CN109316687B - 一种电池系统的灭火方法及电池系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种电池系统的灭火方法及电池系统，能够提高电池系统的安全性。本申请实施例中的电池系统包括电池管理系统BMS、电池模组、气体传感器和灭火装置。BMS从气体传感器接收气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值，根据易燃易爆气体的浓度值确定存在安全风险的目标气体传感器及目标气体传感器的风险等级，当目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值时，启动目标气体传感器对应的灭火装置，通过灭火装置向目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体。本申请采用气体传感器对易燃易爆气体进行监测，通过灭火气体进行灭火，能延长预警时间，抓住最佳灭火时机，降低系统的燃烧概率，从而能够提高电池系统的安全性。

Description

一种电池系统的灭火方法及电池系统

技术领域

本申请涉及储能系统领域，尤其涉及一种电池系统的灭火方法及电池系统。

背景技术

电池储能系统采用电池(例如：锂离子电池)作为储能单元。电池内部活性材料化学性质活泼，在被滥用或者制造缺陷条件下易发生热失控，进而发生燃烧或爆炸，从而容易造成生命和财产的损失。

电池储能系统一般具有充放电管理、状态估算、热管理、电池故障诊断与安全保护功能。其中安全保护功能需要保证电池在热失控时的人员和设备安全。

目前，电池储能系统内电池燃烧报警与灭火方式借鉴了传统灭火系统，一般采用烟雾传感器、温度或压力传感器监控是否发生燃烧，采用喷淋灭火剂的方式灭火。但传统灭火系统并不能很好的抑制电池起火的问题，导致电池系统的安全性较差。

发明内容

本申请实施例提供了一种电池系统的灭火方法及电池系统，能够提高电池系统的安全性。

本申请实施例第一方面提供了一种电池系统的灭火方法，其中，该电池系统包括电池管理系统(battery management system，BMS)、电池模组、气体传感器和灭火装置。该方法包括：BMS从气体传感器接收气体传感器采集的电池模组的易燃易爆气体的浓度值，其中，易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯和一氧化碳中的一种或多种；然后，BMS根据易燃易爆气体的浓度值从气体传感器中确定存在安全风险的目标气体传感器及目标气体传感器的风险等级；若目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值，则表示该气体传感器所监测的范围内有电池发生热失控，则BMS启动目标气体传感器对应的灭火装置，以通过目标气体传感器对应的灭火装置向目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体。

一方面，本申请实施例采用气体传感器对易燃易爆气体进行监测，当电池发生热失控时，气体扩散速度快，因而能在电池失效初期进行预警，延长预警时间，抓住最佳灭火时机，降低电池热失控时系统的燃烧概率。另一方面，本申请实施例通过灭火气体进行灭火，能稀释及排除易燃易爆气体，降低电池失效的破坏危害。因此，本申请实施例能够提高电池系统的安全性。

可选的，当电池系统包括多个气体传感器时，BMS根据易燃易爆气体的浓度值确定存在安全风险的目标气体传感器及目标气体传感器的风险等级的方式可以是：BMS根据每一个气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值确定每一个气体传感器对应的风险等级；再根据每一个气体传感器对应的风险等级，从多个气体传感器中确定目标气体传感器，目标气体传感器为多个气体传感器中风险等级最高的一个气体传感器。

从多个气体传感器中确定风险等级最高的气体传感器时，当风险等级最高的气体传感器有多个时，则从其中选择一个气体传感器作为目标气体传感器。

可理解的，当风险等级最高的气体传感器有多个时，从其中选择一个气体传感器作为目标气体传感器的方法可以是：从风险等级最高的气体传感器中选择最早有异常历史记录的气体传感器，有异常历史记录的气体传感器为按照时间先后顺序记录的风险等级大于第二风险告警值的气体传感器。从而可以结合异常历史记录，来定位最早存在异常风险的气体传感器。

可选的，BMS根据每一个气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值确定每一个气体传感器对应的风险等级的方法可以是：对于每一个气体传感器，BMS根据该气体传感器采集的每一种易燃易爆气体的浓度值确定每一种易燃易爆气体对应的风险系数，再将该气体传感器采集的所有易燃易爆气体的浓度值对应的风险系数相加，以得到该气体传感器对应的风险等级。

本申请实施例通过气体传感器在电池系统内部构建安全风险监控网络，定位发生热数控的电池的位置，通过定位信息对该异常电芯定向灭火，提高灭火效率和灭火效果，同时能减少因为灭火原因带来的额外损失。

可选的，当电池发生热失控时，气体扩散速度很快，在实际应用中，一般会有多个气体传感器监测到易燃易爆气体，因此，出现异常的气体传感器一般不止一个。当只有一个时，可能会存在因气体传感器本身的硬件故障，或信号干扰等外界因素导致的误报。因此，在BMS从多个气体传感器中确定目标气体传感器之前，需要排除因单个气体传感器上报风险导致的误报。

在电池系统中有多个气体传感器的情况下，若只有一个气体传感器存在安全风险，即只有一个气体传感器的风险等级大于第二风险告警值时，则将该大于第二风险告警值的气体传感器的风险等级降低至少一个等级。从而可以防止因气体传感器本身的硬件故障，或信号干扰等外界因素导致的误报。

可选的，在启动目标气体传感器对应的灭火装置之后，需要对灭火效果进行确认，以防止发生爆炸等危险。确认的方法为：在启动灭火装置后，BMS继续判断该目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值的次数，若超过第一风险告警值的次数超过次数预设阈值，则启动目标气体传感器对应的灭火装置所关联的灭火装置。关联的灭火装置为目标气体传感器临近的灭火装置。

可选的，BMS在接收到气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值之前，需要确认气体传感器是否失效，失效是指气体传感器发生硬件故障，或由于信号干扰等外界因素造成采集的气体浓度值不准确。若失效，则后续处理过程中，可以忽略失效的气体传感器上传的监测数据，以防止误报。确认气体传感器失效的方法可以为：

方法1：当BMS从该气体传感器接收到状态异常消息，则确定该气体传感器失效；

方法2：BMS根据气体传感器多次采集到的每一种易燃易爆气体的多个浓度值，计算每一种易燃易爆气体的多个浓度值的方差，判断方差是否小于方差预设阈值，若小于，则确定该气体传感器失效。

可选的，当气体传感器监测到的易燃易爆气体的总的浓度值高于第二风险告警值时，确定该气体传感器所在的区域存在安全风险。则BMS向电池系统所服务的控制中心发送报警信号，以使得控制中心可以执行相应的处理，例如：降低输出功率、开启报警、切断电池系统的主继电器等。

可选的，当BMS确定目标气体传感器后，降低或关闭所述目标气体传感器所监测的电池模块(即目标气体传感器对应的电池模块)的功能输出；或开启散热系统。

本申请第二方面还提供了一种电池系统，该电池系统包括电池系统外壳，电池管理系统BMS和设置在电池系统外壳内的至少一个电池模组，以及设置在电池系统外壳内的至少一个气体传感器和至少一个灭火装置，至少一个气体传感器和至少一个灭火装置连接分别与BMS连接。其中，所述气体感应器，用于采集电池模组中的易燃易爆气体的浓度值，将易燃易爆气体的浓度值发送至BMS，易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯和一氧化碳中的一种或多种；所述BMS，用于根据易燃易爆气体的浓度值确定存在安全风险的目标气体传感器及目标气体传感器的风险等级，当目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值时，启动目标气体传感器对应的灭火装置；所述灭火装置，用于向目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体。

可选的，该BMS还用于执行第一方面所述的电池系统灭火方法中的BMS所执行的全部或部分步骤，此处不做赘述。

可选的，所述电池系统外壳、电池模组外壳上分别还包括透气防爆阀，用于在电池发生热失控时，排除易燃易爆气体，避免了易燃易爆气体的燃烧，提高电池系统的安全特性。

可选的，所述电池系统还包括继电器，所述BMS与所述继电器连接，当BMS确定目标气体传感器的风险等级超过超过第一风险告警值时，切断所述目标气体传感器对应的电池模组所连接的继电器。以通过控制继电器来控制存在危险的电池模组或电池包对外供电线路的通断。

可选的，所述电池系统的BMS还与电池系统外部的控制中心连接，所述BMS还用于向所述控制中心发送报警信号，以调整或关闭电池系统的功率输出。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电池管理系统BMS，所述BMS具体实现对应于上述第一方面提供的电池系统的灭火方法的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件程序实现。硬件和软件包括一个或多个与上述功能相对应的单元模块，所述单元模块可以是软件和/或硬件。所述BMS包括：

接收单元，用于从所述气体传感器接收所述气体传感器采集的所述电池模组的易燃易爆气体的浓度值，所述易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯和一氧化碳中的一种或多种；处理单元，用于根据所述易燃易爆气体的浓度值从所述气体传感器中确定存在安全风险的目标气体传感器及所述目标气体传感器的风险等级；启动单元，用于当所述目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值时，启动所述目标气体传感器对应的灭火装置，以通过所述目标气体传感器对应的灭火装置向所述目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述第一方面所述电池系统的灭火方法。

第五方面，本申请还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述第一方面所述电池系统的灭火方法。

本申请实施例中的电池系统包括电池管理系统BMS、电池模组、气体传感器和灭火装置。采用气体传感器对易燃易爆气体进行监测，依据气体传感器设计的监控网络架构，可以快速定位热失控电池，能在电池失效初期进行预警，降低电池热失控时系统的燃烧概率；通过灭火气体进行灭火，能稀释及排除易燃易爆气体，降低电池失效的破坏危害。因此，本申请实施例能够提高电池系统的安全性。

附图说明

图1为本申请实施例中的电池单体热失控燃烧场景示意图；

图2为本申请实施例的电池系统结构的一种结构示意图；

图3为本申请实施例的电池系统结构的另一种结构示意图；

图4为本申请实施例中的灭火装置的一种结构示意图；

图5为本申请实施例中电池系统的气体传感器的网络构建方案示意图；

图6为本申请实施例中的电池系统的灭火方法的一种流程图；

图7为本申请实施例中的电池系统的灭火方法的另一种流程图；

图8为本申请实施例中监测易燃易爆气体的方法的一种流程图；

图9为本申请实施例中判断易燃易爆气体是否存在异常的一种方法流程图；

图10为本申请实施例中确定氢气的风险系数的一种方法流程图；

图11为本申请实施例中确定甲烷的风险系数的一种方法流程图；

图12为本申请实施例中确定乙烷的风险系数的一种方法流程图；

图13为本申请实施例中确定乙烯的风险系数的一种方法流程图；

图14为本申请实施例中对整体风险等级判断的一种方法流程图；

图15为本申请实施例中确认异常及风险等级的一种方法流程图；

图16为本申请实施例中定位目标气体传感器及风险等级的一种方法流程图；

图17为本申请实施例中定位热失控电池位置的原理示意图；

图18为本申请实施例中当风险等级为高时，选择目标气体传感器的一种方法流程图；

图19为本申请实施例中当风险等级为中时，选择目标气体传感器的一种方法流程图；

图20为本申请实施例中当风险等级为低时，选择目标气体传感器的一种方法流程图；

图21为本申请实施例中当风险等级为非常低时，选择目标气体传感器的一种方法流程图；

图22为本申请实施例中根据目标气体传感器的风险等级进行分级处理一种方法流程图；

图23为本申请实施例中的电池管理系统的一种功能模块结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请实施例进行详细说明。

