CN114583382B - 锂电池系统、锂电池控制方法、可读存储介质和控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种锂电池系统、锂电池控制方法、可读存储介质和控制装置，本申请实施例提供的锂电池系统包括至少两个单体电池，单体电池上设置有一个泄压阀；泄压管道；移动组件，连接于泄压管道，用于将上述泄压管道的一端连接于泄压阀；防爆阀，连接于泄压管道的另一端。通过该锂电池系统的设置，在某个单体电池出现故障，存在热失控风险时，可以控制移动组件带动泄压管道连接于存在热失控风险的单体电池的泄压阀，而后开启泄压阀为存在热失控风险的单体电池进行泄压，高温气体可以通过泄压管道和防爆阀排出至锂电池系统之外，从而避免了高温气流对电池系统内部的正常单体电池、高压回路、箱体等的破坏，最终避免了高温气流冲击和破坏。

Description

锂电池系统、锂电池控制方法、可读存储介质和控制装置

技术领域

本申请实施例涉及车辆技术领域，尤其涉及一种锂电池系统、一种锂电池控制方法、一种计算机可读存储介质和一种控制装置。

背景技术

锂离子动力电池的热失控安全问题仍是当前新能源汽车行业面临的一大难题。对于当前广泛应用的锂离子电池而言，其电解液由多种有机溶剂组成，这些有机溶剂本身具有可燃性；另外隔膜材料在高温下出现收缩，进而使得正负极直接接触而短路；负极端在一定条件下生成的锂枝晶，存在刺穿隔膜的风险。锂离子电池一旦发生热失控后，单体电池内部会发生一连串的、剧烈的反应，产生大量的热量和气体产物，达到一定压力后，单体电池上的泄压阀开启，这些高温气流则向外喷发，高温气体所到之处则产生很大的破坏力；并通过热辐射等途径将热量传递到相邻的其它单体电池。若整个电池系统在设计上的热防护不利，则最终出现整个电池系统的热失控，即起火/爆炸等事故的发生。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提供了一种锂电池系统。

