CN111525206A - 一种电池模组的预警方法及预警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池模组的预警方法及预警装置，对运行中的锂电池进行有效的监控，并及时判定锂电池出现安全事故的可能性。包括：建立电池模组热特征参数数据库；测量电池模组热特性参数，提取电池模组热特性特征；将所述电池模组热特性特征与所述特征参数数据库中的数据参数进行对比，筛选出不同状态的电池模组。通过数值对比，将电池模组安全等级划分为多种等级电池模组，从而筛选出哪些电池模组具有热失控风险，提升电池模组使用的安全性，且所采用的方法在工程实施中都比较容易实现，具有较高的应用价值。

Description

一种电池模组的预警方法及预警装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池模组的预警方法及预警装置。
背景技术
锂离子电池自从于上世纪70年代问世以来，已经得到了迅猛的发展，考虑到其比能量大、输出电压高、循环寿命长等优点，锂离子电池已经被广泛应用到数码、家电等多个方面。近十年来随着能源问题日益严峻，锂离子电池更是在电动汽车和电化学储能上得以飞速发展。在我国电动汽车行业发展迅猛，各种电化学储能项目也是如同雨后春笋一般层出不穷。截止到2019年11月，我国新能源汽车销量达104.3万量，而其中70％是纯电动汽车，即使国家补贴变少，仍然占到全球市场的50％。而中国电化学储能累计装机量目前也稳步上升，到2020年电化学储能装机量将超过2000MW，年复合增长率接近70％。
然而锂离子电池本身存在着不能忽视的安全隐患，随着锂离子电池能量密度等参数的提高，锂离子电池的安全性问题也越发尖锐。据不完全统计，截止至2019年9月，我国报道的电动汽车的安全问题有40余其，甚至在4月21-23日间特斯拉、蔚来以及比亚迪的电动汽车均发生火灾，电动汽车的安全性问题一时间被推上了风口浪尖。在电化学储能方向，尽管我国并未报道相关问题，在韩国自2017年起已经发生了约30起储能电站火灾，最近的火灾发生在2019年9月24日，2700个锂电池和一个PCS被烧毁。由此导致电池安全性问题在近些年得到越来越多的关注，提高锂离子电池的安全性能也成为了电池研发的重要方向。由此导致电池安全性问题在近些年得到越来越多的关注，提高锂离子电池的安全性能也成为了电池研发的重要方向。
目前，对于锂离子电池的安全性能的提升方面主要还是集中在电池单体制作工艺的提升，通过添加电解质添加剂、改善正负极材料结构、改善隔膜制备工艺等方面从而提升安全性。而对于电池模组、pack甚至集装箱层次的安全性研究，并不如对于电池单体研究的深入。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电池模组的预警方法及预警装置，对运行中的锂电池进行有效的监控，并及时判定锂电池出现安全事故的可能性。本发明考虑到如果能及时检测出异常电池并进行预警，就能将电池的火灾扼杀在摇篮之中，减少事故损失。
一种电池模组的预警方法，包括：
步骤01：测量电池模组热特性参数，提取电池模组热特性特征；
步骤02：将所述电池模组热特性特征与电池模组特征参数数据库中的数据参数进行2级对比，筛选出不同状态的电池模组，并针对筛选出具有热失控风险的电池模组进行预警。
进一步的，不同状态的电池模组为正常温度分布的电池模组、重点关注电池模组或短期内具有热失控风险的电池模组。
进一步的，步骤02具体包括：
将电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池标准工况热特性特征值进行第1级对比，筛选出正常温度分布电池模组与非正常温度分布电池模组，正常温度分布电池模组归类为无风险电池模组；
非正常温度分布电池模组的电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池模组热失控热特性特征值进行第2级对比，筛选出需重点关注的电池模组与短期内具有热失控风险的电池模组。
