CN116706296B - 一种电池系统热失控监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电池系统热失控监测方法及装置，涉及电池热失控监测技术领域，所述电池系统包括并联的电池模组；各电池模组包括正负极串联的单体电池；各单体电池均对应连接阀门；所述方法包括以下步骤：通过控制电池系统中所有单体电池对应的阀门打开，获取电池系统中所有单体电池内部的气体，并经过分析判断电池系统是否存在热失控风险；若电池系统存在热失控风险，则分别控制各电池模组中所有单体电池对应的阀门打开，分别获取各电池模组中所有单体电池内部的气体，并经过分析判断各电池模组是否存在热失控风险。本申请的方法及应用其的装置，提高了对电池系统的监测精度和效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池热失控监测技术领域，尤其是涉及一种电池系统热失控监测方法及装置。
背景技术
锂电池凭借其容量大、循环充放电寿命长、绿色环保等优势，广泛应用在电子产品、交通动力电源、储备装置等领域中，极大地便利了人们的生活和出行。但是，在锂电池实际使用时，当某一节单体电池发生热失控现象时，热量就会迅速传递至其它电芯，进而诱导整个锂电池发生爆炸，锂电池的激烈燃烧会在短时间散发出的大量热量和有害气体，造成安全事故。
目前，在储能电站中，针对储能柜或电池柜中的电池进行热失控现象的监控，一般采用在柜机顶部设置多个温度传感装置和烟雾传感探测装置，当发生火灾时通过七氟丙烷、气溶胶等气体灭火装置进行处理。但是，这种监控方式仅仅是对系统的整体进行监控，当初始时某个单体电池发生小范围的热失控现象，或者电池系统中尚未出现热失控现象但存在热失控风险时，往往无法快速及时的发现。
发明内容
为了将存在热失控风险的电池精确定位在较小的范围内，提高对电池系统的监测精度和监测效率，本申请提供一种电池系统热失控监测方法及装置。
第一方面，本申请提供一种电池系统热失控监测方法，采用如下的技术方案：所述电池系统包括并联的电池模组；各电池模组包括正负极串联的单体电池；各单体电池均对应连接阀门；所述监测方法包括以下步骤：
系统采样：通过控制所述电池系统中所有单体电池对应的阀门打开，获取电池系统中所有单体电池内部的气体，并对所述电池系统中所有单体电池内部的气体进行分析，得到所述电池系统对应的气体信息；所述气体信息包括气体成分和各成分浓度；
整体判断：根据所述电池系统对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到电池系统的热失控风险系数，并判断所述电池系统是否存在热失控风险，若所述电池系统存在热失控风险，则进入模组巡检步骤；
模组巡检：通过分别控制各电池模组中所有单体电池对应的阀门打开，分别获取各电池模组中所有单体电池内部的气体，并对所述电池模组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各电池模组对应的气体信息；
模组判断：根据各电池模组对应的气体成分信息、预先构建的状况判断模型，得到各电池模组的热失控风险系数，并判断各电池模组是否存在热失控风险。
通过采用上述技术方案，首先对整个电池系统进行模糊的整体判断，当判断整个电池系统存在热失控风险时，再针对各电池模组采用模组巡检和模组判断的方式深入监测，可以将存在热失控风险的单体电池精确定位在较小的电池模组范围内，在存在热失控风险时可以及时发现，便于工作人员及时做出相应处理，提高了对电池系统的监测精度；同时，本实施例所提供的监测方法，相较于现有的外置固定式监控和报警装置，可以有效避免电池释放的气体到空气中被稀释，导致工作人员无法及时发现电池的热失控风险，解决对电池系统的监控存在滞后的问题，可以为后续的消防及处理控制系统提供快速可靠的预警信号；相较于对各单体电池依次进行检测和风险判断的顺序检测方法，本实施例中采用先整体检测判断，再深入检测判断的方法，缩短了检测时间，大大提高了对电池系统的监测效率；采用多个阀门控制，获取对应单体电池内部的气体，再将获取的气体进行统一检测，无需针对每个单体电池都安装监测分析装置，避免占用单体电池的空间，且降低了成本，提高了检测结果的可靠性。
在一个具体的可实施方案中，所述模组判断步骤之后，还包括以下步骤：
获取各电池模组是否存在热失控风险的判断结果，若所述电池模组存在热失控风险，则进入单元巡检步骤；
所述单元巡检步骤包括：
单元划分：将存在热失控风险的电池模组分为多个监测单元组，各监测单元组包括一个或多个单体电池；通过分别控制各监测单元组中所有单体电池对应的阀门打开，分别获取各监测单元组中所有单体电池内部的气体，并对所述监测单元组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各监测单元组对应的气体信息；
单元判断：根据各监测单元组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各监测单元组的热失控风险系数，并判断各监测单元组是否存在热失控风险；