本发明的第二方面提供了一种锂电池控制方法。

本发明的第三方面提供了一种计算机可读存储介质。

本发明的第四方面提供了一种控制装置。

有鉴于此，根据本申请实施例的第一方面提出了一种锂电池系统，包括：

至少两个单体电池，每个所述单体电池上设置有一个泄压阀；

泄压管道；

移动组件，连接于所述泄压管道，用于将上述泄压管道的一端连接于所述泄压阀；

防爆阀，连接于所述泄压管道的另一端。

在一种可行的实施方式中，制备所述泄压管道的材料包括云母，所述泄压管道的最低耐受温度为2000℃，所述泄压管道的最低耐受压力为200kN。

在一种可行的实施方式中，所述移动组件包括：

横向滑轨，所述横向滑轨沿第一方向铺设在所述泄压阀的一侧；

竖向滑轨，所述竖向滑轨沿第二方向铺设在所述泄压阀的一侧；

抓手，滑动连接于所述横向滑轨和所述竖向滑轨，所述泄压管道连接于所述抓手；

其中，所述第一方向与所述第二方向不同。

在一种可行的实施方式中，锂电池系统还包括：

检测组件，连接于每个所述单体电池，用于获取所述单体电池的失控风险。

在一种可行的实施方式中，所述检测组件包括：

连接于每个所述单体电池的电流传感器、电压传感器、温度传感器和压力传感器中的至少一者。

在一种可行的实施方式中，锂电池系统还包括：

定位件，设置在每个所述单体电池上；

红外定位系统，连接于所述定位件和所述移动组件。

根据本申请实施例的第二方面提出了一种锂电池控制方法，应用于上述任一技术方案所述的锂电池系统，所述锂电池控制方法包括：

获取每个所述单体电池的失控风险；

将所述失控风险大于失控阈值的单体电池作为失控电池；

控制所述泄压管道的一端连接于所述失控电池的泄压阀；

控制所述泄压阀开启。

在一种可行的实施方式中，所述失控风险是基于每个所述单体电池的电流信息、电压信息、温度信息和气体压力信息获取的；

所述控制所述泄压管道的一端连接于所述失控电池的泄压阀的步骤包括：

获取所述失控电池的位置信息，控制所述移动组件基于所述位置信息将所述泄压管道连通于所述失控电池的泄压阀。

根据本申请实施例的第三方面提出了一种计算机可读存储介质，

所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，实现如上述任一技术方案所述的锂电池控制方法。

根据本申请实施例的第四方面提出了一种控制装置，包括：

存储器，存储有计算机程序；

处理器，执行所述计算机程序；

其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如上述任一技术方案所述的锂电池控制方法。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：本申请实施例提供的锂电池系统包括了单体电池、泄压管道、移动组件和防爆阀，在某个单体电池出现故障，存在热失控风险时，可以控制移动组件带动泄压管道连接于存在热失控风险的单体电池的泄压阀，而后开启泄压阀为存在热失控风险的单体电池进行泄压，高温气体可以通过泄压管道和防爆阀排出至锂电池系统之外，从而避免了高温气流对电池系统内部的正常单体电池、高压回路、箱体等的破坏，最终避免了高温气流冲击和破坏。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请提供的一种实施例的锂电池系统的示意性结构图；

图2为本申请提供的一种实施例的锂电池控制方法的示意性步骤流程图；

图3为本申请提供的一种实施例的计算机可读存储介质的结构框图；

图4为本申请提供的一种实施例的控制装置的结构框图。

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100单体电池、200泄压管道、300移动组件、400防爆阀、500泄压阀。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请实施例技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

如图1所示，根据本申请实施例的第一方面提出了一种锂电池系统，包括：至少两个单体电池100，每个单体电池100上设置有一个泄压阀500；泄压管道200；移动组件300，连接于泄压管道200，用于将上述泄压管道200的一端连接于泄压阀500；防爆阀400，连接于泄压管道200的另一端。

本申请实施例提供的锂电池系统包括了单体电池100、泄压管道200、移动组件300和防爆阀400，在某个单体电池100出现故障，存在热失控风险时，可以控制移动组件300带动泄压管道200连接于存在热失控风险的单体电池100的泄压阀500，而后开启泄压阀500为存在热失控风险的单体电池100进行泄压，高温气体可以通过泄压管道200和防爆阀400排出至锂电池系统之外，从而避免了高温气流对电池系统内部的正常单体电池100、高压回路、箱体等的破坏，最终避免了高温气流冲击和破坏。

可以理解的是，泄压管道200可以为多个，每个泄压管道200独立地连接于移动组件300，以使在多个单体电池100存在故障时，移动组件300可以带动泄压管道200连通于失控的单体电池100的泄压阀500。

本申请实施例，通过移动组件300带动泄压管道200移动的方式连接于失控电池的泄压阀500，无需为每个泄压阀500均设置泄压管道200，减少了泄压管道200的设置数量，降低了生产成本，同时便于锂电池系统的布局，利于缩小锂电池系统的体积。

在一种可行的实施方式中，制备泄压管道200的材料包括云母，泄压管道200的最低耐受温度为2000℃，泄压管道200的最低耐受压力为200kN。

制备泄压管道200的材料包括云母，泄压管道200的最低耐受温度为2000℃，泄压管道200的最低耐受压力为200kN，保证了经由失控电池排出的高温高压气体不会损伤泄压管道200，同时使泄压管道200的韧性更强，一方面便于移动组件300带动泄压管道200移动，另一方面能够确保不会因移动组件300带动泄压管道200移动而导致泄压管道200弯折受损。

在一种可行的实施方式中，移动组件300包括：横向滑轨，横向滑轨沿第一方向铺设在泄压阀500的一侧；竖向滑轨，竖向滑轨沿第二方向铺设在泄压阀500的一侧；抓手，滑动连接于横向滑轨和竖向滑轨，泄压管道200连接于抓手；其中，第一方向与第二方向不同。

移动组件300包括沿不同方向布局的横向滑轨、竖向滑轨和抓手，可以通过抓手抓取泄压管道200，而后通过在抓手在横向滑轨和竖向滑轨移动即可带动泄压管道200移动。

可以理解的是，抓手可以为可升降的抓手，以使移动组件300具备三维的移动能力，便于将泄压管道200连通于失控电池的泄压阀500。

在一种可行的实施方式中，锂电池系统还包括：检测组件，连接于每个单体电池100，用于获取单体电池100的失控风险。

锂电池系统还包括了检测组件，通过检测组件的设置可以获知每个单体电池100的失控风险，便于明确泄压管道200需要连通的泄压阀500。

在一种可行的实施方式中，检测组件包括：连接于每个单体电池100的电流传感器、电压传感器、温度传感器和压力传感器中的至少一者。

在一些示例中，检测组件包括了电流传感器、电压传感器、温度传感器和压力传感器，锂电池系统内部的检测组件实时收集、分析处理锂电池系统内部每个单体电池100的电压、电流和温度信号，以及锂电池系统内部的气压信号。当识别到某颗单体电池100或某几颗单体电池100的电压信号存在异常时，则通过计算排查问题的原因，若判定为热失控风险时，则向移动组件300发出指令，将单根或几根泄压管道200通过移动组件300到这几颗单体电池100上方的泄压阀500上方，并与之紧密相连。随后这颗单体电池100、或者这几颗单体电池100泄压阀500开启，内部高温气流沿着设定好的管道被很顺畅的传输到电池系统防爆阀400位置处，当积累到一定压力后，防爆阀400开启高温气流被导出电池系统外部。

