锂电池热失控预警系统、方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及电化学储能消防安全，具体地涉及一种锂电池热失控预警系统、一种锂电池热失控预警方法、一种电子设备及一种可读存储介质。

背景技术：

1、随着化石燃料的枯竭和“双碳”目标的明确，新能源在生产生活中扮演着举足轻重的角色，而新能源具有不稳定、不连续等特点，促使了新能源配套储能行业的快速发展，而锂离子电池因其能量密度高、自放电率低以及循环寿命长等热电，成为了目前电化学储能系统的主力军。但是，锂离子电池储能系统本身具有燃烧爆炸风险，而成组密集布置会进一步增加发生热失控火宅事故的风险，所以一旦一个电池发生热失控，将会诱发电池包甚至电池簇发生热蔓延，最后形成严重的火宅事故。

2、锂电池热失控具有不可逆、易复燃和易扩散等特点，如果不能在早期快速识别并有效抑制，会随着电池内部电化学反应的持续剧烈发生，电池自身会不断排放可燃性有害气体并伴随大量热产生，达到燃烧条件后会发生自燃，当可燃气体浓度过高时甚至会直接爆炸，造成储能系统重大损失。因此，对锂电池热失控进行有效预警成为了当下急需解决的问题。

3、目前，提出一种锂电池热失控预警系统，该系统包括：探测模块，设置于电池模组上，探测模块用于在电池模组的温度超过预设温度后发出报警电信号；信号处理模块与探测模块连接，信号处理模块用于在接收到报警电信号后发出热失控预警信号；保护模块；以及预警控制模块，包括预警单元以及控制单元，预警单元与信号处理模块连接，预警单元用于在接收到热失控预警信号后进行预警；控制单元与保护模块连接，控制单元用于控制保护模块进行热失控保护，但是上述方法主要是基于温度阈值或温度变化率阈值，所以当这两者越限的时候热失控基本不可避免，从而导致存在很大局限性，不利于推广使用。

4、总的来说，目前的锂电池热失控预警无法对锂电池热失控进行更加完善的预警。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种锂电池热失控预警系统、方法、设备及存储介质，以解决现有技术中无法对锂电池热失控进行更加完善的预警的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种锂电池热失控预警系统，包括：

3、预警监测装置，用于监测锂电池储能预制舱内的电池模组的本体信息和环境信息；

4、数据预处理装置，用于对所述本体信息和环境信息进行分类处理，得到表征电池模组热失控阶段的信息；

5、预警装置，用于根据预设预警指标对所述表征电池模组热失控阶段的信息进行分析，确定电池模组的热失控阶段；其中，所述热失控阶段包括：热失控初始阶段、安全阀打开阶段和完全热失控阶段。

6、可选地，所述预警监测装置包括：接触式温度传感器、压力传感器、烟雾传感器、一氧化碳浓度探测器、voc气体浓度探测器、氧浓度探测器和非接触式环境温度传感器；

7、所述接触式温度传感器用于监测锂电池储能预制舱内的电池模组的温度；

8、所述压力传感器用于监测锂电池储能预制舱内的电池模组的膨胀力；

9、所述烟雾传感器用于监测锂电池储能预制舱内的烟雾浓度；

10、所述一氧化碳浓度探测器用于监测锂电池储能预制舱内的一氧化碳浓度；

11、所述voc气体浓度探测器用于监测锂电池储能预制舱内的voc气体浓度；

12、所述氧浓度探测器用于监测锂电池储能预制舱内的氧气浓度；

13、所述非接触式环境温度传感器用于监测锂电池储能预制舱内的环境温度。

14、可选地，所述数据预处理装置包括：数据处理模块和信息融合模块；

15、所述信息处理模块用于对锂电池储能预制舱内的电池模组的温度、电池模组的膨胀力、烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度、氧气浓度和环境温度进行归一化处理；

16、所述信息融合模块用于将归一化处理后的锂电池储能预制舱内的电池模组的温度、电池模组的膨胀力、烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度、氧气浓度和环境温度输入模糊rbf神经网络进行分类融合，得到表征电池模组热失控开始阶段的信息、表征电池模组安全阀打开阶段的信息和表征电池模组完全热失控阶段的信息；

17、其中，所述表征电池模组热失控开始阶段的信息包括：锂电池储能预制舱内的电池模组的温度和膨胀力；所述表征电池模组安全阀打开阶段的信息包括：锂电池储能预制舱内的烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度和氧气浓度；所述表征电池模组完全热失控阶段的信息包括：锂电池储能预制舱内的环境温度。

18、可选地，所述预警装置包括：热失控初始阶段预警模块、安全阀打开阶段预警模块和完全热失控阶段预警模块；

19、所述预设预警指标包括：热失控初始阶段预警指标、安全阀打开阶段预警指标和完全热失控阶段预警指标；所述热失控初始阶段预警指标包括：电池模组预设温升速率和电池模组预设膨胀力；所述安全阀打开阶段预警指标包括：锂电池储能预制舱内预设氧气浓度；所述完全热失控阶段预警指标包括：锂电池储能预制舱内预设环境温度；

