锂离子电池保护方法及相关设备与流程

1.本发明涉及电池保护领域，尤其涉及一种锂离子电池保护方法及相关设备。


背景技术：

2.近年来，消费者对新能源汽车的认可度越来越高，但还有部分人对新能源汽车特别是电动汽车动力电池的安全性存有顾虑，即使是最安全的磷酸铁锂电池也是如此。锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。当前锂离子电池的起火爆炸事件仍然是一大难题，当同时存在足够的氧气、达标的可燃物浓度、火源及有限空间就会发生锂离子电池的起火爆炸。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本发明提供一种锂离子电池保护方法及相关设备，主要目的在于解决目前缺少一种更好的锂离子电池保护方法的问题。
4.为解决上述至少一种技术问题，第一方面，本发明提供了一种锂离子电池保护方法，该方法包括：
5.检测电池系统内部的目标气体；
6.在上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出；
7.控制惰性气体向上述电池系统内部注入；
8.检测上述电池系统内部的惰性气体浓度，在上述惰性气体浓度达到预设浓度的情况下，停止气体的排出与注入。
9.可选的，上述方法还包括：
10.根据初始设定浓度向上述电池系统内部注入惰性气体。
11.可选的，上述气体的排出与注入的阀门均为单向阀门。
12.可选的，上述方法还包括：
13.检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态；
14.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出，以及，控制惰性气体向上述电池系统内部注入。
15.可选的，上述检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态，包括：
16.检测上述电池系统内部各电池单体的电压或温度；
17.上述健康状态存在异常包括电池单体的电压异常和电池单体的温度异常。
18.可选的，上述方法还包括：
19.检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态；
20.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，提高上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量，以及，提高惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量，或，
21.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，提高上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量至最大排出流量，以及，提高惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量至最大注入流量。
22.可选的，上述气体的排出与注入的阀门均为多个，分布在上述电池上；
23.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体由目标排气阀向电池外排出，以及，控制惰性气体由目标进气阀向上述电池系统内部注入，以使上述惰性气体流出健康状态存在异常的电池单体。
24.第二方面，本发明实施例还提供了一种锂离子电池保护装置，包括：
25.检测单元，用于检测电池系统内部的目标气体；
26.第一控制单元，用于在上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出；
27.第二控制单元，用于控制惰性气体向上述电池系统内部注入；
28.停止单元，用于检测上述电池系统内部的惰性气体浓度，在上述惰性气体浓度达到预设浓度的情况下，停止气体的排出与注入。
29.为了实现上述目的，根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序被处理器执行时实现上述的锂离子电池保护方法。
30.为了实现上述目的，根据本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括至少一个处理器、以及与上述处理器连接的至少一个存储器；其中，上述处理器用于调用上述存储器中的程序指令，执行上述的锂离子电池保护方法。
31.借由上述技术方案，本发明提供的锂离子电池保护方法及相关设备，对于目前缺少一种更好的锂离子电池保护方法的问题，本发明通过检测电池系统内部的目标气体；在上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出；控制惰性气体向上述电池系统内部注入；检测上述电池系统内部的惰性气体浓度，在上述惰性气体浓度达到预设浓度的情况下，停止气体的排出与注入。在上述方案中，通过检测电池系统内部的目标气体的惰性气体与设定浓度的差值，并根据惰性气体与设定浓度的差值控制惰性气体的排出和输入，从而使电池系统内部的惰性气体始终保持一个恒定值，从而抑制电池系统内部发生起火爆炸等事故的发生，同时惰性气体的浓度和压力始终处于一个恒定的水平，使电池系统内部的压力传感器不会受到季节温度湿度的影响而波动，在很大程度上提高了内部压力传感器的热失控报警的准确性和可靠性。
32.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
33.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
34.图1示出了本发明实施例提供的一种锂离子电池保护方法的流程示意图；
35.图2示出了本发明实施例提供的一种锂离子电池保护装置的组成示意框图；
36.图3示出了本发明实施例提供的一种锂离子电池保护电子设备的组成示意框图。
具体实施方式
37.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
38.为了解决目前缺少一种更好的锂离子电池保护方法的问题，本发明实施例提供了一种锂离子电池保护方法，如图1所示，该方法包括：
