一种电池热失控预警标定方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车动力电池热失控研究技术领域，特别涉及一种电池热失控预警标定方法。


背景技术：

2.现行方式中，电动汽车着火的安全故障大部分由其动力电池引起，因此，对于动力电池热失控预警是有效避免着火故障，降低伤亡事件的有效技术手段。
3.根据gb38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》规定，动力电池的热失控后5分钟内不允许有明火出现，且热失控发生时要有预警信号提示车内人员。现有技术中，目前行业内通用的热失控预警策略为：a、单体初始电压降＞25％；b、电芯最高温度达到56℃；c、电芯温升≥1℃/s，并且持续3s以上，以上判定条件为a&c或者b&c同时发生判定为：发生热失控故障。
4.而在实际标定实验中，按照此判定条件，具体在电池包摸底试验中，从加热开始直至电池包着火，动力电池热扩散警告信号没有发出，不符合要求的电池发生热失控之后应发出报警信号、报警信号发出后5分钟电池包不起火、不爆炸的要求；具体导致上述问题的原因在于有如下几种情况会导致预警信号无法发出，可总结为，第一方面，上述a、b、c三个物理量的发生存在着先后顺序，并不是每次都是同时发生；第二方面，不同体系的锂离子电池热失控的表现形式不同，如温升达不到条件c或压降达不到条件a。
5.因此，以上问题亟待解决。


技术实现要素：

6.本发明要解决现有技术中的预警信号在热失控时存在误报的技术问题，提供一种电池热失控预警标定方法。
7.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
8.一种电池热失控预警标定方法，包括：
9.步骤1，将加热片2放置于电池模组4内部的位置进行分类，该分
10.类规则方式为：定义电池模组4的电芯顺序数为n；
11.将所述加热片2至于顺序数为n的电芯的一侧或与之相邻的电芯顺序数为n 1的电芯之间；
12.其中，所述电芯顺序数n按照预设间隔取值；
13.通过加热的方式使得所述加热片2触发对应的电芯顺数为n及n 1的所述电芯达到热失控状态；
14.其中，上述触发以模拟触发的方式对于同一电池模组4进行模拟触发得到第一触发条件；
15.步骤2，在步骤1中，将所述电池模组4以电池包整体作为标定对象；
16.将电池包中所述电芯与烟雾报警器5的相对位置进行对应，并按照如下条件方式
进行，具体为：
17.其一，热失控的所述电池模组4与所述烟雾报警器5在同一个位置，即均位于电池箱体3的左前方；
18.其二、热失控的所述电池模组4与所述烟雾报警器5在不同位置，所述烟雾报警器5在所述电池箱体3的左前方，热失控的所述电池模组4位于所述电池箱体3的中部；
19.其三、热失控的所述电池模组4与所述烟雾报警器5在不同位置，所述烟雾报警器5在电池箱体3的左前方，热失控的所述电池模组4位于所述电池箱体3的右后方；
20.步骤3，获取上述条件方式在所述热失控状态下所述烟雾传感器的感应时间；
21.步骤4，将所述条件方式与步骤1的所述分类规则方式构建分别对应的组合，并在所述加热片2对所述电芯进行加热直至触发所述电芯热失控达到所述热失控状态时的过程进行同时实时监控，所述监控数据包括：
22.电芯温度、电压、温升速率、电压降、烟雾传感器触发值；
23.步骤5、依据所述监控数据得到含有多组数据的三组时间条件；
24.所述时间条件包括：电压开始下降时间ti1、电压降低至50％-75％时间
25.ti2、烟雾传感器触发时间ti3；
26.步骤6、确定最终触发条件为：
27.第一条件，所述烟雾报警器5先报警且a时间内最低电压降至初始电压50％-75％，且压降时间在b时间内；
28.其中，所述a时间为：|ti2-ti3|＜a；
29.其中，所述b时间为：|ti1-ti2|＜b；
30.第二条件，最低所述电压降至初始电压50％-75％，且所述压降时间在所述b时间内，且所述a时间内烟雾传感器发出报警信号；
31.第三条件，基于gb38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的判定条件；
32.步骤7、所述热失控信号的发送基于所述第一条件触发或者第二条件触发或者第三条件触发，以传输出所述热失控信号判断为所述电芯的热失控状态。
33.优选实施的，所述电芯顺序数为n的取值次数为3次，所述步骤4对应的组合数为9种组合。
34.优选实施的，所述电芯顺序数为n的取值为1时，所述加热片2位于所述电池模组4外壳和一第一电芯之间。
35.优选实施的，所述电芯顺序数第二次取值时，所述电芯顺序数n的取值为3。
36.优选实施的，所述电芯顺序数第三次取值时，所述电芯顺序数n的取值为6。
37.本发明具有以下的有益效果：
38.第一，该方法覆盖场景全面，三种加热片位置和三种烟感位置组成了9种热失控场景，确保各种场景下的热失控信号都能正常发出；三种加热片位置分别为：电池模组端部、中部、端部和中部之间，用于模拟不同位置的电芯发生热失控；三种烟感位置分别为：电池包左前角、中心、右后角，用于模拟电池包不同位置的电芯热失控能够被固定位置的烟感探测到。
39.第二，应用该方法当电芯发生热失控时，第一时间发出预警信号提示车内人员，正确发出预警的概率大幅提升；采用该方法标定的报警策略不会误报，即没有热失控时，预警
信号不会误触发。
附图说明
40.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
41.图1为本发明的电芯顺序数实施例其一的示意图；
42.图2为本发明的电芯顺序数实施例其二的示意图；
43.图3为本发明的电芯顺序数实施例其三的示意图；
44.图4为本发明的相对位置布置其一的条件方式的示意图；
45.图5为本发明的相对位置布置其二的条件方式的示意图；
46.图6为本发明的相对位置布置其三的条件方式的示意图；
47.图7为本发明的名称的步骤流程示意图。
48.图中的附图标记表示为：
49.电芯1、加热片2、第一电芯1-1、第二电芯1-2、第三电芯1-3、第四电芯1-4、第五电芯1-5、第六电芯1-6、第七电芯1-7；
50.电池箱体3、电池模组4、烟雾报警器5.