单体电池风险定位：若监测单元组存在热失控风险，则进一步判断存在热失控风险的监测单元组中单体电池的数量；若存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，则判定存在热失控风险的监测单元组中的单体电池为存在热失控风险的单体电池；若存在热失控风险的监测单元组包含多个单体电池，则针对存在热失控风险的监测单元组循环执行单元巡检步骤，直至存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，找出存在热失控风险的单体电池。
通过采用上述技术方案，针对电池模组进行深层次划分，进一步深入监测，精确找出存在热失控风险的单体电池，进一步提高了对电池系统的监测精度。
在一个具体的可实施方案中，所述模组判断步骤之后，还包括以下步骤：
获取各电池模组是否存在热失控风险的判断结果，当多个电池模组均存在热失控风险时，则从存在热失控风险的电池模组中，选取包含多个单体电池的电池模组，构成第一电池模组集合；
根据第一电池模组集合中各电池模组的热失控风险系数，选择热失控风险系数最高的电池模组执行单元巡检步骤，找出热失控风险系数最高的电池模组中存在热失控风险的单体电池。
通过采用上述技术方案，当多个电池模组均存在热失控风险时，优先选择热失控风险系数最高的电池模组进行深入监测，使工作人员及时发现风险最高的单体电池并进行相应处理，保证电池系统的安全性。
在一个具体的可实施方案中，所述状况判断模型的判断逻辑包括：
若所述气体成分中包括危险特征气体，且根据各危险特征气体的浓度、热失控风险系数计算公式，计算出热失控风险系数，并当计算出的热失控风险系数超出正常范围时，则判断所述电池系统存在热失控风险，或判断所述电池模组存在热失控风险，或判断所述监测单元组存在热失控风险；所述危险特征气体包括CO、O2、CO2、H2、碳氢化合物中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，通过提前进行预判，提高了对电池热失控风险的判断精度。
第二方面，本申请提供一种电池系统热失控监测装置，所述监测装置应用上述第一方面所述的监测方法，所述监测装置采用如下的技术方案：所述监测装置包括电池系统、控制器、阀控矩阵、气体分析单元、采样单元；所述电池系统包括并联的电池模组，各电池模组包括正负极串联的单体电池；所述阀控矩阵包括阀门，各单体电池通过采样管道与阀门一一对应连接；所述阀门与采样单元通过第一输送管道连接，所述采样单元与气体分析单元通过第二输送管道连接；
控制器，用于控制电池系统中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元中的气泵运行，使电池系统中所有单体电池内部的气体通入气体分析单元；
气体分析单元，用于对电池系统中所有单体电池内部的气体进行分析，得到电池系统对应的气体信息并输出至控制器；所述气体信息包括气体成分、各成分浓度；
控制器，还用于根据所述电池系统对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到电池系统的热失控风险系数，并判断电池系统是否存在热失控风险；当判断电池系统存在热失控风险时，控制器分别控制各电池模组中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元中的气泵运行，分别使各电池模组池中所有单体电池内部的气体通入气体分析单元；
气体分析单元，还用于分别对各电池模组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各电池模组对应的气体信息并输出至控制器；
控制器，还用于根据各电池模组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各电池模组的热失控风险系数，并判断各电池模组是否存在热失控风险。
通过采用上述技术方案，通过控制单体电池对应阀门的开启，将气体通过管道混合后输送到气体分析单元，得到分析结果，再由控制器根据分析的结果将存在热失控风险的区域定位在一定范围内，提高了对电池系统的监测精度；同时，本实施例的监测装置通过直接抽取单体电池内部的气体进行检测，相较于现有的外置固定式监控和报警装置，可以有效避免电池释放的气体到空气中被稀释，导致无法及时发现单体电池的热失控风险，解决对电池系统的监控存在滞后的问题，可以为后续的消防及处理控制系统提供快速可靠的预警信号；另一方面，本实施例的监测装置采用先整体检测判断，再深入检测判断的方法，缩短了检测时间，大大提高了对电池系统的监测效率；本实施例的监测装置，采用多路管道及对应阀门控制的方式，通过一个气体分析单元就可以实现所有单体电池气体的监测，无需针对每个单体电池都安装监测分析装置，避免占用单体电池的空间，且降低了成本，提高了装置的可靠性，利于后期的维护。
在一个具体的可实施方案中，若电池模组存在热失控风险，则针对存在热失控风险的电池模组执行单元巡检动作，所述单元巡检动作包括单元划分、单元判断、单体电池风险定位；
