[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

本發明提供了一種鋰離子電池外部短路仿真方法，其包括以下步驟：S1、參數獲取步驟；S2、電路模型建立步驟，該電路模型包括串聯的發熱內阻和短路電阻；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，且基于已知的鋰離子電池初始電量的數據、鋰離子電池的電壓及內阻隨鋰離子電池剩余電量與初始電量的比值變化的數據，求解出短路電阻的電壓值及電流值隨短路時間的變化數據。本發明所述的鋰離子電池外部短路仿真方法，可節省大量研發成本，并可通過仿真結果對電池進行針對性的優化設計，從而使電池具有較好的安全性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別涉及一種鋰離子電池外部電路仿真方法。

背景技術

隨著人們環保意識的提高及國家的推廣，采用電能作為動力的新能源車輛越來越受到歡迎。鋰離子電池作為新能源車輛的“心臟”，其安全性能關系到車上人員的安全，因此其安全性能備受關注。在引起電池發生失效，甚至起火等危險狀況的原因中，短路是重要的原因之一，電池的短路包括內部短路和外部短路。

通過對電池短路過程的研究，可更好的了解短路過程，以在電池設計之初就對設計進行優化，提高鋰離子電池的安全性能。目前對電芯外部短路的研究主要是基于實物的研究，即通過將電池產品進行短路處理，來對電池的短路進行研究，不過鋰離子電池從設計到量產分為不同階段，如果對每個階段都選取一定數量的平行樣品進行測試，不僅會增加大量的產品成本，還會增加人力、物力的消耗，并且短路實驗對電芯造成的損傷是不可修復的，因此其成本會大大增加。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種鋰離子電池外部短路仿真測試方法，以能夠通過軟件仿真的方法對電池短路情況進行更為細致的研究，同時還能降低成本。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種鋰離子電池外部短路仿真方法，其包括以下步驟：

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。

進一步的，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，包裹各極組的殼體，以及布置于所述殼體上的正極柱和負極柱，還包括分別構成所述正極柱和所述負極柱與所述極組連接的連接件。

進一步的，還包括為幾何熱模型賦予材質步驟，所述正極柱及正極柱與所述極組之間的連接件被賦予鋁材質，所述負極柱及負極柱與所述極組之間的連接件被賦予銅箔材質，所述殼體被賦予鋁材質。

進一步的，還包括幾何熱模型熱量求解步驟，所述正極柱和所述負極柱構成所述幾何熱模型的熱源，且所述正極柱和所述負極柱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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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℃。

相對于現有技術，本發明具有以下優勢：