在一些示例中，锂电池系统内部的检测组件实时收集、分析处理锂电池系统内部每个单体电池100的电压、电流和温度信号，以及锂电池系统内部的气压信号。当识别到某颗单体电池100或某几颗单体电池100的温度信号存在异常时，则通过计算排查问题的原因，若判定为热失控风险时，则向移动组件300发出指令，将单根或几根泄压管道200通过移动组件300到这几颗单体电池100上方的泄压阀500上方，并与之紧密相连。随后这颗单体电池100、或者这几颗单体电池100泄压阀500开启，内部高温气流沿着设定好的管道被很顺畅的传输到锂电池系统防爆阀400位置处，当积累到一定压力后，防爆阀400开启高温气流被导出锂电池系统外部。

锂电池系统内部的热防护控制模块实时收集、分析处理锂电池系统内部每个单体电池100的电压、电流和温度信号，以及锂电池系统内部的气压信号。当识别到锂电池系统内部气压信号存在异常时，则通过计算排查每颗单体电池100的电压信号、温度信号，分析并锁定存在异常的单体电池100位置，进一步判定为热失控风险时，则向移动组件300发出指令，将单根或几根泄压管道200通过移动组件300到这几颗单体电池100上方的泄压阀500上方，并与之紧密相连。随后这颗单体电池100、或者这几颗单体电池100泄压阀500开启，内部高温气流沿着设定好的管道被很顺畅的传输到锂电池系统防爆阀400位置处，当积累到一定压力后，防爆阀400开启高温气流被导出锂电池系统外部。

在一种可行的实施方式中，锂电池系统还包括：定位件，设置在每个所述单体电池100上；红外定位系统，连接于所述定位件和所述移动组件300。

锂电池系统还包括了定位件和红外定位系统，通过定位件和红外定位系统的设置便于确定存在失控风险的单体电池100的位置，便于移动组件300带动泄压管道200连接到存在失控风险的单体电池100的泄压阀500。

如图2所示，根据本申请实施例的第二方面提出了一种锂电池控制方法，应用于上述任一技术方案的锂电池系统，锂电池控制方法包括：

步骤201：获取每个单体电池的失控风险。可以理解的是，可以通过锂电池系统的检测组件来获取每个单体电池的失控风险。可以理解的是，通过锂电池系统的检测组件可以采集每个单体电池的电压、电流和温度信号，以及电池系统内部的气压信号，通过对多个信号进行归一化处理即可获知到失控风险。

步骤202：将失控风险大于失控阈值的单体电池作为失控电池。可以理解的是，可以采集单体电池处于失控状态或即将进入到失控状态之时的电池的电压、电流和温度信号，以及电池系统内部的气压信号，进一步基于即将进入到失控状态或已经进入到失控状态的电压、电流和温度信号，以及电池系统内部的气压信号归一化处理获取到已失控阈值，再进一步地基于已失控阈值即可获取到失控电池。可以理解的是失控阈值小于已失控阈值。

步骤203：控制泄压管道的一端连接于失控电池的泄压阀；

步骤204：控制泄压阀开启。

本申请实施例提供的锂电池控制方法，在某个单体电池出现故障，存在热失控风险时，可以控制移动组件带动泄压管道连接于存在热失控风险的单体电池的泄压阀，而后开启泄压阀为存在热失控风险的单体电池进行泄压，高温气体可以通过泄压管道和防爆阀排出至锂电池系统之外，从而避免了高温气流对电池系统内部的正常单体电池、高压回路、箱体等的破坏，最终避免了高温气流冲击和破坏。

可以理解的是，泄压管道可以为多个，每个泄压管道独立地连接于移动组件，以使在多个单体电池存在故障时，移动组件可以带动泄压管道连通于失控的单体电池的泄压阀。

本申请实施例，通过移动组件带动泄压管道移动的方式连接于失控电池的泄压阀，无需为每个泄压阀均设置泄压管道，减少了泄压管道的设置数量，降低了生产成本，同时便于锂电池系统的布局，利于缩小锂电池系统的体积。

