一种电池热失控早期预警方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电池热失控早期预警方法和系统，方法包括：获取电池的特征信息；利用热失控预测策略判断所述电池是否处于潜在热失控状态，所述热失控预测策略的条件包括：实时电池的电压大于预设电池电压阈值；和/或实时电池的表面温度大于预设电池表面温度阈值；和/或实时气体质量浓度大于预设气体质量浓度阈值。通过该方法进行热失控分级预警，有利于及时消除热失控安全隐患，极大程度降低热失控发生概率。发生概率。发生概率。

An early warning method and system for battery thermal runaway

【技术实现步骤摘要】
一种电池热失控早期预警方法和系统


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种电池热失控早期预警方法和系统。

技术介绍

[0002]作为储能电站的核心设备，储能电池是实现储能电站削峰填谷、负荷补偿等功能的关键。电池能量密度大、使用寿命长，广泛用于各类电池储能技术中。然而在实际应用中，电池在遭遇机械滥用、电滥用和热滥用时，电池材料受到破坏产生异常发热现象，热量的不断积聚加剧内部放热化学反应的进行，形成正反馈，最终造成热失控。热失控过程中释放大量的热量和可燃性气体，当可燃性气体密度达到其爆炸极限，在外部高温的作用下会发生爆炸，严重影响储能电站的安全稳定运行。因此，迫切需要研究电池热失控特性，探究热失控早期预警方法，解决储能电站安全管控问题。
[0003]为尽早发现和解决电池故障导致的安全问题，可以开发电池热失控(TR)预报警系统，该系统的关键在于其预警模型。由于目前相关研究处于起步阶段，模型类型较多，监测对象及采集信号类型也不同。有学者提出利用非接触式红外测温传感器采集电池表面温度，建立三级预警模型；也有学者提出针对电池热失控温度变化、火焰、烟气等，采集温度、红外光源、CO/CO2浓度等信号建立模型；有学者重点针对电池热失控气体，筛选适用的气体传感器，建立多级预警模型。此外，有学者采用深度学习的方法，结合实际运行数据，针对电池电压进行故障预测；还有更多的新模型和新方法在不断提出。大部分模型的特征参数报警阈值缺乏足够的理论或实验数据作为支撑。因此，存在误报漏报率较高、缺乏广泛适用性等问题。
专利技术内容
[0004]为克服上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种电池热失控早期预警方法和系统。预警系统针对电池包或模组热灾害中较常见的电池单侧受热触发热失控问题，以锂电池单体为研究对象，通过实验研究电池电压、表面温度、气体浓度等参数的变化规律，分析其在热失控预警模型中较合理的报警范围，为相关预警系统的设计提供支撑。
[0005]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种电池热失控早期预警方法，包括：获取电池的特征信息；利用热失控预测策略判断所述电池是否处于潜在热失控状态，所述热失控预测策略的条件包括：实时电池的电压大于预设电池电压阈值；和/或实时电池的表面温度大于预设电池表面温度阈值；和/或实时气体质量浓度大于预设气体质量浓度阈值。
[0006]进一步地，所述利用热失控预测策略判断所述电池是否处于潜在热失控状态包括：若所述热失控预测策略的条件中至少一项成立，则判定所述电池处于所述潜在热失控状态。
[0007]进一步地，包括：在预设时间段内对电池的温度、电压以及气体质量浓度进行监控，得到温度监控数据、电压监控数据和气体质量浓度数据；根据所述温度监控数据、电压
监控数据和气体质量浓度数据确定所述电池的热失控预警等级，根据所述热失控预警等级对所述电池进行热失控预警处理。
[0008]进一步地，所述热失控预警等级包括一级预警等级，所述预设电池电压阈值包括第一预设电池电压阈值，所述预设电池表面温度阈值包括第一预设电池表面温度阈值，所述预设气体质量浓度阈值包括第一预设气体质量浓度阈值，若实时电池电压大于第一预设电池电压阈值；和/或实时电池表面温度大于第一预设电池表面温度阈值；和/或实时气体质量浓度大于第一预设气体质量浓度阈值，则确定所述电池的热失控预警等级为一级预警等级。
[0009]进一步地，所述热失控预警等级包括二级预警等级，所述预设电池电压阈值包括第二预设电池电压阈值，所述预设电池表面温度阈值包括第二预设电池表面温度阈值，所述预设气体质量浓度阈值包括第二预设气体质量浓度阈值，若实时电池电压大于第二预设电池电压阈值；和/或实时电池表面温度大于第二预设电池表面温度阈值；和/或实时气体质量浓度大于第二预设气体质量浓度阈值，则确定所述电池的热失控预警等级为二级预警等级。
[0010]进一步地，所述根据所述热失控预警等级对所述电池进行热失控预警，包括以下一种或两种：所述热失控预警等级为一级预警等级时，发出对应的安全预警信号；所述热失控预警等级为二级预警等级时，发出对应的安全预警信号并启动自动灭火装置。
[0011]一种电池热失控早期预警系统，包括电池和电池箱，所述电池放置于所述电池箱内，还包括：