进一步的，建立电池模组热特征参数数据库的步骤包括：
建立电池模组热失控模型；仿真得到所述电池模组热失控过程中的温度场；以及
分析所述温度场的特征参数，提取所述电池模组热失控热特性特征值。
进一步的，所述建立电池模组热特征参数数据库，还包括：利用电池模组热模型进行电池模组标准工况热仿真，得到电池模组标准工况温度场，提取电池模组标准工况热特性特征值。
进一步的，在所述根据所述电池模组标准工况温度场，提取电池模组标准工况热特性特征值之后，还包括：利用电池模组热失控热特性特征值与电池标准工况热特性特征值建立电池模组热特征参数数据库。
一种电池模组预警装置，包括：
检测单元，配置为测量所述电池模组热特性参数，并提取电池模组热特性特征；
计算单元，配置为将所述电池模组热特性特征与电池模组特征参数数据库中的数据参数进行对比，在线筛选出不同状态的电池模组，并针对筛选出具有热失控风险的电池模组进行预警。
进一步的，所述电池模组预警装置还包括：
数据存储单元，配置为存储所述电池模组热特征参数数据库。
进一步的，所述不同状态的电池模组为正常温度分布的电池模组、重点关注电池模组或短期内具有热失控风险的电池模组。
进一步的，计算单元将电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池标准工况热特性特征值进行第1级对比，筛选出正常温度分布电池模组与非正常温度分布电池模组，正常温度分布电池模组归类为无风险电池模组；
计算单元将非正常温度分布电池模组的电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池模组热失控热特性特征值进行第2级对比，筛选出需重点关注的电池模组与短期内具有热失控风险的电池模组。
进一步的，建立电池模组热特征参数数据库的步骤包括：
建立电池模组热失控模型；仿真得到所述电池模组热失控过程中的温度场；以及
分析所述温度场的特征参数，提取所述电池模组热失控热特性特征值。
进一步的，建立电池模组热特征参数数据库的步骤还包括：利用电池模组热模型进行电池模组标准工况热仿真，得到电池模组标准工况温度场，提取电池模组标准工况热特性特征值。
进一步的，建立电池模组热特征参数数据库的步骤还包括：利用电池模组热失控热特性特征值与电池标准工况热特性特征值建立电池模组热特征参数数据库。
本发明实施例提供的一种电池模组的预警方法及电池模组预警装置，该电池模组的预警方法，包括：测量电池模组热特性参数，提取电池模组热特性特征。针对电池模组，通过建立电池模组热失控模型，仿真得到电池模组热失控过程中的温度场，分析该温度场的特征参数，提取电池模组热特性特征值。将电池模组热特性特征与特征参数数据库中的数据参数进行对比，筛选出符合要求的电池模组。特征参数数据库会对数据参数进行划分出预设范围，热特性特征在该预设范围内的电池模组为第一类型的电池模组，热特性特征未在该预设范围内的电池模组为第二类型的电池模组。预设范围可以为多个从而判断出不同类型的电池模组。通过数值对比，将电池模组安全等级划分为多种等级电池模组，从而筛选出哪些电池模组具有热失控风险，提升电池模组使用的安全性，且所采用的方法在工程实施中都比较容易实现，具有较高的应用价值。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1所示为本发明一实施例提供的一种电池模组预警方法的流程示意图。
图2所示为本发明一实施例提供的一种电池模组预警方法的筛选结果示意图。
图3所示为本发明一实施例提供的一种建立电池模组热特性参数数据库方法的流程示意图。
图4所示为本发明一实施例提供的一种电池模组预警装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，该电池模组的预警方法，包括：
步骤01：建立电池模组热特征参数数据库：利用电池模组热失控热特性特征值与电池标准工况热特性特征值建立电池模组热特征参数数据库。