单元划分包括：控制器将存在热失控风险的电池模组分为多个监测单元组，各监测单元组包括一个或多个单体电池；控制器分别控制各监测单元组中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元中的气泵运行，分别使各监测单元组中所有单体电池内部的气体通入气体分析单元；气体分析单元分别对各监测单元组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各监测单元组对应的气体信息并输出至控制器；
单元判断包括：控制器根据各监测单元组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各监测单元组的热失控风险系数，并判断各监测单元组是否存在热失控风险；
单体电池风险定位包括：若控制器判断监测单元组存在热失控风险，则进一步判断存在热失控风险的监测单元组中单体电池的数量；若存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，则控制器判定存在热失控风险的监测单元组中的单体电池为存在热失控风险的单体电池；若存在热失控风险的监测单元组包含多个单体电池，则针对存在热失控风险的监测单元组循环执行单元巡检动作，直至存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，找出存在热失控风险的单体电池。
通过采用上述技术方案，针对电池模组进行深层次划分，进一步深入监测，使控制器从整个电池系统中精确找出存在热失控现象的单体电池，进一步提高了对电池系统的监测精度，便于工作人员进行更加精准的处理和控制。
在一个具体的可实施方案中，所述电池系统填充惰性气体，所述气体分析单元还通过回流管道与电池系统连接；
所述控制器，用于当判断电池系统不存在热失控风险，或判断电池模组不存在热失控风险，或判断监测单元组不存在热失控风险时，控制气体分析单元将通入的气体通过回流管道回流至电池系统。
通过采用上述技术方案，当抽取进入气体分析单元的气体中无危险特征气体或危险特征气体的含量很少时，将该气体再次填充至电池系统，进行循环使用，避免了资源的浪费。
在一个具体的可实施方案中，所述采样单元还用于将进入采样单元的气体进行净化处理，并将净化处理后的气体通入气体分析单元，所述净化处理包括除水处理、除尘处理。
通过采用上述技术方案，通过采样单元将需要进行成分检测的气体进行净化预处理，使进入气体分析单元的气体更加纯净，提高了对气体成分及浓度的检测精度。
在一个具体的可实施方案中，所述监测装置还包括HMI人机界面；
所述控制器，用于控制HMI人机界面显示电池系统对应的气体信息、各电池模组对应的气体信息、各监测单元组对应的气体信息。
通过采用上述技术方案，采用HMI人机界面将分析出的气体成分及浓度进行实时显示，便于工作人员实时观察。
在一个具体的可实施方案中，所述控制器包括报警单元；
所述控制器用于当判断电池系统存在热失控风险，或电池模组存在热失控风险，或监测单元组存在热失控风险时，控制报警单元发出警报。
通过采用上述技术方案，通过报警单元可以在存在热失控风险时提醒工作人员及时发现和处理。
综上所述，本申请的技术方案至少包括以下有益技术效果：
1、对整个电池系统进行模糊的整体判断，当判断整个电池系统存在热失控风险时，再针对各电池模组采用模组巡检和模组判断的方式深入监测，可以将存在热失控风险的单体电池精确定位在较小的电池模组范围内，在存在热失控风险时可以及时发现，便于工作人员及时做出相应处理，提高了对电池系统的监测精度；
2、本申请的监测方法相较于现有的外置固定式监控和报警装置，可以有效避免电池释放的气体到空气中被稀释，导致工作人员无法及时发现电池的热失控风险，解决对电池系统的监控存在滞后的问题，可以为后续的消防及处理控制系统提供快速可靠的预警信号；
3、本申请的监测方法采用先整体检测判断，再深入检测判断的方法，缩短了检测时间，大大提高了对电池系统的监测效率；
4、采用多个阀门控制，获取对应单体电池内部的气体，再将获取的气体进行统一检测，无需针对每个单体电池都安装监测分析装置，避免占用单体电池的空间，且降低了成本，提高了检测结果的可靠性。
附图说明
图1是本申请实施例监测方法中整体判断的流程图；
图2是本申请实施例监测方法中深入判断的流程图；
图3是本申请实施例中随机二分法的示意图；
图4是本申请实施例中电池系统热失控监测装置的整体结构示意图。
附图标记说明：
1、电池系统；2、控制器；3、阀控矩阵；4、气体分析单元；5、采样单元；6、HMI人机界面。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细说明。
实施例一：
本实施例公开一种电池系统热失控监测方法，所述电池系统包括并联的电池模组，电池模组的数量为多个；各电池模组包括正负极串联的单体电池，单体电池的数量为一个或多个；各单体电池均对应连接阀门，阀门的数量与单体电池的数量相同；
参照图1，所述监测方法包括以下步骤：
