一种电动船舶电池系统热失控的处理方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电动船舶电池系统热失控的处理方法、系统及装置。本发明专利技术针对电池系统的不同热失控阶段采取不同的处理方法，根据烟雾传感器检测的烟雾浓度、电池包不同检测点的温度信号和电池包极耳的电压信号对不同阶段的热失控进行分级处理。若满足一级处理条件且不满足二级处理条件，则控制轴流风机低速运行以对电池包进行强制通风散热。若满足二级处理条件且不满足三级处理条件，则控制电池管理系统切断电池包的电能输出并控制轴流风机高速运行。若满足三级处理条件，则控制电池抛弃装置将电池包抛入水中进行快速灭火，可在最短时间内最大程度降低电池包起火对船舶带来的危害。而且，废弃的电池包可以经过打捞消除对水质的污染。

A Thermal Out-of-Control Processing Method, System and Device for Battery System of Electric Ship

The invention discloses a treatment method, system and device for thermal runaway of electric ship battery system. The invention adopts different processing methods for different thermal runaway stages of battery system, and classifies thermal runaway stages according to smoke concentration detected by smoke sensor, temperature signal at different detection points of battery pack and voltage signal of battery pack ear. If the first-stage treatment condition is satisfied and the second-stage treatment condition is not satisfied, the low-speed operation of the axial-flow fan is controlled to conduct forced ventilation and heat dissipation for the battery pack. If the secondary treatment condition is satisfied and the tertiary treatment condition is not satisfied, the battery management system is controlled to cut off the power output of the battery pack and control the high-speed operation of the axial flow fan. If the three-stage treatment conditions are satisfied, the control of the battery discarding device will throw the battery pack into the water for rapid fire extinguishing, which can minimize the damage caused by the battery pack fire to the ship in the shortest time. Moreover, waste battery packs can be salvaged to eliminate water pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种电动船舶电池系统热失控的处理方法、系统及装置
本专利技术涉及电动船舶领域，特别是涉及一种电动船舶电池系统热失控的处理方法、系统及装置。
技术介绍
随着节能环保理念的推进，内河航运船舶的污染问题越来越受到人们的关注。传统船舶采用柴油内燃机的方式驱动，虽然功率较大，但对环境造成了一定的危害。尤其是当柴油发生泄漏时对河流水质造成极为严重的污染。因此，必须加快清洁能源在船舶上的推广，并设计合理的动力系统故障处理办法。作为一种重要的、理想的新兴产品，电动船舶基本上可以满足以上条件，符合航运业积极推动新能源动力应用的大趋势。现阶段应用较多的是磷酸铁锂电池和三元锂离子电池。由于船舶具有较大的载重量，对功率密度需求较高，并且根据内河航运的特点，一般要求电动船舶的续驶里程达到500公里以上。因此，电动船舶动力电池系统一般采用多电池箱的形式，总重量从几吨到十几吨不等，储能量达到100kWh到2500kWh。电动船舶具有污染小、安全性好、推进效率高、成本低、结构简单等优点，但由于动力电池组的不一致性、充放电条件的不确定性、船舶在运营过程中外界环境的复杂性等原因，电动船舶动力电池系统可能具有“热失控”的安全隐患。