本發明涉及鋰電池熱失控檢測，尤其是一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法及系統。

背景技術：

1、隨著鋰離子電池在新能源汽車的發展以及電化學儲能應用的興起，鋰電池的能量密度高、使用壽命長、自放電率低、布置靈活和無記憶效應的優點逐漸為人們所熟知，同時鋰電池的安全使用問題也越來越引起廣泛的關注。鋰電池安全事故發生前會經歷熱失控，在熱失控狀態下，電池內部產生大量氣體使電池內壓急劇增加，造成圓柱電池或方形鋁殼電池的安全閥開啟以及軟包電池的封邊開裂等，這些情況都會使內部氣體大量溢出。此時若能夠及時發出預警并采取斷電、降溫等措施，則可以避免或減緩安全事故的發生，從而保護人員生命安全并減少財產損失；如果未及時發出預警且電池繼續使用，則非常容易發生燃燒甚至爆炸事故。因此對于鋰電池安全閥及封邊狀態的監控越來越引起bms開發人員的關注，它對于鋰電池熱失控提前預警和保證電池使用安全具有非常重要的意義。目前針對電池熱失控的監控，主要是通過溫度監控、可燃氣體檢測等方式。單純采用溫度監控的方式，無法在熱失控初期溫度尚未明顯上升的情況下做到提前預警，且在電池持續工作情況下本身溫度較高，對熱失控預警的判斷造成影響。采用可燃氣體檢測的方式受到檢測器靈敏度低、可檢氣體種類有限、成本較高等的限制，實際應用效果不佳。

技術實現思路

1、本發明解決了目前針對電池熱失控的監控實際應用效果不佳的問題，提出一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法及系統，實現熱失控早期預警功能的前提下未加裝復雜的傳感設備，采用符合實際氣體狀態的范德華方程計算電池包內氣體量提高了預報的準確度。

2、為實現上述目的，提出以下技術方案：

3、一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，包括以下步驟：

4、s1，獲取電池包內氣體的壓力和溫度；

5、s2，利用范德華方程計算氣體物質的量；

6、s3，計算設定時間內氣體物質的量的增加量；

7、s4，判斷增加量是否大于增加量閾值，若是認為發生初期熱失控；若否，返回s1。

8、當電池熱失控早期排氣閥開啟或封邊破裂造成氣體溢出后，電池包內氣體物質的量迅速增加。當氣體量增幅和(或)增速超過設定在電池管理系統即bms系統程序中的閾值后即可判斷電池泄壓，即發生初期熱失控，從而在危險狀態加劇前通過bms發出熱失控初期預警信號。本發明綜合分析電池包內的氣壓和氣溫數據，采用符合實際氣體狀態的范德華方程計算電池包內氣體量，提高了預報的準確度，且本發明在實現熱失控早期預警功能的前提下未加裝復雜的傳感設備，不變動電池包現有結構，便于對已經量產或正在使用的電池包進行安全性升級，具有實際應用意義。

9、作為優選，所述s3還包括以下步驟：利用設定時間內氣體物質的量的增加量計算設定時間內氣體物質的量的增加量，所述s4僅判斷增速是否大于增速閾值，若是認為發生初期熱失控；若否，返回s1。

10、作為優選，所述s3還包括以下步驟：利用設定時間內氣體物質的量的增加量計算設定時間內氣體物質的量的增加量，所述s4判斷增加量或增速是否大于設定閾值，若是認為發生初期熱失控；若否，返回s1。

11、作為優選，所述s3還包括以下步驟：利用設定時間內氣體物質的量的增加量計算設定時間內氣體物質的量的增加量，所述s4判斷增加量和增速是否均大于設定閾值，若是認為發生初期熱失控；若否，返回s1。

