ES3039447T3 - Systems and methods for monitoring for a gas analyte - Google Patents

Systems and methods for monitoring for a gas analyte

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ES3039447T3
ES3039447T3 ES17821451T ES17821451T ES3039447T3 ES 3039447 T3 ES3039447 T3 ES 3039447T3 ES 17821451 T ES17821451 T ES 17821451T ES 17821451 T ES17821451 T ES 17821451T ES 3039447 T3 ES3039447 T3 ES 3039447T3
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Stephen Randall Cummings
Scott Lawrence Swartz
Nicholas Brannigan Frank
William John Dawson
Davion Matthew Hill
Benjamin H Gully
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Abstract

Se describen sistemas y métodos para monitorizar una fuente de gas en busca de un analito gaseoso. La fuente de gas puede monitorizarse para detectar la liberación del analito gaseoso, por ejemplo, durante un estado dado. Se puede generar una señal de sensor que caracteriza la cantidad de analito gaseoso que libera la fuente. La señal del sensor de gas puede evaluarse en relación con un umbral. Se puede generar una señal de alerta basada en el resultado de la comparación para advertir de la liberación de cantidades no deseadas o peligrosas de gas por la fuente de gas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos para monitorizar un analito gaseoso
Referencia cruzada a solicitud relacionada
Esta solicitud reivindica el derecho de la solicitud no provisional estadounidense n.° 15/637,381, presentada el 29 de junio de 2017, titulada “SYSTEMS AND METHODS FOR MONITORING FOR A GAS ANALYTE”, la solicitud provisional estadounidense n.° 62/356,111, presentada el 29 de junio de 2016, titulada “SYSTEMS AND METHODS FOR ANALYTE DETECTION AND CONTROL”, y la solicitud provisional estadounidense n.° 62/454,516, presentada el 3 de febrero de 2017, titulada “SYSTEMS INCLUDING AN ENERGY STORAGE ENCLOSURE AND MONITORING THEREOF”.
Campo técnico
Esta divulgación se refiere de manera general a sistemas y a métodos para monitorizar para detectar un analito gaseoso, en los que el analito gaseoso comprende un material de electrolito de batería de iones de litio desprendido por una o más baterías de iones de litio.
Antecedentes
En muchas aplicaciones, existe la posibilidad de que se emitan gases no deseados y/o peligrosos a un entorno circundante. Se necesita la capacidad de reaccionar rápidamente a peligros que se desarrollan resultantes de estos gases dado que se sabe que gases particulares pueden tener un impacto sobre un entorno circundante y la vida humana. El impacto puede ser devastador y puede conducir a fallos de sistema, fallos mecánicos, fallos de planta, fallos de dispositivos, explosiones, incendios, y en algunos casos muerte.
Se sabe que las baterías contribuyen a los peligros que pueden tener los gases peligrosos sobre el entorno circundante. Por ejemplo, cuando una batería comienza a degradarse, la batería puede volverse propensa a una condición conocida como “fuga térmica”. Si no se controla, esta condición puede provocar que la batería presente fugas y/o explote. La fuga térmica puede iniciarse por un cortocircuito dentro de una batería (por ejemplo, una célula de la batería), utilización de batería inapropiado, abuso físico, defectos de fabricación, o exposición de la batería a temperaturas externas extremas. La fuga térmica se produce cuando una tasa de reacción interna de la batería aumenta hasta un punto de que puede generarse más calor del que puede retirarse, conduciendo a un aumento adicional tanto de la tasa de reacción interna como del calor generado.
Los efectos de una condición de fuga térmica pueden depender del tipo de batería. Por ejemplo, en baterías de electrolito inundado, tales como baterías de plomo-ácido, la condición de fuga térmica puede provocar que se desprenda hidrógeno, dando como resultado que un gas peligroso escape al entorno circundante. En baterías selladas, tales como baterías de iones de litio en bolsa, que pueden utilizarse en dispositivos, tales como ordenadores portátiles, teléfonos celulares, y similares, la condición de fuga térmica puede provocar una expansión, lo cual puede dar como resultado que la batería sellada explote y desprenda el gas de electrolito peligroso al entorno circundante.
La publicación de documento no de patente de Davion Hillet al.“Detection of off gassing from Li-ion batteries”, publicada por 2013 IEEE Energytech, 21-23 de mayo de 2013, da a conocer un sistema para detectar gas de emisión a partir de baterías de iones de Li, que comprende un sensor de gas; se llevó a cabo un ensayo térmico con una batería sobrecargada y el sensor proporcionó una respuesta con respecto al acontecimiento de gas de emisión, existe una indicación de que el sensor proporciona cierto grado de advertencia temprana antes de un acontecimiento térmico de hasta 10 minutos.
Sumario
La presente invención se refiere a un método que comprende monitorizar un analito gaseoso utilizando un sistema de monitorización que puede monitorizar gas de emisión (del inglés, “off-gas”) de batería de iones de litio, en el que el analito gaseoso comprende un material de electrolito de batería de iones de litio desprendido por una o más baterías de iones de litio, según la reivindicación 1.
Adicionalmente, la presente invención se refiere a un sistema que puede monitorizar gas de emisión de batería de iones de litio, según la reivindicación 2.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 representa un ejemplo de un sistema de monitorización de analito gaseoso.
La figura 2 representa un ejemplo de un gráfico que demuestra señales de sensor generadas por analito gaseoso trazadas en función del tiempo.
La figura 3 representa un ejemplo de otro sistema de monitorización de analito gaseoso que no forma parte de la presente invención.
La figura 4 representa un ejemplo de un cerramiento.
La figura 5 representa un ejemplo aún adicional de un cerramiento.
La figura 6 representa otro ejemplo de un cerramiento.
La figura 7 representa un ejemplo adicional de un cerramiento.
La figura 8 representa un ejemplo de un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para monitorizar una fuente de gas para detectar un analito gaseoso.
La figura 9 representa otro ejemplo de un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para monitorizar una fuente de gas para detectar un analito gaseoso, que no forma parte de la presente invención.
La figura 10 representa un ejemplo aún adicional de un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para monitorizar una fuente de gas para detectar un analito gaseoso, que no forma parte de la presente invención.
Descripción detallada
Esta divulgación generalmente se refiere a sistemas y a métodos para monitorizar para detectar un analito gaseoso, en los que la fuente de gas incluye una batería y el analito gaseoso es un gas de emisión. Por tanto, los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden monitorizar para detectar gas de emisión de batería. La presente invención se refiere a la monitorización de una condición de gas de emisión de batería; en ejemplos que no forman parte de la presente invención, los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden implementarse en cualquier entorno que incluya una fuente de gas. Por ejemplo, el entorno puede incluir, pero no se limita a, un entorno de seguridad, un entorno de ensayo, tal como un laboratorio, un entorno de almacenamiento, tal como un centro de datos, un entorno industrial, tal como un sistema de combustión, un entorno comercial, un entorno residencial, un entorno militar, un entorno de transporte, tal como un vehículo, un producto, tal como un dispositivo y/o aparato comercial y residencial, o entornos similares. Por consiguiente, el alcance de esta invención se define únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
El término “analito gaseoso”, tal como se utiliza en la presente memoria, incluye un gas de electrolito, tal como un disolvente de electrolito volátil, un componente volátil de una mezcla de electrolito de la batería, o similares. Las especies de electrolito volátiles pueden incluir carbonato de dietilo, carbonato de dimetilo, carbonato de metilo y etilo, carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de vinileno o similares. Adicionalmente, el analito gaseoso incluye un gas de emisión de batería de iones de litio; en un ejemplo que no forma parte de la presente invención, el analito gaseoso puede incluir dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, etano, hidrógeno, oxígeno, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles, sulfuro de hidrógeno, óxidos de azufre, amoniaco, cloro, propano, ozono, etanol, hidrocarburos, cianuro de hidrógeno, gases combustibles, gases inflamables, gases tóxicos, gases corrosivos, gases oxidantes, gases reductores, o similares.
