一种锂电池热失控预警方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锂电池热失控预警方法，其步骤至少包括：获取待监控电池的电池特征要素；根据电池特征要素，构建待监控电池的仿真模型；根据仿真模型，计算获得待监控电池的运行参数和机理参数，并构建运行参数和机理参数的参数映射关系；以及根据参数映射关系和机理参数，获取待监控电池的多指标预警结果。本发明专利技术提供一种锂电池热失控预警方法，能够对不同工况下出现的锂电池热失控安全问题进行判定识别，能有效降低误判率，节约锂电池热失控的监控成本。监控成本。监控成本。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池热失控预警方法及其系统


[0001]本专利技术属于电池安全
，特别涉及一种锂电池热失控预警方法及其系统。

技术介绍

[0002]锂离子电池安全事故的成因大多是热失控。锂离子电池热失控的主要原因有热滥用、电滥用和机械滥用，条件滥用会触发电池内部的副反应，导致温度升高直至热失控。热失控成因复杂，同时通过热失控实验研究热失控，不仅耗时耗力还存一定的安全风险。在即将发生热失控时，输出电压、电流等电特性参数无明显异常，通过监测分析这些预警参数并不能有效预警热失控。安全问题已经成为锂离子电池应用领域中关注焦点和亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种锂电池热失控预警方法及其系统，能够对不同工况下出现的锂电池热失控安全问题进行判定识别，能有效降低误判率，节约锂电池热失控的监控成本。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术提供的一种锂电池热失控预警方法，其步骤至少包括：
[0006]获取待监控电池的电池特征要素；
[0007]根据所述电池特征要素，构建所述待监控电池的仿真模型；
[0008]根据所述仿真模型，计算获得所述待监控电池的运行参数和机理参数，并构建所述运行参数和所述机理参数的参数映射关系；以及
[0009]根据所述参数映射关系和所述机理参数，获取所述待监控电池的多指标预警结果。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述仿真模型包括第一模型，根据所述待监控电池的电化学参数，构建所述第一模型。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述仿真模型包括第二模型，根据所述待监控电池的温度与电化学过程之间的关系，构建所述第二模型。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述仿真模型包括第三模型，根据所述待监控电池输出电压、工作电流、电池热量之间的关系，构建所述第三模型。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，构建所述仿真模型的步骤包括：
[0014]筛选和辨识模型参数，以提升模型精度；以及
[0015]通过电池实验验证模型精度，以更新所述模型参数。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述运行参数包括电池电压、压差、电流、内阻、温度、温升、温升速率。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述机理参数包括固相液相锂离子浓度梯度、活性物质微粒尺寸、固液电位、锂离子扩散速率、SEI膜厚度。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，在所述待监控电池的不同工况下，筛选所述运行参数和所述机理参数，获得不同工况下的预警特性指标，并根据所述预警特性指标的阈值获得所述多指标预警结果。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，根据所述多指标预警结果的数据融合结果，对所述待监控电池进行动态预警。
[0020]一种锂电池热失控预警系统，基于本专利技术所述的一种锂电池热失控预警方法，包括：
[0021]数据采集模块，采集待监控电池的电池特征要素对应的数值数据；
[0022]仿真建模模块，连接于所述数据采集模块，根据所述电池特征要素的数值数据，建立模拟所述待监控电池运行状态的仿真模型；
[0023]特征指标集构建模块，连接于所述数据采集模块和所述仿真建模模块，根据所述仿真模型，获取反应所述待监控电池运行状态的运行参数和机理参数，并构建所述运行参数和所述机理参数的映射关系，获得所述待监控电池不同工况下的预警特征指标集；
[0024]预警模块，连接于所述特征指标集构建模块，根据所述预警特征指标集，获取所述待监控电池热失控预警的多指标预警结果。
[0025]如上所述，本专利技术通过构建待监控电池的运行参数和机理参数的映射关系，在不同工况下，根据不同的预警指标对待监控电池的运行状态进行预警，预警准确率高，误判率低。本专利技术通过构建多个仿真模型以获取电池的运行参数，能在电池运行参数和机理参数之间构建完整全面的映射，提升了预警指标筛选的准确性，也提升了电池热失控监控的安全性。本专利技术通过将多指标预警结果进行融合，构建安全指标体系，能系统快速地对待监控电池的运行状态进行安全预警。本专利技术通过遗传等方法对仿真模型参数进行辨识和更新，提升了仿真模型的建模精度。
[0026]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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专利技术的一些实施例，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。
[0028]图1为锂电池热失控预警的方法流程图。
[0029]图2为仿真模型的构建流程图。
[0030]图3为通过第一模型获取适应度最优解的方法流程图。
[0031]图4为放电倍率为1/3C时，实测放电曲线和仿真放电曲线的对比误差图。
[0032]图5为放电倍率为1C时，实测放电曲线和仿真放电曲线的对比误差图。
[0033]图6为放电倍率为4/3C时，实测放电曲线和仿真放电曲线的对比误差图。
[0034]图7为放电倍率为1/3C、1C、4/3C时，仿真电压和实验测试电压的曲线拟合对比图。
[0035]图8为第二模型的耦合关系图。
[0036]图9为第二模型在放电倍率为1C、5/3C时，仿真电压和实验测试电压的曲线拟合对比图。
[0037]图10为第三模型的构建流程图。
[0038]图11为等效电路模型和传热模型的耦合关系图。
[0039]图12为等效电路模型的参数辨识流程图。
[0040]图13为1C放电倍率下电池模组的仿真电压和实验测试电压的对比图。
[0041]图14为1C放电倍率下，电池模组的仿真温度和实验测试温度的对比图。
[0042]图15为多指标预警结果进行数据融合的方法流程图。
[0043]图16为一种锂电池热失控预警系统的结构图。
[0044]图17为一种电子设备的结构原理框图。
[0045]图18为一种计算机可读存储介质的结构原理框图。
具体实施方式
[0046]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0047]锂电池发生热失控时，产热速度极快，无法有效传热、散热，导致其发生热失控后，电池将在极短时间内起火燃烧。并且，热失控发生的前期电池物理形状无明显变化，仅轻微膨胀，鼓包形变微弱，从外部观察往往难以察觉。热失控成因复杂，涉及电池的材料层级、电芯层级、系统层级，基于热失控的机理，将电压、电流、温度和释放气体作为特征故障信号来监测和检测锂离子电池是否存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池热失控预警方法，其特征在于，其步骤至少包括：获取待监控电池的电池特征要素；根据所述电池特征要素，构建所述待监控电池的仿真模型；根据所述仿真模型，计算获得所述待监控电池的运行参数和机理参数，并构建所述运行参数和所述机理参数的参数映射关系；以及根据所述参数映射关系和所述机理参数，获取所述待监控电池的多指标预警结果。2.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警方法，其特征在于，所述仿真模型包括第一模型，根据所述待监控电池的电化学参数，构建所述第一模型。3.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警方法，其特征在于，所述仿真模型包括第二模型，根据所述待监控电池的温度与电化学过程之间的关系，构建所述第二模型。4.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警方法，其特征在于，所述仿真模型包括第三模型，根据所述待监控电池输出电压、工作电流、电池热量之间的关系，构建所述第三模型。5.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警方法，其特征在于，构建所述仿真模型的步骤包括：筛选和辨识模型参数，以提升模型精度；以及通过电池实验验证模型精度，以更新所述模型参数。6.根据权利要求1所述的一种锂电池热失控预警方法，其特征在于，所述运行参数包括电池电压、压差、电流、内阻、温度、温升、温升速率。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘征宇，王可晴，黄威，谢娟，何慧娟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：