12、作為優選，所述氣體物質的量的增加量等于經過設定時間后的氣體物質的量與初始時刻氣體物質的量的差。

13、作為優選，所述氣體物質的量的增速等于氣體物質的量的增加量與設定時間的商。

14、作為優選，所述范德華方程計算過程如下：

15、計算第一積為度量分子間引力的常數與氣體物質的量的平方的乘積；

16、計算第一商為第一積與電池包內氣體體積的平方的商；

17、計算第一和為采集的電池包內的氣體壓力與第一商的和；

18、計算第二積為氣體物質的量與每mol氣體分子的體積的常數的乘積；

19、計算第一差為電池包內氣體體積與第二積的差；

20、計算第三積為第一和與第一差的乘積；

21、計算第四積為氣體物質的量和摩爾氣體常數以及采集的氣體的熱力學溫度三者的乘積；

22、構建等式方程使得第三積等于第四積，求取氣體物質的量。

23、作為優選，所述增加量閾值和增速閾值根據預警靈敏度進行調整。

24、作為優選，所述設定時間的間隔根據預警靈敏度進行調整。

25、一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警系統，上述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，包括bmu控制模塊，所述bmu控制模塊電連接有氣體壓力傳感器和氣體溫度傳感器，所述氣體壓力傳感器和氣體溫度傳感器設置在電池包內部，分別采集電池模組的氣體的壓力和溫度。

26、本發明的有益效果是：本發明綜合分析電池包內的氣壓和氣溫數據，采用符合實際氣體狀態的范德華方程計算電池包內氣體量，提高了預報的準確度，且本發明在實現熱失控早期預警功能的前提下未加裝復雜的傳感設備，不變動電池包現有結構，便于對已經量產或正在使用的電池包進行安全性升級，具有實際應用意義。

技術特征：

1.一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，所述s3還包括以下步驟：利用設定時間內氣體物質的量的增加量計算設定時間內氣體物質的量的增加量，所述s4僅判斷增速是否大于增速閾值，若是認為發生初期熱失控；若否，返回s1。

3.根據權利要求1所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，所述s3還包括以下步驟：利用設定時間內氣體物質的量的增加量計算設定時間內氣體物質的量的增加量，所述s4判斷增加量或增速是否大于設定閾值，若是認為發生初期熱失控；若否，返回s1。

4.根據權利要求1所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，所述s3還包括以下步驟：利用設定時間內氣體物質的量的增加量計算設定時間內氣體物質的量的增加量，所述s4判斷增加量和增速是否均大于設定閾值，若是認為發生初期熱失控；若否，返回s1。

5.根據權利要求1所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，所述氣體物質的量的增加量等于經過設定時間后的氣體物質的量與初始時刻氣體物質的量的差。

6.根據權利要求2所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，所述氣體物質的量的增速等于氣體物質的量的增加量與設定時間的商。

7.根據權利要求1-6任一項所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，所述范德華方程計算過程如下：

8.根據權利要求3或4所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，所述增加量閾值和增速閾值根據預警靈敏度進行調整。

9.根據權利要求3或4所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，所述設定時間的間隔根據預警靈敏度進行調整。

10.一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警系統，適用于權利要求1所述的一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法，其特征是，包括bmu控制模塊(5)，所述bmu控制模塊(5)電連接有氣體壓力傳感器(3)和氣體溫度傳感器(4)，所述氣體壓力傳感器(3)和氣體溫度傳感器(4)設置在電池包(1)內部，分別采集電池模組(2)的氣體的壓力和溫度。

技術總結
本發明提出一種鋰電池熱失控初期泄壓的預警方法及系統，方法包括以下步驟：S1，獲取電池包內氣體的壓力和溫度；S2，利用范德華方程計算氣體物質的量；S3，計算設定時間內氣體物質的量的增加量；S4，判斷增加量是否大于增加量閾值，若是認為發生初期熱失控；若否，返回S1；本發明實現熱失控早期預警功能的前提下未加裝復雜的傳感設備，采用符合實際氣體狀態的范德華方程計算電池包內氣體量提高了預報的準確度。

技術研發人員：楊釩,趙旭,吳田,熊興海,張繼國,夏天,單逢源,王彥軍
受保護的技術使用者：浙江省白馬湖實驗室有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24