La fuente de gas es la batería. Los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden implementarse para monitorizar la batería para detectar un analito gaseoso. A lo largo de su vida útil, las baterías pueden degradarse progresivamente, lo cual puede dar como resultado una reducción de la capacidad, vida útil de ciclos, y seguridad. Una batería en degradación puede desprender un gas, que puede denominarse en la presente memoria “analito gaseoso”. El analito gaseoso puede desprenderse por la batería durante una condición de ciclo, tal como un ciclo de carga o un ciclo de descarga. Una o más causas de degradación de batería pueden incluir utilización inapropiada de la batería, abuso físico, defectos de fabricación, exposición de la batería a temperaturas externas extremas, sobrecarga, o similares. Los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden detectar el analito gaseoso durante la condición de ciclo para proporcionar una advertencia temprana de una condición de fuga térmica. En un ejemplo, la advertencia temprana puede incluir una alarma audible, una alarma visual, supresión de incendio, comunicación con otros sistemas y un usuario. El analito gaseoso detectado durante la condición de ciclo puede interpretarse como una advertencia de que la batería puede correr el riesgo de fuga térmica. Proporcionando una advertencia temprana, pueden mitigarse sustancialmente incendios, explosiones y lesiones que pueden provocarse en respuesta a una condición de fuga térmica.
Además, proporcionando una advertencia temprana, pueden prolongarse sustancialmente los límites de funcionamiento de la batería, y permitir la monetización de servicios de alto valor, pero de lo contrario “abusivos”, tales como descargas de alta potencia ocasionales o bajas profundidades de descarga. Adicionalmente, es posible la prolongación de la vida útil más allá del estándar en la industria del 80 % de la capacidad. Los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden proporcionar beneficios sustanciales, tales como control mejorado y reducción del coste de sistema de batería global. Además, los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden estar configurados para monitorizar cualquier tipo de analito gaseoso de batería. Por tanto, los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden utilizarse para monitorizar una batería de iones de litio, una batería de plomo-ácido, o similares.
Los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden estar configurados con una pluralidad de cerramientos, tales como cerramientos de batería. Por tanto, los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden utilizarse para monitorizar para detectar un analito gaseoso desprendido por una o más baterías ubicadas dentro de un cerramiento de batería. El término “cerramiento de batería” tal como se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier alojamiento que puede encapsular parcialmente la una o más baterías. En un ejemplo, el cerramiento puede incluir un cerramiento ventilado o un cerramiento no ventilado. El cerramiento ventilado puede incluir un sistema de ventilación que puede incluir una admisión y un escape. En un ejemplo aún adicional, el cerramiento puede incluir un armario de almacenamiento de batería, un contenedor de transporte o un bastidor de batería.
Además, el término “procesador” tal como se utiliza en la presente memoria puede referirse a cualquier dispositivo que pueda ejecutar instrucciones legibles por máquina, tal como un ordenador, controlador, un circuito integrado (IC), un microchip, o cualquier otro dispositivo que pueda implementar lógica. El término “memoria” tal como se utiliza en la presente memoria puede referirse a un medio de almacenamiento informático no transitorio, tal como memoria volátil (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio), memoria no volátil (por ejemplo, una unidad de disco duro, una unidad en estado sólido, memoria de tipoflasho similares) o una combinación de las mismas.
Aunque se describen ejemplos en la presente memoria relacionados con un sensor de gas de semiconductor, debe apreciarse que puede utilizarse cualquier tipo de sensor de gas, tal como un sensor quimio-resistivo, un sensor electroquímico, un sensor de óxido de meta semiconductor, un sensor catalítico, un sensor de conductividad térmica, un semiconductor de óxido de metal, un sensor potenciométrico, un sensor óptico, un sensor de infrarrojos (IR), un sensor amperométrico, o similares. En un ejemplo no limitativo, puede utilizarse un sensor de hidrógeno,<tal como sensor NTM SenseH>2<® o NTM SenseH>2<®-R comercializado por Nexceris, LLC.>
En la presente invención, se emplean sensores de gas; en algunos ejemplos que no forman parte de la presente invención, debe apreciarse que pueden utilizarse otros sensores. Por tanto, en algunos ejemplos que no forman parte de la presente invención, debe apreciarse que los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden aplicarse igualmente a otros tipos de aplicaciones de monitorización distintas de monitorización de gas. Estos sensores pueden incluir un sensor de temperatura, un sensor de presión, un sensor de proximidad, un sensor de altitud, un sensor de humedad, un sensor de radiación, un sensor de humo, un sensor de conductividad, un sensor de pH, un acelerómetro, un sensor de velocidad, un radar, un radar por efecto Doppler, un sensor de nivel, un sensor de tipo sonar, un sensor lambda, o similares. Como ejemplo que no forma parte de la presente invención, los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden monitorizar para detectar un cambio en una condición ambiental (por ejemplo, temperatura, presión, proximidad, altitud, humedad, radiación, humo, conductividad, pH, aceleración, velocidad, distancia, rapidez, movimiento, nivel, tal como un nivel de líquido, de oxígeno, o similares), generar una señal de sensor que caracteriza el cambio en la condición ambiental, recibir la señal de sensor (por ejemplo, en un procesador), evaluar la señal de sensor con respecto a un umbral, y generar una señal de alerta basándose en un resultado de la evaluación. Por consiguiente, en ejemplos que no forman parte de la presente invención, los sistemas y métodos descritos en la presente memoria pueden presentar una amplia gama de aplicabilidad más allá de la monitorización de gas.
La figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema de monitorización 100 que puede estar configurado para monitorizar una fuente de gas 102 para detectar un analito gaseoso. La fuente de gas es una batería. El sistema 100 incluye un sensor de gas 104. El sensor de gas 104 puede estar posicionado con respecto a la fuente de gas 102 de tal manera que el sensor de gas 104 está dentro de un alcance de detección de analito gaseoso de la fuente de gas 102. Por ejemplo, si la fuente de gas 102 está ubicada dentro de un cerramiento (u otro sistema) (no representado en la figura 1), el sensor de gas 104 puede estar posicionado dentro del cerramiento (u otro sistema) y dentro del alcance de detección de analito gaseoso de la fuente de gas 102. En otro ejemplo, el cerramiento puede ser un cerramiento de batería sellado de tal manera que la batería está sellada del entorno circundante. El sensor de gas 104 está configurado para monitorizar la fuente de gas 102 para detectar un analito gaseoso. El analito gaseoso dentro de la fuente de gas 102 se refiere a un estado de la fuente de gas 102 en el que la fuente de gas 102 puede estar emitiendo el analito gaseoso.
El sensor de gas 104 puede incluir un sensor de gas de semiconductor. En un ejemplo, el sensor de gas 104 puede ser un sensor de gas de semiconductor. El sensor de gas de semiconductor puede incluir un material común. El material común puede incluir dióxido de estaño, o similar. Una resistencia eléctrica del material común puede disminuir cuando un gas, medido en partes por millón (ppm), entra en contacto con el material común. En algunos ejemplos, la resistencia eléctrica del material común puede aumentar cuando el gas entra en contacto con el material común. El sensor de gas 104 puede incluir uno o más componentes adicionales (no representados en la figura 1) que pueden estar configurados para detectar el cambio en la resistencia eléctrica en el material común y generar una señal representative de una cantidad dada del gas.
El sensor de gas 104 está configurado para generar una señal de sensor que caracteriza una cantidad del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 102. La señal de sensor puede generarse basándose en una resistencia eléctrica dada del material común. Según la presente invención, durante uno o más estados de batería de la batería, el sensor de gas 104 está configurado para generar una o más señales de sensor que caracterizan cantidades del analito gaseoso desprendido por la batería. El uno o más estados de batería pueden incluir un estado de carga y un estado de descarga. Una batería sana puede no desprender sustancialmente ningún analito gaseoso mientras se carga y/o se descarga. A medida que la salud de la batería puede comenzar a degradarse a lo largo del tiempo, la batería puede desprender especies gaseosas correspondientes al analito gaseoso mientras se carga y/o se descarga.
