一种锂离子电池安全性管理方法及系统技术方案

本发明专利技术要解决的技术问题：传统方法评估锂离子电池安全性，是通过参考国际、国内标准中的短路、过充电、挤压等滥用测试，评估只有通过与否，对于均通过相关滥用测试的不同型号锂离子电池，无法判定哪种型号更安全。随着锂离子电池的使用，其寿命降低，其内部发热情况也随之变化。本发明专利技术提供一种锂离子电池安全性管理方法及系统，可实时计算出锂离子电池的热失控概率变化，当热失控概率达到一定值，可判定锂离子电池不可再使用，需被回收，解决了锂离子电池长期使用后无法评估其安全性的问题，也解决了均通过安全测试认证后不同型号锂离子安全性无法评估比较的问题。

A safety management method and system of lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池安全性管理方法及系统
本专利技术专利属于电动汽车动力电池安全评估领域。尤其涉及动力电池的热失控安全评估。
技术介绍
锂离子电池因其电压高、能量密度大、体积小、重量轻、绿色环保、寿命长等优点，被广泛应用于移动设备、电动汽车、电站储能等领域。且随着锂电池技术进步、性价比提升，在更广泛的领域中替代此前的铅酸电池应用领域。随着锂离子电池的应用领域更广泛，应用更多，锂离子电池安全性成为影响其应用的关键问题。安全性是制约高比能、大容量锂离子电池规模应用的重要技术问题，热失控是导致电池发生爆炸、燃烧等不安全行为的根本原因。为测试和评估锂离子电池的安全性，国内外锂离子电池标准如：《IEC62133》、《UL1642》、《UL2580》、《GB31485-2015》等标准，这些标准中规定了锂离子电池的短路、过充电、高温存储、挤压等安全测试的内容和方法。此类测试均采用滥用测试，评估电池起火与否，当两款电池均通过相关安全测试时，并不能通过测试结果判断哪款电池更安全。同时锂离子电池长期使用后，寿命老化，不能实时跟踪判定锂离子电池的安全性。
技术实现思路
针对
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种评估锂离子电池安全性的方法及系统，通过监测锂离子电池表面温度，仿真计算出其热失控概率，实时精确评估并管理锂离子电池的安全性。本专利技术提出一种锂离子电池安全性管理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取锂离子电池的以下参数值：隔离膜熔点温度Tr、锂离子电池厚度L、锂离子电池内部导热系数K、表面换热系数H；步骤二、将N个锂离子电池在常温Tamb环境下以1C倍率从0％SOC满充到100％SOC，同时监测各锂离子电池表面温度，锂离子电池充电过程中表面温度最大值记为Tsurf，环境温度记为Tamb；步骤三、按照以下公式计算各锂离子电池内部最高温度Tin：Tin＝Tsurf+(Tsurf-Tamb)*(L*H/2K)；步骤四、根据统计学公式计算各锂离子电池内部最高温度的均值μ和标准差δ；步骤五、按照以下公式计算锂离子电池的热失控概率值：F(Tr,μ,δ)＝{1-[1/(2π*δ)]*exp[-(Tr-μ)2/(2*δ2)]}*100％；步骤六、基于步骤五计算出来的热失控概率值输出锂离子电池的安全性评估值。本专利技术还提出一种锂离子电池安全性管理系统，其特征在于，包括参数获取单元、锂离子电池充电单元、温度监测单元、计算单元和输出单元，其中，所述参数获取单元用于获取锂离子电池的以下参数值：隔离膜熔点温度Tr、锂离子电池厚度L、锂离子电池内部导热系数K、表面换热系数H；所述锂离子电池充电单元用于对N个锂离子电池进行充电，使其在常温Tamb环境下以1C倍率从0％SOC满充到100％SOC；所述温度监测单元用于对所述充电过程中的锂离子电池表面温度进行监测，每个锂离子电池在充电过程中的温度最大值记为Tsurf，并记录环境温度Tamb；所述计算单元用于按照以下公式计算各锂离子电池内部最高温度Tin：Tin＝Tsurf+(Tsurf-Tamb)*(L*H/2K)，同时根据统计学公式计算N个锂离子电池内部最高温度的均值μ和标准差δ，并根据以下公式计算锂离子电池的热失控概率值：F(Tr,μ,δ)＝{1-[1/(2π*δ)]*exp[-(Tr-μ)2/(2*δ2)]}*100％；所述输出单元基于所述计算出来的热失控概率值输出锂离子电池的安全性评估值。本专利技术通过监测锂离子电池表面温度，仿真计算锂离子电池内部最高温度，并根据此锂离子电池隔离膜熔解温度，应用概率算法计算锂离子电池热失控概率，通过热失控概率判断锂离子电池的安全性。按照本专利技术的方法，能够实时跟踪判定锂离子电池的安全性。