电池单体通过串联和并联构成的电池系统(也称电池储能系统，或储能系统)被广泛应用于各种需要电池系统供电的场景中，例如：电动汽车、基站储能、数据中心备电等多个场景中。电池单体在制造缺陷和管理不当的条件可能会发生热失控，即发生燃烧，单体电池燃烧会释放大量的热量，如果不及时处理或处理不当，会引起整个电池系统起火燃烧。

电池系统内，电池单体热失控燃烧场景如图1所示。图1中，在一个电池系统中包括了13个单体电芯(电芯即电池)，其中第6个电芯发生热失控，喷射出易燃易爆气体，易燃易爆气体充满电池系统外壳，并与空气混合，若不及时处理，会发生整个电池系统的起火燃烧甚至爆炸。图1中展示了13个电芯，实际系统中并不限制电芯数量，且电芯可以先组成电池模组后，再组成整个电池系统。

电池热失控的反应步骤与传统燃烧起火不同，电池热失控的整个过程可以分为如下过程：电池热失控热量累积→电池受热反应产生气体→电池热累积加剧，电池破裂→电池内的易燃易爆气体外泄→电池内热量累积外喷火星→电池内热量累积外喷火焰，外部易燃易爆气体爆燃→电池持续燃烧喷出烟雾。

在现有技术集成在电池系统中，电池系统可以具有燃烧监控、灭火功能，但是预警时间短、系统重、体积大，并且成本高等问题。

例如：现有技术方案有采用温度监控电池燃烧，由于热量传递速度慢，电池热失控速度最快只需要几秒钟，因此采用温度预警时间长，不能在最佳时间对火情进行控制。

现有技术也有采用烟雾传感器监控电池燃烧，烟雾在燃烧一段时间后才会产生，也会错过最佳控制时机，所以导致系统灭火效果不好。

现有技术方案的灭火装置有采用外部灭火剂储罐，通过内部输送管喷洒方式灭火，此种方式的灭火装置重量大、成本高，不能满足电动汽车等移动储能设备对体积、重量的需求。

现有技术方案中，灭火剂常用水、二氧化碳。其中，水不能满足绝缘要求，而且水在高电压下会分解为氢气和氧气，引入新的易燃物和助燃物。二氧化碳满足绝缘要求且稳定，但二氧化碳不易存储。

本申请实施例中提供的电池系统的灭火方法及电池系统，能够在电池发生热失控的初期进行预警及灭火，抓住最佳灭火时机，降低电池热失控导致系统燃烧的概率，减少燃烧过程的发热量，从而能提高电池系统的安全性。

本申请实施例的应用场景是电池系统在使用时，单体电池热失控起火燃烧时的场景。能够覆盖包括电动汽车、储能集装箱、通信基站储能模块、数据中心储能模块、锂离子电池UPS等多个产品场景，而且能够覆盖所有使用状态，包括充电态、放电态、备电态、休眠态四种典型工作状态场景。下面对本申请实施例所适用的几种典型的产品场景进行详细说明：

场景一：电动汽车

电动汽车厂家中，单体电芯作为一种工业产品，由于制造流程、品质管理等原因，一般都具有一定的失效概率。当电池包内发生单体电池热失控时，如果不能及时检测、控制，当起火蔓延至整个电池包时，会导致整个电池包起火、爆炸。由于没有及时预警，驾驶员可能没有足够的时间逃离，导致人员伤亡。

本申请实施例可以在电芯发生热失控时，迅速监测出系统中有电芯发生热失控，并进行报警，保证车辆有足够的时间减速停车，让驾驶员离车逃生，避免人员伤亡。同时，本申请能够快速定位发生热失控的电芯，并通过灭火装置控制火势，避免火势在整个电池系统中的蔓延，降低系统起火的概率。

场景二：通信基站储能场景

通信基站的储能系统在电网供电不稳定地区尤其重要，由于通信基站可能架设在各种复杂自然环境中，常见由于漏水、鼠患引起电池系统内的短路，进而带来单体电池的燃烧起火。在无人看管的基站，一支老鼠、一场大雨导致的短路可能都会烧毁整个基站，带来几十甚至上百万美金的经济损失。

本申请实施例能检测电池系统内发生的电芯热失控，通过灭火装置控制起火电池，进行起火初期的灭火，并通过监控网络上传至控制中心，进行及时的运维处理，避免严重的经济损失和客户投诉。

场景三：电网用来“消峰填谷”的储能站点

电网的储能站点由大量电池储能柜组成，每个电池储能柜由大量电芯并联和串联组成。单体电芯热失控，对储能站点都有很大的安全风险。快速的监测、控制、定位、处理，对整个储能站点的安全都非常重要。单体电池热失控，可能会导致整个储能柜起火，造成千万级的经济损失。

本申请实施例可以及时控制热失控电芯的火势，避免火势蔓延。并通过BMS和控制中心合理分配储能柜的功率，避免单体电芯热失控带来的整个储能站点停止工作。

场景四：数据中心储能场景

随着互联网的发展，数据作为一种重要资产对于很多企业事关生死，数据中心、云计算中心的数据安全是互联网企业顺利发展基石。目前，数据中心一般采用电池储能系统和燃油发电机复合的备电体系。其中，电池储能系统逐渐向小型化、分布式、灵活布置的方向发展。因此，对于储能中心的整个备电系统进行管理更加困难。单体电池热失控燃烧，有可能带来数据机柜、甚至机房的烧毁，损失不可估量。

本申请实施例通过对电池热失控的早期预警，减少电池单体燃烧的发热量和蔓延概率，并能尽早提供预警，运维人员及时处理险情，结合断电控制和灭火装置，避免单体电池热失控燃烧带来的系统安全风险，提高数据作为核心资产的安全性。

以上四种应用场景仅是对本申请实施例中的电池系统的应用场景的举例，本申请实施例可以适用于各种需要储能系统的应用场景，并不限于以上几种场景。

下面对本申请实施例中的电池系统的结构进行介绍。

本申请实施例的电池系统中包括多个电池单体(即电芯、或电池)，由多个电池单体组成一个电池模组，多个电池模组可以组成一个电池包(pack)，多个电池包组成电池系统。每个电池模组有电池模组外壳，每个电池包有电池包外壳，电池系统有电池系统外壳。

需要说明的是，在一些实施例中，电池系统中的电池模组可以不组成电池包，电池系统中可以直接只包含一个或多个电池模组。

一方面考虑到电池系统内电池的方便安装替换，一方面为了保证输出电压满足用电设备的需求，一般先将多个电池单体进行串联或并联，联接构成电池模组，之后再将电池模组串联或并联，联接成电池包。通过这种串并联的连接方式，电池系统的输出电压可以实现从4～1000V范围内输出，且不仅限于这个电压范围。

图2为本申请实施例的电池系统的结构一种示意图。包括至少一个电池模组101、电池模组101中包括多个电池单体1011；还包括电池管理系统BMS 102，以及设置于电池系统外壳内部的一个或多个气体传感器103和一个或多个灭火装置104。

其中，气体传感器103用于实时监测电池系统中的易燃易爆气体的浓度值，灭火装置104用于向发生热失控的位置喷射灭火气体以进行灭火。

气体传感器103和灭火装置104分别与BMS 102连接，BMS 102中存储有应用程序，当应用程序被执行时，气体传感器103和灭火装置104分别受BMS 102的控制。BMS 102控制气体传感器103以预先设置的频率监测易燃易爆气体的浓度值，气体传感器103将监测到的易燃易爆气体的浓度值上报给BMS 102，BMS 102根据气体传感器103上报的易燃易爆气体的浓度值判断电池系统中是否存在热失控的电池，若存在热失控的电池，则启动灭火装置104向热失控电池喷射灭火气体进行灭火。

本申请实施例通过气体传感器103在电池系统内部构建安全风险监控网络，定位异常电芯的范围，通过定位信息对该异常电芯定向灭火，提高灭火效率和灭火效果，同时能减少因为灭火原因带来的额外损失。

在一些实施例中，电池系统外壳、电池模块外壳包含透气防爆阀，与电池单体的防爆阀结合，能在电池发生热失控时，排除易燃易爆气体，避免了易燃易爆气体的燃烧，提高电池系统的安全特性。

图2中所示的为在一个电池模组上方布置一个气体传感器和一个灭火装置。需要说明的是，气体传感器和灭火装置的布置方式可以不限制。为了实现对电池模组的起火的监测，可以在每个电池模组的上方布置一个气体传感器；也可以在每个电池模组上方布置多个气体传感器；除此之外，也可以多个电池模组上布置一个气体传感器。同样，为了实现对电池模组的起火点的控制，可以在每个电池模组的上方布置一个灭火装置；也可以在每个电池模组上布置多个灭火装置；除此之外，也可以多个电池模组上布置一个灭火装置。

BMS可以保存电池系统中的气体传感器和灭火装置之间的对应关系；BMS也可以通过气体传感器与电池模组的对应关系，以及电池模组与灭火装置的对应关系，间接建立气体传感器与灭火装置的对应关系。

BMS具体用于对电池系统的状态进行判断，并根据电池系统的状态对电池系统进行控制。除了上述介绍的通过气体传感器和灭火装置对电池系统进行管理外，BMS还可以通过监测电池系统中电池的电压、温度、电流等信号，对电池系统进行控制。

在一些实施例中，电池模组内布置有电池测量单元(battery measurement unit，BMU)，BMU通过数字信号传输线与BMS连接。BMU测量电池模组中每个电池的电压，每个电池模组的温度，将测量数据上传至BMS。

图3为本申请实施例的电池系统的结构的另一种示意图。包括至少一个电池模组301、电池模组301中包括多个电池单体3011；电池模组内布置有BMU 302，每个电池模组上方布置有一个气体传感器303和一个灭火装置304；每个电池模组的BMU 302、气体传感器303和灭火装置304通过数字信号传输线与BMS 305建立通信。

在一些实施例中，也可以用BMS直接集成BMU。BMS从BMU获得电池电压信号与温度信号，与电流传感器联接获得总电流信号，根据测量的电池电压、温度和电流，通过运算对电池系统状态进行判断，并根据状态对电池系统进行控制。