El sistema 100 incluye un procesador 106. El procesador 106 puede incluir una memoria 108 para almacenar datos e instrucciones legibles por máquina. Alternativamente, la memoria 108 puede ser externa al procesador 106, tal como se muestra en la figura 1. El procesador 106 está configurado para acceder a la memoria 108 y ejecutar las instrucciones legibles por máquina almacenadas en la memoria 108. En un ejemplo, el procesador 106 está configurado para acceder a la memoria 108 y ejecutar las instrucciones legibles por máquina para realizar uno o más métodos, tal como se describe en la presente memoria. Por ejemplo, el procesador 106 está configurado para recibir la una o más señales de sensor que caracterizan cantidades del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 102. El procesador 106 está configurado para analizar la una o más señales de sensor según uno o más niveles de umbral (bandas). La una o más bandas pueden utilizarse para proporcionar una determinación de cuándo una señal de sensor generada por el sensor de gas 104 ha cambiado una cantidad significativa con respecto a un nivel inicial conocido para el sistema de monitorización 100. El nivel inicial conocido puede ser una función de la una o más señales de sensor generadas por el sensor de gas 104, por ejemplo, durante un estado de fuente de gas dado de la fuente de gas 102.
La una o más bandas incluyen una media móvil de N muestras (MA), en la que N es un número entero mayor de uno, una banda superior a K veces una desviación estándar de N muestras por encima de la media móvil (MA+Ka), en la que K es un número mayor de uno, y una banda inferior a K veces una desviación estándar de N muestras por debajo de la media móvil (MA-Ka). La MA de N muestras puede calcularse sumando las N muestras, y dividiendo la suma entre N. En un ejemplo, los parámetros K y N pueden ser parámetros definibles por el usuario. El parámetro K puede corresponder a un factor de volatilidad. El parámetro “a” es la desviación estándar de N muestras de la una o más señales de sensor.
En un ejemplo, los parámetros K y N pueden establecerse para compensar el ruido en una señal de sensor dada generada por el sensor de gas 104. El procesador 106 puede estar configurado para diferenciar ruido de un acontecimiento factible tal como se describe en la presente memoria. Un acontecimiento factible puede incluir una alarma audible, una alarma visual, supresión de incendio, comunicación con otro sistema, tal como un sistema de seguridad, o similares. En un ejemplo aún adicional, los parámetros K y N pueden establecerse para compensar factores externos, tales como, variaciones de temperatura, variaciones de humedad, ambas, o similares, que pueden introducir un error en la señal de sensor dada. Adicional o alternativamente, los parámetros K y N pueden establecerse para compensar errores en la señal de sensor dada que pueden provocarse por características físicas del sensor de gas 104. Por ejemplo, los parámetros K y N pueden establecerse para compensar la deriva de sensor de gas. Los parámetros K y N pueden ajustarse durante una vida útil de funcionamiento del sensor de gas 104 de tal manera que pueden mitigarse sustancialmente cambios en las características físicas del sensor de gas 104 que pueden provocar que se introduzca deriva en la señal de sensor dada. Por consiguiente, los errores de deriva en la señal de sensor dada generada por el sensor de gas 104 pueden mitigarse sustancialmente ajustando los parámetros K y N.
Puede definirse un nivel inicial de analito gaseoso para el sistema 100. El nivel inicial de analito gaseoso puede caracterizar cantidad del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 102 a lo largo de un periodo de tiempo. El periodo de tiempo puede estar relacionado con uno o más estados de fuente de gas asociados con la fuente de gas 102. El uno o más estados de fuente de gas pueden incluir un estado de emisión de gas y un estado sin emisión de gas. Por tanto, en el estado de emisión de gas, la fuente 102 puede estar desprendiendo el analito gaseoso. En el ejemplo de la batería, mientras la batería está en el estado sano, puede definirse un nivel inicial de analito gaseoso de batería para el sistema 100 para caracterizar una cantidad del analito gaseoso desprendido por la batería durante una condición de ciclo. Una batería sana puede no desprender sustancialmente ningún analito gaseoso.
El sensor de gas 104 está configurado para generar una o más señales de sensor de nivel inicial. El procesador 106 está configurado además para aplicar una MA a la una o más señales de sensor de nivel inicial para determinar un umbral de MA. La MA de la una o más señales de sensor de nivel inicial puede calcularse sumando la una o más señales de sensor de nivel inicial y dividiendo la suma entre N, en la que N es un número de la una o más señales de sensor de nivel inicial. El procesador 106 puede estar configurado además para determinar un umbral de banda superior a K veces una desviación estándar de la una o más señales de sensor de nivel inicial por encima del umbral de MA. El procesador 106 puede estar configurado además para determinar un umbral de banda inferior a K veces la desviación estándar de la una o más señales de sensor de nivel inicial por debajo del umbral de MA.
Adicionalmente, el procesador 106 está configurado para determinar un umbral de sensibilidad para compensar un acontecimiento de falso positivo que puede provocarse por la desviación estándar de N muestras que presenta un valor sustancialmente igual a cero (por ejemplo, dentro de un intervalo en porcentaje y/o intervalo en valor dado de cero). Por ejemplo, cuando la desviación estándar de N muestras es sustancialmente cero, el sistema de monitorización 100 puede generar una respuesta falsa. Un acontecimiento de falso positivo puede incluir uno o más acontecimientos que pueden hacer que el sensor de gas 104 genere una respuesta no relacionada con analito gaseoso (por ejemplo, una respuesta que no se basa en el analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 102). Adicionalmente, tal como se describe en la presente memoria, un acontecimiento de falso positivo puede incluir un acontecimiento que puede hacer que un sensor de gas genere una respuesta de señal basándose en uno o más gases (o analitos) distintos de los desprendidos por una fuente de gas correspondiente. El umbral de sensibilidad es una función de la MA y un valor de diferencia entre una sensibilidad mínima MS y una referencia. Por ejemplo, el umbral de sensibilidad puede definirse mediante la siguiente ecuación: MA*(1-MS). La sensibilidad mínima MS puede ser definible por el usuario. ;;El procesador 106 está configurado para comparar el umbral de sensibilidad con respecto a uno del umbral de banda superior y el umbral de banda inferior para identificar un umbral que presenta un valor más grande. El umbral con el valor más grande se utiliza como umbral de alerta tal como se describe en la presente memoria. Puede establecerse un umbral de alerta dado que puede estar suficientemente separado del umbral de MA comparando el umbral de sensibilidad con respecto a un umbral de banda. Cuando la desviación estándar de N muestras presenta un valor sustancialmente igual a cero, un umbral correspondiente puede estar sustancialmente cerca del umbral de MA, lo cual puede dar como resultado el acontecimiento de falso positivo. Sin embargo, comparando el umbral de sensibilidad con respecto al umbral de banda, puede mitigarse sustancialmente el acontecimiento de falso positivo, por ejemplo, proporcionando una separación suficiente entre el umbral de MA y el umbral de alerta. ;El procesador 106 puede estar configurado además para monitorizar para detectar el analito gaseoso durante el estado de emisión de gas de la fuente de gas 102 y generar una señal de sensor monitorizada que caracteriza una cantidad del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 102 en un instante de tiempo. La fuente de analito gaseoso es una batería de litio, a medida que la salud de la batería puede comenzar a degradarse, la batería puede desprender el analito gaseoso. El analito gaseoso puede detectarse durante una condición de ciclo y puede interpretarse como una advertencia de que la batería corre riesgo de fuga térmica. El sensor de gas 104 puede estar configurado para monitorizar el analito gaseoso durante la condición de ciclo y generar una señal de sensor monitorizada que caracteriza una cantidad del analito gaseoso desprendido por la batería en un instante de tiempo. El procesador 106 puede estar configurado además para recibir la señal de sensor monitorizada. El procesador 106<está configurado además para comparar la señal de sensor monitorizada con respecto a un umbral de alerta.