CN113125997B - 电池内部短路状态检测方法、电化学储能系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池内部短路状态检测方法、电化学储能系统和存储介质。电池内部短路状态检测方法包括以下步骤：检测第一单体电池的电压状态；当电压状态异常，检测第一单体电池的温度状态；根据电压状态和温度状态，判断第一单体电池是否内部短路。电化学储能系统包括处理器、存储器和存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现电池内部短路状态检测方法。本发明的电池内部短路状态检测方法能够实时并更准确地检测电池内部的短路状态。

Description

电池内部短路状态检测方法、电化学储能系统和存储介质

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，特别涉及一种电池内部短路状态检测方法、电化学储能系统和存储介质。

背景技术

在电化学储能系统中，存在锂电池起火爆炸的风险，其主要原因是电池内部短路引发的热失控。因此，对电池内部短路状态的检测是必要的。目前，常用的检测方法是，在电池电量超过一定值后，通过检测充放电过程中单体电压是否小于正常值来判断电池内部的短路状态，但是不能对电池内部短路状态实现实时检测；或者，通过复杂的计算公式运算得到单体电池内阻，再通过判断内阻是否超过阈值来判断电池是否发生内部短路事件，但是该方法较为复杂，运算量较大，并存在较大误差，检测的准确度较低，且对于处理器的要求更高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池内部短路状态检测方法，能够实时并准确地检测电池内部的短路状态。

本发明还提出了一种包括上述电池内部短路状态检测方法的电化学储能系统。

本发明还提出了一种包括上述电池内部短路状态检测方法的存储介质。

根据本发明第一方面实施例的电池内部短路状态检测方法，包括以下步骤：检测第一单体电池的电压状态；当所述电压状态异常，检测所述第一单体电池的温度状态；根据所述电压状态和所述温度状态，判断所述第一单体电池是否内部短路。

根据本发明实施例的电池内部短路状态检测方法，至少具有如下有益效果：处理器检测第一单体电池的电压状态，当该电压状态异常，再检测第一单体电池的温度状态，否则，略过对第一单体电池的温度状态的检测，以便于节约处理器的运算资源。通过检测，处理器获取第一单体电池的电压状态和温度状态，当电压状态和温度状态都异常，则确定第一单体电池内部短路。该方法实时检测第一单体电池的电压状态和温度状态，有利于实时检测第一单体电池的内部短路状态，进而便于及时发出短路通知；此外，该方法在电压异常的情况下，再检测温度状态，有利于提高准确性，并且电压状态和温度状态可以通过检测和对比得到，无需复杂的运算，可以避免较大的误差，有利于提高准确性。

根据本发明的一些实施例，所述检测第一单体电池的电压状态，包括以下步骤：获取多个采样时刻的所述第一单体电池的电压采样值；根据预设的电压差阈值与多个所述电压采样值，确定所述第一单体电池的电压状态。

根据本发明的一些实施例，所述根据预设的电压差阈值与多个所述电压采样值，确定所述第一单体电池的电压状态，包括以下步骤：将两个连续的所述采样时刻的所述电压采样值的差值与所述电压差阈值进行比较；判断多个所述电压采样值是否均满足电压异常条件；当多个所述电压采样值均满足电压异常条件，确定所述第一单体电池的电压状态为异常。

根据本发明的一些实施例，在所述电压异常条件中，在所述电压异常条件中，任意两个连续的所述采样时刻的所述电压采样值的差值大于或等于所述电压差阈值。

根据本发明的一些实施例，所述当所述电压状态异常，检测所述第一单体电池的温度状态，包括以下步骤：当所述电压状态异常，获取所述第一单体电池的第一采样温度以及至少两个不同梯度的第二单体电池的第二采样温度；根据所述第一采样温度、每个梯度的所述第二采样温度、预设的第一温度阈值、预设的每个梯度的第二温度阈值、预设的第一温度差阈值和预设的每个梯度的第二温度差阈值，确定所述第一单体电池的温度状态。