20、所述热失控初始阶段预警模块用于当所述锂电池储能预制舱内的电池模组的温度达到所述电池模组预设温升速率，且所述锂电池储能预制舱内的膨胀力达到所述电池模组预设膨胀力时，确定电池模组处于热失控初始阶段；

21、所述安全阀打开阶段预警模块用于当所述锂电池储能预制舱内的烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度处于上升状态，且所述锂电池储能预制舱内的氧气浓度达到所述锂电池储能预制舱内预设氧气浓度时，确定电池模组处于安全阀打开阶段；

22、所述完全热失控阶段预警模块用于当所述锂电池储能预制舱内的环境温度达到所述锂电池储能预制舱内预设环境温度时，确定电池模组处于完全热失控阶段。

23、可选地，锂电池热失控预警系统还包括：控制终端、显示装置和视频监控装置；

24、所述控制终端用于根据电池模组热失控阶段，生成热失控预警提示信息；

25、所述视频监控装置用于监控锂电池储能预制舱内的电池模组的实时动态；

26、所述显示装置用于所述显示热失控预警提示信息和锂电池储能预制舱内的电池模组的实时动态。

27、可选地，所述压力传感器为光纤压力传感器。

28、可选地，所述烟雾传感器、一氧化碳浓度探测器、voc气体浓度探测器、氧浓度探测器设置于所述锂电池储能预制舱内空间中的中上部。

29、在本发明实施方式的第二方面，提供一种锂电池热失控预警方法，包括：

30、获取锂电池储能预制舱内的电池模组的本体信息和环境信息；

31、对所述电池模组的本体信息和环境信息进行分类处理，得到表征电池模组热失控阶段的信息；

32、根据预设预警指标对所述表征电池模组热失控阶段的信息进行分析，确定电池模组的热失控阶段；其中，所述热失控阶段包括：热失控初始阶段、安全阀打开阶段和完全热失控阶段。

33、可选地，电池模组的本体信息包括：锂电池储能预制舱内的电池模组的温度和膨胀力；环境信息包括：锂电池储能预制舱内的烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度、氧气浓度和环境温度；

34、所述对所述本体信息和环境信息进行分类处理，得到表征电池模组热失控阶段的信息，包括：

35、对锂电池储能预制舱内的电池模组的温度、电池模组的膨胀力、烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度、氧气浓度和环境温度进行归一化处理；

36、将归一化处理后的锂电池储能预制舱内的电池模组的温度、电池模组的膨胀力、烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度、氧气浓度和环境温度输入模糊rbf神经网络进行分类融合，得到表征电池模组热失控开始阶段的信息、表征电池模组安全阀打开阶段的信息和表征电池模组完全热失控阶段的信息；

37、其中，所述表征电池模组热失控开始阶段的信息包括：锂电池储能预制舱内的电池模组的温度和膨胀力；所述表征电池模组安全阀打开阶段的信息包括：锂电池储能预制舱内的烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度和氧气浓度；所述表征电池模组完全热失控阶段的信息包括：锂电池储能预制舱内的环境温度。

38、可选地，所述预设预警指标包括：热失控初始阶段预警指标、安全阀打开阶段预警指标和完全热失控阶段预警指标；所述热失控初始阶段预警指标包括：电池模组预设温升速率和电池模组预设膨胀力；所述安全阀打开阶段预警指标包括：锂电池储能预制舱内预设氧气浓度；所述完全热失控阶段预警指标包括：锂电池储能预制舱内预设环境温度；

39、所述根据预设预警指标对所述表征电池模组热失控阶段的信息进行分析，确定电池模组的热失控阶段，包括：

40、当所述锂电池储能预制舱内的电池模组的温度达到所述电池模组预设温升速率，且所述锂电池储能预制舱内的膨胀力达到所述电池模组预设膨胀力时，确定电池模组处于热失控初始阶段；

41、当所述锂电池储能预制舱内的烟雾浓度、一氧化碳浓度、voc气体浓度处于上升状态，且所述锂电池储能预制舱内的氧气浓度达到所述锂电池储能预制舱内预设氧气浓度时，确定电池模组处于安全阀打开阶段；

42、当所述锂电池储能预制舱内的环境温度达到所述锂电池储能预制舱内预设环境温度时，确定电池模组处于完全热失控阶段。

43、可选地，锂电池热失控预警方法还包括：

44、根据电池模组热失控阶段，生成热失控预警提示信息，并显示所述热失控预警提示信息。

45、在本发明实施方式的第三方面，提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述的锂电池热失控预警方法。

46、在本发明实施方式的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述的锂电池热失控预警方法。

47、在本实施例中，通过建立一种锂电池热失控预警系统，该系统包括：预警监测装置，用于监测锂电池储能预制舱内的电池模组的本体信息和环境信息；数据预处理装置，用于对锂电池储能预制舱内的电池模组的本体信息和环境信息进行分类处理，得到表征电池模组热失控阶段的信息；预警装置，用于根据预设预警指标对表征电池模组热失控阶段的信息进行分析，确定电池模组的热失控阶段；其中，所述热失控阶段包括：热失控初始阶段、安全阀打开阶段和完全热失控阶段。本发明通过对锂电池热失控进行多级预警监测，使得能够更加完善地对锂电池热失控进行预警。

48、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。