[0012]电池管理系统，用于获取电池的特征信息；
[0013]实时诊断系统，用于获取电池管理系统实时采集的电池热失控特征数据，并根据所述电池热失控特征数据获取是否发生热失控的实时诊断结果；
[0014]预警系统，根据所述实时诊断结果，判断是否发生热失控，并在判断发生热失控时进行预警。
[0015]进一步地，所述电池管理系统包括：
[0016]气体传感器，所述气体传感器用于实时监测气体的浓度值，所述气体传感器和实时诊断系统电性连接；所述气体传感器用于实时检测电池释放出的氢气的气体浓度，并将检测到的实时氢气气体浓度传递给诊断系统，诊断系统根据气体浓度数值判断电池是否处于热失控状态。
[0017]电压传感器，所述电压传感器用于实时检测电池的电压，所述电压检测器和实时诊断系统电性连接，所述电压传感器用于实时检测电池的电压，并将检测到的实时电池的电压传递给诊断系统，诊断系统根据电压数值判断电池是否处于热失控状态。
[0018]温度传感器，所述温度传感器用于实时检测电池的温度，所述温度传感器和实时诊断系统电性连接，所述温度传感器用于实时检测电池的温度，并将检测到的实时电池的温度传递给诊断系统，诊断系统根据电压数值判断电池是否处于热失控状态。
[0019]进一步地，所述预警系统包括热失控预测模块，所述热失控预测模块用于利用潜在热失控模型分析所述电池的热失控预警等级。
[0020]进一步地，还包括灭火模块，所述电池的热失控预警等级分为一级预警等级和二级预警等级，所述热失控预警等级为二级预警等级时，灭火模块启动，其中自动灭火装置包
括热气溶胶灭火模块。通过灭火装置的设置，对电池箱电池火情事故的火情进行控制，快速扑灭火灾，有利于保障公众的生命安全，降低财产损失。
[0021]一种电池装置，包括如上所述的电池热失控早期预警方法或者包括如上所述的动力电池早期热失控预警系统。
[0022]一种车辆，包括如上所述的电池热失控早期预警方法或者包括如上所述的动力电池早期热失控预警系统。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1)通过基于简单易获取的电池实时温度、电压和气体浓度特征数据，利用预设的热失控预警模型实现过热诱发热失控场景下的分级预警处理。通过该方法进行热失控分级预警，有利于及时消除热失控安全隐患，极大程度降低热失控发生概率。
[0025]2)通过灭火装置的设置，对电池箱电池火情事故的火情进行控制，快速扑灭火灾，有利于保障公众的生命安全，降低财产损失。
附图说明
[0026]图1为锂电池过充至泄压阀开启电压电流监测图；
[0027]图2为锂电池过充至热失控燃烧红外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池热失控早期预警方法，其特征在于，包括：获取电池的特征信息；利用热失控预测策略判断所述电池是否处于潜在热失控状态，所述热失控预测策略的条件包括：实时电池的电压大于预设电池电压阈值；和/或实时电池的表面温度大于预设电池表面温度阈值；和/或实时气体质量浓度大于预设气体质量浓度阈值。2.根据权利要求1所述的一种电池热失控早期预警方法，其特征在于：所述利用热失控预测策略判断所述电池是否处于潜在热失控状态包括：若所述热失控预测策略的条件中至少一项成立，则判定所述电池处于所述潜在热失控状态。3.根据权利要求2所述的一种电池热失控早期预警方法，其特征在于，包括：在预设时间段内对电池的温度、电压以及气体质量浓度进行监控，得到温度监控数据、电压监控数据和气体质量浓度数据；根据所述温度监控数据、电压监控数据和气体质量浓度数据确定所述电池的热失控预警等级，根据所述热失控预警等级对所述电池进行热失控预警处理。4.根据权利要求3所述的一种电池热失控早期预警方法，其特征在于，所述热失控预警等级包括一级预警等级，所述预设电池电压阈值包括第一预设电池电压阈值，所述预设电池表面温度阈值包括第一预设电池表面温度阈值，所述预设气体质量浓度阈值包括第一预设气体质量浓度阈值，若实时电池电压大于第一预设电池电压阈值；和/或实时电池表面温度大于第一预设电池表面温度阈值；和/或实时气体质量浓度大于第一预设气体质量浓度阈值，则确定所述电池的热失控预警等级为一级预警等级。5.根据权利要求4所述的一种电池热失控早期预警方法，其特征在于，所述热失控预警等级包括二级预警等级，所述预设电池电压阈值包括第二预设电池电压阈值，所述预设电池表面温度阈值包括第二预设电池表面温度阈值，所述预设气体质量浓度阈值包括第二预设气体质量浓度阈值，若实时电池电压大于第二预设电池电压阈值；和/或实时电池表面温度大于第二预设电池表面温度阈值；和/或实时气体质量浓度大于第二预设气体质量浓度阈值，则确定所述电池的热失控预警等级为二级预警等级。6.根据权利要求5所述的一种电池热...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛慧，董新生，张峰，朱卫东，黄颉，
申请(专利权)人：国网智慧能源交通技术创新中心苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：