本发明涉及电动汽车及电池技术领域，特别是涉及一种电动车用动力电池组安全防控方法、系统和计算机可读存储介质。
背景技术：
电动汽车是新能源汽车的主体，动力电池是电动汽车的核心能量源。动力电池一般需要成组以满足电动汽车的驱动需求。车用动力电池组应配备有安全防控系统，以保证车用动力电池组在使用过程中的安全性。
一般地，电动汽车的安全事故表现为多阶段的特性，第一阶段是电池系统出现故障，故障形成电池单体的热失控诱因；第二阶段是电池系统中的电池单体发生热失控，并可能引发局部火灾；第三阶段是电池系统中发生热失控蔓延，可能伴随有火灾的蔓延。针对以上三个阶段，车用动力电池组所配备的安全防控系统应具有相应的防控措施。
传统的防控方法通过实时采集的电压、温度、烟雾浓度、气体浓度判定电池发生热失控的监控方法。该监控方法只能用于热失控发生时进行报警，未对电池热失控问题提出主动的、直接的防控方案，未提出早期热失控诱因故障的预警方案。该专利也不能在单体电池发生热失控后有效抑制电池组内的热失控蔓延，实际安全防控效果有限。由上述可知，传统的方案大多是针对电动汽车的安全事故的第二阶段和第三阶段进行设置的被动防控措施。传统的技术方案不能主动的、直接的监控电动汽车的电池系统的故障，不能综合提高电动汽车电池组的安全性。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统的技术方案不能主动的、直接的监控电动汽车的电池系统的故障，不能综合提高电动汽车电池组的安全性的问题，提供一种电动车用动力电池组安全防控方法、系统和计算机可读存储介质。
一种电动车用动力电池组安全防控方法，包括以下步骤：
s10，实时获取电池组的状态信息；
s20，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障；
s30，若电池组发生热失控前期故障，则确定故障类型、故障发生位置；
s40，根据确定的所述故障类型和所述故障发生位置执行热失控前期处理动作。
在一个实施例中，所述热失控前期故障包括内短路故障、外短路故障、充放电故障、绝缘失效故障、碰撞故障、漏液或起火故障、过热故障、虚接故障、以及通信故障中的一种或多种。
在一个实施例中，所述步骤s20包括：
s201，根据所述电池组的状态信息对电池单体进行筛选，以获得具有极端电化学状态的电池单体和具有极端产热状态的电池单体；
s202，对所述具有极端电化学状态的电池单体进行基于“平均+差异”模型的电化学异常状态检测，以获得电化学状态检测结果；
s203，对所述具有极端产热状态的电池单体进行基于“平均+差异”模型的产热异常状态检测，以获得产热状态检测结果；
s204，将所述电化学状态检测结果和所述产热状态检测结果进行逻辑与运算并得出逻辑与运算结果，根据所述逻辑与运算结果判断是否发生电池组内短路故障。
在一个实施例中，所述热失控前期处理动作包括切断故障电池单体的电路、切断故障区域的电路、隔离故障电池单体、对故障电池单体实施充放电保护、切断电池组总电路、以及对故障电池单体进行散热中的一种或多种。
在一个实施例中，所述步骤s10之后还包括：
s200，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池单体热失控；
s210，若发生电池单体热失控，则确定电池单体热失控发生区域；
s220，在所述电池单体热失控发生区域内，执行电池单体热失控处理动作。
在一个实施例中，所述步骤s200包括：
s206，根据所述电池组的状态信息对电池组进行筛选，以获得极端电池单体；
s207，基于化学反应动力学模型对所述极端电池进行热失控状态预测，如果热失控特征参数超出设定的热失控阈值，则初步判定所述极端电池单体发生热失控；
s208，获取初步判定发生热失控的极端电池单体所在的区域，对所述初步判定发生热失控的极端电池单体所在的区域进行检测，如过检测到大量可燃气体，则判定所述极端电池单体发生热失控。
在一个实施例中，所述电池单体热失控处理动作包括：
在所述电池单体热失控发生区域内，执行热流主动引导、执行热流被动引导、执行液体冷却，并以第一制冷量设置冷却管路中的液体。
在一个实施例中，所述步骤s200之后还包括：
s230，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池单体热失控起火；
s240，若发生电池单体热失控起火，则确定电池单体热失控起火发生区域；
s250，在所述电池单体热失控起火发生区域内，执行电池单体起火处理动作。
在一个实施例中，所述电池单体起火处理动作包括：
在所述电池单体热失控起火发生区域内，喷射第一剂量的灭火剂；
对可燃气体实施抽排、同时执行对可燃气体的安全泄放，控制热失控区域内可燃气体浓度至爆炸极限以外。
在一个实施例中，所述步骤s200之后，还包括：
s300，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延；
s310，若发生电池组热失控蔓延，则确定电池组热失控蔓延发生区域；
s320，在所述电池组热失控蔓延发生区域内，执行电池组热失控蔓延处理动作。
