一种多传感的线型探测器的制作方法

1.本发明属于火灾探测技术领域，涉及到一种多传感的线型探测器，特别涉及一种用于锂电池模组热失控的多传感的线型探测器。


背景技术：

2.随着社会经济发展，对能源提出了更高的要求，锂离子电池凭借其优异的性能、成熟的技术得到了大量的应用。其安全性日益受到人们的重视，热失控是电池安全研究中的一个关键问题。
3.现有技术主要是在电池模组能放置一个点式探测器，通过对温度、烟雾、co或h2气体的探测达到设定阈值后报警。这种方式的缺点是因电池模组空间狭小，点式探测器只能安装在一侧，导致在不利位置出现热失控时点型探测器的响应险情的时间增加。同时，气体探测器所用寿命较短造成产品使用周期短需要更换及标定。
4.中国专利号2019105295223的专利公开了一种基于锂电池安全阀开启声信号检测的热失控预警方法，首先在储能电池舱内构建识别安全阀开启声信号的识别分类器；接着采集电池舱内声信号，对所述声信号进行去噪处理；将去噪处理后的声信号输入至所述识别分类器，输出是否预警的分类结果，该发明将锂电池安全阀开启声信号作为热失控预警信号。这种方式的缺点是易受到外界声音干扰而产生误报警、无法区分出来具体是那个电池模组热失控，就无法更有针对性地实施灭火和降温措施。
5.因此，存在对现有探测器进行改进的需求，做到可靠的提前预警、精准的定位而有效避免热失控的蔓延。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供一种能准确识别热失控的具体电池模组的多传感的线型探测器，包括音频探测回路和线型温度探测回路，其中所述音频探测回路包括感温电缆及分别连接在其两端音频采集单元和测声单元，所述线型温度探测回路包括所述感温电缆及分别连接在其两端的信号采集与处理单元和终端电阻单元，所述音频采集单元和信号采集与处理单元之间通过通信连接。
7.优选的，所述感温电缆包括一个正导电线和一个负导电线及它们之间设置ntc热敏特性的热敏感温材料；所述终端电阻单元包括一电阻及与其串联的一正向二极管，所述测声单元包括一麦克风及与其串联的一反向二极管，所述终端电阻单元和所述测声单元并联在所述正导电线和负导电线末端，所述信号采集与处理单元交替控制所述音频探测回路和所述线型温度探测回路分别监测音频信号和环境温度。
8.优选的，所述感温电缆还包括一外护套。
9.优选的，所述感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内。
10.优选的，所述感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内电池安全阀的正上方。
11.优选的，所述感温电缆包括一个正导电线、一个负导电线和一个音频线，所述正导电线和负导电线之间设置ntc热敏特性的热敏感温材料，所述音频线外包覆一绝缘层；所述终端电阻单元包括一电阻，并联在所述正导电线和负导电线的末端；所述测声单元包括一麦克风，且并联在所述负导电线和音频线的末端。
12.优选的，所述感温电缆还包括一外护套。
13.优选的，所述感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内。
14.优选的，所述感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内电池安全阀的正上方。
15.本发明通过音频探测回路和线型温度探测回路分别探测防护区域内环境声音和环境温度，并综合分析判断能准确地识别具体发生火灾的防护区域，尤其是将感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内，能够精准地识别具体发生热失控的锂电池模组，这样可靠的提前预警、精准的定位从而有效避免热失控的蔓延。
附图说明
16.图1为实施例一提供的一种多传感的线型探测器结构示意图；图2为实施例二提供的一种多传感的线型探测器结构示意图。
实施方式
17.下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种多传感的线型探测器进行详细说明。
实施例一
18.如图1所示，为一种多传感的线型探测器的结构示意图，该线型探测器包括一根含两条导电线芯的感温电缆2及分别连接在其两端的信号处理装置1和终端装置3；其中终端装置3可以是与常规的感温火灾探测器兼容的终端盒，或是与感温电缆2一起封装且连接在其一端的终端盒。
19.感温电缆2中的两条导电线芯为一个正导电线8和一个负导电线9；正导电线8和负导电线9各自的一端分别连接到信号处理装置1的正导电线端子和负导电线端子，另一端分别连接到终端装置3的正导电线端子和负导电线端子；正导电线8和负导电线9可以分别包覆材料层10，所包覆的材料层10是具有ntc热敏特性的热敏感温材料；感温电缆2的最外层为外护套层。
20.终端装置3内部包括终端电阻单元4和测声单元5。终端电阻单元4由电阻11及正向二极管12组成，测声单元5由麦克风13及反向二极管14组成。电阻11的一端与正向二极管12负极串联连接、麦克风13负的一端与反向二极管14正极串联连接。正向二极管12的正极与反向二极管14的负极连接在终端装置3的正导电线端子上、电阻11与麦克风13的另一端连接在负导电线端子上。
21.信号处理装置1包括音频采集单元6和信号采集与处理单元7。音频采集单元6和信号采集与处理单元7可以分别通过信号处理装置1的正线端子与负线端子并联连接到感温电缆2的正导电线和负导电线上，且音频采集单元6和信号采集与处理单元7之间例如通过
有线或无线的方式进行通信连接以传输音频信号或音频转化信号。
