一种动力电池测试的消防系统及其控制方法与流程

本发明涉及动力电池测试技术领域，尤其涉及一种动力电池测试的消防系统及其控制方法。

背景技术：

动力电池即为能够提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。出于对动力电池的使用安全及性能要求的考虑，均需要在动力电池出厂之前对其进行线下测试。

其中，动力电池包的线下测试过程包含充放电步骤，尤其是在进行直流内阻测试时，短时电流较大，容易使动力电池包内的单个电池的电芯的温度升高，使热管理失效，从而导致温度升高、冒烟甚至起火的热失控状况，因此在动力电池进行线下测试的产线中均需配套动力电池测试的消防系统，以应对电池热失控的突发状况。

目前，通过使用专用灭火药剂对热失控动力电池包进行原地灭火处置，以应对动力电池包在线下测试过程中出现的热失控状况，但专用灭火药剂的价格较贵，使生产成本较高。

为了解决以上问题，在动力电池线下测试产线中设置消防处置水箱、升降台架、电气控制装置以及堆垛机，虽然可将热失控的动力电池包进行沉水处置，但由于仅设置了电气控制装置，导致其热失控的识别时间较长；且使用升降台架以及堆垛机将热失控的动力电池包移至消防处置水箱进行沉水处置，导致电池包的抓取不够准确，沉水处置速度较慢，很容易在移动的过程中发生失火或者爆炸的事故。

综上所述，亟需设计一种动力电池测试的消防系统及其控制方法，来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提出一种动力电池测试的消防系统，具有热失控识别及时、电池包抓取准确、沉水处置迅速以及生产成本较低的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力电池测试的消防系统，所述动力电池测试的消防系统包括：

电池管理系统，其设置在电池包内侧，所述电池管理系统用于检测所述电池包内部的温度；

红外热像仪，其设置在电池包外侧，所述红外热像仪用于检测所述电池包外部的温度；

对插装置，其设置在用于测试所述电池包的测试台上，所述对插装置用于接通或断开所述测试台上的高压线与低压线；

水箱系统，其包括内侧装满水的水箱，所述水箱用于所述电池包沉入；

机械手系统，用于抓取所述电池包并移至所述水箱处；

控制系统，其分别与所述电池管理系统和所述红外热像仪信号连接，并与所述对插装置、所述水箱系统及所述机械手系统控制连接；所述控制系统用于接收所述电池管理系统和所述红外热像仪检测到的温度值，并控制所述对插装置断开所述高压线和所述低压线之间的连接，同时控制所述水箱的打开以及控制所述机械手系统抓取温度值超过预设值的所述电池包，并移至所述水箱处。