在一个实施例中，所述步骤s300，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延包括以下步骤：
s301，获取电池单体发生热失控发生区域；
s302，对其他区域的电池单体进行热失控监控，如果判定其他区域的电池单体同样发生热失控，则判定电池组发生热失控蔓延，并获取电池组发生热失控蔓延的区域；
s303，在所述电池组发生热失控蔓延的区域内，执行电池组热失控蔓延处理动作。
在一个实施例中，所述电池组热失控蔓延处理动作，包括：
在所述电池组发生热失控蔓延的区域内，执行针对电池组蔓延发生区域的热流主动引导、执行针对电池组蔓延发生区域的热流被动引导、执行针对电池组蔓延发生区域的液体冷却，并以第二制冷量设置冷却管路中的液体。
在一个实施例中，所述步骤s300之后，还包括：
s330，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延起火；
s340，若发生电池组热失控蔓延起火，则确定电池组热失控蔓延起火发生区域；
s350，在所述电池组热失控蔓延起火发生区域内，执行电池组热失控蔓延起火处理动作。
在一个实施例中，所述电池组热失控蔓延起火处理动作包括：
在所述电池组热失控蔓延起火发生区域内，喷射第二剂量的灭火剂；
在所述电池组热失控蔓延起火发生区域内，对可燃气体实施抽排、同时执行对可燃气体的安全泄放，控制热失控区域内可燃气体浓度至爆炸极限以外。
在一个实施例中，所述步骤s300之后还包括：
s360，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延爆炸；
s370，若发生电池组热失控蔓延爆炸，则确定电池组热失控蔓延爆炸发生区域，并记录自电池组发生热失控前期故障至发生电池组热失控蔓延爆炸的时间间隔；
s380，在所述电池组热失控蔓延爆炸发生区域内，执行电池组热失控蔓延爆炸处理动作。
在一个实施例中，所述电池组热失控蔓延爆炸处理动作包括：
在所述电池组热失控蔓延爆炸发生区域内，喷射第三剂量的灭火剂。
一种电动车用动力电池组安全防控系统，包括电动车用动力电池组安全防控设备和计算机，其中计算机包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时采用电动车用动力电池组安全防控方法，所述方法包括：
s10，实时获取电池组的状态信息；
s20，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障；
s30，若电池组发生热失控前期故障，则确定故障类型、故障发生位置；
s40，根据确定的所述故障类型和所述故障发生位置执行热失控前期处理动作。
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可用于执行上述任一项所述方法的步骤。
本发明公开了一种电动车用动力电池组安全防控方法、系统和计算机可读存储介质。所述防控方法包括实时获取电池组的状态信息。根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障。若电池组发生热失控前期故障，则确定故障类型、故障发生位置。根据确定的所述故障类型和所述故障发生位置执行热失控前期处理动作。所述的防控方法能够提供主动防控措施。所述主动防控措施是指根据电动汽车电池安全事故的三个阶段对电池系统事故的特征进行实时监测，及时预警。针对电池系统事故的特征，在设计过程中增加相应的元件和机制，以延缓或防止事故的发生或蔓延过程。所述电动车用动力电池组安全防控方法能够针对具体发生事故的实际情况，提供综合的防控策略，准确启动防控机制，最大化安全防护效果，保证电动汽车乘员安全。
附图说明
图1为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法的流程图；
图2为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法中电池组热失控前期故障及处理动作示意图；
图3为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法中判断是否发生电池组内短路故障的流程图；
图4为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法中基于电化学模型的内短路故障诊断算法流程图；
图5为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法中基于电化学模型的内短路故障诊断算法检测结果；
图6为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法中内短路电阻估计值与真实值的对图；
图7为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法的部分流程示意图；
图8为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法的部分流程示意图；