>El procesador 106 está configurado además para generar una señal de alerta 110 basándose en un resultado de la comparación. ;;Por ejemplo, el procesador 106 puede estar configurado para comparar la señal de sensor monitorizada con respecto a uno del umbral de sensibilidad y el umbral de banda inferior. El procesador 106 puede estar configurado para generar la señal de alerta 110 en respuesta a que la señal de sensor monitorizada sea igual o inferior a dicho uno del umbral de sensibilidad y el umbral de banda inferior. Alternativamente, el procesador 106 puede estar configurado para comparar la señal de sensor monitorizada con respecto a uno del umbral de sensibilidad y el umbral de banda superior. El procesador 106 puede estar configurado para generar la señal de alerta 110 en respuesta a que la señal de sensor monitorizada sea igual o inferior a uno del umbral de sensibilidad y el umbral de banda superior. ;;En un ejemplo que no forma parte de la presente invención, el procesador 106 puede estar configurado además para monitorizar para detectar el analito gaseoso durante el estado de emisión de gas de la fuente de gas 102 y generar una pluralidad de señales de sensor monitorizadas que caracterizan una cantidad del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 102 a lo largo de un periodo de tiempo correspondiente. El procesador 106 puede estar configurado para evaluar la pluralidad de señales de sensor monitorizadas para determinar un número de la pluralidad de señales de sensor monitorizadas que están por debajo de un umbral de amortiguación. El umbral de amortiguación puede compensar un acontecimiento de falso positivo en el sistema de monitorización 100. El umbral de amortiguación puede corresponder a un valor que identifica un número de señales de sensor monitorizadas necesarias para la generación de una señal de alerta. El procesador 106 puede estar configurado para comparar una señal de sensor monitorizada más reciente de la pluralidad de señales de sensor monitorizadas con respecto al umbral de alerta y generar la señal de alerta 110 basándose en un resultado de la comparación, tal como se describe en la presente memoria. ;;El procesador 106 puede estar configurado además para actualizar el umbral de alerta basándose en las señales de sensor monitorizadas a lo largo del tiempo. El procesador 106 puede estar configurado para conservar (por ejemplo, fijar) una señal de sensor monitorizada dada como umbral de alerta en respuesta a que la señal de sensor monitorizada dada atraviese un umbral de alerta actual. Por tanto, el procesador 106 puede detener el cálculo de MA y actualizar el umbral de alerta. El procesador 106 puede estar configurado además para comparar el sensor monitorizado dado con respecto al umbral de alerta actualizado y generar la señal de alerta 110 basándose en un resultado de la comparación, tal como se describe en la presente memoria. ;;El procesador 106 puede estar configurado además para transmitir la señal de alerta 110 a uno o más sistemas para hacer que el uno o más sistemas tomen una o más medidas preventivas. La una o más medidas preventivas pueden incluir apagado automático (por ejemplo, un sistema, un dispositivo, una batería, etc.), inicio de controles de extinción de incendios, una alarma audible, una advertencia de mantenimiento, un mensaje de texto, correo electrónico, o similares. En el ejemplo de la batería, el analito gaseoso detectado durante la condición de ciclo puede interpretarse como una advertencia de que la batería corre riesgo de fuga térmica. Proporcionando una advertencia temprana, pueden mitigarse sustancialmente incendios, explosiones y lesiones que pueden provocarse en respuesta a una condición de fuga térmica. Por tanto, el sistema de monitorización 100 puede detectar una condición de fuga térmica en una fase de desarrollo. Por consiguiente, detectando una situación de fuga térmica en la fase de desarrollo, pueden implementarse medidas preventivas para prevenir condiciones peligrosas y daño de la batería. ;;La figura 2 representa un ejemplo de un gráfico 200 que demuestra señal de sensor generada de analito gaseoso 202 trazada en función del tiempo. La señal de sensor 202 puede generarse por un sensor de gas (por ejemplo, el sensor de gas 104, tal como se representa en la figura 1) que puede estar configurado para monitorizar una fuente de gas (por ejemplo, la fuente de gas 102) para detectar una condición de analito gaseoso. El gráfico 200 puede incluir un eje horizontal 204 y un eje vertical 206. El eje horizontal 204 puede corresponder al tiempo y puede denominarse en la presente memoria eje de tiempo 206. El eje vertical 206 puede corresponder a magnitudes de la señal de sensor generada por el sensor de gas a lo largo del tiempo, y puede denominarse en la presente memoria eje de magnitud 206. Una primera magnitud 208 del eje de magnitud 206 puede corresponder a un umbral de banda superior, una segunda magnitud 210 del eje de magnitud 206 puede corresponder a un umbral de MA y una tercera magnitud 212 del eje de magnitud 206 puede corresponder a un umbral de banda inferior. En un ejemplo alternativo, la tercera magnitud 212 puede corresponder al umbral de sensibilidad, la primera magnitud 208 puede corresponder al umbral de banda superior y la segunda magnitud 210 puede corresponder al umbral de MA. ;;El gráfico 200 puede incluir además un primer intervalo 214. El primer intervalo 214 puede representar un periodo de tiempo a lo largo del eje de tiempo 206 en el que la fuente de gas está en un estado dado, tal como un estado sin emisión de gas. En el ejemplo de la batería, el primer intervalo 214 puede representar un periodo de tiempo a lo largo del eje de tiempo 206 durante el cual la batería puede estar en un estado sano, y por tanto puede no estar desprendiendo sustancialmente ningún analito gaseoso. Tal como se representa en la figura 2, a lo largo del primer intervalo 214, la señal de sensor 202 generada por el sensor de gas puede estar sustancialmente cerca de la segunda magnitud 210 del eje de magnitud 206. El gráfico 200 puede incluir además un acontecimiento de transición 216. El acontecimiento de transición 216 corresponde a un punto de tiempo en el que la fuente de gas puede estar pasando a otro estado, tal como un estado de emisión de gas. Por tanto, en el acontecimiento de transición, la fuente de gas puede estar desprendiendo el analito gaseoso. En el ejemplo de la batería, el acontecimiento de transición corresponde a un punto de tiempo en el que la batería puede comenzar a desprender el analito gaseoso. A medida que se desprende más analito gaseoso por la fuente de gas a lo largo del primer intervalo 214, la señal de sensor 202 generada por el sensor de gas basándose en una cantidad del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas puede comenzar a disminuir hacia la tercera magnitud 212 del eje de magnitud 206, tal como se representa en la figura 2. ;;En un acontecimiento de alerta 218 del gráfico 200, la magnitud de la señal de sensor 202 puede ser sustancialmente igual a la tercera magnitud 212. El acontecimiento de alerta 216 puede corresponder a un punto en el tiempo en el que la fuente de gas puede estar emitiendo una cantidad sustancial del analito gaseoso. Una cantidad sustancial del analito gaseoso puede denominarse, en la presente memoria, una cantidad no deseada del analito gaseoso y/o cantidad peligrosa del analito gaseoso. La fuente de analito gaseoso es una batería, el acontecimiento de alerta 218 puede corresponder a un punto en el tiempo en el que la batería puede estar emitiendo una cantidad sustancial del analito gaseoso. Esto puede interpretarse como un riesgo de fuga térmica. Durante el acontecimiento de alerta 216, puede generarse (por ejemplo, por el procesador 106, tal como se representa en la figura 1) una alerta (por ejemplo, la señal de alerta 110, tal como se representa en la figura 1) para proporcionar una advertencia temprana de que están desprendiéndose cantidades no deseadas y/o peligrosas de gas por la fuente de gas. La alerta puede proporcionar una advertencia temprana de que la batería corre riesgo de fuga térmica. ;;El gráfico 200 puede incluir además un segundo intervalo 220. El segundo intervalo 220 puede representar un periodo de tiempo a lo largo del eje de tiempo 206 en el que la fuente de gas está en el otro estado, tal como el estado de emisión de gas. En el segundo intervalo 220, pueden desarrollarse uno o más riesgos peligrosos, que, si no se controlan, pueden dar como resultado daño en el entorno circundante y/o la fuente de gas. Proporcionando una advertencia temprana en el acontecimiento de alerta 216, pueden tomarse acciones preventivas para mitigar el uno o más riesgos peligrosos. En el ejemplo de la batería, el segundo intervalo 220 puede representar un periodo de tiempo a lo largo del eje de tiempo 206 durante el cual la batería está en un estado degradado. Si la batería sigue haciéndose funcionar en el estado degradado, la batería puede experimentar fuga térmica, que puede conducir a daño de la batería o un entorno externo circundante. Proporcionando la advertencia temprana en el acontecimiento de alerta 216, pueden tomarse acciones preventivas de fuga térmica tal como se describen en la presente memoria para evitar el riesgo de fuga térmica. ;;La figura 3 ilustra un ejemplo de un sistema de monitorización 300 que no forma parte de la presente invención, que puede estar configurado para monitorizar una fuente de gas 302 para detectar un analito