一种电池热失控预警方法、系统、存储介质及设备与流程

1.本发明涉及一种电池储能系统技术领域，特别是关于一种电池热失控预警方法、系统、存储介质及设备。


背景技术：

2.现有储能电池的环境监控和热失控预警，如公开号为cn114984488a的一种用于储能电池模块的自动灭火方法及系统，多使用温感加烟感的探测方式。当电池燃烧起火后，烟感探测到燃烧烟雾，温感探测到电池处于高温环境后启动消防系统进行灭火。或增加可燃气体探测，对电池热失控后顶开安全阀释放的可燃气体进行检测，对火情进行预警。
3.对于储能电池而言，如果热失控发展到有燃烧烟雾或电池释放的可燃气体阶段，基本舱室内的所有电气设备都会被破坏，一般的阻燃灭火措施很难起到快速高效灭火的作用。该种探测方式存在热失控告警的滞后性。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种电池热失控预警方法、系统、存储介质及设备，其反应迅速，有效避免热失控告警的滞后性，消除误报风险。
5.为实现上述目的，第一方面，本发明采取以下技术方案：一种电池热失控预警方法，其包括：检测电池包内一单体电池的温度，判断该单体电池的温度是否满足第一温度检测条件；当该单体电池的温度不满足第一温度检测条件时，检测该单体电池的相邻器件的温度是否满足第二温度检测条件；当相邻器件的温度满足第二温度检测条件时，则判断出该单体电池异常；当相邻器件的温度不满足第二温度检测条件时，则判断出电池包异常。
6.进一步，判断该单体电池的温度是否满足第一温度检测条件包括：该单体电池的温升大于预设的单位时间热失控温升。
7.进一步，检测该单体电池的相邻器件的温度是否满足第二温度检测条件包括：相邻器件的温度大于预设的电池临界温度。
8.进一步，判断出该单体电池异常之后，还包括：判断该单体电池的电压是否满足第一电压检测条件；满足，判断出用以检测该单体电池的温度检测器失效；不满足，则判断出该单体电池热失控。
9.进一步，判断该单体电池的电压是否满足第一电压检测条件包括：该单体电池的电压处于正常范围内，在正常范围内则为满足条件。
10.进一步，判断出用以检测该单体电池的温度检测器失效之后，还包括：屏蔽热失控告警信号并将屏蔽的告警次数加一；其中，屏蔽热失控告警信号并将屏蔽的告警次数加一之后还包括：判断屏蔽的次数数值是否小于预设值；若屏蔽次数数值小于预设值，则在预设时间后检测电池包内一单体电池的温度；反之，则永久屏蔽该单体电池的温度检测器并提示进行更换温度检测器。
11.进一步，判断出电池包异常之后，还包括：判断与该单体电池相邻的其他单体电池
的电压是否满足第二电压检测条件；满足，判断出该单体电池热失控；不满足，则判断出电池包热失控。
12.进一步，判断与该单体电池相邻的其他单体电池的电压是否满足第二电压检测条件包括：与该单体电池相邻的其他单体电池的电压处于正常范围内。
13.进一步，判断出该单体电池热失控之后还包括：停止该单体电池工作并进行单节电池热失控告警。
14.进一步，判断出电池包热失控之后还包括：停止该电池包工作并进行电池包热失控告警。
15.进一步，电池包内划分有多个区域，每个区域均设有多个单体电池；检测电池包内一单体电池的温度，包括：检测每一区域中的一个单体电池的温度。
16.进一步，检测该单体电池的相邻器件的温度包括：检测与该单体电池相邻的其他单体电池的温度，和/或电池包输出端子的温度。
17.第二方面，本发明采取以下技术方案：一种电池热失控预警系统，其包括：第一处理模块，检测电池包内一单体电池的温度，判断该单体电池的温度是否满足第一温度检测条件；第二处理模块，当该单体电池的温度不满足第一温度检测条件时，检测该单体电池的相邻器件的温度是否满足第二温度检测条件；第三处理模块，当相邻器件的温度满足第二温度检测条件时，则判断出该单体电池异常；当相邻器件的温度不满足第二温度检测条件时，则判断出电池包异常。
18.第三方面，本发明采取以下技术方案：一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
19.第四方面，本发明采取以下技术方案：一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
20.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
21.1、本发明通过的第一温度检测条件和第二温度检测条件确定电池包及电池包内单体电池是否异常，其反应迅速，有效避免了热失控告警的滞后性。
22.2、本发明在确定异常单体电池后，结合温度检测条件和电压检测条件进行综合判断，消除误报风险。