图9为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法中判断是否发生电池单体热失控的流程图；
图10为一个实施例中，所述电动车用动力电池组安全防控方法的故障种类判断及相应的故障措施；
图11为一个实施例中，所述电池组安全防控系统的示意图。
附图标记说明：
电池组安全防控系统10
电池组安全防控设备11
计算机12
存储器100
处理器200
计算机程序300
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的电动车用动力电池组安全防控方法、系统和计算机可读存储介质进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，提供一种电动车用动力电池组安全防控方法。所述防控方法包括，s10，实时获取电池组的状态信息。
所述电池组的状态信息可以包括电压信息、温度信息、电流信息、绝缘状态信息、碰撞状态信息、可燃气体浓度信息、火焰大小信息、爆炸发生信息等。所述电池组的状态信息还可以包括电池单体的一些参数信息。电池单体的参数信息可以包括：电池单体的电化学状态参数、电池单体的产热状态参数等。具体的可以通过设置信号采集装置对所述电池组的状态信息进行获取。
具体的，信号采集装置主要用于检测电池单体信号，用于进行早期热失控诱因的故障诊断。在一个实施例中，信号采集装置可以包括信号传感器，信号采集线路板，信号传递线束等。信号传感器设置在靠近电池组的位置，可以更准确的获取当前电池组的温度状态和使用状态信息等。信号采集线路板是配合信号传感器设置的。信号采集线路板可以设置多个，具体的可以针对每个信号传感器设置一个采集线路板。比如：信号采集线路板包括第一采集子板，第二采集子板……第n采集子板等。可以理解信号采集线束用于实现电连接及信号传递。信号采集线束可以将信号传感器采集的信号传送至控制器。
信号传感器可以包括：电压传感器，温度传感器，电流传感器，绝缘检测传感器，碰撞信号传感器，可燃气体传感器，火焰检测传感器，爆炸检测传感器等。信号传感器可以根据需要设置于电池组的不同位置。各个电池组分区具有独立的采集子板，电压传感器、温度传感器、绝缘检测传感器、可燃气体传感器或者火焰检测传感器等传感器均先将信号传输至相应分区对应的信号采集子板上，然后由信号采集子板发送给主控制器。对于整个电池组只具有唯一的信号传感器，如电流传感器、碰撞信号传感器或者爆炸检测传感器获取的信号等，则直接将信号发送给主控制器。
信号采集装置的具体形式并不限制，随着科技的发展还可以有其他的能够检测电池组信号的装置可以安装到电池组的相应位置。本实施例中，安装多个检测传感器可以全方位的获取电池的状态信息，使得系统获取的电池的状态信息更加准确、可靠。
s20，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障。
可以理解，所述电池组热失控前期故障可以是没有发生热失控时的故障状态。所述电池组热失控前期故障可以包括：内短路故障、外短路故障、充放电故障、绝缘失效故障、碰撞故障、漏液或起火故障、过热故障、虚接故障、通信故障等。比如：可以根据电池单体的产热状态参数来判断电池单体是否发生热失控前期故障，或者当产热状态参数在一个范围内、一定时间就判断发生电池组热失控前期故障或者将要发生电池组热失控前期故障。本步骤中判断是否发生电池组热失控前期故障是在电池组发生热失控之前的预防阶段。
可以理解对于所述电池组热失控前期故障的故障类型可以确认，也可以不可以确认具体的故障类型两种情况。具体确认故障类型，是指相应的并行故障检测算法能够确认其检测到具体的故障。具体不可以确认故障类型，是指部分信号异常，但是不符合任何一种所设定的并行故障检测算法。
s30，若电池组发生热失控前期故障，则确定故障类型、故障发生位置。
如果已经判定电池组发生热失控前期故障的状态，根据获取的故障信息，确定故障类型和故障发生位置。可以理解，热失控前期故障后，可以根据获取的电池组的状态信息以及判断过程中确定的发生热失控前期故障的程度来快速准确的确定是否发生故障类型和故障发生的位置。
s40，根据确定的所述故障类型和所述故障发生位置执行热失控前期处理动作。
具体的，针对确定的所述故障类型和所述故障发生位置执行热失控前期处理动作可以更具有针对性。比如：针对电池组的第一区域中第三分区的电池单体发生碰撞故障，则可以执行切断电池组总电路的动作。再比如：针对电池组的第二区域中第一分区的电池单体发生过热故障，则可以针对电池组的第二区域中第一分区执行增强散热的动作。热失控前期处理动作还可以包括对于故障类型进行报警。具体可以分为：对于可以确认故障类型的情况，给出相应等级的报警信号。对于不可以确认故障类型的情况，给出相应等级的报警信号。另外，对于可以确定故障类型的情况，电池管理系统发送相应的控制信号，要求安全防控系统执行器执行相应的动作，抑制故障的发展和不良影响。
本实施例中，通过上述所述电动车用动力电池组安全防控方法可以执行不同的防控动作。所述电动车用动力电池组安全防控方法能够针对具体发生事故的实际情况，结合防控系统的防控能力，准确启动防控机制，最大化安全防护效果，保证电动汽车乘员安全。所述电动车用动力电池组安全防控系统方法还能够使主动防控措施解决电动汽车电池组安全防控的问题。所述主动防控措施是指根据电动汽车电池安全事故的三个阶段对电池系统事故的特征进行实时监测，及时预警。
