一种动力电池实验室安全系统和方法

技术领域

本申请涉及一种动力电池实验室安全系统；特别地，涉及一种动力电池实验室应急安全的控制系统。另外，还涉及一种动力电池实验室安全方法。

背景技术

新能源汽车产业飞速发展。锂离子动力电池，作为新能源汽车动力推进系统的核心科技，被工业界和学术界的高度关注和广泛研究，并取得了一定的科技成果。

然而，在有关动力电池的技术的发展过程中，同时也暴露出一些问题，例如，动力电池热失控。这也是导致新能源汽车在交付后使用过程中发生意外燃烧最主要的原因。因此，如何提高动力电池的安全性非常重要，也因此，如何为动力电池提供安全研究环境也迫在眉睫。

因此，亟待提供一种高效的安全系统，以监控动力电池实验室来保障实验室和相关工作人员的安全。

虽然已有文献公开就动力电池实验室安全问题进行探讨。但是，现有技术的方案存在问题，例如在动力电池测试出现异常情况下，仍然需要依赖操作人员主动地判断是否应当采取对应措施以及如何安全地采取对应措施。

因此，期望提供一种动力电池实验室安全技术，以在动力电池出现异常情况下，能够实现自动安全地停止测试，以最小化对实验室设备和实验室相关人员的风险和伤害。

发明内容

本申请在一个方面提供了一种动力电池实验室安全系统，包括：

中央处理单元，以及分别连接到中央处理单元并与其信号连通的试验过程单元、高压细水雾单元、存储间监控单元、事故风机单元和楼宇消防单元；

其中，试验过程单元配置成能够控制动力电池的试验过程，所述试验过程包括至少一个测试，并且试验过程单元包括以下部件：操纵台，其配置成能够控制所述至少一个测试的开始和停止；环境舱，其配置成用于容纳动力电池以进行测试；温控组件，其配置成能够控制环境舱温度；和供电组件，其配置成能够向试验过程单元的其他部件供应电力；

其中，高压细水雾单元包括管路和配置成向管路伴热的电伴热组件，高压细水雾单元配置成能够向环境舱内以高压细水雾的形式喷射降温阻燃介质；

其中，中央处理单元包括蜂鸣器并且配置成能够连接到灯塔并与其信号连通。

根据一种可行实施方式，高压细水雾单元配置成能够检测环境舱内是否产生烟雾以及烟雾浓度，在检测到环境舱内产生烟雾并且烟雾浓度达到第一阈值的情况下，高压细水雾单元产生第一烟雾浓度信号，所述第一烟雾浓度信号被发送到中央处理单元，

中央处理单元收到第一烟雾浓度信号，以任意顺序进行以下操作：

第一烟雾浓度信号被发送到灯塔，所述灯塔改变颜色；和/或

第一烟雾浓度信号被发送到试验过程单元，所述试验过程单元阻止新的动力电池测试开始，并保持正在进行的测试按照既定程序执行；和/或

第一烟雾浓度信号被发送到事故风机单元，所述事故风机单元被启动以排出可能泄露出环境舱的烟雾。

根据一种可行实施方式，在检测到环境舱内产生烟雾并且烟雾浓度达到高于第一阈值的第二阈值的情况下，高压细水雾单元产生第二烟雾浓度信号，所述第二烟雾浓度信号被发送到中央处理单元，

中央处理单元收到第二烟雾浓度信号，以任意顺序进行以下操作：

第二烟雾浓度信号被发送到灯塔，所述灯塔改变颜色；和/或

第二烟雾浓度信号被发送到试验过程单元，所述试验过程单元关闭环境舱和温控系统，关闭供电组件的电力供应；和/或

第二烟雾浓度信号被发送到事故风机单元，所述事故风机单元被启动以排出可能泄露出环境舱的烟雾；和/或

第二烟雾浓度信号被发送到高压细水雾单元，高压细水雾单元向环境舱内喷射降温阻燃介质。

根据一种可行实施方式，高压细水雾单元配置成能够检测电伴热组件是否发生故障，在检测到电伴热组件发生故障的情况下，高压细水雾单元产生电伴热组件故障信号，并且电伴热组件故障信号被发送到中央处理单元，

中央处理单元收到电伴热组件故障信号，以任意顺序进行以下操作：

电伴热组件故障信号被发送到试验过程单元，所述试验过程单元设定环境舱内的温度到安全温度，和/或正在进行的动力电池测试被停止，和/或新的动力电池测试的开始被阻止。

根据一种可行实施方式，存储间监控单元配置成能够检测存储间温度和/或是否产生烟雾，在检测到存储间温度异常升高和/或产生烟雾的情况下，蜂鸣器报警被启动，并且灯塔改变颜色。

