CN111913114A - 电池热失控检测方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种电池热失控检测方法、装置、存储介质及电子设备，用于降低电池管理系统休眠期间存在热失控故障漏报的风险，实现实时全面、低功耗地监测电池状态。电池热失控检测方法包括：设定电池模组的阈值参数，该阈值参数包括电压阈值以及温度阈值；在电池管理系统处于睡眠模式时，获取电池模组实时的电压数据以及温度数据；根据电压数据、温度数据与阈值参数，确定电池模组是否发生热失控。
Description
技术领域
本公开涉及电池安全管理技术领域，具体地，涉及一种电池热失控检测方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
随着能源危机和环境污染问题日益加重，全球新能源汽车市场得到快速增长。众所周知，新能源汽车的动力来源为大量成组的动力电池，由于电池模组结构紧凑，电池高倍率充放电过程中产热量大，热量易积聚难散发，电池模组容易局部过热或温度不均匀，引起电池性能下降、容量衰减，进一步可能引发电池热失控事故。当电池发生热失控时，电池作为新能源汽车的储能单元，其能量通过燃烧或爆炸的方式进行释放，可能导致人员伤亡，这也是新能源汽车电池安全问题的主要诱因之一，值得广泛关注。
在现有技术中，提高新能源汽车电池安全性的方法除了对电池模组加强保护之外，还可以通过BMS(Battery Management System，电池管理系统)对电池模组的电压、电流、温度、绝缘电阻等进行动态检测，并根据检测数据对电池执行状态估算、电池均衡管理、热管理、接触器控制、故障诊断及报警等功能。然而，在整车下电模式下，BMS也将进入睡眠模式，因此不能对电池状态进行全时监测，这样就会存在无法在电池发生热失控之初准确检测到这一隐患，造成风险漏报的情况。
发明内容
本公开的目的是提供一种电池热失控检测方法、装置、存储介质及电子设备，用于降低电池管理系统休眠期间存在热失控故障漏报的风险，实现实时全面、低功耗地监测电池状态。
为了实现上述目的，本公开提供一种电池热失控检测方法，所述方法包括：
设定电池模组的阈值参数，所述阈值参数包括电压阈值以及温度阈值；
在电池管理系统处于睡眠模式时，获取所述电池模组实时的电压数据以及温度数据；
根据所述电压数据、所述温度数据与所述阈值参数，确定所述电池模组是否发生热失控。
可选地，所述设定电池模组的阈值参数，包括：
根据电池模组的电压变化率与电压步长之间预设的对应关系，计算所述电池模组的电压阈值；以及
根据电池模组的温度变化率与温度步长之间预设的对应关系，计算所述电池模组的温度阈值。
可选地，所述根据所述电压数据、所述温度数据与所述阈值参数，确定所述电池模组是否发生热失控，包括：
若所述电压数据小于所述电压阈值，或所述温度数据大于所述温度阈值，确定所述电池模组发生热失控。
可选地，在确定所述电池模组发生热失控之后，所述方法还包括：
生成热失控告警信号，所述热失控告警信号用于唤醒电池管理系统，以对电池模组是否发生热失控进行二次确定。
可选地，所述方法还包括：
若电池管理系统确定所述电池模组未发生热失控，则根据所述电压数据以及所述温度数据更新所述阈值参数。
本公开第二方面提供一种电池热失控检测装置，所述装置包括：
设定模块，用于设定电池模组的阈值参数，所述阈值参数包括电压阈值以及温度阈值；
获取模块，用于在电池管理系统处于睡眠模式时，获取所述电池模组实时的电压数据以及温度数据；
确定模块，用于根据所述电压数据、所述温度数据与所述阈值参数，确定所述电池模组是否发生热失控。
可选地，所述设定模块用于根据电池模组的电压变化率与电压步长之间预设的对应关系，计算所述电池模组的电压阈值；以及
根据电池模组的温度变化率与温度步长之间预设的对应关系，计算所述电池模组的温度阈值。
可选地，所述确定模块用于在所述电压数据小于所述电压阈值，或所述温度数据大于所述温度阈值时，确定所述电池模组发生热失控。
可选地，所述装置还包括：
生成模块，用于在确定所述电池模组发生热失控时，生成热失控告警信号，所述热失控告警信号用于唤醒电池管理系统，以对电池模组是否发生热失控进行二次确定。
可选地，所述装置还包括：