优选地，所述动力电池测试的消防系统还包括：

围栏，所述围栏包括框架以及设置在所述框架上的防爆玻璃，所述围栏围设在所述对插装置、所述水箱系统、所述机械手系统及所述电池包的外侧。

优选地，所述机械手系统包括：

桁架；

支架，所述支架滑动设置在所述桁架上；

夹具，其设置在所述支架的底端，所述夹具用于夹取用于托举所述电池包的托盘。

优选地，所述夹具上设置有ccd相机，所述ccd相机用于检测所述夹具在所述托盘上的夹取位置。

优选地，所述支架上还设置有打孔机构，所述打孔机构用于在需要沉入所述水箱内的所述电池包的顶端打孔。

优选地，所述机械手系统还包括：

第一驱动件，其设置在所述支架上，所述第一驱动件用于驱动所述支架在所述桁架上滑动；

第二驱动件，其设置在所述支架上，所述第二驱动件用于驱动所述夹具夹取所述托盘；

控制模块，其与所述控制系统控制连接，且所述控制模块与所述第一驱动件及所述第二驱动件控制连接。

优选地，所述对插装置包括：

插头，其与所述高压线或所述低压线的端部连接；

第三驱动件，其与所述插头驱动连接，所述第三驱动件用于驱动所述插头，以使所述高压线与所述低压线之间连接或断开。

优选地，所述水箱系统还包括第四驱动件，其与所述水箱的上盖驱动连接，所述第四驱动件用于驱动所述上盖的开合。

优选地，所述水箱系统还包括第五驱动件，所述第五驱动件用于驱动所述水箱内经所述电池包沉入后的水移至固定容器内。

本发明的另一个目的在于提出一种动力电池测试的消防系统的控制方法，具有热失控识别及时以及电池包抓取准确的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种如上所述的动力电池测试的消防系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

所述电池管理系统检测所述电池包内部的温度，所述红外热像仪检测所述电池包外部的温度，并将检测到的温度值传送至所述控制系统；

当所述控制系统接收的温度值中的任一个超出预设值，所述控制系统控制所述对插装置断开所述高压线和所述低压线之间的连接，以断开所述电池包与所述测试台之间的电连接；

所述控制系统控制所述水箱打开；

所述控制系统控制所述机械手系统以抓取温度值超过预设值的所述电池包，并移至所述水箱的开口处；

操作者观察所述水箱处的所述电池包，并使所述电池包沉入所述水箱内或者拆卸下所述电池包进行返修。

本发明的有益效果为：

通过设置了电池管理系统和红外热像仪，能够分别对正在进行测试的电池包的内部和外部进行温度检测，并将检测到的温度值均传送至控制系统；当控制系统接收到的温度值中的其中任一个超过预设值时，控制系统控制对插装置以断开高压线和低压线之间的连接，以使正在进行测试的电池包断开与测试台之间的电连接；同时控制系统控制水箱的打开以及控制机械手系统抓取温度值超过预设值的电池包，并移至水箱的开口处；此时由操作者快速观察静置在水箱处的电池包，并根据电池包的状态是否恶化以决定将电池包沉入水箱内或者拆卸下电池包进行返修；通过设置电池管理系统和红外热像仪分别对电池包内部及外部进行温度检测，能够使电池包的温度更加全面及时地反馈至控制系统，以便于控制系统能够更快作出反应，以使热失控的识别更加及时；同时通过设置机械手系统以自动抓取并移动电池包，能够使电池包的抓取较准确；且当控制系统接收到的温度值超出预设值的同时控制水箱打开，以便于快速将需要进行沉水处置的电池包沉入水箱内，使沉水处置更加迅速高效，从而避免在抓取或者移动电池包的过程中发生失火或者爆炸的事故，使安全性较高；且不需要再使用价格较贵的专用灭火药剂，使生产成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的动力电池测试的消防系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的动力电池测试的消防系统的控制方法的流程示意图。

附图标记说明：

1-红外热像仪；2-对插装置；3-水箱系统；31-水箱；32-上盖；4-控制系统；5-围栏；6-机械手系统；61-控制模块；62-支架；63-桁架。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

目前，在动力电池线下测试产线中设置消防处置水箱、升降台架、电气控制装置以及堆垛机，虽然可将热失控的动力电池包进行沉水处置，但由于仅设置了电气控制装置，导致其热失控的识别时间较长；且使用升降台架以及堆垛机将热失控的动力电池包移至消防处置水箱进行沉水处置，导致电池包的抓取不够准确，沉水处置速度较慢，很容易在移动的过程中发生失火或者爆炸的事故。

为了解决以上问题，本实施例中，提出了一种动力电池测试的消防系统，该动力电池测试的消防系统设置在乘用车的动力电池的线下测试线上，以用于应对动力电池在测试过程中出现的温度升高、冒烟甚至失火的热失控状况。本实施例中，动力电池应用在新能源电动汽车中，用于为新能源电动汽车提供动力。其它实施例中，动力电池还可以应用在其它乘用车内。本实施例中，为了测试方便，将多个动力电池组合形成为电池包(图中未标示)。

