CN115513589A - 一种提高锂离子电池安全性的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高锂离子电池安全性的装置及方法，该装置包括壳体，所述壳体内形成第一空间以及第二空间；若干个电芯按照电池***的排布规则固定安装在第一空间内，所述电芯的外壳贯穿第一空间、并延伸到第二空间内，所述电芯的外壳与第二空间密封连接；所述第二空间内填充热传导介质，且所述第二空间内设有机械手，所述机械手用于根据温度异常的目标电芯的位置编码信息移动到目标电芯处、并破坏目标电芯的外壳，使目标电芯的内部电极与热传导介质相接触。本发明可实现电池***验证性试验过程中对电芯热失控及时应对处理，防止热失控电芯造成的热蔓延，提升试验过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车电池技术领域，更具体地，涉及一种提高锂离子电池安全性的装置及方法。
背景技术
随着节能减排的环保理念渗透到各个行业，新能源汽车因其对环保较为友好，汽车行业逐步向新能源汽车方向转化，新能源汽车遇到了前所未有的发展机遇。动力电池作为新能源汽车的关键组成件之一，其为汽车提供动力来源，对于新能源汽车的性能近乎起到了决定性的作用。
新能源汽车装备的动力电池一般为三元锂电池和磷酸铁锂电池两种。三元锂电池的特点是：能量密度比高，充电快、储能多、续航时间长，但热管理要求高，循环重复充放电次数相对少；磷酸铁锂电池的特点是：热管理安全性较好，循环重复充放电次数较多，使用寿命长，但充电时间较长，续航能力相对短。动力电池使用的环境温度一般为0℃-40℃，在日常使用中除要注意环境温度外，对单体电池(单个电芯)的温度监控也非常重要，因为单体电池异常时可能引起热蔓延，导致相邻电芯热失控，从而发生大范围的电芯热失控，对车辆造成安全隐患。当前的技术方案主要是通过在电芯之间设置隔热材料，如气凝胶材料层；电芯上方设置云母板进行隔热；电池包箱体设置防爆阀等措施来阻挡单颗电芯热失控引起的热蔓延。但是多个电芯同时发生热失控的极端情况，例如车辆翻滚、严重碰撞、电池管理***故障等等，当前的热抑制技术无法实现整包级无起火***。
在进行新的电池***开发过程中需模拟电芯的安装排布情况开展性能验证类试验、安全验证类试验，试验过程存在一定的潜在安全风险。严重地，电池***内部某只电芯出现热失控，会危及到试验人员的人身安全以及试验设备和试验场所的财产安全。如果能够对开发过程中的电池***台架试验搭建一套***性的预防措施以对试验人员和试验设备/场所进行防护，这将非常具有意义和价值。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种提高锂离子电池安全性的装置及方法，以实现试验过程中对电芯热失控及时应对处理，防止热失控电芯造成的热蔓延，提升试验过程的安全性。
根据本发明的第一方面，提供了一种提高锂离子电池安全性的装置，包括壳体，所述壳体内形成第一空间以及第二空间；若干个电芯按照电池***的排布规则固定安装在第一空间内，所述电芯的外壳贯穿第一空间、并延伸到第二空间内，所述电芯的外壳与第二空间密封连接；
所述第二空间内填充热传导介质，且所述第二空间内设有机械手，所述机械手用于根据温度异常的目标电芯的位置编码信息移动到目标电芯处、并破坏目标电芯的外壳，使目标电芯的内部电极与热传导介质相接触。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
可选的，所述电芯的极耳端与第一空间的上端固定连接，所述电芯上与极耳相背离的一端视为电芯的底端，所述电芯的底端延伸到第二空间内、且与热传导介质相接触。
可选的，所述机械手包括靶向移动单元；
所述靶向移动单元包括滑轨、传动模块和可旋转支撑臂，所述可旋转支撑臂通过传动模块与所述滑轨传动连接，所述可旋转支撑臂与电池***通信连接，用于根据电池***发出的目标电芯坐标信息、沿滑轨靠近目标电芯，并旋转使得可旋转支撑臂的末端对准目标电芯的底端。