步骤02：测量电池模组热特性参数，提取电池模组热特性特征。热失控，是指电池电流和内部温升发生一种累积的互相增强的作用而导致电池损坏的现象。针对电池模组，通过建立电池模组热失控模型，仿真得到电池模组热失控过程中的温度场，分析该温度场的特征参数，提取电池模组热特性特征值。
步骤03：将电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池标准工况热特性特征值进行第1级对比，筛选出正常温度分布电池模组与非正常温度分布电池模组，正常温度分布电池模组归类为无风险电池模组；非正常温度分布电池模组的电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池模组热失控热特性特征值进行第2级对比，筛选出需重点关注电池模组与短期内具有热失控风险的电池模组。通过2个层级的数值对比，将电池模组安全等级划分为无风险电池模组、需重点关注电池模组、短期内具有热失控风险电池模组。
通过数值对比，将电池模组安全等级划分为多种等级电池模组，从而筛选出哪些电池模组具有热失控风险，提升电池模组使用的安全性，且所采用的方法在工程实施中都比较容易实现，具有较高的应用价值。该预警方法可以为在线侧量，通过在线分析电池模组的状态，从而判断出不同类型的电池模组。
可以理解，电池模组可以为锂离子电池模组，此外电池模组还可以为其他类型的电池模组，本发明对电池模组的具体类型不作限定。
图3所示为本发明一实施例提供的一种建立电池模组热特性参数数据库方法的流程示意图。
如图3所示，步骤01：建立电池模组热特征参数数据库包括：
步骤011：建立电池模组热失控模型。建立电池模组的热失控模型的手段可以是多样的，例如可以通过三维融合，用数学手段，以大量实验及真实运行数据为基础，归纳热失控导致的各种变量之间的内在关系，采用神经学原理电池模组热失控模型，实现电池模组活在隐患的早期预警和智能控制，但本发明对如何建立电池模组的热失控模型的方法不作限定。
步骤012：仿真得到电池模组热失控过程中的温度场。
步骤013：分析温度场的特征参数，提取电池模组热失控热特性特征值。
步骤014：利用电池热模型进行电池模组标准工况热仿真，得到电池模组标准工况温度场。
步骤015：根据电池模组标准工况温度场，提取电池模组标准工况热特性特征值。
步骤016：利用电池模组热失控热特性特征值与电池模组标准工况热特性特征值建立电池模组热特征参数数据库。
通过利用利用电池模组热失控热特性特征值与电池模组标准工况热特性特征值建立的电池模组热特征参数数据库，数据全面覆盖范围广。
可以理解，建立电池模组热特征参数数据库的顺序可以为从步骤011-016的顺序进行建立，实际建立电池模组热特征参数数据库的顺序是不分前后的，例如，可以先进行步骤015得到电池模组标准工况热特性特征值，再进行步骤014得到电池模组热失控热特性特征值。在能够保证准确建立电池模组热特征参数数据库的前提下，本发明对上述建立步骤的顺序不作限定。
图4所示为本发明一实施例提供的一种电池模组预警装置的结构示意图。
如图4所示，该电池模组预警装置采用了上述实施例中任一所述的预警方法对电池模组进行预警检测，其中电池模组预警装置包括：数据存储单元，配置为存储电池模组热特征参数数据库；检测单元，配置为测量电池模组热特性参数，并提取电池模组热特性特征；计算单元，配置为将电池模组热特性特征与特征参数数据库中的数据参数进行对比，筛选出符合要求的电池模组。检测单元测量出电池模组热特性参数，并提取电池模组热特性特征，将电池模组热特性特征传送计算单元，同时计算单元调用数据存储单元存储的电池模组热特征参数数据库，然后将电池模组热特性特征与特征参数数据库中的数据参数进行对比，筛选出符合要求的电池模组。
可以理解，该电池模组预警装置可以测量电动汽车电池，手机电池等，本发明对该电池模组预警装置具体可以测量的电池模组的类型不作限定。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (13)

1.一种电池模组的预警方法，其特征在于，包括：
步骤01：测量电池模组热特性参数，提取电池模组热特性特征；