根据一种可行实施方式，楼宇消防单元配置成能够产生楼宇消防信号，在楼宇消防信号产生的情况下，楼宇消防信号被发送到中央处理单元，

中央处理单元收到楼宇消防信号，以任意顺序进行以下操作：

蜂鸣器报警被启动，并且灯塔改变颜色；和/或

楼宇消防信号被发送到试验过程单元，正在进行的动力电池测试被停止，新的动力电池测试的开始被阻止，电力供应被关闭。

根据一种可行实施方式，所述动力电池实验室安全系统还包括：人机交互界面，其配置成通过所述人机交互界面，操作人员能够与动力电池实验室控制系统进行交互。

根据一种可行实施方式，人机交互界面配置成通过所述人机交互界面，操作人员能够更新第一阈值和/或第二阈值。

本申请在另一个方面提供了一种动力电池实验室安全方法，所述动力电池实验室包括根据前面所述的动力电池实验室安全系统，其中高压细水雾单元配置成能够检测环境舱内是否产生烟雾以及烟雾浓度，所述动力电池实验室安全方法包括：

在检测到环境舱内产生烟雾并且烟雾浓度达到第一阈值的情况下，第一烟雾浓度信号产生，并以任意顺序发生如下步骤：

灯塔改变颜色；

试验过程单元阻止新的动力电池测试开始，并保持正在进行的测试按照既定程序执行；和

事故风机单元启动以排出可能泄露出环境舱的烟雾。

本申请在另一个方面提供了一种包括指令的计算机可读介质，当所述指令由计算机执行时，所述指令使所述计算机执行根据前面所述的动力电池实验室安全方法。

根据本申请的动力电池实验室安全技术，至少具有以下优点：高度集成动力电池实验室，使得了动力电池测试高度自动化并方便操作人员监控电池实验室。在动力电池测试过程出现异常情况时，能最大程度的保障实验设备和实验室人员的安全以及在必要时，为实验室人员安全撤离争取更多时间。

附图说明

图1示意性示出了根据本申请的一种实施方式的动力电池实验室安全系统。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的一些可行实施方式。需要指出，各图并非按比例绘制的。某些细节可能被加大以便清楚地展示，还有一些非必要示出的细节被略去。

参见图1所示，根据本申请的一个实施方式的动力电池实验室控制系统用于监控位于楼宇中的动力电池实验室。

所述动力电池实验室控制系统包括中央处理单元1，以及分别连接到中央处理单元1的试验过程单元2，高压细水雾单元3，存储间监控单元4，事故风机单元5和楼宇消防单元6。

中央处理单元1配置成能够接收信号输入、对输入的信号进行计算分析以及向外输入信号。

试验过程单元2用于控制动力电池20的试验过程。

试验过程单元2设置在动力电池实验室中，并且可包括能够使试验开始和停止的操纵台21，容纳动力电池20的环境舱22，控制环境舱22温度的温控组件(未示出)，以及用于为环境舱22供电的供电组件(未示出)。楼宇中还设有存储间，多个动力电池20存储在存储间中，即将经受试验的动力电池20被从存储间取出而置入动力电池实验室中的环境舱22中。

所述试验过程可包括至少一个测试。可选地，所述至少一个测试可以针对同一动力电池20或不同动力电池20。可选地，所述至少一个测试可以是在单个环境舱22内进行的，也可以是同时在多个环境舱22内进行的。优选地但非限制性地，所述至少一个测试是预先设定(例如，通过编程操作)并储存在操作台中，在一定条件下(例如，实验室人员的操作)可以开始、调整和/或停止。

高压细水雾单元3配置成能够在满足一定条件的情况下，向环境舱22内以高压细水雾的形式喷射降温阻燃介质，以降低环境舱22内温度和/或扑灭电池20意外燃烧产生的明火。

高压细水雾单元3可包括用于采集环境舱22内空气质量的空气采样组件31、喷嘴32、用于向喷嘴供应高压水的管路33、和用于对管路33伴热的电伴热组件34。喷嘴32、管路33、和电伴热组件34都在环境舱22内配置。

电伴热组件34配置成即使在环境舱22的温度非常低(例如，远低于降温阻燃介质的凝固点)的情况下，也能够使得高压细水雾单元3内的降温阻燃介质保持流体状态，防止其结冰而堵塞高压细水雾单元3的管路和/或喷嘴。电伴热组件34可以包括沿着管路33延伸或围绕管路33缠绕的电伴热带。