39.s101、检测电池系统内部的目标气体；
40.示例性的，当锂离子电池单体内部出现短路导致局部温度过高、而触发正负极活性物质分解、与电解液反应等情况，则会释放出大量的活性氧，这些活性氧进一步促进了上述反应的反应剧烈程度，最终导致锂离子电池单体发生热失控、泄压阀开启向外喷发高温气体，最终则会引发一连串电池系统内部单体电池接连热失控，此时若遇到空气中的氧气，则会发生起火爆炸现象。所以为了更好的控制起火爆炸现象，本方案通过在电池系统内部安装检测设备，检测电池系统内部的目标气体及浓度。上述检测设备可以是惰性气体检测仪等，电池系统内部的目标气体可以是惰性气体包括高纯氩气、氮气、二氧化碳等。本方案通过检测电池系统内部的目标气体的浓度含量，确定锂离子电池是否存在失控条件，若存在，则及时进行调整，从而将可能引发电池系统内部热失控和爆炸的条件及时抑制。
41.s102、在上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出；
42.示例性的，电池系统内部会预先充入一定浓度和压力的惰性气体，一段时间后，各气体含量会发生变化，当气体检测仪等检测设备检测到上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度，则证明此时的惰性气体浓度缺少，难以起到隔绝或减少氧气的作用，此时控制气体浓度及压力调节系统发出指令，控制阀门打开，电池系统内部的气体向外排出，为惰性气体的注入留存空间。
43.s103、控制惰性气体向上述电池系统内部注入；
44.示例性的，上述电池系统内部的目标气体向电池外排出后，气体浓度及压力调节系统发出指令，控制阀门打开，惰性气体进入电池系统内部，为电池系统内部注入惰性气体提高上述电池系统内部的惰性氛围，从而降低电池系统内部热失控和爆炸的条件。
45.s104、检测上述电池系统内部的惰性气体浓度，在上述惰性气体浓度达到预设浓度的情况下，停止气体的排出与注入。
46.示例性的，气体浓度及压力调节系统发出控制阀门打开指令，惰性气体持续进入电池系统内部，在气体检测仪等检测设备检测到上述目标气体中的惰性气体浓度达到设定浓度的情况下，证明惰性气体浓度的浓度足以起到隔绝或减少氧气的作用，从而降低电池系统内部热失控和爆炸的条件，此时控制气体浓度及压力调节系统发出控制阀门关闭指令，停止气体的排出与注入。气体流量大小、进气的时间由气体浓度及压力调节系统发出指令通过控制阀门的开度进行控制。本方案实现了将电池系统内部惰性气体的浓度和压力维
持在一个恒定的水平，从而保护锂离子电池，防止起火爆炸。
47.借由上述技术方案，本发明提供的锂离子电池保护方法，对于目前缺少一种更好的锂离子电池保护方法的问题，本发明通过检测电池系统内部的目标气体；在上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出；控制惰性气体向上述电池系统内部注入；检测上述电池系统内部的惰性气体浓度，在上述惰性气体浓度达到预设浓度的情况下，停止气体的排出与注入。在上述方案中，通过检测电池系统内部的目标气体的惰性气体与设定浓度的差值，并根据惰性气体与设定浓度的差值控制惰性气体的排出和输入，从而使电池系统内部的惰性气体始终保持一个恒定值，从而抑制电池系统内部发生起火爆炸等事故的发生，同时惰性气体的浓度和压力始终处于一个恒定的水平，使电池系统内部的压力传感器不会受到季节温度湿度的影响而波动，在很大程度上提高了内部压力传感器的热失控报警的准确性和可靠性。
48.在一种实施例中，上述方法还包括：
49.根据初始设定浓度向上述电池系统内部注入惰性气体。
50.示例性的，不同车辆所使用的电池不同，其所需惰性气体含量来抑制电池起火爆炸的数值也不同，所以上述初始设定浓度是根据不同车型的电池来设定的。车辆电池生产或车辆下线时，会根据该车型安装的电池所适合的惰性气体含量即初始设定浓度向上述电池系统内部注入惰性气体，从而起到减少或隔绝氧气并且抑制电池系统内部电芯喷发热气流后进一步起火爆炸等事故的发生的作用。
51.在一种实施例中，上述气体的排出与注入的阀门均为单向阀门。
52.示例性的，上述气体浓度及压力调节系统控制的阀门至少为两个，包括排出方向的单向阀门和注入方向的单向阀门。惰性气体通过进气方向的气体管道、注入单向阀门流向电池系统内部，采用单向阀门控制上述气体的排出与注入通过两个阀门即两个通道完成，形成了特定的气体流动通道，可以将热失控电芯喷发的高温气流比较畅通的排放到电池系统外部，从而避免了高温气流触发其它电芯，也防止了使用同一个阀门和通道排出与注入已发生错乱的情况发生。
53.在一种实施例中，上述方法还包括：
54.检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态；
55.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出，以及，控制惰性气体向上述电池系统内部注入。
56.示例性的，电池系统是由多个电池单体的电池块组成，上述电池系统内部装有检测各电池单体的健康状态的装置，当检测到至少一个电池单体的健康状态存在异常时，此时控制气体浓度及压力调节系统发出指令，控制排出阀门打开，电池系统内部的气体向外排出，为惰性气体的注入留存空间；上述电池系统内部的目标气体向电池外排出后，气体浓度及压力调节系统发出指令，控制注入阀门打开，惰性气体进入电池系统内部，为电池系统内部注入惰性气体，提高上述电池系统内部的惰性氛围，从而降低电池系统内部热失控和爆炸的风险。
57.在一种实施例中，上述检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态，包括：
58.检测上述电池系统内部各电池单体的电压或温度；
59.上述健康状态存在异常包括电池单体的电压异常和电池单体的温度异常。
60.示例性的，上述电池单体的健康状态是指电池单体的电压和/或电池单体的温度，当检测到上述电池系统内部至少存在一个电池单体的电压不稳和/或电池单体的温度过高的情况下，证明上述电池单体存在起火爆炸的危险，此时需要启动本方案，维持上述电池系统内部的惰性氛围，降低上述电池单体存在起火爆炸的风险。
61.在一种实施例中，上述方法还包括：
62.检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态；