更新模块，用于在电池管理系统确定所述电池模组未发生热失控时，根据所述电压数据以及所述温度数据更新所述阈值参数。
本公开第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本公开第一方面提供的电池热失控检测方法的步骤。
本公开第四方面提供一种电子设备，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本公开第一方面提供的电池热失控检测方法的步骤。
根据上述技术方案，在对电池进行热失控检测时，通过设定电池模组的阈值参数，并实时获取电池模组当前的电压数据以及温度数据，将实时数据与阈值参数中相应的指标数据进行比对分析，可以确定电池模组是否发生热失控。本技术方案适用于电池管理系统处于睡眠模式时，通过使用被检测的电池模组本身进行电能供给，可以周期性自动唤醒模拟前端AFE实时采集电池模组的参数数据，实现了实时全面、低功耗地监测电池状态。此外，针对电芯结构、材质、电芯电压、温度等不同的电池模组可以相应设定阈值参数，避免了设定单一极限阈值而出现热失控事故漏报的弊端，从而实现准确可靠地监控电池模组热失控的发生，提高了电池安全性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开实施例提供的一种电池热失控检测方法的流程图；
图2是本公开实施例提供的一种实施场景的示意图；
图3是本公开实施例提供的一种电池热失控检测方法的流程图；
图4是本公开实施例提供的一种电池热失控检测装置的框图；
图5是本公开实施例提供的一种电池热失控检测装置的框图；
图6是本公开实施例提供的一种电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
动力电池热失控是新能源汽车最危险一种失效模式，因此在隐患发生初期检测出电池热失控状态是保证新能源汽车安全出行的必要条件，可以为降低或解除危险提供充分处理时间。本公开方案提供一种电池热失控检测方法、装置、存储介质及电子设备，用于降低电池管理系统休眠期间存在热失控故障漏报的风险，实现实时全面、低功耗地监测电池状态，下面结合具体实施例对本公开提供的技术方案进行详细说明。
图1是本公开实施例提供的一种电池热失控检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S11、设定电池模组的阈值参数。
示例地，本公开实施例的实施场景如图2所示：每一电池模组10与一模拟前端AFE20连接，模拟前端AFE负责采集电池模组电芯电压数据和温度数据，同时模拟前端AFE的工作电源取自被检测的电池模组；每一模拟前端AFE之间通过电容隔离或者变压器隔离后形成菊花链模式级联，可以实现与整车控制系统的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)通信；每一模拟前端AFE还通过FAULT故障线与MCU连接，用于传输热失控告警信号；在模拟前端AFE与MCU通信过程中，模拟前端AFE被动听从MCU指令并相应执行发射数据或者接收数据的操作，例如模拟前端AFE接收MCU发送的阈值参数，并将阈值参数存储在阈值寄存器中。
其中，阈值参数包括电压阈值以及温度阈值。在一种可能的实施方式中，阈值参数的设定过程如下：根据电池模组的电压变化率与电压步长之间预设的对应关系，计算电池模组的电压阈值；以及根据电池模组的温度变化率与温度步长之间预设的对应关系，计算电池模组的温度阈值。具体地，在新能源汽车下电后、BMS(Battery Management System，电池管理系统)睡眠前，获取电池模组的初始电压数据U以及初始温度数据T，由于电池模组发生热失控时，至少表现为电芯电压下降或者电芯温度升高，因此，根据电池模组出厂标定的热失控发生阶段电芯电压变化率确定电压步长ΔU、根据电池模组出厂标定的热失控发生阶段电芯温度变化率确定温度步长ΔT，进一步确定电池模组的电压阈值为U-ΔU，电池模组的温度阈值为T+ΔT。MCU向模拟前端AFE传输电压阈值U-ΔU和温度阈值T+ΔT，模拟前端AFE则将阈值参数存储至阈值寄存器中。例如，电池模组出厂标定的热失控发生阶段电芯电压变化率为25％，根据预设数值对应关系可以确定电压步长ΔU为1V，电池模组出厂标定的热失控发生阶段电芯温度变化率为1℃/s，根据预设数值对应关系可以确定温度步长ΔT为5℃，这样对于初始电压数据U＝4V以及初始温度数据T＝55℃的电池模组来说，可以确定该电池模组的电压阈值为3V，温度阈值为60℃。