空气采样组件31配置成能够采集并监控环境舱22内的温度水平和/或烟雾水平。

待试验的多个动力电池20存储在存储间内。存储间监控单元4配置成能够监控存储间的温度水平和/或烟雾水平。

事故风机单元5配置成在特定情况下(诸如例如在动力电池测试过程中发生热失控自燃的情况下)，能够将实验室内和室外进行空气连通，便于从环境舱22内泄露的有毒烟雾(如果有的话)排出实验室。

楼宇消防单元6配置成根据相关法律法规设置在实验室所在楼宇中。

在本申请的一个实施方式中，动力电池实验室控制系统进一步可包括灯塔(未示出)，其与中央处理单元1信号连通。

可选地，动力电池实验室控制系统进一步可包括与中央处理单元1信号连通的人机交互界面(未示出)，以便操作人员获取动力电池实验室控制系统的信息并控制所述动力电池实验室控制系统。

可选地，动力电池实验室控制系统进一步可包括集成于中央处理单元1或与中央处理单元1信号连通的蜂鸣器(未示出)。

在使用动力电池实验室安全系统的过程中，当高压细水雾单元3，例如通过空气采样系统，检测到环境舱22内产生烟雾并且烟雾浓度达到第一阈值(也可称为预警告值)时，高压细水雾单元3产生第一烟雾浓度信号(预警信号)，所述第一烟雾浓度信号(优选地通过干接点)被发送到中央处理单元1。

第一烟雾浓度信号可以，例如通过中央处理单元1，被发送到灯塔。在收到第一烟雾浓度信号的情况下，灯塔改变颜色，例如显示黄色光，用以提示实验室人员动力电池试验出现低-中风险情况。实验室人员可以据此进行相应的操作，例如核实试验具体情况。

另外，第一烟雾浓度信号可以，例如通过中央处理单元1，被发送到试验过程单元2。所述试验过程单元2收到所述第一烟雾浓度信号，阻止新的动力电池测试开始，并保持正在进行的测试按照既定程序执行。

另外，第一烟雾浓度信号可以，例如通过中央处理单元1，被发送到事故风机单元5。事故风机单元5在收到第一烟雾浓度信号的情况下被开启，以便可能从环境舱22泄露出来的烟雾能够被排出实验室，以保障实验室内人员的安全。

在一个实施方式中，第一阈值可以预先设置成任何合适的值；可选地，可以通过人机交互界面，在任何合适的情况下改变第一阈值；可选地，第一阈值可以设定为指示环境舱22内存在少许烟雾并且动力电池20没有发生燃烧。

在使用动力电池实验室控制系统的过程中，当高压细水雾单元3，例如通过空气采样系统，检测到环境舱22内不仅产生烟雾并且烟雾浓度达到第二阈值(也可称为警告值，第二阈值高于第一阈值)时，高压细水雾单元3产生第二烟雾浓度信号(报警信号)，所述第二烟雾浓度信号(优选地通过干接点)被发送到中央处理单元1。

第二烟雾浓度信号可以，例如通过中央处理单元1，被发送到灯塔。在收到第二烟雾浓度信号的情况下，灯塔改变颜色，例如显示红色光，用以提示测试人员动力电池20测试出现高危险情况。实验室人员可以据此进行相应的操作，例如疏散避险，以最小化设备损失和人员伤害。

另外，第二烟雾浓度信号可以，例如通过中央处理单元1，被发送到试验过程单元2。在收到所述第二烟雾浓度信号的情况下，试验过程单元2的环境舱22和温控系统被立刻关闭，电力供应被关闭，高压细水雾单元3向环境舱22内喷射降温阻燃介质。

通过这种方式，可以最大程度降低由于动力电池20热失控所造成的设备损失以及测试人员安全危险。

在一个实施方式中，第二阈值可以预先设置成高于第一阈值的任何合适的值；可选地，可以通过人机交互界面，在任何合适的情况下改变第二阈值；可选地，第二阈值可以设定为指示环境舱22内的动力电池20出现热失控开始燃烧而产生大量烟雾。

在使用动力电池实验室控制系统的过程中，当高压细水雾单元3的电伴热组件34(例如经受严重低温)发生故障时，高压细水雾单元3产生并发出电伴热组件故障信号(低温故障信号)，所述电伴热组件故障信号被发送到中央处理单元1。

电伴热组件故障信号可以，例如通过中央处理单元1，被发送到试验过程单元2。在接收到电伴热组件故障信号的情况下，试验过程单元2可以将环境舱22内的温度调整到安全温度(例如25摄氏度)，停止所有正在进行的动力电池测试，并阻止新的动力电池测试开始。