热失控的表现形式通常有冒烟和起火等。对于冒烟的情况而言，热失控发生时，电池内部化学反应会产生大量的气体，气体冲出电池安全阀或者冲破壳体，随之带出电池内部活性物质，就表现为电池冒烟。对于起火的情况而言，事故中的起火一般是由于电池内部电解液及其分解产物被点燃造成的。在实际情况下，热失控包括变形、排气、漏液、冒烟、起火等多个阶段。但是，现有技术并没有针对电池系统的不同热失控阶段采取不同的处理方法。在起火后的处理方面，现有灭火剂均无法及时有效的扑灭动力电池的火焰。干粉灭火装置会产生较大量的粉尘，会造成电池箱的严重污染；泡沫灭火装置也会造成较大的污染；二氧化碳等惰性气体需要在较高的压力下工作，在船舶上装载和运输具有一定的安全隐患。根据FAA的调查结果显示，锂离子电池一旦出现燃烧的情况，只有在它消耗完后，燃烧才能够被熄灭，目前采用的Halon-1301灭火剂(主要成分是七氟丙烷)对熄灭锂电池燃烧作用甚微。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电动船舶电池系统热失控的处理方法、系统及装置，针对电池系统的不同热失控阶段采取不同的处理方法，且在电池起火后能够自动将电池包抛入水中进行快速灭火，从而在最短时间内最大程度降低电池包起火对船舶带来的危害。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种电动船舶电池系统热失控的处理方法，所述处理方法包括：获取对应电池包设置的烟雾传感器检测的烟雾浓度、电池包不同检测点的温度信号和电池包极耳的电压信号；根据所述电压信号确定电池包极耳的电压的降低速率；根据所述温度信号判断是否满足一级处理条件，获得第一判断结果；当第一判断结果表示满足一级处理条件时，根据所述温度信号和所述降低速率判断是否满足二级处理条件，获得第二判断结果；当第二判断结果表示不满足二级处理条件时，则发出低速强制通风指令，以使对应电池包设置的轴流风机低速运行；当第二判断结果表示满足二级处理条件时，根据所述温度信号和所述烟雾浓度判断是否满足三级处理条件，获得第三判断结果；当第三判断结果表示不满足三级处理条件时，则发出切断电流指令和高速强制通风指令，所述切断电流指令用于使电池管理系统切断所述电池包的电能输出，所述高速强制通风指令用于使所述轴流风机高速运行；当第三判断结果表示满足三级处理条件时，则发出电池入水指令，以使电池抛弃装置将所述电池包抛入水中。可选的，所述一级处理条件为任一检测点的温度信号大于第一温度阈值，且温度信号大于所述第一温度阈值的检测点的温升速率大于第一温升阈值；所述二级处理条件为任一检测点的温度信号大于第二温度阈值，温度信号大于所述第二温度阈值的检测点的温升速率大于第二温升阈值，且所述降低速率大于电压降速率阈值；所述三级处理条件为任一检测点的温度信号大于第三温度阈值，且所述烟雾浓度大于烟雾浓度阈值。可选的，当第二判断结果表示不满足二级处理条件时，则发出第一报警指令以控制报警器发出第一报警声音；当第三判断结果表示不满足三级处理条件时，则发出第二报警指令以控制报警器发出第二报警声音；当第三判断结果表示满足三级处理条件时，则发出第三报警指令以控制报警器发出第三报警声音。一种电动船舶电池系统热失控的处理系统，所述处理系统包括：数据获取模块，用于获取对应电池包设置的烟雾传感器检测的烟雾浓度、电池包不同检测点的温度信号和电池包极耳的电压信号；降低速率确定模块，用于根据所述电压信号确定电池包极耳的电压的降低速率；第一判断模块，用于根据所述温度信号判断是否满足一级处理条件，获得第一判断结果；第二判断模块，用于当第一判断结果表示满足一级处理条件时，根据所述温度信号和所述降低速率判断是否满足二级处理条件，获得第二判断结果；低速强制通风模块，用于当第二判断结果表示不满足二级处理条件时，则发出低速强制通风指令，以使对应电池包设置的轴流风机低速运行；第三判断模块，用于当第二判断结果表示满足二级处理条件时，根据所述温度信号和所述烟雾浓度判断是否满足三级处理条件，获得第三判断结果；断电及高速通风模块，用于当第三判断结果表示不满足三级处理条件时，则发出切断电流指令和高速强制通风指令，所述切断电流指令用于使电池管理系统切断所述电池包的电能输出，所述高速强制通风指令用于使所述轴流风机高速运行；电池入水模块，用于当第三判断结果表示满足三级处理条件时，则发出电池入水指令以使电池抛弃装置将电池包抛入水中。可选的，所述处理系统还包括：第一报警触发模块，用于当第二判断结果表示不满足二级处理条件时，发出第一报警指令以控制报警器发出第一报警声音；第二报警触发模块，用于当第三判断结果表示不满足三级处理条件时，发出第二报警指令以控制报警器发出第二报警声音；第三报警触发模块，用于当第三判断结果表示满足三级处理条件时，发出第三报警指令以控制报警器发出第三报警声音。一种电动船舶电池系统热失控的处理装置，所述处理装置包括：烟雾传感器、温度传感器组、电压传感器、电池抛弃装置和处理器，其中，所述烟雾传感器对应电池包设置，所述烟雾传感器用于检测烟雾浓度；所述温度传感器组设于电池包，所述温度传感器组用于检测所述电池包不同检测点的温度信号；所述电压传感器与所述电池包的极耳连接，所述电压传感器用于检测所述电池包极耳的电压；所述电池包设置在所述电池抛弃装置上，且所述烟雾传感器、所述温度传感器组、所述电压传感器和所述电池抛弃装置均与所述处理器连接，所述处理器用于根据所述的处理方法对电动船舶电池系统热失控进行处理。