S100：系统采样：通过控制所述电池系统中所有单体电池对应的阀门打开，获取电池系统中所有单体电池内部的气体，并对所述电池系统中所有单体电池内部的气体进行分析，得到所述电池系统对应的气体信息；所述气体信息包括气体成分和各成分浓度；
S200：整体判断：根据所述电池系统对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到电池系统的热失控风险系数，并判断所述电池系统是否存在热失控风险，若所述电池系统存在热失控风险，则进入模组巡检步骤；
其中，若所述电池系统不存在热失控风险，则无需进入模组巡检步骤，可以持续对电池系统采用系统采样和整体判断的步骤，实现对电池系统的持续整体监测。
S300：模组巡检：通过分别控制各电池模组中所有单体电池对应的阀门打开，分别获取各电池模组中所有单体电池内部的气体，并对所述电池模组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各电池模组对应的气体信息；
S400：模组判断：根据各电池模组对应的气体成分信息、预先构建的状况判断模型，得到各电池模组的热失控风险系数，并判断各电池模组是否存在热失控风险。
通过上述步骤S100~S400，首先对整个电池系统进行模糊的整体判断，当判断整个电池系统存在热失控风险时，再针对各电池模组采用模组巡检和模组判断的方式深入监测，可以将存在热失控风险的单体电池精确定位在较小的电池模组范围内，在存在热失控风险时可以及时发现，便于工作人员及时做出相应处理，提高了对电池系统的监测精度；同时，本实施例所提供的监测方法，相较于现有的外置固定式监控和报警装置，可以有效避免电池释放的气体到空气中被稀释，导致工作人员无法及时发现电池的热失控风险，解决对电池系统的监控存在滞后的问题，可以为后续的消防及处理控制系统提供快速可靠的预警信号；相较于对各单体电池依次进行检测和风险判断的顺序检测方法，本实施例中采用先整体检测判断，再深入检测判断的方法，缩短了检测时间，大大提高了对电池系统的监测效率；采用多个阀门控制，获取对应单体电池内部的气体，再将获取的气体进行统一检测，无需针对每个单体电池都安装监测分析装置，避免占用单体电池的空间，且降低了成本，提高了检测结果的可靠性。
进一步的，参照图2，所述模组判断步骤之后，还包括以下步骤：
S500：获取各电池模组是否存在热失控风险的判断结果，若电池模组存在热失控风险，则进入单元巡检步骤；所述单元巡检步骤包括单元划分、单元判断、单体电池风险定位步骤；
S600：单元划分：将存在热失控风险的电池模组分为多个监测单元组，各监测单元组包括一个或多个单体电池；通过分别控制各监测单元组中所有单体电池对应的阀门打开，分别获取各监测单元组中所有单体电池内部的气体，并对所述监测单元组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各监测单元组对应的气体信息；
S700：单元判断：根据各监测单元组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各监测单元组的热失控风险系数，并判断各监测单元组是否存在热失控风险；
S800：单体电池风险定位：若监测单元组存在热失控风险，则进一步判断存在热失控风险的监测单元组中单体电池的数量；若存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，则判定存在热失控风险的监测单元组中的单体电池为存在热失控风险的单体电池；若存在热失控风险的监测单元组包含多个单体电池，则针对存在热失控风险的监测单元组循环执行单元巡检步骤，直至存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，找出存在热失控风险的单体电池。
因此，通过步骤S100~S400初步判断之后，再针对电池模组进行深层次划分，进一步深入监测，精确找出存在热失控风险的单体电池，进一步提高了对电池系统的监测精度。
上述单元划分可以采用随机二分法的方式，下面结合图3，对随机二分法进行具体说明：
一个电池模组包含n个单体电池，当通过判断得到该电池模组存在热失控风险，那么将该电池模组中所有单体电池随机分配为2个监测单元组，分别为监测单元组A1和监测单元组B1，使监测单元组A1和监测单元组B1中单体电池的数量均为n/2；
分别获取监测单元组A1、监测单元组B1中单体电池内部的气体并进行判断，得到监测单元组A1中所有单体电池内部的气体信息、监测单元组B1中所有单体电池的气体信息；
若经过判断，得到监测单元组A1存在热失控风险，且A1包含多个单体电池，监测单元组B1不存在热失控风险；那么针对监测单元组A1，再次采用随机二分法，将监测单元组A1分为监测单元组A2、监测单元组A2’，使监测单元组A2和监测单元组A2’中单体电池数量均为n/4；
参照上述步骤，若通过分别对监测单元组A2、监测单元组A2’中所有单体电池内部的气体进行获取并判断，得到监测单元组A2存在热失控风险，且包含多个单体电池，监测单元组A2’不存在热失控风险；那么针对监测单元组A2，再次采用随机二分法，分为监测单元组A3、监测单元组A3’，使监测单元组A3和监测单元组A3’中的单体电池数量均为n/8；