根据本发明的一些实施例，所述根据所述第一采样温度、每个梯度的所述第二采样温度、预设的第一温度阈值、预设的每个梯度的第二温度阈值、预设的第一温度差阈值和预设的每个梯度的第二温度差阈值，确定所述第一单体电池的温度状态，包括以下步骤：将所述第一采样温度与所述第一温度阈值、每个梯度的所述第二采样温度分别与每个梯度的所述第二温度阈值、所述第一采样温度和第一梯度的所述第二采样温度之差与所述第一温度差阈值、相邻梯度的所述第二采样温度的差值与所述第二温度差阈值进行比较；判断所述第一采样温度和每个梯度的所述第二采样温度是否均满足温度异常条件；当所述第一采样温度和每个梯度的所述第二采样温度均满足温度异常条件，确定所述第一单体电池的温度状态为异常。

根据本发明的一些实施例，在所述温度异常条件中，所述第一采样温度大于或等于所述第一温度阈值，并且同一梯度的所述第二采样温度大于或等于同一梯度的所述第二温度阈值，并且所述第一采样温度与第一梯度的所述第二采样温度的差值大于或等于所述第一温度差阈值，并且相邻梯度的所述第二采样温度的差值大于或等于相应梯度的所述第二温度差阈值。

根据本发明的一些实施例，还包括步骤：当所述温度状态正常，重复检测所述第一单体电池的温度状态，直至检测次数达到预设值或检测到所述温度状态异常。

根据本发明第二方面实施例的电化学储能系统，包括处理器、存储器和存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的电池内部短路状态检测方法。

根据本发明实施例的电化学储能系统，至少具有如下有益效果：处理器执行计算机程序实现第一方面的电池内部短路状态检测方法，有利于实现对第一单体电池的内部短路状态进行实时检测，提高安全性，并且，在检测出电压状态异常后，再检测温度状态，可以更准确地判断出第一单体电池的内部短路状态，即，有利于提高准确性，以及可以减少对处理器的运算资源的占用。

根据本发明第三方面实施例的存储介质，所述存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行第一方面所述的电池内部短路状态检测方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的电池内部短路状态检测方法的流程图；

图2为图1所示的电池内部短路状态检测方法的具体流程图之一；

图3为图2所示的电池内部短路状态检测方法的具体流程图之二；

图4为图1所示的电池内部短路状态检测方法的具体流程图之三；

图5为图4所示的电池内部短路状态检测方法的具体流程图之四；

图6为图1所示的电池内部短路状态检测方法的补充步骤的流程图；

图7为本发明实施例的电池包的示意图；

图8为本发明一些实施例的电池包的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

第一方面

参照图1，一种电池内部短路状态检测方法，包括以下步骤：步骤S1000、步骤S2000和步骤S4000。

步骤S1000，检测第一单体电池的电压状态。

步骤S2000，当电压状态异常，检测第一单体电池的温度状态。

步骤S4000，根据电压状态和温度状态，判断第一单体电池是否内部短路。

具体地，处理器通过传感器检测第一单体电池的电压状态，当检测到电压状态异常，再检测第一单体电池的温度状态。在电池包中，存在多个单体电池，则处理器需要通过传感器对每一个单体电池进行检测，通过该方法，处理器在检测到电压状态异常时，再检测温度状态，可以避免在检测到电压状态正常时，继续检测温度状态，即，在电压状态正常时，处理器略去对温度状态的检测，从而减少对处理器运算资源的占用。此外，处理器根据电压状态和温度状态，以判断第一单体电池是否内部短路，有利于提高准确性，即，当电压状态和温度状态都异常，处理器确定第一单体电池为内部短路状态，避免仅检测电压状态，从而避免在电压状态异常而温度状态正常下作出第一单体电池为内部短路状态的误判，以便于提高准确性。通过该方法，可以在第一单体电池的使用过程中，对第一单体电池进行实时检测，当第一单体电池出现内部短路现象时，处理器可以及时处理。

