[發(fā)明專(zhuān)利]一種圓柱型鋰離子電池模組內(nèi)熱失控傳播行為的預(yù)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011178643.7
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112307617A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王青松;翟宏舉;段強(qiáng)領(lǐng);孫金華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G01R31/36;G01N25/00;G01N25/18;G06F111/08;G06F119/02;G06F119/08
• 代理公司: 北京科迪生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

1.一種圓柱型鋰離子電池模組內(nèi)熱失控傳播行為的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟一，選擇要測(cè)試的圓柱形單體鋰離子電池，通過(guò)多次單體電池?zé)崾Э氐膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到電池?zé)崾Э馗怕孰S溫度變化的函數(shù)；

步驟二，通過(guò)等效傳熱實(shí)驗(yàn)得到單體鋰離子電池的整體比熱容；

步驟三，通過(guò)加熱棒加熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定模組熱失控傳播模型的初始溫度分布狀態(tài)；

步驟四，通過(guò)等效傳熱實(shí)驗(yàn)，得到單體電池?zé)崾Э剡^(guò)程中對(duì)模組內(nèi)不同位置電池的熱量傳遞值大小，進(jìn)而得到熱量傳遞值對(duì)于電池間距的函數(shù)；

步驟五，通過(guò)不同排列方式的等效傳熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果及傳熱方程理論計(jì)算得到熱失控電池通過(guò)熱輻射方式傳遞給模組內(nèi)其它位置電池的熱量及占總傳熱量的比率，進(jìn)而引入輻射溫差修正系數(shù)和導(dǎo)熱對(duì)流溫差修正系數(shù)；

步驟六，確定初始熱失控電池在模組內(nèi)的位置并觸發(fā)熱失控；

步驟七，通過(guò)熱量傳遞計(jì)算得到模組內(nèi)其他電池的當(dāng)前溫度；

步驟八，判斷模組內(nèi)是否存在電池?zé)崾Э馗怕蚀笥?，即電池溫度大于熱失控傳播閾值溫度下限T^*，或是否存在多個(gè)電池?zé)崾Э馗怕释瑫r(shí)大于1；

步驟九，重復(fù)步驟七進(jìn)行熱量傳遞計(jì)算，直至達(dá)到熱失控傳播的終止條件，模組內(nèi)所有電池全部發(fā)生熱失控或模組內(nèi)其他熱失控概率均為0；

步驟十，確定模組內(nèi)熱失控傳播路徑及其概率值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池模組內(nèi)熱失控傳播行為的預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟五具體包括：利用不同排列方式的等效傳熱實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取單電池?zé)崾Э貙?duì)模組內(nèi)其它位置電池的傳熱量并得到熱量傳遞對(duì)于電池間距離的函數(shù)，通過(guò)熱失控累積概率函數(shù)將電池表面溫度與熱失控概率聯(lián)系，通過(guò)計(jì)算熱失控電池對(duì)其它電池的輻射換熱量大小得到不同位置的輻射換熱溫差修正系數(shù)以及導(dǎo)熱對(duì)流溫差修正系數(shù)，對(duì)電池間熱量傳遞結(jié)果進(jìn)行修正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池模組內(nèi)熱失控傳播行為的預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟八具體包括：針對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上熱失控發(fā)生概率相同且小于1的情況，指定其中一塊單電池作為下一階段熱失控電池；針對(duì)多個(gè)電池同時(shí)發(fā)生熱失控的情況，根據(jù)單電池發(fā)生熱失控時(shí)溫度由高到低排序，依次發(fā)生熱失控并進(jìn)行熱量傳遞的計(jì)算；已熱失控電池不再參與熱量傳遞的計(jì)算。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種圓柱型鋰離子電池模組內(nèi)熱失控傳播行為的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟二具體包括：通過(guò)等效傳熱實(shí)驗(yàn)得到電池的整體比熱容，實(shí)驗(yàn)鋁棒尺寸與電池相同，且鋁棒、電池與加熱棒無(wú)間隔對(duì)稱(chēng)放置，假設(shè)相同時(shí)間內(nèi)鋁棒、電池接收熱量相同，通過(guò)熱電偶對(duì)電池、鋁棒進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，得到鋁棒在一定時(shí)間內(nèi)所接收熱量值大小，在已知鋁棒比熱容的前提下獲得電池整體比熱容大小。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種圓柱型鋰離子電池模組內(nèi)熱失控傳播行為的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟七包括：

模組內(nèi)熱失控電池對(duì)相鄰位置電池、對(duì)角位置電池以及其它位置電池的傳熱量均采用修正后的熱量傳遞計(jì)算公式得到，對(duì)于多個(gè)電池同時(shí)發(fā)生熱失控的情況，按照熱失控時(shí)電池溫度的高低進(jìn)行依次排序，由高到低依次發(fā)生熱失控并進(jìn)行熱量的傳遞的計(jì)算，且假設(shè)電池表面發(fā)射率不隨溫度變化，假設(shè)單電池的熱失控行為具有一致性，并利用集總熱容法對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種圓柱型鋰離子電池模組內(nèi)熱失控傳播行為的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，對(duì)模組內(nèi)最大概率熱失控傳播路徑或指定路徑的傳播概率進(jìn)行計(jì)算，得到不同初始位置的熱失控電池對(duì)熱失控傳播路徑及概率的影響。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池模組內(nèi)熱失控傳播行為的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，單體電池?zé)崾Э販囟乳撝迪孪轙^*為354.15K，上限為526.15K；

單體電池?zé)崾Э馗怕蔖_tr隨溫度T變換的計(jì)算公式為：