CN114602093B - 一种实验室动力电池的热失控处理系统及应用其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于动力电池实验室管理技术领域，公开了一种实验室动力电池的热失控处理系统及应用其的方法。包括测试架、设置于测试架上的安全托盘、处置模块和监控模块，安全托盘用于承载动力电池并且能够采集动力电池的安全参数；处置模块包括转移单元、设置在转移单元上的执行单元以及设置在转移单元上的灭火单元；监控模块分别与安全托盘和处置模块通讯连接，监控模块能够判定动力电池安全参数是否超出预设的安全报警值。本发明实现智能检测及自动灭火，避免人工灭火，降低风险；能够针对发生热失控的动力电池进行灭火及转移，提高灭火有效性，避免波及其他设备，减少损失。

Description

一种实验室动力电池的热失控处理系统及应用其的方法

技术领域

本发明涉及动力电池实验室管理领域，尤其涉及一种实验室动力电池的热失控处理系统及应用其的方法。

背景技术

动力电池在投入车载应用前必须通过实验室试验验证，在实验开发阶段的动力电池还不够成熟、安全风险较大，极易发生热失控，从而引起冒烟、燃烧甚或爆炸事故，给实验室及试验人员带来极大的安全隐患。由于实验室空间有限、实验流程复杂且需要灵活使用，无法具备生产线所使用的机器人、自动化线等自动化系统和固定流程，还处于人工搬运、人工装卸、人工观测的状态，难以有效的对试验的动力电池的热失控进行及时报警，且若动力电池燃烧起火，动力电池本身就是一种极大的危险源。

目前，对于实验室动力电池热失控的主要解决方案是，动力电池发生热失控后，布置在实验室空间上方的烟感传感器检测到动力电池起明火、冒出大量烟雾触发报警，人工对实验室整体喷淋灭火，该灭火方式的风险大，且无法有效针对发生热失控的动力电池灭火；另外，会对实验室内的无异常的动力电池及各种高价值设备造成损害，导致财产损失。

因此，亟需一种实验室动力电池的热失控处理系统及应用其的方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实验室动力电池的热失控处理系统及应用其的方法，实现智能检测及自动灭火，避免人工灭火，降低风险；能够针对发生热失控的动力电池进行灭火及转移，提高灭火有效性，避免波及其他无异常的动力电池及高价值试验设备等，减少损失。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种实验室动力电池的热失控处理系统，包括：

测试架；

安全托盘，设置于所述测试架上，所述安全托盘用于承载动力电池并且能够采集所述动力电池的安全参数；

处置模块，包括转移单元、设置在所述转移单元上的执行单元以及设置在所述转移单元上的灭火单元，所述执行单元能够将所述动力电池从所述测试架上取下并通过所述灭火单元进行灭火，所述转移单元能够将所述动力电池转移至安全区域；

监控模块，其分别与所述安全托盘和所述处置模块通讯连接，所述安全托盘能够将所述动力电池的安全参数发送给所述监控模块，所述监控模块能够判定所述动力电池安全参数是否超出预设的安全报警值，当所述动力电池的安全参数超出安全报警值时，所述监控模块向所述处置模块发送处理指令，以使所述处置模块处理相应的所述动力电池。

可选地，所述安全托盘包括：

温度传感器，用于采集所述动力电池的温度；和/或

电压采集装置，用于采集所述动力电池的电压。

可选地，所述安全托盘包括托盘本体，所述托盘本体可分离地设置在所述测试架上，所述动力电池设置于所述托盘本体上，所述执行单元能够将带所述安全托盘的所述动力电池从所述测试架上取下。

可选地，所述安全托盘设置有多个时，所述安全托盘上设置有编号，所述监控模块能够记录所述动力电池所在的所述安全托盘的编号，所述监控模块能够控制所述处置模块处理相应位于相应编号的所述安全托盘上的所述动力电池。

