电池热失控测试方法和电池热失控测试设备与流程

1.本技术涉及电池技术领域，特别涉及一种电池热失控测试方法、设备、装置及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.近年来，电动汽车电池系统的热失控事故层出不穷，危害了人们的生命财产安全，同时打击了人们对电动汽车的信心，尤其是电池热失控事故尤为引人关注。
3.锂离子电池的热失控发生过程中，电池内部会发生一系列化学反应，这些反应产生大量的热量，同时伴随着很多可燃气体的产生，最终导致电池发生热失控造成起火爆炸等安全事故。因此需要通过确认电池热失控产气速率，选择适当规格和强度的电池箱等防护结构以保证电池系统安全。但是相关技术中，对于电池在热失控情况下的产气速率的计算仅依赖于理论计算，无法结合到实际热失控状态下的情况，因此所得到的产气速率的准确性较低。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种电池热失控测试方法、设备、装置及计算机可读存储介质。
5.第一方面，本技术实施例提供一种电池热失控测试方法，电池热失控测试方法包括：在放置于电池热失控测试设备的箱体内的电池发生热失控时，获取箱体内的气压作为失控气压值；根据失控气压值确定设置于箱体中并将箱体的内腔与外界连通的泄压阀的排气速率；根据排气速率确定电池热失控时的产气速率。
6.第二方面，本技术实施例还提供一种电池热失控测试设备，包括箱体、气压传感器、泄压阀以及控制器。气压传感器的检测端位于箱体内，泄压阀连接于箱体；泄压阀能够将箱体内的气体排出至外界。控制器，电性连接于气压传感器，控制器能够在放置于箱体内的电池发生热失控时，获取箱体内的气压作为失控气压值；根据失控气压值确定泄压阀的排气速率；根据排气速率确定电池热失控时的产气速率。
7.在本发明的实施例中，电池热失控测试方法通过采集箱体内的气压值，能够较为准确地计算出电池热失控时的产气速率。同时，在测试过程中，泄压阀用于将所述箱体的内腔与外界连通，当电池发生热失控时，其所产的气体会通过泄压阀泄露到外界，能够有效缓解箱体内的气压过大的情况，从而避免额外的温升，从而将箱体内的温度维持在可预知的范围内，能够避免高温对检测结果的影响。
8.此外，进一步保证了电池热失控时的产气速率具有较高的准确度。在本技术实施例所提供的测试方法的应用中，掌握较为准确的电池热失控产气速率后，有利于合理地选择电池包的防爆阀的数量及规格，保证电池发生热失控时能安全泄压，最终确保电池系统安全。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
10.图1是本技术一实施例提供的电池热失控测试设备的整体结构示意图。
11.图2是图1所示电池热失控测试设备放入待测电池的结构示意图。
12.图3是本技术一实施例提供的电池热失控测试方法的流程示意图。
13.图4是图3所示电池热失控测试方法的气压-排气速率之间的映射关系图。
14.图5是本技术另一实施例提供的电池热失控测试方法的流程示意图。
15.图6是图5所示电池热失控测试方法的失控气压曲线图。
16.图7是本技术一实施例提供的电池热失控测试装置的模块框图。
17.图8是本技术一实施例提供的计算机可读存储介质的模块框图。
具体实施方式
18.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.请参阅图1，本技术实施例提供一种电池热失控测试设备100，电池热失控测试设备100可以用于执行电池热失控测试方法，以测试电池在热失控时的产气速率u。
20.在本实施例中，电池热失控测试设备100可以包括箱体10、气压传感器30、泄压阀50以及控制器70。
21.在本实施例中，箱体10的具体结构可以与配置有待测电池13的实际电池箱大致相同，例如，箱体10可以包括顶板12、底板14以及四块侧板16，四块侧板16依次首尾相接形成上下贯通的筒状，顶板12连接于四块侧板16的顶端，底板14连接于四块侧板16的底部并与顶板12相对，顶板12、底板14和四块侧板16共同围成容纳空间18。正常情况下，容纳空间18为密闭空间，若将泄压阀50安装于箱体10，则容纳空间18通过且只通过泄压阀50与外界连通。该容纳空间18在电池热失控测试设备100测试时用于容纳待测电池13。进一步地，在测试过程中，由于顶板12有可能会直接受到高温气体的冲击，因此顶板12可以由具有较高强度和韧性的钢制成，且具备一定的结构强度(如厚度为1mm-5mm)，使顶板12能够耐高温和耐强热冲击。