在一种可行的实施方式中，失控风险是基于每个单体电池的电流信息、电压信息、温度信息和气体压力信息获取的。

基于电流信息、电压信息、温度信息和气体压力信息获取失控风险能够准确监控每个电池本体的状态。

在一种可行的实施方式中，控制泄压管道的一端连接于失控电池的泄压阀的步骤包括：获取失控电池的位置信息，控制移动组件基于位置信息将泄压管道连通于失控电池的泄压阀。

先获取到位置信息，而后再控制移动组件基于位置信息将泄压管道连通于失控电池的泄压阀，能够使泄压管道准确连接。

如图3所示，根据本申请实施例的第三方面提出了一种计算机可读存储介质301，计算机可读存储介质301存储有计算机程序302，实现如上述任一技术方案的锂电池控制方法。

本申请实施例提供的计算机可读存储介质301因实现了上述技术方案的锂电池控制方法，因此该计算机可读存储介质具备上述技术方案的锂电池控制方法的全部有益效果。

基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）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场景所述的方法。

如图4所示，根据本申请实施例的第四方面提出了一种控制装置，包括：存储器401，存储有计算机程序；处理器402，执行计算机程序；其中，处理器402在执行计算机程序时，实现如上述任一技术方案的锂电池控制方法。

本申请实施例提供的控制装置，因实现了上述技术方案的锂电池控制方法，因此该控制装置具备上述技术方案的锂电池控制方法的全部有益效果。

在一些示例中，该控制装置还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频（RadioFrequency，RF）电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard）等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）等。

在示例性实施例中，控制装置还可以包括、输入输出接口和显示设备，其中，各个功能单元之间可以通过总线完成相互间的通信。该存储器存储有计算机程序，处理器，用于执行存储器上所存放的程序，执行上述实施例中的方法。

上述存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述方法的实体设备硬件和软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池系统，其特征在于，包括：

至少两个单体电池，每个所述单体电池上设置有一个泄压阀；

泄压管道；

移动组件，连接于所述泄压管道，用于将上述泄压管道的一端连接于所述泄压阀；

防爆阀，连接于所述泄压管道的另一端；

其中，通过所述移动组件带动所述泄压管道移动的方式连接于失控的所述单体电池的所述泄压阀，无需为每个所述泄压阀均设置所述泄压管道。

2.根据权利要求1所述的锂电池系统，其特征在于，

制备所述泄压管道的材料包括云母，所述泄压管道的最低耐受温度为2000℃，所述泄压管道的最低耐受压力为200kN。

3.根据权利要求1所述的锂电池系统，其特征在于，所述移动组件包括：

横向滑轨，所述横向滑轨沿第一方向铺设在所述泄压阀的一侧；

竖向滑轨，所述竖向滑轨沿第二方向铺设在所述泄压阀的一侧；

抓手，滑动连接于所述横向滑轨和所述竖向滑轨，所述泄压管道连接于所述抓手；

其中，所述第一方向与所述第二方向不同。

4.根据权利要求1所述的锂电池系统，其特征在于，还包括：

检测组件，连接于每个所述单体电池，用于获取所述单体电池的失控风险。

5.根据权利要求4所述的锂电池系统，其特征在于，所述检测组件包括：

连接于每个所述单体电池的电流传感器、电压传感器、温度传感器和压力传感器中的至少一者。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的锂电池系统，其特征在于，还包括：

定位件，设置在每个所述单体电池上；

红外定位系统，连接于所述定位件和所述移动组件。

7.一种锂电池控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的锂电池系统，所述锂电池控制方法包括：

获取每个所述单体电池的失控风险；

将所述失控风险大于失控阈值的单体电池作为失控电池；

控制所述泄压管道的一端连接于所述失控电池的泄压阀；

控制所述泄压阀开启。

8.根据权利要求7所述的锂电池控制方法，其特征在于，

所述失控风险是基于每个所述单体电池的电流信息、电压信息、温度信息和气体压力信息获取的；

所述控制所述泄压管道的一端连接于所述失控电池的泄压阀的步骤包括：

获取所述失控电池的位置信息，控制所述移动组件基于所述位置信息将所述泄压管道连通于所述失控电池的泄压阀。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，

所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，实现如权利要求7或8所述的锂电池控制方法。

10.一种控制装置，其特征在于，包括：

存储器，存储有计算机程序；

处理器，执行所述计算机程序；

其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如权利要求7或8所述的锂电池控制方法。

Images