值得说明的是，不同电池模组的电芯结构、材质、初始电压、初始温度、电芯电压变化率、温度变化率等都不尽相同，针对不同的电池模组可以相应确定电压步长以及温度步长，并灵活设定阈值参数，避免了因设定单一极限阈值而出现热失控事故漏报、误报情况的出现。
S12、在电池管理系统处于睡眠模式时，获取电池模组实时的电压数据以及温度数据。
示例地，模拟前端AFE使用被检测电池模组的电能实现周期性自唤醒功能，在周期性唤醒期间可以对电池模组的实时电压数据以及温度数据进行自主获取，例如，模拟前端AFE的自唤醒周期为0.5s。
S13、根据电压数据、温度数据与阈值参数，确定电池模组是否发生热失控。
具体地，若获取到得到电池模组当前的电压数据大于阈值寄存器中的电压阈值，并且电池模组当前的温度数据小于阈值寄存器中的电压阈值温度阈值，则表示电池模组处于正常状态；若获取到得到电池模组当前的电压数据小于阈值寄存器中的电压阈值，或获取到得到电池模组当前的温度数据大于阈值寄存器中的温度阈值，则可以确定电池模组发生热失控。
采用上述方法，在对电池进行热失控检测时，通过设定电池模组的阈值参数，并实时获取电池模组当前的电压数据以及温度数据，将实时数据与阈值参数中相应的指标数据进行比对分析，可以确定电池模组是否发生热失控。本技术方案适用于电池管理系统处于睡眠模式时，通过使用被检测的电池模组本身进行电能供给，可以周期性自动唤醒模拟前端AFE实时采集电池模组的参数数据，实现了实时全面、低功耗地监测电池状态。此外，针对电芯结构、材质、电芯电压、温度等不同的电池模组可以相应设定阈值参数，避免了设定单一极限阈值而出现热失控事故漏报的弊端，从而实现准确可靠地监控电池模组热失控的发生，提高了电池安全性。
图3是本公开实施例提供的一种电池热失控检测方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：
S31、设定电池模组的阈值参数。
S32、在电池管理系统处于睡眠模式时，获取电池模组实时的电压数据以及温度数据。
S33、根据电压数据、温度数据与阈值参数，确定电池模组是否发生热失控。
若获取到得到电池模组当前的电压数据小于阈值寄存器中的电压阈值，或获取到得到电池模组当前的温度数据大于阈值寄存器中的电压阈值温度阈值，则确定电池模组发生热失控，执行步骤S34；否则，执行步骤S32，继续对电池模组的电压数据及温度数据进行监控。
S34、生成热失控告警信号用于唤醒电池管理系统。
该热失控告警信号通过FAULT传输线的或者菊花链通信线传输至MCU，用于唤醒MCU，进一步唤醒电池管理系统，以对电池热失控状态进行而二次确定。
S35、电池管理系统确定电池模组是否发生热失控。
示例地，电池管理系统根据电池热失控状态的判定条件，如监测点温度是否达到制造商规定的最高工作温度(如60℃)，或者检测电池模组的电压下降值是否超过初始电压25％，或者监测点温升速率是否大于1℃/s且持续3s以上，可以确定电池模组是否发生热失控。
在确定电池模组发生热失控，执行步骤S36：执行电池热失控预警等相关操作，相关操作包括将热失控告警信号发送至MCU用于警示用户并控制新能源汽车采取热失控防护措施，同时可以上报至TBOX大数据后台，以供数据分析，实现更准确地判断热失控状态的发生。
若电池管理系统确定电池模组未发生热失控，则执行步骤S37：根据电压数据以及温度数据更新阈值参数。示例地，本次获取得到电池模组的电压数据为U＝2.9V，电压阈值为3V，电压步长ΔU为1V，温度数据T＝61℃，温度阈值为60℃，温度步长ΔT为5℃。由于电压数据小于电压阈值，或者温度数据大于温度阈值都将生成热失控告警信号，用以唤醒电池管理系统对电池热失控进行二次确定。经过电池管理系统二次检测确定电池模组未发生热失控，则按照电压步长ΔU将电压阈值进行迭代更新为2V，同理，按照温度步长ΔT将温度阈值进行迭代更新为65℃，并将更新后的电压阈值和温度阈值存储至阈值寄存器。
