本公开涉及电池储能,尤其涉及一种电池热失控的预测方法及装置。
背景技术:
1、锂离子电池因其自放电率低、功率大、循环寿命长等优点,在储能系统中得到了广泛应用。然而,当热失控发生在电池中时,释放的能量会转移到周围的电池,导致电池温度升高。一旦超过热失控触发温度,随后的热失控发生,并且最终形成热失控传播,导致电池系统燃烧和爆炸等严重事故。
2、电池模组中的热失控传播涉及多个耦合的物理场,包括电化学、流体动力学和热力学现象,并容易受到电池状态、热管理系统等因素的影响。另外,电池不一致性、电池间距、热条件和测试各种参数的不确定性等因素也存在随机波动。电池各物理场简单经验模型仅通过实验简单拟合,准确度较低。有限元模型计算时间步长越短,计算精度越高,计算时间越长,较大的计算量难以满足实际应用。
技术实现思路
1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、本公开第一方面实施例提出了一种电池热失控的预测方法,包括:
3、基于电池状态评估模型,计算锂离子电池荷电状态与健康状态;
4、基于化学反应模型和所述荷电状态与健康状态,计算所述锂离子电池的总发热率;
5、基于电池热力学模型和所述总发热率,计算电池温度;
6、根据所述电池温度和压力信息,判断所述锂离子电池是否热失控。
7、本公开第二方面实施例提出了一种电池热失控的预测装置,包括:
8、第一计算模块,用于基于电池状态评估模型,计算锂离子电池荷电状态与健康状态;
9、第二计算模块,用于基于化学反应模型和所述荷电状态与健康状态,计算所述锂离子电池的总发热率;
10、第三计算模块,用于基于电池热力学模型和所述总发热率,计算电池温度;
11、判断模块,用于根据所述电池温度和压力信息,判断所述锂离子电池是否热失控。
12、本公开第三方面实施例提出了一种电子设备,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时,实现如本公开第一方面实施例提出的电池热失控的预测方法。
13、本公开第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例提出的电池热失控的预测方法。
14、本公开提供的电池热失控的预测方法、装置及电子设备,存在如下有益效果:
15、本公开实施例中,首先基于电池状态评估模型,计算锂离子电池荷电状态与健康状态,然后基于化学反应模型和所述荷电状态与健康状态,计算所述锂离子电池的总发热率,之后基于电池热力学模型和所述总发热率,计算电池温度,最后根据所述电池温度和压力信息,判断所述锂离子电池是否热失控。提出了一种新的多物理场耦合的热失控集总模型,在不影响精度的情况下降低计算负载。所提出模型考虑了阴极和阳极动力学参数与soc和soh的关系,提升了计算准确性。将简单而准确的喷口和喷出现象的控制方程与复杂而非线性的热力学相耦合,提升了计算鲁棒性。直接耦合了五种主要气体成分的化学反应来描述气体的形成,计算简单,也能有效考虑热失控的高度复杂和非线性现象。解决了电池热失控有限元模型非线性和复杂性较高、计算精度与计算工作量难以平衡的问题,通过考虑荷电状态和健康状态的演变、热力学、化学反应、压力演变、排气和喷射现象的简单耦合来预测热失控现象,估计热失控情况下电池温度和压力的演变。所提出模型可以反映热失控的基本机制,为电池管理系统设计提供参考。
16、本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本公开的实践了解到。
1.一种电池热失控的预测方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,其中,所述电池热力学模型为:
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述排气期间的质量变化mvent如下所示:
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述根据所述电池温度和压力信息,判断所述锂离子电池是否热失控之前,还包括:
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述确定多个气体成分所形成的第二压力,包括:
6.一种电池热失控的预测装置,其特征在于,包括:
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,其中,所述电池热力学模型为:
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述排气期间的质量变化mvent如下所示:
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述判断模块,还包括:
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述第二确定单元,具体用于: