[發明專利]鋰離子電池外部短路仿真方法

有效

• 申請號: 201910028510.2
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109815569B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 李峰宇;何見超;楊磊;陳森
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: G06F30/34
• 分類號: G06F30/34;G06F119/08
• 代理公司: 石家莊旭昌知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 13126
• 代理人: 雷瑩

1.一種鋰離子電池外部短路仿真方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、參數獲取步驟；

S2、電路模型建立步驟；建立將鋰離子電池等效為串接于電路中的發熱電阻的電路模型，且所述電路模型中還包括與所述發熱電阻串聯的短路電阻；

S3、求解步驟；基于步驟S1獲取的參數，并基于步驟S2所建立的電路模型關系，建立以鋰離子電池剩余電量為變量的偏微分方程，且基于已知的所述鋰離子電池初始電量的數據、所述鋰離子電池的電壓隨所述鋰離子電池剩余電量與初始電量的比值變化的數據以及所述鋰離子電池的電阻隨所述鋰離子電池剩余電量與初始電量的比值變化的數據，求解出所述短路電阻的電壓值及電流值隨短路時間的變化數據；

其中，步驟S3中，首先定義變量a＝q_c/q₀；

q_c為電芯剩余電量，q₀為電芯初始電量，a為荷電狀態SOC；

Is＝Ue(a)/(R(a)+R0)，U_S＝Ue(a)*R0/(R(a)+R0)；

Is、Us為短路時短路電阻R0兩端的電流和電壓，Ue和R分別為電芯的開路電壓OCV和電芯的內阻，該電芯的內阻與發熱電阻R的阻值相等；Ue(a)和R(a)分別表示在荷電狀態為a時，電芯的開路電壓OCV和電芯的內阻；

其次，在COMSOL軟件的PDE模塊定義剩余電量q_c為因變量，得到：

e_a為質量系數，d_a為阻尼系數，Γ為守恒通量，f為源相，當ea設置為1，da設置為1，Γ設置為0，源相f設置為-Is時，得到短路電流Is與剩余電量q_c及短路時間的關系：

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池外部短路仿真方法，其特征在于：還包括建立幾何熱模型步驟：所述幾何熱模型包括若干并列布置的極組(2)，包覆各所述極組的殼體(1)，以及布置于所述殼體上的正極柱(4)和負極柱(5)，還包括分別構成所述正極柱(4)和所述負極柱(5)與所述極組(2)連接的連接件(3)。

3.根據權利要求2所述的鋰離子電池外部短路仿真方法，其特征在于：還包括為幾何熱模型賦予材質步驟，所述正極柱(4)以及正極柱(4)與所述極組(2)之間的連接件(3)被賦予鋁材質，所述負極柱(5)以及所述負極柱(5)與所述極組(2)之間的連接件(3)被賦予銅箔材料，所述殼體(1)被賦予鋁材質。

4.根據權利要求3所述的鋰離子電池外部短路仿真方法，其特征在于：還包括幾何熱模型熱量求解步驟，所述正極柱(4)和所述負極柱(5)構成所述幾何熱模型的熱源，且所述正極柱(4)和所述負極柱(5)的功率之和隨短路時間變化的數據和等于步驟S3所得到的所述短路電阻的電壓值及電流值的乘積隨短路時間變化的數據。

5.根據權利要求4所述的鋰離子電池外部短路仿真方法，其特征在于：還包括熱通量設置步驟，該步驟用以建立所述幾何熱模型外部的空氣對流換熱模型。

6.根據權利要求1所述的鋰離子電池外部短路仿真方法，其特征在于：還包括鋰離子電池失效判定步驟，所述電池失效的判定條件為電池電壓等于2V。

7.根據權利要求1所述的鋰離子電池外部短路仿真方法，其特征在于：還包括鋰離子電池失效判定步驟，所述鋰離子電池失效的判定條件為設于所述鋰離子電池內部的隔膜的溫度達到130～140℃。