请参阅图2，在一个实施例中，所述步骤s20，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障中。所述热失控前期故障包括：内短路故障、外短路故障、充放电故障、绝缘失效故障、碰撞故障、漏液或起火故障、过热故障、虚接故障、通信故障。
可以理解，所述热失控前期故障可以包括电池单体或电池组发生热失控之前的所有故障。所述热失控前期故障包括：内短路故障、外短路故障、充放电故障、绝缘失效故障、碰撞故障、漏液或起火故障、过热故障、虚接故障、通信故障。对应的可以设置对每一类故障进行检测的检测装置。检测装置的类型和设置方式可以不用限制。检测装置可以设置在电池单体的相应部位，可以快速、准确、实时获取电池单体的状态信息。比如：检测装置可以包括：内短路检测器、外短路检测器、充放电故障检测器、绝缘失效检测器、碰撞检测器、漏液及起火检测器、过热检测器，其他检测器等。上述的检测器分别用于对不同种类的故障进行并行故障诊断，并判定故障类型，针对不同的故障类型向逐级防控执行器发送故障等级为1级的控制指令。
请参阅图3，在一个实施例中，在所述步骤s20，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障中，判断是否发生电池组内短路故障，包括以下步骤：
s201，根据所述电池组的状态信息对电池单体进行筛选，以获得具有极端电化学状态的电池单体和具有极端产热状态的电池单体。
对电池单体进行筛选是为了减少计算量，不对所有电池组内所有电池都计算其电化学状态、产热状态，只计算“极端电池”的电化学状态、产热状态，以及电池组的“平均电池”的电化学状态、产热状态。由于算法计算过程中只涉及“两个”电池(极端电池+平均电池)的状态，所以把寻找和确定“两个”电池的过程称为“筛选”。这里的极端电池和平均电池在后面详细区分。
s202，对所述具有极端电化学状态的电池单体进行基于“平均+差异”模型的电化学异常状态检测，以获得电化学状态检测结果。
对于电化学状态异常检测：极端电池是指具有最低电压的电池。平均电池是指，将电池组内所有电池电压的平均值作为假定的一节电池的电压，这节假定的电池就是“平均电池”。并不存在“平均电池”的实体，但是“平均电池”的电压被用于后续的故障诊断。
s203，对所述具有极端产热状态的电池单体进行基于“平均+差异”模型的产热异常状态检测，已获得产热状态检测结果。
对于产热状态异常检测：极端电池是指具有最高温度的电池。平均电池是指，将电池组内所有电池温度的平均值作为假定的一节电池的温度，这节假定的电池就是“平均电池”。并不存在“平均电池”的实体，但是“平均电池”的温度被用于后续的故障诊断。
s204，将所述电化学状态检测结果和所述产热状态检测结果进行逻辑与运算并得出逻辑与运算结果，根据所述逻辑与运算结果判断是否发生电池组内短路故障。
具体的，上述步骤可以为收集所有电池组的状态信息，基于“平均+差异”模型，对于极端电池进行筛选。收集具有极端产热状态的电池信息，进行基于模型的产热异常状态检测。如判定该电池单体的产热状态异常，则输出状态为1，否则输出状态为0。综合极端电化学状态和极端产热状态，进行逻辑“且”运算，如果极端电化学状态和极端产热状态均为1，且极端状态对应的电池单体为同一节单体，则判定该电池单体发生内短路故障。对发生内短路故障的电池单体进行进一步估计，估计其内短路程度，并要求防控执行器进行相应的防控动作，如报警，切断电路，隔离内短路电池等。
在动力电池系统中通常包含多个动力电池单体，每一个电池单体i都具有其状态和参数{xk,i,θk,i}。当第m节电池出现故障时，{xk,m,θk,m}会偏离其他电池单体的正常工作状态。其中i表示任意一节电池单体，m表示i节电池单体中的某一节。k表示时间序列的序号。xk,i表示第i节单体在k时刻的状态。θk,i表示第i节单体在k时刻的参数。xk,m表示第m节单体在k时刻的状态。θk,m表示第m单体在k时刻的参数。
在“平均+差异”模型的假设下，以正常电池单体的平均值
那么，对应的差异量δx和δθ变成：
对于动力电池系统而言，其本身存在一定的不一致性，即对于正常的电池系统而言，也有δx≠0和δθ≠0(取比值时δx和δθ≠1)。但是，在故障出现的情况下，δx和δθ一定会发生明显的变化，当δx和δθ超出设定的阈值时，即可认为检测到电池单体出现了故障。基于所述“平均+差异”模型可以根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障。具体的，所述防控方法在使用过程中，通过所述信号采集系统获得的电池组的状态信息带入所述“平均+差异”模型可以得出判断是否发生电池组热失控前期故障。根据判断结果进一步得出故障发生的类型和故障发生的位置。
本实施例中，通过基于“平均+差异”模型可以做出电池组是否发生内短路故障的判断。在判定电化学状态异常时，可以采用以下的步骤：最差电池的socmin所反映的电池电化学状态明显小于电池组平均电化学状态socavg，可以通过定义异常因子yv,soc来进行定量判定。当异常因子yv,soc大于一定的阈值λv,soc时，判定电池组内最差电池存在严重的电化学异常情况。
