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基于多物理參數數據融合和先進(jìn)人工智能算法的鋰電池熱失控監測傳感器

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發(fā)表于 2024-7-22 14:40:34 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
關(guān)鍵詞: 鋰電池 , 熱失控 , 監測傳感器
基于多物理參數數據融合和先進(jìn)人工智能算法的鋰電池熱失控監測傳感器是多種方案中的優(yōu)選項!是一種快速、準確、可靠、應用廣泛的傳感方案!可有效監測鋰離子電池熱失控風(fēng)險,保障化學(xué)能儲能電站安全!
●研究:熱失控的機理、特征、危險性和熱失控監測技術(shù)的發(fā)展情況
什么是電池熱失控?
電化學(xué)電池以不可控制的方式通過(guò)自加熱升高其溫度的事故即為熱失控。
什么是熱失控擴散?
熱失控電池產(chǎn)生的熱量高于它可以消散的熱量時(shí),熱量進(jìn)一步積累,可能導致火災,爆炸和氣體釋放。如果電池系統中,由于一個(gè)電芯產(chǎn)生熱失控而引發(fā)其他電芯熱失控,即為熱失控擴散。國家標準GB/T 362762018中給出的熱失控擴散定義如表2所示。

●基于多物理參數數據融合和先進(jìn)人工智能算法的熱失控監測傳感器
基于多物理參數數據融合和先進(jìn)人工智能算法的熱失控監測傳感器介紹
自主可控的基于多物理參數數據融合和先進(jìn)人工智能算法的鋰電池熱失控監測傳感器,其創(chuàng )新的采用氣壓力、VOC、CO、CO2、溫度多物理參數做數據融合,采用先進(jìn)的人工智能AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法,設計了一款具有邊緣計算能力的鋰電池熱失控傳感器,該傳感器具有快速、準確、可靠、應用廣泛等優(yōu)點(diǎn)!可有效監測
傳感器結構爆炸圖
基于多物理參數數據融合和先進(jìn)人工智能算法的鋰電池熱失控監測傳感器采用基于大數據及先進(jìn)人工智能的算法,傳感監測技術(shù)基于多物理參數的電池熱失控預警大數據模型:
基于大數據電池故障診斷模型,包括信號分析以消除噪聲,優(yōu)化狀態(tài)不一致性對時(shí)間序列特征提取的影響,物理數據特征融合和流形學(xué)習降維,以及基于聚類(lèi)的離群點(diǎn)檢測以識別異常信號特征,通過(guò)優(yōu)化模型可以有效解決多維數據融合特征閾值難以精準確定的問(wèn)題。
AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法輸入層神經(jīng)元向量映射到隱層,隱層的神經(jīng)元m個(gè),得到輸出層神經(jīng)元向量o
傳感器采用的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法:在該AI人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )中,信息的處理是由神經(jīng)元之間的相互作用來(lái)實(shí)現的,知識與信息的存儲表現為網(wǎng)絡(luò )元件互連間分布式的物理聯(lián)系,網(wǎng)絡(luò )的學(xué)習和識別取決于和神經(jīng)元連接權值的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程。將AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法應用于鋰電池熱失控多數據融合成功解決了快速、準確進(jìn)行鋰電池熱失控判斷、識別的技術(shù)瓶頸。
基于多物理參數數據融合和先進(jìn)人工智能算法的鋰電池熱失控監測傳感器可以基于歷史穩態(tài)與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的運行維護電池系統電解液泄漏和泄壓閥破裂檢測模型:
通過(guò)熵方法在早期以準確預測電池組電解液漏液和泄壓閥破裂的時(shí)間,從而實(shí)現電池系統熱失控前兆預測。也為儲能電站運行維護時(shí)電池及電池管理系統(運行維護)提供指導運行安全預警:比如當電池出現下列情況時(shí)可以早期預警,可停止運行并處理→電池殼體變形、鼓脹、破損;泄壓閥破裂;電解液泄露。
運行維護算法人工智能模型
AI人工智能算法模型不斷訓練對精度進(jìn)行計算擬合,在數據驅動(dòng)與模型驅動(dòng)有機結合基礎上,在實(shí)際工況下打磨算法,不斷自我優(yōu)化。