22.进一步地，电池热失控测试设备100还可以包括占位件90，占位件90设置于箱体10内，使箱体10的有效容积与待测电池13的电池箱的有效容积之间的差值小于或等于预设值，如，箱体10的有效容积等于该电池箱的有效容积，以提高测试结果的精确性。预设值可以为10l(升)，其表征箱体10的有效容积与实际应用的电池箱的有效容积之间的差值小于或等于10l，例如，当实际电池箱的有效容积为120l时，箱体10的有效容积可以为110l或者130l；在一些实施例中，预设值可以为0l～50l(含端点值)之间的任一取值，本说明书不作一一赘述。
23.本技术对占位件90的具体结构不作限制，例如，占位件90可以是电池模型，电池模
型的数量可以为多个，多个电池模型堆叠于箱体10内，多个电池模型堆叠起来的整体的外形贴合于箱体的内壁。待测电池13放入箱体10内，电池模型可以环绕在待测电池13周围，也可以堆叠于待测电池13的一侧。在一些示例中，占位件90在箱体10中的布置方式，与配置有待测电池13的实际电池箱中电池的布置方式相同，例如，多个占位件90可以分为多组，每组中占位件90依次排列形成模组，多个模组依次间隔排列设置于箱体10内。
24.在本实施例中，气压传感器30连接于箱体10，其具有检测端32，检测端32用于检测箱体10内的气压值。在本实施例中，气压传感器30安装于箱体10的位置不受限制，例如，气压传感器30可以包括主体31和检测端32，主体31可以设置于箱体10外，检测端32穿设于箱体10并位于箱体10内；又如主体31连接于箱体10的内壁，检测端32也位于箱体10内。在本实施例中，气压传感器30与箱体10内待测电池13(参见图2)的距离不能过小(例如二者之间的距离大于箱体10的长度的3/1)，因此，气压传感器30可以设置在箱体10内的一侧，而箱体10的中间位置可以设有用于安装待测电池13的安装部等，使气压传感器30在箱体10的有效安装部位范围内尽可能地远离待测电池13，以减小待测电池13热失控时气流对气压传感器30的冲击。
25.本技术对气压传感器30的类型不做限制，例如，气压传感器30可以采用数字气压传感器，即高精度传感器，该传感器利用mems(微机电系统)技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥，惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比，经过温度补偿和校准后具有体积小，精度高，响应速度快，不受温度变化影响的特点。该传感器输出方式可以包括模拟电压输出和数字信号输出两种，其中数字信号输出方式连接方便。
26.在本实施例中，泄压阀50连接于箱体10，将箱体10的容纳空间18与外界连通，在放置于箱体10内的待测电池13发生热失控的情况下，泄压阀50将箱体10内的气体排出至外界。为了安装泄压阀50，箱体10可以设有安装孔11，泄压阀50安装于安装孔11。
27.本实施例中，泄压阀50的数量是根据待测电池13在热失控状态下的产气速率来配置的，例如，在设置电池热失控测试设备100时可预先计算电池13的产气速率，选择对应于该产气速率的泄压阀50的规格及数量，使泄压阀50的数量与待测电池13热失控状态下预估的产气速率相匹配，以此减小测试过程中泄压不及时发生事故的可能性，并避免电池13的产气速率明显大于泄压阀50的排气速率带来的精度问题，从而提高测试结果的准确度。
