锂电池系统热失控蔓延判断方法及其评估方法、装置与流程

本发明属于锂电池安全性能检测，具体涉及锂电池系统热失控蔓延判断方法及其评估方法、装置。

背景技术：

1、锂离子电池在新能源技术领域具有广泛的应用，由于锂离子电池本身的特性，发生热失控时会引起一系列连锁放热反应，导致温度在短时间内快速升高，锂离子电池结构受到不可逆的破坏，因此避免锂离子电池热失控具有重要意义。

2、为了解决上述问题，发明公布号为cn 115828541a的中国发明专利提出了一种基于热失控蔓延仿真的锂离子电池防护设计方法，通过提出的检测、建模与仿真过程对热失控防护设计进行改进，从而避免电池热失控的蔓延。但目前仿真软件对于电池是否发生热失控的判定方式较为单一，多选用平均温度、最高温度等某一个参数进行判定，参数选取不够精确，且仿真过程的建模计算时间较长。另外，通常情况下对锂电池系统进行评估时，热失控情况也是评价其的一项指标，如果直接将该方法应用于锂电池系统的评估，同样会出现结果不精确、过程耗时长的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锂电池系统热失控蔓延判断方法及装置，用以解决对锂离子电池系统热失控蔓延情况判断不够精确且耗时长的问题；还提供了一种锂电池系统评估方法及装置，用以解决锂离子电池系统防护评估方法结果不够精确且耗时较长的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂电池系统热失控蔓延判断方法，包括以下步骤：

3、获取受体电池的净吸热量，当受体电池净吸热量大于电池热失控净吸热量阈值时，或当受体电池净吸热量大于电池热失控净吸热量阈值且受体电池受热面最高温度大于电池热失控温度阈值时，判定受体电池发生热失控；所述受体电池净吸热量由受体电池从热失控电池处吸入热量减去往其他电池处导出热量得出。

4、进一步地，所述受体电池受热面最高温度为受体电池受热面温度最大值，受体电池受热面温度的计算方法为：

5、式中， t受为当前时刻的电池受热面温度； t0受为当前时刻之前某时刻的电池受热面温度，k为系数，θ为电池厚度方向热阻， q净为当前时刻之间某时刻和当前时刻之间的时间段内的净吸热量，c为电池比热容， m为电池重量。

6、进一步地，所述受体电池净吸热量和电池热失控净吸热量阈值均为动态值，且随着时间和加热功率而变化。

7、进一步地，所述电池热失控温度阈值为外部热源输入下电池发生热失控时的大面最高温度。

8、进一步地，所述受体电池从热失控电池处吸入热量包括从受体电池的顶部、侧部、大面和底部吸入的热量，所述受体电池往其他电池处导出热量包括从受体电池的顶部、侧部、大面和底部导出的热量。

9、本发明为改进型发明创造，其有益效果为：本发明的锂电池系统热失控蔓延判断方法，方案一将受体电池的净吸热量作为判断锂电池系统是否出现热失控的条件，相较于最高温度或平均温度，能够更准确地反映锂电池系统的热量传递情况，更准确的判断锂电池系统是否出现热失控，作为本发明的另一个方案将净吸热量和受体电池最高温度同时作为判定条件，避免了单一条件的误差，使得对锂电池热失控情况的判断更加精确，进一步提升了判断精度。

10、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种锂电池系统热失控蔓延判断装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中的程序以实现如锂电池系统热失控蔓延判断方法所述的判断方法，以实现与本发明的锂电池系统热失控蔓延判断方法相同的有益效果。

11、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种锂电池系统评估方法，包括如下步骤：

12、1）获取受体电池的净吸热量，当受体电池净吸热量大于电池热失控净吸热量阈值时，或当受体电池净吸热量大于电池热失控净吸热量阈值且受体电池受热面最高温度大于电池热失控温度阈值时，判定受体电池发生热失控；所述受体电池净吸热量由受体电池从热失控电池处吸入热量减去往其他电池处导出热量得出；

13、2）当判断结果为受体电池热失控时，对锂电池系统进行调整。

14、进一步地，所述受体电池受热面最高温度为受体电池受热面温度最大值，受体电池受热面温度的计算方法为：

15、式中， t受为当前时刻的电池受热面温度； t0受为当前时刻之前某时刻的电池受热面温度，k为系数，θ为电池厚度方向热阻， q净为当前时刻之间某时刻和当前时刻之间的时间段内的净吸热量，c为电池比热容， m为电池重量。

