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使用声音发现即将发生的锂离子电池故障

2024-11-18 08:27:00 英文原文

美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员提出了一种锂离子电池火灾预警系统。

锂离子电池火灾的本质是,当烟雾触发传统烟雾警报器时,火灾可能已经开始。它们的温度也往往比普通火焰快得多。根据NIST 表示:“电池可以喷出高达 1,100°C (2,012°F) 的火焰,几乎与喷灯一样热,大约一秒钟即可达到该温度。”

电池火灾会带来严重的风险。众所周知,这些装置可以在任何地方燃烧。船舶至客舱飞机如果不及时处理,可能会酿成灾难。

因此,提前几分钟通知潜在的灾难性故障将非常有帮助。

事情可能会出错的一个迹象是,当硬电池盒中的安全阀破裂以释放单元内化学反应引起的压力时。NIST 将其描述为“一种独特的点击嘶嘶声,有点像打开一瓶苏打水的声音。”

虽然之前的研究已经注意到这种声音,但将其用作早期预警系统的问题是,存在很多类似的声音,例如回形针掉落的声音。研究人员面临的挑战是消除误报。

解决方案来自机器学习。NIST 团队从 38 个爆炸电池中获取音频,并调整音调和速度,创建了 1,000 多个音频样本,然后可以使用这些样本来向软件教授安全阀破裂的声音。随后,94% 的时间都检测到电池过热。

NIST 团队成员之一 Wai Cheong “Andy” Tam 表示:“我尝试使用各种不同的噪音来混淆算法,从人们走路的录音到关门的录音,再到打开可乐罐的录音。只有少数噪音混淆了算法。”探测器。”

随着锂离子电池出现在更多环境中,预警系统(即使只提供一分钟左右)将是一项受欢迎的创新。NIST 认为,一旦完全开发出来,该警报器可能会进入家庭、办公楼和电动汽车停车场。NIST 团队指出,安全阀在测试中提前了两分钟通知,但计划继续使用更广泛的电池进行研究。

NIST 表示:“与锂离子电池建立健康关系的关键可能只是仔细倾听。”®

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摘要

美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的研究人员利用机器学习开发了一种锂离子电池火灾预警系统。该系统可识别安全阀因内部压力而破裂时发出的独特声音,从而在烟雾出现之前发出提前通知。测试表明,使用这种基于音频的检测方法可以检测到 94% 的过热电池。NIST 的目标是,一旦这项技术得到充分开发,就能将其整合到家庭、办公楼和电动汽车停车场中。