本申請涉及蓄電池，具體涉及一種鉛酸蓄電池充電熱失控防御系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、蓄電池組充電過程中的熱失控預(yù)防是確保電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要措施。熱失控是指蓄電池在充電或放電過程中由于內(nèi)部或外部原因?qū)е聹囟犬惓Ｉ?，進(jìn)而影響電池性能和壽命，甚至可能引起安全事故。

2、鉛酸蓄電池在現(xiàn)有的直流電源系統(tǒng)中的工作模式為長期浮充，鉛酸蓄電池在使用過程中，由于環(huán)境溫度過高、充電電壓高、散熱不良等因素會加速鉛酸蓄電池內(nèi)部的副反應(yīng)速度，如板柵腐蝕、失水和發(fā)熱加速，蓄電池溫度升高進(jìn)而導(dǎo)致電池內(nèi)阻下降，內(nèi)阻下降又加大了充電電流，溫度升高和電流增大互相促進(jìn)，使得電池內(nèi)部溫度可以達(dá)到120℃以上，軟化abs外殼(abs的軟化點為90℃左右)，從而引發(fā)電池的熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓脹、漏氣、電池容量下降，極端的情況下可引發(fā)電池爆炸和燃燒。需要注意的是正常浮充的電池在壽命中后期也可能會發(fā)生熱失控，原因是充電末期電池會發(fā)生電解水反應(yīng)，而氧復(fù)合的效率并不能達(dá)到100％，不斷的電解液損耗會導(dǎo)致隔板的飽和度下降，這會增加密封蓄電池的氧復(fù)合的電流，不但增大電池的浮充電流，加速了電池的發(fā)熱和進(jìn)一步的失水，并最終引發(fā)熱失控。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提出一種鉛酸蓄電池充電熱失控防御系統(tǒng)，以確保電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┮环N鉛酸蓄電池充電熱失控防御系統(tǒng)，包括鉛酸蓄電池、充電機(jī)、直流負(fù)載、熱失控預(yù)防裝置，所述鉛酸蓄電池和所述熱失控預(yù)防裝置串聯(lián)后，分別與所述充電機(jī)和所述直流負(fù)載并聯(lián)；所述鉛酸蓄電池為多個電池單體構(gòu)成的電池組；

3、所述充電機(jī)用于為所述鉛酸蓄電池充電；

4、所述鉛酸蓄電池用于為所述直流負(fù)載供電；

5、所述熱失控預(yù)防裝置包括斷路器、數(shù)據(jù)采樣模塊、控制器和上位機(jī)；

6、所述數(shù)據(jù)采樣模塊用于采集所述電池單體的電壓和溫度、所述電池組的充電電流以及環(huán)境溫度；

7、所述控制器用于將所述電池單體的電壓和所述電池組的充電電流上傳至所述上位機(jī)；

8、所述上位機(jī)用于根據(jù)所述電池單體的電壓和所述電池組的充電電流運算得到所述鉛酸蓄電池的健康度；

9、所述控制器用于根據(jù)所述電池單體的電壓和溫度、所述電池組的充電電流、環(huán)境溫度以及所述健康度，判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，若是，則控制所述斷路器斷開，切斷充電回路。

10、進(jìn)一步地，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

11、如果∣vi-vˉ∣>δvmax，則判斷將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)；

12、其中，vi是第i個電池單體的電壓，vˉ是電池單體平均電壓，δvmax是允許的最大電壓偏差。

13、進(jìn)一步地，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

14、如果∣ti-tj∣>δtmax，則判斷將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)；

15、其中，ti和tj是電池單體不同位置的溫度，δtmax是允許的最大溫度梯度。

16、進(jìn)一步地，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

17、如果soh<sohmin，則判斷將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)；

18、其中，soh是鉛酸蓄電池的健康度，sohmin是允許的最低健康度。

19、進(jìn)一步地，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

20、如果rint>rint,max，則判斷將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)；

21、其中，rint是鉛酸蓄電池的內(nèi)阻，rint,max是允許的最大內(nèi)阻。

22、進(jìn)一步地，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

23、如果icharge>icharge,max，則判斷將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)；