参照图2，步骤S1000包括步骤S1100和步骤S1200。

步骤S1100，获取多个采样时刻的第一单体电池的电压采样值。

步骤S1200，根据预设的电压差阈值与多个电压采样值，确定第一单体电池的电压状态。

具体地，处理器通过传感器，在连续的多个采样时刻，采集第一单体电池的电压采样值，即，在每一个采样时刻，处理器都获取该采样时刻内的电压采样值，以便于后续处理器根据多个电压采样值与预设的电压差阈值进行对比，进而确定第一单体电池的电压状态是否异常，有利于提高检测的准确性。

参照图3，步骤S1200包括步骤S1210、步骤S1220和步骤S1230。

步骤S1210，将两个连续的采样时刻的电压采样值的差值与电压差阈值进行比较。

步骤S1220，判断多个电压采样值是否均满足电压异常条件。

步骤S1230，当多个电压采样值均满足电压异常条件，确定第一单体电池的电压状态为异常。

具体地，当任意两个连续采样时刻的电压采样值之间的差值，都大于或等于电压差阈值，则处理器判断电压采样值与电压差阈值满足电压异常条件，确定第一单体电池的电压状态为异常。例如，第一单体电池的电压持续下降，并在每一段单位时间内，电压下降的差值都大于或等于电压差阈值，则电压状态异常；或者，第一单体电池的电压持续上升，在并在每一段单位时间内，电压上升的差值都大于或等于电压差阈值，则电压状态异常。

需要说明的是，两个连续采样时刻之间的时间段即为单位时间。根据实际需求，每两个采样时刻之间的时间段可以是相同的时间长度，也可以是不同的时间长度。例如，第一个采样时刻和第二个采样时刻之间的时间段为5毫秒，第二个采样时刻和第三个采样时刻之间的时间段为5毫秒，即每两个采样时刻之间的时间段可以是相同的时间长度；或者，第一个采样时刻和第二个采样时刻之间的时间段为5毫秒，第二个采样时刻和第三个采样时刻之间的时间段为10毫秒，即每两个采样时刻之间的时间段的时间长度是不同的。

参照图4，步骤S2000包括步骤S2100和步骤S2200。

步骤S2100，当电压状态异常，获取第一单体电池的第一采样温度以及至少两个不同梯度的第二单体电池的第二采样温度。

步骤S2200，根据第一采样温度、每个梯度的第二采样温度、预设的第一温度阈值、预设的每个梯度的第二温度阈值、预设的第一温度差阈值和预设的每个梯度的第二温度差阈值，确定第一单体电池的温度状态。

具体地，多个第二单体电池按由内至外的梯度排布在第一单体电池的任一侧。以图7所示的电池包为例，该电池包包括8个单体电池，并排列为两行四列的矩阵。以图8所示的电池包为例，该电池包包括9个单体电池，并以圆形排布。在图7和图8中，T1表示第一单体电池的第一采样温度，T2、T3、T4和T5都是指第二单体电池的第二采样温度。其中，T2是指位于第一梯度的第二单体电池的第二采样温度，T3是指位于第二梯度的第二单体电池的第二采样温度，T4是指位于第三梯度的第二单体电池的第二采样温度，T5是指位于第四梯度的第二单体电池的第二采样温度。此外，第一梯度的第二单体电池最接近第一单体电池，第二梯度的第二单体电池次之，以此类推，在图7中，第四梯度的第二单体电池距离第一单体电池最远。在图8中，第三梯度的第二单体电池距离第一单体电池最远。另外，每一个梯度都设置有相应的第二温度阈值及第二温度差阈值。

在本实施例中，当第一单体电池的电压异常，处理器获取第一单体电池的第一采样温度T1、第一梯度的第二单体电池的第二采样温度T2和第二梯度的第二单体电池的第二采样温度T3，并结合预设的第一温度阈值、第一梯度的第二温度阈值、第二梯度的第二温度阈值、第一温度差阈值和第一梯度的第二温度差阈值，确定第一单体电池的温度状态，以便于更准确地得到第一单体电池的温度状态。

