CN117198008A - 电池热失控预警方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种电池热失控预警方法及其装置，其中，方法包括：获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，在第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行一级预警对应的安全措施，并在当前时刻之后电池包中可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施。从而实现了及时有效的电池热失控预警，并抑制电池热失控蔓延，进而提高了储能系统的安全性。

Description

电池热失控预警方法及其装置

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电池热失控预警方法及其装置。

背景技术

锂电池在发生过热，过充、受到冲击、挤压及内外短路等各种滥用情况下，电池内部的各种材料之间发生化学反应进而引起电池的热失控，会释放出大量的热量和可燃气体，容易引发起火、爆炸。因此，需要对锂电池进行监测，以及时进行电池热失控预警。

储能电站中部署大量电池包，电池包包括电池箱及电池箱中部署的多个电池。当电池包中一个电池发生热失控时，如果未能及时进行预警，可能诱发其他电池热失控。因此，亟需一种及时有效的电池热失控预警方法。

发明内容

本申请提出一种电池热失控预警方法及装置。具体方案如下：

本申请一方面实施例提供一种电池热失控预警方法，方法包括：

获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，其中，所述可燃气体可以为一氧化碳CO或者氢气H2；

在所述第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行所述一级预警对应的安全措施；

在所述当前时刻之后所述电池包中所述可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行所述二级预警对应的安全措施，其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

本申请一种可能的实现方式中，所述探测器包括四面开孔的后壳、电路板、可燃气体浓度传感器、温度传感器、烟雾传感器、面板；所述面板上安装多个预警指示灯、用于连接电源及通信电路的航插组件；所述电路板放置与所述后壳内；所述可燃气体浓度传感器、所述温度传感器、所述烟雾传感器插入式集成在所述电路板上。

本申请另一方面实施例提供一种电池热失控预警装置，装置包括：

获取模块，用于获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，其中，所述可燃气体可以为一氧化碳CO或者氢气H2；

预警模块，用于在所述第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行所述一级预警对应的安全措施；

所述预警模块，用于在所述当前时刻之后所述电池包中所述可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行所述二级预警对应的安全措施，其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

本申请另一方面实施例提供一种计算机设备，包括处理器和存储器；

其中，处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，以用于实现如上述实施例的方法。

本申请另一方面实施例提供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如上述实施例的方法。

本申请附加的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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种电池热失控预警方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种探测器的示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种电池热失控预警方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种电池热失控预警方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电池热失控预警装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

储能电站的电池热管理方式逐渐采用液冷代替传统风冷，可以有效改善电芯散热效果，提升电池安全性。液冷电池PACK包是将电池包裹在密封的电池箱内，一旦电池发生热失控，释放出的热量、可燃气体等难以溢出电池箱。因此，探测器的感应探头需要装在电池箱内，以有效的监测到电池包的温感、烟感、可燃气体的变化。目前，将探测器直接放置在电池箱内的方法，探测器处于视野盲区，无法直观感知是否发生热失控，并且后期运维困难。同时，储能系统电池PACK数量庞大，需要安装的探测器数量众多，成本较高。

本发明提供一种插拔式复合型探测器，可以大大降低运维难度及探测器成本。同时，基于该探测器采集电池包内的可燃气体的气体浓度、温度及烟雾浓度，以基于气体浓度、温度及烟雾浓度，在热失控初期开始进行不同等级的预警，提高储能系统安全性。

下面参考附图描述本申请实施例的消防控制方法。

图1为本申请实施例提供的一种电池热失控预警方法的流程示意图。

本申请实施例的电池热失控预警方法，是由本申请实施例提供的电池热失控预警装置(以下简称预警装置)执行，以实现及时对电池热失控进行预警。

如图1所示，该电池热失控预警方法，包括：

步骤101，获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，其中，可燃气体可以为一氧化碳CO或者氢气H2。

本申请中，电池包中的探测器可以实时采集电池包中的可燃气体的气体浓度，并将每个时刻采集的气体浓度发送给预警装置。预警装置即可将每个时刻的气体浓度保存在系统中。

可选的，如图2所示，探测器包括后壳201、电路板、CO浓度传感器、温度传感器、烟雾传感器、面板202。其中，面板202上安装多个预警指示灯203、及用于连接电源及通信电路的航插组件204。可燃气体浓度传感器、温度传感器、烟雾传感器集成在电路板上，电路板放置在后壳201内。后壳201与面板202连接。可燃气体浓度传感器用于检测CO浓度或H2浓度。

