CN210136980U - 一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统 - Google Patents

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杜建华
杨世治
李宇
张萌启
张认成
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Abstract

本实用新型提供了一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统，包括：设置于电池舱内的探测传感器、探测节点、主控制节点及GPRS模块；每个电池舱内设置一个探测节点，每个探测节点均与若干个探测传感器相连，所述探测传感器包括但不限于温度传感器、烟雾传感器、气体传感器、电压传感器、贴片压力传感器和火焰传感器；所有的探测节点将探测传感器探测到的数据发送到主控节点进行汇集，主控节点将预警信息发送到主驾驶位置旁边的显示器上，同时通过GPRS模块传输到服务器端。从而实现对电池舱的安全状态监测。

Description

一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统
技术领域
本实用新型涉及新能源汽车，尤其涉及一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统。
背景技术
全球燃油危机和环境污染的日益严峻，新能源汽车必将会取代传统燃油汽车成为汽车交通运输的主流。随着新能源汽车的大量投入使用，新能源汽车的火灾问题不断发生，而造成新能源汽车起火的主要原因是电池舱内的储能电池发生热失控。
当新能源车电池舱内的储能电池使用不当或处于不合理的使用环境时，电池易产生损坏并引发热失控。在热失控发生时或热失控发生前，电池会产生明显的变化。电池内部结构的损坏，使电池电压和电流产生波动；电池内部产生大量热量，使电池温度上升甚至使燃点低的可燃物发生燃烧现象；电池内部物质因受热分解产生热解气体，使电池膨胀发生位移改变以及对电池周围物体施加压力；电池内部物质受热分解产生的可燃气体和烟雾，通过电池泄压阀排到电池舱内。所以通过对新能源汽车电池舱内的电池电压、气体、温度、压力等参量的探测，实现对电池舱的安全状态监测，但是现有技术中在一块还是处于空白状态。
实用新型内容
本实用新型所要解决的主要技术问题是提供一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统，实现对电池舱的安全状态监测。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统，包括：设置于电池舱内的探测传感器、探测节点、主控制节点及GPRS模块；每个电池舱内设置一个探测节点，每个探测节点均与若干个探测传感器相连，所述探测传感器包括但不限于温度传感器、烟雾传感器、气体传感器、电压传感器、贴片压力传感器和火焰传感器；
所述温度传感器用于探测电池舱内的温度(TX)、烟雾传感器用于探测电池舱内烟雾浓度(PX)、气体传感器用于探测电池产生可燃气体浓度(QX)、电压传感器用于探测电池舱内电池组的电压(UX)、火焰传感器用于探测电池舱内是否发生燃烧现像、贴片压力传感器用于探测单个电池是否因为膨胀对外产生压力(FX)；
所有的探测节点将探测传感器探测到的数据发送到主控节点进行汇集，主控节点将预警信息发送到主驾驶位置旁边的显示器上，同时通过GPRS模块传输到服务器端。
在一较佳实施例中：所述探测节点与主控节点通过Zigbee控制模块相连接。
在一较佳实施例中：所述探测节点内含的微处理器，所述微处理器通过总线分别与温度传感器、烟雾探测器、气体探测器、电压传感器、贴片压力传感器和火焰传感器相连接；
所述微处理器根据接收到的温度TX与预设温度范围(TMIN,TMAX)的比较结果、接收到的烟雾浓度PX与预设烟雾浓度范围(PMIN,PMAX)的比较结果、接收到的气体浓度QX与预设气体浓度范围(QMIN,QMAX)的比较结果，接收到的电压UX与预设电压范围(UMIN,UMAX)的比较结果、以及接收到的压力FX与预设压力范围(FMIN,FMAX) 的比较结果，确定预警的等级。
相较于现有技术，本实用新型的技术方案具备以下有益效果：
本实用新型提供了一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统，通过对新能源汽车电池舱内的电池电压、气体、温度、压力等参量的探测，实现对电池舱的安全状态监测。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例中电池舱内部传感器布置节点示意图；
图2为本实用新型优选实施例中传输模块节点及远程监控服务器示意图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