参照图5，步骤S2200包括步骤S2210、步骤S2220和步骤S2230。

步骤S2210，将第一采样温度与第一温度阈值、每个梯度的第二采样温度分别与每个梯度的第二温度阈值、第一采样温度和第一梯度的第二采样温度之差与第一温度差阈值、相邻梯度的第二采样温度的差值与第二温度差阈值进行比较。

步骤S2220，判断第一采样温度和每个梯度的第二采样温度是否均满足温度异常条件。

步骤S2230，当第一采样温度和每个梯度的第二采样温度均满足温度异常条件，确定第一单体电池的温度状态为异常。

具体地，将第一采样温度与第一温度阈值进行比较，将每个梯度的第二采样温度分别与每个梯度的第二温度阈值进行比较，将第一采样温度和第一梯度的第二采样温度之差与第一温度差阈值进行比较，将相邻梯度的第二采样温度的差值与第二温度差阈值进行比较。从而判断第一采样温度和每个梯度的第二采样温度是否均满足温度异常条件。在温度异常条件中，第一采样温度大于或等于第一温度阈值，并且同一梯度的第二采样温度大于或等于同一梯度的第二温度阈值，并且第一采样温度与第一梯度的第二采样温度的差值大于或等于第一温度差阈值，并且相邻梯度的第二采样温度的差值大于或等于相应梯度的第二温度差阈值。

参照图7，以处理器仅获取第一采样温度T1、第一梯度的第二采样温度T2和第二梯度的第二采样温度T3为例，则温度异常条件为：(1)T1≥Th1；(2)T2≥Th2；(3)T3≥Th3；(4)T1-T2≥Td1；(5)T2-T3≥Td2。其中，Th1表示第一温度阈值，Th2表示第一梯度的第二温度阈值，Th3表示第二梯度的第二温度阈值，Td1表示第一温度差阈值，Td2表示第一梯度的第二温度差阈值。当处理器判断T1、T2、T3、Th1、Th2、Th3、Td1和Td2满足上述温度异常条件，则确定第一单体电池的温度状态异常。该温度异常条件，有利于更准确地检测到第一单体电池的温度状态，提高准确性。若处理器判断T1、T2、T3、Th1、Th2、Th3、Td1和Td2不满足上述温度异常条件中的任一条件，则确定第一单体电池的温度状态正常，并取消对温度异常条件中的后续条件的判断，以便于节约处理器运算资源。例如，当T1和Th1不满足条件(1)，则取消后续关于条件(2)、(3)、(4)和(5)的判断；或者T2和Th2不满足条件(2)，则取消后续关于条件(3)、(4)和(5)的判断。

根据实际需求，处理器也可以再获取第三梯度的第二采样温度T4、第四梯度的第二采样温度T5等，则温度异常条件需要增加相应的条件：(6)T4≥Th4；(7)T5≥Th5；(8)T3-T4≥Td3；(9)T4-T5≥Td4。其中，Th4表示第三梯度的第二采样温度，Th5表示第四梯度的第二采样温度，Td3表示第二梯度的第二温度差阈值，Td4表示第三梯度的第二温度差阈值。

另外，若第一单体电池内部短路，则距离第一单体电池越近的第二单体电池的第二采样温度越高，即，在多个第二采样温度中，第一梯度的第二单体电池的第二采样温度最高。

参照图6，电池内部短路状态检测方法还包括步骤S3000。

步骤S3000，当温度状态正常，重复检测第一单体电池的温度状态，直至检测次数达到预设值或检测到温度状态异常。

具体地，以图7中的电池包为例，单体电池的温度变化相较于单体电池的电压变化更慢，当单体电池的电压发生变化，而单体电池的温度可能还未发生变化，因此，对第一单体电池检测一次电压状态，需要在一段时间内对第一单体电池检测多次温度状态，即，需要重复检测第一单体电池的温度状态，直至检测次数达到预设值或检测到温度状态异常，以便于准确地检测出第一单体电池的温度状态，提高检测的准确性，进而准确地检测到电池内部的短路状态。