电池箱面板上预留用于插入探测器的通孔，探测器的后壳穿过该通孔伸入电池箱内部。并且，探测器面板202通过螺丝205固定与电池箱面板上。由此，通过将探测器的传感探头插入电池箱内部，探测器面板采用密封气垫和螺钉固定与电池箱面板上。一方面，便于后期拆卸更换探测器。另一方面通过探测器的面板上的指示灯，可以直观指示预警信号。

此外，在探测器面板202与电池箱面板之间还可以放置密封垫206，以起到密封作用。后壳201四面开孔，以提高传感元器的响应速度。

本申请中，电池热失控产生的可燃气体主要成分为CO、H2，电池安全阀打开喷射出的电解液主要成分有挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)。CO、H2可燃气体同时产生、且含量占比均较高，因此只需要探测其中一种气体即可，从而降低探测器的成本。液冷电池PACK包采用IP67等级密封，电池模组间粘结胶、外壳的密封胶在温度较高时，也会产生少量VOCs气体。因此，基于VOCs气体进行电池热失控预警，容易产生误报现象。因此，不基于VOCs气体浓度进行电池热失控预警，避免VOCs气体浓度对电池热失控预警的干扰，从而有利于提高电池热失控预警的有效性及准确性。

步骤102，在第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行一级预警对应的安全措施。

锂电池热失控初期，电池内部热量聚集，电池温度缓慢上升，电池内部产生可燃气体。此时，电池内部产生的可燃气体会部分扩散到电池箱中，因此电池箱中可燃气体浓度变化明显，温度及烟雾浓度变化不明显。当电池内部压力增加到一定程度，电池安全阀打开，喷射出大量可燃气体、电解液以及烟雾，电池温度有所升高，进入热失控过程。此时，电池箱内可燃气体浓度、烟雾浓度急剧增加，热失控电池周围的温度有所升高。锂电池热失控后期，若可燃气体不及时排出电池箱，容易引发起火、爆炸。

因此，在第一气体浓度大于第一阈值的情况下，说明电池进入热失控初期。此时即可立即进行一级预警，以尽早提示运维人员电池发生热失控，为运维人员进行电池热失控处理争取更多的时间，以避免造成更大的安全事故。

本申请中，一级预警措施可以包括：向电池包关联的预设终端设备发送一级预警提示信息，以通知相关运维人员电池包内的电池发生热失控。之后，运维人员可以采取人工安全措施(比如，人工对电池包进行断电操作)，抑制电池热失控。

可选的，一级预警措施还可以包括：向探测器发送包含一级预警标识的预警指示。探测器在接收到该预警指示后，可以解析出该预警指示中包含的一级预警标识，并打开其面板上的一级预警标识对应的预设位置的指示灯。其中，面板安装固定在电池包的电池箱面板上。从而直观的指示电池包内电池是否发生热失控。由于储能电站中部署的电池包数量较多，运维人员可以通过指示灯直观确定各电池包中的电池是否发生热失控，进而提高工作效率。

本申请中，一级预警对应的安全措施可以包括：向消防系统发送一级预警指示信息，以指示消防系统启动一级预警对应的消防措施(比如断电措施)，抑制电池热失控。

或者，一级预警对应的安全措施还可以包括：向电池包对应的电池管理模块发送断电指示。该电池管理模块在接收到断电指示后，可以断开电池包的充放电电路，抑制电池热失控。

步骤103，在当前时刻之后电池包中可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施，其中，第一阈值小于第二阈值。

本申请中，电池包中的探测器可以实时采集电池包中的温度及烟雾浓度，并将每个时刻采集的温度及烟雾浓度发送给预警装置。预警装置即可将每个时刻的温度及烟雾浓度保存在系统中。

在执行一级预警对应的安全措施后，电池内部仍可能在发生反应，进入热失控过程。此时，电池箱内的可燃气体浓度、烟雾浓度骤升，热失控电池周围的温度升高。考虑到热传递速度较慢，温度传感器的响应速度受与热失控电池的距离影响较大，而烟雾能够迅速蔓延到整个电池箱，烟雾传感器的响应速度受与热失控电池的距离影响相对较小。因此，当温度传感器与热失控的电池间的距离较远时，温度传感器的响应速度小于烟雾传感器的响应速度。烟雾传感器利用光学原理进行检测，信号传递具有一定的时间延缓，因此当探测器距离热失控电池的距离较近时，烟雾传感器的响应速度小于温度传感器的响应速度。

本申请中，在当前时刻之后电池包中可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，可以确定进入热失控过程。此时，可以进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施。从而提高二级预警的有效性与及时性。其中，第一阈值小于第二阈值。

