一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统及预警方法技术方案

本申请公开了一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统及预警方法，涉及电池安全在线监测技术领域，热失控预警系统包括：若干探测装置一一设置于若干电池pack单元的壳体内；探测装置包含用于监测电池pack单元内部气压的压力检测模块、用于监测电芯泄压阀开启过程声响的声音检测模块、以及用于监测电池pack单元内部纳米粒子浓度的粒子检测模块；监测主机，其安装于电池簇内，监测主机一一连接于若干探测装置的所有检测模块；监测主机用于接收所有检测模块的监测信号，并用于在接收到异常信号时对外报警。本申请的热失控预警系统及预警方法，对每个电池pack单元进行单独监测，能够前置预警时间，且提高预警的准确率。且提高预警的准确率。且提高预警的准确率。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统及预警方法


[0001]本申请涉及电池安全在线监测
，具体涉及一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统及预警方法。

技术介绍

[0002]据不完全统计，近10年间，全球共发生40余起储能电站起火爆炸事故。其中90％以上的事故采用锂离子电池，且70％以上的储能电站起火爆炸事故大多发生在充电中或充电后的等待过程中，因此对锂离子电池储能电站进行有效安全监控的紧迫度显得尤为突出。
[0003]为了保证储能电站内的电池pack单元的内部能够进行高效的电化学反应，电芯以及电池pack单元均采用密封设计。目前整个锂离子电池密封等级可达IP65
‑
67。
[0004]相关技术中，如图1所示，储能舱通常由多个电池簇组成，每个电池簇包含一个BMS监测单元和多个电池pack单元，每个电池pack单元内部集成有若干电芯；当单个电芯发生热失控冲破电芯泄压阀后，逐步向周边蔓延，到达一定程度，电池pack单元内部温度和压力会逐步升高，并冲破pack泄压阀，此时温度升高的电池pack单元会将高温传递至其周围的电池pack单元，使得电池pack单元热失控逐渐蔓延，若不及时进行干预，则会发生储能舱级的热失控，造成严重的安全事故。
[0005]具体地，现有技术中的监测热失控的探测装置，以电池簇为单位，探测装置设置在电池簇内，每个电池簇对应设置一个探测装置。现有的探测装置主要采用烟雾报警的方式监测热失控风险。在实际检测过程中，由于电池pack单元被严格密封，现有的监控手段只能在电池pack单元的pack泄压阀开启后才能检测到电池pack单元的热失控风险；但是从电池pack单元热失控风险导致泄压阀开启，到发生起火或爆炸事故的时间非常短暂，因此留给消防抢险的处理时间有限，如果处理不当，电池很容易发生热失控蔓延甚至引发爆炸等大型安全事故。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统及预警方法，对每个电池pack单元进行单独监测，能够前置预警时间，且提高预警的准确率。
[0007]为达到以上目的，采取的技术方案是：一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统，所述电池储能舱包含若干电池簇，每个电池簇包含若干电池pack单元，每个电池pack单元包含若干电芯，所述热失控预警系统包括：
[0008]若干探测装置，一一设置于若干电池pack单元的壳体内；所述探测装置包含用于监测电池pack单元内部气压的压力检测模块、用于监测电芯泄压阀开启过程声响的声音检测模块、以及用于监测电池pack单元内部纳米粒子浓度的粒子检测模块；
[0009]监测主机，其安装于电池簇内，所述监测主机一一连接于若干探测装置的所有检测模块；所述监测主机用于接收所有检测模块的监测信号，并用于在接收到异常信号时对
外报警。
[0010]在上述技术方案的基础上，所述电池簇以及电池簇内的电池pack单元均具有相应编号，所述监测主机用于在对外报警的同时，还对外反馈相应的编号信息。
[0011]在上述技术方案的基础上，所述探测装置还包含用于监测特征气体浓度的特征气体检测模块。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述探测装置还包含用于加速电池pack单元内部特征气体流动的主动扰流件，所述主动扰流件采用电动风扇。
[0013]本申请还公开了一种上述热失控探测系统的预警方法，包含以下步骤：
[0014]S1：监测主机以t为小周期间隔对粒子检测模块、压力检测模块和声音检测模块所检测到的信号进行采集，每个大周期T内采集n次信号；n＝T/t；监测主机存储第i个大周期T内所采集到的所有信号；
[0015]S2：判断第i个大周期T内所采集到的信号是否有异常；若是，转S3；若否，令i＝i+1，并转S1；
[0016]S3：提取并保存第i个大周期所采集的异常信号；
[0017]S4：判断第i个大周期所保存的异常信号是否与第i
‑
1个大周期的异常信号有明显差异；若否，转S6；若是，转S5；
[0018]S5：异常次数加一，并判断异常次数是否大于3，若是，转S6，若否，令i＝i+1，并转S1；
[0019]S6：监测主机对外发送报警信号。
[0020]在上述技术方案的基础上，在步骤S1之前，还包含：设定T和t的时间长度，并对电池pack单元和电池簇进行编号；
[0021]在步骤S6中，还包含：监测主机对外发送隐患电池pack单元以及隐患电池pack单元所在电池簇的编码。
[0022]在上述技术方案的基础上，在步骤S1中，每个大周期T内，间隔小周期t，采集n次粒子检测模块、压力检测模块、声音检测模块的电信号参数，粒子浓度电信号数组为a1、a2、a3、
…
、a
n
，压力电信号数组为b1、b2、b3、
…
、b
n
，声音电信号数组为c1、c2、c3、
…
、c
n
，组建电信号矩阵【a1、a2、a3、
…
、a
n
；b1、b2、b3、
…
、b
n
；c1、c2、c3、
…
、c
n
】。
[0023]在上述技术方案的基础上，在步骤S2中，判断第i个大周期T内所采集到的信号是否有异常，包含：
[0024]监测主机将粒子浓度电信号数组【a1、a2、a3、
…
、a
n
】转换得到粒子浓度数组【A1、A2、A3、
…
、A
n
】；将压力电信号参数【b1、b2、b3、
…
、b
n
】转换得到压力值数组【B1、B2、B3、
…
、B
n
】；将声音电信号数组【c1、c2、c3、
…
、c
n
】转换得到声音信号数组【C1、C2、C3、