可选地，所述执行单元包括设置在所述转移单元上的伸缩叉，所述伸缩叉能够从所述测试架上取下所述动力电池。

可选地，所述执行单元还包括设置在所述转移单元上的升降台，所述伸缩叉能够将所述动力电池放在所述升降台上，所述升降台能够将所述动力电池移动至所述灭火单元。

可选地，所述灭火单元为灭火箱，所述灭火箱能够容纳所述动力电池，所述执行单元能够将所述动力电池放入所述灭火箱内。

可选地，所述执行单元能够将所述动力电池置于所述灭火箱底部。

另一方面，提供一种应用上述的实验室动力电池的热失控处理系统的方法，包括：

将动力电池置于测试架上的安全托盘上，预先设定监控模块的所述动力电池的安全报警值；

所述安全托盘将采集的所述动力电池的安全参数发送给所述监控模块，所述监控模块比较所述安全参数和所述安全报警值，当所述监控模块判定所述安全参数超出所述安全报警值时，所述监控模块向处置模块发送处理指令；

执行单元取下所述动力电池，灭火单元对取下的所述动力电池灭火，同时转移单元将所述动力电池移动至安全区域。

可选地，所述安全托盘设置有多个时，所述动力电池置于所述安全托盘上之后，还包括：

预先记录所述动力电池所在所述安全托盘的编号；

当相应编号的所述安全托盘上的所述动力电池的安全参数超出所述安全报警值时，所述监控模块能够控制所述处置模块处理相应编号的所述安全托盘上的所述动力电池。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种实验室动力电池的热失控处理系统及应用其的方法，通过设置监控模块，能够有效监控动力电池，及时发现热失控的动力电池，报警时间提前，从而实现了动力电池热失控检测和判定的提前化、快速化，为电池异常后处置提供了充足的处理时间，降低发生火灾风险。通过监控模块和处置模块的配合，执行单元能够取下热失控的动力电池，灭火单元针对热失控的动力电池进行灭火，提高了灭火的有效性；且转移单元对热失控的动力电池进行转移，避免波及其他无异常的动力电池及高价值试验设备等，减少了损失。具体地，执行单元取下动力电池后，灭火单元和转移单元同时进行工作，即灭火的同时进行转移，及时灭火，并进一步提高对其他设备的保护。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式提供的实验室动力电池的热失控处理系统的结构示意图；

图2是本发明的具体实施方式提供的安全托盘的结构示意图；

图3是本发明的具体实施方式提供的处置模块的结构示意图；

图4是本发明的具体实施方式提供的监控模块的工作原理图；

图5是本发明的具体实施方式提供的应用实验室动力电池的热失控处理系统的方法的流程图。

图中：

100、动力电池；

1、监控模块；

2、安全托盘；21、托盘本体；22、温度传感器；23、通讯器；

3、处置模块；31、执行单元；311、伸缩叉；312、升降台；313、框架；32、灭火箱；33、AGV小车。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

本实施例提供了一种实验室动力电池的热失控处理系统，如图1所示，包括测试架、安全托盘2、处置模块3和监控模块1；具体地，安全托盘2设置于测试架上，安全托盘2用于承载动力电池100并且能够采集动力电池100的安全参数；处置模块3包括转移单元、设置在转移单元上的执行单元31以及设置在转移单元上的灭火单元，执行单元31能够将动力电池100从测试架上取下并通过灭火单元进行灭火，转移单元能够将动力电池100转移至安全区域；监控模块1分别与安全托盘2和处置模块3通讯连接，安全托盘2能够将动力电池100的安全参数发送给监控模块1，监控模块1能够判定动力电池100安全参数是否超出预设的安全报警值，当动力电池100的安全参数超出安全报警值时，监控模块1向处置模块3发送处理指令，以使处置模块3处理相应的动力电池100。

使用时，动力电池100置于安全托盘2上，安全托盘2采集动力电池100的安全参数，并将安全参数发送给监控模块1；监控模块1预设有安全报警值，当安全参数超出安全报警值时，即动力电池100发生热失控，监控模块1向处置模块3发送处理指令；处置模块3运行至动力电池100位置，执行单元31取下热失控的动力电池100，灭火单元进行灭火，转移单元将热失控的动力电池100转移至安全区域。