63.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，提高上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量，以及，提高惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量，或，
64.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，提高上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量至最大排出流量，以及，提高惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量至最大注入流量。
65.示例性的，当检测各电池单体的健康状态的装置检测到上述电池系统内部至少一个电池单体的电压不稳和/或电池单体的温度过高时，通过气体浓度及压力控制系统将排出方向的单向阀门和注入方向的单向阀门开度调至最大，进而控制将进气方向和排气方向的气体流量调节至最大，最大程度提高了上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量以及惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量。本方案实现了当热失控电芯的排出阀门开启，向外喷发高温气流时，高温气流会被电池系统内部的快速流动的惰性气体定向带出电池系统外部，一方面避免了喷发的高温气体冲击到其它电芯，导致因高温辐射或传递触发一连串的电芯热失控，另一方面由于电池系统内部无氧气成分，因此可以进一步避免起火爆炸等严重问题。
66.在一种实施例中，上述气体的排出与注入的阀门均为多个，分布在上述电池上；
67.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体由目标排气阀向电池外排出，以及，控制惰性气体由目标进气阀向上述电池系统内部注入，以使上述惰性气体流出健康状态存在异常的电池单体。
68.示例性的，当检测各电池单体的健康状态的装置检测到上述电池系统内部至少一个电池单体的电压不稳和/或电池单体的温度过高时，通过气体浓度及压力控制系统控制排出方向的单向阀门将上述电池系统内部的目标气体排出，因电池系统是由多个电池单体的电池块组成，在上述电池上也就分布着多个控制上述气体的排出与注入的阀门，当多个电池单体的其中一个健康状态存在异常，通过气体浓度及压力控制系统控制注入方向的单向阀门将惰性气体注入时，需要注意应控制上述惰性气体在健康状态存在异常的电池单体间流通，从而保证上述惰性气体可以充分的将热失控电芯向外喷发的高温气流带出，从而避免了高温气流触发其它电芯，进一步降低了起火爆炸的风险。
69.进一步的，作为对上述图1所示方法的实现，本发明实施例还提供了一种锂离子电池保护装置，用于对上述图1所示的方法进行实现。该装置实施例与前述方法实施例对应，为便于阅读，本装置实施例不再对前述方法实施例中的细节内容进行逐一赘述，但应当明确，本实施例中的装置能够对应实现前述方法实施例中的全部内容。如图2所示，该装置包括：检测单元21、第一控制单元22、第二控制单元23及停止单元24，其中
70.检测单元21，用于检测电池系统内部的目标气体；
71.第一控制单元22，用于在上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出；
72.第二控制单元23，用于控制惰性气体向上述电池系统内部注入；
73.停止单元24，用于检测上述电池系统内部的惰性气体浓度，在上述惰性气体浓度达到预设浓度的情况下，停止气体的排出与注入。
74.示例性的，上述方法还包括：
75.根据初始设定浓度向上述电池系统内部注入惰性气体。
76.示例性的，上述气体的排出与注入的阀门均为单向阀门。
77.示例性的，上述方法还包括：
78.检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态；
79.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出，以及，控制惰性气体向上述电池系统内部注入。
80.示例性的，上述检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态，包括：
81.检测上述电池系统内部各电池单体的电压或温度；
82.上述健康状态存在异常包括电池单体的电压异常和电池单体的温度异常。
83.示例性的，上述方法还包括：
84.检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态；
85.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，提高上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量，以及，提高惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量，或，
86.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，提高上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量至最大排出流量，以及，提高惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量至最大注入流量。
87.示例性的，上述气体的排出与注入的阀门均为多个，分布在上述电池上；
88.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体由目标排气阀向电池外排出，以及，控制惰性气体由目标进气阀向上述电池系统内部注入，以使上述惰性气体流出健康状态存在异常的电池单体。