此外，二级预警可以为向探测器发送包含二级预警标识的预警指示。探测器在接收到该预警指示后，可以解析出该预警指示中包含的二级预警标识，并打开其面板上的二级预警标识对应的预设位置的指示灯。二级预警对应的安全措施可以为向消防系统发送二级预警指示信息，以指示消防系统启动灭火降温措施。

本申请中，获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，在第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行一级预警对应的安全措施，并在当前时刻之后电池包中可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施，其中，第一阈值小于第二阈值。由此，通过当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度进行一级预警，并在当前时刻之后，通过可燃气体的第二气体浓度、第一温度及第一烟雾浓度进行二级预警，从而实现了及时有效的电池热失控预警。并在预警的同时执行相应的安全措施，抑制电池热失控蔓延，从而提高了储能系统的安全性。

图3为本申请实施例提供的另一种电池热失控预警方法的流程示意图。

如图3所示，该电池热失控预警方法，包括：

步骤301，获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，其中，可燃气体可以为一氧化碳CO或者氢气H2。

步骤302，在第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行一级预警对应的安全措施。

步骤303，在当前时刻之后电池包中可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施，其中，第一阈值小于第二阈值。

本申请中，步骤301-步骤303的具体实现过程，可参见本申请任一实施例的详细描述，在此不再赘述。

步骤304，在执行二级预警对应的安全措施后的预设时段内，电池包中可燃气体的第三气体浓度、第二温度、第二烟雾浓度保持在预设的安全取值范围内的情况下，向电池包关联的预设终端设备发送维护提示信息，以指示对电池包进行更换。

本申请中，在执行二级预警对应的安全措施后，电池内部可能还未恢复到稳定状态，电池可能二次发生热失控现象。此时运维人员对电池包进行更换时，可能会因电池包二次发生热失控受到伤害。

本申请中，可以获取电池包在执行二级预警对应的安全措施后的预设时段内的第三气体浓度、第二温度、第二烟雾浓度。在第三气体浓度、第二温度、第二烟雾浓度保持在预设的安全取值范围内的情况下，说明电池完全恢复稳定状态。此时，可以向电池包关联的预设终端设备发送维护提示信息，以指示相应的运维人员可以对电池包进行更换。从而保证运维人员的安全。

图4为本申请实施例提供的另一种电池热失控预警方法的流程示意图。

如图4所示，该电池热失控预警方法，包括：

步骤401，获取电池包在当前时刻之前的预设时段内可燃气体的各第四气体浓度。

受环境等因素的影响，探测器中的传感器可能出现异常，使得采集到的数据不准确，从而导致电池热失控预警不准确。

本申请中，可以从系统中获取电池包在当前时刻之前的预设时段内可燃气体的各第四气体浓度，以基于当前时刻之前的预设时段内的各第四气体浓度的变化趋势，确定可燃气体传感器是否正常。

步骤402，在各第四气体浓度不为零，且各第四气体浓度相同的情况下，向预设终端设备发送探测器异常提示信息，并停止热失控预警。

本申请中，在各第四气体浓度不为零，且各第四气体浓度相同的情况下，说明传感器发生了零点漂移。因此，可以确定可燃气体传感器发生了异常。此时，可以停止热失控预警(即不执行步骤403-步骤405的步骤)，并向预设终端设备发送探测器异常提示信息，以提示相关运维人员可燃气体传感器异常，及时更换异常的可燃气体传感器。从而保证采集的可燃气体浓度的准确性，进而有利于提高电池热失控预警的准确性。

步骤403，获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，其中，可燃气体可以为一氧化碳CO或者氢气H2。

步骤404，在第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行一级预警对应的安全措施。

步骤405，在当前时刻之后电池包中可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施，其中，第一阈值小于第二阈值。

本申请中，步骤403-步骤405的具体实现过程，可参见本申请任一实施例的详细描述，在此不再赘述。

本申请中，在进行一级预警并执行一级预警对应的安全措施之前，可以获取电池包在当前时刻之前的预设时段内可燃气体的各第四气体浓度，并在各第四气体浓度不为零，且各第四气体浓度相同的情况下，向预设终端设备发送探测器异常提示信息，并停止热失控预警。从而保证采集的气体浓度的准确性，进而有利于提高电池热失控预警的准确性。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种电池热失控预警装置。图5为本申请实施例提供的一种电池热失控预警装置的结构示意图。

如图5所示，该电池热失控预警装置500包括：获取模块510、预警模块520：

获取模块510，用于获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，其中，可燃气体可以为一氧化碳CO或者氢气H2；

预警模块520，用于在第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行一级预警对应的安全措施；

预警模块520，用于在当前时刻之后电池包中可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施，其中，第一阈值小于第二阈值。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，还包括：