23.3、本发明结合温度检测条件和电压检测条件对异常的单体电池进行确认，可对异常探测点进行智能屏蔽。
24.4、本发明根据设定的多种热失控判断条件，可根据不同的热失控情况对电池系统采取不同的动作。
25.5、本发明使用寿命长，能确保使用周期与电池管理系统相同。
附图说明
26.图1是本发明一实施例中电池热失控预警方法整体流程图；
27.图2是本发明一实施例中电池包探测点示意图；
28.图3是本发明一实施例中电池热失控预警方法控制逻辑拓扑；
29.图4是本发明一实施例中热失控温度场；
30.图5是本发明一实施例中采样异常温度场。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.为了解决现有技术中热失控告警的滞后性，本发明提供种电池热失控预警方法、系统、存储介质及设备，包括：检测电池包内一单体电池的温度，判断该单体电池的温度是否满足第一温度检测条件；当该单体电池的温度不满足第一温度检测条件时，检测该单体电池的相邻器件的温度是否满足第二温度检测条件；当相邻器件的温度满足第二温度检测条件时，则判断出该单体电池异常；当相邻器件的温度不满足第二温度检测条件时，则判断出电池包异常。本发明反应迅速、能避免热失控告警的滞后性。
34.在本发明的一个实施例中，提供一种电池热失控预警方法。本实施例中，如图1所示，该方法包括以下步骤：
35.1)检测电池包内一单体电池的温度，判断该单体电池的温度是否满足第一温度检测条件；
36.2)该单体电池的温度不满足第一温度检测条件时，检测该单体电池的相邻器件的温度是否满足第二温度检测条件；
37.3)当相邻器件的温度满足第二温度检测条件时，则判断出该单体电池异常；
38.4)当相邻器件的温度不满足第二温度检测条件时，则判断出电池包异常。
39.使用时，通过检测电池包内某一单体电池的温度，有效降低产生燃烧烟雾或电池释放可燃气体的可能。并通过第一温度检测条件和第二温度检测条件确定是某一单体电池异常，还是整个电池包异常，检测反应迅速，仅需使用温度传感器而无需额外使用烟感或可燃气体探测器，有效避免了热失控告警的滞后性。
40.在一些例子中，在执行上述各步骤之前，先获取电池包内的环境参数，环境参数包括单体电池的温度和电压。本实施例中，可不增加额外探测器件进行监测，电池包内的环境参数由电池包内已有的探测器件获取即可，实现了在不增加硬件成本的前提下，大幅提升储能系统的监测准确率和及时性。
41.上述步骤1)中，如图3所示，判断该单体电池的温度是否满足第一温度检测条件包括：该单体电池的温升大于预设的单位时间热失控温升。通过第一温度检测条件确定单体电池是否为异常单体电池，若大于预设的单位时间热失控温升，则该单体电池为异常电池，及时有效的避免出现热失控的可能。
42.在一个可行的实施方式中，第一温度检测条件还可以为：检测某一单体电池的温
度是否大于预设温度值。若大于预设温度值，则判断大于预设温度值的持续时间是否达到阈值。例如，预设温度值可以设定为80
°
。
43.上述步骤1)中，电池包内划分有多个区域，每个区域均设有多个单体电池；检测电池包内一单体电池的温度，包括：检测每一区域中的一个单体电池的温度。
44.例如，如图2所示，为电池包内划分的多个区域，以及每个区域单体电池(即探测点)的一般拓扑。将单体电池从首节至末节按顺序进行排序，包括：1～n号单体电池的温度检测(t1～tn)、1～n号单体电池的电压检测(v1～vn)、靠近首节单体电池1的电池包输出端子a温度探测ta，以及靠近末节单体电池n的电池包输出端子b温度探测tb。在某个区域内随机选取某一单体电池进行温度检测。
45.本发明也可采用其他的单体电池布局或电压和温度采集点布局方式，但实现的功能与效果均与本发明所指相似。
46.上述步骤2)中，检测该单体电池的相邻器件的温度是否满足第二温度检测条件包括：相邻器件的温度大于预设的电池临界温度t0。通过第二温度检测条件，可以确定出是单体电池异常还是电池包异常，检测反应迅速，有效避免了热失控告警的滞后性。
47.在一些例子中，检测该单体电池的相邻器件的温度包括：检测与该单体电池相邻的其他单体电池的温度，和/或电池包输出端子的温度。
48.例如，如图2所示，若该单体电池为非首节(
①
号单体电池)或非末节(
⑩
号单体电池)，则对该单体电池相邻的其他单体电池进行温度检测(如
②
号单体电池温升异常，则对
①
号单体电池和
③
号单体电池进行温度检测)，判断与该单体电池相邻的其他单体电池的温度是否大于预设的电池临界温度t0。
49.若该单体电池为首节或末节，则可对该单体电池相邻的其他单体电池和/或靠近首节单体电池的电池包输出端子a进行温度检测；或，对该单体电池相邻的其他单体电池和/或靠近末节单体电池的电池包输出端子b进行温度检测；判断该单体电池相邻的其他单体电池和/或电池包输出端子的温度是否大于预设的电池临界温度t0。