具体地，如图1所示，动力电池测试的消防系统包括电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)(图中未标示)、红外热像仪1、对插装置2、水箱系统3及机械手系统6。其中，电池管理系统设置在电池包的内侧，电池管理系统用于检测电池包内部的温度；红外热像仪1设置在电池包的外侧，红外热像仪1用于检测电池包外部的温度；对插装置2设置在用于性能测试电池包的测试台上，对插装置2用于接通或断开测试台上的高压线与低压线，以接通或断开测试台与电池包之间的电连接；水箱系统3包括内侧装满水的水箱31，水箱31用于电池包的沉入；机械手系统6用于自动抓取电池包并移至水箱31处，以对温度值超过预设值并有着火趋势的电池包进行沉水处置。

进一步地，动力电池测试的消防系统还包括控制系统4，控制系统4分别与电池管理系统和红外热像仪1信号连接，并与对插装置2、水箱系统3及机械手系统6控制连接；控制系统4用于接收电池管理系统和红外热像仪1检测到的温度值，并判断接收到的温度值中的任一个超过预设值时，控制系统4控制对插装置2，以断开高压线和低压线之间的连接，同时控制水箱31的打开以及控制机械手系统6自动抓取温度值超过预设值的电池包，并移至水箱31的开口处的上方。本实施例中，控制系统4为eol线下测试控制系统。eol线下测试控制系统包括低压线束及通讯can(controllerareanetwork，控制器局域网络)卡，能够读取并解析电池管理系统和红外热像仪1传送的温度信息，以实时判断电池包的温度升高的情况，当判断出电池包的温度升高出现异常时即可分别控制对插装置2、水箱系统3以及机械手系统6自动进行相应操作。本实施例中，eol线下测试控制系统的为现有技术中的常规结构，因此，此处不再对eol线下测试控制系统的具体结构及控制原理进行详细赘述。

通过设置了电池管理系统和红外热像仪1，能够分别对正在进行性能测试的电池包的内部和外部进行温度检测，并将检测到的温度值均传送至控制系统4；当控制系统4判断出接收到的温度值中的其中任一个超过预设值时，控制系统4控制对插装置2以断开高压线和低压线之间的连接，以使正在进行性能测试的电池包断开与测试台之间的电连接，以便于后续安全地对温度值超过预设值的电池包进行处理；同时控制系统4控制水箱31的打开以及控制机械手系统6自动抓取温度值超过预设值的电池包，并移至水箱31的开口处；此时由操作者快速观察静置在水箱31开口处的电池包，并根据电池包的升温状态是否会继续恶化以决定将电池包沉入水箱31内或者拆卸下电池包进行返修。

通过设置电池管理系统和红外热像仪1分别对电池包内部及外部进行温度检测，能够使电池包的温度更加全面及时地反馈至控制系统4，以便于控制系统4能够更快作出应对反应，以使热失控的识别更加及时；同时通过设置机械手系统6以自动抓取并移动电池包，能够使电池包的抓取较准确；且当控制系统4接收到的温度值超出预设值的同时控制水箱31打开，以便于快速将需要进行沉水处置的电池包沉入水箱31内，使沉水处置更加迅速高效，从而避免在抓取或者移动电池包的过程中发生失火或者爆炸的事故，使安全性较高；且不需要再使用价格较贵的专用灭火药剂，使生产成本较低。

进一步地，如图1所示，动力电池测试的消防系统还包括围栏5，围栏5包括框架以及安装在框架上的防爆玻璃，围栏5的框架为长方形形状，以将对插装置2、水箱系统3、机械手系统6及电池包均围设在围栏5的内侧，从而防止电池包意外起火发生爆炸后的爆炸碎片飞出伤人，进一步保证了动力电池测试的消防系统的安全性。本实施例中，框架由铝合金型材制得。铝合金型材具有环保节能以及耐候性优良的特点。