28.本实施例中，泄压阀50是一种安全保护用阀，它的启闭件在外力作用下处于常闭状态，当箱体10内压力升高并超过预定值时，泄压阀50自动开启，通过向外界排放气体来防止箱体10内气体压力超过规定数值。泄压阀50的作用是控制气压不超过规定值，对人身安全和箱体10起着重要保护作用。在本实施例中，泄压阀50与箱体10内待测电池13(参见图2)的距离不能过小(例如二者之间的距离大于箱体10的长度的3/1)，因此，泄压阀50可以设置在箱体10内的一侧，而箱体10的中间位置可以设有用于安装待测电池13的安装部等，使泄压阀50在箱体10的有效安装部位范围内尽可能地远离待测电池13，以减小待测电池13热失控时气流对泄压阀50的冲击，避免直接受到待测电池13热失控时气流的冲击而导致的内部气压不均，进而有利于提高气压传感器30检测到的气压准确性。
29.控制器70电性连接于气压传感器30，在放置于箱体10内的电池发生热失控的情况下，控制器70获取箱体10内的失控气压值p1；根据失控气压值p1确定泄压阀50的排气速率v1；根据排气速率v1确定电池热失控时的产气速率u。
30.在一些实施例中，电池热失控测试设备100还可以包括充电电路110，充电电路110电性连接于控制器70，其用于为待测电池13充电。充电至待测电池13发生热失控。进一步地，箱体10内可以设有充电接口(图中未示出)，充电电路110连接于该充电接口。本技术对充电接口的具体结构不作限制，例如，充电接口可以是有线插口、充电器或者是无线充电板等。
31.在一些实施例中，电池热失控测试设备100还可以包括固持装置20，固持装置20用于固定待测电池13。固持装置30的结构可以与待测电池13的外形适配，其锁紧力及布置方式按照实际的模组设计进行，例如，固持装置可以为连接于箱体10底壁的安装盒，安装盒内开设有用于容纳待测电池13的安装槽，安装槽与待测电池13的外形适配，待测电池13与安装槽过盈配合；又如，固持装置20可以为连接于箱体10底壁的夹爪结构或者其他能够固定待测电池的13的夹持结构。固持装置20固定待测电池13，避免处于热失控状态下的待测电池13移动而产生安全事故。
32.基于上述的电池热失控测试设备，在测试时，将待测电池13放置于箱体10内，控制器70控制充电电路110对待测电池13进行充电，并充电至待测电池13发生热失控。然后，控制器70通过气压传感器30获取箱体10内的失控气压值p1，根据该失控气压值p1确定泄压阀50的排气速率v1；根据排气速率v1，确定电池热失控时的产气速率u。
33.请参阅图3，基于上述的电池热失控测试设备，本技术实施例还提供一种电池热失控测试方法，该电池热失控测试方法应用于电池热失控测试设备，电池热失控测试设备包括箱体及设置于箱体的泄压阀，所述泄压阀用于将箱体的内腔与外界连通；具体在本实施例中，该方法可以包括以下步骤s1010至步骤s1050。
34.步骤s1010：在放置于电池热失控测试设备的箱体内的电池发生热失控时，获取箱体内的气压作为失控气压值。
35.在本实施例中，气压传感器检测箱体内的待测电池发生热失控前的箱体内的初始气压值p0，并检测待测电池处于热失控状态下的箱体内的失控气压值p1，计算相对气压值p
δ
。
36.步骤s1030：根据失控气压值确定设置于箱体的、并将箱体的内腔与外界连通的泄压阀的排气速率。
37.在一些实施例中，控制器可以直接根据失控气压值p1和泄压阀的排气速率v1之间的关系，确定在该失控气压值p1下的排气速率v1。具体而言，控制器中可以预置有气压和泄压阀的排气速率之间的对应关系(例如映射表或者关系曲线等)，在获取到失控气压值p1后，直接通过查表即可查询到对应的排气速率v1。
38.在另一些实施例中，泄压阀的排气速率v1是基于相对气压值p
δ
确定的，其中，相对气压值p
δ
指的是电池热失控状态下相对于初始气压值p1增加的气压值。控制器在获取失控气压值p1后，根据初始气压值p0和失控气压值p1，计算相对气压值p
δ
，并进一步地根据预设的气压-排气速率之间的映射关系，确定泄压阀对应于该相对气压值p
δ
下的排气速率v1。其中，“气压-排气速率间的映射关系”中的“映射关系”表征泄压阀在不同气压条件下所对应的排气速率，也即表征泄压阀的排气速率v1与泄压阀所处环境气压之间的对应关系，该对应关系可以为函数曲线的对应关系，或者为泄压阀的产品出厂设定的点对点映射关系。例如，气压-排气速率间的映射关系可以由二者之间的关系曲线表征，如图3所示。
39.步骤s1050：根据排气速率确定电池热失控时的产气速率。
40.在一些实施例中，箱体上所安装的泄压阀的数量为一个时，电池热失控时的产气速率u与排气速率v1相等。