50.上述步骤3)中，如图3所示，判断出该单体电池异常之后，还包括：判断该单体电池的电压是否满足第一电压检测条件；满足，判断出用以检测该单体电池的温度检测器失效；不满足，则判断出该单体电池热失控。将温度检测条件与第一电压检测条件相结合对单体电池进行综合判断确认，消除误报风险。
51.在一些例子中，判断该单体电池的电压是否满足第一电压检测条件包括：该单体电池的电压处于正常范围内，在正常范围内则为满足条件。通过该单体电池及其相邻器件的温度检测判断为该单体电池异常后，再根据该单体电池的第一电压检测情况进一步确定是单体电池热失控还是温度检测器失效，有效避免误报。
52.在一个可行的实施方式中，判断出用以检测该单体电池的温度检测器失效之后，还包括：屏蔽热失控告警信号并将屏蔽的告警次数加一，进行累计。通过温度检测和第一电压检测对异常的单体电池进行确认，实现对异常探测点进行智能屏蔽。
53.具体的，重新采集异常的单体电池温度，若该单体电池的电压处于正常范围内，则判断温度采用单次失效，屏蔽该告警信号，并累计一次告警屏蔽次数。
54.在一个可行的实施方式中，屏蔽热失控告警信号并将屏蔽的告警次数加一之后还包括：判断屏蔽的次数数值是否小于预设值。通过判断屏蔽的次数可以进一步确认是温度
检测器需要更换，还是单体电池热失控，进一步降低了误报的可能性。
55.具体为：若屏蔽的次数数值小于预设值，则在预设时间后检测电池包内一单体电池的温度；反之，若屏蔽的次数数值大于或等于预设值，则永久屏蔽该单体电池的温度检测器并提示进行更换温度检测器(如图5所示)，经过综合判断后准确的判断出是温度检测器需要更换，还是单体电池热失控，降低了误报的可能性，同时进行智能屏蔽。其中，温度检测器可以为温度探头。
56.在一些例子中，对异常的单体电池的电压进行检测，若该单体电池的电压vn处于正常范围(vmin＜vn＜vmax)内，则判断温度采用单次失效，屏蔽该告警信号并累计一次告警屏蔽次数；如累计告警屏蔽次数＜3次，则静置1～3分钟后重新启用该温度探头，检测电池包内一单体电池的温度；如累计告警屏蔽次数≥3次，则永久屏蔽该温度探头并提示进行温度探头更换。
57.需要注意的是，具体的屏蔽次数的预设值及静置时间等(如3次，1～3分钟等)为方便理解进行的举例，根据不同的场景可以进行更改，并不作为该控制逻辑的必要值。
58.在本实施例中，还包括电池簇隔离，具体为：异常的单体电池的电压不处于正常范围内，则判定该异常单体电池失效，停止该单体电池所在电池簇电池运行，隔离故障电池簇，其他电池簇保持正常运行。
59.使用时，本发明通过电压与温度相结合的方式进行异常的单体电池的再次判断，无需二次校正，并能精确的对电池热失控进行判断，有效延长了使用寿命。
60.上述步骤4)中，判断出电池包异常之后，还包括：判断与该单体电池相邻的其他单体电池的电压是否满足第二电压检测条件；满足，判断出该单体电池热失控；不满足，则判断出电池包热失控。通过第二电压检测条件与温度检测条件相结合确定是单体电池热失控还是电池包热失控，进一步消除误报风险。
61.在一些例子中，判断与该单体电池相邻的其他单体电池的电压是否满足第二电压检测条件包括：判断与该单体电池相邻的其他单体电池的电压处于正常范围内。通过进一步确定该单体电池相邻的其他单体电池的电压是否处于正常范围内，再次确定是单体电池热失控还是电池包热失控，有效避免误报。
62.上述各实施例中，如图4所示，判断出该单体电池热失控之后还包括：停止该单体电池工作并进行单节电池热失控告警，且该单体电池对应的电池包停止工作。
63.上述各实施例中，如图4所示，判断出电池包热失控之后还包括：停止该电池包工作并进行电池包热失控告警。此外，还可对该电池包对应的电池簇停止工作。例如，监测相邻的其他单体电池的电压vn+1/vn-1是否处在正常范围(vmin＜vn＜vmax)内，其中，vmax为单体电池上限电压，vmin为单体电池下限电压，vn为单体电池n的电压。使用时，当多个单体电池热失控时，则需要进行单簇电池消防；当多个电池包热失控时，则需要进行全电池系统消防。
64.无论以上为哪种告警，均会进行整个储能电池系统的停机，根据消防布置的不同级别进行单包电池消防/单簇电池消防/全电池系统消防。
65.使用时，本发明可根据不同热失控情况进行处理，最大限度保持系统完整。
66.综上，本发明通过将温度检测与电压幅度判断相结合的方式进行的储能系统电池监控，可以在不增加硬件成本的前提下，大幅提升储能系统的监测准确率和及时性；采用电