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；需要说明的是，本技术中为了便于描述，以当前视图中“左侧”为“第一端”，“右侧”为“第二端”，“上侧”为“第一端”，“下侧”为“第二端”，如此描述的目的在于清楚的表达该技术方案，不应当理解为对本技术技术方案的不当限定。
52.请参阅图1-6，结合附图7所示所示，该电池热失控预警标定方法，包括：
53.步骤1，将加热片2放置于电池模组4内部的位置进行分类，该分类规则方式为：定义电池模组4的电芯顺序数为n；
54.将加热片2至于顺序数为n的电芯的一侧或与之相邻的电芯顺序数为n 1的电芯之间；
55.其中，电芯顺序数n按照预设间隔取值；
56.通过加热的方式使得加热片2触发对应的电芯顺数为n及n 1的电芯达到热失控状态；
57.其中，上述触发以模拟触发的方式对于同一电池模组4进行模拟触发得到第一触发条件；
58.步骤2，在步骤1中，将电池模组4以电池包整体作为标定对象；
59.将电池包中电芯与烟雾报警器5的相对位置进行对应，并按照如下条件方式进行，具体为：
60.其一，热失控的电池模组4与烟雾报警器5在同一个位置，即均位于电池箱体3的左前方；
61.其二、热失控的电池模组4与烟雾报警器5在不同位置，烟雾报警器5在电池箱体3
的左前方，热失控的电池模组4位于电池箱体3的中部；
62.其三、热失控的电池模组4与烟雾报警器5在不同位置，烟雾报警器5在电池箱体3的左前方，热失控的电池模组4位于电池箱体3的右后方；
63.步骤3，获取上述条件方式在热失控状态下烟雾传感器的感应时间；
64.步骤4，将条件方式与步骤1的分类规则方式构建分别对应的组合，并在加热片2对电芯进行加热直至触发电芯热失控达到热失控状态时的过程进行同时实时监控，监控数据包括：
65.电芯温度、电压、温升速率、电压降、烟雾传感器触发值；
66.步骤5、依据监控数据得到含有多组数据的三组时间条件；
67.时间条件包括：电压开始下降时间ti1、电压降低至50％-75％时间
68.ti2、烟雾传感器触发时间ti3；
69.步骤6、确定最终触发条件为：
70.第一条件，烟雾报警器5先报警且a时间内最低电压降至初始电压50％-75％，且压降时间在b时间内；
71.其中，a时间为：|ti2-ti3|＜a；
72.其中，b时间为：|ti1-ti2|＜b；
73.第二条件，最低电压降至初始电压50％-75％，且压降时间在b时间内，且a时间内烟雾传感器发出报警信号；
74.第三条件，基于gb38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的判定条件；
75.步骤7、热失控信号的发送基于第一条件触发或者第二条件触发或者第三条件触发，以传输出热失控信号判断为电芯的热失控状态。
76.在结合附图1-6具体的实施例中，电芯顺序数为n的取值次数为3次，步骤4对应的组合数为9种组合。
77.在结合附图1-6具体的实施例中，电芯顺序数为n的取值为1时，加热片2位于电池模组4外壳和一第一电芯之间。
78.在结合附图1-6具体的实施例中，电芯顺序数第二次取值时，电芯顺序数n的取值为3。
79.在结合附图1-6具体的实施例中，电芯顺序数第三次取值时，电芯顺序数n的取值为6。
80.本技术方案通过附图1-6提供的具体实施例进行说明：
81.首先，加热片1布置位置，根据加热片1放置在电池模组4内部的位置将电池模组4分为三类，分别如附图1、附图2、附图3；
82.其中，第一类，加热片1位于电池模组外壳与第一电芯1-1之间，通过加热触发第一电芯1-1热失控；
83.其中，第二类：加热片1位于第三电芯3-1和第四电芯4-1之间，通过加热触发第三电芯和第四电芯热失控；
84.其中，第三类：加热片1位于第六电芯6-1和第七电芯7-1之间，通过加热触发第六个电芯6-1和第七电芯7-1热失控。
85.通过以上三类加热片1的位置，模拟同一个电池模组4内不同位置的电芯热失控事
件触发模式。
86.关于烟雾传感器位置，为更真实的模拟电池包内发生热失控的电芯与烟雾报警器5的相对位置，将模组与烟雾报警器的相对位置分为三种情况，分别如附图4、附图5、附图6所示；
87.第一种：热失控电池模组4与烟雾报警器5在同一个位置，即都在电池箱体3的左前方；
88.第二种：热失控电池模组4与烟雾报警器5在不同位置，烟雾报警器5在电池箱体3的左前方，热失控电池模组在中部；
89.第三种：热失控电池模组4与烟雾报警器5在不同位置，烟雾报警器5在电池箱体的左前方，热失控电池模组在右后方；通过以上三种烟雾传感器5与热失控的电池模组4的相对位置，模拟电池包内不同位置模组热失控后烟雾传感器的感应时间。