相较于现有技术中，动力电池100热失控后，只有动力电池100起明火、冒出大量烟雾才能触发报警，通过设置监控模块1，能够有效监控动力电池100，及时发现热失控的动力电池100，报警时间提前，从而实现了动力电池100热失控检测和判定的提前化、快速化，为电池异常后处置提供了充足的处理时间，降低发生火灾风险。通过监控模块1和处置模块3的配合，执行单元31能够取下热失控的动力电池100，灭火单元针对热失控的动力电池100进行灭火，提高了灭火的有效性；且转移单元对热失控的动力电池100进行转移，避免波及其他无异常的动力电池100及高价值试验设备等，减少了损失。具体地，执行单元31取下动力电池100后，灭火单元和转移单元同时进行工作，即灭火的同时进行转移，及时灭火，并进一步提高对其他设备的保护。

具体地，如图2所示，安全托盘2包括温度传感器22，温度传感器22用于采集动力电池100的温度，直接获取动力电池100的温度，监控模块1的安全报警值包括温度限值，当温度超过温度限值时发出报警。通过动力电池100的温度对热失控进行预判，提高了预判准确性，可以提前采取措施，实现灭火快速化和提前化，尽量避免动力电池100发生明火。进一步可选地，可设置电池管理系统以获取动力电池100内部温度及变化率，实现热失控的预判，进一步提高了预判效果。

进一步可选地，参照图2，安全托盘2还包括通讯器23，通讯器23分别与温度传感器22和监控模块1通讯连接。

本实施例中，如图2所示，安全托盘2包括托盘本体21，托盘本体21可分离地设置在测试架上，动力电池100和温度传感器22均设置于托盘本体21上，执行单元31能够将带安全托盘2的动力电池100从测试架上取下，安全托盘2为中转载体，方便取下动力电池100。具体地，温度传感器22设置在动力电池100上进行温度采集，通讯器23位于托盘本体21上，取下动力电池100时无需拆卸温度传感器22及通讯器23等，直接与托盘本体21及动力电池100一同从测试架上取下，以节省时间。

进一步地，安全托盘2还包括能够采集电池的电压等信息的电压采集装置，即安全参数包括电压及温度等信息，综合判断动力电池100是否会发生热失控，以提高判断精准性。进一步地，安全托盘2还包括烟感报警器，进一步提高监控可靠性。具体地，烟感报警器、电压采集装置、温度传感器22和通讯器23均为现有技术，不再赘述。

可选地，安全托盘2设置有多个时，安全托盘2上设置有编号，监控模块1能够记录动力电池100所在的安全托盘2的编号，监控模块1能够控制处置模块3处理相应位于相应编号的安全托盘2上的动力电池100，从而对发生热失控的动力电池100进行有针对性地处置。

具体地，如图3所示，执行单元31包括设置在转移单元上的伸缩叉311，伸缩叉311能够从测试架上取下动力电池100，具体地，伸缩叉311可采用现有结构，其沿水平方向伸出以取下动力电池100，再沿水平方向缩回以带动动力电池100缩回。

可选地，如图3所示，执行单元31还包括设置在转移单元上的升降台312，伸缩叉311能够将动力电池100放在升降台312上，升降台312能够将动力电池100移动至灭火单元，通过升降台312将动力电池100转移至灭火单元进行灭火。

可选地，如图3所示，灭火单元为灭火箱32，灭火箱32能够容纳动力电池100，执行单元31能够将动力电池100放入灭火箱32内，本实施例中，升降台312的输出端能够伸入灭火箱32内，通过喷射灭火剂进行灭火。进一步可选地，执行单元31能够将动力电池100置于灭火箱32底部，以便于携带动力电池100进行转移。