BMS对电池系统进行控制的方式可以有多种途径，例如：

如图2所示，BMS 102与继电器连接；如图3所示，BMS 305和各电池模组301分别与继电器306连接。BMS根据易燃易爆气体的浓度值进行判断，当确定某些电池模组存在危险时，选择性切断继电器，通过控制继电器来控制存在危险的电池模组或电池包对外供电线路的通断。

BMS还与电池系统外部的控制中心连接，通过向控制中心发送信号，当BMS确定电池系统中有存在风险的点时，通过向控制中心发送报警信号，以控制或调整电池系统的输出功率，例如：可以降低功率输出，也可以执行对存在风险的电池的断点动作。其中，控制中心根据电池系统的应用场景的不同而不同，如图2所示，BMS 102与微控制单元(microcontroller unit，MCU)，或车辆控制单元(vehicle control unit,VCU)连接。在一些应用场景中，控制中心为系统管理单元(system management unit，SMU)。

如图2所示，BMS 102还与热管理系统连接，通过热管理系统调节电池系统温度，控制散热系统开启功率，减少系统内的热量累积。

根据应用场景的不同，BMS还可以与电池系统外的其他模块连接，例如，如图2所示，当电池系统应用于电动汽车时，BMS 102还与车机连接，当BMS确定电池系统中有存在风险的点时，通过向车机发送报警信号，车机执行对驾驶员的报警。

下面对本申请实施例中的气体传感器、灭火装置进行详细说明。

一、气体传感器

电池热失控(即电池燃烧)时释放的气体通常包含氢气、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、二氧化碳、一氧化碳。本申请实施例中的易燃易爆气体为电池发生热失控时释放的易于燃烧或易于爆炸的气体，例如氢气、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯和一氧化碳中的一种或多种。

本申请实施例中的气体传感器是气体传感器组，例如采用氢气传感器、甲烷传感器、乙烷传感器、乙炔传感器、乙烯传感器、一氧化碳传感器中的一种或多种传感器构成易燃易爆气体传感器组，对易燃易爆气体进行监测。

因为易燃易爆气体比重较空气轻，且喷出气体温度高，因此会在电池包顶部汇集，因此气体传感器组安装在电池模组或电池包的顶部。可以在每个电池模组上方布置一个气体传感器，以提高预警速度，也可以方便根据气体传感器信号定位热失控电芯的位置。

在本申请实施例中，通过气体传感器监控电池热失控产生的易燃易爆气体，相比现有技术方法中通过监控燃烧时产生的烟雾的监控方式，能使火情的预警时间更早，能有更充裕的处置时间。因为电池发生热失控的步骤如下：1电池热失控热量累积→2电池受热反应产生气体→3电池热累积加剧，电池破裂→4电池内的易燃易爆气体外泄→5电池内热量累积外喷火星→6电池内热量累积外喷火焰，外部易燃易爆气体爆燃→7电池持续燃烧喷出烟雾。采用易燃易爆气体传感器，能将预警时间从第7步提前至第4步，从而能够使火情的预警时间更早。

因此，本申请实施例采用传感器组，依照电池热失控反应过程，识别电池热失控初期的特征，可以延长预警时间，并可以抓住燃烧初期的最佳灭火时机，大幅降低系统起火的概率。

二、灭火装置

本申请实施例中的灭火装置采用电控方式，控制灭火装置内的化学反应，当装置启动时，由内部化学反应产生大量灭火气体，抑制燃烧。

本申请实施例中的灭火气体是不助燃且不能燃烧的气体，例如，可以是氮气、七氟丙烷、和二氧化碳中的一种或多种。

当灭火气体是氮气时，灭火装置通过叠氮化钠产生氮气，能在短时间内产生大量氮气，抑制燃烧。反应如下：

(1)2NaN₃→2Na+3N₂(g)

(2)10Na+2KNO₃→K₂O+5Na₂O+N₂(g)

(3)K₂O+Na₂O+2SiO₂→K₂O₃Si+Na₂O₃Si

因为热失控电池喷出的气体大部分是易燃易爆气体，并且爆炸极限低，这也导致了系统在失效后容易发生内部爆燃，加大电池热失控的破坏。而灭火气体可以稀释电池系统内部的易燃易爆气体，减少二次爆燃对电池系统的破坏。

如图4所示，灭火装置可以包括气体发生器401、点火器402、和外壳403。

其中，气体发生器401可以包括上下盖、充气剂和金属滤网，点火器402可以包括点火剂和引药。工作原理为：BMS发出点火指令后，电热丝电路接通，电热丝点燃引药和点火剂，点火剂产生大量的热，充气剂受热产生大量气体，经过滤网充入电池系统。

需要说明的是，图4所示的灭火装置的结构仅仅是一种举例，还可以是其他的结构，本申请实施例并不对灭火装置的具体结构进行限定。

本申请实施例中，通过喷射灭火气体(例如：氮气)的灭火装置来替代现有技术中的喷洒水和二氧化碳的灭火装置。因为电池(例如：锂离子电池)的化学特性与一般起火材料不同，锂离子电池不适合用少量水灭火，如果采用水灭火，需要采用大量水浸没才有效果，少量水喷洒灭火，反而会使水与锂离子电池内的化学物质反应产生氢气，加剧燃烧。二氧化碳灭火有一定效果，但是二氧化碳压缩气体需要钢瓶储运，钢瓶还需要定期更换检测，运维费用高，系统重量、体积大。本申请实施例采用固态化学材料产生灭火气体，以产生氮气举例来说，能快速产生反应，在40ms内产生大量氮气，可以起到与二氧化碳类似的灭火效果，且由于原料固态存储，因此只需要占用几百毫升的体积，几百克的重量就能实现一个二氧化碳钢瓶的功能，且运维成本接近于零。因此能够减少系统的体积、重量，同时能降低运维费用。

以上是对本申请实施例中的电池系统的结构以及电池系统中的气体传感器、灭火装置进行的介绍。下面对本申请实施例中的气体传感器的网络构建进行举例说明。

在实际应用中，每个电池系统可以由数十个至数万个电池单体通过串联或并联连接后组成，气体传感器的布置按照电池燃烧的危害范围来划定区域。可选的，可以在每个电池模组上方布置一个气体传感器和一个配套的灭火装置，两者都与BMS联接。

如图5所示为本申请实施例中的气体传感器的网络构建方案。图5中，每个编码点均代表一个气体传感器，每个气体传感器有对应的监控范围，也就是有对应的电池模组，每个气体传感器有对应的灭火装置。

电池系统中可以有多个子网络，子网络1，子网络2……子网络k，每个子网络都有一个对应的电池管理子系统，BMS-1至BMS-k。每个子网络和其对应的电池管理子系统可以是一个电池子系统，每个子系统能够独立运作，为设备供应电能，可以组成能源网络为大型设备或整套设备提供电能。多子系统之间的能量管理、调配由控制中心完成，控制中心与BMS-1至BMS-k之间通过网络连接，以传递数据。

BMS接收气体传感器上报的信号，信号中包含传感器编码(简称编码)和该传感器编码对应的传感器采集到的易燃易爆气体浓度值，BMS根据每个气体传感器上传的信号中的传感器编码定位热失控电池的位置。

当n区域的电池发生热失控时，编码n的气体传感器监测到易燃易爆气体，将易燃易爆气体的浓度值上报给BMS，由BMS进行处理。BMS根据编码n的气体传感器上报的易燃易爆气体的浓度值确定该气体传感器上传的数据异常，该气体传感器监控的电池发生了热失控，定位编码n的气体传感器所在的位置为热失控电池的位置，则启动编码n的气体传感器对应的灭火装置进行灭火。

同时，BMS可以根据风险等级对热失控电池位置临近的储能单元(可以是电池单体、或电池模组、或电池包)进行控制，如终止放电或散热系统全功率开启，排除热扩散的影响等。

BMS处理后，将电池发生热失控时的异常信息(例如：风险等级)、定位信息、处理结果等信息记录，并上传控制中心，控制中心进行记录和通知维保人员处理。其中，异常信息和定位信息可以为维保人员的提供快速准确的定位和准确处理决策的参考。

在多个电池子系统共同工作时，控制中心可以调配不同子系统的功率输出，降低发生热失控的子系统的功率输出或关闭发生热失控的子系统，临时提高其它子系统的功率，来保证整体的输出功率和电压，使用电系统不受影响。

因此，通过气体传感器网络的构建，能够快速的定位热失控电池所在的位置，快速处理事故，防止危险的发生。同时，通过图5所示的网络构建，可以合理分配电池系统中各子系统的输出功率，避免单一储能节点热失控导致的供电中断。

基于以上电池系统，以及气体传感器的网络构建，下面对本申请实施例中的电池系统的灭火方法进行介绍。

图6为本申请实施例中的电池系统的灭火方法的一种流程图。用于判断电池系统中是否发生热失控，即是否有热失控电池，若有热失控电池，则启动灭火装置灭火。主要包括以下几个步骤：

需要说明的是，图6所示的实施例中的电池系统可以只包含一个气体传感器，也可以包含多个气体传感器；可以只包含一个灭火装置，也可以包含多个灭火装置；可以只包含一个电池模组，也可以包含多个电池模组。

601、BMS从气体传感器接收气体传感器采集的电池模组的易燃易爆气体的浓度值。

每个气体传感器以固定的频率对其监控范围内的易燃易爆气体的含量进行监测，将其监测结果(也可以说是监测信号)发送给BMS，BMS接收气体传感器实时监测的监测结果。监测结果中包括各种易燃易爆气体的浓度值，除此之外，还包括监测时间、传感器编码等信息。

本申请实施例中的易燃易爆气体为电池发生热失控时释放的易于燃烧或易于爆炸的气体，例如氢气、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯和一氧化碳中的一种或多种。

602、BMS根据易燃易爆气体的浓度值从气体传感器中确定存在安全风险的目标气体传感器及目标气体传感器的风险等级。

BMS根据气体传感器上报的监测结果，实时对监测结果进行处理，即根据气体传感器上报的易燃易爆气体浓度值判断其是否存在异常，若有存在异常的，则从中确定存在安全风险的气体传感器，即确定目标气体传感器，并确定目标气体传感器对应的风险等级。

存在安全风险的目标气体传感器是指气体传感器中上报的易燃易爆气体的浓度值超过正常的浓度范围的气体传感器。可以预先设置每一种易燃易爆气体的正常浓度范围、异常报警范围、异常保护范围。还可以预先设置几种风险等级，每一种风险等级对应电池系统中监测到的所有易燃易爆气体的总的危险程度，总的危险程度可以通过所有易燃易爆气体的总的浓度值反应。