可选的，所述滑轨包括相互垂直的X向滑轨以及Y向滑轨，所述传动模块包括X向传动模块和Y向传动模块，所述Y向滑轨通过X向传动模块与X向滑轨传动连接，所述可旋转支撑臂的固定端通过Y向传动模块与Y向滑轨传动连接；所述可旋转支撑臂可绕Z向旋转，其旋转平面平行XY平面，其中，所述Z向平行于电芯底端到电芯顶端的方向，X向、Y向与Z向两两垂直。
可选的，所述机械手还包括突破单元，所述突破单元设置在可旋转支撑臂的末端；
所述突破单元包括钻刀和/或切割刀，所述钻刀和/或切割刀固定设置在所述可旋转支撑臂的末端，用于破坏目标电芯的外壳、为热传导介质进入目标电芯提供通道。
可选的，所述机械手还包括电极拉拽单元，所述电极拉拽单元设置在可旋转支撑臂的末端、且与所述突破单元相邻设置；
所述电极拉拽单元包括第一伸缩杆以及设置在第一伸缩杆顶端的电极夹紧装置，所述第一伸缩杆的底端与可旋转支撑臂的末端固定连接；
所述电极夹紧装置用于通过目标电芯底端的破坏口将目标电芯的电极夹紧；
所述第一伸缩杆用于将所述电极夹紧装置送到目标电芯底端的破坏口内，还用于将所述电极夹紧装置拉回。
可选的，所述机械手还包括喷射单元，所述喷射单元设置在所述可旋转支撑臂的末端、且相邻所述钻刀和/或切割刀设置；
所述喷射单元包括相互通过管道连通的增压装置、开关阀和喷嘴，所述开关阀的一端与第二空间的热传导介质连接、开关阀的另一端与增压装置的输入端连通，所述增压装置的输出端与喷嘴的输入端连通，所述喷嘴的输出端朝向目标电芯底端的破坏口固定设置；
当所述钻刀和/或切割刀运转时，所述喷射单元朝向目标电芯的底端喷射热传导介质。
可选的，所述机械手还包括外壳拉拽单元，所述外壳拉拽单元设置在可旋转支撑臂的末端；
所述外壳拉拽单元包括第二伸缩杆以及设置在第二伸缩杆顶端的外壳夹紧装置，所述第二伸缩杆的底端与可旋转支撑臂的末端固定连接；
所述外壳夹紧装置用于将目标电芯的外壳夹紧；
所述第二伸缩杆用于将所述外壳夹紧装置送到目标电芯底端，还用于将所述外壳夹紧装置拉回。
可选的，所述第一伸缩杆或第二伸缩杆为电动推杆、液压推杆或气动推杆中的任一种。
根据本发明的第二方面，基于上述的一种提高锂离子电池安全性的装置，还提供一种提高锂离子电池安全性的方法，包括：
获取全部电芯的位置编码信息以及各电芯的实时温度值，分别比较各电芯的实时温度值与温度阈值，将温度异常的电芯作为目标电芯；
根据目标电芯的位置编码信息破坏目标电芯的外壳密封性，使得热传导介质与目标电芯内的电极相接触。
根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现上述一种提高锂离子电池安全性的方法的步骤。
根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现上述一种提高锂离子电池安全性的方法的步骤。
本发明提供的一种提高锂离子电池安全性的装置、方法、电子设备及存储介质，适用于各种电池***的验证类试验，将电池***的全部电芯按照电池***的排布规则排布安装在第一空间内，电芯的底端全部探入第二空间的热传导介质中。正常试验运行过程中，热传导介质仅仅起到常规的冷却降温或者加热保温作用。通过电池管理***可以获取全部电芯的位置编码信息，通过电池管理***的温度监控电路实时监控各个电芯的温度值，当监测到某只电芯、或者某几只电芯出现温度过高异常时，机械手将温度异常的电芯作为目标电芯、可根据电芯的位置编码信息到达目标电芯的底端，对目标电芯的外壳密封性进行破坏，使第二空间内的热传导介质进入电芯内与电极直接接触，达到快速为电芯降温的目的，防止电芯之间发生热蔓延造成危险状况，提高了电池***开发的验证性试验的安全性。本发明的电芯热失控抑制方案可以迅速降低热失控电芯的温度，避免热量向周围电芯蔓延；在电芯之间设置隔热阻燃材料不再是必需项，但却具有更强的热失控抑制能力，省去隔热阻燃材料从而节省了空间，节省的空间可以用于排布更多的电芯进行同步测试；电芯底部的安装方式不同于常规方案通过结构胶固定，而是通过将电芯底部下探到第二空间进行密封固定，可以对失效电芯或问题电芯进行局部更换。