继续参照上述步骤，若通过分别对监测单元组A3、监测单元组A3’中所有单体电池内部的气体进行获取并判断，得到监测单元组A3存在热失控风险，监测单元组A3’不存在热失控风险；
此时，若监测单元组A3中只剩下一个单体电池，即该电池模组中所有单体电池的数量n为8时，那么就可以判定监测单元组A3中的单体电池即为存在热失控风险的单体电池；若监测单元组A3仍然包含多个单体电池，那么采用同样的方式，继续对监测单元组A3进行分组并判断，直到存在热失控风险的监测单元组中只剩下一个单体电池，就可以精确判定出存在热失控风险的单体电池。
因此，若对气体进行一次检测并得到分析结果的时间为t，当采用对8个单体电池内部的气体采用一个一个检测分析的方式，那么历遍所有的单体电池需要的时间为8t；而在采用随机二分法的方式中，历遍所有的单体电池需要的时间仅为t*2*3=6t，且随着单体电池个数的增加，本实施例中电池系统监控方法的检测时间短、监测效率高、监测定位精度高的优势更加明显。
进一步的，所述模组判断步骤之后，还包括以下步骤：
获取各电池模组是否存在热失控风险的判断结果，当多个电池模组均存在热失控风险时，则从存在热失控风险的电池模组中，选取包含多个单体电池的电池模组，构成第一电池模组集合；
根据第一电池模组集合中各电池模组的热失控风险系数，选择热失控风险系数最高的电池模组执行单元巡检步骤，即单元划分、单元判断、单体电池风险定位步骤，找出热失控风险系数最高的电池模组中存在热失控风险的单体电池。
因此，当多个电池模组均存在热失控风险时，优先选择热失控风险系数最高的电池模组进行深入监测，使工作人员及时发现风险最高的单体电池并进行相应处理，保证电池系统的安全性。
进一步的，所述状况判断模型的判断逻辑包括：
若所述气体成分中包括危险特征气体，且根据各危险特征气体的浓度、热失控风险系数计算公式，计算出热失控风险系数，并当计算出的热失控风险系数超出正常范围时，则判断所述电池系统存在热失控风险，或判断所述电池模组存在热失控风险，或判断所述监测单元组存在热失控风险；所述危险特征气体包括CO、O2、CO2、H2、碳氢化合物中的一种或多种。
由于电池在发生热失控时，会释放出一定浓度的气体，比如CO、O2、CO2、H2、碳氢化合物等，通过提前进行预判，提高了对电池热失控风险的判断精度，各危险特征气体的正常浓度范围，本领域技术人员可以自行设定。
具体地，热失控风险系数计算公式可以设置为根据危险特征气体中的某个气体单独情况来确定，也可以设置为根据危险特征气体中的综合情况来确定，本申请对此不做限制；下面举例一种将各危险特征气体的浓度以一定的比例进行计算，得到热失控风险系数的计算公式：热失控风险系数=a*CO浓度+b*O2浓度+c*CO2浓度+d*H2浓度+e*碳氢化合物浓度，当a、b、c、d、e均设置为正数时，危险特征气体的浓度越高，则热失控风险系数越大；在各危险特征气体浓度均处于正常浓度时，可以得到正常情况下的热失控风险系数；当危险特征气体中某个气体浓度超出对应的正常浓度，则得到的热失控风险系数就会超出正常情况下的热失控风险系数，此时可以判断存在热失控风险。
当然，a、b、c、d、e也可以设定为负数，并采用与之对应的判断方式，本申请对此不做限制。
实施例二：
本实施例公开一种电池系统热失控监测装置，本实施例的电池系统热失控监测装置应用实施例一中所述的电池系统热失控监测方法，具体的，参照图4，所述监测装置包括电池系统1、控制器2、阀控矩阵3、气体分析单元4、采样单元5；所述电池系统1包括并联的电池模组，各电池模组包括正负极串联的单体电池；所述阀控矩阵3包括阀门，各单体电池通过采样管道与阀门一一对应连接；所述阀门与采样单元5通过第一输送管道连接，所述采样单元5与气体分析单元4通过第二输送管道连接；其中，每个单体电池都通过一根采样管道与阀门一一对应连接，阀门输出的气体在第一输送管道内混合后送入采样单元5；
控制器2，用于控制电池系统1中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元5中的气泵运行，使电池系统1中所有单体电池内部的气体通入气体分析单元4；具体地，阀门打开后，单体电池内部的气体通过采样管道、阀门、第一输送管道、采样单元5、第二输送管道通入气体分析单元4；
气体分析单元4，用于对电池系统1中所有单体电池内部的气体进行分析，得到电池系统1对应的气体信息并输出至控制器2；所述气体信息包括气体成分、各成分浓度；
控制器2，还用于根据电池系统1对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到电池系统1的热失控风险系数，并判断电池系统1是否存在热失控风险；当判断电池系统1存在热失控风险时，控制器2分别控制中各电池模组中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元5中的气泵运行，分别使各电池模组池中所有单体电池内部的气体通入气体分析单元4；