24、其中，icharge是鉛酸蓄電池的當(dāng)前的充電電流，icharge,max是允許的最大充電電流。

25、進(jìn)一步地，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

26、如果tambient>tambient,max或散熱條件不佳，則判斷將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)；

27、其中，tambient是電池單體的當(dāng)前溫度，tambient,max是允許的最大溫度，當(dāng)環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)閾值時確定散熱條件不佳。

28、本申請具有以下有益效果：

29、1.安全性提升：系統(tǒng)通過實時監(jiān)測電池單體的電壓和溫度、充電電流以及環(huán)境溫度，能夠及時發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致熱失控的異常情況，并迅速切斷充電回路，有效防止電池因為過熱而引起的鼓脹、漏氣、容量下降，甚至爆炸和燃燒等安全事故。

30、2.健康管理：通過上位機(jī)運算得到的鉛酸蓄電池健康度(soh)，可以評估電池的總體狀態(tài)，為電池維護(hù)和管理提供重要依據(jù)，有利于延長電池的使用壽命。

31、3.預(yù)測性維護(hù)：系統(tǒng)能夠預(yù)測電池是否將要達(dá)到熱失控狀態(tài)，實現(xiàn)了預(yù)測性維護(hù)，不僅避免了事后維護(hù)的被動局面，同時也降低了維護(hù)成本。

32、4.精準(zhǔn)控制：系統(tǒng)采用了多個指標(biāo)(如電壓偏差、溫度梯度、健康度、內(nèi)阻、充電電流和環(huán)境溫度)來判斷電池狀態(tài)，更加全面和精確地控制充電過程，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

33、5.環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)能夠監(jiān)測環(huán)境溫度和散熱條件，對于環(huán)境溫度過高或散熱不良的情況，系統(tǒng)能夠及時作出響應(yīng)，保障電池在惡劣環(huán)境下也能安全運行。

34、6.自動化程度高：整個系統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集到控制斷路器，實現(xiàn)了自動化操作，減少了對人工干預(yù)的依賴，提高了效率和準(zhǔn)確性。

35、綜上所述，本申請的系統(tǒng)通過先進(jìn)的技術(shù)手段，提高了電池充電過程的安全性和智能化水平，對于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、減少安全事故發(fā)生具有重要作用。

技術(shù)特征：

1.一種鉛酸蓄電池充電熱失控防御系統(tǒng)，其特征在于，包括鉛酸蓄電池、充電機(jī)、直流負(fù)載、熱失控預(yù)防裝置，所述鉛酸蓄電池和所述熱失控預(yù)防裝置串聯(lián)后，分別與所述充電機(jī)和所述直流負(fù)載并聯(lián)；所述鉛酸蓄電池為多個電池單體構(gòu)成的電池組；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷所述鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種鉛酸蓄電池充電熱失控防御系統(tǒng)，包括鉛酸蓄電池、充電機(jī)、直流負(fù)載、熱失控預(yù)防裝置，熱失控預(yù)防裝置包括斷路器、數(shù)據(jù)采樣模塊、控制器和上位機(jī)；數(shù)據(jù)采樣模塊用于采集電池單體的電壓和溫度、電池組的充電電流以及環(huán)境溫度；控制器用于將電池單體的電壓和電池組的充電電流上傳至上位機(jī)；上位機(jī)用于根據(jù)電池單體的電壓和電池組的充電電流運算得到鉛酸蓄電池的健康度；控制器用于根據(jù)電池單體的電壓和溫度、電池組的充電電流、環(huán)境溫度以及健康度，判斷鉛酸蓄電池是否將要達(dá)到出現(xiàn)熱失控的狀態(tài)，若是，則控制斷路器斷開，切斷充電回路。通過本申請，能夠確保電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

技術(shù)研發(fā)人員：張?zhí)炖钜?陳嘉,呂為,吳謙,田志峰,翁俊鴻,黃曉奇,黃儒雅,周建勇,曾凌烽,周瑾瑜,洪濤,楊旸,譚康,劉國英,孫沛杰,張越
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳供電局有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10