附图说明
图1为本发明提供的一种提高锂离子电池安全性的装置的结构组成示意图；
图2为本发明某一实施例靶向移动单元原理示意图；
图3为本发明某一实施例突破单元结构示意图；
图4为本发明某一实施例突破单元结合电极拉拽单元结构示意图；
图5为本发明某一实施例突破单元结合喷射单元结构示意图；
图6为本发明某一实施例外壳拉拽单元结构示意图；
图7为本发明的一种提高锂离子电池安全性的方法流程图；
图8为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
图9为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第一空间，2、第二空间，3、电芯，4、热传导介质，5、机械手，51、靶向移动单元，511、X向滑轨，512、Y向滑轨，513、可旋转支撑臂，514、X向传动模块，515、Y向传动模块，52、突破单元，53、电极拉拽单元，54、喷射单元，55、外壳拉拽单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1为本发明提供的一种提高锂离子电池安全性的装置的结构组成示意图，如图1所示，该装置包括壳体，所述壳体内形成第一空间1以及第二空间2；若干个电芯3按照电池***的排布规则固定安装在第一空间1内，根据开发的电池***的设计方案，第一空间1内还设有电池管理***，例如用于获取全部电芯3的位置编码信息、监测各个电芯3的实时温度值；所述电芯3的外壳贯穿第一空间1、并延伸到第二空间2内，所述电芯3的外壳与第二空间2密封连接；
所述第二空间2内填充液态的热传导介质4，且所述第二空间2内设有机械手5，机械手5与电池管理***通信连接；所述机械手5用于当目标电芯温度异常时、根据温度异常的目标电芯的位置编码信息移动到目标电芯处、并破坏目标电芯的外壳，使目标电芯的内部电极与热传导介质4相接触。
可以理解的是，基于背景技术中的缺陷，本发明实施例提出了一种提高锂离子电池安全性的装置。按照常规的电池***设计规则，还可在壳体上设置与第一空间1连通的泄压阀，用于在第一空间1内的电芯3温度异常导致压力过高时进行泄压保护。本实施例的装置适用于对各种电池***开发过程中的验证类试验，例如性能类验证性试验、安全性验证类试验。进行试验时，将电池***的全部电芯3按照电池***的排布规则排布安装在第一空间1内，电芯3的底端全部探入第二空间2的热传导介质4中。第一空间1用于模拟电池***工作时的安装环境，第二空间2内的热传导介质4可以为电芯3的外壳提供冷却降温或者加热保温的功能，以模拟电池***在各种温度环境中工作以完成测试。
常规的电池***均涉及有电池管理***，通过电池管理***可以获取全部电芯3的位置编码信息，通过电池管理***的温度监控电路实时监控各个电芯3的温度值、电量变化等参数。正常试验运行过程中，热传导介质4仅仅起到常规的冷却降温或者加热保温作用。当监测到某只电芯3、或者某几只电芯3出现温度过高异常时，电池管理***发出预警信息，机械手5与电池管理***通信连接，机械手5将温度异常的电芯3作为目标电芯、可根据电芯3的位置编码信息到达目标电芯的底端，对目标电芯的外壳密封性进行破坏，使第二空间2内的热传导介质4进入电芯3内与电极直接接触，达到快速为电芯3降温的目的，防止电芯3之间发生热蔓延造成危险状况，提高了电池***开发的验证性试验的安全性。本实施例的电芯热失控抑制方案可以迅速降低热失控电芯的温度，避免热量向周围电芯蔓延；在电芯3之间设置隔热阻燃材料不再是必需项，但却具有更强的热失控抑制能力，省去隔热阻燃材料从而节省了空间，节省的空间可以用于排布更多的电芯3进行同步测试；电芯3底部的安装方式不同于常规方案通过结构胶固定，而是通过将电芯3底部下探到第二空间进行密封固定，可以对失效电芯或问题电芯进行局部更换。
在一种可能的实施例方式中，所述电芯3的极耳端与第一空间1的上端固定连接，所述电芯3上与极耳相背离的一端视为电芯3的底端，所述电芯3的底端延伸到第二空间2内、且与热传导介质4相接触。
