中锂电池的温度以及温度变化特征；
所述控制单元采集电流变化特征、电压变化特征和温度变化特征，确定是否启动充放电保护电路。
3.根据权利要求2所述的锂电池安全系统，其特征在于，所述电流检测单元包括：
第一单位时间设置子单元，用于设置与电流变化特征相关的第一单位时间；
电流实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电流；
电流变化速率检测子单元，用于根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流确定第一单位时间内的电流变化速率，将第一单位时间内的电流变化速率设置为电流变化特征。
4.根据权利要求3所述的锂电池安全系统，其特征在于，所述电流检测单元还包括：
瞬时电流阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电流的最大放电电流阈值；
所述控制单元根据所述电流实时检测子单元检测到的瞬时电流以及所述瞬时电流阈值设置子单元设置的最大放电电流阈值确定是否启动充放电保护电路。
5.根据权利要求4所述的锂电池安全系统，其特征在于，所述控制单元包括：
电流变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电流变化速率阈值的设定；
充电电流控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电流是否超过所述瞬时电流阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路；
放电电流控制子单元，用于在放电过程中，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过该阶段设置的电流变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。
6.根据权利要求5所述的锂电池安全系统，其特征在于，所述电压检测单元还包括：
第二单位时间设置子单元，用于设置与电压变化特征相关的第二单位时间；
电压实时检测子单元，用于实时检测充放电过程中的瞬时电压；
电压变化速率检测子单元，用于根据所述电压实时检测子单元检测到的瞬时电压确定第二单位时间内的电压变化速率，将第二单位时间内的电压变化速率设置为电压变化特征；
所述控制单元还包括：
瞬时电压阈值设置子单元，用于设置充放电过程中的瞬时电压的最大充电电压阈值和最小放电电压阈值；
电压变化速率阈值设置子单元，用于在不同充放电阶段电压变化速率阈值的设定；
充电电压控制子单元，用于在恒流充电阶段，基于充电回路中瞬时电压是否超过所述最大充电电压阈值，以及基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值确定是否启动充电保护电路；以及在恒压充电阶段，基于充电回路中瞬时电压是否超过所述最大充电电压阈值以确定是否启动充电保护电路；
放电电压控制子单元，用于在放电过程中，基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值以确定是否启动放电保护电路。
7.根据权利要求6所述的锂电池安全系统，其特征在于，基于第一单位时间内的电流变化速率是否超过电流变化速率阈值以确定是否启动充电保护电路或放电保护电路，包括：
在预设时间段内，连续的第一单位时间内的电流变化速率均超过电流变化速率阈值时，启动所述充电保护电路或放电保护电路；
所述启动所述充电保护电路或放电保护电路包括：
所述充电电流控制子单元或所述放电电流控制子单元控制MOS管断开充电电路或放电电路；
或者，基于第二单位时间内的电压变化速率是否超过电压变化速率阈值确定是否启动充电保护电路或放电保护电路，包括：
在预设时间段内，连续的第二单位时间内的电压变化速率均超过电压变化速率阈值时，启动所述充电保护电路或放电保护电路；所述充电电压控制子单元或所述放电电压控制子单元控制MOS管断开充电电路或放电电路。
8.根据权利要求2所述的锂电池安全系统，其特征在于，所述控制单元还包括：
温度变化阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中温度升高速率阈值；
温度阈值设定子单元，用于设定在充放电过程中最高温度阈值；
温度控制子单元，当所述温度检测单元检测到的瞬时温度大于或等于最高温度阈值时，启动充放电保护电路，断开充电电路或放电电路；当所述温度检测单元检测到瞬时温度小于最高温度阈值，但温度升高的速率大于或等于温度升高速率阈值时，启动充放电保护电路。
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