yv,soc＝|socavg-socmin|(5)
类似地，针对最差电池的电化学阻抗参数rz,min，可以定义异常因子yv,r来进行定量判定。当异常因子yv,r超出一定的范围[1-δlow,1+δhigh]时，判定电池组内最差电池存在严重的电化学异常情况。
请参阅图4提供基于电化学模型的内短路故障诊断流程图。使用“基于模型的状态估计”方法，分别估计疑似故障单体的soc(sock,m)以及平均电池的soc
一般地，认为电池组内soc的差异达到5％时，一致性差异较大；而soc差异达到10％时，电池组将有10％左右的电量无法放出，认为电池组已经出现了故障。因此，当δsoc>5％时，故障位+1(对应1级报警)，当δsoc>10％时，故障位+2(对应2级报警)；正常情况下，故障位置0。
请参阅图5提供基于电化学模型的内短路故障诊断的检测结果。在3600s内短路开始之后，疑似故障单体batm的最低电压vk,m逐渐偏离平均电压
在实车工况下，内短路发生时刻并不清楚，所以无法根据内短路的起始时刻来估计内短路的阻值。但是，可以根据1级报警与2级报警的时间差(tlev2-tlev1)来估计内短路的等效电阻。使用的公式为式(8)。
式(8)中，
请参阅图6，为利用公式(8)、(9)进行内短路电阻rshort的估计结果，可以看出，大部分情况下，对于内短路电阻rshort的估计值接近于y＝x斜直线，但略位于y＝x斜直线之下。说明大部分情况的内短路电阻rshort的估计值略为偏低。一方面，估计值偏低会给出偏严重的内短路故障报警结果；但另一方面，估计值偏低也意味着算法的检测速度较快，可以在内短路早期迅速检测到δsoc的扩大。
请参阅图7，在一个实施例中，在所述步骤s10，实时获取电池组的状态信息之后，还包括：
s200，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池单体热失控。
s210，若电池单体发生热失控，则确定电池单体热失控发生区域。
s220，在所述电池单体热失控发生区域内，执行电池单体热失控处理动作。
这里判断电池单体发生热失控时是根据信号采集装置获取的电池组状态信息进行判断。比如：检测电池单体的电压、电流、温度等信息。正常工作时，电池单体的工作电压、电流和温度会保持在相对稳定的一个范围内。如果电池单体发生热失控，那么当前的电池单体的工作电压将快速下降到0v，电流波动严重，以及温度超过规定的安全阈值(如200℃)。
请参阅图8，在一个实施例中，在所述步骤s40中，所述热失控前期处理动作包括：s41，切断故障电池单体的电路、切断故障区域的电路、隔离故障电池单体、对故障电池单体实施充放电保护、切断电池组总电路、或者对故障电池单体进行散热。
可以理解，所述热失控前期处理动作主要是在故障发生前的防控动作。在电动汽车的电池组的防控过程中起到了主动监测故障的作用。在电池单体或者电池组发生热失控之前可以通过所述热失控前期处理动作进行防控。具体的所述热失控前期处理动作可以不限于以上几种。根据具体的设备需要还可以设置电动车驾驶员可操控的一些热失控前期处理动作，在此不再详述。
在一个实施例中，在所述步骤s40中，所述热失控前期处理动作还包括：
s42，报警：发生电池组热失控前期故障。具体的，可以通过语音播放装置向驾驶员播放提醒的相关语音信息。可以理解，这里发送的报警信息可以提前设置，可以发送提醒驾驶员检查相应的故障状态、故障发生位置等。
请参阅图9，在一个实施例中，所述步骤s200，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池单体热失控，包括：
s206，根据所述电池组的状态信息对电池组进行筛选，以获得极端电池单体。
s207，基于化学反应动力学模型对所述极端电池进行热失控状态预测，如果热失控特征参数超出设定的热失控阈值，则初步判定所述极端电池单体发生热失控。
s208，获取初步判定发生热失控的极端电池单体所在的区域，对所述初步判定发生热失控的极端电池单体所在的区域进行检测，如过检测到大量可燃气体，则判定电池单体发生热失控。
本实施例中，对电池组进行筛选，得到极端电池等相关步骤可以参考上述的实时过程进行。在基于化学反应动力学模型进行极端电池的热失控状态预测。比如在t0时间内可能发生热失控，则迅速进行报警。在基于热失控特征参数进行热失控状态判定。比如：温度t，温度t对时间的变化率dt/dt，电压v，电压v偏离正常值的程度δv等特征参数均超出设定的热失控阈值，则初步判定发生热失控。在基于可燃气体传感器的信号，对判定发生热失控的单体所在区域进行检测。如果在对应区域内检测到大量可燃气体，则判定发生电池单体热失控，并对可燃气体泄漏进行报警。
具体的，本发明实施例提供一种电池热失控的化学反应动力学模型建模方法，其包括以下步骤：
s1：提供一第一电池单体，对所述第一电池单体进行绝热热失控实验，并记录该第一电池单体在不同时刻的温度t'(t)，以及不同时刻的电压v'(t)；