89.借由上述技术方案，本发明提供的锂离子电池保护装置，对于目前缺少一种更好的锂离子电池保护方法的问题，本发明通过检测电池系统内部的目标气体；在上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出；控制惰性气体向上述电池系统内部注入；检测上述电池系统内部的惰性气体浓度，在上述惰性气体浓度达到预设浓度的情况下，停止气体的排出与注入。在上述方案中，通过检测电池系统内部的目标气体的惰性气体与设定浓度的差值，并根据惰性气体与设定浓度的差值控制惰性气体的排出和输入，从而使电池系统内部的惰性气体始终保持一个恒定值，从而抑制电池系统内部发生起火爆炸等事故的发生，同时惰性气体的浓度和压力始终处于一个恒定的水平，使电池系统内部的压力传感器不会受到季节温度湿度的影响而波动，在很大程度上提高了内部压力传感器的热失控报警的准确性和可靠性。本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，该程序被处理器执行时实现上述锂离子电池保护方法。
90.本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述锂离子电池保护方法。
91.本发明实施例提供了一种电子设备，上述电子设备包括至少一个处理器、以及与上述处理器连接的至少一个存储器；其中，上述处理器用于调用上述存储器中的程序指令，执行如上述的锂离子电池保护方法
92.本发明实施例提供了一种电子设备30，如图3所示，电子设备包括至少一个处理器301、以及与处理器连接的至少一个存储器302、总线303；其中，处理器301、存储器302通过总线303完成相互间的通信；处理器301用于调用存储器中的程序指令，以执行上述的锂离子电池保护方法。
93.本文中的智能电子设备可以是pc、pad、手机等。
94.本技术还提供了一种计算机程序产品，当在流程管理电子设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：检测电池系统内部的目标气体；在上述目标气体中的惰性气体浓度低于设定浓度的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出；控制惰性气体向上述电池系统内部注入；检测上述电池系统内部的惰性气体浓度，在上述惰性气体浓度达到预设浓度的情况下，停止气体的排出与注入。
95.进一步的，上述方法还包括：
96.根据初始设定浓度向上述电池系统内部注入惰性气体。
97.进一步的，上述气体的排出与注入的阀门均为单向阀门。
98.进一步的，上述方法还包括：
99.检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态；
100.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体向电池外排出，以及，控制惰性气体向上述电池系统内部注入。
101.进一步的，上述检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态，包括：
102.检测上述电池系统内部各电池单体的电压或温度；
103.上述健康状态存在异常包括电池单体的电压异常和电池单体的温度异常。
104.进一步的，上述方法还包括：
105.检测上述电池系统内部各电池单体的健康状态；
106.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，提高上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量，以及，提高惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量，或，
107.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，提高上述电池系统内部的目标气体向电池外排出的排出流量至最大排出流量，以及，提高惰性气体向上述电池系统内部注入的注入流量至最大注入流量。
108.进一步的，上述气体的排出与注入的阀门均为多个，分布在上述电池上；
109.在至少一个电池单体的健康状态存在异常的情况下，控制上述电池系统内部的目标气体由目标排气阀向电池外排出，以及，控制惰性气体由目标进气阀向上述电池系统内部注入，以使上述惰性气体流出健康状态存在异常的电池单体。
110.本技术是参照根据本技术实施例的方法、电子设备(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流程管理电子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流程管理电子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。
111.在一个典型的配置中，电子设备包括一个或多个处理器(cpu)、存储器和总线。电子设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。
112.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。
113.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的计算机可读存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储电子设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算电子设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
114.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者电子设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者电子设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者电子设备中还存在另外的相同要素。
115.本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
116.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。