本实施例中，如图3所示，伸缩叉311缩回时能够带动动力电池100位于升降台312上方，缩回状态下的伸缩叉311、升降台312的输出端及灭火箱32的箱口沿竖直方向设置。本实施例中，伸缩叉311位于升降台312输出端的上侧，灭火箱32位于升降台312下侧，升降台312上升能够取下伸缩叉311上的动力电池100，升降台312的输出端再下降，以使动力电池100及安全托盘2降至灭火箱32的底部，其他实施例中，也可以是升降台312的输出端升至灭火箱32内，或者灭火箱32位于执行单元31的四周，执行单元31可以采用四轴机械手等，结构较为复杂。

可选地，如图3所示，转移单元为AGV小车33，AGV小车33能按预设轨迹移动；具体地，AGV小车33上安装有执行单元31和灭火单元；初始状态下，AGV小车33位于初始位置，避免正常工作时，AGV小车33占用操作空间，影响操作；当接收到监控模块1的处理指令后，AGV小车33按预设轨迹移动至异常动力电池100位置；取下动力电池100后，AGV小车33按预设轨迹运行至安全区域。

进一步地，处置模块3上带有控制器，控制器与监控模块1通讯连接，用于接收处理指令；控制器还分别与灭火单元、执行单元31及转移单元通讯连接，能够控制执行单元31取下相应的动力电池100，之后控制器控制灭火单元进行灭火，同时转移单元转移至安全区域，具体地，控制器、灭火箱32、AGV小车33、升降台312及伸缩叉311均为现有技术，不再赘述

可选地，如图3所示，执行单元31还包括框架313，框架313固定于AGV小车33上，伸缩叉311、升降台312、灭火箱32均固定于框架313上。

监控模块1分别与安全托盘2及处置模块3无线通讯连接，具体地，如图4所示，监控模块1包括中央处理器，与中央处理器连接的安全分析模块、存储模块、处置控制模块和传感采集模块，存储模块用于存储安全报警值，安全警报值为电池的标准安全值范围，传感采集模块用于信号接收，通过通讯获取安全托盘2上采集的安全参数；具体地，安全参数包括电池电压及电池温度，安全分析模块分析动力电池100的安全参数信息，如分析参数的绝对值及变化率，与存储模块中的安全警报值进行比较，判断电池安全状态，并将结果传递至中央处理器，当电池判定为异常时，中央处理器将异常结果传递至处置控制模块，处置控制模块用于信号发送，向处置模块3发送处理指令。

实施例二

本实施例提供了一种应用实验室动力电池的热失控处理系统的方法，如图5所示，包括以下步骤：

S1：将动力电池100置于测试架上的安全托盘2上，预先设定监控模块1的动力电池100的安全报警值；

S2：安全托盘2将采集的动力电池100的安全参数发送给监控模块1，监控模块1比较安全参数和安全报警值，当监控模块1判定安全参数超出安全报警值时，监控模块1向处置模块3发送处理指令；

S3：执行单元31取下动力电池100，灭火单元对取下的动力电池100灭火，同时转移单元将动力电池100移动至安全区域。

在试验前进行准备工作，针对动力电池100的不同，进行预设安全报警值；之后，再实时获取电池的温度及电压等信息，监控模块1实时处理获取的信息，当判断出发生异常时及时发出警报，调动处置模块3进行处理；处置模块3取下动力电池100后，对动力电池100灭火的同时将其转移。既能通过安全托盘2和监控模块1提前监控到异常，为后续处理争取时间，又能够通过处置模块3灭火的同时进行转移，提高了灭火有效性，避免相关设备受损，减少损失。

可选地，当安全托盘2设置有多个时，动力电池100置于安全托盘2上之后，还包括：

S100：预先记录动力电池100所在安全托盘2的编号。

可选地，当相应编号的安全托盘2上的动力电池100的安全参数超出安全报警值时，监控模块1能够控制处置模块3处理相应编号的安全托盘2上的动力电池100，从而精准地针对异常的动力电池100进行处理。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种实验室动力电池的热失控处理系统，其特征在于，包括：

测试架；

安全托盘(2)，设置于所述测试架上，所述安全托盘(2)用于承载动力电池(100)并且能够采集所述动力电池(100)的安全参数；所述安全托盘(2)包括：温度传感器(22)，用于采集所述动力电池(100)的温度；和/或电压采集装置，用于采集所述动力电池(100)的电压；