可以理解的是，按照开发的电池***对于各个电芯3的排布规则，将电芯3上设有极耳的一端安装在第一空间1的上端，便于电池***对全部电芯3进行电性连接；将电芯3上与极耳相背离的一端作为底端，确保电芯3与热传导介质4相接触的部分为绝缘部分，减少电芯3与热传导介质4之间的导电可能性，防止电芯3漏电。
在一种可能的实施例方式中，所述机械手5包括靶向移动单元51。
所述靶向移动单元51包括滑轨、传动模块和可旋转支撑臂513，所述可旋转支撑臂513通过传动模块与所述滑轨传动连接，所述可旋转支撑臂513与电池***通信连接，用于根据电池***发出的目标电芯坐标信息、沿滑轨靠近目标电芯，并旋转使得可旋转支撑臂513的末端对准目标电芯的底端。
可以理解的是，靶向移动单元51与电池管理***通信连接，可根据电池管理***提供的目标电芯的位置编码信息迅速移动到目标电芯底端，以实现将目标电芯底端密封性破坏的目的，是热传导介质4与目标电芯内的电极直接接触，迅速为电极降温。在具体运转过程中，传动模块根据目标电芯的位置编码信息获取目标电芯的坐标位置，根据目标电芯的坐标位置移动到目标电芯底部，同时旋转可旋转支撑臂513，使其末端到达目标电芯的底端对其外壳进行破坏。
在一种可能的实施例方式中，所述滑轨包括相互垂直的X向滑轨511以及Y向滑轨512，X向滑轨511以及Y向滑轨512组成的位置调整平面(即XY平面)与全部电芯3底端形成的平面平行；所述传动模块包括X向传动模块514和Y向传动模块515，所述Y向滑轨512通过X向传动模块514与X向滑轨511传动连接，所述可旋转支撑臂513的固定端通过Y向传动模块515与Y向滑轨512传动连接；X向传动模块514和Y向传动模块515可采用防水的电机以及齿条相配合进行传动，也可采用其他的直线传动方式。例如，Y向滑轨512与X向滑轨511滑动连接，X向传动模块514的电机固定端安装在X向滑轨511上、且该电机的输出轴上垂直设有齿轮，齿条设置在Y向滑轨512上，X向传动模块514的电机输出轴上齿轮与Y向滑轨512上的齿条啮合传动，当X向传动模块514的电机运转时，由于啮合传动作用驱动Y向滑轨512沿着X向滑轨511进行X向位移。例如，Y向传动模块515采用防水性能佳的直线电机实现，直线电机与Y向滑轨512滑动连接，所述可旋转支撑臂513的固定端安装在直线电机上，当直线电机运转时，可驱动可旋转支撑臂513实现Y向的位移。所述可旋转支撑臂513可绕Z向旋转，其旋转平面平行XY平面，其中，所述Z向平行于电芯3底端到电芯3顶端的方向，可视为电芯3底端相对于滑轨所在平面的高度方向，X向、Y向与Z向两两垂直。
可以理解的是，X向滑轨511通过X向传动模块514搭载Y向滑轨512，Y向滑轨512通过Y向传动模块515搭载可旋转支撑臂513的固定端。X向传动模块514可驱动Y向滑轨512在X向滑轨511上沿X向滑移，Y向传动模块515可驱动可旋转支撑臂513的固定端在Y向滑轨512上沿Y向滑移，在X向传动模块514以及Y向传动模块515的协同下，可驱动可旋转支撑臂513的固定端实现在XY平面的位移。为了保证可旋转支撑臂513移动的平稳性，可根据实际需要设置多条平行设置的X向滑轨511。同样的，为了应对多个电芯3同时出现异常的情况，也可设置多个平行设置的Y向滑轨512，每个Y向滑轨512上搭载一个可旋转支撑臂513。设置多个可旋转支撑臂513，各个可旋转支撑臂513对电芯3进行分区管理，可实现以最快的速度同步处理温度异常的电芯3。
可旋转支撑臂513可作平行于XY平面的360°旋转(即绕Z向旋转)，可旋转支撑臂513的末端在旋转时刺穿或割破目标电芯的底端，使热传导介质4进入电芯3内部进行降温。
在一种可能的实施例方式中，所述机械手5还包括突破单元52，所述突破单元52设置在可旋转支撑臂513的末端。
所述突破单元52包括钻刀和/或切割刀，所述钻刀和/或切割刀固定设置在所述可旋转支撑臂513的末端，用于破坏目标电芯的外壳、为热传导介质4进入目标电芯提供通道。
