一种全固态电池的热安全仿真评估方法及装置与流程

本技术涉及全固态电池，尤其是涉及一种全固态电池的热安全仿真评估方法及装置。

背景技术：

1、随着动力电池向高能量密度和高安全性方向发展，全固态电池因采用固态电解质而受到广泛关注。对于高荷电状态下的全固态电池，热箱测试是评价其热安全性能的重要方式。然而，传统的热箱测试通常依据电芯表面温度、电压变化及测试后状态判断电芯是否满足安全要求，但全固态电池内部材料反应、固-固界面放热、核心温升以及高温自放电过程相互影响，仅依据外部监测数据难以准确反映电芯内部实际热安全响应。同时，材料热分析结果与电芯级热箱测试结果之间存在尺度差异，测试结果也容易受到升温条件、保温条件、换热条件及荷电状态变化的影响。

2、因此，亟需一种全固态电池的热安全仿真评估方法，以解决传统热箱测试过程中存在的难以准确评估全固态电池的热安全状态以及无法给出对应的优化方向的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种全固态电池的热安全仿真评估方法及装置，解决传统热箱测试过程中存在的难以准确评估全固态电池的热安全状态以及无法给出对应的优化方向的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种全固态电池的热安全仿真评估方法，该方法包括：获取目标全固态电池的电芯数据，以及目标全固态电池对应的热箱数据。根据电芯数据和热箱数据中的热箱工况数据，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的热安全预测数据。根据热箱数据中的热箱监测数据对热安全预测数据进行动态修正，得到反映目标全固态电池在热箱测试过程中实际热安全响应的热安全修正数据。其中，动态修正至少考虑高温环境下的化学自放电和/或副反应导致的容量消耗。根据热安全修正数据，确定目标全固态电池的热安全评估结果以及与热安全评估结果对应的热安全优化方向。

3、本技术实施例提供的全固态电池的热安全仿真评估方法，获取目标全固态电池的电芯数据以及对应的热箱数据，基于电芯数据和热箱数据中的热箱工况数据，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的热安全预测数据；根据热箱数据中的热箱监测数据对热安全预测数据进行修正，得到能够反映目标全固态电池在热箱测试过程中实际热安全响应的热安全修正数据；再根据热安全修正数据确定目标全固态电池的热安全评估结果以及与该热安全评估结果对应的热安全优化方向，从而能够在热箱测试条件下综合考虑电芯自身特性、热箱工况以及测试过程中的实际监测响应，对全固态电池的热安全状态进行仿真预测和动态修正，从而提高热安全评估结果的准确性，并能够进一步为材料热稳定性提升、电芯结构散热优化、热箱工况调整或安全阈值调整提供依据。

4、一种可能的实现方式，根据电芯数据和热箱数据中的热箱工况数据，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的热安全预测数据，包括：根据电芯数据，确定目标全固态电池对应的材料反应参数、电芯结构参数和初始荷电状态参数。根据热箱工况数据，确定热箱测试条件下的升温条件、保温条件和边界换热条件。根据材料反应参数和初始荷电状态参数，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的材料反应热源项。根据电芯结构参数、升温条件、保温条件、边界换热条件和材料反应热源项，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的核心温度预测数据、有效荷电状态预测数据和多热源产热预测数据。根据核心温度预测数据、有效荷电状态预测数据和多热源产热预测数据，生成热安全预测数据。

5、一种可能的实现方式，根据材料反应参数和初始荷电状态参数，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的材料反应热源项，包括：根据材料反应参数，确定目标全固态电池中各个材料反应热源对应的反应动力学参数和反应焓参数。反应动力学参数包括活化能、指前因子和反应级数。根据初始荷电状态参数，对各个材料反应热源对应的反应触发条件进行修正。根据修正后的反应触发条件、反应动力学参数和反应焓参数，确定各个材料反应热源在热箱测试过程中的反应转化率和瞬时产热速率。根据各个材料反应热源的反应转化率和瞬时产热速率，生成材料反应热源项。