22.探测器在正常运行时，由信号采集与处理单元7发出正极电压经由感温电缆2的正导电线8到终端装置3的正极端子，因反向二极管14反向连接所以测声单元5不导通，而正向二极管12正向连接电流经正向二极管12与电阻11从终端装置3的负极端子，感温电缆2的负导电线9流回信号采集与处理单元7。
23.当信号采集与处理单元7采样环境温度时，信号采集与处理单元7通过检测的正导电线8与负导电线9之间的电阻值对应于正负导电线之间的热敏材料的电阻值的检测结果计算出热敏材料的电阻值。由于终端电阻单元4的电阻值已知，则可以通过电阻值的检测结果计算出热敏材料的电阻值，进而通过热敏材料的电学特性计算出感温电缆2所处的环境温度。
24.当信号采集与处理单元7采样环境温度t1时间后，信号采集与处理单元7控制切断其与采样通路，然后采样通路接入音频采集单元6进行音频信号采样，这时音频采集单元6经信号处理装置1的负极端子输出正电压经由感温电缆2的负导电线9到终端装置3的负极端子，因正向二极管12反向连接所以终端单元4不导通，而反向二极管14正向连接电流经麦克风13与反向二极管14从终端装置3的正极端子，感温电缆2的正导电线8流回音频采集单元6。在采样音频信号t2时间后，信号采集与处理单元7控制切断音频采集单元6与采样通路连接，又切换至信号采集与处理单元7采样环境温度状态，如此循环往复，t1时间段采样环境温度，t2时间段内采样音频信号，
…
。
25.信号处理装置1根据上述两个信号实时进行综合判断，如果均未超过其相应地设定阈值，则显示为正常监视状态。
26.由于感温电缆2是安装在电池模组内电池安全阀的正上方，当模组内任一块电池出现故障，其内部压力增高当超过安全阀开启压力时安全阀打开有气流喷出，且探测器在t2时间段内，麦克风13把采集到的安全阀打开时的声音和/或气流喷出时的声音经音频采集单元6采样放大后发送至信号采集与处理单元7，如果该采样音频信号达到其设定阈值则输出预警信号。同时在接下来的t1时间段内，采样环境温度达到其设定阈值（若此时间段内感温电缆2的部分或全部位置受喷出热气流影响，导致温度足够高，使感温电缆2中ntc热敏材料阻值降低，导致正负导电线之间诸如电阻值的电参数发生快速变化），此时探测器输出火灾预警或火警。
实施例
27.如图2所示，为一种多传感的线型探测器的结构示意图，该线型探测器包括一根包括三条导电线芯的感温电缆2
´
及分别连接在其两端的信号处理装置1
´
和终端装置3
´
；其中终端装置3
´
可以是与常规的感温火灾探测器兼容的终端盒，或是与感温电缆2
´
一起封装且连接在其一端的终端盒。
28.感温电缆2
´
中的三条导电线芯分别为一个正导电线8、一个负导电线9和音频线15。正导电线8和负导电线9、音频线15各自的一端分别连接到信号处理装置1
´
的正导电线端子和负导电线端子、音频线端子，它们的另一端分别连接到终端装置3
´
的正导电线端子和负导电线端子、音频线端子。正导电线8和负导电线9可以分别包覆材料层10，正导电线8和负导电线9中的一个所包覆的材料层10是具有ntc热敏特性的热敏感温材料，音频线15包
覆绝缘层16，绝缘层16可以是通用的绝缘材料如pvc、pp、pe等，感温电缆2的最外层为外护套层。
29.终端装置3
´
包括终端电阻单元4
´
和测声单元5
´
。终端电阻单元4
´
由电阻11组成，测声单元5
´
由麦克风13组成。电阻11一端与正导电线8连接，其另一端与负导电线9连接；麦克风13一端与音频线15连接，其另一端与负导电线9连接。
30.信号处理装置1
´
包括音频采集单元6和信号采集与处理单元7。音频采集单元6和信号采集与处理单元7可以分别通过信号处理装置1
´
的正线端子与负线端子、测声端子连接到感温电缆2的正导电线8和负导电线9、音频线15上，音频采集单元6和信号采集与处理单元7之间通过有线或无线的方式进行通信连接以传输音频信号或音频转化信号。
31.探测器在正常运行时，由信号采集与处理单元7发出正极电压经由感温电缆2的正导电线8到终端装置3的正极端子，电流经电阻11从终端装置3的负极端子，感温电缆2的负导电线9流回信号采集与处理单元7。
32.当信号采集与处理单元7采样环境温度时，信号采集与处理单元7通过检测的正导电线8与负导电线9之间的电阻值对应于正负导电线之间的热敏材料的电阻值的检测结果计算出热敏材料的电阻值。由于终端电阻单元4
´
的电阻值已知，则可以通过电阻值的检测结果计算出热敏材料的电阻值，进而通过热敏材料的电学特性计算出感温电缆2
´
所处的环境温度。
33.同时，音频采集单元6经信号处理装置1
´
的测声端子输出电压经由感温电缆2
´
的音频线15到终端装置3的测声端子，电流经麦克风13从终端装置3
´
的负极端子，感温电缆2
´
的负导电线9流回音频采集单元6。
34.信号处理装置1
´
实时根据上述采样的环境温度和音频信号进行综合判断，如果均未达到相应地设定阈值，则显示为正常监视状态。
35.由于感温电缆2
´
是安装在电池模组内电池安全阀的正上方，当模组内任一块电池出现故障，其内部压力增高当超过安全阀开启压力时安全阀打开有气流喷出，这时刻麦克风13把采集到的安全阀打开时的声音和/或气流喷出时的声音经音频采集单元6采样放大后发送至采集与处理单元7，如果该采样音频信号达到其设定阈值则输出预警信号。同时采样环境温度达到其设定阈值（若此时间段内感温电缆2
´
的部分或全部位置受喷出热气流影响，导致温度足够高，使感温电缆2
´
中ntc热敏材料阻值降低，导致正负导电线之间诸如电阻值的电参数发生快速变化），此时探测器输出火灾预警或火警。
36.以上结合附图和实施技术方案对本发明进行了说明，但应能理解，本领域技术人员可在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下对本发明进行变化或改进，但均应落入本发明技术方案的保护。