可以理解的是，钻刀可以在可旋转支撑臂513旋转过程中迅速将电芯3底端割破或穿孔，而切割刀可以在可旋转支撑臂513旋转过程中将电芯3底端切割开一个更大的破坏口，二者均可以破坏目标电芯底端的密封性，使热传导介质4进入电芯3内部，实现电极与热传导介质4的直接热交换。在实际使用时，可根据破坏口的口径需求或破坏效率需求灵活设置钻刀、切割刀或是钻刀和切割刀三种方案。
为了更好地实现对电芯3底端的破坏效果，可采用沿切割路径前进的钻刀或切割刀，钻刀或切割刀在可旋转支撑臂513旋转过程中沿旋转轴螺旋前进，逐渐扩大破坏口尺寸。
在一种可能的实施例方式中，在机械手5上设有突破单元52的基础上，所述机械手5还包括电极拉拽单元53，所述电极拉拽单元53设置在可旋转支撑臂513的末端、且与所述突破单元52相邻设置；
所述电极拉拽单元53包括第一伸缩杆以及设置在第一伸缩杆顶端的电极夹紧装置，所述第一伸缩杆的底端与可旋转支撑臂513的末端固定连接；第一伸缩杆可朝向目标电芯伸缩，其可采用电动伸缩杆来实现；
所述电极夹紧装置用于通过目标电芯底端的破坏口将目标电芯的电极夹紧；电极夹紧装置可通过电动、气动或液压控制的夹爪实现；
所述第一伸缩杆用于将所述电极夹紧装置送到目标电芯底端的破坏口内，还用于将所述电极夹紧装置拉回。
可以理解的是，为了保证电极与热传导介质4接触的可靠性，电极拉拽单元53在突破单元52将目标电芯的底端割开破坏口后，探入此破坏口将目标电芯的电极拉出，强制电极浸入热传导介质4中。更具体的，第一伸缩杆伸出将电极夹紧装置送入目标电芯底端的破坏口内，电极夹紧装置将电芯3内电极夹紧，第一伸缩杆迅速收缩，带动电极夹紧装置将电芯3内电极拉出，使其浸入热传导介质4中进行强制冷却，保障了电极散热的高效性与可靠性。
在一种可能的实施例方式中，在机械手5上设有突破单元52的基础上，所述机械手5还包括喷射单元54，所述喷射单元54设置在所述可旋转支撑臂513的末端、且相邻所述钻刀和/或切割刀设置；
所述喷射单元54包括相互通过管道连通的增压装置、开关阀和喷嘴，所述开关阀的一端与第二空间2的热传导介质4连接、开关阀的另一端与增压装置的输入端连通，所述增压装置的输出端与喷嘴的输入端连通，所述喷嘴的输出端朝向目标电芯底端的破坏口固定设置；
当所述钻刀和/或切割刀运转时，所述喷射单元54朝向目标电芯的底端喷射热传导介质4。
可以理解的是，喷射单元54在突破单元52将目标电极的底端割开破坏口后，将第二空间2内的热传导介质4通过此破坏口强制喷射到目标电芯的内部，使电极与热传导介质4进行热交换，实现目标电芯电极的强制冷却。在这个过程中，开关阀用于控制增压装置的工作状态，增压装置可采用微型增压泵实现。当开关阀开通时，增压装置吸取第二空间2的热传导介质4，经过增压后通过喷嘴朝向目标电芯底端的破坏口喷出。喷嘴为喷出的热传导介质4定向与整形，使其较为精准地喷射进入电芯3内部，与电极进行热交换。
在一种可能的实施例方式中，作为机械手5包括突破单元52的并列实施例，所述机械手5包括外壳拉拽单元55，所述外壳拉拽单元55设置在可旋转支撑臂513的末端；
所述外壳拉拽单元55包括第二伸缩杆以及设置在第二伸缩杆顶端的外壳夹紧装置，所述第二伸缩杆的底端与可旋转支撑臂513的末端固定连接；第二伸缩杆可朝向目标电芯伸缩，其可采用电动伸缩杆来实现；
所述外壳夹紧装置用于将目标电芯的外壳夹紧；外壳夹紧装置可通过电动、气动或液压控制的夹爪实现；
所述第二伸缩杆用于将所述外壳夹紧装置送到目标电芯底端，还用于将所述外壳夹紧装置拉回。
可以理解的是，为了提升对目标电芯密封性破坏的效率，以求尽快为电芯3降温，本实施例中，机械手5移动到目标电芯的底端后，第二伸缩杆伸出将外壳夹紧装置送至目标电芯外壳处，外壳夹紧装置将目标电芯的外壳夹紧后，第二伸缩杆迅速缩回，从而将目标电芯的外壳拽下，使得电芯3内部元件直接裸露在热传导介质4中，实现对电芯3内的电极强制降温，保障了电极散热的高效性与可靠性。
基于上述各实施例提高锂离子电池安全性的装置，图7为本发明实施例提供的一种提高锂离子电池安全性的方法流程图，如图7所示，一种提高锂离子电池安全性的方法，包括如下步骤：
