电池故障的分层气体监测的制作方法

本文件通常但不限于监测环境中的气体浓度，例如电动汽车或其他电池环境中的浓度。

背景技术：

1、电池可以包括电池单元或电池模块，其中任何一个都可以包括在电池组或电池隔室中。希望监测电池健康状况，例如预测或检测伴随电池故障的热失控。早期检测是有帮助的，因为热失控事件可能导致电池起火或爆炸。在汽车应用中，对电池故障或热失控迹象的早期检测和警报可以帮助乘客及时下车以达到安全。

技术实现思路

1、可以在电池单元级别、电池模块级别或电池组级别监测电池健康状况，例如通过使用电池隔室中的温度传感器来检测热失控事件。虽然监测电池健康状况的一种方法可以包括使用压力传感器来测量电池隔室内的压力，但电池组通常包括压力均衡通风口，这可使缓慢的压力变化难以检测，使得当发生更强的压力变化时，基于压力的电池故障检测可以被限制为在故障进展中比期望的晚。这种压力传感器也可能受到不相关事件的影响，并且在热失控事件开始之前难以用于检测电池故障。

2、还可以使用一个或多个气体传感器来监测电池健康状况，以监测电池环境中的气体成分，例如电池隔室顶部空间内的气体成分。光学非色散红外(ndir)传感器可用于气体检测，例如检测co2或co。然而，co2和co可能只出现在电池故障的后期，此时热失控迫在眉睫。通过挥发性气体传感进行的电池健康监测可以使用一个或多个金属氧化物传感器来检测故障进展的早期阶段的电池故障。然而，金属氧化物传感器的寿命有限。在操作中，金属氧化物传感器的加热的金属氧化物层可能被污染。这种污染会显著改变传感器响应，使传感器无法使用，尤其是在要求苛刻的应用中。例如，汽车和工业电池可能需要超过10年的可用寿命。

3、本发明人已经认识到，除其他事项外，需要一种不易受外部影响的监测电池健康状况的稳健方法，以及需要一种能够在电池故障进展的早期(例如在热失控事件开始之前)检测到电池故障的监测电池健康状况的方法。目前的技术可以帮助提供这个问题的解决方案。本技术可以包括监测环境中气体的热性质，以寻找可能指示电池健康的一个或多个变化。当通过监测热性能满足主要变化指标时，可以测量次要变化指标，并将其与至少一个标准进行比较。例如，次级气体传感器可以被打开或进入操作模式，并用于基于气体成分的测量浓度进一步确定主要变化指示器是否确实上升为电池故障的迹象。类似的气体监测技术也可用于汽车电池健康监测以外的应用。

4、本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。其并非旨在提供对本发明的排他性或详尽的解释。包括详细描述是为了提供关于本专利申请的进一步信息。

技术特征：

1.一种用于监测环境中的气体的气体监测系统，该系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述化学浓度次级气体传感器通过使所述化学浓度次级气体传感器通电或者将所述化学浓度次级气体传感器的加热器元件加热到所述化学浓度次级气体传感器能够检测所述环境中的所述指定的第一气体组分的量的操作温度中的至少一个来启用。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述化学浓度次级气体传感器是在没有响应于来自所述热特性初级气体传感器的触发输出而被启用的情况下由所述加热器元件断电或在待机温度下操作中的至少一个，其中所述待机温度小于所述操作温度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述热特性初级气体传感器被配置为检测热特性，所述热特性包括所述环境的热导率、所述环境的热容或所述环境的热扩散率中的至少一个，其中所述热特性随所述环境内的气体成分而变化。

5.根据权利要求1所述的系统，进一步包含接口电路，所述接口电路接收来自所述热特性初级气体传感器的触发输出，以及向所述化学浓度次级气体传感器的加热器元件提供响应控制输入，以将所述化学浓度次级气体传感器加热到所述化学浓度次级气体传感器能够检测所述环境中指定的第一气体组分的量的操作温度。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述化学浓度次级气体传感器的加热器元件还被配置为热特性初级气体传感器，其中用于确定所述环境的热特性的变化的加热器元件的电阻或导电率用于提供所述触发输出。

7.根据权利要求1所述的系统，包括接口电路，所述接口电路被配置为当所述化学浓度次级气体传感器指示所述指定的第一气体组分的浓度下降到阈值标准以下时禁用所述化学浓度次级气体传感器并重置所述热特性初级气体传感器的触发输出。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述化学浓度次级气体传感器包括金属氧化物(mox)气体传感器。

9.根据权利要求1所述的系统，其中通过监测与所述热特性初级气体传感器或所述化学浓度次级气体传感器中的至少一个相关联的加热器元件的电阻或电导率来确定所述环境的热特性。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述环境的热特性包括热扩散率。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述环境的热特性包括热容。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述环境的热特性包括热导率。

13.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述周围环境条件包括周围温度。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述周围环境条件包括湿度。

16.根据权利要求13所述的系统，其中所述周围环境条件包括气流。

17.根据权利要求13所述的系统，其中所述周围环境条件包括大气压。

18.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个附加的辅助化学浓度传感器，用于检测所述环境中的至少第二气体成分。

19.一种用于监测电池或电池隔室环境中的挥发性气体的系统，该系统包括：

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述热特性初级传感器监测与所述mox化学浓度次级气体传感器相关联的加热器元件的电阻，以确定所述环境的热特性的变化。

21.一种用于监测电池或电池隔室环境中的挥发性气体的方法，该方法包括：

22.根据权利要求21所述的方法，还包括在检测到特定挥发性气体之后触发校正动作。

技术总结
本公开涉及电池故障的分层气体监测。气体监测系统可以包括具有导电加热器元件的化学浓度次级气体传感器，可以被加热到略高于气体周围环境的周围温度水平的待机温度。环境的热特性可以由热特性初级传感器监测，并且被配置为响应于满足至少一个标准的导电加热器元件的物理特性来提供触发输出。响应于触发输出，加热器是可控的，以将化学浓度次级气体传感器加热到次级操作温度，在该次级操作温度下，化学浓度次级气体传感器可以检测环境中特定气体的存在。

技术研发人员：Y·V·波诺马列夫,J·奥本海瑟
受保护的技术使用者：亚德诺半导体国际无限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15