气体分析单元4，还用于分别对各电池模组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各电池模组对应的气体信息并输出至控制器2；
控制器2，还用于根据各电池模组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各电池模组的热失控风险系数，并判断各电池模组是否存在热失控风险。
其中，当单体电池对应的阀门打开，同时采样单元5中的气泵运行时，可以使单体电池内部的气体混合之后进入气体分析单元4，提高监测精度。
因此，本实施例的监测装置通过控制单体电池对应阀门的开启，将气体通过管道混合后输送到气体分析单元，得到分析结果，再由控制器根据分析的结果将存在热失控风险的区域定位在一定范围内，提高了对电池系统的监测精度；同时，本实施例的监测装置通过直接抽取单体电池内部的气体进行检测，相较于现有的外置固定式监控和报警装置，可以有效避免电池释放的气体到空气中被稀释，导致无法及时发现单体电池的热失控风险，解决对电池系统的监控存在滞后的问题，可以为后续的消防及处理控制系统提供快速可靠的预警信号；另一方面，本实施例的监测装置采用先整体检测判断，再深入检测判断的方法，缩短了检测时间，大大提高了对电池系统的监测效率；本实施例的监测装置，采用多路管道及对应阀门控制的方式，通过一个气体分析单元就可以实现所有单体电池气体的监测，无需针对每个单体电池都安装监测分析装置，避免占用单体电池的空间，且降低了成本，提高了装置的可靠性，利于后期的维护。
进一步的，若电池模组存在热失控风险，则针对存在热失控风险的电池模组执行单元巡检动作，所述单元巡检动作包括单元划分、单元判断、单体电池风险定位；
单元划分包括：控制器2将存在热失控风险的电池模组分为多个监测单元组，各监测单元组包括一个或多个单体电池；控制器2分别控制各监测单元组中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元5中的气泵运行，分别使各监测单元组中所有单体电池内部的气体通过入气体分析单元4；气体分析单元4分别对各监测单元组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各监测单元组对应的气体信息并输出至控制器2；
单元判断包括：控制器2根据各监测单元组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各监测单元组的热失控风险系数，并判断各监测单元组是否存在热失控风险；
单体电池风险定位包括：若控制器2判断监测单元组存在热失控风险，则进一步判断存在热失控风险的监测单元组中单体电池的数量：若存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，则控制器2判定存在热失控风险的监测单元组中的单体电池为存在热失控风险的单体电池；若存在热失控风险的监测单元组包含多个单体电池，则针对存在热失控风险的监测单元组循环执行单元巡检动作，直至存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，找出存在热失控风险的单体电池。
因此，通过初步判断之后，再针对电池模组进行深层次划分，进一步深入监测，使控制器从整个电池系统中精确找出存在热失控现象的单体电池，进一步提高了对电池系统的监测精度，便于工作人员进行更加精准的处理和控制。
本实施例中，当判断多个电池模组均存在热失控风险时，同样采用实施例一中的方法，选择热失控风险系数最高的电池模组执行单元巡检步骤，在此不再赘述，且状况判断模型的判断逻辑参照实施例一中的描述，在此不再赘述。
进一步的，所述电池系统1填充惰性气体，所述气体分析单元4还通过回流管道与电池系统1连接；具体地，电池系统1中各单体电池内部也填充有惰性气体。
所述控制器2，用于当判断电池系统1不存在热失控风险，或电池模组不存在热失控风险，或监测单元组不存在热失控风险时，控制气体分析单元4将通入的气体通过回流管道回流至电池系统1。
为了保证电池系统的安全性，电池系统中采用惰性气体进行填充，各单体电池内部也填充惰性气体，当抽取进入气体分析单元的气体中无危险特征气体或危险特征气体的含量很少时，将该气体再次填充至电池系统，进行循环使用，避免了资源的浪费。
进一步的，所述采样单元5，还用于将进入采样单元5的气体进行净化处理，并将净化处理后的气体通入气体分析单元4，所述净化处理包括除水处理、除尘处理。其中，所述除水处理可以采用冷凝除水装置，所述除尘处理可以采用过滤式除尘装置。
因此，通过采样单元将需要进行成分检测的气体进行净化预处理，使进入气体分析单元的气体更加纯净，提高了对气体成分及浓度的检测精度。
进一步的，所述监测装置还包括HMI人机界面6；
所述控制器2，用于控制HMI人机界面6显示电池系统1对应的气体信息、各电池模组对应的气体信息、各监测单元组对应的气体信息。
采用HMI人机界面将分析出的气体成分及浓度进行实时显示，便于工作人员实时观察。