6、一种可能的实现方式，根据电芯结构参数、升温条件、保温条件、边界换热条件和材料反应热源项，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的核心温度预测数据、有效荷电状态预测数据和多热源产热预测数据，包括：根据电芯结构参数、升温条件、保温条件和边界换热条件，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的电芯热响应条件。将材料反应热源项写入基于电芯热响应条件构建的热平衡计算方程，得到目标全固态电池在热箱测试过程中的核心温度预测数据、多热源产热预测数据和有效荷电状态预测数据。

7、一种可能的实现方式，将材料反应热源项写入基于电芯热响应条件构建的热平衡计算方程，得到目标全固态电池在热箱测试过程中的核心温度预测数据、多热源产热预测数据和有效荷电状态预测数据，包括：根据电芯热响应条件，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的热容量参数、热传导参数、热箱加热条件和散热条件。将材料反应热源项写入热平衡计算方程，并根据热容量参数、热传导参数、热箱加热条件和散热条件，确定核心温度预测数据。根据材料反应热源项中各个材料反应热源对应的瞬时产热速率和反应转化率，确定多热源产热预测数据。根据核心温度预测数据和多热源产热预测数据，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的有效荷电状态预测数据。

8、一种可能的实现方式，根据热箱数据中的热箱监测数据对热安全预测数据进行动态修正，得到反映目标全固态电池在热箱测试过程中实际热安全响应的热安全修正数据，包括：根据热箱监测数据中的热箱环境温度和电芯表面温度，对热安全预测数据中的核心温度预测数据进行反演修正，得到核心温度修正数据。根据热箱监测数据中的端电压变化数据，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的高温自放电特征。根据高温自放电特征，对热安全预测数据中的有效荷电状态预测数据进行修正，得到有效荷电状态修正数据。根据核心温度修正数据和有效荷电状态修正数据，对热安全预测数据中的多热源产热预测数据进行修正，得到多热源产热修正数据。根据核心温度修正数据、有效荷电状态修正数据和多热源产热修正数据，确定反映目标全固态电池在热箱测试过程中实际热安全响应的热安全修正数据。

9、一种可能的实现方式，根据高温自放电特征，对热安全预测数据中的有效荷电状态预测数据进行修正，得到有效荷电状态修正数据，包括：根据端电压变化数据，确定目标全固态电池在升温阶段和保温阶段的电压衰减速率。根据电压衰减速率，确定目标全固态电池在热箱测试过程中副反应导致的容量消耗量。根据副反应导致的容量消耗量，对有效荷电状态预测数据进行修正，得到有效荷电状态修正数据。在确定有效荷电状态修正数据低于目标荷电状态对应的代表性阈值的情况下，生成用于表征当前热箱测试结果不满足目标荷电状态代表性的诊断结果。

10、一种可能的实现方式，根据热安全修正数据，确定目标全固态电池的热安全评估结果，包括：根据热安全修正数据，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的热生成量和散热量。根据热生成量和散热量，确定目标全固态电池的热生成散热比。根据热安全修正数据，确定目标全固态电池的核心温度裕度、有效荷电状态变化量和材料反应进程。根据热生成散热比、核心温度裕度、有效荷电状态变化量和材料反应进程，确定目标全固态电池的热安全状态等级、热失控风险等级、热箱通过概率和剩余安全时间。

11、一种可能的实现方式，本技术实施例提供的全固态电池的热安全仿真评估方法还包括：根据热安全修正数据，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的风险触发时刻。根据热安全修正数据，确定各个材料反应热源在风险触发时刻之前的预设时间窗口内的窗口产热贡献数据。根据热安全修正数据，确定各个材料反应热源在热箱测试过程中的累计产热贡献数据。根据窗口产热贡献数据和累计产热贡献数据，确定目标全固态电池发生热安全风险时的主导热源、主要放热路径和热源贡献排序。根据风险触发时刻、主导热源、主要放热路径和热源贡献排序，确定目标全固态电池的热源定位评估结果。