本实施例提供了一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统，包括若干个探测传感器、探测节点、主控制节点及GPRS模块。每个电池舱设置一个探测节点，每个探测节点均可包含若干个传感器，可根据需要自由添加。所有的探测节点将探测传感器探测到的数据发送到主控节点进行汇集，主控节点将预警信息发送到主驾驶位置旁边的显示器上，同时通过GPRS模块传输到服务器端，实现对新能源汽车电池舱安全状态的远程监测。
如图1所示，新能源动力汽车锂电池舱火灾安全状态无线监测系统的探测节点主要包括:设置在动力电池舱内的温度传感器一1、温度传感器二2、温度传感器三3、温度传感器四4、温度传感器五5、烟雾探测器6、气体探测器7、电压传感器8、贴片压力传感器9和火焰传感器10；
其中，所述温度传感器一1、温度传感器二2、温度传感器三3、温度传感器四4、温度传感器五5、所述烟雾探测器6、所述气体探测器7、所述电压传感器8、所述贴片压力传感器9和所述火焰传感器10分别与探测节点0相连接；所述探测节点0再与图2里的ZigBee主控节点13相连接；所述主控节点13 位于主驾驶位置旁边，既与旁边的显示器相连，又GPRS模块相连。
温度传感器可以探测电池舱内的温度(TX)，烟雾传感器可以探测电池舱内烟雾浓度(PX)，气体传感器可以探测电池产生可燃气体浓度(QX)，电压传感器可以探测电池舱内电池组的电压(UX)，火焰传感器可以探测电池舱内是否发生燃烧现像，贴片压力传感器可以探测单个电池是否因为膨胀对外产生压力 (FX)。而且每个探测节点可以根据需要自由调整和选择所需要放置的传感器类型和个数。
探测节点0内含的微处理器，通过总线分别与温度传感器一1、温度传感器二2、温度传感器三3、温度传感器四4、温度传感器五5、烟雾探测器6、气体探测器7、电压传感器8、贴片压力传感器9相连接；并根据接收到的温度TX与预设温度范围(TMIN,TMAX)的比较结果，接收到的烟雾浓度PX与预设烟雾浓度范围(PMIN,PMAX)的比较结果，接收到的气体浓度QX与预设气体浓度范围 (QMIN,QMAX)的比较结果，接收到的电压UX与预设电压范围(UMIN,UMAX)的比较结果，以及接收到的压力FX与预设压力范围(FMIN,FMAX)的比较结果，确定预警的等级，所述预警等级包括:Ⅰ级预警、Ⅱ级预警、Ⅲ级预警、Ⅳ级预警和Ⅴ级预警。
本实例中,当所述电池舱内的温度TX、烟雾浓度PX、气体浓度QX、电压UX、压力FX仅有一者大于所述预设各浓度范围的最小值(TMIN、PMIN、QMIN、UMIN、FMIN) 且均小于最大值(TMAX、PMAX、QMAX、UMAX、FMAX)时,确定所述预警等级为Ⅰ预警等级；当所述电池舱内的温度TX、烟雾浓度PX、气体浓度QX、电压UX、压力FX中的两个位于其预设范围内,且其他参数均小于其预设范围的最大值(TMAX、PMAX、 QMAX、UMAX、FMAX)时,确定所述预警等级为Ⅱ预警等级；当所述电池舱内的温度 TX、烟雾浓度PX、气体浓度QX、电压UX、压力FX中有三者及以上超出所述预设各浓度范围的最小值(TMIN、PMIN、QMIN、UMIN、FMIN)且均小于最大值(TMAX、PMAX、 QMAX、UMAX、FMAX)时，确定所述预警等级为Ⅲ预警等级；当所述电池舱内的温度 TX、电压UX中有一者超出所述预设各浓度范围的最大值(TMAX、UMAX)，且所述电池舱内的烟雾浓度PX、气体浓度QX、电压UX均小于所述预设范围的最大值(PMAX、 QMAX、UMAX)时，确定所述预警等级为Ⅳ预警等级；当火焰传感器探测电池舱内发生燃烧现象，或者所述电池舱内的烟雾浓度PX大于其预设范围的最大值PMAX，或者所述电池舱内的气体浓度QX大于其预设范围的最大值QMAX，或者所述电池舱内电池组的电压UX大于其预设范围的最大值UMAX时，确定所述预警等级为Ⅴ预警等级，即最高预警等级。
在新能源汽车中电池舱空间有限不易布线，本专利采取ZigBee无线通信进行数据通讯，每个电池舱配备一个探测节点，方便自由添加或撤去探测节点。
探测节点0把所探测到的预警信息通过ZigBee无线通信发送到主控制节点13。主控节点13把各个探测节点的预警信息传输至主驾驶位置旁的显示屏，驾驶员可根据预警等级及时做出相应的紧急措施，当超过一定时间仍未检测到有动作指令时，主控制节点将主动断开电池组的总电源，以保障汽车的安全。同时主控节点13将所接收到的预警信息通过GPRS发送到服务器端，在服务器端远程监测到新能源汽车电池舱的安全状态，当危险到达一定等级时，安全监测中心亦能更快的(在人为报警前)做出应急反应措施，降低损失
上文所述，仅为本实用新型较佳的实施范例，不能依此限定本实用新型实施的范围。即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims (3)