通过这种方式，能够防止(例如动力电池20在零下温度环境测试时)由于高压细水雾单元3的电伴热组件34发生故障而导致高压细水雾单元3的管路不能被加热而使管路内的降温阻燃介质结冰，这会造成以下风险：在动力电池热失控燃烧的极端情况下，不能以高压细水雾的形式喷射降温阻燃介质，而造成设备以及人员损失。

在使用动力电池实验室控制系统的过程中，电池存储间设置有存储间监控单元4，以实时检测存储间温度和/或烟雾。例如，如果位于存储间内的电池20由于热失控而自燃，则导致存储间温度升高，例如当温度超过第三阀值(例如40摄氏度)时，中央处理单元1启动蜂鸣器，灯塔改变颜色，例如显示红色光，以警示实验室人员存储间发生异常状况。

通过这种方式，能够避免实验室人员在不了解存储间的情况下贸然进入而可能导致人员伤亡的意外事件发生。

在使用动力电池实验室控制系统的过程中，当楼宇消防单元6检测到实验室异常而产生楼宇消防信号(火灾预警或火灾警告信号)时，所述楼宇消防信号被发送到中央处理单元1。

中央处理单元1启动蜂鸣器并使得灯塔改变颜色，例如显示红色光，以指示实验室人员撤离避险。

另外，楼宇消防信号可以，例如通过中央处理单元1，被发送到试验过程单元2。在接受到楼宇消防信号的情况下，试验过程单元2停止所有正在进行的动力电池测试，阻止新的动力电池测试开始，电力供应关闭。

通过这种方式，在实验室所在楼宇发生火灾等异常情况的情况下，动力电池试验自动停止，从而避免实验室人员手动关闭测试设备而错过避险时间窗口。

本申请还公开了一种用于动力电池实验室的方法。所述动力电池实验室包括如前所述的控制系统。所述方法能够以任意顺序和/或任何组合实现上述系统的操作，在此不再赘述。

例如，所述方法至少包括：在检测到环境舱22内产生烟雾并且烟雾浓度达到第一阈值的情况下，产生第一烟雾浓度信号，并以任意顺序进行以下操作：灯塔改变颜色，例如显示黄色光；试验过程单元2发出命令以阻止新的动力电池测试开始，并保持正在进行的测试按照既定程序执行；事故风机单元5启动以排出可能泄露出环境舱22的烟雾。

环境舱22可以是本领域已知的任何可应用的电池测试环境舱。可选地，环境舱22的体积范围在0.8-1.5m

在本申请的一个实施方式中，环境舱22包括主舱门(未示出)。主舱门以例如铰链的方式连接到环境舱22的侧面。在操作过程中，主舱门处于关闭状态，其垂直于侧面。

在本申请的一个实施方式中，空气采样组件31可包括：相互连接的采样主机，冷凝器，干燥器，和采样管。采样主机可以布置在环境舱22的表面上。冷凝器布置在采样主机的下方。干燥器布置在采样主机的上方。采样管布置在环境舱22内水平地延伸并具有采样口，用于采集环境舱22中的空气样本。

在本申请的一个实施方式中，空气采样组件31还可包括：检测管，其位于冷凝器上方并基本上水平地延伸；和手动报警器，所述手动报警器包括并排布置在检测管上的高压细水雾手动触发按钮和烟雾报警手动触发按钮，并均电连接到采样主机。

本申请中描述的各种元件，如无特别说明，可采用本领域中现有的元件，无需详细描述。

本发明的方法及其实施方式，如上所述，可以至少部分地利用/使用/通过至少一个装置执行。本发明的方法及其实施方式，如上所述，可以至少部分地利用/使用/通过适合于和/或适配于执行本发明的方法和/或其实施方式的至少一部分的至少一个装置来执行。适合于和/或适配于执行本发明的方法和/或其实施方式的至少一部分的装置可以是控制单元、电子控制单元(ECU)、电子电路、计算机、计算单元和/或处理单元中的一个或多个。

本领域技术人员将认识到，根据本发明的方法也可以在计算机程序中实现，所述计算机程序在计算机中执行时指示计算机执行所述方法。所述计算机可以被包括在本文描述的控制系统中和/或可以被耦合/连接到本文描述的控制系统。计算机程序经常由存储在非暂时性/非易失性数字存储介质上的计算机程序制品构成，其中，计算机程序被并入计算机程序制品的计算机可读介质中。所述计算机可读介质包括合适的存储器，诸如例如，ROM(只读存储器)，PROM(可编程只读存储器)，EPROM(可擦除PROM)，闪存，EEPROM(可电擦除PROM)，硬盘单元等。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。