12、一种可能的实现方式，根据热安全修正数据，确定与热安全评估结果对应的热安全优化方向，包括：根据目标全固态电池的电芯数据和热箱数据，确定与目标全固态电池对应的热安全阈值边界数据。根据热安全修正数据与热安全阈值边界数据之间的偏离程度，确定目标全固态电池的热箱通过评估结果和热失控风险评估结果。在确定热箱通过评估结果不满足预设通过要求的情况下，根据偏离程度对应的异常参数，确定热安全优化方向。热安全优化方向包括材料热稳定性提升方向、电芯结构散热能力提升方向、热箱工况调整方向以及电池管理系统安全阈值调整方向中的一个或多个。

13、第二方面，本技术实施例提供了一种全固态电池的热安全仿真评估装置，装置包括：获取模块，确定模块以及修正模块。

14、其中，获取模块，用于获取目标全固态电池的电芯数据，以及目标全固态电池对应的热箱数据。

15、确定模块，用于根据电芯数据和热箱数据中的热箱工况数据，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的热安全预测数据。

16、修正模块，用于根据热箱数据中的热箱监测数据对热安全预测数据进行动态修正，得到反映目标全固态电池在热箱测试过程中实际热安全响应的热安全修正数据。其中，动态修正至少考虑高温环境下的化学自放电和/或副反应导致的容量消耗。

17、确定模块，还用于根据热安全修正数据，确定目标全固态电池的热安全评估结果以及与热安全评估结果对应的热安全优化方向。

18、一种可能的实现方式，确定模块，用于根据电芯数据和热箱数据中的热箱工况数据，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的热安全预测数据时，具体用于：根据电芯数据，确定目标全固态电池对应的材料反应参数、电芯结构参数和初始荷电状态参数。根据热箱工况数据，确定热箱测试条件下的升温条件、保温条件和边界换热条件。根据材料反应参数和初始荷电状态参数，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的材料反应热源项。根据电芯结构参数、升温条件、保温条件、边界换热条件和材料反应热源项，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的核心温度预测数据、有效荷电状态预测数据和多热源产热预测数据。根据核心温度预测数据、有效荷电状态预测数据和多热源产热预测数据，生成热安全预测数据。

19、一种可能的实现方式，确定模块，用于根据材料反应参数和初始荷电状态参数，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的材料反应热源项时，具体用于：根据材料反应参数，确定目标全固态电池中各个材料反应热源对应的反应动力学参数和反应焓参数。反应动力学参数包括活化能、指前因子和反应级数。根据初始荷电状态参数，对各个材料反应热源对应的反应触发条件进行修正。根据修正后的反应触发条件、反应动力学参数和反应焓参数，确定各个材料反应热源在热箱测试过程中的反应转化率和瞬时产热速率。根据各个材料反应热源的反应转化率和瞬时产热速率，生成材料反应热源项。

20、一种可能的实现方式，确定模块，用于根据电芯结构参数、升温条件、保温条件、边界换热条件和材料反应热源项，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的核心温度预测数据、有效荷电状态预测数据和多热源产热预测数据时，具体用于：根据电芯结构参数、升温条件、保温条件和边界换热条件，确定目标全固态电池在热箱测试条件下的电芯热响应条件。将材料反应热源项写入基于电芯热响应条件构建的热平衡计算方程，得到目标全固态电池在热箱测试过程中的核心温度预测数据、多热源产热预测数据和有效荷电状态预测数据。

21、一种可能的实现方式，确定模块，用于将材料反应热源项写入基于电芯热响应条件构建的热平衡计算方程，得到目标全固态电池在热箱测试过程中的核心温度预测数据、多热源产热预测数据和有效荷电状态预测数据时，具体用于：根据电芯热响应条件，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的热容量参数、热传导参数、热箱加热条件和散热条件。将材料反应热源项写入热平衡计算方程，并根据热容量参数、热传导参数、热箱加热条件和散热条件，确定核心温度预测数据。根据材料反应热源项中各个材料反应热源对应的瞬时产热速率和反应转化率，确定多热源产热预测数据。根据核心温度预测数据和多热源产热预测数据，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的有效荷电状态预测数据。