基于多物理參數數據融合和先進(jìn)人工智能算法的鋰電池熱失控監測傳感器具有邊緣計算能力:
該傳感器為分散式運算的架構,將應用程序、數據資料與服務(wù)的運算,由網(wǎng)絡(luò )中心節點(diǎn),移往網(wǎng)絡(luò )邏輯上的邊緣節點(diǎn)來(lái)處理。邊緣運算將原本完全由中心節點(diǎn)處理服務(wù)加以分解,切割成更小與更容易管理的部分,分散到邊緣節點(diǎn)去處理。邊緣節點(diǎn)更接近于用戶(hù)終端裝置,可以加快數據的處理與傳送速度,減少延遲。因此該傳感器可以快速、準確的發(fā)出廣泛的報警信息,如鋰電池熱四級失控預警、電池Rack振動(dòng)監測預警、電池柜內凝露預警、以及電站惡劣天氣預警。可以非常高效地為儲能電站管理人員提供指引并進(jìn)行儲能安全生產(chǎn)管理、安全運行維護管理,能力非常強大。
強大邊緣計算功能
強大邊緣計算功能
強大邊緣計算功能
●方案特點(diǎn)
1、全自主化方案:從芯片選擇、算法實(shí)現均采用全自主化產(chǎn)品、設計,自主可控;
2、系統級設計,可與BMS系統連接或通過(guò)自主主機上傳至上位系統;
3、氣壓的測量,采用自主知識產(chǎn)權的電容式氣壓芯片,在全量程測量范圍內精度達到驚人的±0.05hPa(高分辨率可有效實(shí)現更精準的預測);區別于壓阻式氣壓芯片,電容式氣壓芯片,極大地提高了傳感器的溫度穩定性(因為電容式芯片對溫度不敏感),在很大溫度范圍以及急劇的溫度變化時(shí)(熱失控初期溫度會(huì )急速升高)也能實(shí)現高精度測量,并且性能又非常穩定!即時(shí)在熱失控初期也不會(huì )因為溫度升高而影響氣壓力的精準測量;
4、CO的測量,采用自主設計的金屬氧化物半導體MOX傳感器,采用電子鼻技犬篩選針對CO氣體選擇性好,溫濕度影響小,檢測信號穩定。同時(shí)可以根據廠(chǎng)家的熱失控研究結果擴展檢測其他多種氣體;
5、溫度的測量,采用自主知識產(chǎn)權的陣列技術(shù),測量精度高,可實(shí)現準確快速的實(shí)時(shí)溫度監測;
6、采用車(chē)規級成熟結構和電路設計,可適應惡劣儲能、車(chē)載環(huán)境;
7、靈活通訊具有CAN/LIN;MUDBUS RS485接口;
8、鋁制牢固金屬外殼,適合嚴苛的儲能環(huán)境;
9、航空插頭實(shí)現信號連接。
10、防護等級高達IP67,適合嚴苛的儲能環(huán)境。
●傳感器技術(shù)參數表
檢測原理
壓力:電容式壓力
CO2:非分光紅外(NDIR)
CO:金屬氧化物半導體(MOX)
溫度;MEMS
檢測種類(lèi)
空氣密度、溫度,濕度、振動(dòng)加速度、氣壓、VOC、CO2、CO
檢測范圍
1、氣壓P20kPa~145kPa,
2、檢測氣體種類(lèi)CO1-1000ppm
3、檢測氣體種類(lèi)CO2 0ppm-10000ppm
4、溫度T-40~125℃、
5、VOD揮發(fā)氣體:分辨率 1ppm
6、濕度:0%~100%
7、空氣密度1±20%)*標準空氣密度
8、振動(dòng)加速度:32g,可用于地震前兆觀(guān)測
檢測精度
1、壓力P精度:測量精度達到0.05hPa
2、CO:±40ppm或±30%讀數取大值
3、CO2:±(50ppm+3%讀數)
4、溫度T范圍/精度:±0.01
5、VOC揮發(fā)氣體:R0(in air)/Rs(in 50ppm乙醇)3.0
6、濕度精度:±2%RH(25)
7、空氣密度精度: 0.005kg/m³
數據刷新
0.5s
輸出方式
CAN/LIN/MUDBUS RS485
設計壽命
15
環(huán)境條件
工作條件
-40~+85;0~99%RH(非凝結);
存儲條件
-40~+110;0~99%RH(非凝結)
電氣性能
供電電壓
9~16VDC,標準電壓 +12VDC
平均工作電流
普通模式:100mA,@+12VDC
低功耗模式:<10mA,支持24小時(shí)在線(xiàn)監測
超低功耗模式:<200uA,支持24小時(shí)在線(xiàn)監測
靜態(tài)電流
<100uA,休眠模式
●方案的監測和預警功能
●熱失控實(shí)驗環(huán)境搭建
●應用
項目類(lèi)型:數據中心電池、機房?jì)δ、備電解決方案
數據中心項目為了響應國家綠能號召,利用智慧儲能系統來(lái)調節用電高峰阻塞對數據安全帶來(lái)的風(fēng)險,同時(shí)也作為特殊情況下的應急備電,采用鋰電池熱失控監測傳感器保護儲能電池安全。
項目類(lèi)型:大型化學(xué)能儲能電站(電源側)
