CN114563447A - 热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源汽车电池热失控技术领域，公开了一种热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，包括如下步骤：（1）通过实验得到气体芯片低功率运行时对不同气体浓度的阻值变化规律参数；（2）使热失控预警传感器的气体芯片处于低功率运行；（3）测量得到气体芯片的阻值变化规律，与预设的热失控阻值变化规律比较；（4）当测量到的阻值规律匹配热失控阻值变化规律时，激活热失控预警传感器全功率运行；（5）热失控预警传感器全功率运行时确定是否为实际热失控状态，当确定为实际热失控时，唤醒BMS，将信息反馈给终端。本发明通过气体芯片在低功率工作下的特征，初步判断热失控的情况，再进行全功率全面判断，保证电池的全程监控。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车电池热失控技术领域，尤其涉及一种热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法。
背景技术
新能源汽车在停车后，BMS（电池管理系统）停止工作，但要求热失控预警传感器在高压下电后仍然可以持续监控电池包内的情况。此时使用的工作电压是由小电瓶提供的，而热失控预警传感器的较大耗电量，会对低压小电瓶造成负担，极端情况下导致车辆无法启动。因此，要求整个热失控预警传感器低功耗工作。
由于热失控预传感器的压力芯片工作电流<1mA，而气体芯片工作电流为5~7mA才能够保证全性能工作。气体芯片需要加热到一定温度（300℃左右），才能保证对还原性有机气体挥发物产生氧化反应，引起阻值的变化并推测出浓度变化，因此，要加热的相应温度需要一定的加热功率才能达到。
为了降低驻车时的预警工作功率，通常使用软件算法来实现低功率监测，如：
高压下电后，持续工作一定时间，可以是2小时、24小时等类似策略，然后停止监测；
高压下电后，间歇式工作，每1小时开5分钟等类似策略；
高压下电后，仅打开压力芯片功能，当电池包内压力信号异常后，再激活气体芯片，两者同时监测到异常特征后再唤醒BMS进行相关报警。
不管以上这种方法都有可能产生漏报的情况，导致意外的热失控事件发生。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，通过气体芯片在低功率工作下的特征，初步判断热失控的情况，再进行全功率全面判断，保证电池的全程监控。
本发明采取的技术方案是：
一种热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）通过实验得到气体芯片低功率运行时对不同气体浓度的阻值变化规律参数；
（2）使热失控预警传感器的气体芯片处于低功率运行；
（3）测量得到气体芯片的阻值变化规律，与预设的热失控阻值变化规律比较；
（4）当测量到的阻值规律匹配热失控阻值变化规律时，激活热失控预警传感器全功率运行；
（5）热失控预警传感器全功率运行时确定是否为实际热失控状态，当确定为实际热失控时，唤醒BMS，将信息反馈给终端，
所述低功率运行为气体芯片在额定功率的1/3至2/3位置运行。
进一步，所述低功率值为13mW到35mW。
进一步，所述热失控预警传感器的工作温度为180-220℃。
进一步，所述步骤（1）中的实验方法包括如下小步：
（1.1）在测试仪器中布置热失控预警传感器，并设定加热电压；
（1.2）在测试仪器中充入洁净空气，稳定后标定热失控预警传感器的气体芯片阻值R0；
（1.3）在测试仪器中动态充入不同浓度的热失控气体，记录在⊿T时间内气体芯片稳定后的阻值为Rs；
（1.4）计算不同气体浓度下气体芯片阻值时间变化比值：⊿C/⊿T，其中，⊿C=(R0-Rs)/Rs*r%,r%为不同热失控气体对应的效率值，将气体芯片阻值时间变化比值作为阻值变化规律参数。
进一步，对于0.9V至1.8V这间的不同加热电压，均进行所述步骤（1.1）-（1.4）的实验，并将结果作为阻值变化规律参数。
进一步，所述步骤（1.4）中，不同气体浓度为1000ppm至5000ppm。
进一步，所述热失控气体为乙醇气体。
进一步，所述步骤（1.4）中的r%值为90%。
进一步，实验中的温度为25℃±2℃,湿度为（30±3）%RH 至（65±3）%RH。
本发明的有益效果是：
（1）传感器的气体芯片在低功率下工作，根据低功率特征规律，达到监测的目的；
（2）可保持全程工作，不会产生漏报现象。
具体实施方式
下面对本发明热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法的具体实施方式作详细说明。