例如：可以设置氢气的正常浓度范围为0-1％，异常报警的浓度范围为1-2％，异常保护的浓度范围为2-3％；设置甲烷的正常浓度范围为0-1％，异常报警的浓度范围为1-2％，异常保护的浓度范围为2-3％；乙烷的正常浓度范围为0-1％，异常报警的浓度范围为1-2％，异常保护的浓度范围为2-3％；乙炔的正常浓度范围为0-1％，异常报警的浓度范围为1-2％，异常保护的浓度范围为2-3％；一氧化碳的正常浓度范围为0-1％，异常报警的浓度范围为1-2％，异常保护的浓度范围为2-3％。

当气体传感器监测到的易燃易爆气体的总的浓度值高于第二风险告警值时，确定该气体传感器存在安全风险。

一种可选的实施方式中，风险等级可以设置为高(high)、中(medium)、低(low)、非常低(v_low)四个等级。当气体传感器监测到的易燃易爆气体的总的浓度值不仅高于第二风险告警值，而且高于第一风险告警值时，确定该气体传感器的风险等级为高；同样，其他风险等级(中、低、非常低)也有相对应的易燃易爆气体的总的浓度值范围。

当存在安全风险时，BMS根据监测到的易燃易爆气体的浓度值，可以确定存在安全风险的目标气体传感器对应的风险等级。

可选的，当电池系统包括多个气体传感器时，BMS根据易燃易爆气体的浓度值确定存在安全风险的目标气体传感器及目标气体传感器的风险等级的方式可以是：BMS根据每一个气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值确定每一个气体传感器对应的风险等级，再根据每一个气体传感器对应的风险等级，从多个气体传感器中确定风险等级最高的气体传感器为目标气体传感器。

从多个气体传感器中确定风险等级最高的气体传感器时，当风险等级最高的气体传感器有多个时，从其中选择一个气体传感器作为目标气体传感器。

可理解的，可以从风险等级最高的气体传感器中选择最早有异常历史记录的气体传感器，有异常历史记录的气体传感器为按照时间先后顺序记录的风险等级大于第二风险告警值的气体传感器。从而可以结合异常历史记录，来定位最早发生风险的气体传感器。

可选的，BMS确定每一个气体传感器对应的风险等级的方法可以是：对于每一个气体传感器，BMS根据该气体传感器采集的每一种易燃易爆气体的浓度值确定每一种易燃易爆气体对应的风险系数，再将该气体传感器采集的所有易燃易爆气体的浓度值对应的风险系数相加，以得到该气体传感器对应的风险等级。

603、若目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值，则BMS启动目标气体传感器对应的灭火装置。

若目标气体传感器的风险等级超过电池发生热失控对应的风险告警值(第一风险告警值)时，则BMS启动该目标气体传感器对应的灭火装置，以向目标气体传感器所监测的电池模组喷射灭火气体。

因为气体传感器、灭火装置与电池模组之间存在对应关系，因此，目标气体传感器对应的灭火装置向目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体，即是向灭火装置对应的电池模组喷射灭火气体。

BMS启动该目标气体传感器对应的灭火装置的方式可以是向灭火装置发送灭火信号，灭火装置接收到灭火信号后，向电池模组喷射灭火气体。

本申请实施例中的灭火气体是不助燃且不能燃烧的气体，例如，可以是氮气、七氟丙烷、和二氧化碳中的一种或多种。

本申请实施例中的电池系统包括电池管理系统BMS、电池模组、气体传感器和灭火装置，BMS从气体传感器接收气体传感器采集的电池模组的易燃易爆气体的浓度值，根据易燃易爆气体的浓度值确定存在安全风险的目标气体传感器及目标气体传感器的风险等级，当目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值时，启动目标气体传感器对应的灭火装置，通过灭火装置向目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体。本申请实施例中，采用气体传感器对易燃易爆气体进行监测，当电池发生热失控时，气体扩散速度快，因而能在电池失效初期进行预警，延长预警时间，抓住最佳灭火时机，降低电池热失控时系统的燃烧概率；在电池起火时，通过灭火气体进行灭火，能稀释及排除易燃易爆气体，降低电池失效的破坏危害。因此，本申请实施例能够提高电池系统的安全性。

可选的，当电池发生热失控时，气体扩散速度很快，在实际应用中，一般会有多个气体传感器监测到易燃易爆气体，因此，出现异常的气体传感器一般不止一个。当只有一个时，可能会存在因气体传感器本身的硬件故障，或信号干扰等外界因素导致的误报。因此，在BMS从多个气体传感器中确定目标气体传感器之前，需要排除因单个气体传感器上报风险导致的误报。

在电池系统中有多个气体传感器的情况下，若只有一个气体传感器存在安全风险，即只有一个气体传感器的风险等级大于第二风险告警值时，则将该大于第二风险告警值的气体传感器的风险等级降低至少一个等级。例如，从高风险等级降到中风险等级。从而可以防止误报。

可选的，在启动目标气体传感器对应的灭火装置之后，需要对灭火效果进行确认，以防止发生爆炸等危险。确认的方法为：在启动灭火装置后，BMS继续判断该目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值的次数，若超过第一风险告警值的次数超过次数预设阈值，则启动目标气体传感器对应的灭火装置所关联的灭火装置。关联的灭火装置为目标气体传感器临近的灭火装置。

可选的，BMS在接收到气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值之前，需要确认气体传感器是否失效，失效是指气体传感器发生硬件故障，或由于信号干扰等外界因素造成采集的气体浓度值不准确。若失效，则后续处理过程中，可以忽略失效的气体传感器上传的监测数据，以防止误报。确认气体传感器失效的方法可以为：

方法1：当BMS从该气体传感器接收到状态异常消息，则确定该气体传感器失效；

方法2：BMS根据气体传感器多次采集到的每一种易燃易爆气体的多个浓度值，计算每一种易燃易爆气体的多个浓度值的方差，判断方差是否小于方差预设阈值，若小于，则确定该气体传感器失效。

在一些具体的实施方式中，当目标气体传感器对应的风险等级超过第二风险告警值时，即目标气体传感所在的区域存在安全风险时，BMS向电池系统所服务的控制中心发送报警信号，以使得控制中心可以执行相应的处理，例如：降低输出功率、开启报警、切断电池系统的主继电器等。

下面对本申请实施例中的方法进行详细说明，图7为本申请的电池系统的灭火方法的另一种流程图，图7中的步骤由电池系统中的BMS执行。

701、BMS启动：硬件上电，BMS启动，BMS中的应用程序开始执行，开始控制电池系统中的各气体传感器监测易燃易爆气体的浓度值。

702、监控易燃易爆气体：BMS根据系统时钟，对在其控制范围下的各气体传感器发出请求，以固定频率对电池系统内的易燃易爆气体含量进行监测，各气体传感器将监测结果发送给BMS。监测结果中包括各种易燃易爆气体的浓度值，除此之外，还包括监测时间、传感器编码。

如果电池单体热失控，电池外壳破裂，易燃易爆气体泄漏，对应的电池模组内易燃易爆气体含量增加，气体传感器将易燃易爆气体浓度值采集后发送给BMS。

703、判断是否存在异常：BMS对每个气体传感器发送的监测结果进行处理，根据预设判断算法对易燃易爆气体含量的比例进行判断并校验，判断是否存在异常。如果判断无异常则流程结束，如果存在异常，则根据异常数据包含的各易燃易爆气体的浓度值，判断数据存在异常的气体传感器及其对应的风险等级，并将存在异常(指数据存在异常)的气体传感器及其对应的风险等级输入至下一个步骤704。

704、定位目标气体传感器及风险等级：为了防止故障误判和判断风险的危害程度，对步骤703中输出的异常数据进行校验，根据703中输出的异常数据定位目标气体传感器及其风险等级。

一种可选的实施方式中，风险等级可以分为高(high)、中(medium)、低(low)、非常低(v_low)四个等级。下面以这四种风险等级为例进行说明。

705、根据风险等级进行分级处理：根据不同的风险等级做相应的处理，例如：

如果判断目标气体传感器的风险等级为高时，则启动目标气体传感器对应的灭火装置进行灭火。可选的，目标气体传感器对应的灭火装置一般是距离目标气体传感器位置最近的灭火装置。

可选的，在BMS启动目标气体传感器对应的灭火装置后，再进行灭火效果确认，如果该目标气体传感器的风险等级仍然为高时，则再启动该目标气体传感器临近的灭火装置进行灭火。

可选的，根据应用场景的不同，BMS还可以与电池系统外的其他模块连接，当确定存在风险时，BMS向电池系统外的其他模块(例如控制中心)发送报警信号。例如：当电池系统应用于电动汽车时，BMS向车机/MCU/VCU发送报警信号，以启动报警系统，警示驾驶员，并上传车辆监控中心，通知运维人员处理，并在报警信息中提供风险等级和失控电池位置信息。

可选的，BMS还可以记录故障类型、风险等级、位置信息，处理策略、灭火效果等信息，以便后续可以结合这些异常历史记录信息进行发生热失控点的综合判断和处理。

如果判断风险等级为低，说明发生热失控的点暂时为低风险，无需启动灭火装置，可以只生成报警信号，同时记录故障类型、风险等级、位置信息，处理策略等异常历史记录信息，以便后续可以结合该历史记录信息进行综合判断和处理。

例如：当电池系统应用于电动汽车时，若判断风险等级为低，则BMS只生成报警信号发送给车机/MCU/VCU，以启动报警系统，警示驾驶员，并上传监控中心，通知运维人员处理，并在报警信息中提供风险等级和目标气体传感器的位置信息。并可以根据预设策略，限制车辆行驶、上电。

下面分别对本申请中的图7中的各个步骤进行详细说明，详细介绍过程中，结合图5所示的气体传感器的网络构建架构中所示的气体传感器编码1-n进行说明。

步骤702中，监测易燃易爆气体的流程图如图8所示，具体流程包括：

7020、BMS启动，BMS中的应用程序开始执行；

7021、BMS启动后，计数器k值清零，并激活气体传感器，每隔预置间隔时间进行一次数据采集，所述预置间隔时间为预先设置的气体传感器采集数据的间隔时间，例如：可以设置为10ms。其中，计数器k用于记录每个气体传感器判断采集数据是否符合标准的累计次数。

7022、首先根据气体传感器的状态信息，判断气体传感器是否失效，即是否为正常的气体传感器。

如果异常，则执行步骤7023；如果气体传感器为正常的气体传感器，则执行步骤7024。

7023、若气体传感失效，则记录失效的气体传感器的异常信息，并将失效的气体传感器的编码以及异常信息发送给电池系统的控制中心。并在后续的处理过程中，忽略失效的气体传感器采集到的监测数据(即监测结果)，从而避免气体传感器异常导致的误报。