技术特征：
1.一种多传感的线型探测器，其特征在于：包括音频探测回路和线型温度探测回路，其中所述音频探测回路包括感温电缆及分别连接在其两端音频采集单元和测声单元，所述线型温度探测回路包括所述感温电缆及分别连接在其两端的信号采集与处理单元和终端电阻单元，所述音频采集单元和信号采集与处理单元之间通过通信连接。2.根据权利要求1所述的多传感的线型探测器，其特征在于：所述感温电缆包括一个正导电线和一个负导电线及它们之间设置ntc热敏特性的热敏感温材料；所述终端电阻单元包括一电阻及与其串联的一正向二极管，所述测声单元包括一麦克风及与其串联的一反向二极管，所述终端电阻单元和所述测声单元并联在所述正导电线和负导电线末端，所述信号采集与处理单元交替控制所述音频探测回路和所述线型温度探测回路分别监测音频信号和环境温度。3.根据权利要求1或2所述的多传感的线型探测器，其特征在于：所述感温电缆还包括一外护套。4.根据权利要求3所述的多传感的线型探测器，其特征在于：所述感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内。5.根据权利要求4所述的多传感的线型探测器，其特征在于：所述感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内电池安全阀的正上方。6.根据权利要求1所述的多传感的线型探测器，其特征在于：所述感温电缆包括一个正导电线、一个负导电线和一个音频线，所述正导电线和负导电线之间设置ntc热敏特性的热敏感温材料，所述音频线外包覆一绝缘层；所述终端电阻单元包括一电阻，并联在所述正导电线和负导电线的末端；所述测声单元包括一麦克风，且并联在所述负导电线和音频线的末端。7.根据权利要求6所述的多传感的线型探测器，其特征在于：所述感温电缆还包括一外护套。8.根据权利要求7所述的多传感的线型探测器，其特征在于：所述感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内。9.根据权利要求8所述的多传感的线型探测器，其特征在于：所述感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内电池安全阀的正上方。

技术总结
本发明提供一种多传感的线型探测器，包括音频探测回路和线型温度探测回路，其中所述音频探测回路包括感温电缆及分别连接在其两端音频采集单元和测声单元，所述线型温度探测回路包括所述感温电缆及分别连接在其两端的信号采集与处理单元和终端电阻单元，所述音频采集单元和信号采集与处理单元之间通过通信连接。通过音频探测回路和线型温度探测回路分别探测防火区域内环境声音和环境温度，并综合分析判断能准确地识别具体发生火灾的防火区域，尤其是将感温电缆及其连接测声单元和终端电阻单元设置于锂电池模组内，能够精准地识别具体发生热失控的锂电池模组，这样可靠的提前预警、精准的定位从而有效避免热失控的蔓延。精准的定位从而有效避免热失控的蔓延。精准的定位从而有效避免热失控的蔓延。


技术研发人员：曾学义 邹志武 田春芳
受保护的技术使用者：邹志武 田春芳
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/6/12