gaseoso. En un ejemplo, la fuente de gas 302 puede incluir una batería. El sistema 300 puede incluir un primer sensor de gas 304. El primer sensor de gas 304 puede estar posicionado con respecto a la fuente de gas 302, de tal manera que el primer sensor de gas 304 está dentro de un alcance de detección de gas de la fuente de gas 302. El primer sensor de gas 304 puede estar configurado para monitorizar la fuente de gas 302 para detectar una condición de analito gaseoso. La condición de analito gaseoso puede estar relacionada con un estado de la fuente de gas 302 en el que la fuente de gas 302 puede estar desprendiendo el analito gaseoso. El sistema 300 puede incluir además un segundo sensor de gas 306. En un ejemplo, el primer y segundo sensores de gas 304 y 306 pueden corresponder a sensores de gas de semiconductor, tales como el sensor de gas 104, tal como se representa en la figura 1. ;El segundo sensor de gas 306 puede estar configurado para monitorizar un gas ambiental, por ejemplo, en un entorno ambiental 308. El término “entorno ambiental” tal como se utiliza en la presente memoria puede referirse a una zona de espacio que puede permanecer sustancialmente libre del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 302 durante uno o más estados de fuente de gas de la fuente de gas 302. El uno o más estados de fuente de gas pueden incluir un estado de emisión de gas y un estado sin emisión de gas. El término “gas ambiental” tal como se utiliza en la presente memoria se refiere a cualquier gas (o analito) que puede provocar respuestas de señal de sensor en el primer y segundo sensores de gas 304 y 306. En un ejemplo, el gas ambiental puede incluir vapores de combustible y puntura. El segundo sensor de gas 306 puede estar posicionado con respecto a la fuente de gas 302, de tal manera que el segundo sensor de gas 306 no está dentro del alcance de detección de analito gaseoso de la fuente de gas 302. Por tanto, el segundo sensor de gas 306 puede estar sustancialmente libre de sensibilidad al analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 302. Una disposición de este tipo del primer y segundo sensores de gas 304 y 306 puede mitigar sustancialmente acontecimientos de falso positivo en el sistema de monitorización 300, tal como se describirá en más detalle en la presente memoria. ;;El primer sensor de gas 304 puede estar configurado para generar una primera señal de sensor que caracteriza una cantidad del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 102. La primera señal de sensor puede generarse basándose en una resistencia eléctrica dada del material común del primer sensor de gas 304. El primer sensor de gas 304 puede estar configurado para generar una pluralidad de primeras señales de sensor que caracterizan cantidades del analito gaseoso durante el uno o más estados de fuente de gas de la fuente de gas 302 a lo largo de un periodo de tiempo. Por ejemplo, durante un ciclo de carga y/o ciclo de descarga, una batería sana puede no desprender sustancialmente ningún analito gaseoso. A medida que la salud de la batería comienza a degradarse, la batería puede desprender especies gaseosas correspondientes al analito gaseoso durante el ciclo de carga y/o ciclo de descarga. ;;El segundo sensor de gas 304 puede estar configurado para generar una segunda señal de sensor que caracteriza una cantidad de un gas ambiental en el entorno ambiental 308. La segunda señal de sensor puede generarse basándose en una resistencia eléctrica dada de un material común del segundo sensor de gas 304. El segundo sensor de gas 304 puede estar configurado para generar una pluralidad de segundas señales de sensor que caracterizan cantidades del gas ambiental en el entorno ambiental durante el uno o más estados de fuente de gas de la fuente de gas 302 a lo largo del periodo de tiempo. ;;En un ejemplo, la batería puede estar ubicada dentro de un alojamiento de un cerramiento ventilado (por ejemplo, un cerramiento de batería 502, tal como se representa en la figura 5, o un cerramiento de batería 602, tal como se representa en la figura 6). El primer sensor de gas 304 puede estar ubicado aguas abajo en el cerramiento ventilado a lo largo del trayecto de gas con respecto a la batería (por ejemplo, en un escape del cerramiento ventilado de batería, tal como un escape 506, tal como se representa en la figura 5 o un escape 606, tal como se representa en la figura 6). El segundo sensor de gas 304 puede estar ubicado aguas arriba en el cerramiento ventilado a lo largo de un trayecto de gas con respecto a la batería (por ejemplo, en una admisión del cerramiento ventilado de batería, tal como una admisión 504, tal como se representa en la figura 5, o una admisión 604, tal como se representa en la figura 6). ;;En el cerramiento ventilado, para retirar el calor generado por la batería, la admisión puede estar configurada para tomar aire ambiental en el entorno ambiental 308, que puede incluir el gas ambiental, y dirigir el aire ambiental por el trayecto de gas hasta el escape, que puede estar configurado para expulsar el gas. A medida que el aire ambiental se dirige por el trayecto de gas a lo largo del cual puede estar ubicada la batería, el calor generado por la batería puede retirarse sustancialmente para reducir una temperatura de funcionamiento de la batería. Posicionando el primer sensor de gas 304 aguas abajo con respecto a la batería, el primer sensor de gas 304 puede detectar el analito gaseoso desprendido por la batería cuando el analito gaseoso fluye hacia abajo por el trayecto de gas, y está dentro de un alcance de detección del primer sensor de gas 304. Sin embargo, dado que el primer sensor de gas 304 está posicionado aguas abajo, el gas ambiental tomado por la admisión puede hacer que el primer sensor de gas 304 genere una respuesta de sensor. ;El uno o más métodos descritos en la presente memoria pueden mitigar sustancialmente la sensibilidad de los sistemas de monitorización 300 al gas ambiental basándose en señales de sensor generadas tanto por el primer como por el segundo sensor de gas 304 y 306. Por tanto, el uno o métodos descritos en la presente memoria pueden reducir acontecimientos de falso positivo en el sistema de monitorización 300, y de ese modo falsas advertencias de condiciones de fuga térmica. Un acontecimiento de falso positivo puede incluir uno o más acontecimientos que pueden hacer que el primer sensor de gas 304 genere la primera señal de sensor en respuesta a gases (o analitos) distintos de los desprendidos por la fuente de gas 302. En el ejemplo de la batería, los acontecimientos de falso positivo pueden hacer que el primer sensor de gas 304 genere falsas respuestas, que pueden dar como resultado una falsa alerta de que la batería corre riesgo de fuga térmica. Una falsa alerta puede dar como resultado que se implementen medidas preventivas de fuga térmica aunque la batería pueda no correr riesgo de fuga térmica. ;;El sistema de monitorización 300 puede incluir además un procesador 310. El procesador 310 puede incluir memoria 312 para almacenar datos e instrucciones legibles por máquina. Alternativamente, la memoria 312 puede ser externa al procesador 310, tal como se muestra en la figura 3. El procesador 310 puede estar configurado para acceder a la memoria 312 y ejecutar las instrucciones legibles por máquina almacenadas en la memoria 312. ;En un ejemplo, el procesador 310 puede estar configurado para acceder a la memoria 312 y ejecutar las instrucciones legibles por máquina para realizar el uno o más métodos descritos en la presente memoria. El procesador 310 puede estar configurado para realizar uno o más métodos que pueden compensar efectos que pueden tener los acontecimientos de falso positivo sobre el sistema de monitorización 300. Por tanto, puede mitigarse sustancialmente la sensibilidad del sistema de monitorización 300 para generar una falsa alerta de que la batería corre riesgo de fuga térmica. Por consiguiente, el sistema de monitorización 300 tal como se describe en la presente memoria puede emplearse en entornos de batería abierta, tales como cerramientos ventilados. ;;Para compensar los efectos de acontecimientos de falso positivo, el procesador 310 puede estar configurado para establecer una referencia de nivel inicial para el sistema de monitorización 300 para compensar cualquier variabilidad entre partes entre señales de sensor generadas por el primer sensor de gas 304 y el segundo sensor de gas 306. Por ejemplo, el primer sensor de gas 304 y el segundo sensor de gas 306 pueden exponerse a aire ambiental que está sustancialmente libre tanto del gas ambiental como del analito gaseoso durante un periodo de tiempo dado. El periodo de tiempo dado puede corresponder a un minuto, una hora, un día, o similares. El procesador 310 puede estar configurado para recibir una o más primeras señales de sensor de nivel inicial generadas por el primer sensor de gas 304 y una o más segundas señales de sensor de nivel inicial generadas por el segundo sensor de gas 306 durante el periodo de tiempo dado. ;;El procesador 310 puede estar configurado además para evaluar una pendiente de la una o más primeras