[发明专利]一种锂离子电池热失控蔓延模拟方法及装置

说明书

本发明为一种锂离子电池热失控蔓延模拟方法及装置，涉及一种锂离子电池热失控蔓延模拟方法和系统，该方法首先建立锂离子电池正常生热预测模型和锂离子电池热失控生热预测模型，再基于原边副边的无线能量传输原理设置用于模拟锂离子电池的模拟单体，然后利用建立生热模型对锂离子电池进行生热估计，再利用生热估计计算所述生热功率，利用锂离子电池生热功率计算生热电流，将计算的所述锂离子电池生热电流作为副边电流需求值来计算原边相应参数的期望值，进而对所述原边相应参数进行调节实现生热元件模拟生热，再通过获取的模拟单体表面或内部的温度分布判定热失控蔓延以完成锂离子电池热失控蔓延模拟验证，从而评估锂离子电池系统的安全性，实现锂离子电池模组热失控管控实验验证。

技术领域

本发明涉及电池安全领域，具体涉及一种锂离子电池热失控蔓延模拟方法及装置。

背景技术

锂离子电池的热失控问题是制约电动汽车行业产业化发展的关键问题，单体电池热失控可能导致热蔓延，从而导致热失控电池所在模组、电池箱甚至整车的安全问题，因而必须对热失控导致的热蔓延问题加以研究与评估。

当前多使用真实锂离子电池单体及模组来模拟热失控引发的热蔓延过程，但这种实验方法为破坏性实验，测试中使用的单体及模组不能够重复使用，且实验过程中产生的高温、火焰等过程可能引发安全问题；而纯模型仿真方法则难以准确模拟电池系统的温度分布，因此无法可靠评价电池模组的热蔓延问题。

发明内容

为了解决现有热失控蔓延过程的模拟多使用真实锂离子电池单体及模组导致不能重复使用且实验过程容易引发的安全问题，本发明了提供一种锂离子电池热失控蔓延模拟方法，通过无线能量传输控制的原边副边方式模拟锂离子电池的电池模组内某单体发生热失控，根据模拟单体的实际温度采样结果判定该热失控是否会导致热蔓延，从而评估锂离子电池系统的安全性，实现锂离子电池模组热失控管控实验验证。本发明还涉及一种锂离子电池热失控蔓延模拟系统。

本发明技术方案如下：

一种锂离子电池热失控蔓延模拟方法，其特征在于，所述方法基于锂离子电池电化学反应原理并结合锂离子电池电化学反应过程中的热源以及锂离子电池生热机理分别建立锂离子电池正常生热预测模型和锂离子电池热失控生热预测模型，再基于原边副边的无线能量传输原理利用副边及生热元件所在回路分别模拟正常工作下锂离子电池的模拟单体和热失控下锂离子电池的模拟单体，然后利用建立的锂离子电池正常生热预测模型或锂离子电池热失控生热预测模型对锂离子电池进行生热估计，再利用所述生热估计计算所述锂离子电池生热功率，利用所述锂离子电池生热功率计算所述锂离子电池生热电流，将计算的所述锂离子电池生热电流作为副边电流需求值来计算原边相应参数的期望值，进而对所述原边相应参数进行调节实现生热元件模拟生热，再通过获取的模拟单体表面或内部的温度分布判定热失控蔓延以完成锂离子电池热失控蔓延模拟验证。

优选地，所述方法基于锂离子电池电化学反应原理利用锂离子电池SOC、锂离子电池SOH、锂离子电池外形和电池标称电压并结合锂离子电池电化学反应过程中的包括电阻热、极耳热和/或可逆热的若干热源以及锂离子电池生热机理建立锂离子电池电化学模型、锂离子电池产热传热模型和锂离子电池老化模型再进一步耦合为三维电化学-热-机耦合模型，所述三维电化学-热-机耦合模型包括锂离子电池正常生热预测模型和锂离子电池热失控生热预测模型。

优选地，所述方法利用建立的锂离子电池正常生热预测模型进行锂离子电池正常生热估计或利用建立的锂离子电池热失控生热预测模型进行锂离子电池热失控生热估计，在进行生热估计后，将所述生热估计结合温度云图采用微积分原理计算所述锂离子电池正常工作的生热功率或锂离子电池热失控时的生热功率。

优选地，所述方法按照所需要模拟的锂离子电池模组将构建的若干模拟单体组件排列，各模拟单体内的生热元件的生热均通过各自对应的原边进行调节控制。

优选地，所述方法将组件排列的各模拟单体之间设置阻燃材料，进而在判定热失控蔓延时验证阻燃材料对热失控蔓延的阻碍性能。