获取全部电芯3的位置编码信息以及各电芯3的实时温度值，分别比较各电芯3的实时温度值与温度阈值，将温度异常的电芯3作为目标电芯；
根据目标电芯的位置编码信息破坏目标电芯的外壳密封性，使得热传导介质4与目标电芯内的电极相接触。
可以理解的是，本发明提供的一种提高锂离子电池安全性的方法与前述各实施例提供的提高锂离子电池安全性的装置相对应，提高锂离子电池安全性的方法的相关技术特征可参考提高锂离子电池安全性的装置的相关技术特征，在此不再赘述。
现结合几种试验场景进行举例说明。
场景一：
各电芯3的上盖经过激光焊接到第一空间1的壳体上，各电芯3直接排布在CTP电池***中或者CTC电池***中，这些电芯3底部向下探到第二空间2中，整个第二空间2中填充冷却或者加热用的介质构成热管理***的硬件装置，另外第二空间2中设置若干个机械手5，机械手5末端设有突破单元52和电极拉拽单元53。机械手5具备毫秒级别的反应速度以及突破电芯3底部壳体的能力。
在端大数据平台***发出电芯3热失控预警信号后，电池管理***中接到热失控预警信号后在毫秒内计算出靶电芯3(即目标电芯)的编码和位置，然后向机械手5发出指令，机械手5迅速到达靶电芯3的底端，机械手5的突破单元52在毫秒时间内突破靶电芯3的底部壳体，电极拉拽单元53将电芯3内部的极芯从电芯3壳体中猛力拉拽出来，脱离电芯3壳体的极芯进入到热管理***的介质中，极芯的温度传递给介质，而避免了辐射到周围的电芯3，从而避免了其它电芯3受热而热失控。
场景二：
各电芯3的上盖经过激光焊接到第一空间1的壳体上，各电芯3直接排布在CTP电池***中或者CTC电池***中，这些电芯3底部向下探到第二空间2中，第二空间2中设置热管理***的管道，另外该空间中设置若干个机械手5，机械手5末端设有突破单元52，机械手5末端还设置冷却介质的喷射单元54。机械手5具备毫秒级别的反应速度以及突破电芯3底部壳体的能力。
在端大数据平台***发出热失控预警信号后，电池管理***中接到热失控预警信号后在毫秒内计算出靶电芯3(即目标电芯)的编码和位置，然后向机械手5发出指令，机械手5迅速到达靶电芯3的底端，机械手5的突破单元52在毫秒时间内突破靶电芯3的底部壳体，冷却介质的喷射单元54瞄准电芯3内部，迅速喷射冷却介质，电芯3内部的极芯温度得到及时冷却散热，而避免了辐射到周围的电芯3，从而避免了其它电芯3受热而热失控。
场景三：
各电芯3的上盖通过紧固密封的方式与第一空间1的壳体连接，同样地，各电芯3直接排布在CTP电池***中或者CTC电池***中，这些电芯3底部向下探到第二空间2中，第二空间2中填充冷却或者加热用的介质构成热管理***的硬件装置，另外该空间中设置若干个机械手5，机械手5的末端设有外壳拉拽单元55。机械手5具备毫秒级别的反应速度抓紧电芯3壳体并将其与电芯3脱离的能力。
在端大数据平台***发出热失控预警信号后，电池管理***中接到热失控预警信号后在毫秒内计算出靶电芯3(即目标电芯)的编码和位置，然后向机械手5发出指令，机械手5迅速到达靶电芯3的底端，外壳拉拽单元55在毫秒时间内抓紧靶电芯3的壳体并与电芯3上盖分离，脱离电芯3壳体的极芯便进入到热管理***的介质中，极芯的温度传递给介质，而避免了辐射到周围的电芯3，从而避免了其它电芯3受热而热失控。
请参阅图8，图8为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图8所示，本发明实施例提了一种电子设备，包括存储器810、处理器820及存储在存储器810上并可在处理器820上运行的计算机程序811，处理器820执行计算机程序811时实现以下步骤：
获取全部电芯3的位置编码信息以及各电芯3的实时温度值，分别比较各电芯3的实时温度值与温度阈值，将温度异常的电芯3作为目标电芯；
根据目标电芯的位置编码信息破坏目标电芯的外壳密封性，使得热传导介质4与目标电芯内的电极相接触。