señales de sensores de nivel inicial. Por ejemplo, el procesador 310 puede estar configurado para calcular la pendiente de cada una de la una o más primeras señales de sensores de nivel inicial y comparar las pendientes calculadas con respecto a un umbral de pendiente. Si la pendiente de una primera señal de sensor de nivel inicial es igual o superior al umbral de pendiente, la primera señal de sensor de nivel inicial puede utilizarse para calcular un cambio en porcentaje de la resistencia en el primer sensor de gas 304 tal como se describe en la presente memoria. ;El procesador 310 puede estar configurado además para calcular el cambio en porcentaje de la resistencia del primer y segundo sensores de gas 304 y 306 aplicando una MA en el tiempo a señales de sensor. Por ejemplo, el procesador 310 puede estar configurado además para aplicar la MA a la una o más primeras señales de sensor de nivel inicial que presentan una pendiente mayor que el umbral de pendiente para generar un primer nivel inicial de MA. Pueden sumarse N muestras de la una o más primeras señales de sensor de nivel inicial y dividirse entre N para generar el primer nivel inicial de MA, en el que N es un número de la una o más primeras señales de sensor de nivel inicial. El procesador 310 puede estar configurado para aplicar una MA a la una o más segundas señales de sensores de nivel inicial para generar un segundo nivel inicial de MA. Pueden sumarse N muestras de la una o más segundas señales de sensor de nivel inicial y dividirse entre N para generar el segundo nivel inicial de MA, en el que N es un número de la una o más segundas señales de sensor de nivel inicial. El primer y segundo niveles iniciales de MA pueden utilizarse para compensar efectos que puede tener el gas ambiental sobre el sistema de monitorización 300. ;;El primer sensor de gas 304 puede estar configurado para monitorizar la fuente de gas 302 durante el uno o más estados de fuente de gas. El primer sensor de gas 304 puede estar configurado para monitorizar la fuente de gas 302 durante el estado de emisión de gas para detectar el analito gaseoso y generar una señal de sensor monitorizada que caracteriza una cantidad del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas 302 en un momento dado. El momento dado puede corresponder a un punto de tiempo en el que la fuente de gas 302 puede estar desprendiendo el analito gaseoso. En el ejemplo de la batería, una batería sana puede no desprender sustancialmente ningún analito gaseoso, por ejemplo, durante un ciclo de carga y/o ciclo de descarga. A medida que la salud de la batería comienza a degradarse, la batería puede desprender el analito gaseoso durante el ciclo de carga y/o ciclo de descarga. El primer sensor de gas 304 puede estar configurado para monitorizar la batería durante una condición de ciclo para detectar el analito gaseoso y generar una señal de sensor monitorizada que caracteriza una cantidad del analito gaseoso desprendido por la batería en un momento dado. ;;El procesador 310 puede estar configurado además para recibir la señal de sensor monitorizada. El procesador 3 l0 puede estar configurado además para restar a partir del primer nivel inicial de MA la señal de sensor monitorizada para generar una diferencia de sensor monitorizada. El procesador 310 puede estar configurado además para dividir la diferencia de sensor monitorizada entre el primer nivel inicial de MA para determinar una respuesta de cambio en porcentaje con respecto al primer nivel inicial de MA. El segundo sensor de gas 306 puede estar configurado para monitorizar el entorno ambiental 308 durante el estado de emisión de gas para el gas ambiental y generar una señal de sensor de referencia que caracteriza la cantidad del gas ambiental en la atmósfera ambiental 308 en el momento dado. En el ejemplo de la batería, el segundo sensor de gas 306 puede estar configurado para monitorizar el entorno ambiental 308 durante el ciclo de carga y/o el ciclo de descarga. El procesador 310 puede estar configurado además para restar a partir del segundo nivel inicial de MA la señal de sensor de referencia para generar una diferencia de sensor de referencia. El procesador 310 puede estar configurado además para dividir la diferencia de sensor de referencia entre el segundo nivel inicial de MA para determinar una respuesta de cambio en porcentaje con respecto al segundo nivel inicial de MA. ;;Por consiguiente, el procesador 310 puede estar configurado para determinar una primera salida de sensor (por ejemplo, la diferencia de sensor monitorizada) basándose en un cambio en porcentaje de una primera señal de sensor (por ejemplo, la señal de sensor monitorizada) con respecto a una primera señal de sensor promediada (por ejemplo, el segundo nivel inicial de MA), y una segunda salida de sensor (por ejemplo, la diferencia de sensor de referencia) basándose en un cambio en porcentaje de la segunda señal de sensor (por ejemplo, la señal de sensor de referencia) con respecto a una segunda señal de sensor promediada (el segundo nivel inicial de MA). ;El procesador 310 puede estar configurado además para restar la respuesta de cambio en porcentaje con respecto al primer nivel inicial de MA a partir de la respuesta de cambio en porcentaje con respecto al segundo nivel inicial de MA para generar una señal de sensor de diferencia global. Por tanto, la señal de gas de referencia puede utilizarse para anular cambios en la concentración de gas comunes tanto al primer como al segundo sensores 304 y 306. Por consiguiente, el gas ambiental detectado tanto por el primer como por el segundo sensores 304 y 306 puede identificarse por el sistema de monitorización 300. El procesador 310 puede estar configurado además para comparar la señal de sensor de diferencia global con respecto a un umbral. El procesador 310 puede estar configurado además para generar una señal de alerta 314 basándose en un resultado de la comparación. ;;Por ejemplo, el procesador 310 puede estar configurado para comparar la señal de sensor de diferencia global con respecto al umbral para determinar si la señal de sensor de diferencia global es igual o inferior al umbral. Alternativamente, el procesador 310 puede estar configurado para comparar la señal de sensor de diferencia global con respecto al umbral para determinar si la señal de sensor de diferencia global es igual o superior al umbral. El procesador 310 puede estar configurado para generar la señal de alerta 314 en respuesta a que la señal de gas de diferencia global sea igual o inferior (o alternativamente superior) al umbral. En un ejemplo, el umbral puede incluir uno del umbral de sensibilidad, el umbral de banda superior y el umbral de banda inferior. Estos umbrales pueden determinarse por el procesador 310 según los métodos descritos en la presente memoria. ;;Por ejemplo, el procesador 310 puede estar configurado además para determinar el umbral de banda superior a K veces una desviación estándar de la una o más primeras señales de sensor de nivel inicial por encima del nivel inicial de MA. El procesador 106 puede estar configurado además para determinar a umbral de banda inferior a K veces la desviación estándar de la una o más primeras señales de sensor de nivel inicial por debajo del nivel inicial de MA. El procesador 310 puede estar configurado para determinar el umbral de sensibilidad basándose en la MA de la una o más primeras señales de sensores de nivel inicial y un valor de diferencia entre una sensibilidad mínima MS y una referencia. El umbral de sensibilidad puede definirse mediante la siguiente ecuación: MA*(1-MS), en la que 1 puede corresponder a la referencia.
El procesador 310 puede estar configurado además para comparar la señal de sensor de diferencia global con uno del umbral de sensibilidad y el umbral de banda inferior. Alternativamente, el procesador 310 puede estar configurado para comparar la señal de sensor de diferencia global con uno del umbral de sensibilidad y el umbral de banda superior. El procesador 310 puede estar configurado para generar la señal de alerta 314 en respuesta a que la señal de sensor de diferencia global sea igual o inferior a uno del umbral de sensibilidad y el umbral de banda inferior (o que sea igual o superior a uno del umbral de sensibilidad y el umbral de banda superior).
La señal de alerta 314 puede transmitirse a uno o más sistemas para hacer que el uno o más sistemas tomen una o más medidas preventivas tal como se describe en la presente memoria. En el ejemplo de la batería, el analito gaseoso detectado durante la condición de ciclo puede interpretarse como una advertencia de que la batería puede correr riesgo de fuga térmica. Proporcionando una advertencia temprana, pueden mitigarse sustancialmente incendios, explosiones y lesiones que pueden provocarse en respuesta a una condición de fuga térmica. Por tanto, el sistema de monitorización 300 puede detectar una condición de fuga térmica en una fase de desarrollo. Por consiguiente, detectando una situación de fuga térmica en la fase de desarrollo, pueden implementarse medidas preventivas para prevenir condiciones peligrosas y daño de la batería.
