锂离子电池热失控早期预警方法技术

本发明专利技术提出了一种锂离子电池热失控早期预警方法，包括以下步骤：步骤一：对锂离子电池进行模拟仿真，获取所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和形变数据，并建立电池温度分布模型；步骤二：在电池温度分布模型中，确定锂离子电池正常使用时的表面温度最高点P1和表面温度最低点P2的位置；步骤三：通过监测装置实时监测锂离子电池在使用过程中的P1和P2之间的温度差ΔT和形变差Δd；步骤四：根据预设条件判断所述锂离子电池的运行状态。通过电池本体最大温差和壳体形变联合使用，可有效的进行电池热失控早期监测。通过条件逻辑判断，对电池热失控的可能性进行判断，准确率高。

Early warning method for thermal runaway of lithium ion battery

The invention provides an early warning method for thermal runaway of lithium-ion battery, which comprises the following steps: Step 1: simulate the lithium-ion battery, obtain the shell surface temperature data and deformation data of the lithium-ion battery during the normal charging and discharging of the lithium-ion battery and at the moment when the overcharge thermal runaway occurs, and establish the battery temperature distribution model; step 2: model the temperature distribution of the battery In, determine the position of the highest surface temperature P1 and the lowest surface temperature P2 of the lithium-ion battery in normal use; step 3: real-time monitor the temperature difference \u0394 T and deformation difference \u0394 d between P1 and P2 of the lithium-ion battery in use through the monitoring device; step 4: judge the operation state of the lithium-ion battery according to the preset conditions. Through the combination of the maximum temperature difference of the battery body and the shell shape change, the early monitoring of the thermal runaway of the battery can be carried out effectively. Through the condition logic judgment, the possibility of battery thermal runaway is judged with high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池热失控早期预警方法
本专利技术涉及锂电池安全监控
，具体而言，涉及一种锂离子电池热失控早期预警方法。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长等优点，其作为储能载体的应用越来越多，不仅在各类电子消费品中得到广泛应用，目前也广泛应用于电动汽车、电化学储能等领域。然而，锂离子电池不仅会由于滥用(如过充、过热)、制造缺陷(如内短路、封装破损)等因素出现安全问题，还会在正常使用过程中由于散热问题出现电池本身温度分布不均匀，局部温度过高等情况，造成电池内短路，继而产生热失控。现有技术中的锂电池储能系统中对温度的监测取正负极耳处温度，该处温度并不能准确反映电池本身的温度情况及温度分部，因此亟需一种可以准确反映电池本身温度分布的方法及基于该方法进行锂离子电池热失控早期预警的措施。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种锂离子电池热失控早期预警方法，旨在解决如何有效的进行锂离子电池热失控早期预警，以防止电池热失控过后对储能系统的火灾危害的问题。一个方面，本专利技术提出了一种锂离子电池热失控早期预警方法，包括以下步骤：步骤一：对锂离子电池进行模拟仿真，获取所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和所述锂离子电池的壳体形变数据，并根据获取的所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和所述锂离子电池的形变数据建立电池模型；步骤二：在所述电池模型中，确定所述锂离子电池正常使用时的表面温度最高点P1和表面温度最低点P2；根据所述P1和P2，获取所述P1和P2之间的温度差ΔT1、获取所述P1和P2之间过充热失控瞬间的所述锂离子电池的表面温度差ΔT2、以及获取所述P1和P2之间的所述锂离子电池过充热失控瞬间的壳体形变量Δd1；步骤三：实时监测所述锂离子电池在使用过程中的所述P1和P2之间的温度差ΔT和形变差Δd；步骤四：根据所述ΔT1、ΔT2、Δd1、ΔT和Δd确定预设条件，根据所述预设条件判断所述锂离子电池的运行状态，并判断所述锂离子电池是否处于热失控的前期。进一步地，在所述步骤四中，当判断所述锂离子电池进处于热失控的前期时，停止电池工作，并将报警信号传输给消防系统，开启所述消防系统，以对所述锂离子电池进行降温。进一步地，在所述步骤二中，当确定所述P1和P2之后，验证所述P1和P2的准确性。进一步地，所述预设条件包括第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件，所述根据预设条件判断所述锂离子电池的运行状态包括：当所述锂离子电池满足所述第一预设条件时，判断所述锂离子电池处于正常工作状态；当所述锂离子电池满足所述第二预设条件时，判断所述锂离子电池有热失控的风险；当所述锂离子电池满足所述第三预设条件时，判断所述锂离子电池处于热失控前期。进一步地，所述第一预设条件为：所述锂离子电池满足第一温度约束：ΔT＜x1×ΔT1及所述锂离子电池满足第一形变约束：Δd＜y1×Δd1；其中，x1的取值范围为0.6～1，y1的取值范围为0.1～0.3。