采用上述的方法，在根据电压数据、温度数据与阈值参数，确定电池模组发生热失控之后，唤醒电池管理系统对热失控状态进行二次确定，使得电池热失控判断结果更加准确可靠，减少热失控情况的误报。另外，可以根据不同电池模组、电压数据、温度数据、电压步长以及温度步长的值灵活调节、更新温度阈值和电压阈值，在不改变硬件电路的情况下对电池热失控现象进行准确监控，即使电池管理系统处于睡眠模式时也能实时全面检测，以使电池热失控发生初期能被及时发现，给整车安全处理提供更长的处理时间，减少漏报所导致的安全隐患，提高了电池的安全性。
图4是本公开实施例提供的一种电池热失控检测装置的框图，该装置400可以通过软件、硬件或者两者结合实现成为电子设备的部分或者全部。参照图4，该装置400包括：
设定模块41，用于设定电池模组的阈值参数，阈值参数包括电压阈值以及温度阈值；
具体地，设定模块41用于根据电池模组的电压变化率与电压步长之间预设的对应关系，计算电池模组的电压阈值；以及根据电池模组的温度变化率与温度步长之间预设的对应关系，计算电池模组的温度阈值。
获取模块42，用于在电池管理系统处于睡眠模式时，获取电池模组实时的电压数据以及温度数据；
确定模块43，用于根据电压数据、温度数据与阈值参数，确定电池模组是否发生热失控。
具体地，确定模块43用于在电压数据小于电压阈值，或温度数据大于温度阈值时，确定电池模组发生热失控。
采用上述装置，在对电池进行热失控检测时，设定模块用于设定电池模组的阈值参数，获取模块用于获取电池模组当前的电压数据以及温度数据，确定模块则将实时数据与阈值参数中相应的指标数据进行比对分析，可以确定电池模组是否发生热失控。本技术方案适用于电池管理系统处于睡眠模式时，通过使用被检测的电池模组本身进行电能供给，可以周期性自动唤醒模拟前端AFE实时采集电池模组的参数数据，实现了实时全面、低功耗地监测电池状态。此外，针对电芯结构、材质、电芯电压、温度等不同的电池模组可以相应设定阈值参数，避免了设定单一极限阈值而出现热失控事故漏报的弊端，从而实现准确可靠地监控电池模组热失控的发生，提高了电池安全性。
图5是本公开实施例提供的一种电池热失控检测装置的框图，该装置400可以通过软件、硬件或者两者结合实现成为电子设备的部分或者全部。参照图5，在图4的基础上，该装置400还包括生成模块44和更新模块45。其中，生成模块44用于在确定所述电池模组发生热失控时，生成热失控告警信号，热失控告警信号用于唤醒电池管理系统，以对电池模组是否发生热失控进行二次确定；更新模块45用于在电池管理系统确定电池模组未发生热失控时，根据电压数据以及温度数据更新阈值参数。
采用上述装置，生成模块唤醒电池管理系统对热失控状态进行二次确定，使得电池热失控判断结果更加准确可靠，减少热失控情况的误报。另外，更新模块可以根据不同电池模组、电压数据、温度数据、电压步长以及温度步长的值灵活调节、更新温度阈值和电压阈值，在不改变硬件电路的情况下对电池热失控现象进行准确监控，即使电池管理系统处于睡眠模式时也能实时全面检测，以使电池热失控发生初期能被及时发现，给整车安全处理提供更长的处理时间，减少漏报所导致的安全隐患，提高了电池的安全性。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备600的框图。如图6所示，该电子设备600可以包括：处理器601，存储器602。该电子设备600还可以包括多媒体组件603，输入/输出(I/O)接口604，以及通信组件605中的一者或多者。
其中，处理器601用于控制该电子设备600的整体操作，以完成上述的电池热失控检测方法中的全部或部分步骤。存储器602用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备600的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备600上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器602可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件603可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器602或通过通信组件605发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口604为处理器601和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件605用于该电子设备600与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G、4G、NB-IOT、eMTC、或其他5G等等，或它们中的一种或几种的组合，在此不做限定。