El sistema de monitorización 300 puede estar configurado con uno o más cerramientos. En un ejemplo, el cerramiento puede ser un cerramiento de batería 400, tal como se representa en la figura 4. El cerramiento de batería 400 puede incluir un alojamiento 402 para alojar la batería (no representada en la figura 4), el primer sensor de gas 304 y el segundo sensor de gas 306. En la figura 4, el segundo sensor de gas 406 puede estar posicionado con respecto a la batería, de tal manera que el segundo sensor de gas 306 puede estar sustancialmente libre de sensibilidad al analito gaseoso desprendido por la batería. En un ejemplo, el procesador 310 puede estar posicionado fuera del cerramiento de batería 400. Alternativamente, el procesador 310 puede estar posicionado dentro del cerramiento de batería 400.
En otro ejemplo, el cerramiento puede ser un cerramiento de batería 500, tal como se representa en la figura 5. El cerramiento de batería 502 puede incluir un alojamiento 502 para alojar la batería (no representada en la figura 5). El cerramiento de batería 500 puede incluir una admisión 504. La admisión 504 puede estar configurada para tomar aire ambiental al interior del alojamiento 502 para enfriar la batería. El segundo sensor de gas 306 puede estar posicionado dentro de la admisión 504. El cerramiento de batería 500 puede incluir además un escape 506. El escape 506 puede estar configurado para expulsar gas en el alojamiento 502 a un entorno circundante. El gas expulsado puede incluir el aire ambiental tomado por la admisión 504, el analito gaseoso emitido por la batería o una mezcla de los mismos. El primer sensor de gas 304 puede estar posicionado dentro del escape 506. En la figura 5, el segundo sensor de gas 306 puede estar posicionado con respecto a la batería de tal manera que el segundo sensor de gas 306 puede estar sustancialmente libre de sensibilidad al analito gaseoso desprendido por la batería 02. En un ejemplo, el procesador 310 puede estar posicionado fuera del cerramiento de batería 500. Alternativamente, el procesador 310 puede estar posicionado dentro del cerramiento de batería 500.
En un ejemplo aún adicional, el cerramiento puede ser un cerramiento de almacenamiento y carga de batería de iones de litio 600, tal como se representa en la figura 6. El cerramiento de almacenamiento y carga de batería de iones de litio 600 puede incluir un alojamiento 602 para alojar la batería (no representada en la figura 6). La batería en este ejemplo puede corresponder a una batería de iones de litio. El cerramiento de almacenamiento y carga de batería de iones de litio 600 puede incluir una admisión 602. La admisión 604 puede estar configurada para tomar aire ambiental al interior del alojamiento 602 para enfriar la batería de iones de litio. El segundo sensor de gas 606 puede estar posicionado dentro de la admisión 604. El cerramiento de almacenamiento y carga de batería de iones de litio 600 puede incluir además un escape 606. El escape 606 puede estar configurado para expulsar gas en el alojamiento 602 a un entorno circundante. El gas expulsado puede incluir el aire ambiental tomado por la admisión 604, el analito gaseoso emitido por la batería de iones de litio o una mezcla de los mismos. El primer sensor de gas 604 puede estar posicionado dentro del escape 606. En la figura 6, el segundo sensor de gas 306 puede estar posicionado con respecto a la batería de iones de litio de tal manera que el segundo sensor de gas 306 puede estar sustancialmente libre de sensibilidad al analito gaseoso desprendido por la batería de iones de litio. En un ejemplo, el procesador 310 puede estar posicionado fuera del cerramiento de almacenamiento y carga de batería de iones de litio 600. Alternativamente, el procesador 310 puede estar posicionado dentro del cerramiento de almacenamiento y carga de batería de iones de litio 600.
En otro ejemplo, el cerramiento de batería puede ser un contenedor 700 de transporte, tal como se representa en la figura 7. El contenedor 700 de transporte puede alojar la batería (no representada en la figura 7), el primer sensor de gas 304 y el segundo sensor de gas 306. En la figura 7, el segundo sensor de gas 306 puede estar posicionado con respecto a la batería de tal manera que el segundo sensor de gas 306 puede estar sustancialmente libre de sensibilidad al analito gaseoso desprendido por la batería. En un ejemplo, el procesador 310 puede estar posicionado fuera del contenedor 700 de transporte. Alternativamente, el procesador 310 puede estar posicionado dentro del contenedor 700 de transporte.
A la vista de las características estructuras y funcionales anteriores descritas anteriormente, métodos que pueden implementarse se apreciarán mejor con referencia a las figuras 8 a 10. Aunque, con fines de simplicidad de la explicación, se representa y se describe que los métodos de las figuras 8 a 10 se ejecutan en serie, debe entenderse y apreciarse que tales métodos no se limitan al orden ilustrado, dado que, en otras realizaciones, algunos aspectos pueden producirse en órdenes diferentes y/o de manera simultánea con otros aspectos con respecto a lo mostrado y descrito en la presente memoria. Además, puede no requerirse todas las características ilustradas para implementar los métodos. Los métodos o porciones de los mismos pueden implementarse como instrucciones almacenadas en uno o más medios de almacenamiento no transitorios así como ejecutarse por un recurso de procesamiento (por ejemplo, el procesador 106, tal como se representa en la figura 1 y/o el procesador 310, tal como se representa en la figura 3).
La figura 8 representa un ejemplo de un método 800 para monitorizar una fuente de gas para detectar un analito gaseoso, útil para entender la presente invención. Por ejemplo, el método 800 puede implementarse por el sistema de monitorización 100, tal como se representa en la figura 1. El método comienza en 802 monitorizando una fuente de gas para detectar un analito gaseoso. En 804, puede generarse una señal de sensor que caracteriza una cantidad del analito gaseoso que está desprendiéndose por la fuente de gas. En 806, puede recibirse la señal de sensor. En 808, puede evaluarse la señal de sensor con respecto a un umbral de alerta. En 810, puede generarse una señal de alerta basándose en un resultado de la evaluación.
La figura 9 representa otro ejemplo de un método 900 para monitorizar una fuente de gas para detectar un analito gaseoso, que no forma parte de la presente invención. Por ejemplo, el método 900 puede implementarse por el sistema de monitorización 300, tal como se representa en la figura 3. El método comienza en 902 monitorizando una fuente de gas para detectar el desprendimiento de un analito gaseoso. En 904, puede monitorizarse un entorno ambiental para detectar la presencia de un gas ambiental. En 906, puede generarse una primera señal de sensor que caracteriza una cantidad del analito gaseoso que está desprendiéndose por la fuente de gas. En 908, puede generarse una segunda señal de sensor que caracteriza una cantidad del gas ambiental presente en el entorno ambiental. En 910, puede determinarse una primera salida de sensor basándose en un cambio en porcentaje de la primera señal de sensor con respecto a una primera señal de sensor promediada. En 912, puede determinarse una segunda salida de sensor basándose en un cambio en porcentaje de la segunda señal de sensor con respecto a una segunda señal de sensor promediada. En 914, puede evaluarse la primera salida de sensor con respecto a la segunda salida de sensor. En 916, puede generarse una señal de alerta basándose en un resultado de la evaluación.