16、进一步地，所述受体电池净吸热量和电池热失控净吸热量阈值均为动态值，随着时间和加热功率而变化。

17、进一步地，所述电池热失控温度阈值为外部热源输入下电池发生热失控时的大面最高温度。

18、进一步地，所述受体电池从热失控电池处吸入热量包括从顶部、侧部、大面和底部吸入的热量，所述受体电池往其他电池处导出热量包括从顶部、侧部、大面和底部导出的热量。

19、本发明为改进型发明创造，其有益效果为：本发明的锂电池系统评估方法，方案一将受体电池的净吸热量作为判断锂电池系统是否出现热失控的条件，相较于最高温度或平均温度，能够更准确地反映锂电池系统的热量传递情况，更准确的判断锂电池系统是否出现热失控，作为本发明的另一个方案将净吸热量和受体电池最高温度同时作为判定条件，避免了单一条件的误差，使得对锂电池热失控情况的判断更加精确，进一步提升了判断精度；然后根据热失控蔓延的判断结果，对电池系统进行优化，使得电池系统更能满足热失控蔓延抑制的要求，直接使用相关参数进行运算即可得出结果，不需要建立三维模型，省去了建模步骤，缩短了设计时间，提升了效率。

20、为了解决上述技术问题，本发明还提供一种锂电池系统评估装置，所述处理器用于执行存储器中的程序以实现如本发明的锂电池系统评估方法所述的评估方法，以实现与本发明的锂电池系统评估方法相同的有益效果。

技术特征：

1.一种锂电池系统热失控蔓延判断方法，其特征在于，包括以下步骤：获取受体电池的净吸热量，当受体电池净吸热量大于电池热失控净吸热量阈值时，或当受体电池净吸热量大于电池热失控净吸热量阈值且受体电池受热面最高温度大于电池热失控温度阈值时，判定受体电池发生热失控；所述受体电池净吸热量由受体电池从热失控电池处吸入热量减去往其他电池处导出热量得出。

2.根据权利要求1所述的锂电池系统热失控蔓延判断方法，其特征在于，所述受体电池受热面最高温度为受体电池受热面温度最大值，受体电池受热面温度的计算方法为：

3.根据权利要求1所述的锂电池系统热失控蔓延判断方法，其特征在于，所述受体电池净吸热量和电池热失控净吸热量阈值均为动态值，且随着时间和加热功率而变化。

4.根据权利要求1所述的锂电池系统热失控蔓延判断方法，其特征在于，所述电池热失控温度阈值为外部热源输入下电池发生热失控时的大面最高温度。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的锂电池系统热失控蔓延判断方法，其特征在于，所述受体电池从热失控电池处吸入热量包括从受体电池的顶部、侧部、大面和底部吸入的热量，所述受体电池往其他电池处导出热量包括从受体电池的顶部、侧部、大面和底部导出的热量。

6.一种锂电池系统热失控蔓延判断装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中的程序以实现如权利要求1-5任意一项所述的锂电池系统热失控蔓延判断方法。

7.一种锂电池系统评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的锂电池系统评估方法，其特征在于，所述受体电池受热面最高温度为受体电池受热面温度最大值，受体电池受热面温度的计算方法为：

9.根据权利要求7所述的锂电池系统评估方法，其特征在于，所述受体电池净吸热量和电池热失控净吸热量阈值均为动态值，随着时间和加热功率而变化。

10.根据权利要求7所述的锂电池系统评估方法，其特征在于，所述电池热失控温度阈值为外部热源输入下电池发生热失控时的大面最高温度。

11.根据权利要求7-10任意一项所述的锂电池系统评估方法，其特征在于，所述受体电池从热失控电池处吸入热量包括从顶部、侧部、大面和底部吸入的热量，所述受体电池往其他电池处导出热量包括从顶部、侧部、大面和底部导出的热量。

12.一种锂电池系统评估装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中的程序以实现如权利要求7-11任意一项所述的锂电池系统评估方法。

技术总结
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及锂电池系统热失控蔓延判断方法及其评估方法、装置，一种锂电池系统热失控蔓延判断方法，当受体电池净吸热量大于电池热失控净吸热量阈值，或当受体电池净吸热量大于电池热失控净吸热量阈值且受体电池受热面最高温度大于电池热失控温度阈值时，判定受体电池发生热失控；所述受体电池净吸热量由受体电池从热失控电池处吸入热量和往其他电池处导出热量计算。该方法使用受体电池净吸热量进行判断，数据更加精准有效，避免了最高温度或平均温度判断条件中的误差，能够更加准确的反映出锂电池系统的热失控蔓延情况。

技术研发人员：常艳琴,曹勇,杨大鹏,王栋梁,杜智锋,杨丽萍,张贝贝
受保护的技术使用者：中航锂电（洛阳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20