热失控安全设计评判方法、装置、设备和可读存储介质与流程

本技术涉及电池测试领域，更具体地说，涉及一种热失控安全设计评判方法、装置、设备和可读存储介质。

背景技术：

1、随着电动汽车的普及和市场需求的增长，电池系统的安全性能日益受到重视，其中电池系统热失控就是当前电动汽车安全领域关注的焦点问题之一。电池热失控性能设计直接关系着电池系统安全及其车辆和人员安全。

2、由于热失控过程涉及电化学燃烧等复杂过程，安全防护涉及电芯基础性能参数、模块隔热等诸多方面，因此需要更加精准和高效的评估方法。然而，在当前的电池系统开发设计阶段，由于缺乏有效的衡量系统热失控安全的指标及评估方法，行业普遍依赖于整包实验测试来进行评估判断，但其存在几个明显的缺陷。

3、其一，电池系统设计开发涉及电气、结构等多个部分，在制备热失控样包时，许多结构件需要专门开模。这不仅增加了样件模具的费用，还提高了整体测试的成本。

4、其二，由于整包实验测试需要完整的电池系统样包，从设计到制备再到测试，整个周期相对较长。这不利于快速迭代和优化设计方案，延长了项目开发的时间。

5、其三，在研发设计过程中，一旦整包热失控测试无法满足要求，设计团队需要重新优化设计方案，并重新进行样包制备和测试，需要增加额外的成本和开发测试时间。

6、基于此，本技术提供了一种更为高效、精准的热失控安全设计评判方案，能够规避现有技术的上述不足。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供了一种热失控安全设计评判方法、装置、设备和可读存储介质，通过引入电芯层级热失控安全设计据判和系统层级简化热失控模块热分析进行热失控安全设计评估，无需进行整包级别的实测，显著缩短了评估周期，降低评估成本，同时提高了评估测试灵活性。

2、一种热失控安全设计评判方法，包括：

3、对样品电芯进行电芯arc测试和单电芯热失控测试，并根据测试结果生成电芯热失控温度阀值参数以及电芯热失控吸热量阀值参数；

4、基于所述电芯热失控温度阀值参数以及所述电芯热失控吸热量阀值参数，确定热失控安全设计判据；

5、将所述样品电芯应用于预先设计的系统层级简化模块进行热分析，得到系统层级热失控数据；

6、根据所述热失控安全设计判据以及所述系统层级热失控数据，评判确定对所述系统层级简化模块的热失控安全评估结果。

7、可选的，对样品电芯进行电芯arc测试和单电芯热失控测试，并根据测试结果生成电芯热失控温度阀值参数以及电芯热失控吸热量阀值参数，包括：

8、配置所述样品电芯的热失控温度采集点于所述样品电芯内部；

9、利用arc测试设备对所述样品电芯进行热失控测试，并根据热失控测试过程中从所述样品电芯的所述热失控温度采集点采集得到的热失控触发温度，确定电芯热失控温度阀值参数；

10、按照拘束力设置要求、防爆阀开口设置要求和隔热材料设置要求对应用于所述样品电芯的单电芯热失控测试的拘束力、防爆阀开口和隔热材料进行设置；

11、对所述样品电芯进行单电芯热失控测试，并根据测试采集得到加热片升温、隔热材料升温以及夹具升温计算得到电芯热失控吸热量阀值参数。

12、可选的，配置所述样品电芯的热失控温度采集点于所述样品电芯内部，包括：

13、若所述样品电芯的电芯结构类型为单卷芯电芯，则热失控温度采集点位于单卷心芯中心位置；

14、若所述样品电芯的电芯结构类型为双卷芯电芯，则热失控温度采集点位于两个卷芯中心位置；

15、若所述样品电芯的电芯结构类型为叠片结构，则热失控温度采集点位于厚度方向一半的叠片中心位置。

16、可选的，所述拘束力设置要求为：

17、

18、其中，f为单电芯模块拘束力，fmax是电池系统模块在寿命末端eol阶段所能承受的最大拘束力；fmin是电池系统模块在寿命初期bol阶段所需的最小拘束力；

19、所述防爆阀开口设置要求为：

20、

21、其中，s为防爆阀开口面积，sex为电芯防爆阀面积，λ为开口面积修正系数，λ取1.2~1.8；

22、所述隔热材料设置要求：

23、

24、其中，d为构成隔热材料的空气层的宽度，wmax为模块厚度装配公差上限值，μ为空气层间隙修正系数，μ取1.2~1.5。

25、可选的，根据测试采集得到加热片升温、隔热材料升温以及夹具升温计算得到电芯热失控吸热量阀值参数，包括：

26、根据测试采集得到加热片升温，结合加热片质量和加热片比热容，计算得到加热片吸热阈值；

27、根据测试采集得到隔热材料升温，结合隔热材料质量和隔热材料比热容，计算得到隔热材料吸热阈值；

28、根据测试采集得到夹具升温，结合夹具质量和夹具比热容，计算得到夹具吸热阈值；

29、根据加热片额定功率、加热时间以及加热效率，计算得到加热输入热量；

30、根据所述加热输入热量、加热片吸热阈值、隔热材料吸热阈值以及夹具吸热阈值，确定电芯热失控吸热量阀值参数。

31、可选的，基于所述电芯热失控温度阀值参数以及所述电芯热失控吸热量阀值参数，确定热失控安全设计判据，包括：

32、根据所述电芯热失控温度阀值参数以及电芯热失控温度安全系数，生成第一安全设计判据；

33、根据所述电芯热失控吸热量阀值参数以及电芯热失控吸热量能量安全系数，生成第二安全设计判据；

34、结合所述第一安全设计判据和所述第二安全设计判据，生成热失控安全设计判据。

35、可选的，所述系统层级简化模块包括防爆阀、导热材料、液冷板以及电芯模块；

36、所述电芯模块由两端夹具固定，包含加热片和多个所述样品电芯的电芯模块，其中每一所述样品电芯间均由隔热材料分隔，所述加热片设置于所述电芯模块一端的所述夹具与所述样品电芯之间；