…
、C
n
】；
[0025]监测主机事先设置相应阈值，当【A1、A2、A3、
…
、A
n
】、【b1、b2、b3、
…
、b
n
】和【C1、C2、C3、
…
、C
n
】的后半段的每个信号对比于相应阈值均异常时，判定第i个大周期采集的信号异常。
[0026]在步骤S3中，提取并保存第i个大周期所采集的异常信号，包含：
[0027]用标准格式转换并保存异常信号，将【A1、A2、A3、
…
、A
n
】保存为粒子浓度异常数组【BA1、BA2、BA3、
…
、BA
n
】，将【B1、B2、B3、
…
、B
n
】保存为压力异常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统，所述电池储能舱(100)包含若干电池簇(10)，每个电池簇(10)包含若干电池pack单元(1)，每个电池pack单元(1)包含若干电芯(11)，其特征在于，所述热失控预警系统包括：若干探测装置(2)，一一设置于若干电池pack单元(1)的壳体内；所述探测装置(2)包含用于监测电池pack单元(1)内部气压的压力检测模块(22)、用于监测电芯泄压阀开启过程声响的声音检测模块(21)、以及用于监测电池pack单元(1)内部纳米粒子浓度的粒子检测模块(23)；监测主机(4)，其安装于电池簇(10)内，所述监测主机(4)一一连接于若干探测装置(2)的所有检测模块；所述监测主机(4)用于接收所有检测模块的监测信号，并用于在接收到异常信号时对外报警。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统，其特征在于：所述电池簇(10)以及电池簇(10)内的电池pack单元(1)均具有相应编号，所述监测主机(4)用于在对外报警的同时，还对外反馈相应的编号信息。3.如权利要求1所述的一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统，其特征在于：所述探测装置(2)还包含用于监测特征气体浓度的特征气体检测模块(24)。4.如权利要求3所述的一种锂离子电池储能舱的热失控预警系统，其特征在于：所述探测装置(2)还包含用于加速电池pack单元(1)内部特征气体流动的主动扰流件(26)，所述主动扰流件(26)采用电动风扇。5.一种如权利要求1所述热失控探测系统的预警方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：监测主机(4)以t为小周期间隔对粒子检测模块(23)、压力检测模块(22)和声音检测模块(21)所检测到的信号进行采集，每个大周期T内采集n次信号；n＝T/t；监测主机(4)存储第i个大周期T内所采集到的所有信号；S2：判断第i个大周期T内所采集到的信号是否有异常；若是，转S3；若否，令i＝i+1，并转S1；S3：提取并保存第i个大周期所采集的异常信号；S4：判断第i个大周期所保存的异常信号是否与第i
‑
1个大周期的异常信号有明显差异；若否，转S6；若是，转S5；S5：异常次数加一，并判断异常次数是否大于3，若是，转S6，若否，令i＝i+1，并转S1；S6：监测主机(4)对外发送报警信号。6.如权利要求5所述的所述热失控探测系统的预警方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包含：设定T和t的时间长度，并对电池pack单元(1)和电池簇(10)进行编号，在步骤S6中，还包含：监测主机(4)对外发送隐患电池pack单元(1)以及隐患电池pack单元(1)所在电池簇(10)的编码。7.如权利要求5所述的所述热失控探测系统的预警方法，其特征在于，在步骤S1中，每个大周期T内，间隔小周期t，采集n次粒子检测模块(23)、压力检测模块(22)、声音检测模块(21)的电信号参数，粒子浓度电信号数组为a1、a2、a3、
…
、a
n
，压力电信号数组为b1、b2、b3、
…
、b
n
，声音电信号数组为c1、c2、c3、
…
、c
n
，组建电信号矩阵【a1、a2、a3、
…
、a
n
；b1、b2、b3、
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、b
n
；c1、c2、c3、
…
、c
n
】。8.如权利要求7所述的所述热失控探测系统的预警方法，其特征在于，在步骤S2中，判
断第i个大周期T内所采集到的信号是否有异常，包含：监测主机(4)将粒子浓度电信号数组【a1、a2、a3、
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、a
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】转换得到粒子浓度数组【A1、A2、A3、
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、A
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】；将压力电信号参数【b1、b2、b3、
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、b
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】转换得到压力值数组【B1、B2、B3、
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、B
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】；将声音电信号数组【c1、c2、c3、
…
、c
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】转换得到声音信号数组【C1、C2、C3、
…
、C
n
】；监测主机(4)事先设置相应阈值，当【A1、A2、A3、
…
、A
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】、【b1、b2、b3、
…
、b
n
】和【C1、C2、C3、
…
、C
n
】的后半段的每个信号对比于相应阈值均异常时，判定第i个大周期采集的信号异常。在步骤S3中，提取并保存第i个大周期所采集的异常信号，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜富豪，刘伦，
申请(专利权)人：武汉云侦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：