请参阅图9，图9为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图9所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质900，其上存储有计算机程序911，该计算机程序911被处理器执行时实现如下步骤：
获取全部电芯3的位置编码信息以及各电芯3的实时温度值，分别比较各电芯3的实时温度值与温度阈值，将温度异常的电芯3作为目标电芯；
根据目标电芯的位置编码信息破坏目标电芯的外壳密封性，使得热传导介质4与目标电芯内的电极相接触。
本发明实施例提供的一种提高锂离子电池安全性的装置、方法、电子设备及存储介质，尤其适用于对各种电池***开发过程中的验证类试验，例如性能类验证性试验、安全性验证类试验。进行试验时，将电池***的全部电芯3按照电池***的排布规则排布安装在第一空间1内，电芯3的底端全部探入第二空间2的热传导介质4中。第一空间1用于模拟电池***工作时的安装环境，第二空间2内的热传导介质4可以为电芯3的外壳提供冷却降温或者加热保温的功能，以模拟电池***在各种温度环境中工作以完成测试。通过电池管理***可以获取全部电芯3的位置编码信息，通过电池管理***的温度监控电路实时监控各个电芯3的温度值、电量变化等参数。正常试验运行过程中，热传导介质4仅仅起到常规的冷却降温或者加热保温作用。当监测到某只电芯3、或者某几只电芯3出现温度过高异常时，在第一空间1的泄压阀喷发前，电池管理***发出预警信息，机械手5与电池管理***通信连接，机械手5将温度异常的电芯3作为目标电芯、可根据电芯3的位置编码信息到达目标电芯的底端，对目标电芯的外壳密封性进行破坏，使第二空间2内的热传导介质4进入电芯3内与电极直接接触，达到快速为电芯3降温的目的，防止电芯3之间发生热蔓延造成危险状况，提高了电池***开发的验证性试验的安全性。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。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、嵌入式计算机或者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。
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。
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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体内形成第一空间(1)以及第二空间(2)；若干个电芯(3)按照电池***的排布规则固定安装在第一空间(1)内，所述电芯(3)的外壳贯穿第一空间(1)、并延伸到第二空间(2)内，所述电芯(3)的外壳与第二空间(2)密封连接；
所述第二空间(2)内填充热传导介质(4)，且所述第二空间(2)内设有机械手(5)，所述机械手(5)用于根据温度异常的目标电芯的位置编码信息移动到目标电芯处、并破坏目标电芯的外壳，使目标电芯的内部电极与热传导介质(4)相接触。
2.根据权利要求1所述的一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，所述电芯(3)的极耳端与第一空间(1)的上端固定连接，所述电芯(3)上与极耳相背离的一端视为电芯(3)的底端，所述电芯(3)的底端延伸到第二空间(2)内、且与热传导介质(4)相接触。
3.根据权利要求2所述的一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，所述机械手(5)包括靶向移动单元(51)；
所述靶向移动单元(51)包括滑轨、传动模块和可旋转支撑臂(513)，所述可旋转支撑臂(513)通过传动模块与所述滑轨传动连接，所述可旋转支撑臂(513)与电池***通信连接，用于根据电池***发出的目标电芯坐标信息、沿滑轨靠近目标电芯，并旋转使得可旋转支撑臂(513)的末端对准目标电芯的底端。