处置模块(3)，包括转移单元、设置在所述转移单元上的执行单元(31)以及设置在所述转移单元上的灭火单元，所述执行单元(31)能够将所述动力电池(100)从所述测试架上取下并通过所述灭火单元进行灭火，所述转移单元能够将所述动力电池(100)转移至安全区域；

监控模块(1)，其分别与所述安全托盘(2)和所述处置模块(3)通讯连接，所述安全托盘(2)能够将所述动力电池(100)的安全参数发送给所述监控模块(1)，所述监控模块(1)能够判定所述动力电池(100)安全参数是否超出预设的安全报警值，当所述动力电池(100)的安全参数超出安全报警值时，所述监控模块(1)向所述处置模块(3)发送处理指令，以使所述处置模块(3)处理相应的所述动力电池(100)。

2.根据权利要求1所述的实验室动力电池的热失控处理系统，其特征在于，所述安全托盘(2)包括托盘本体(21)，所述托盘本体(21)可分离地设置在所述测试架上，所述动力电池(100)设置于所述托盘本体(21)上，所述执行单元(31)能够将带所述安全托盘(2)的所述动力电池(100)从所述测试架上取下。

3.根据权利要求1所述的实验室动力电池的热失控处理系统，其特征在于，所述安全托盘(2)设置有多个时，所述安全托盘(2)上设置有编号，所述监控模块(1)能够记录所述动力电池(100)所在的所述安全托盘(2)的编号，所述监控模块(1)能够控制所述处置模块(3)处理相应位于相应编号的所述安全托盘(2)上的所述动力电池(100)。

4.根据权利要求1所述的实验室动力电池的热失控处理系统，其特征在于，所述执行单元(31)包括设置在所述转移单元上的伸缩叉(311)，所述伸缩叉(311)能够从所述测试架上取下所述动力电池(100)。

5.根据权利要求4所述的实验室动力电池的热失控处理系统，其特征在于，所述执行单元(31)还包括设置在所述转移单元上的升降台(312)，所述伸缩叉(311)能够将所述动力电池(100)放在所述升降台(312)上，所述升降台(312)能够将所述动力电池(100)移动至所述灭火单元。

6.根据权利要求1-5任一项所述的实验室动力电池的热失控处理系统，其特征在于，所述灭火单元为灭火箱(32)，所述灭火箱(32)能够容纳所述动力电池(100)，所述执行单元(31)能够将所述动力电池(100)放入所述灭火箱(32)内。

7.根据权利要求6所述的实验室动力电池的热失控处理系统，其特征在于，所述执行单元(31)能够将所述动力电池(100)置于所述灭火箱(32)底部。

8.一种应用如权利要求1-7任一项所述的实验室动力电池的热失控处理系统的方法，其特征在于，包括：

将动力电池(100)置于测试架上的安全托盘(2)上，预先设定监控模块(1)的所述动力电池(100)的安全报警值；

所述安全托盘(2)将采集的所述动力电池(100)的安全参数发送给所述监控模块(1)，所述监控模块(1)比较所述安全参数和所述安全报警值，当所述监控模块(1)判定所述安全参数超出所述安全报警值时，所述监控模块(1)向处置模块(3)发送处理指令；

执行单元(31)取下所述动力电池(100)，灭火单元对取下的所述动力电池(100)灭火，同时转移单元将所述动力电池(100)移动至安全区域。

9.根据权利要求8所述的应用实验室动力电池的热失控处理系统的方法，其特征在于，所述安全托盘(2)设置有多个时，所述动力电池(100)置于所述安全托盘(2)上之后，还包括：

预先记录所述动力电池(100)所在所述安全托盘(2)的编号；

当相应编号的所述安全托盘(2)上的所述动力电池(100)的安全参数超出所述安全报警值时，所述监控模块(1)能够控制所述处置模块(3)处理相应编号的所述安全托盘(2)上的所述动力电池(100)。

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