7024、如果气体传感器的状态正常，则获取正常的气体传感器的监测数据，例如：若传感器编码1至n的n个气体传感器都正常，则获取这n个气体传感器的监测数据。

7025、针对每个正常的气体传感器中的每种易燃易爆气体，BMS获取连续预置采集次数的浓度值数据，计算其方差，例如：该预置采集次数为5次时，BMS连续获取5次浓度值数据，计算这5个浓度值数据的方差。

7026、判断在步骤7025中计算出的每种易燃易爆气体的方差是否符合标准，若不符合标准，则执行步骤7027；若符合标准，则执行步骤7028。每种易燃易爆气体的传感器根据其灵敏度有对应的方差标准，该方差标准值可以根据其灵敏度预先设置。

7027、当某气体传感器采集的某种易燃易爆气体的方差不符合标准时，则说明该气体传感器采集的信号不稳定，噪声过大，需要继续再判断几次。k值累计加1，并启动下一轮信号采集。

7028、当某气体传感器采集的某种易燃易爆气体的方差符合标准时，输出该气体传感器采集的该种易燃易爆气体的浓度值的均值。例如：当有5种易燃易爆气体时，则输出这5种气体的均值。

7029、在步骤7027后，当k值每累加1,则判断k值是否小于系统预置的累计次数标准值N，若小于N，则继续执行步骤7024进行处理。

若k值不小于系统预置的累计次数标准值N，则说明某种气体传感器采集的某种易燃易爆气体的方差经过了N轮判断仍不符合标准，则确定该气体传感器的信号来源故障，确认监测该种易燃易爆气体的气体传感器失效。则执行步骤7023，则记录并上报失效的气体传感器的异常信息，并在后续的处理过程中，忽略失效的气体传感器采集到的监测数据，从而避免气体传感器异常导致的误报。

其中，系统预置的累计次数标准值N可以设置为一个经验值，取值为20次。

例如：以第n个气体传感器的信号为例，连续存储传感器编码n的气体传感器的每种易燃易爆气体的5次采集的浓度值数据后，计算每种易燃易爆气体的这5次采集浓度值数据的方差，根据方差判断监测每种易燃易爆气体的传感器信号是否稳定，是否噪声过大。如果方差不符合要求，则确定信号不稳定，k值累积加1，并启动下轮信号采集；如果方差符合要求，则判断信号稳定，则输出第n个气体传感器采集到的每种易燃易爆气体的浓度值的均值。从而避免了因为信号传递、串扰、电磁干扰、虚接等硬件问题带来的误报和漏报。

经过图8所示的处理流程，相当于对气体传感器的信号进行滤波，过滤掉无效的气体传感器数据，得到有效的气体传感器数据。

本申请实施例中，在对气体传感器采集的监测数据进行处理之前，能事先判断气体传感器是否失效，包括通过气体传感器状态信息判断是否失效，和通过气体传感器采集的监测数据判断是否失效，从而可以避免因器件故障、或信号传递干扰等问题造成的误报和漏报问题。

下面介绍图7所示的步骤703：判断易燃易爆气体是否存在异常的具体流程。如图9所示，具体流程包括：

7031、首先需要对图8所示的实施例中输出的有效气体传感器的数据进行分开处理。

若本实施例中的气体传感器设计成由氢气、甲烷、乙烷、乙烯四种气体传感器组成的传感器组。需要说明的是，气体传感器组也可以包含监测其他易燃易爆气体的传感器，例如：还包含一氧化碳气体传感器，但本实施例为了方便，仅以这四种气体为例进行说明。

一个气体传感器信号(即气体传感器的监测数据或监测结果)包括了氢气、甲烷、乙烷、乙烯四种气体的浓度信号(即浓度值)，本流程将四种信号分开进行处理，通过四种不同的气体信号的相互校验，一是可以避免单体传感器失效带来的功能失效，二是可以通过信号校验避免误报。

另外，本步骤除了将易燃易爆气体按照气体类型分类处理外，还设置每种易燃易爆气体的风险系数为：氢气的风险系数＝L1,甲烷的风险系数＝L2，乙烷的风险系数＝L3，乙烯的风险系数＝L4；所有风险系数初始化为0，默认0为正常；设置整个电池系统的风险等级p_risk_n＝normal。

7032、根据氢气的浓度值判断电池系统是否存在异常风险：根据分离出的氢气浓度值计算得到风险系数，根据风险系数判断电池系统是否存在异常风险，如果存在异常风险，则输出风险系数L1，如果不存在异常风险，则输出系统正常。

步骤7032中的具体实施过程可以参阅图10所示的实施例。

7033、根据甲烷的浓度值判断电池系统是否存在异常风险：根据分离出的甲烷浓度值计算得到风险系数，根据风险系数判断电池系统是否存在异常风险，如果存在异常风险，则输出风险系数L2，如果不存在异常风险，则输出系统正常。

步骤7033的具体实施过程可以参阅图11所示的实施例。

7034、根据乙烷的浓度值判断电池系统是否存在异常风险：根据分离出的乙烷浓度值计算得到风险系数，根据风险系数判断电池系统是否存在异常风险，如果存在异常风险，则输出风险系数L3，如果不存在异常风险，则输出系统正常。

步骤7034的具体实施过程可以参阅图12所示的实施例。

7035、根据乙烯的浓度值判断电池系统是否存在异常风险：根据分离出的乙烯浓度值计算得到风险系数，根据风险系数判断电池系统是否存在异常风险，如果存在异常风险，则输出风险系数L4，如果不存在异常风险，则输出系统正常。

步骤7035的具体实施过程可以参阅图13所示的实施例。

7036、将四种气体浓度值的风险系数L1、L2、L3与L4进行累加，得到整个电池系统的风险等级，对整体风险进行判断。

步骤7036的具体实施过程可以参阅图14所示的实施例。

将四种气体的风险系数累加，对整体的风险进行判断，可以避免单一传感器失效的问题，又因为电池热失控通常是多种气体共存，因此可以避免单一传感器信号导致的系统报警，但同时又不会牺牲对易燃易爆气体监控的整体敏感性。

7037、最后输出风险的判断结果，如果所有气体传感器监测到的每一种气体对应的风险系数都是正常，不存在异常风险，则输出系统正常的结果，并结束流程。

7038、如果有气体传感器存在风险(即存在异常)，则输出存在异常的传感器编码i，和对应的风险等级P_risk_i。

P_risk_i是编码位置i的气体传感器的安全状态指示器，0为正常，风险等级分别为high，medium，low，v_low则表示有风险(或异常)。

下面结合图10对图9中的步骤7032的具体实施过程进行详细说明。

按照高风险优先判断的原则，从高浓度至低浓度进行风险判断。本实施例中，氢气的每个浓度值范围对应的风险系数值是可以由BMS预先设定的，本实施例中的各浓度值范围所对应额风险系数仅是举例，并不构成限定。

70321、判断氢气的浓度值是否大于3％，若是，则确定氢气的风险系数为L1＝3，并终止后续判断流程，输出氢气的风险系数L1＝3。如果不大于3％，则进行下一个判断步骤70322。

70322、如果氢气的浓度值小于3％，则判断氢气的浓度值是否大于2％，如果大于2％则终止流程，输出氢气的风险系数L1＝2；如果不大于2％，则进行下一个判断步骤70323。

70323、判断氢气的浓度值是否大于1％，如果大于1％，则终止流程，输出氢气的风险系数L1＝1。如果氢气的浓度值不大于1％时，输出L1为初始设定值0，认为系统正常。

下面结合图11对图9中的步骤7033的具体实施过程进行详细说明。

按照高风险优先判断的原则，从高浓度至低浓度进行风险判断。本实施例中，甲烷的每个浓度值范围对应的风险系数值是可以由BMS预先设定的，本实施例中的各浓度值范围所对应额风险系数仅是举例，并不构成限定。

70331、判断甲烷的浓度值是否大于3％，若是，则确定甲烷的风险系数为L2＝3，并终止后续判断流程，输出甲烷的风险系数L2＝3。如果不大于3％，则进行下一个判断步骤70332。

70332、如果甲烷的浓度值小于3％，则判断甲烷的浓度值是否大于2％，如果大于2％则终止流程，输出甲烷的风险系数L2＝2；如果不大于2％，则进行下一个判断步骤70333。

70333、判断甲烷的浓度值是否大于1％，如果大于1％，则终止流程，输出甲烷的风险系数L2＝1。如果甲烷的浓度值不大于1％时，输出L2为初始设定值0，认为系统正常。

下面结合图12对图9中的步骤7034的具体实施过程进行详细说明。

按照高风险优先判断的原则，从高浓度至低浓度进行风险判断。本实施例中，乙烷的每个浓度值范围对应的风险系数值是可以由BMS预先设定的，本实施例中的各浓度值范围所对应额风险系数仅是举例，并不构成限定。

70341、判断乙烷的浓度值是否大于3％，若是，则确定乙烷的风险系数为L3＝3，并终止后续判断流程，输出乙烷的风险系数L3＝3。如果不大于3％，则进行下一个判断步骤70342。

70342、如果乙烷的浓度值小于3％，则判断乙烷的浓度值是否大于2％，如果大于2％则终止流程，输出乙烷的风险系数L3＝2；如果不大于2％，则进行下一个判断步骤70343。

70343、判断乙烷的浓度值是否大于1％，如果大于1％，则终止流程，输出乙烷的风险系数L3＝1。如果乙烷的浓度值不大于1％时，输出L3为初始设定值0，认为系统正常。

下面结合图13对图9中的步骤7035的具体实施过程进行详细说明。

按照高风险优先判断的原则，从高浓度至低浓度进行风险判断。本实施例中，乙烯的每个浓度值范围对应的风险系数值是可以由BMS预先设定的，本实施例中的各浓度值范围所对应额风险系数仅是举例，并不构成限定。

70351、判断乙烯的浓度值是否大于3％，若是，则确定乙烯的风险系数为L4＝3，并终止后续判断流程，输出乙烯的风险系数L4＝3。如果不大于3％，则进行下一个判断步骤70352。

70352、如果乙烯的浓度值小于3％，则判断乙烯的浓度值是否大于2％，如果大于2％则终止流程，输出乙烯的风险系数L4＝2；如果不大于2％，则进行下一个判断步骤70353。

70353、判断乙烯的浓度值是否大于1％，如果大于1％，则终止流程，输出乙烯的风险系数L4＝1。如果乙烯的浓度值不大于1％时，输出L4为初始设定值0，认为系统正常。