22、一种可能的实现方式，修正模块，用于根据热箱数据中的热箱监测数据对热安全预测数据进行动态修正，得到反映目标全固态电池在热箱测试过程中实际热安全响应的热安全修正数据时，具体用于：根据热箱监测数据中的热箱环境温度和电芯表面温度，对热安全预测数据中的核心温度预测数据进行反演修正，得到核心温度修正数据。根据热箱监测数据中的端电压变化数据，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的高温自放电特征。根据高温自放电特征，对热安全预测数据中的有效荷电状态预测数据进行修正，得到有效荷电状态修正数据。根据核心温度修正数据和有效荷电状态修正数据，对热安全预测数据中的多热源产热预测数据进行修正，得到多热源产热修正数据。根据核心温度修正数据、有效荷电状态修正数据和多热源产热修正数据，确定反映目标全固态电池在热箱测试过程中实际热安全响应的热安全修正数据。

23、一种可能的实现方式，修正模块，用于根据高温自放电特征，对热安全预测数据中的有效荷电状态预测数据进行修正，得到有效荷电状态修正数据时，具体用于：根据端电压变化数据，确定目标全固态电池在升温阶段和保温阶段的电压衰减速率。根据电压衰减速率，确定目标全固态电池在热箱测试过程中副反应导致的容量消耗量。根据副反应导致的容量消耗量，对有效荷电状态预测数据进行修正，得到有效荷电状态修正数据。在确定有效荷电状态修正数据低于目标荷电状态对应的代表性阈值的情况下，生成用于表征当前热箱测试结果不满足目标荷电状态代表性的诊断结果。

24、一种可能的实现方式，确定模块，用于根据热安全修正数据，确定目标全固态电池的热安全评估结果时，具体用于：根据热安全修正数据，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的热生成量和散热量。根据热生成量和散热量，确定目标全固态电池的热生成散热比。根据热安全修正数据，确定目标全固态电池的核心温度裕度、有效荷电状态变化量和材料反应进程。根据热生成散热比、核心温度裕度、有效荷电状态变化量和材料反应进程，确定目标全固态电池的热安全状态等级、热失控风险等级、热箱通过概率和剩余安全时间。

25、一种可能的实现方式，本技术实施例提供的全固态电池的热安全仿真评估装置还用于：根据热安全修正数据，确定目标全固态电池在热箱测试过程中的风险触发时刻。根据热安全修正数据，确定各个材料反应热源在风险触发时刻之前的预设时间窗口内的窗口产热贡献数据。根据热安全修正数据，确定各个材料反应热源在热箱测试过程中的累计产热贡献数据。根据窗口产热贡献数据和累计产热贡献数据，确定目标全固态电池发生热安全风险时的主导热源、主要放热路径和热源贡献排序。根据风险触发时刻、主导热源、主要放热路径和热源贡献排序，确定目标全固态电池的热源定位评估结果。

26、一种可能的实现方式，确定模块，用于根据热安全修正数据，确定与热安全评估结果对应的热安全优化方向时，具体用于：根据目标全固态电池的电芯数据和热箱数据，确定与目标全固态电池对应的热安全阈值边界数据。根据热安全修正数据与热安全阈值边界数据之间的偏离程度，确定目标全固态电池的热箱通过评估结果和热失控风险评估结果。在确定热箱通过评估结果不满足预设通过要求的情况下，根据偏离程度对应的异常参数，确定热安全优化方向。热安全优化方向包括材料热稳定性提升方向、电芯结构散热能力提升方向、热箱工况调整方向以及电池管理系统安全阈值调整方向中的一个或多个。

27、第三方面，本技术实施例提供了一种全固态电池的热安全仿真评估设备，该全固态电池的热安全仿真评估设备具有实现上述第一方面或第一方面中任一种可能的实现方式的全固态电池的热安全仿真评估方法的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

28、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实现方式的全固态电池的热安全仿真评估方法。

29、第五方面，本技术实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面或任一种可能的实现方式的全固态电池的热安全仿真评估方法。

30、其中，第二方面至第五方面中任一种设计方式所带来的技术效果可参见第一方面或第一方面中不同可能的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。