具体地，如图1所示，机械手系统6包括桁架63、支架62及夹具(图中未标示)。其中，桁架63设置在电池包以及水箱系统3的顶端，支架62滑动设置在桁架63的两侧上，夹具设置在支架62的底端，夹具用于夹取用于托举电池包的托盘(图中未标示)，以使支架62将托盘上的电池包沿桁架63滑动至水箱31处。其中，夹具上设置有ccd相机(图中未标示)，ccd相机用于检测夹具在托盘上的夹取位置，以使夹具能够平稳地夹住托盘，从而防止在移动托盘的过程中，托盘上的电池包发生侧倾而掉落。ccd(chargecoupleddevice，电荷耦合器件)相机能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是较为理想的ccd相机元件，以其构成的ccd相机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动以及抗撞击的特性而被广泛应用。

进一步地，支架62上还设置有打孔机构(图中未标示)，打孔机构用于在确定需要沉入水箱31内的电池的顶端打孔，以刺穿电池顶端的盖板，以使电池包能够顺利完整地沉入水箱31的底部，避免电池包的上端部分不能完全沉入水箱31内，从而导致电池包爆炸失火事故的问题。本实施例中，打孔机构为现有技术中的常规结构，因此，此处不再对打孔机构的具体结构及工作原理进行详细赘述。

具体地，如图1所示，机械手系统6还包括第一驱动件(图中未标示)、第二驱动件(图中未标示)及控制模块61。其中，第一驱动件设置在支架62上，第一驱动件与支架62驱动连接，第一驱动件用于驱动支架62在桁架63上进行往返滑动；其它实施例中，还可以通过人工的方式推动支架62，以使支架62在桁架63上滑动。第二驱动件设置在支架62上，第二驱动件与夹具驱动连接，第二驱动件用于驱动夹具夹取托盘，以夹取托盘上的电池包；控制模块61与控制系统4控制连接，且控制模块61与第一驱动件及第二驱动件控制连接；控制系统4还用于控制模块61，以使控制模块61控制第一驱动件驱动支架62在桁架63上滑动，以及控制第二驱动件驱动夹具夹取托盘。本实施例中，第二驱动件为电机。

其中，在支架62与桁架63两者中的其中一个上设置有滑轨(图中未标示)，另一个设置有滑块(图中未标示)，滑块能够沿滑轨滑动，以使支架62在桁架63上滑动。本实施例中，在支架62上设置有滑块，在桁架63上设置有滑轨。其它实施例中，还可以在支架62上设置滑轨，在桁架63上设置滑块。

控制模块61是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。本实施例中的控制模块61为现有技术中常见的控制模块，因此，此处对控制模块61的控制原理及工作过程不再进行详细赘述。

进一步地，对插装置2包括插头及第三驱动件(图中未示出)。其中，插头与高压线或低压线的端部连接；第三驱动件与插头驱动连接，第三驱动件用于驱动插头，以使高压线与低压线之间连接或断开。本实施例中，插头设置在低压线的端部，第三驱动件驱动插头，以带动低压线的端部向靠近或者远离高压线端部的方向移动，以使低压线与高压线之间连接或者断开。其它实施例中，还可以将插头设置在高压线的端部。本实施例中，第三驱动件为执行气缸。

具体地，水箱系统3还包括第四驱动件(图中未示出)，其与水箱31的上盖32驱动连接，第四驱动件用于驱动上盖32的开合；且第四驱动件与控制系统4控制连接，控制系统4再控制第四驱动件，以使第四驱动件驱动水箱31的上盖32打开或者关闭。本实施例中，第四驱动件为开盖气缸。进一步地，水箱系统3还包括第五驱动件，第五驱动件用于驱动水箱31内经电池包沉入后的水移至固定容器内，以对废水进行统一处理，安全环保，避免废水对环境造成污染。本实施例中，第五驱动件为排水泵。