下面结合图14对图9中的步骤7036中的整体风险等级判断的具体实施过程进行介绍。

70361、通过单一气体风险系数相加的方式计算整体风险系数：L＝L1+L2+L3+L4，并根据累加的L进行整体风险判断；

70362、判断L是否大于5，若大于5，则确定气体传感器i所在位置的风险等级为高，P_risk_i＝high，输出该风险等级。若不大于5，则继续执行步骤70363进行判断。

70363、当确定L不大于5，再继续判断L是否大于4，若大于4，即5>＝L>4，则确定气体传感器i所在位置的风险等级为中，P_risk_i＝medium，输出该风险等级。

70364、当确定L不大于4，再继续判断L是否大于3，若大于3，即4>＝L>3，则确定气体传感器i所在位置的风险等级为低，P_risk_i＝low，输出该风险等级。

70365、如果3>＝L>0,则确定气体传感器i所在位置的风险为非常低，P_risk_i＝v_low，输出该风险等级。

如果四种气体对应的风险系数都等于0，则累加后得到的L也等于0，则说明系统正常，没有风险。

因为，即使单个传感器失效，其上报的最大风险值是3，风险值3对应的风险等级是非常低v_low。当风险等级为v_low时，对应采取的处理策略可以是不进行任何控制动作，只进行警示和提示维修检查以排除故障，这样也避免了因单个传感器异常带来的误报风险。

当电池发生风险时，产生多种易燃易爆气体，但每种易燃易爆气体的含量又不多时，通过多种易燃易爆气体的风险系数的累加，总风险值很容易超过4,对应的风险等级是中(medium)。当风险等级为medium时，对应采取的处理策略可以是启动断电保护等策略，这又保证避免因为电池热失控时释放气体组分复杂，易燃易爆气体种类多，但浓度低造成的漏报。

通常情况下，电池发生热失控时，气体有一个先爆发产生，再慢慢扩散的过程，因此在发生热失控的初期，距离热失控电池最近的气体传感器很容易监测到比较高的易燃易爆气体浓度值。通过气体传感器布置网络和足够高的监测时钟频率，可以避免出现因为气体自电池包内扩散后导致的气体浓度过低导致的漏报，这样的布置也能起到事故初期快速定位的作用。

同时，因为本申请实施例中的气体传感器可以是传感器组，既能够避免因单个传感器失效带来的误报问题，又通过对多种易燃易爆气体、传感器网络构建和合理的监测时钟频率，实现多个不同类型的气体传感器信号的校验和风险累加，排除了漏报风险。

如果有气体传感器存在风险(即存在异常)，则步骤7038中会输出出现异常的传感器编码i，和对应的风险等级P_risk_i。可选的，为了防止误报，本申请实施例会再确认异常及风险等级。

图15所示为确认异常及风险等级的流程图。该流程图中的输入数据为步骤7038中处理后的出现异常的传感器编码i，和对应的风险等级P_risk_i。

P_risk_i是编码位置i的气体传感器的安全状态指示器，0为正常，风险等级分别为high，medium，low，v_low则表示有风险(或异常)，本步骤统计P_rsik_i异常的个数，并根据异常个数进行判断。

1501、判断风险等级P_risk_i出现异常的个数是否为1，即出现异常的气体传感器的是否只有一个。若只有一个，则执行步骤1502；若不止一个,则执行步骤1503。

1502、当风险等级P_risk_i出现异常的个数等于1时，说明监测有安全风险的气体传感器只有一个，则对该气体传感器的风险等级降低至少一个等级处理，本实施例可以采用只降低一个等级处理。对该风险等级P_risk_i降低一个等级后输出，同时也输出对应的传感器编码。

因为当电池发生热失控时，气体扩散速度很快，在实际应用中，一般会有多个气体传感器监测到易燃易爆气体，因此，出现异常的气体传感器一般不止一个。当只有一个时，可能会存在因气体传感器本身的硬件故障，或信号干扰等外界因素导致的误报。因此，当监测到有安全风险的气体传感器只有一个时，将其风险等级降低一个等级处理，从而可以防止误报。

1503、当风险等级P_risk_i出现异常的个数大于1时，说明监测到有安全风险的气体传感器有多个，则输出所有出现异常的传感器编码i，和对应的风险等级P_risk_i。

下面结合图16，对图7所示的步骤704定位目标气体传感器及风险等级的步骤进行详细说明，该步骤的作用是定位热失控电池的所属区域，以利于后续启动距离热失控电池最近的灭火装置进行灭火。

本实施例中定位热失控电池位置的原理如图17所示的定位网络，其中1701为电池模组外壳，1702为气体传感器，1703为热失控电池，1704为热失控电池的直接影响范围。在热失控电池1703附近有4个气体传感器，编码分别为11、12、21和22。

电池系统内，热失控电池1703发生热失控，释放出易燃易爆气体，其影响的范围为1704所示的范围。在其影响范围内，易燃易爆气体由热失控电芯释放出来，逐渐向外扩散，会构成一个由易燃易爆气体构成的矢量场，易燃易爆气体矢量场以热失控电池为中心，浓度逐渐降低，且整个浓度矢量场随时间扩大，浓度梯度逐渐降低。整个矢量场的基本传递公式为：

公式1：

公式2：

根据易燃易爆气体浓度矢量场，根据浓度梯度，距离热失控电芯最近的气体传感器监测到的易燃易爆气体浓度值最高，因此本申请实施例按照易燃易爆气体浓度值由高至低进行计算。而且浓度矢量场会随时间逐渐扩大，浓度梯度逐渐降低。整个矢量场近似圆形，因此距离热失控电池最近的传感器最先监测到易燃易爆气体，因此根据监测到易燃易爆气体浓度时间校验根据浓度梯度矢量场的结果。

此外，热失控电池周围的电池，受到热失控电池散发的热量加热，容易发生热失控。因此在持续一段时间后，首个热失控电池的易燃易爆气体梯度降低，不能再根据气体浓度梯度进行定位计算。第一个热失控电池热量扩散后导致第二个电池热失控，产生新的易燃气体浓度梯度场，这时根据新浓度梯度可以迅速判断出发生连续热失控。电池系统内开始了电池热失控链式反应，需要迅速灭火，并通知操作使用人员迅速逃生。

因此，在1704范围内的有4个气体传感器，分别是编码11，12，21，22四个传感器。根据四个传感器的监测到易燃气体的时间和浓度，需要启动距离热失控电芯最近的灭火装置，因此需要通过算法对热失控电池位置进行判断。同时，还能通过易燃易爆气体梯度场和气体传感器监测时间顺序判断是否发生严重的电池链式热失控。

在图16所示的流程中，输入的是步骤7038中输出的所有有异常的气体传感器的编码和风险等级，或，经过图15所示的方法流程处理后输出的所有有异常的气体传感器的编码和风险等级。图16中所示的流程包括如下步骤：

7041、统计上报易燃易爆气体浓度值异常的气体传感器(有异常的气体传感器)是否唯一，即是否只有一个上报异常数据的气体传感器。如果唯一，则执行步骤7042，如果不唯一，则执行步骤7043。

7042、如果上报易燃易爆气体浓度值异常的气体传感器唯一，那么进行异常上报的气体传感器是距离热失控电池最近的气体传感器，则判断热失控电池在上报异常的该气体传感器所在位置对应的区域。则根据上报异常的唯一的气体传感器编码进行定位，输出该唯一的气体传感器编码和对应的风险等级。

7043、如果上报易燃易爆气体浓度值异常的气体传感器不唯一，有多个的情况下，则需要从中确定一个离热失控电池距离最近的气体传感器。则将所有存在异常的气体传感器的信息根据风险等级从高到低进行排序，排序规则为high>medium>low>v_low，优先处理高风险等级的异常。

7044、判断是否有风险等级是high的气体传感器。如果有，则按照风险等级高进行处理，执行步骤7045；如果异常的气体传感器中，没有风险等级是high的气体传感器，则继续执行步骤7046再进行判断。

7045、首先将所有风险等级是high的气体传感器，按照异常上报的历史记录(异常历史记录)进行校验，定位出目标气体传感器，目标气体传感器所在的区域为发生热失控的电池所在的区域，输出目标气体传感器的编码(为了方便描述，定义目标气体传感器的编码为m)及其风险等级P_risk_m＝high。详细流程请参阅图18。

7046、若没有风险等级是high的气体传感器，则再继续判断是否有风险等级是medium的气体传感器。如果有，则按照风险等级中进行处理，执行步骤7047；如果异常的气体传感器中，既没有风险等级是high的气体传感器，也没有风险等级是medium的气体传感器，则继续执行步骤7048再进行判断。

7047、首先将所有风险等级是medium的气体传感器，按照异常上报的历史记录(异常历史记录)进行校验，定位出目标气体传感器，目标气体传感器所在的位置所在的区域为发生热失控的电池所在的区域，输出目标气体传感器的编码m及其风险等级P_risk_m＝medium。详细流程请参阅图19。

7048、若没有风险等级是medium的气体传感器，则再继续判断是否有风险等级是low的气体传感器。如果有，则按照风险等级低进行处理，执行步骤7049；如果异常的气体传感器中，既没有风险等级是high和medium的气体传感器，也没有风险等级是low的气体传感器，则执行步骤70410。

7049、首先将所有风险等级是low的气体传感器，按照异常上报的历史记录(异常历史记录)进行校验，定位出目标气体传感器，目标气体传感器所在的位置所在的区域为发生热失控的电池所在的区域，输出该气体传感器的编码m及其风险等级P_risk_m＝low。详细流程请参阅图20。

70410、若没有风险等级是low的气体传感器，则说明异常的气体传感器中，都是风险等级为v_low的气体传感器。首先将所有风险等级是v_low的气体传感器，按照异常上报的历史记录(异常历史记录)进行校验，定位出目标气体传感器，目标气体传感器所在的位置所在的区域为发生热失控的电池所在的区域，输出该气体传感器的编码m及其风险等级P_risk_m＝v_low。详细流程请参阅图21。

图18至图21是对从多个相同的风险等级的气体传感器中如何选择目标气体传感器的过程进行介绍，具体方法是选择选择最早有异常历史记录的气体传感器作为目标气体传感器。

因为在BMS每次对气体传感器上传的监测数据进行处理时，会记录并存储电池的异常信息(例如：风险等级)、定位信息、处理结果等信息，以便后续可以结合这些异常历史记录信息进行发生热失控点的综合判断和处理。

一般来说，通常情况下，电池发生热失控时，气体有一个先爆发产生，再慢慢扩散的过程，因此在发生热失控的初期，距离热失控电池最近的气体传感器很容易监测到比较高的易燃易爆气体浓度值。因此，最早有异常历史记录的气体传感器一般是距离热失控电池最近的气体传感器，所以本实施例可以结合异常历史记录来确定目标气体传感器。