s2：根据所述温度t'(t)以及电压v'(t)，对所述第一电池单体绝热热失控过程进行阶段划分，并确定不同阶段对应的化学反应；以及
s3：根据不同阶段对应的化学反应，建立所述第一电池单体在绝热热失控实验过程中的数学模型{t(t)，v(t)}，并利用所述t'(t)以及v'(t)标定该数学模型{t(t)，v(t)}。
步骤s1中，所述电池单体的正、负极材料以及隔膜可以为电池单体中常用正、负极材料以及隔膜。本实施例中，所述电池单体的正极材料为镍钴锰三元材料，负极材料为石墨，隔膜为具有陶瓷涂层的聚乙烯(pe)。
在绝热环境下对所述第一电池单体进行热失控实验，有利于准确获得第一电池单体在热失控过程中释放和吸收的热量。本实施例中采用加速绝热量热仪(arc)对所述第一电池单体进行热失控实验，并记录在绝热热失控过程中所述第一电池单体在不同时刻的温度t'(t)，以及不同时刻的电压v'(t)。
如图8所示，在一个实施例中，所述步骤s220中，所述电池单体热失控处理动作包括：s221，在所述电池单体热失控发生区域内，执行热流主动引导、执行热流被动引导、执行液体冷却，并以第一制冷量设置冷却管路中的液体。这里的第一制冷量可以是根据电池单体热失控的状态进行设置的。具体的可以设置一个q1的基本参考值，在具体的实施过程中，q1的大小还可以进行调解。
在一个实施例中，在所述步骤s220中，所述电池单体热失控处理动作还包括：s222，报警：发生电池单体热失控起火。可以理解报警的动作可以设置在检测到电池单体发生热失控起火的同时。报警的动作可以是提前设置的语音提示也可以是报警声音提示。
在一个实施例中，所述步骤s200之后，还包括：
s230，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池单体热失控起火；
s240，若发生电池单体热失控起火，则确定电池单体热失控起火发生区域；
s250，在所述电池单体热失控起火发生区域内，执行电池单体起火处理动作。
对于电池单体热失控起火的判断可以根据信号采集装置获取的电池组状态信息进行判断。比如，可以根据烟雾传感器获取当前电池单体所在的区域的烟雾浓度值判断电池单体热失控起火。还可以根据温度传感器获取当前电池单体所在的区域的温度值判断电池单体热失控起火。可以设置相应的烟雾浓度阈值和温度阈值，当前的烟雾浓度和温度同时达到或超过烟雾浓度阈值和温度阈值时，则判断当前区域内发生了电池单体热失控起火。
如图8所示，在一个实施例中，在所述步骤s250中，所述电池单体起火处理动作包括：s251，在所述电池单体热失控起火发生区域内，喷射第一剂量的灭火剂、对可燃气体实施抽排、同时执行对可燃气体的安全泄放，控制热失控区域内可燃气体浓度至爆炸极限以外。在一个实施例中，在所述步骤s250中，所述电池单体起火处理动作包括：s252，报警，发生电池单体热失控起火。
在一个实施例中，所述步骤s10，实时获取电池组的状态信息之后，还包括：
s300，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延；
s310，若电池组发生热失控蔓延，则确定电池组热失控蔓延发生区域；
s320，在电池组热失控蔓延发生区域内，执行电池组热失控处理动作。
在一个实施例中，所述步骤s300，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延中，判断是否发生电池组热失控蔓延的步骤具体包括：
s301，获取电池单体发生热失控的区域；
s302，对其他区域的电池单体进行热失控监控，如其他区域的电池单体判定发生热失控，则判定电池组发生热失控蔓延，并获取电池组发生热失控蔓延的区域；
s303，在所述电池组发生热失控蔓延的区域开启热失控蔓延抑制系统，执行电池组热失控蔓延处理动作。
如图8所示，在一个实施例中，在所述步骤s320中，所述电池组热失控蔓延处理动作，包括：s321，在所述电池组发生热失控蔓延的区域内，执行针对电池组蔓延发生区域的热流主动引导、执行针对电池组蔓延发生区域的热流被动引导以实现对热流的冷却和主动引导排出、执行针对电池组蔓延发生区域的液体冷却，对管路进行冷却，并以第二制冷量设置冷却管路中的液体。在一个实施例中，在所述步骤s320中，所述电池组热失控蔓延处理动作还包括：s321，报警：发生电池组热失控蔓延。
在一个实施例中，所述步骤s300之后，还包括：
s330，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延起火；
s340，若电池组发生热失控蔓延起火，则确定电池组热失控蔓延起火发生区域；
s350，在电池组热失控蔓延起火发生区域内，执行电池组热失控蔓延起火处理动作。
基于单体热失控判定器的结果，确定有单体发生起火，并记录单体发生起火的区域；对其他区域进行起火监控，如其他区域判定发生起火，则判定热失控蔓延起火发生。
如图8所示，在一个实施例中，所述步骤s350中，所述电池组热失控蔓延起火处理动作包括：s351，在所述电池组热失控蔓延起火发生区域内，喷射第二剂量的灭火剂、在所述电池组热失控蔓延起火发生区域内，对可燃气体实施抽排、同时执行对可燃气体的安全泄放，控制热失控区域内可燃气体浓度至爆炸极限以外。在一个实施例中，所述步骤s350中，所述电池组热失控蔓延起火处理动作还包括：s352，报警，发生电池组热失控蔓延起火。