41.在另一些实施例中，箱体上所安装的泄压阀的数量可以大于一个，电池热失控时的产气速率u与多个泄压阀的总排气速率v2相等。
42.上述电池热失控测试方法通过采集箱体内的气压值，能够较为准确地计算出电池热失控时的产气速率u。同时，在测试过程中，泄压阀用于将所述箱体的内腔与外界连通，当电池发生热失控时，其所产的气体会通过泄压阀泄露到外界，能够有效缓解箱体内的气压过大的情况，从而避免额外的温升，进而将箱体内的温度维持在可预知的范围内，能够避免高温对检测结果的影响，进一步保证了电池热失控时的产气速率具有较高的准确度。在本技术实施例所提供的测试方法的应用中，掌握较为准确的电池热失控产气速率u后，有利于合理地选择电池包的防爆阀的数量及规格，保证电池发生热失控时能安全泄压，最终确保电池系统安全。
43.参阅图5，基于上述的电池热失控测试设备，本技术实施例还提供一种电池热失控测试方法，电池热失控测试方法应用于电池热失控测试设备，电池热失控测试设备包括箱体及设置于箱体的泄压阀，泄压阀用于将箱体的内腔与外界连通；具体在本实施例中，该方法可以包括以下步骤s2010-s2090。
44.步骤s2010：获取箱体内的初始气压值。
45.待测电池放入箱体内后，在控制器控制充电电路对待测电池进行充电至其热失控之前，控制器控制气压传感器采集箱体内的气压值，此时箱体内的气压值即为初始气压值p0。在本实施例中，步骤s2010的执行可以在待测电池充电之前或者充电的过程中获取。
46.步骤s2030：对电池进行充电。
47.将待测电池放入箱体内，在一些实施例中，控制器控制充电电路对待测电池充电，并充电至待测电池发生热失控；在另一些实施例中，也可以由控制器控制加热元件(例如电加热板、加热片等)对待测电池进行加热，使其发生热失控。
48.在一些示例中，步骤s2030之前还包括：预估待测电池热失控状态时的产气速率u，确定泄压阀的数量。在设置电池热失控测试设备时可预先计算电池的产气速率，选择对应于该产气速率的泄压阀的规格及数量，使泄压阀的数量与待测电池热失控状态下预估的产气速率相匹配，以此减小测试过程中泄压不及时发生事故的可能性，并避免电池的产气速率明显大于泄压阀的排气速率带来的精度问题，从而提高测试结果的准确度。进一步地，待测电池热失控状态时的产气速率u的预估可以通过经验值，也可以通过电池的型号/具体的成分特征/容量来计算。
49.步骤s2050：在放置于电池热失控测试设备的箱体内的电池发生热失控时，获取箱体内的气压作为失控气压值。
50.步骤s2050可参考上述的步骤s1030的阐述，此处不作赘述。
51.步骤s2070：根据失控气压值，确定设置于箱体的、并将箱体的内腔与外界连通的泄压阀的排气速率。
52.在一些实施例中，控制器可以直接根据失控气压值p1和泄压阀的排气速率v1之间的关系，确定在该失控气压值p1下的排气速率v1。具体而言，控制器中可以预置有气压和泄
压阀的排气速率之间的对应关系(例如映射表或者关系曲线等)，在获取到失控气压值p1后，直接通过查表即可查询到对应的排气速率v1。
53.在另一些实施例中，泄压阀的排气速率v1是基于相对气压值p
δ
确定的，其中，相对气压值p
δ
指的是电池热失控状态下相对于初始气压值p1增加的气压值。控制器在获取失控气压值p1后，根据初始气压值p0和失控气压值p1，计算相对气压值p
δ
，即失控气压值p1与初始气压值p0之间的差值，以计算式表达即为：
54.p
δ
＝p
1-p055.并进一步地根据预设的气压-排气速率之间的映射关系f(p)，确定泄压阀对应于该相对气压值p
δ
下的排气速率v1。泄压阀排气速率v1可以表示为：
[0056]v1
＝f(p)
[0057]
请参阅图4，在另一实施例中，“可以通过以下步骤确定泄压阀排气速率”：在箱体内电池处于热失控状态的过程中，控制器控制气压传感器获取该电池热失控时间段内的失控气压值p1，绘制该段时间的失控气压曲线(参见图6)；根据失控气压曲线与初始气压值p0，计算并绘制出相对气压曲线，相对气压曲线即为失控气压曲线中的气压值与初始气压值p0之间的差值曲线；根据相对气压曲线以及预设的气压-排气速率之间的关系曲线，获取泄压阀对应于相对气压值p