下面结合图18，详细介绍步骤7045：从风险等级为high的气体传感器中定位目标气体传感器的流程，包括：

70451、首先判断风险等级high的气体传感器的数量是否唯一，如果唯一则执行步骤70452，如果不唯一，则执行步骤70453；

70452、如果风险等级为high的气体传感器的数量是唯一的，则确定该气体传感器为目标气体传感器，输出该气体传感器的定位信息，即输出该气体传感器的编码m以及该目标气体传感器的风险等级P_risk_m＝high。

70453、如果风险等级为high的气体传感器有多个，则先查询这些气体传感器的异常历史记录信息，优先选择最早有异常历史记录的气体传感器的定位信息，确定最早有异常历史记录的气体传感器为目标气体传感器，并输出该气体传感器的编码m以及风险等级P_risk_m＝high。

70454、如果风险等级为high的这些气体传感器均无异常历史记录，之前的历史记录中，风险等级都是0，没有出现过风险等级为v_low、low、medium、high的历史记录。则从这些气体传感器中随机选择一个气体传感器作为目标气体传感器，并输出该气体传感器的编码m以及风险等级P_risk_m＝high。

这种情况下，说明某电池发生热失控时，在其附近的多个气体传感器同时监测到了易燃易爆气体，且风险等级都很高；或者，电池系统中，同时有几处电池发生了热失控。

下面结合图19，详细介绍步骤7047：从风险等级为medium的气体传感器中定位目标气体传感器的流程，包括：

70471、首先判断风险等级medium的气体传感器的数量是否唯一，如果唯一则执行步骤70472，如果不唯一，则执行步骤70473；

70472、如果风险等级为medium的气体传感器的数量是唯一的，则确定该气体传感器为目标气体传感器，输出该气体传感器的定位信息，即输出该气体传感器的编码m以及该目标气体传感器的风险等级P_risk_m＝medium。

70473、如果风险等级为medium的气体传感器有多个，则先查询这些气体传感器的异常历史记录信息，优先选择最早有异常历史记录的气体传感器的定位信息，确定最早有异常历史记录的气体传感器为目标气体传感器，并输出该气体传感器的编码m以及风险等级P_risk_m＝medium。

70474、如果风险等级为medium的这些气体传感器均无异常历史记录，之前的历史记录中，风险等级都是0，没有出现过风险等级为v_low、low、medium、medium的历史记录。则从这些气体传感器中随机选择一个气体传感器作为目标气体传感器，并输出该气体传感器的编码m以及风险等级P_risk_m＝medium。

这种情况下，说明某电池发生热失控时，在其附近的多个气体传感器同时监测到了易燃易爆气体，且风险等级都相同；或者，电池系统中，同时有几处电池发生了热失控。

下面结合图20，详细介绍步骤7049：从风险等级为low的气体传感器中定位目标气体传感器的流程，包括：

70491、首先判断风险等级low的气体传感器的数量是否唯一，如果唯一则执行步骤70492，如果不唯一，则执行步骤70493；

70492、如果风险等级为low的气体传感器的数量是唯一的，则确定该气体传感器为目标气体传感器，输出该气体传感器的定位信息，即输出该气体传感器的编码m以及该目标气体传感器的风险等级P_risk_m＝low。

70493、如果风险等级为low的气体传感器有多个，则先查询这些气体传感器的异常历史记录信息，优先选择最早有异常历史记录的气体传感器的定位信息，确定最早有异常历史记录的气体传感器为目标气体传感器，并输出该气体传感器的编码m以及风险等级P_risk_m＝low。

70494、如果风险等级为low的这些气体传感器均无异常历史记录，之前的历史记录中，风险等级都是0，没有出现过风险等级为v_low、low、low、low的历史记录。则从这些气体传感器中随机选择一个气体传感器作为目标气体传感器，并输出该气体传感器的编码m以及风险等级P_risk_m＝low。

这种情况下，说明某电池发生热失控时，在其附近的多个气体传感器同时监测到了易燃易爆气体，且风险等级都相同；或者，电池系统中，同时有几处电池发生了热失控。

下面结合图21，详细介绍步骤70410：从风险等级为v_low的气体传感器中定位目标气体传感器的流程，包括：

704101、首先判断风险等级low的气体传感器的数量是否唯一，如果唯一则执行步骤704102，如果不唯一，则执行步骤704103；

704102、如果风险等级为low的气体传感器的数量是唯一的，则确定该气体传感器为目标气体传感器，输出该气体传感器的定位信息，即输出该气体传感器的编码m以及该目标气体传感器的风险等级P_risk_m＝low。

704103、如果风险等级为low的气体传感器有多个，则先查询这些气体传感器的异常历史记录信息，优先选择最早有异常历史记录的气体传感器的定位信息，确定最早有异常历史记录的气体传感器为目标气体传感器，并输出该气体传感器的编码m以及风险等级P_risk_m＝low。

704104、如果风险等级为low的这些气体传感器均无异常历史记录，之前的历史记录中，风险等级都是0，没有出现过风险等级为v_low、low、low、low的历史记录。则从这些气体传感器中随机选择一个气体传感器作为目标气体传感器，并输出该气体传感器的编码m以及风险等级P_risk_m＝low。

这种情况下，说明某电池发生热失控时，在其附近的多个气体传感器同时监测到了易燃易爆气体，且风险等级都相同；或者，电池系统中，同时有几处电池发生了热失控。

下面结合图22，对图7所示的步骤705：根据目标气体传感器的风险等级进行分级处理的步骤进行详细说明，该步骤的作用是根据在步骤704中定位的目标气体传感器的风险等级进行相应的处理。

7051、对目标气体传感器的风险等级进行判断，如果风险等级是high，则执行后续步骤7052判断是否启动目标气体传感器对应的灭火装置。

因为目标气体传感器为所有异常的气体传感器中风险等级最高的气体传感器，说明目标气体传感器距离发生热失控的电池最近，监测到的易燃易爆气体的浓度最高。而启动目标气体传感器对应的灭火装置，也可以理解为启动距离发生热失控的电池最近的灭火装置，从而能够有效的控制火情。

除了启动灭火装置以外，BMS还可以与电池系统外的其他模块连接，当确定存在风险时，BMS向电池系统外的其他模块(例如控制中心)发送报警信号。根据应用场景的不同，生成的报警信号会不相同，且根据报警信号进行的相应处理也不同。

例如：当电池系统应用于电动汽车时，BMS向BMS向车机/MCU/VCU发送逃生报警，并切断电池系统的主继电器，启动目标气体传感对应的灭火装置，同时记录故障，不允许车辆再次启动。

图22中，为了便于理解，以应用场景为电池系统应用于电动汽车为例，来描述对目标气体传感器的风险等级进行分级处理，但本领域技术人员应理解，图22中针对电动汽车的相应处理仅是举例说明，而并非构成对其他应用场景的限定。

7052、判断目标气体传感器对应的灭火装置是否被启动过，如果没有被启动过，则执行步骤7053，如果已被启动过，则执行步骤7054。

本实施例中，当目标气体传感器的风险等级是high时，启动目标气体传感器对应的灭火装置。但启动灭火装置的前提条件是，该灭火装置未被启动过。在本实施例中，BMS给每个灭火装置设置一个状态函数Sn，当Sn＝0时，代表灭火装置未启动；当Sn＝1时，则代表灭火装置已经启动过，不能再启动。

7053、如果Sn＝0，则启动目标气体传感器对应的灭火装置，并记录该灭火装置的状态由Sn＝0调整为Sn＝1。同时，BMS向BMS向车机/MCU/VCU发送逃生报警，并切断电池系统的主继电器，同时记录故障，不允许车辆再次启动。

7054、如果Sn＝1，目标气体传感器对应的灭火装置已经不能再启动，则只进行逃生报警、切断主继电器、不允许车辆启动等处理动作。

7055、在灭火装置启动后,需要确认灭火效果。在启动目标气体传感器对应的灭火装置后，开始对目标气体传感器(编码为m)的风险等级P_risk_m＝high出现的次数进行记数，为了描述方便，定义记数变量为f_risk。

7056、在灭火装置启动后，每判断一次目标气体传感器的风险等级，f_risk累加1。判断f_risk是否超过次数预设阈值，若没有超过，则继续执行流程判断目标气体传感器的风险等级；若超过次数预设阈值，则执行步骤7057。其中，次数预设阈值为BMS预先设置的经验值，例如取值可以是200次。

7057、若目标气体传感器的风险等级P_risk_m＝high出现的次数f-risk累积超过次数预设阈值，说明在目标气体传感器所在的位置灭火后，间隔一段时间的监测结果表明，该位置的风险等级仍然是并high，并没有下降，且目标气体传感器所在的位置的灭火装置启动后，已失去功能，因此需要启动目标气体传感器临近位置的灭火装置，即启动目标气体传感器对应的灭火装置临近的灭火装置，例如：传感器编码为m-1和m+1的气体传感器对应的灭火装置，然后流程结束。

7058、如果目标气体传感器的风险等级不是high，则判断目标气体传感器的风险等级是否是medium，如果是medium，则执行后续步骤7059中的处理动作。

7059、如果目标气体传感器的风险等级是medium，则也进行逃生报警，切断主继电器，记录故障，不允许车辆再次启动，但不启动灭火装置。

70510、如果目标气体传感器的风险等级不是medium，则判断目标气体传感器的风险等级是否是low，如果是low，则执行后续步骤70511中的处理动作。

70511、如果目标气体传感器的风险等级是low，则提示故障，并给出紧急停车示警，降低输出功率，当功率降低至接近0后，切断主继电器。记录故障，允许BMS重启后再次校验，如果正常允许车辆再次启动，但是故障报警不消除，并提示系统需要维修。

70512、如果目标气体传感器的风险等级不是low，则目标气体传感器的风险等级是v_low，则发出故障报警，并限制输出功率，允许车辆缓行，记录故障，允许BMS重启后再次校验，如果正常车辆可以启动，故障代码不消除，提示系统需要维修。

本申请实施例在电池系统中加入了易燃易爆气体传感器，监控电池的热失控，预警电池起火。气体传感器与BMS连接，上传监控信号，同时加入了有BMS控制的抑制燃烧和爆炸的灭火装置，通过喷射灭火气体对电池系统内部的燃烧进行灭火。本申请实施例通过使用新的监控方式和灭火方式，延长了预警时间，减小全套系统体积、提高了集成度，降低了使用维护成本。

一方面，本申请实施例根据气体传感器监测到的易燃易爆气体的浓度值，将电池安全风险进行分级，并根据风险等级进行相应的处理，可以安排合理的优先程度来处理风险，避免保护过度和保护不足。

另一方面，本申请实施例依据气体传感器设计的监控网络架构，可以快速定位热失控电池。结合风险等级信息，可以适当的调剂系统、子系统的功率输出，保证用电设备的运行。同时，便于运维人员快速定位、处置安全风险和故障。

