储能科学与技术 ›› 2024, Vol. 13 ›› Issue (6): 1995-2009.doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0101
收稿日期:
2024-02-01
修回日期:
2024-03-01
出版日期:
2024-06-28
发布日期:
2024-06-26
通讯作者:
刘宝泉
E-mail:liubq@sust.edu.cn
作者简介:
刘宝泉(1987—),男,博士,副教授,研究方向为蓄电池在线监测与故障预警技术,E-mail:liubq@sust.edu.cn。
基金资助:
Received:
2024-02-01
Revised:
2024-03-01
Online:
2024-06-28
Published:
2024-06-26
Contact:
Baoquan LIU
E-mail:liubq@sust.edu.cn
摘要:
锂电池储能是消纳新能源发电,达成国家“双碳”目标的重要途径,是地面储能及工商业储能的核心装备,锂电池热失控消防安全是储能大规模应用的前提保障。锂电池热失控早期典型气体检测是储能消防预警的主要手段,但是在混合气体场景下各气体传感器数据存在交叉干扰,导致检测失准而造成预警延迟或误报警,进而导致消防隐患。针对上述问题,围绕典型气体H2和CO的浓度精准检测,提出一种混合气体场景下传感器数据的解耦方法。通过建立各传感器在不同单一气体环境下的响应模型,建立不同气体对传感器的交叉耦合关系;进而推导混合气体场景下各传感器信号与气体组分与浓度的构成关系,建立方程组得出各气体的精确浓度数据,实现各传感器数据解耦。最后,搭建H2和CO混合气体场景,用于模拟不同化学体系、不同SOC的锂电池热失控早期气体环境,进行实验测试,结果显示在0~1000 mL/m3浓度范围内的检测误差小于50 mL/m3,检测精度最大提升了15%,验证了本文所提方法的有效性。
中图分类号:
刘宝泉, 曹小雨. 锂电池热失控早期典型气体精准检测方法[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(6): 1995-2009.
Baoquan LIU, Xiaoyu CAO. Accurate typical gas detection of lithium battery in early thermal runaway period[J]. Energy Storage Science and Technology, 2024, 13(6): 1995-2009.
表1
8组实验数据误差及提升精度平均值"
电池 种类 | 荷电 状态 | 注入气体 浓度 | 加算法前 误差最大值 | 加算法前 误差最小值 | 加算法后 误差最大值 | 加算法后 误差最小值 | 提升精度 平均值 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
LFP | 100% SOC | 100 mL/m3 H2 30 mL/m3 CO | 120 | 25 | 29 | 5 | 5.37% |
46 | 13 | 37 | 4 | 2.7% | |||
150 mL/m3 H2 45 mL/m3 CO | 162 | 31 | 46 | 9 | 9.46% | ||
52 | 18 | 27 | 10 | 4.38% | |||
50% SOC | 120 mL/m3 H2 20 mL/m3 CO | 156 | 17 | 34 | 4 | 8.4% | |
58 | 23 | 42 | 14 | 6.56% | |||
180 mL/m3 H2 30 mL/m3 CO | 145 | 44 | 29 | 8 | 8.92% | ||
41 | 8 | 23 | 1 | 6.75% | |||
NMC | 100% SOC | 40 mL/m3 H2 70 mL/m3 CO | 127 | 25 | 46 | 5 | 10.04% |
84 | 11 | 37 | 3 | 2.62% | |||
80 mL/m3 H2 140 mL/m3 CO | 112 | 35 | 45 | 15 | 9.36% | ||
87 | 31 | 42 | 15 | 3.46% | |||
50% SOC | 50 mL/m3 H2 100 mL/m3 CO | 106 | 15 | 41 | 5 | 9% | |
104 | 19 | 42 | 8 | 3.4% | |||
75 mL/m3 H2 150 mL/m3 CO | 115 | 30 | 48 | 10 | 9.8% | ||
91 | 16 | 39 | 9 | 3.17% |
附表1
CO电化学传感器(型号:ME2-CO-ϕ14×5)交叉干扰数据"
气体种类 | 气体浓度 | 传感器信号 | 交叉干扰系数 |
---|---|---|---|
硫化氢 | 100 mL/m3 | 0 mL/m3 | 0% |
乙烯 | 100 mL/m3 | 80 mL/m3 | 80% |
一氧化氮 | 35 mL/m3 | 6 mL/m3 | 17.14% |
二氧化氮 | 5 mL/m3 | 0 mL/m3 | 0% |
乙醇 | 100 mL/m3 | 0 mL/m3 | 0% |
氯气 | 10 mL/m3 | 1 mL/m3 | 10% |
二氧化硫 | 20 mL/m3 | 0.6 mL/m3 | 3% |
氢气 | 500 mL/m3 | 43 mL/m3 | 8.6% |
氨气 | 50 mL/m3 | 1 mL/m3 | 2% |
一氯甲烷 | 5 mL/m3 | 0 mL/m3 | 0% |
环氧乙烷 | 10 mL/m3 | 0 mL/m3 | 0% |
苯 | 100 mL/m3 | 1.5 mL/m3 | 1.5% |
丙酮 | 100 mL/m3 | 3.5 mL/m3 | 3.5% |
甲醇 | 200 mL/m3 | 0 mL/m3 | 0% |
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