在一个实施例中，所述步骤s300之后，还包括：
s360，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延爆炸；
s370，若电池组发生热失控蔓延爆炸，则确定电池组热失控蔓延爆炸发生区域，并记录自电池组发生热失控前期故障至发生电池组热失控蔓延爆炸的时间间隔；
s380，在电池组热失控蔓延爆炸发生区域内，执行电池组热失控蔓延爆炸处理动作。
结合图7、图8以及图10可以得出，在判断是否发生电池组热失控前期故障、判断是否发生电池单体热失控、判断是否发生电池单体热失控起火、判断是否发生电池组热失控蔓延、判断是否发生电池组热失控蔓延起火、判断是否发生电池组热失控蔓延爆炸的具体步骤可以采用多种方式，在此不再一一列举。
判定是否发生电池组热失控前期故障，比如可以根据电池单体是否发生内短路故障的算法进行检测。
判定是否发生电池单体热失控，根据信号采集装置获取的电池组状态信息进行判断。如果电池单体发生热失控，那么当前的电池单体的工作电压将快速下降到0v，电流波动严重，以及温度超过规定的安全阈值(如200℃)。
判定是否发生电池单体热失控起火，即根据火灾报警器的报警信号，判定是否发生起火，如起火时已经判定热失控也发生，则判定发生热失控起火。
判定是否发生电池组热失控蔓延，即在判定某节单体发生热失控的前提下，再次判定第二节单体发生热失控，此时即对应发生了电池组热失控蔓延事件。
判定是否发生电池组热失控蔓延起火，在判定电池单体发生热失控，且电池组发生热失控蔓延的前提下，如果在受到蔓延影响的区域检测到电池单体热失控起火，则判定电池组发生热失控蔓延起火。
本发明中需重点阐述的是分阶段、分等级的判断和控制电池组的热失控。可以针对所述电动车用动力电池组安全防控方法设置相应的电动车用动力电池组安全防控系统。比如设置电动车用动力电池组安全防控系统可以包括：信号采集装置、主控制器、逐级防控执行器。主控制器可以发送的不同的控制指令，控制逐级防控执行器执行不同等级的防控动作。电动车用动力电池组安全防控系统和方法能够针对具体发生事故的实际情况，结合防控系统的防控能力，准确启动防控机制，最大化安全防护效果，保证电动汽车乘员安全。所述电动车用动力电池组安全防控系统和方法还能够使主动防控措施和被动防控措施相辅相成，互相促进，共同解决电动汽车电池组安全防控的问题。所述主动防控措施是指根据上述电动汽车电池安全事故的三个阶段对电池系统事故的特征进行实时监测，及时预警。被动防控措施是指根据电动汽车电池安全事故的三个阶段针对电池系统事故的特征，在设计过程中增加相应的元件和机制，以延缓或防止事故的发生或蔓延过程。所述电动车用动力电池组安全防控方法能够针对预防和控制电池组热失控前期故障、电池单体热失控和电池组热失控蔓延三个阶段、三种类型的危险。主控制器可以设置故障诊断器、电池单体热失控判定器和电池组热失控蔓延判定器实现主动防控措施和被动防控措施相辅相成，互相促进，共同解决电动汽车电池组安全防控的问题。
如图8所示，在一个实施例中，所述步骤s380中，所述电池组热失控蔓延爆炸处理动作包括：s381，在所述电池组热失控蔓延爆炸发生区域内，喷射第三剂量的灭火剂。由于本实施例中，电池组中的电池单体发生了热失控蔓延爆炸，问题相对较严重，因此这里的第三剂量设置的数值可以大于之前的第一剂量和第二剂量。在一个实施例中，所述步骤s380中，所述电池组热失控蔓延爆炸处理动作还包括：s382，报警，发生电池组热失控蔓延爆炸。
可以理解，由于电动车用动力电池组系统内部电池单体过多，可以在相临近的几节电池单体设置一个灭火装置(灭火剂喷头)，也可以在相邻近的每节单体都设置一个热失控抑制装置。可以对出现问题的电池单体所在区域设计一个灭火装置。具体哪个区域发生了热失控，就在哪个区域进行灭火和热失控抑制。
本发明的技术方案从整体上来看，所述电动车用动力电池组安全防控方法可以实现电动汽车电池组安全防控中各种热失控诱因故障的检测、诊断和预防。所述电动车用动力电池组安全防控方法能够对电池组热失控前期故障、电池单体热失控、电池单体热失控蔓延、电池组热失控蔓延、电池组热失控蔓延起火和电池组热失控蔓延爆炸做出合理的检测、诊断和预防。所述防控方法能够针对电池组处于不同的状态，分别执行不同的防控动作，能够及时处理各种电池组热失控的问题防止不必要的灾难的发生。
可以理解，本发明中从三个方面实现对电动车用动力电池组的安全防控。将电池组可能出现的热失控预测分为三个阶段：第一阶段是针对故障形成时电池单体的热失控诱因，也就是电池组热失控前期故障。第二阶段是电池组系统中的电池单体发生热失控。第三阶段是电池组系统中发生热失控蔓延。针对以上三个阶段，在电动车用动力电池组配备了相应的安全防控措施。在所述防控方法实时检测的过程中可以将以上三个阶段的故障检测并行实施。也可以根据实际情况，将三个阶段的故障检测以递进的关系分别实施。在此过程中的检测逻辑可以通过所述防控方法对应的防控系统的控制器进行设置。