实施例二

本实施例中，提出了一种如实施例一中的动力电池测试的消防系统的控制方法，其控制简单，自动化程度高。具体地，动力电池测试的消防系统的控制方法包括以下步骤：放入电池包：将电池包放入对应的性能测试工位，以对电池包进行性能测试；检测电池包的温度：使用电池管理系统检测电池包内部的温度，使用红外热像仪1检测电池包外部的温度，并将检测到的温度值均传送至控制系统4；断开高压线与低压线：当控制系统4判断出接收到的两个温度值中的任一个超出预设值，控制系统4控制对插装置2断开高压线和低压线之间的连接，从而断开电池包与测试台之间的电连接；打开水箱31：控制系统4控制水箱系统3，以将水箱31的上盖32打开；抓取并移动电池包：控制系统4控制机械手系统6以抓取温度值超过预设值的电池包，并移至水箱31的开口处；处理电池包：操作者观察水箱31处静置的电池包，并使电池包沉入水箱31内或者拆卸下电池包进行返修；废水处理：操作者将经沉水处置后的电池包从水箱31内捞出进行报废处置，并将水箱31内的废水抽至固定容器内进行统一处理。

具体地，如图2所示，本实施例中的动力电池测试的消防系统的控制方法的具体步骤如下：首先，将电池包放入测试工位以进行性能测试；再通过电池管理系统以及红外热像仪1同时对电池包的内部和电池包的外部进行温度检测，并将检测到的温度值均传送至控制系统4；当控制系统4接收到的两个温度值均正常时，控制系统4不工作，此时，电池包经性能测试合格后离开测试工位；当控制系统4接收到的两个温度值中的其中任一个超过预设值时，控制系统4控制对插装置2中的第三驱动件，以使第三驱动件驱动插头，以断开测试台上的高压线与低压线之间的电连接，从而断开测试台与电池包之间的电连接，以便于对电池包进行后续处理。

然后，控制系统4控制水箱系统3中的第四驱动件，使第四驱动件打开水箱31的上盖32；同时，控制系统4控制机械手系统6中的控制模块61，使控制模块61控制第一驱动件，以使第一驱动件驱动支架62沿桁架63滑动至检测温度高于预设值的电池包的上端，控制模块61再控制第二驱动件，以使第二驱动件驱动支架62底端的夹具夹取托举有检测温度超过预设值的电池包的托盘，再使控制模块61控制第一驱动件，以使第一驱动件驱动夹取有检测温度超过预设值的电池包的支架62沿桁架63滑动至水箱31的开口处的上方。

最后，由操作者对静置在水箱31开口处上方的电池包进行快速且仔细的观察；当操作者观察到电池包的温度状态没有继续升高或者出现冒烟失火的趋势，再次对静置的电池包进行观察并确定电池包的状态安全后，操作者将水箱31开口处的电池包进行拆解并进行返修；当操作者观察到电池包的温度状态有继续升高的趋势，即出现冒烟或者失火的状态的概率较大时，操作者立刻启动机械手系统6中的打孔机构，使打孔机构刺穿电池顶端的盖板；同时，操作者再立刻启动第二驱动件，使第二驱动件驱动夹具以松开托盘，以使托盘和电池包均立即沉入水箱31底部；电池包经过完全沉水处理后，操作者再将沉水处置后的电池包捞出以进行报废处置，操作者再启动第五驱动件，以使第五驱动件将水箱31中的废水移至固定容器内，以对废水进行统一处理，以完成整个动力电池测试的消防系统的控制过程。其中，设置的围栏5将对插装置2、水箱系统3、机械手系统6及电池包均围设在围栏5的内侧，而将控制系统4及控制模块61均设置在围栏5的外侧，从而防止电池包发生意外起火导致爆炸后的爆炸碎片飞出伤人，且操作者在整个操作过程中均站在围栏5的外侧进行操作，以保证整个控制过程中的安全性。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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