进一步地，所述第二预设条件为：所述锂离子电池满足第二温度约束：x2×ΔT1≥ΔT≥x3×ΔT1或所述锂离子电池满足第二形变约束：y2×Δd1≥Δd≥y3×Δd1；其中，x2的取值范围为1.5～1.8，x3的取值范围为1～1.5，y2的取值范围为0.4～0.5，y3的取值范围为0.3～0.4。进一步地，所述第三预设条件为：所述锂离子电池满足第三温度约束：ΔT＞x4×ΔT1或所述锂离子电池满足第三形变约束：Δd＞y4×Δd1；其中，x4的取值范围为0.8～1，y4的取值范围为0.5～0.6。进一步地，所述预设条件还包括第四预设条件，所述根据预设条件判断所述锂离子电池的运行状态包括：当所述锂离子电池满足所述第四预设条件时，判断所述锂离子电池处于热失控状态。进一步地，所述第四预设条件为：所述锂离子电池满足第四温度约束：ΔT≥x5×ΔT2或所述锂离子电池满足第四形变约束：Δd≥y5×Δd1；其中，x5＞1，y5＞0.7。进一步地，在所述步骤三中，通过监测装置实时监测所述锂离子电池在使用过程中的所述P1和P2之间的温度差ΔT和形变差Δd；所述监测装置包括温度传感器和形变传感器，通过所述温度传感器采集所述锂离子电池的温度数据，通过所述形变传感器采集所述锂离子电池的形变数据。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术的方法通过对锂离子电池进行模拟仿真以建立电池模型，在电池模型中获取锂离子电池正常运行和热失控瞬间的温度数据和壳体形变数据以确定预设条件，并实时监测锂离子电池在正常使用时的温度差和形变差，将温度差和形变差与预设条件进行比对，根据比对结果以判断锂离子电池在正常使用时运行状态，并在锂离子电池正常使用时能够有效地进行锂离子电池的热失控早期监测，防止锂离子电池出现热失控的情况，提高了锂离子电池运行时的安全性能。通过模拟仿真准确定位电池的温度监测点和形变测量点，综合考虑了电池电解液汽化导致的壳体正常形变，通过监测量与预设量的对比，可在锂电池温度过高、防爆阀破裂前及时对电池状态做出预判，调节电池储能系统的工作状态，并将预警信号传输给报警器，可提醒使用人员电池热失控风险。进一步地，通过电池本体最大温差和壳体形变联合使用，可有效的进行电池热失控早期监测。通过条件逻辑判断，对电池热失控的可能性进行判断，准确率高，避免了气体检测和单一温度监测的滞后性。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的锂离子电池热失控早期预警方法的流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。参阅图1所示，本实施例提功了一种锂离子电池热失控早期预警方法，包括以下步骤：步骤一S101：对锂离子电池进行模拟仿真，获取所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和所述锂离子电池的壳体形变数据，并根据获取的所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和所述锂离子电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池热失控早期预警方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：对锂离子电池进行模拟仿真，获取所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和所述锂离子电池的壳体形变数据，并根据获取的所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和所述锂离子电池的形变数据建立电池模型；/n步骤二：在所述电池模型中，确定所述锂离子电池正常使用时的表面温度最高点P1和表面温度最低点P2；根据所述P1和P2，获取所述P1和P2之间的温度差ΔT1、获取所述P1和P2之间过充热失控瞬间的所述锂离子电池的表面温度差ΔT2、以及获取所述P1和P2之间的所述锂离子电池过充热失控瞬间的壳体形变量Δd1；/n步骤三：实时监测所述锂离子电池在使用过程中的所述P1和P2之间的温度差ΔT和形变差Δd；/n步骤四：根据所述ΔT1、ΔT2、Δd1、ΔT和Δd确定预设条件，根据所述预设条件判断所述锂离子电池的运行状态，并判断所述锂离子电池是否处于热失控的前期。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池热失控早期预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对锂离子电池进行模拟仿真，获取所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和所述锂离子电池的壳体形变数据，并根据获取的所述锂离子电池正常充放电时及过充热失控瞬间的锂离子电池的壳体表面温度数据和所述锂离子电池的形变数据建立电池模型；
步骤二：在所述电池模型中，确定所述锂离子电池正常使用时的表面温度最高点P1和表面温度最低点P2；根据所述P1和P2，获取所述P1和P2之间的温度差ΔT1、获取所述P1和P2之间过充热失控瞬间的所述锂离子电池的表面温度差ΔT2、以及获取所述P1和P2之间的所述锂离子电池过充热失控瞬间的壳体形变量Δd1；
步骤三：实时监测所述锂离子电池在使用过程中的所述P1和P2之间的温度差ΔT和形变差Δd；
步骤四：根据所述ΔT1、ΔT2、Δd1、ΔT和Δd确定预设条件，根据所述预设条件判断所述锂离子电池的运行状态，并判断所述锂离子电池是否处于热失控的前期。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池热失控早期预警方法，其特征在于，在所述步骤四中，当判断所述锂离子电池进处于热失控的前期时，停止电池工作，并将报警信号传输给消防系统，开启所述消防系统，以对所述锂离子电池进行降温。


3.根据权利要求1所述的锂离子电池热失控早期预警方法，其特征在于，在所述步骤二中，当确定所述P1和P2之后，验证所述P1和P2的准确性。


4.根据权利要求2所述的锂离子电池热失控早期预警方法，其特征在于，所述预设条件包括第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件，
所述根据预设条件判断所述锂离子电池的运行状态包括：
当所述锂离子电池满足所述第一预设条件时，判断所述锂离子电池处于正常工作状态；
当所述锂离子电池满足所述第二预设条件时，判断所述锂离子电池有热失控的风险；
当所述锂离子电池满足所述第三预设条件时，判断所述锂离子电池处于热失控前期。


5.根据权利要求4所述的锂离子电池热失控早期预警方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，王康康，高飞，刘伟，张明杰，郑浩，惠娜，刘皓，范茂松，宋玉梅，王凯丰，耿萌萌，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，国网安徽省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11