比如，对于三个阶段的故障检测并行实施的方案可以是：s20，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障。s200，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池单体热失控。s230，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池单体热失控起火。s300，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延。s330，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延起火。s360，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控蔓延爆炸。以上的判断过程同时实施，即，同时检测是否发生以上的故障或者热失控等。
再比如，对于三个阶段的故障检测以递进的关系分别实施的技术方案可以是：先执行s20，判断发生电池组热失控前期故障以后，执行热失控前期处理动作，同时执行s200，判断是否发生电池单体热失控。如果s200中判断发生电池单体热失控，则执行电池单体热失控处理动作，同时执行s230，判断是否发生电池单体热失控起火。如果s230中判断发生电池单体热失控起火，则执行电池单体起火处理动作，同时执行s300，判断是否发生电池组热失控蔓延等等。这里如果考虑到热失控发生的速度非常快可以设置同时检测以上的所有故障。具体的，设置并列检测前期故障及热失控还是设置递进检测前期故障及热失控可以根据实际的运行需要进行选择和确认。
请参阅图10，提供所述电动车用动力电池组安全防控方法的控制逻辑。所述电动车用动力电池组安全防控方法中包括主控制器。主控制器可以包括故障诊断器，单体热失控判定器和电池组热失控蔓延判定器三个主要的层次。每个层次对应不同的防控措施。
可以理解，热失控的发展过程是：
〇表示电池正常；
①表示电池单体热失控，所在区域为a，并被检测到；
②表示电池单体所在区域a发生热失控蔓延；
③表示热失控从单体所在区域a蔓延至其他区域b，并被检测到；
④表示热失控在其他区域b内部开始蔓延；
⑤表示热失控从其他区域b进一步蔓延至其他区域c。
这里的a、b、c分别表示电池组中的电池单体所在的不同区域。针对电池组热失控前期故障、电池单体热失控、电池单体热失控起火、电池组热失控蔓延、电池组热失控蔓延起火或电池组热失控蔓延爆炸这六种电池组的状态可以执行不同的控制动作。
在故障诊断方面，具有并行故障诊断功能，能够对不同种类的故障进行诊断，并判定故障类型，但不会发生误报。针对不同的故障进行报警，报警的故障等级为1级。无法判定故障类型时为1o级，判定故障类型后的故障等级为1x级，x代表具体的故障种类。
在单体热失控判定方面，具有判定热失控发生的功能。热失控发生的判定器可以预测一段时间
在电池组热失控蔓延判定方面，具有电池组热失控蔓延判定功能。如判定电池组相邻区域发生热失控蔓延且单体未发生起火，报警等级为3a级；如判定电池组相邻区域发生热失控蔓延且单体发生起火，报警等级为3b级。报警等级3a/3b级均在发生热失控蔓延的区域开启热失控蔓延二次抑制机制。同时，判定是否发生热失控蔓延起火，如判定发生热失控蔓延起火且单体未发生起火，则报警等级为3c级；如判定发生热失控蔓延起火且单体发生起火，则报警等级为3d级。报警等级3c/3d级均在发生热失控蔓延起火的区域开启分区二次灭火机制。控制器持续监测电池组是否发生热失控蔓延爆炸，如发生爆炸，则报警等级为4级，记录从单体热失控到电池组爆炸发生的时间间隔dtr。在进行电池系统被动安全设计时，应保证爆炸发生的时间间隔dtr大于人员所需的逃生时间。一般地，考虑人员受困需要等待消防队破拆救援的情况，dtr应大于30min。
请参阅图11，提供一种电动车用动力电池组安全防控系统10，包括电池组安全防控设备11和计算机12，其中计算机12包括存储器100、处理器200及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序300，所述处理器200执行所述程序时采用电池组安全防控方法，所述方法包括：
s10，实时获取电池组的状态信息；
s20，根据所述电池组的状态信息判断是否发生电池组热失控前期故障；
s30，若电池组发生热失控前期故障，则确定故障类型、故障发生位置；
s40，根据确定的所述故障类型和所述故障发生位置执行热失控前期处理动作。
基于同样的发明思想，本发明一个实施例中提供的存储器100中存储有电池组的状态信息。处理器200用于根据电池组的状态信息判断电池是否发生热失控故障，是否发生电池单体热失控及是否发生电池组热失控，还可以判断热失控故障发生的等级。
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可用于执行上述任一项所述方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序或指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。