附图说明图1为本专利技术提出的方法流程图。图2为本专利技术提出的系统流程图。图3为锂离子电池中心温度与表面温度示意图。具体实施方式锂离子电池通过相关标准安全检测，排除滥用情况后，可能的热失控，主要是由于锂离子电池内部温度过高，导致隔离膜温度过高熔解，从而发生急剧的内部短路，造成锂离子电池热失控。锂离子电池型号和使用条件确定情况下，锂离子电池的内部材料导热系数、表面换热系数、外部环境温度是已知值，锂离子电池表面温度最高值由监测系统监控所得，根据仿真算法计算，可计算出锂离子电池内部最高温度。锂离子电池内部所用隔离膜由于原料和工艺的不同，它的热稳定性也有所不同。聚丙烯(PP)材料的隔离膜熔点在160℃左右，聚乙烯(PE)材料的隔离膜熔点在130℃左右，多层隔离膜的熔点与其组成成分有关系，锂离子电池隔离膜熔解温度可以由锂离子电池供应商提供。同款锂离子电池在相同使用条件下，其内部最高温度为泊松分布，根据其温度中心值与锂离子电池隔离膜熔解温度，通过计算锂离子电池中心温度在锂离子电池隔离膜熔解温度以下的累积概率，可计算出锂离子电池热失控概率。如图1所示，本专利技术提供一种锂离子电池安全性管理方法，包括以下步骤：步骤一、获取锂离子电池的以下参数值：隔离膜熔点温度Tr、锂离子电池厚度L、锂离子电池内部导热系数K、表面换热系数H；步骤二、将N个锂离子电池在常温Tamb环境下以1C倍率从0％SOC满充到100％SOC，同时监测各锂离子电池表面温度，锂离子电池充电过程中表面温度最大值记为Tsurf，环境温度记为Tamb；步骤三、按照下面公式(1)计算各锂离子电池内部最高温度Tin：Tin＝Tsurf+(Tsurf-Tamb)*(L*H/2K)公式(1)步骤四、根据统计学公式计算各锂离子电池内部最高温度的均值μ和标准差δ；步骤五、按照下面公式(2)计算锂离子电池的热失控概率值：F(Tr,μ,δ)＝{1-[1/(2π*δ)]*exp[-(Tr-μ)2/(2*δ2)]}*100％公式(2)步骤六、基于步骤五计算出来的热失控概率值输出锂离子电池的安全性评估值。如图2所示，本专利技术还提供一种锂离子电池安全管理系统，包括参数获取单元、锂离子电池充电单元、温度监测单元、计算单元和输出单元，其中，所述参数获取单元用于获取锂离子电池的以下参数值：隔离膜熔点温度Tr、锂离子电池厚度L、锂离子电池内部导热系数K、表面换热系数H；所述锂离子电池充电单元用于对N个锂离子电池进行充电，使其在常温Tamb环境下以1C倍率从0％SOC满充到100％SOC；所述温度监测单元用于对所述充电过程中的锂离子电池表面温度进行监测，每个锂离子电池在充电过程中的温度最大值记为Tsurf，并记录环境温度Tamb；所述计算单元用于按照以下公式计算各锂离子电池内部最高温度Tin：Tin＝Tsurf+(Tsurf-Tamb)*(L*H/2K)，同时根据统计学公式计算N个锂离子电池内部最高温度的均值μ和标准差δ，并根据以下公式计算锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池安全性管理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、获取锂离子电池的以下参数值：隔离膜熔点温度T

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池安全性管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、获取锂离子电池的以下参数值：隔离膜熔点温度Tr、锂离子电池厚度L、锂离子电池内部导热系数K、表面换热系数H；
步骤二、将N个锂离子电池在常温Tamb环境下以1C倍率从0％SOC满充到100％SOC，同时监测各锂离子电池表面温度，锂离子电池充电过程中表面温度最大值记为Tsurf，环境温度记为Tamb；
步骤三、按照以下公式计算各锂离子电池内部最高温度Tin：
Tin＝Tsurf+(Tsurf-Tamb)*(L*H/2K)；
步骤四、根据统计学公式计算各锂离子电池内部最高温度的均值μ和标准差δ；
步骤五、按照以下公式计算锂离子电池的热失控概率值：
F(Tr，μ，δ)＝{1-[1/(2π*δ)]*exp[-(Tr-μ)2/(2*δ2)]}*100％；
步骤六、基于步骤五计算出来的热失控概率值输出锂离子电池的安全性评估值。


2.一种锂离子电池安全性管理系统，其特征在于，包括参数获取单元、...

【专利技术属性】
技术研发人员：余修涛，朱蕾，卢甲，乔雪，常勇杰，
申请(专利权)人：陕西汽车集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61