[发明专利]基于锂电池安全阀开启声信号检测的热失控预警方法

说明书

本发明公开了一种基于锂电池安全阀开启声信号检测的热失控预警方法，属于储能电池安全技术领域，首先构建识别安全阀开启声信号的识别分类器；接着采集电池舱内声信号，对所述声信号进行去噪处理；将去噪处理后的声信号输入至所述识别分类器，输出是否预警的分类结果，本发明将锂电池安全阀开启声信号作为热失控预警信号，较现有烟感和红外探测器更早发出热失控预警，为后续消防措施预留充足时间，进而有效避免热失控的蔓延。

技术领域

本发明涉及储能电池安全技术领域，具体涉及基于锂电池安全阀开启声信号检测的热失控预警方法。

背景技术

随着电网技术的发展，大规模储能电站近年来得到了发展。锂离子电池具备良好的能量密度和充放电次数，是发展大规模储能电站的优质载体。但锂离子电池自1991年首次商业应用以来，容易发生热失控的特性以及充放电过程的滥用等给应用带来了一定危险，也阻碍了锂离子电池在大规模储能电站中的应用。例如，2018年7月韩国灵岩道风电场内储能设备发生火灾事故，造成706m2规模电池建筑和3500块以上锂电池全部烧毁，经济损失超过400万美元。

电化学储能应用面临的安全风险主要包括以下两个方面：第一，电池是一种含高能物质的部件，管理不当存在火灾及爆炸风险。现阶段储能相关消防风险安全评估和预案措施缺位，电化学储能电池系统缺少内部可控的安全设计，而目前应用最为广泛的七氟丙烷灭火剂，其有效性尚未得到检验。第二，电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)方面，技术水平参差不齐，可能出现模拟量测量功能失效、电池管理系统报警功能失效、本地运行状态显示功能失效等故障，这都有可能引发电池管理系统保护功能不反应，若不能及时发现电池或系统故障，将引发更大的事故，导致电池组设备损坏等。

由于电化学储能舱内热失控原因众多，相关软硬件管理控制技术仍在研究之中，现有技术并不能完全防止热失控的发生。因此迫切需要一种预警技术能够在锂电池发生热失控时及时进行识别预警，进而采取有效措施避免储能舱起火爆炸。

在锂离子硬壳电池的设计制造中为了避免密封的金属外壳发生爆炸，都会在顶部配有一个安全阀，安全阀是锂电池的标配，也是最重要的一道防爆屏障。当电池内部发生热失控时，内部化合物受热膨胀，压力过大时，其顶部安全阀会开启排气减压，避免爆炸。但是，当安全阀开启之后，电池内部泄露出的化学物质在高温的条件下会与空气中的氧气发生化学反应，仍然有可能出现起火的情况。

在安全阀打开时，由于电池舱内部电池密集，且电池外部有金属支架覆盖，导致现有的电池舱内检测的装置，如红外探测器、烟感探测器等并不能及时发出预警，而当现有探测器发出报警信息时，往往火灾已经发生并造成较大损失。且现有红外探测器价格昂贵，如在电池表面安装压力探测器与温度传感器，也面临成本过高的问题，且对现正在运行的电池舱实施上述改造难度过大。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种基于锂电池安全阀开启声信号检测的热失控预警方法，解决了采用现有的检测技术不能对电池舱热失控提供有效预警的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

基于锂电池安全阀开启声信号检测的热失控预警方法，包括以下步骤：

步骤1：构建识别安全阀开启声信号的识别分类器；

步骤2：采集电池舱内声信号，对所述声信号进行去噪处理；

步骤3：将去噪处理后的声信号输入至所述识别分类器，输出是否预警的分类结果。

进一步的，所述步骤1具体为：

步骤11：构建模拟热失控的试验平台，采集试验平台中的安全阀开启声信号和噪声信号；

步骤12：利用信号多尺度熵特征产量提取方法，构建所述安全阀开启声信号和噪声信号的特征参量；

步骤13：基于反向传播人工神经网络，利用所述特征参量构建所述识别分类器。