进一步的，所述控制器2包括报警单元21；所述控制器2用于当判断电池系统1存在热失控风险，或电池模组存在热失控风险，或监测单元组存在热失控风险时，控制报警单元21发出警报。
通过报警单元可以在存在热失控风险时提醒工作人员及时发现和处理。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电池系统热失控监测方法，其特征在于，所述电池系统包括并联的电池模组；各电池模组包括正负极串联的单体电池；各单体电池均对应连接阀门；所述监测方法包括以下步骤：
系统采样：通过控制所述电池系统中所有单体电池对应的阀门打开，获取电池系统中所有单体电池内部的气体，并对所述电池系统中所有单体电池内部的气体进行分析，得到所述电池系统对应的气体信息；所述气体信息包括气体成分和各成分浓度；
整体判断：根据所述电池系统对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到电池系统的热失控风险系数，并判断所述电池系统是否存在热失控风险，若所述电池系统存在热失控风险，则进入模组巡检步骤；
模组巡检：通过分别控制各电池模组中所有单体电池对应的阀门打开，分别获取各电池模组中所有单体电池内部的气体，并对所述电池模组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各电池模组对应的气体信息；
模组判断：根据各电池模组对应的气体成分信息、预先构建的状况判断模型，得到各电池模组的热失控风险系数，并判断各电池模组是否存在热失控风险；
所述模组判断步骤之后，还包括以下步骤：
获取各电池模组是否存在热失控风险的判断结果，若所述电池模组存在热失控风险，则进入单元巡检步骤；
所述单元巡检步骤包括：
单元划分：将存在热失控风险的电池模组分为多个监测单元组，各监测单元组包括一个或多个单体电池；通过分别控制各监测单元组中所有单体电池对应的阀门打开，分别获取各监测单元组中所有单体电池内部的气体，并对所述监测单元组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各监测单元组对应的气体信息；所述单元划分采用随机二分法的方式；
单元判断：根据各监测单元组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各监测单元组的热失控风险系数，并判断各监测单元组是否存在热失控风险；
单体电池风险定位：若监测单元组存在热失控风险，则进一步判断存在热失控风险的监测单元组中单体电池的数量；若存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，则判定存在热失控风险的监测单元组中的单体电池为存在热失控风险的单体电池；若存在热失控风险的监测单元组包含多个单体电池，则针对存在热失控风险的监测单元组循环执行单元巡检步骤，直至存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，找出存在热失控风险的单体电池；
所述模组判断步骤之后，还包括以下步骤：
获取各电池模组是否存在热失控风险的判断结果，当多个电池模组均存在热失控风险时，则从存在热失控风险的电池模组中，选取包含多个单体电池的电池模组，构成第一电池模组集合；
根据第一电池模组集合中各电池模组的热失控风险系数，选择热失控风险系数最高的电池模组执行单元巡检步骤，找出热失控风险系数最高的电池模组中存在热失控风险的单体电池；
所述状况判断模型的判断逻辑包括：
若所述气体成分中包括危险特征气体，且根据各危险特征气体的浓度、热失控风险系数计算公式，计算出热失控风险系数，并当计算出的热失控风险系数超出正常范围时，则判断所述电池系统存在热失控风险，或判断所述电池模组存在热失控风险，或判断所述监测单元组存在热失控风险；所述危险特征气体包括CO、O2、CO2、H2、碳氢化合物中的一种或多种；
所述热失控风险系数计算公式为：热失控风险系数=a*CO浓度+b*O2浓度+c*CO2浓度+d*H2浓度+e*碳氢化合物浓度。
2.一种电池系统热失控监测装置，其特征在于，所述监测装置包括电池系统(1)、控制器(2)、阀控矩阵(3)、气体分析单元(4)、采样单元(5)；所述电池系统(1)包括并联的电池模组，各电池模组包括正负极串联的单体电池；所述阀控矩阵(3)包括阀门，各单体电池通过采样管道与阀门一一对应连接；所述阀门与采样单元(5)通过第一输送管道连接，所述采样单元(5)与气体分析单元(4)通过第二输送管道连接；
控制器(2)，用于控制电池系统(1)中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元(5)中的气泵运行，使电池系统(1)中所有单体电池内部的气体通入气体分析单元(4)；
气体分析单元(4)，用于对电池系统(1)中所有单体电池内部的气体进行分析，得到电池系统(1)对应的气体信息并输出至控制器(2)；所述气体信息包括气体成分、各成分浓度；