可选的，所述处理装置还包括报警器，所述处理器用于根据所述的处理器方法控制所述报警器发出报警信息。可选的，所述电池抛弃装置包括：电池架、锁止机构、电机、可升降托盘和可伸缩机构，其中，所述电池架的底部开口，所述电池包对应所述电池架的底部开口设于所述电池架上，所述锁止机构设于所述电池包的锁孔内，所述电机与所述处理器连接，所述锁止机构与所述电机连接；所述可升降托盘的支撑面包括若干滚轮，所述可升降托盘对应所述电池架的底部开口设置，且所述可升降托盘与所述处理器连接；所述可伸缩机构对应所述电池包的一个端面设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动船舶电池系统热失控的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：获取对应电池包设置的烟雾传感器检测的烟雾浓度、电池包不同检测点的温度信号和电池包极耳的电压信号；根据所述电压信号确定电池包极耳的电压的降低速率；根据所述温度信号判断是否满足一级处理条件，获得第一判断结果；当第一判断结果表示满足一级处理条件时，根据所述温度信号和所述降低速率判断是否满足二级处理条件，获得第二判断结果；当第二判断结果表示不满足二级处理条件时，则发出低速强制通风指令，以使对应电池包设置的轴流风机低速运行；当第二判断结果表示满足二级处理条件时，根据所述温度信号和所述烟雾浓度判断是否满足三级处理条件，获得第三判断结果；当第三判断结果表示不满足三级处理条件时，则发出切断电流指令和高速强制通风指令，所述切断电流指令用于使电池管理系统切断所述电池包的电能输出，所述高速强制通风指令用于使所述轴流风机高速运行；当第三判断结果表示满足三级处理条件时，则发出电池入水指令，以使电池抛弃装置将所述电池包抛入水中。

【技术特征摘要】
1.一种电动船舶电池系统热失控的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：获取对应电池包设置的烟雾传感器检测的烟雾浓度、电池包不同检测点的温度信号和电池包极耳的电压信号；根据所述电压信号确定电池包极耳的电压的降低速率；根据所述温度信号判断是否满足一级处理条件，获得第一判断结果；当第一判断结果表示满足一级处理条件时，根据所述温度信号和所述降低速率判断是否满足二级处理条件，获得第二判断结果；当第二判断结果表示不满足二级处理条件时，则发出低速强制通风指令，以使对应电池包设置的轴流风机低速运行；当第二判断结果表示满足二级处理条件时，根据所述温度信号和所述烟雾浓度判断是否满足三级处理条件，获得第三判断结果；当第三判断结果表示不满足三级处理条件时，则发出切断电流指令和高速强制通风指令，所述切断电流指令用于使电池管理系统切断所述电池包的电能输出，所述高速强制通风指令用于使所述轴流风机高速运行；当第三判断结果表示满足三级处理条件时，则发出电池入水指令，以使电池抛弃装置将所述电池包抛入水中。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述一级处理条件为任一检测点的温度信号大于第一温度阈值，且温度信号大于所述第一温度阈值的检测点的温升速率大于第一温升阈值；所述二级处理条件为任一检测点的温度信号大于第二温度阈值，温度信号大于所述第二温度阈值的检测点的温升速率大于第二温升阈值，且所述降低速率大于电压降速率阈值；所述三级处理条件为任一检测点的温度信号大于第三温度阈值，且所述烟雾浓度大于烟雾浓度阈值。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，当第二判断结果表示不满足二级处理条件时，则发出第一报警指令以控制报警器发出第一报警声音；当第三判断结果表示不满足三级处理条件时，则发出第二报警指令以控制报警器发出第二报警声音；当第三判断结果表示满足三级处理条件时，则发出第三报警指令以控制报警器发出第三报警声音。4.一种电动船舶电池系统热失控的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：数据获取模块，用于获取对应电池包设置的烟雾传感器检测的烟雾浓度、电池包不同检测点的温度信号和电池包极耳的电压信号；降低速率确定模块，用于根据所述电压信号确定电池包极耳的电压的降低速率；第一判断模块，用于根据所述温度信号判断是否满足一级处理条件，获得第一判断结果；第二判断模块，用于当第一判断结果表示满足一级处理条件时，根据所述温度信号和所述降低速率判断是否满足二级处理条件，获得第二判断结果；低速强制通风模块，用于当第二判断结果表示不满足二级处理条件时，则发出低速强制通风指令，以使对应电池包设置的轴流风机低速运行；第三判断模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震坡，张照生，王秋诗，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11