[发明专利]一种锂电池热失控早期预警及自动控制方法

说明书

一种锂电池热失控早期预警及自动控制方法，其特征在于首先建立利用环境数据判定锂电池热失控发展过程的数学模型，然后利用多种传感器实时采集锂电池的环境数据，并参照已建立的数学模型对采集到的多项环境数据的变化进行在线分析，判断锂电池出现热失控风险或热失控，一旦热失控引起火情，立即自动启动火情控制装置控制热失控扩展，将热失控引起的风险降到最低，最大限度的防范电动汽车严重安全事故的发生。

技术领域

本发明涉及锂电池、锂电池储能、电动汽车技术领域，尤其是一种锂电池热失控早期预警及自动控制方法。

背景技术

本发明所述的锂电池是指锂金属电池和锂离子电池的统称，特别是目前广泛应用的锂合金金属氧化物为正极材料高性能锂离子蓄电池，包括三元材料、磷酸铁锂等锂离子电池。锂电池单体电芯能量有限，在实际使用过程中往往是通过串联和并联组成电池组，封装在电池箱内作为动力电池整体使用。

随着锂电池储能特别是锂电池在电动汽车动力方面实际应用的快速发展，伴随着越来越频繁的火灾事故，几乎所有的电动汽车火灾事件都是与动力电池相关，锂电池储能电站和锂电池工厂恶性火灾事故也有发生。锂电池的能量密度高，是移动电源和储能的理想选择，目前的锂离子电池技术还不能做到使用过程中的绝对稳定安全，其主要安全隐患为电池使用过程中的热失控和热失控扩展。热失控是指单体蓄电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象；而热失控扩展是指蓄电池包或系统内部的单体蓄电池或单体蓄电池单元热失控,并触发该蓄电池系统中相邻或其他部位蓄电池的热失控的现象。

发明专利申请号201310302644.1提供了一种利用火焰探测器探测并引燃气体灭火装置的电动汽车自动灭火方法，这种方法依赖火焰探测器探测电池箱的火情，不能预警电池热失控的发生，只能在电池热失控发生后造成明火燃烧的严重后果时才启动灭火；灭火气体为氮气，灭电池热失控引起的火情效率不高；灭火气体发生器安装在电池箱外部，通过气体发生器出口与电池箱连接，结构复杂，破坏电池箱的整体结构和密封性。发明专利申请号201510285595.4提供了一种基于电池管理系统的动力电池组热失控报警方法，主要是通过设定温度阈值预警热失控事件，这种方法仅通过温度阈值为判断热失控依据，其准确性依赖于温度传感器安装的位置和环境，很难快速准确对热失控进行可靠的早期预警，仅利用固定阈值进行判断往往会受到环境因素的影响而发生误判或漏判。发明专利申请号201610060396.8公开了一种在不同温度阶段监测温度变化判断单体电池热失控的方法，这种方法需要实时检测每只单体电池的温度，对于目前电动汽车内由成百上千支电池组成的动力电池箱而言其经济性和实用性很低；其次，这种方法使用固定的温度变化速率阈值和温度区间作为判断依据，只能针对特定种类电池和特定的实验室环境预警热失控的发生，针对不同类型的电池不能保证准确判断，在实际应用中还会受到环境因素的影响而发生误判或漏判。

发明内容

本发明的目的在于克服目前在锂电池的广泛应用中对电池所发生的热失控发现不及时，没有快速有效控制手段的不足，提供一种早期预警和及时控制的方法，防止热失控扩散，降低财产损失，尽量避免恶性事故的发生。

本发明所述的方法如下：

一种锂电池热失控早期预警及自动控制方法，它首先建立利用环境数据判定锂电池热失控发展过程的数学模型，然后利用多种传感器实时采集锂电池箱内的环境数据，并参照已建立的数学模型对采集到的锂电池的环境数据的变化进行在线分析，按照锂电池热失控发展的风险程度分级别预警热失控的发展；一旦热失控发展引起火情，立即自动启动火情控制装置控制热失控扩展。

优选的，采用多种传感器采集锂电池的环境数据，传感器可以是但不限于气体传感器、温度传感器、烟雾传感器；利用所采集到的多项传感器数据进行复合判断，早期判断电池热失控的发生和发展。