La figura 10 representa un ejemplo aún adicional de un método 1000 para monitorizar una fuente de gas para detectar un analito gaseoso, que no forma parte de la presente invención. Por ejemplo, el método 1000 puede implementarse por el sistema de monitorización 300, tal como se representa en la figura 3. El método comienza en 1002, recibiendo una o más señales de sensores de nivel inicial generadas por un primer sensor de gas. En 1004, pueden recibirse una o más señales de sensor de referencia de nivel inicial generadas por un segundo sensor de gas. En 1006, puede evaluarse una pendiente de cada una de la una o más señales de sensores de nivel inicial. En 1008, si la pendiente de una señal de sensor de nivel inicial dada es igual o superior al umbral de pendiente, el método puede avanzar a 1010, de lo contrario el método puede avanzar a 1012. En 1012, puede excluirse la señal de sensor de nivel inicial dada para su utilización adicional en el método 1000. En 1010, puede aplicarse una MA a la una o más señales de sensor monitorizadas de nivel inicial que presentan una pendiente mayor que el umbral de pendiente para generar un primer nivel inicial de MA. Pueden sumarse N muestras de la una o más señales de sensor de nivel inicial y dividirse entre N para generar el primer nivel inicial de MA, en el que N es un número de la una o más señales de sensor de nivel inicial. En 1012, puede aplicarse una MA a la una o más señales de sensores de referencia de nivel inicial para generar un segundo nivel inicial de MA. Pueden sumarse N muestras de la una o más señales de sensor de referencia de nivel inicial y dividirse entre N para generar el segundo nivel inicial de MA, en el que N es un número de la una o más señales de sensor de referencia de nivel inicial. El primer y segundo niveles iniciales de MA pueden utilizarse para compensar los efectos que puede tener el gas ambiental sobre el sistema de monitorización 300.
En 1014, el primer sensor de gas puede estar configurado para monitorizar la fuente de gas para detectar el analito gaseoso y generar una señal de sensor monitorizada que caracteriza la cantidad del analito gaseoso desprendido por la fuente de gas en un momento dado, por ejemplo, durante el estado dado de la fuente de gas. El momento dado puede corresponder a un punto de tiempo en el que la fuente de gas puede estar desprendiendo el analito gaseoso. Además, en 1014, la señal de sensor monitorizada puede restarse del primer nivel inicial de MA para generar una diferencia de sensor monitorizada. Además, en 1014, la diferencia de sensor monitorizada puede dividirse entre el primer nivel inicial de MA para determinar una respuesta de cambio en porcentaje con respecto al primer nivel inicial de MA. En 1016, el segundo sensor de gas puede estar configurado para monitorizar un gas ambiental en un entorno ambiental y para generar una señal de sensor de referencia que caracteriza la cantidad del gas ambiental en el momento dado, por ejemplo, durante un estado dado de la fuente de gas. Además, en 1016, la señal de sensor de referencia puede restarse del segundo nivel inicial de MA para generar una diferencia de sensor de referencia. Además, en 1016, la diferencia de sensor de referencia puede dividirse entre el segundo nivel inicial de MA para determinar una respuesta de cambio en porcentaje con respecto al segundo nivel inicial de MA.
En 1018, puede restarse la respuesta de cambio en porcentaje con respecto al primer nivel inicial de MA a partir de la respuesta de cambio en porcentaje con respecto al segundo nivel inicial de MA para generar una señal de sensor de diferencia global. En 1020, la señal de sensor de diferencia global puede compararse con respecto a un umbral de alerta. Si la señal de sensor de diferencia global es mayor que el umbral de alerta, el método puede avanzar a 1022, de lo contrario el método puede avanzar a 1028. En 1022, puede generarse una alerta (por ejemplo, la señal de alerta 314, tal como se representa en la figura 3). En 1028, puede no generarse ninguna alerta. La alerta puede transmitirse a uno o más sistemas para hacer que el uno o más sistemas tomen una o más medidas preventivas tal como se describe en la presente memoria.
Se observa que los términos “sustancialmente” y “aproximadamente” pueden utilizarse en la presente memoria para representar un grado inherente de incertidumbre que puede atribuirse a cualquier comparación, valor, medida, u otra representación cuantitativa. Estos términos también se utilizan en la presente memoria para representar un grado en el que unja representación cuantitativa puede variar con respecto a una referencia mencionada sin dar como resultado un cambio en la función básica del objeto en cuestión.
Aunque anteriormente en la presente memoria se han ilustrado y descrito ejemplos particulares, debe entenderse que pueden realizarse varios otros cambios y modificaciones sin apartarse del alcance del objeto reivindicado. Además, aunque en la presente memoria se han descrito diversos aspectos del objeto reivindicado, no se necesita utilizar dichos aspectos en combinación. Por tanto, se pretende que las reivindicaciones adjuntas cubran todos de tales cambios y modificaciones que están dentro del alcance del objeto reivindicado.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Método (800, 900) que comprende:
monitorizar (802) un analito gaseoso utilizando un sistema de monitorización (300) que puede monitorizar gas de emisión de batería de iones de litio, en el que el analito gaseoso comprende un material de electrolito de batería de iones de litio desprendido por una o más baterías de iones de litio;
generar (804) una señal de sensor (202) que caracteriza una cantidad del analito gaseoso;
recibir (806) la señal de sensor;
evaluar (808) la señal de sensor con respecto a un umbral, en el que la señal de sensor se genera durante un primer estado de la una o más baterías de iones de litio, correspondiendo el primer estado a un estado en el que la una o más baterías de iones de litio están desprendiendo el analito gaseoso;
generar una o más señales de sensor de nivel inicial que caracterizan una cantidad del analito gaseoso que está desprendiéndose durante un segundo estado de la una o más baterías de iones de litio, correspondiendo el segundo estado a un estado en el que la una o más baterías de iones de litio no están desprendiendo el analito gaseoso;
aplicar una media móvil (MA) a la una o más señales de sensor de nivel inicial para determinar un umbral de MA;
determinar un umbral de banda dada a K veces la desviación estándar de la una o más señales de sensor de nivel inicial uno de por encima y por debajo del umbral de MA;
determinar un umbral de sensibilidad basándose en el umbral de MA y un valor de diferencia entre una sensibilidad mínima y una referencia;
comparar el umbral de sensibilidad con respecto a la banda dada para identificar un umbral que presenta un valor más grande;
en el que evaluar la señal de sensor con respecto al umbral comprende evaluar las señales de sensor con respecto al umbral que presenta el valor más grande; y
generar (810) una señal de alerta basándose en un resultado de la evaluación.
2. Sistema que comprende:
un cerramiento que aloja una o más baterías de iones de litio;
un sistema de monitorización (300) capaz de monitorizar gas de emisión de batería de iones de litio, que comprende:
un sensor de gas (104, 304, 306) ubicado dentro del cerramiento, configurado para monitorizar un analito gaseoso que comprende un material de electrolito de batería de iones de litio desprendido por una o más baterías de iones de litio;
una memoria no transitoria (312) para almacenar instrucciones legibles por máquina;
un procesador (310) para acceder a la memoria no transitoria y ejecutar las instrucciones legibles por máquina, haciendo las instrucciones legibles por máquina que el procesador:
reciba una señal de sensor (202) generada por el sensor de gas (304) que caracteriza una cantidad del analito gaseoso
en el que la señal de sensor se genera durante un primer estado de la una o más baterías de iones de litio, correspondiendo el primer estado a un estado en el que la una o más baterías de iones de litio están desprendiendo el analito gaseoso; y en el que las instrucciones legibles por máquina hacen además que el procesador genere una o más señales de sensor de nivel inicial que caracterizan una cantidad del analito gaseoso que está desprendiéndose durante un segundo estado de la una o más baterías de iones de litio, correspondiendo el segundo estado a un estado en el que la una o más baterías de iones de litio no están desprendiendo el analito gaseoso;
aplique una media móvil (MA) a la una o más señales de sensor de nivel inicial para determinar un umbral de MA;
determine un umbral de banda dada a K veces la desviación estándar de la una o más señales de sensor de nivel inicial uno de por encima y por debajo del umbral de MA;
determine un umbral de sensibilidad basándose en el umbral de MA y un valor de diferencia entre una sensibilidad mínima y una referencia;
compare el umbral de sensibilidad con respecto a la banda dada para identificar un umbral que presenta un valor más grande;
evalúe la señal de sensor (302) con respecto a un umbral evaluando las señales de sensor con respecto al umbral que presenta el valor más grande; y
genere una señal de alerta (314) basándose en un resultado de la evaluación.
3. Sistema según la reivindicación 2, en el que el sensor de gas comprende un sensor quimio-resistivo.
4. Sistema según la reivindicación 3, en el que el sensor quimio-resistivo puede medir el analito gaseoso en partes por millón (ppm).
5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el sistema de monitorización está configurado para monitorizar gas de emisión de batería de iones de litio para detectar una condición de fuga térmica en una fase de desarrollo para evitar una fuga térmica.
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