压-温度联合判断的方式确保该预警系统的可靠性。采用本发明的方法进行电池环境和热失控监控，推动了储能技术的智能发展，减少硬件材料的使用促进了绿色发展。
67.在本发明的一个实施例中，提供一种电池热失控预警系统，其包括：
68.第一处理模块，检测电池包内一单体电池的温度，判断该单体电池的温度是否满足第一温度检测条件；
69.第二处理模块，当该单体电池的温度不满足第一温度检测条件时，检测该单体电池的相邻器件的温度是否满足第二温度检测条件；
70.第三处理模块，当相邻器件的温度满足第二温度检测条件时，则判断出该单体电池异常；当相邻器件的温度不满足第二温度检测条件时，则判断出电池包异常。
71.上述第一处理模块中，判断该单体电池的温度是否满足第一温度检测条件包括：该单体电池的温升大于预设的电池单位时间热失控温升。
72.上述第二处理模块中，检测该单体电池的相邻器件的温度是否满足第二温度检测条件包括：相邻器件的温度大于预设的电池临界温度。
73.上述实施例中，判断出该单体电池异常之后，还包括：判断该单体电池的电压是否满足第一电压检测条件；满足，判断出用以检测该单体电池的温度检测器失效；不满足，则判断出该单体电池热失控。
74.其中，判断该单体电池的电压是否满足第一电压检测条件包括：该单体电池的电压是否处在正常范围内。
75.优选的，判断出用以检测该单体电池的温度检测器失效之后，还包括：屏蔽热失控告警信号并将屏蔽的告警次数加一；
76.其中，屏蔽热失控告警信号并将屏蔽的告警次数加一之后还包括：判断屏蔽的次数数值是否小于预设值；若屏蔽次数数值小于预设值，则在预设时间后检测电池包内一单体电池的温度；反之，则永久屏蔽该单体电池的温度检测器并提示进行更换温度检测器。
77.上述实施例中，判断出电池包异常之后，还包括：判断与该单体电池相邻的其他单体电池的电压是否满足第二电压检测条件；满足，判断出该单体电池热失控；不满足，则判断出电池包热失控。
78.其中，判断与该单体电池相邻的其他单体电池的电压是否满足第二电压检测条件包括：与该单体电池相邻的电池电压处在正常范围内。
79.上述各实施例中，判断出该单体电池热失控之后还包括：停止该单体电池工作并进行单节电池热失控告警。
80.上述各实施例中，判断出电池包热失控之后还包括：停止该电池包工作并进行电池包热失控告警。
81.上述各实施例中，电池包内划分有多个区域，每个区域均设有多个单体电池；检测电池包内一单体电池的温度，包括：检测每一区域中的一个单体电池的温度。
82.上述各实施例中，检测该单体电池的相邻器件的温度包括：检测与该单体电池相邻的其他单体电池的温度，和/或电池包输出端子的温度。
83.本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
84.本发明一实施例中提供的计算设备结构，该计算设备可以是终端，其可以包括：处
理器(processor)、通信接口(communications interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种电池热失控预警方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、管理商网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
85.此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
86.上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
87.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。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、嵌入式处理机或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。
88.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置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。
89.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供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步骤。
90.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。