4.根据权利要求3所述的一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，所述滑轨包括相互垂直的X向滑轨(511)以及Y向滑轨(512)，所述传动模块包括X向传动模块(514)和Y向传动模块(515)，所述Y向滑轨(512)通过X向传动模块(514)与X向滑轨(511)传动连接，所述可旋转支撑臂(513)的固定端通过Y向传动模块(515)与Y向滑轨(512)传动连接；所述可旋转支撑臂(513)可绕Z向旋转，其旋转平面平行XY平面，其中，所述Z向平行于电芯(3)底端到电芯(3)顶端的方向，X向、Y向与Z向两两垂直。
5.根据权利要求3或4所述的一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，所述机械手(5)还包括突破单元(52)，所述突破单元(52)设置在可旋转支撑臂(513)的末端；
所述突破单元(52)包括钻刀和/或切割刀，所述钻刀和/或切割刀固定设置在所述可旋转支撑臂(513)的末端，用于破坏目标电芯的外壳、为热传导介质(4)进入目标电芯提供通道。
6.根据权利要求5所述的一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，所述机械手(5)还包括电极拉拽单元(53)，所述电极拉拽单元(53)设置在可旋转支撑臂(513)的末端、且与所述突破单元(52)相邻设置；
所述电极拉拽单元(53)包括第一伸缩杆以及设置在第一伸缩杆顶端的电极夹紧装置，所述第一伸缩杆的底端与可旋转支撑臂(513)的末端固定连接；
所述电极夹紧装置用于通过目标电芯底端的破坏口将目标电芯的电极夹紧；
所述第一伸缩杆用于将所述电极夹紧装置送到目标电芯底端的破坏口内，还用于将所述电极夹紧装置拉回。
7.根据权利要求5所述的一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，所述机械手(5)还包括喷射单元(54)，所述喷射单元(54)设置在所述可旋转支撑臂(513)的末端、且相邻所述钻刀和/或切割刀设置；
所述喷射单元(54)包括相互通过管道连通的增压装置、开关阀和喷嘴，所述开关阀的一端与第二空间(2)的热传导介质(4)连接、开关阀的另一端与增压装置的输入端连通，所述增压装置的输出端与喷嘴的输入端连通，所述喷嘴的输出端朝向目标电芯底端的破坏口固定设置；
当所述钻刀和/或切割刀运转时，所述喷射单元(54)朝向目标电芯的底端喷射热传导介质(4)。
8.根据权利要求3所述的一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，所述机械手(5)还包括外壳拉拽单元(55)，所述外壳拉拽单元(55)设置在可旋转支撑臂(513)的末端；
所述外壳拉拽单元(55)包括第二伸缩杆以及设置在第二伸缩杆顶端的外壳夹紧装置，所述第二伸缩杆的底端与可旋转支撑臂(513)的末端固定连接；
所述外壳夹紧装置用于将目标电芯的外壳夹紧；
所述第二伸缩杆用于将所述外壳夹紧装置送到目标电芯底端，还用于将所述外壳夹紧装置拉回。
9.根据权利要求6或8所述的一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，所述第一伸缩杆或第二伸缩杆为电动推杆、液压推杆或气动推杆中的任一种。
10.一种提高锂离子电池安全性的方法，基于权利要求1～9中任一项所述一种提高锂离子电池安全性的装置，其特征在于，包括：
获取全部电芯(3)的位置编码信息以及各电芯(3)的实时温度值，分别比较各电芯(3)的实时温度值与温度阈值，将温度异常的电芯(3)作为目标电芯；
根据目标电芯的位置编码信息破坏目标电芯的外壳密封性，使得热传导介质(4)与目标电芯内的电极相接触。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115513589B (zh) | 2024-07-02 |
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