一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法与流程

技术特征：
1.一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.选取锂离子电池，将超声导波传感器固定在锂离子电池同侧的表面，并将传感器连接微控制器芯片；s2.选取若干如s1所述集成超声导波传感器的锂离子电池，进行若干完整的充放电循环，期间超声导波传感器定时激励并接收穿过锂离子电池的超声波信号，通过微控制器芯片在线采集超声导波信号；s3.微控制器芯片计算每次测量的飞行时间tof和振幅sa，计算相邻两次测量的tof和sa的差商，选取绝对值最大的差商，作为锂离子电池热失控预警的阈值；s4.在锂离子电池的实际工作过程中，通过超声导波传感器定时激励并接收穿过锂离子电池的超声波信号，微控制器芯片计算相邻两次测量的tof和sa差商，若该值重复超过s3中确定的阈值，则发出热失控预警信号。2.根据权利要求1所述的一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，其特征在于，所述的超声导波传感器包括：一对超声波脉冲发射片、超声波脉冲接收片；超声波脉冲发射片、超声波脉冲接收片分别固定在锂离子电池同一表面的两端；将超声波脉冲发射片和超声波脉冲接收片还分别与微控制器芯片进行通信连接；微控制器芯片定时发出指令，控制超声导波传感器发出脉冲激励并接收响应信号；超声导波传感器感知的信号发送至微控制器芯片进行超声信号的实时处理。3.根据权利要求2所述的一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，其特征在于，所述微控制器芯片对超声波脉冲发射片的激励脉冲为方波或余弦波；超声导波频率取值范围为100
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300khz之间，脉宽取值范围为1
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5微秒。4.根据权利要求2所述的一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，其特征在于，一个所述微控制器芯片连接单个锂离子电池的一对超声波脉冲发射片、超声波脉冲接收片，或者连接多个锂离子电池的若干对超声波脉冲发射片、超声波脉冲接收片。5.根据权利要求1所述的一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，其特征在于，所述的步骤s2包括以下子步骤：s201.对若干锂离子电池采用先恒流后恒压cccv的方法将锂离子电池充电至荷电状态soc为100%，静置后，采用恒流cc放电方法对锂离子电池进行完全放电；期间微控制器芯片定时发送指令，控制超声导波传感器以一定时间间隔发射并接收穿过锂离子电池的超声波信号，并将接收到的超声波信号通信至微控制器芯片；s202.重复步骤s201所述充放电循环，至锂离子电池容量衰减至初始容量的80%。6.根据权利要求1所述的一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，其特征在于，所述的步骤s3包括以下子步骤：s301.微控制器芯片计算每次超声波测量的tof和sa；s302.将相邻两次超声波测量得到的tof和sa进行差商计算，其计算公式如下：
其中，下标k和k
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1分别代表第k次和k
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1次测量，t代表时间；s303.选取上述绝对值最大的tof和sa差商结果，并分别记为、；s304.诊断热失控发生的阈值a、b分别定义为：其中，n为安全系数，为3
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10。7.根据权利要求6所述的一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，其特征在于，所述的子步骤s301中的tof计算方法包括采用互相关分析法，sa由采集信号的最大振幅或累积振幅计算。8.根据权利要求6所述的一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，其特征在于，所述的步骤s4具体包括：在锂离子电池实际使用过程中，以固定时间间隔实施超声波测量，时间间隔为5
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10秒；计算每次超声导波测量对应的tof和sa，并将相邻两次超声波测量的tof和sa进行差商运算；若连续发生：则微控制器芯片发出热失控预警信号。

技术总结
本发明公开了一种基于超声导波传感器的锂离子电池热失控预警方法，将超声导波传感器固定在锂离子电池同侧的表面，并将传感器连接微控制器芯片；进行若干完整的充放电循环，期间超声导波传感器定时激励并接收穿过锂离子电池的超声波信号，通过微控制器芯片在线采集超声导波信号；计算相邻两次测量的TOF和SA的差商，选取绝对值最大的差商，作为锂离子电池热失控预警的阈值；在锂离子电池的实际工作过程中，通过超声导波传感器定时激励并接收穿过锂离子电池的超声波信号，微控制器芯片计算相邻两次测量的TOF和SA差商，若该值重复超过阈值，则发出热失控预警信号。本发明判断热失控的依据充足，具有很好的及时性和可靠性。具有很好的及时性和可靠性。具有很好的及时性和可靠性。


技术研发人员：魏中宝 刘春霞 何洪文 李建威 曹万科
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2021/10/23