37、将所述样品电芯应用于预先设计的系统层级简化模块进行热分析，得到系统层级热失控数据，包括：

38、通过所述加热片加热触发从所述加热片一侧开始的第一样品电芯发生热失控，并获得第一样品电芯靠近加热片的侧面温度以及第一样品电芯吸热量；

39、在所述第一样品电芯达到热失控时，获得从所述加热片一侧开始的第二样品电芯的电芯净热通量；

40、基于所述第二样品电芯的电芯净热通量、所述第一样品电芯靠近加热片的侧面温度以及第一样品电芯吸热量，生成系统层级热失控数据。

41、一种热失控安全设计评判装置，包括：

42、阈值参数生成单元，用于对样品电芯进行电芯arc测试和单电芯热失控测试，并根据测试结果生成电芯热失控温度阀值参数以及电芯热失控吸热量阀值参数；

43、安全判据确定单元，用于基于所述电芯热失控温度阀值参数以及所述电芯热失控吸热量阀值参数，确定热失控安全设计据判；

44、系统层级分析单元，用于将所述样品电芯应用于预先设计的系统层级简化模块进行热分析，得到系统层级热失控数据；

45、安全设计评估单元，用于根据所述热失控安全设计判据以及所述系统层级热失控数据，评判确定对所述系统层级简化模块的热失控安全评估结果。

46、一种热失控安全设计评判设备，包括存储器和处理器；

47、所述存储器，用于存储程序；

48、所述处理器，用于执行所述程序，实现如上述任一项所述的热失控安全设计评判方法的各个步骤。

49、一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的热失控安全设计评判方法的各个步骤。

50、从上述的技术方案可以看出，本技术实施例提供的一种热失控安全设计评判方法、装置、设备和可读存储介质，首先对样品电芯进行电芯arc测试和单电芯热失控测试，并根据测试结果生成电芯热失控温度阀值参数以及电芯热失控吸热量阀值参数。之后基于所述电芯热失控温度阀值参数以及所述电芯热失控吸热量阀值参数，确定热失控安全设计判据。通过将所述样品电芯应用于预先设计的系统层级简化模块进行热分析，得到系统层级热失控数据。最后根据所述热失控安全设计判据以及所述系统层级热失控数据，评判确定对所述系统层级简化模块的热失控安全评估结果。

51、本技术一方面基于电芯热失控基本温度参数及其传热特点，提出了电芯层级热失控判断依据，即基于利用电芯arc测试和单电芯热失控测试得到的温度阀值和吸热量阀值从而生成的热失控安全设计判据，可实现对电池系统的热失控安全性能的准确评估。另一方面，本技术提供了系统简化模块设计方法及热分析方案，通过将电芯层级热失控判据映射于系统简化模块评估设计之中，无需进行整包级别的实测即可快速得到前期预评估数据，能够在设计开发阶段即实现对整个系统热失控安全设计方案的提前精准评估判断，从而降低评估成本、缩短评估周期。此外，由于无需进行整包实验测试，设计团队可以更加灵活地调整和优化设计方案，本技术具备更高的评估灵活性。

技术特征：

1.一种热失控安全设计评判方法，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，对样品电芯进行电芯arc测试和单电芯热失控测试，并根据测试结果生成电芯热失控温度阀值参数以及电芯热失控吸热量阀值参数，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，配置所述样品电芯的热失控温度采集点于所述样品电芯内部，包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述拘束力设置要求为：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据测试采集得到加热片升温、隔热材料升温以及夹具升温计算得到电芯热失控吸热量阀值参数，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述电芯热失控温度阀值参数以及所述电芯热失控吸热量阀值参数，确定热失控安全设计判据，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统层级简化模块包括防爆阀、导热材料、液冷板以及电芯模块；

8.一种热失控安全设计评判装置，其特征在于，包括：

9.一种热失控安全设计评判设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的热失控安全设计评判方法的各个步骤。

技术总结
本申请公开了一种热失控安全设计评判方法、装置、设备和可读存储介质，包括：对样品电芯进行电芯ARC测试和单电芯热失控测试，并根据测试结果生成电芯热失控温度阀值参数以及电芯热失控吸热量阀值参数；基于所述电芯热失控温度阀值参数以及所述电芯热失控吸热量阀值参数，确定热失控安全设计判据；将所述样品电芯应用于预先设计的系统层级简化模块进行热分析，得到系统层级热失控数据；根据所述热失控安全设计判据以及所述系统层级热失控数据，评判确定对所述系统层级简化模块的热失控安全评估结果。本申请无需进行整包级别的实测，显著缩短了评估周期，降低评估成本，同时提高了评估测试灵活性。

技术研发人员：田艳峰,金佺良,於洪将
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5