第二方面

一种电化学储能系统，包括处理器、存储器和存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面的电池内部短路状态检测方法。

处理器执行计算机程序实现第一方面的电池内部短路状态检测方法，有利于实现对第一单体电池的内部短路状态进行实时检测，提高安全性，并且，在检测出电压状态异常后，再检测温度状态，可以更准确地判断出第一单体电池的内部短路状态，即，有利于提高准确性，以及可以减少对处理器的运算资源的占用。

第三方面

一种存储介质，存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行第一方面的电池内部短路状态检测方法。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种电池内部短路状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测第一单体电池的电压状态；

当所述电压状态异常，获取所述第一单体电池的第一采样温度以及至少两个不同梯度的第二单体电池的第二采样温度；

根据所述第一采样温度、每个梯度的所述第二采样温度、预设的第一温度阈值、预设的每个梯度的第二温度阈值、预设的第一温度差阈值和预设的每个梯度的第二温度差阈值，确定所述第一单体电池的温度状态；

根据所述电压状态和所述温度状态，判断所述第一单体电池是否内部短路；

所述根据所述第一采样温度、每个梯度的所述第二采样温度、预设的第一温度阈值、预设的每个梯度的第二温度阈值、预设的第一温度差阈值和预设的每个梯度的第二温度差阈值，确定所述第一单体电池的温度状态，包括以下步骤：

将所述第一采样温度与所述第一温度阈值、每个梯度的所述第二采样温度分别与每个梯度的所述第二温度阈值、所述第一采样温度和第一梯度的所述第二采样温度之差与所述第一温度差阈值、相邻梯度的所述第二采样温度的差值与所述第二温度差阈值进行比较；

判断所述第一采样温度和每个梯度的所述第二采样温度是否均满足温度异常条件；

当所述第一采样温度和每个梯度的所述第二采样温度均满足温度异常条件，确定所述第一单体电池的温度状态为异常。

2.根据权利要求1所述的电池内部短路状态检测方法，其特征在于，所述检测第一单体电池的电压状态，包括以下步骤：

获取多个采样时刻的所述第一单体电池的电压采样值；

根据预设的电压差阈值与多个所述电压采样值，确定所述第一单体电池的电压状态。

3.根据权利要求2所述的电池内部短路状态检测方法，其特征在于，所述根据预设的电压差阈值与多个所述电压采样值，确定所述第一单体电池的电压状态，包括以下步骤：

将两个连续的所述采样时刻的所述电压采样值的差值与所述电压差阈值进行比较；

判断多个所述电压采样值是否均满足电压异常条件；

当多个所述电压采样值均满足电压异常条件，确定所述第一单体电池的电压状态为异常。

4.根据权利要求3所述的电池内部短路状态检测方法，其特征在于，在所述电压异常条件中，任意两个连续的所述采样时刻的所述电压采样值的差值大于或等于所述电压差阈值。

5.根据权利要求1所述的电池内部短路状态检测方法，其特征在于，在所述温度异常条件中，所述第一采样温度大于或等于所述第一温度阈值，并且同一梯度的所述第二采样温度大于或等于同一梯度的所述第二温度阈值，并且所述第一采样温度与第一梯度的所述第二采样温度的差值大于或等于所述第一温度差阈值，并且相邻梯度的所述第二采样温度的差值大于或等于相应梯度的所述第二温度差阈值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池内部短路状态检测方法，其特征在于，还包括步骤：

当所述温度状态正常，重复检测所述第一单体电池的温度状态，直至检测次数达到预设值或检测到所述温度状态异常。

7.一种电化学储能系统，其特征在于，包括处理器、存储器和存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的电池内部短路状态检测方法。

8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至6中任一项所述的电池内部短路状态检测方法。

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