监测模块，用于在执行二级预警对应的安全措施后的预设时段内，电池包中可燃气体的第三气体浓度、第二温度、第二烟雾浓度保持在预设的安全取值范围内的情况下，向电池包关联的预设终端设备发送维护提示信息，以指示对电池包进行更换。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，还包括预处理模块，用于：

获取电池包在当前时刻之前的预设时段内可燃气体的各第四气体浓度；

在各第四气体浓度不为零，且各第四气体浓度相同的情况下，向预设终端设备发送探测器异常提示信息，并停止热失控预警。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，上述预警模块520，用于：

向探测器发送预警指示，以指示探测器打开其面板上的预设位置的指示灯，其中，面板卡固定在电池包的电池箱面板上。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，上述预警模块520，用于：

向电池包对应的电池管理模块发送断电指示，以断开电池包的充放电电路。

需要说明的是，上述对电池热失控预警方法实施例的解释说明，也适用于该实施例的电池热失控预警装置，故在此不再赘述。

本申请中，获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，在第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行一级预警对应的安全措施，并在当前时刻之后电池包中可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行二级预警对应的安全措施，其中，第一阈值小于第二阈值。由此，通过当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度进行一级预警，并在当前时刻之后，通过可燃气体的第二气体浓度、第一温度及第一烟雾浓度进行二级预警，从而实现了及时有效的电池热失控预警。并在预警的同时执行相应的安全措施，抑制电池热失控蔓延，从而提高了储能系统的安全性。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种计算机设备，包括处理器和存储器；

其中，处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，以用于实现如上述实施例的电池热失控预警方法。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出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如上述实施例的电池热失控预警方法。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池热失控预警方法，其特征在于，所述方法包括：

获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，其中，所述可燃气体可以为一氧化碳CO或者氢气H₂；

在所述第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行所述一级预警对应的安全措施；

在所述当前时刻之后所述电池包中所述可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行所述二级预警对应的安全措施，其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在执行所述二级预警对应的安全措施后的预设时段内，所述电池包中所述可燃气体的第三气体浓度、第二温度、第二烟雾浓度保持在预设的安全取值范围内的情况下，向所述电池包关联的预设终端设备发送维护提示信息，以指示对所述电池包进行更换。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述进行一级预警并执行所述一级预警对应的安全措施，还包括：

获取所述电池包在当前时刻之前的预设时段内所述可燃气体的各第四气体浓度；

在各所述第四气体浓度不为零，且各所述第四气体浓度相同的情况下，向所述预设终端设备发送探测器异常提示信息，并停止热失控预警。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测器包括四面开孔的后壳、电路板、可燃气体浓度传感器、温度传感器、烟雾传感器、面板；所述面板上安装多个预警指示灯、用于连接电源及通信电路的航插组件；所述电路板放置与所述后壳内；所述可燃气体浓度传感器、所述温度传感器、所述烟雾传感器插入式集成在所述电路板上。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述进行一级预警，包括：

向所述探测器发送预警指示，以指示所述探测器打开其面板上的预设位置的指示灯，其中，所述面板卡固定在所述电池包的电池箱面板上。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行所述一级预警对应的安全措施，包括：

向所述电池包对应的电池管理模块发送断电指示，以断开所述电池包的充放电电路。

7.一种电池热失控预警装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取插入在电池包中的探测器在当前时刻采集的可燃气体的第一气体浓度，其中，所述可燃气体可以为一氧化碳CO或者氢气H₂；

预警模块，用于在所述第一气体浓度大于第一阈值的情况下，进行一级预警并执行所述一级预警对应的安全措施；

所述预警模块，用于在所述当前时刻之后所述电池包中所述可燃气体的第二气体浓度大于第二阈值，第一温度或第一烟雾浓度大于其对应的第三阈值的情况下，进行二级预警并执行所述二级预警对应的安全措施，其中，所述第一阈值小于所述第二阈值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

监测模块，用于在执行所述二级预警对应的安全措施后的预设时段内，所述电池包中所述可燃气体的第三气体浓度、第二温度、第二烟雾浓度保持在预设的安全取值范围内的情况下，向所述电池包关联的预设终端设备发送维护提示信息，以指示对所述电池包进行更换。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括预处理模块，用于：

获取所述电池包在当前时刻之前的预设时段内所述可燃气体的各第四气体浓度；

在各所述第四气体浓度不为零，且各所述第四气体浓度相同的情况下，向所述预设终端设备发送探测器异常提示信息，并停止热失控预警。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预警模块，用于：

向所述电池包对应的电池管理模块发送断电指示，以断开所述电池包的充放电电路。