δ
的排气速率曲线；其中，所述关系曲线表征所述泄压阀的排气速率与气压之间的对应关系。通过泄压阀对应于相对气压值p
δ
的排气速率曲线来获取泄压阀的排气速率适应于箱体内动态变化的气压环境，提高检测数据以及结果的精准性。
[0058]
步骤s2090：根据排气速率确定电池热失控时的产气速率。
[0059]
在一些实施例中，泄压阀的数量为一个时，电池热失控时的产气速率u与排气速率v1相等。
[0060]
在另一些实施例中，泄压阀的数量可以大于一个，电池热失控时的产气速率u与多个泄压阀的总排气速率v2相等。若泄压阀的数量为n，则根据失控气压值p1，需要确定n个泄压阀的排气速率v1。根据n个泄压阀的排气速率v1计算总排气速率v2，总排气速率v2即为：
[0061]v2
＝n
×v1
[0062]
再根据总排气速率v2确定电池热失控时的产气速率u，产气速率u即为：
[0063]
u＝n
×
f(p)
[0064]
在本实施例中，通过获取箱体内初始气压值p0和失控气压值p1，计算相对气压值p
δ
，根据相对气压值p
δ
确定泄压阀的排气速率v1，从而确定电池热失控的产气速率u。在测试过程中，还囊括了多个泄压阀情况下的电池热失控的产气速率u的确定，进一步提高测试结果的准确性。同时，在测试过程中，泄压阀用于将所述箱体的内腔与外界连通，当电池发生热失控时，其所产的气体会通过泄压阀泄露到外界，能够有效缓解箱体内的气压过大的情况。在设置电池热失控测试设备时预先计算电池的产气速率，选择对应于该产气速率的泄压阀的规格及数量，使泄压阀的数量与待测电池热失控状态下预估的产气速率相匹配，以此减小测试过程中泄压不及时发生事故的可能性。在本技术实施例所提供的测试方法的应用中，掌握较为准确的电池热失控产气速率u后，有利于合理地选择电池包的防爆阀的数量及规格，保证电池发生热失控时能安全泄压，最终确保电池系统安全。
[0065]
请参阅图7，基于上述电池热失控测试设备100，本技术还提供一种电池热失控测试装置300，电池热失控测试装置300应用于电池热失控测试设备100，用于确定电池热失控
时的产气速率。
[0066]
电池热失控测试装置300包括压力获取模块310、排气速率确定模块320以及产气速率确定模块330。压力获取模块310用于在放置于箱体内的电池处于热失控的情况下，获取箱体内的失控气压值p1；排气速率确定模块320用于根据失控气压值p1，确定泄压阀的排气速率v1；产气速率确定模块330用于根据排气速率v1，确定电池热失控时的产气速率u。
[0067]
在一些实施例中，压力获取模块310还用于根据失控气压值p1与初始气压值p0，计算相对气压值p
δ
，相对气压值p
δ
为失控气压值p1与初始气压值p0之间的差值。
[0068]
在一些实施例中，排气速率确定模块320还用于根据预设的气压-排气速率之间的映射关系，确定多个泄压阀50的总排气速率v2；根据相对气压曲线以及预设的气压-排气速率之间的关系曲线，获取泄压阀50对应于相对气压值p
δ
的排气速率曲线。
[0069]
在一些实施例中，产气速率确定模块330还用于在存在多个泄压阀50的情况下，根据总排气速率v2，确定电池热失控时的产气速率u。
[0070]
请参阅图8，基于上述电池热失控测试方法，本技术还提供一种计算机可读存储介质400。计算机可读存储介质400存储有处理器可执行的程序代码410，该程序代码410可被控制器70调用以执行上述电池热失控测试方法实施例中所描述的方法。
[0071]
计算机可读存储介质可以是诸如闪存、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)、eprom、硬盘或者rom之类的电子存储器。可选地，计算机可读存储介质包括非易失性计算机可读存储介质(non-transitory computer-readable storage medium)。计算机可读存储介质400具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。
[0072]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。