因此相应的该通信组件605可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块等等。
在一示例性实施例中，电子设备600可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的电池热失控检测方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的电池热失控检测方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器602，上述程序指令可由电子设备600的处理器601执行以完成上述的电池热失控检测方法。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电池热失控检测方法，其特征在于，所述方法包括：
设定电池模组的阈值参数，所述阈值参数包括电压阈值以及温度阈值；
在电池管理系统处于睡眠模式时，获取所述电池模组实时的电压数据以及温度数据；
根据所述电压数据、所述温度数据与所述阈值参数，确定所述电池模组是否发生热失控。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定电池模组的阈值参数，包括：
根据电池模组的电压变化率与电压步长之间预设的对应关系，计算所述电池模组的电压阈值；以及
根据电池模组的温度变化率与温度步长之间预设的对应关系，计算所述电池模组的温度阈值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压数据、所述温度数据与所述阈值参数，确定所述电池模组是否发生热失控，包括：
若所述电压数据小于所述电压阈值，或所述温度数据大于所述温度阈值，确定所述电池模组发生热失控。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述电池模组发生热失控之后，所述方法还包括：
生成热失控告警信号，所述热失控告警信号用于唤醒电池管理系统，以对电池模组是否发生热失控进行二次确定。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若电池管理系统确定所述电池模组未发生热失控，则根据所述电压数据以及所述温度数据更新所述阈值参数。
6.一种电池热失控检测装置，其特征在于，所述装置包括：
设定模块，用于设定电池模组的阈值参数，所述阈值参数包括电压阈值以及温度阈值；
获取模块，用于在电池管理系统处于睡眠模式时，获取所述电池模组实时的电压数据以及温度数据；
确定模块，用于根据所述电压数据、所述温度数据与所述阈值参数，确定所述电池模组是否发生热失控。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述设定模块用于根据电池模组的电压变化率与电压步长之间预设的对应关系，计算所述电池模组的电压阈值；以及
根据电池模组的温度变化率与温度步长之间预设的对应关系，计算所述电池模组的温度阈值。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
生成模块，用于在确定所述电池模组发生热失控时，生成热失控告警信号，所述热失控告警信号用于唤醒电池管理系统，以对电池模组是否发生热失控进行二次确定；
更新模块，用于在电池管理系统确定所述电池模组未发生热失控时，根据所述电压数据以及所述温度数据更新所述阈值参数。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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