控制器(2)，还用于根据所述电池系统(1)对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到电池系统(1)的热失控风险系数，并判断电池系统(1)是否存在热失控风险；当判断电池系统(1)存在热失控风险时，控制器(2)分别控制各电池模组中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元(5)中的气泵运行，分别使各电池模组池中所有单体电池内部的气体通入气体分析单元(4)；
气体分析单元(4)，还用于分别对各电池模组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各电池模组对应的气体信息并输出至控制器(2)；
控制器(2)，还用于根据各电池模组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各电池模组的热失控风险系数，并判断各电池模组是否存在热失控风险；
若电池模组存在热失控风险，则针对存在热失控风险的电池模组执行单元巡检动作，所述单元巡检动作包括单元划分、单元判断、单体电池风险定位；
单元划分包括：控制器(2)将存在热失控风险的电池模组分为多个监测单元组，各监测单元组包括一个或多个单体电池；控制器(2)分别控制各监测单元组中所有单体电池对应的阀门打开，并控制采样单元(5)中的气泵运行，分别使各监测单元组中所有单体电池内部的气体通入气体分析单元(4)；气体分析单元(4)分别对各监测单元组中所有单体电池内部的气体进行分析，得到各监测单元组对应的气体信息并输出至控制器(2)；所述单元划分采用随机二分法的方式；
单元判断包括：控制器(2)根据各监测单元组对应的气体信息、预先构建的状况判断模型，得到各监测单元组的热失控风险系数，并判断各监测单元组是否存在热失控风险；
单体电池风险定位包括：若控制器(2)判断监测单元组存在热失控风险，则进一步判断存在热失控风险的监测单元组中单体电池的数量；若存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，则控制器(2)判定存在热失控风险的监测单元组中的单体电池为存在热失控风险的单体电池；若存在热失控风险的监测单元组包含多个单体电池，则针对存在热失控风险的监测单元组循环执行单元巡检动作，直至存在热失控风险的监测单元组包含一个单体电池，找出存在热失控风险的单体电池；
所述控制器(2)，还用于根据各电池模组是否存在热失控风险的判断结果，当多个电池模组均存在热失控风险时，则从存在热失控风险的电池模组中，选取包含多个单体电池的电池模组，构成第一电池模组集合；
所述控制器(2)，还用于根据第一电池模组集合中各电池模组的热失控风险系数，选择热失控风险系数最高的电池模组执行单元巡检步骤，找出热失控风险系数最高的电池模组中存在热失控风险的单体电池；
所述状况判断模型的判断逻辑包括：
若所述气体成分中包括危险特征气体，且根据各危险特征气体的浓度、热失控风险系数计算公式，计算出热失控风险系数，并当计算出的热失控风险系数超出正常范围时，则判断所述电池系统存在热失控风险，或判断所述电池模组存在热失控风险，或判断所述监测单元组存在热失控风险；所述危险特征气体包括CO、O2、CO2、H2、碳氢化合物中的一种或多种；
所述热失控风险系数计算公式为：热失控风险系数=a*CO浓度+b*O2浓度+c*CO2浓度+d*H2浓度+e*碳氢化合物浓度。
3.根据权利要求2所述的电池系统热失控监测装置，其特征在于：所述采样单元(5)，还用于将进入采样单元(5)的气体进行净化处理，并将净化处理后的气体通入气体分析单元(4)，所述净化处理包括除水处理、除尘处理。
4.根据权利要求2所述的电池系统热失控监测装置，其特征在于：所述监测装置还包括HMI人机界面(6)；
所述控制器(2)，用于控制HMI人机界面(6)显示电池系统(1)对应的气体信息、各电池模组对应的气体信息、各监测单元组对应的气体信息。
5.根据权利要求3所述的电池系统热失控监测装置，其特征在于：所述控制器(2)包括报警单元(21)；
所述控制器(2)用于当判断电池系统(1)存在热失控风险，或电池模组存在热失控风险，或监测单元组存在热失控风险时，控制报警单元(21)发出警报。
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| CN112909360A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-04 | 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 | 一种轮询抽取式集装箱储能热失控检测方法及消防装置 |
| CN214706164U (zh) * | 2021-04-09 | 2021-11-12 | 比亚迪股份有限公司 | 电池模组、电池包及车辆 |
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