90.综合以上三种加热片1布置位置和三种烟雾传感器5与电池模组4的相对位置，可以得到九种情景组合，分别为：
91.(1)加热片位于模组外壳与第一电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在同一个位置，即都在箱体的左前方。
92.(2)加热片位于模组外壳与第一电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在不同位置，烟雾报警器在箱体的左前方，热失控电池模组在中部。
93.(3)加热片位于模组外壳与第一电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在不同位置，烟雾报警器在箱体的左前方，热失控电池模组在右后方。
94.(4)加热片位于第三个和第四电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在同一个位置，即都在箱体的左前方。
95.(5)加热片位于第三个和第四电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在不同位置，烟雾报警器在箱体的左前方，热失控电池模组在中部。
96.(6)加热片位于第三个和第四电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在不同位置，烟雾报警器在箱体的左前方，热失控电池模组在右后方。
97.(7)加热片位于第六个和第七电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在同一个位置，即都在箱体的左前方。
98.(8)加热片位于第六个和第七电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在不同位置，烟雾报警器在箱体的左前方，热失控电池模组在中部。
99.(9)加热片位于第六个和第七电芯之间；热失控电池模组与烟雾报警器在不同位置，烟雾报警器在箱体的左前方，热失控电池模组在右后方。
100.综上所述，将分别针对以上9种情景组合，用加热片对电芯进行加热直至触发电芯热失控，同时实时监控各电芯温度、电压、温升速率、电压降、烟雾传感器触发值。对试验数据进行处理，找出热失控触发时各个信号的变化时序、幅度等，最终得出合理的热失控信号的组合方式，下表是一种数据分析方法示例。
[0101][0102]
通过分析，|ti2-ti3|＜a，|ti1-ti2|＜b。则可拟定下列三种情况作为电池包热扩散的触发条件为三种：
[0103]
第一种条件触发，烟雾报警器先报警且a分钟内最低电压降至初始电压50％-75％，压降时间在b时间内；
[0104]
第二种条件触发，最低电压降至初始电压50％-75％，压降时间在b时间内，且a时间内烟雾传感器发出报警信号；
[0105]
第三种条件触发，38031—2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的判定条件
[0106]
热失控报警信号判定条件为第一种条件触发或着第二种条件触发或者第三种条件触发发生，则判定电芯发生热失控。
[0107]
本技术方案所阐述的方法的有益效果为：
[0108]
第一，该方法覆盖场景全面，三种加热片位置和三种烟感位置组成了9种热失控场景，确保各种场景下的热失控信号都能正常发出；三种加热片位置分别为：电池模组端部、中部、端部和中部之间，用于模拟不同位置的电芯发生热失控；三种烟感位置分别为：电池包左前角、中心、右后角，用于模拟电池包不同位置的电芯热失控能够被固定位置的烟感探测到。
[0109]
第二，应用该方法当电芯发生热失控时，第一时间发出预警信号提示车内人员，正确发出预警的概率大幅提升；采用该方法标定的报警策略不会误报，即没有热失控时，预警信号不会误触发。
[0110]
应当说明的时，加热片1位置和烟感位置5数量可以增加以提高覆盖率，不限于三种加热片位置和三种烟感位置。多种加热片位置，以三种为例，加热片位置分别为：电池模组端部、中部、端部和中部之间，用于模拟不同位置的电芯发生热失控；多种烟感位置，以三种为例，三种烟感位置分别为：电池包左前角、中心、右后角，用于模拟电池包不同位置的电芯热失控能够被固定位置的烟感探测到。数据处理方法：将多种场景(多种加热片位置、多种烟感位置)下电芯压降时间、温度达到一定值时间、温度骤然升高时间、烟感报警时间等若干个物理量一一列出，得出热失控预警信号组合方式。
[0111]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。