另一方面，本申请实施例采用易燃易爆气体传感器、电控灭火装置和外壳箱体泄压阀配合使用，一是可以通过稀释、排除易燃易爆气体来减少单体电池的热量；二是可以降低单体电池热失控产生的危害；三是可以降低热量蔓延至其它电池，导致其他电池燃烧的概率；四是可以通过在电池起火初期灭火，提高灭火成功率，降低系统起火的概率。

另一方面，本申请实施例通过易燃易爆气体浓度梯度场的变化，可以判断热失控发生的时间，发生的程度，以及判断热失控电池的个数，可以判断是否发生连续的链式电池热失控。可以确认灭火装置启动的效果，判断是否需要二次灭火。

另一方面，本申请实施例通过采用电控灭火装置来灭火，可以通过较少储存灭火剂的钢瓶失效，减少系统体积、重量，同时降低运维费用。

另一方面，本申请实施例易燃气体传感器采用多种易燃易爆气体传感器组成的传感器组，可以通过相互校验避免误报和单个期间失效造成的漏报，从而可以提高系统的可靠性。

以上是对本申请实施例中的方法实施例的介绍，本申请实施例中，电池系统中的BMS中存储了应用程序，通过执行BMS中的应用程序，来完成上述方法实施例(图6至图22所示的实施例)中的步骤。

下面结合图23从功能模块的角度对本申请实施例中的电池管理系统BMS进行介绍。电池管理系统包括以下功能模块：

接收单元2301，用于从所述气体传感器接收所述气体传感器采集的所述电池模组的易燃易爆气体的浓度值，所述易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯和一氧化碳中的一种或多种；

处理单元2302，用于根据所述易燃易爆气体的浓度值从所述气体传感器中确定存在安全风险的目标气体传感器及所述目标气体传感器的风险等级；

启动单元2303，用于当所述目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值时，启动所述目标气体传感器对应的灭火装置，以通过所述目标气体传感器对应的灭火装置向所述目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体。

在一些具体的实施例中，处理单元2302具体用于根据每一个气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值确定每一个气体传感器对应的风险等级；再根据每一个气体传感器对应的风险等级，从多个所述气体传感器中确定所述目标气体传感器，所述目标气体传感器为多个所述气体传感器中风险等级最高的气体传感器中的其中一个气体传感器。

在一些具体的实施例中，处理单元2302具体用于针对每一个气体传感器，根据该气体传感器采集的每一种易燃易爆气体的浓度值确定每一种易燃易爆气体对应的风险系数；将所有易燃易爆气体的浓度值对应的风险系数相加，以得到该气体传感器对应的风险等级。

在一些具体的实施例中，所述处理单元2302，还用于：当多个所述气体传感器中，只有一个气体传感器的风险等级大于第二风险告警值时，将所述大于所述第二风险告警值的气体传感器的风险等级降低至少一个等级，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

在一些具体的实施例中，所述处理单元2302，具体用于从多个所述气体传感器中确定风险等级最高的气体传感器，若所述风险等级最高的气体传感器有多个，则从所述风险等级最高的气体传感器中选择最早有异常历史记录的气体传感器，所述有异常历史记录的气体传感器为按照时间先后顺序记录的风险等级大于第二风险告警值的气体传感器，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

在一些具体的实施例中，所述处理单元2302，还用于在启动所述目标气体传感器对应的灭火装置之后，判断所述目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值的次数是否超过次数预设阈值，若超过次数预设阈值，则通过所述启动单元2303启动所述目标气体传感器对应的所述灭火装置所关联的灭火装置。

在一些具体的实施例中，所述处理单元2302，还用于通过以下方式确定气体传感器是否失效：若所述BMS从该气体传感器接收到状态异常消息，则确定该气体传感器失效；或，所述BMS根据该气体传感器多次采集到的每一种易燃易爆气体的多个浓度值，计算所述每一种易燃易爆气体的多个浓度值的方差，判断所述方差是否小于方差预设阈值，若小于，则确定该气体传感器失效。

在一些具体的实施例中，所述电池管理系统还包括，发送单元2304，用于当所述目标气体传感器对应的风险等级超过第二风险告警值时，向所述电池系统所服务的控制中心发送报警信号，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

以上BMS各单元之间的信息交互可以参阅上述方法实施例(图6至图22所示的实施例)，本申请不做赘述。

图23所示的业务授权装置在实际应用中，可以通过专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)实现，或可编程逻辑器件(programmable logicdevice，PLD)实现。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logicdevice，CPLD)，现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。

需要说明的是，在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种电池系统的灭火方法，其特征在于，所述电池系统包括电池管理系统BMS、电池模组、气体传感器和灭火装置，所述方法包括：

所述BMS从所述气体传感器接收所述气体传感器采集的所述电池模组的易燃易爆气体的浓度值，所述易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯和一氧化碳中的一种或多种；

所述BMS根据所述易燃易爆气体的浓度值从所述气体传感器中确定存在安全风险的目标气体传感器及所述目标气体传感器的风险等级；

若所述目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值，则所述BMS启动所述目标气体传感器对应的灭火装置，以通过所述目标气体传感器对应的灭火装置向所述目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体，所述第一风险告警值为所述电池模组发生热失控对应的风险告警值；

所述电池系统包括多个所述气体传感器，所述BMS根据所述易燃易爆气体的浓度值确定存在安全风险的目标气体传感器及所述目标气体传感器的风险等级包括：

所述BMS根据每一个气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值确定每一个气体传感器对应的风险等级；

所述BMS根据每一个气体传感器对应的风险等级，从多个所述气体传感器中确定所述目标气体传感器，所述目标气体传感器为多个所述气体传感器中风险等级最高的气体传感器中的其中一个气体传感器；

在所述BMS根据每一个气体传感器对应的风险等级，从多个所述气体传感器中确定所述目标气体传感器之前，所述方法还包括：

若多个所述气体传感器中，只有一个气体传感器的风险等级大于第二风险告警值，则将所述大于所述第二风险告警值的气体传感器的风险等级降低至少一个等级，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述BMS根据每一个气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值确定每一个气体传感器对应的风险等级包括：

针对每一个气体传感器，所述BMS根据该气体传感器采集的每一种易燃易爆气体的浓度值确定每一种易燃易爆气体对应的风险系数；

所述BMS将所有易燃易爆气体的浓度值对应的风险系数相加，以得到该气体传感器对应的风险等级。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述从多个所述气体传感器中确定所述目标气体传感器包括：

从多个所述气体传感器中确定风险等级最高的气体传感器，若所述风险等级最高的气体传感器有多个，则从所述风险等级最高的气体传感器中选择最早有异常历史记录的气体传感器，所述有异常历史记录的气体传感器为按照时间先后顺序记录的风险等级大于第二风险告警值的气体传感器，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，在启动所述目标气体传感器对应的灭火装置之后，所述方法还包括：

所述BMS判断所述目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值的次数是否超过次数预设阈值，若超过次数预设阈值，则启动所述目标气体传感器对应的所述灭火装置所关联的灭火装置。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述BMS根据该气体传感器采集的每一种易燃易爆气体的浓度值确定每一种易燃易爆气体对应的风险系数之前，所述方法还包括：

若所述BMS从该气体传感器接收到状态异常消息，则确定该气体传感器失效；

或，所述BMS根据该气体传感器多次采集到的每一种易燃易爆气体的多个浓度值，计算所述每一种易燃易爆气体的多个浓度值的方差，判断所述方差是否小于方差预设阈值，若小于，则确定该气体传感器失效。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述目标气体传感器对应的风险等级超过第二风险告警值，则所述BMS向所述电池系统所服务的控制中心发送报警信号，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

7.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括电池系统外壳，电池管理系统BMS和设置在所述电池系统外壳内的至少一个电池模组，以及设置在所述电池系统外壳内的至少一个气体传感器和至少一个灭火装置，所述至少一个气体传感器和至少一个灭火装置连接分别与所述BMS连接；

所述气体感应器，用于采集所述电池模组中的易燃易爆气体的浓度值，将所述易燃易爆气体的浓度值发送至所述BMS，所述易燃易爆气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯和一氧化碳中的一种或多种；

所述BMS，用于根据所述易燃易爆气体的浓度值确定存在安全风险的目标气体传感器及所述目标气体传感器的风险等级，当所述目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值时，启动所述目标气体传感器对应的灭火装置，所述第一风险告警值为所述电池模组发生热失控对应的风险告警值；

所述灭火装置，用于向所述目标气体传感器所对应的电池模组喷射灭火气体；

所述BMS，具体用于根据每一个气体传感器采集的易燃易爆气体的浓度值确定每一个气体传感器对应的风险等级；根据每一个气体传感器对应的风险等级，从多个所述气体传感器中确定所述目标气体传感器，所述目标气体传感器为多个所述气体传感器中风险等级最高的气体传感器中的其中一个气体传感器；

所述BMS，还用于在当多个所述气体传感器中，只有一个气体传感器的风险等级大于第二风险告警值时，将所述大于所述第二风险告警值的气体传感器的风险等级降低至少一个等级，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

8.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于，

所述BMS，具体用于：针对每一个气体传感器，根据该气体传感器采集的每一种易燃易爆气体的浓度值确定每一种易燃易爆气体对应的风险系数；将所有易燃易爆气体的浓度值对应的风险系数相加，以得到该气体传感器对应的风险等级。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述BMS，具体用于从多个所述气体传感器中确定风险等级最高的气体传感器，若所述风险等级最高的气体传感器有多个，则从所述风险等级最高的气体传感器中选择最早有异常历史记录的气体传感器，所述有异常历史记录的气体传感器为按照时间先后顺序记录的风险等级大于第二风险告警值的气体传感器，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

10.根据权利要求7至8中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述BMS还用于，在启动所述目标气体传感器对应的灭火装置之后，判断所述目标气体传感器的风险等级超过第一风险告警值的次数是否超过次数预设阈值，若超过次数预设阈值，则启动所述目标气体传感器对应的所述灭火装置所关联的灭火装置。

11.根据权利要求8所述的电池系统，其特征在于，

所述BMS，还用于当从所述气体传感器接收到状态异常消息时，确定所述气体传感器失效；或，根据所述气体传感器多次采集到的每一种易燃易爆气体的多个浓度值，计算所述每一种易燃易爆气体的多个浓度值的方差，判断所述方差是否小于方差预设阈值，若小于，则确定所述气体传感器失效。

12.根据权利要求7至8中任一项所述的电池系统，其特征在于，

所述BMS，还用于当所述目标气体传感器对应的风险等级超过第二风险告警值时，向所述电池系统所服务的控制中心发送报警信号，所述第二风险告警值小于所述第一风险告警值。

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