1.一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统，其特征在于包括：设置于电池舱内的探测传感器、探测节点、主控制节点及GPRS模块；每个电池舱内设置一个探测节点，每个探测节点均与若干个探测传感器相连，所述探测传感器包括但不限于温度传感器、烟雾传感器、气体传感器、电压传感器、贴片压力传感器和火焰传感器；
所述温度传感器用于探测电池舱内的温度(TX)、烟雾传感器用于探测电池舱内烟雾浓度(PX)、气体传感器用于探测电池产生可燃气体浓度(QX)、电压传感器用于探测电池舱内电池组的电压(UX)、火焰传感器用于探测电池舱内是否发生燃烧现像、贴片压力传感器用于探测单个电池是否因为膨胀对外产生压力(FX)；
所有的探测节点将探测传感器探测到的数据发送到主控节点进行汇集，主控节点将预警信息发送到主驾驶位置旁边的显示器上，同时通过GPRS模块传输到服务器端。
2.根据权利要求1所述的一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统，其特征在于：所述探测节点与主控节点通过Zigbee控制模块相连接。
3.根据权利要求1所述的一种新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统，其特征在于：所述探测节点内含的微处理器，所述微处理器通过总线分别与温度传感器、烟雾探测器、气体探测器、电压传感器、贴片压力传感器和火焰传感器相连接；
所述微处理器根据接收到的温度TX与预设温度范围(TMIN,TMAX)的比较结果、接收到的烟雾浓度PX与预设烟雾浓度范围(PMIN,PMAX)的比较结果、接收到的气体浓度QX与预设气体浓度范围(QMIN,QMAX)的比较结果，接收到的电压UX与预设电压范围(UMIN,UMAX)的比较结果、以及接收到的压力FX与预设压力范围(FMIN,FMAX)的比较结果，确定预警的等级。
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CN110311185A (zh) * 2019-07-16 2019-10-08 华侨大学 新能源动力汽车锂电池箱火灾安全状态无线监测系统
CN113538834A (zh) * 2021-05-31 2021-10-22 安徽千航新能源科技有限公司 动力锂电池组实时监控系统
CN114069068A (zh) * 2021-11-12 2022-02-18 合众新能源汽车有限公司 一种动力电池热失控检测与预警系统

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