鋰電池零碳儲能項目。推進(jìn)清潔能源綜合利用,優(yōu)化能源結構,實(shí)現“碳中和”有著(zhù)重要意義,采用鋰電池熱失控監測傳感器保護儲能電池、電站安全。
項目類(lèi)型:用戶(hù)側化學(xué)能儲能電站
用戶(hù)側鋰電池零碳儲能項目。推進(jìn)清潔能源綜合利用,優(yōu)化能源結構,實(shí)現“碳中和”有著(zhù)重要意義,采用鋰電池熱失控監測傳感器保護儲能電池、電站安全。
●金天弘科技(北京)有限公司簡(jiǎn)介
關(guān)于金天弘:
研發(fā): 12年經(jīng)驗,中國·北京
注冊資金:1.2億元
公司自主設計、研發(fā)、生產(chǎn)高端微電子機械系統(MEMS)芯片及傳感器應用系統,公司建立起了一個(gè)系統完整的研發(fā)體系,始終堅持產(chǎn)學(xué)研合作,研發(fā)能力國內領(lǐng)先。
覆蓋:
◼ 新能源儲能鋰電池熱失控監測傳感器
◼ 新能源微環(huán)境管理傳感器
◼ MEMS芯片及傳感器
◼ 泛介入式醫療、心腦血管、顱內精準診療傳感等領(lǐng)域
沉淀多年積累了較為完備的研發(fā)技術(shù)實(shí)力,始終堅持國際化科研及創(chuàng )新,并保持面向未來(lái)的發(fā)展理念。
產(chǎn)學(xué)研合作
大數據分析與應用技術(shù)國家工程實(shí)驗室簡(jiǎn)介:
大數據分析與應用技術(shù)國家工程實(shí)驗室是國家發(fā)展和改革委員會(huì )正式批復同意建設的大數據分析技術(shù)研發(fā)與應用試驗平臺。實(shí)驗室由北京大學(xué)牽頭,聯(lián)合中國科學(xué)院數學(xué)與系統科學(xué)研究院、北京奇虎科技有限公司、北京嘀嘀無(wú)限科技發(fā)展有限公司、中山大學(xué)、中國信息安全研究院等單位共同參與。該實(shí)驗室旨在建設大數據分析技術(shù)研發(fā)與應用試驗平臺,培養和匯聚大數據分析技術(shù)研發(fā)與應用高端人才,為推動(dòng)中國大數據分析、人工智能算法模型及應用的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。
金天弘科技(北京)有限公司積極踐行產(chǎn)學(xué)研合作,與大數據分析與應用技術(shù)國家工程實(shí)驗室在鄭州創(chuàng )新中心合作生根發(fā)芽,在新能源、介入式醫療傳感監測算法、數據模型的合作結出了累累碩果。雙方在技術(shù)交流、人才培養、課題研究、大數據分析應用與人工智能算法等方面已經(jīng)成功開(kāi)展多次合作,大數據分析與應用技術(shù)國家工程實(shí)驗室研究團隊定期與公司開(kāi)展技術(shù)交流,不斷提高并改進(jìn)研究水平,解決研發(fā)生產(chǎn)中大數據分析應用與人工智能算法等實(shí)際問(wèn)題;針對公司在研究開(kāi)發(fā)中遇到的大數據分析應用與人工智能算法難題和公關(guān)項目,積極推薦合適的新技術(shù)、新算法。
雙方在大數據分析應用技術(shù)、人工智能算法等科研方向進(jìn)行了深度合作,組織完成了大數據分析與應用技術(shù)國家工程實(shí)驗室在鄭州數字創(chuàng )新中心簽約儀式,整合各方資源,發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢,努力實(shí)現機構共建、人才聯(lián)聘、數據和算法共享、人工智能成果共享的運行新機制。
  
●誠邀合作伙伴
金天弘開(kāi)始開(kāi)放合作伙伴注冊,注冊合作伙伴能夠把金天弘的產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)在某省地區或者大客戶(hù)進(jìn)行獨立銷(xiāo)售和服務(wù)公司及相關(guān)機構。通過(guò)與伙伴的合作,實(shí)現金天弘與合作伙伴共享資源,提高伙伴的產(chǎn)品及品牌競爭力,實(shí)現金天弘的服務(wù)和文化價(jià)值。
合作模式
申請合作伙伴注冊。
注冊合作伙伴與金天弘簽訂《金天弘合作伙伴授權合作協(xié)議》,享受金天弘為合作伙伴提供的優(yōu)惠政策,獲得金天弘提供的產(chǎn)品、技術(shù)、售前、實(shí)施、服務(wù)、市場(chǎng)等層面的全線(xiàn)支持。
合作伙伴應具備的條件
致力于本省地區或大客戶(hù)的應用交流。
樹(shù)立金天弘在當地良好的品牌形象,擴大金天弘品牌知名度。
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