步骤02：将所述电池模组热特性特征与电池模组特征参数数据库中的数据参数进行2级对比，筛选出不同状态的电池模组，并针对筛选出具有热失控风险的电池模组进行预警。
2.根据权利要求1中所述的电池模组的预警方法，其特征在于，不同状态的电池模组为正常温度分布的电池模组、重点关注电池模组或短期内具有热失控风险的电池模组。
3.根据权利要求1所述的电池模组的预警方法，其特征在于，步骤02具体包括：
将电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池标准工况热特性特征值进行第1级对比，筛选出正常温度分布电池模组与非正常温度分布电池模组，正常温度分布电池模组归类为无风险电池模组；
非正常温度分布电池模组的电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池模组热失控热特性特征值进行第2级对比，筛选出需重点关注的电池模组与短期内具有热失控风险的电池模组。
4.根据权利要求1所述的电池模组的预警方法，其特征在于，建立电池模组热特征参数数据库的步骤包括：
建立电池模组热失控模型；仿真得到所述电池模组热失控过程中的温度场；以及
分析所述温度场的特征参数，提取所述电池模组热失控热特性特征值。
5.根据权利要求4所述的电池模组的预警方法，其特征在于，所述建立电池模组热特征参数数据库，还包括：利用电池模组热模型进行电池模组标准工况热仿真，得到电池模组标准工况温度场，提取电池模组标准工况热特性特征值。
6.根据权利要求5所述的电池模组的预警方法，其特征在于，在所述根据所述电池模组标准工况温度场，提取电池模组标准工况热特性特征值之后，还包括：利用电池模组热失控热特性特征值与电池标准工况热特性特征值建立电池模组热特征参数数据库。
7.一种电池模组预警装置，其特征在于，所述电池模组预警装置采用上述权利要求1-6中任一所述的预警方法对电池模组进行预警检测，所述电池模组预警装置包括：
检测单元，配置为测量所述电池模组热特性参数，并提取电池模组热特性特征；
计算单元，配置为将所述电池模组热特性特征与电池模组特征参数数据库中的数据参数进行对比，在线筛选出不同状态的电池模组，并针对筛选出具有热失控风险的电池模组进行预警。
8.根据权利要求7所述的一种电池模组预警装置，其特征在于，所述电池模组预警装置还包括：
数据存储单元，配置为存储所述电池模组热特征参数数据库。
9.根据权利要求7所述的一种电池模组预警装置，其特征在于，所述不同状态的电池模组为正常温度分布的电池模组、重点关注电池模组或短期内具有热失控风险的电池模组。
10.根据权利要求7所述的一种电池模组预警装置，其特征在于，计算单元将电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池标准工况热特性特征值进行第1级对比，筛选出正常温度分布电池模组与非正常温度分布电池模组，正常温度分布电池模组归类为无风险电池模组；
计算单元将非正常温度分布电池模组的电池模组热特性特征值与电池模组热特征参数数据库中的电池模组热失控热特性特征值进行第2级对比，筛选出需重点关注的电池模组与短期内具有热失控风险的电池模组。
11.根据权利要求8所述的一种电池模组预警装置，其特征在于，建立电池模组热特征参数数据库的步骤包括：
建立电池模组热失控模型；仿真得到所述电池模组热失控过程中的温度场；以及
分析所述温度场的特征参数，提取所述电池模组热失控热特性特征值。
12.根据权利要求11所述的一种电池模组预警装置，其特征在于，建立电池模组热特征参数数据库的步骤还包括：利用电池模组热模型进行电池模组标准工况热仿真，得到电池模组标准工况温度场，提取电池模组标准工况热特性特征值。
13.根据权利要求12所述的一种电池模组预警装置，其特征在于，建立电池模组热特征参数数据库的步骤还包括：利用电池模组热失控热特性特征值与电池标准工况热特性特征值建立电池模组热特征参数数据库。
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