本发明的基本原理是，降低热失控预警传感器的加热功率，基本让氧化还原反应温度控制在200℃左右，比如180℃至220℃，此时如果电解液泄露情况发生，也能捕捉到气体浓度快速变化特征，这样最后功率能够控制在1mA~3mA左右，虽然牺牲部分性能，但是可以起到报警的作用，再唤醒全功率运行，再唤醒BMS，终端客户可以接收。而此时功率只有全功率运行时的1/3至2/3,可以大大延长小电瓶的使用时间。
实验过程如下：
在测试仪器中布置热失控预警传感器，并设定加热电压。在测试仪器中充入洁净空气，通电30分钟稳定后标定热失控预警传感器的气体芯片阻值R0，然后在测试仪器中动态充入1000ppm的乙醇气体，通过PID设备校准气体浓度，记录在⊿T时间内气体芯片稳定后的阻值为Rs；
通过公式：⊿C=(R0-Rs)/Rs*r%,计算当前气体浓度下气体芯片阻值变化，计算⊿C/⊿T，为其在时间变化时的比值，作为该种传感器的气体芯片在该气体在当前浓度下的阻值变化规律，一般以时间和阻化变化关系曲线表达。
对多种类传感器的气体芯片进行实验，在多种气体浓度和多种功率运行下的曲线作为原始参考依据。气体浓度值根据气体芯片全功率运行时的最大值最为上限，比如1000ppm至5000ppm。功率通过电压控制，电压值控制在0.9V至1.8V这间，通过调节电压占空比实现功率的调节。
在实验过程中，温度控制为25℃±2℃,湿度为（30±3）%RH 至（65±3）%RH。实验过程严格按照要求完成。
将此原始参考依据作为热失控预警传感器气体芯片低功率检测的判断依据，在汽车停车后，高压下电后，使热失控预警传感器的气体芯片处于低功率运行，运行功率为13mW到35mW。测量得到气体芯片的阻值变化规律，与预设的热失控阻值变化规律比较，当测量到的阻值规律匹配热失控阻值变化规律时，激活热失控预警传感器全功率运行。在热失控预警传感器全功率运行时确定是否为实际热失控状态，当确定为实际热失控时，唤醒BMS，将信息反馈给终端。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）通过实验得到气体芯片低功率运行时对不同气体浓度的阻值变化规律参数；
（2）使热失控预警传感器的气体芯片处于低功率运行；
（3）测量得到气体芯片的阻值变化规律，与预设的热失控阻值变化规律比较；
（4）当测量到的阻值规律匹配热失控阻值变化规律时，激活热失控预警传感器全功率运行；
（5）热失控预警传感器全功率运行时确定是否为实际热失控状态，当确定为实际热失控时，唤醒BMS，将信息反馈给终端，
所述低功率运行为气体芯片在额定功率的1/3至2/3位置运行。
2.根据权利要求1所述的热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：所述低功率值为13mW到35mW。
3.根据权利要求1所述的热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：所述热失控预警传感器的工作温度为180℃-220℃。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：所述步骤（1）中的实验方法包括如下小步：
（1.1）在测试仪器中布置热失控预警传感器，并设定加热电压；
（1.2）在测试仪器中充入洁净空气，稳定后标定热失控预警传感器的气体芯片阻值R0；
（1.3）在测试仪器中动态充入不同浓度的热失控气体，记录在⊿T时间内气体芯片稳定后的阻值为Rs；
（1.4）计算不同气体浓度下气体芯片阻值时间变化比值：⊿C/⊿T，其中，⊿C=(R0-Rs)/Rs*r%,r%为不同热失控气体对应的效率值，将气体芯片阻值时间变化比值作为阻值变化规律参数。
5.根据权利要求4所述的热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：对于0.9V至1.8V这间的不同加热电压，均进行所述步骤（1.1）-（1.4）的实验，并将结果作为阻值变化规律参数。
6.根据权利要求4所述的热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：所述步骤（1.4）中，不同气体浓度为1000ppm至5000ppm。
7.根据权利要求4所述的热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：所述热失控气体为乙醇气体。
8.根据权利要求4所述的热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：所述步骤（1.4）中的r%值为90%。
9.根据权利要求4所述的热失控预警传感器气体芯片低功率检测方法，其特征在于：实验中的温度为25℃±2℃,湿度为（30±3）%RH 至（65±3）%RH。
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