[发明专利]一种多点触发三元锂动力电池模组热失控仿真及预测方法

权利要求书

1.一种多点触发三元锂动力电池模组热失控仿真及预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1根据样本电池尺寸、形状及排布结构建立动力电池模组三维模型，并依据不同碰撞工况在动力电池模组中选择热失控多点触发位置；

S2将动力电池模组三维模型导入到有限元软件中，依据热滥用模型对动力电池组建立电池产热模型，施加热失控触发热源Q于所选取的多点触发位置处电池，并将电池域划分以四边形为主自由网格，设置电池间换热方式为对流及传导，进行热失控仿真，得到电池模组温度、触发点、热源、热失控时间数据；

S3采集不同碰撞工况下，由不同触发点个数n与热失控触发热源Q引发模组中整体发生热失控时间平均值通过非线性最小二乘法拟合计算得到时间与热失控热源Q、触发点个数n关系式，对动力电池模组整体发生热失控的时间进行预测；

S4根据不同碰撞工况下计算所得动力电池模组整体热失控预测关系式，对各碰撞工况下由不同触发位置及热源引发动力电池模组整体热失控时间进行计算。

2.如权利要求1所述的多点触发的三元锂动力电池模组热失控仿真及预测方法，其特征在于，所述步骤S1中：

电池形状为圆柱形；

不同碰撞工况包括追尾、侧方撞击、底部碰撞与边角撞击。

3.如权利要求1所述的多点触发三元锂动力电池模组热失控仿真及预测方法，其特征在于，所述步骤S1中：热失控多点触发位置选择方法包括：以动力电池模组边角构建直角坐标系，电池单体中心至x和y轴距离分别为dl、dh，则根据不同碰撞工况选取热触发点时，触发点个数n所对应位置处电池应满足：

4.如权利要求1所述的多点触发三元锂动力电池模组热失控仿真及预测方法，其特征在于，所述步骤S2中判定动力电池发生热失控的指标为：电池单体与电池模组，其中：

电池单体：监测点温度T_临界温度；

电池模组：模组中每个电池温度T_临界温度。

5.如权利要求1所述的多点触发三元锂动力电池模组热失控仿真及预测方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：动力电池模组中采集电池单体温度位置的选择方法为：

在柱坐标系下，将电池等效为圆柱体，其高度为h，半径为r，通过蒙特卡洛法在电池表面产生(h_i，θ_i)的随机监测点位置N个，其中h_i∈(0,h)，θ_i∈(0,360°)，设ΔT为监测点温度和电池单体表面温度差异，Δt为监测点热触发时间和电池单体表面触发时间差值，t₀为电池热触发开始时间，t_r为电池热失控最高温度对应时间；

对∑ΔT(h_i,θ_i)、Δt(h_i,θ_i)两指标进行归一标准化处理：

两指标求和，其最小值所对应的i处位置(h_i，θ_i)即为所选电池表面温度监测点位置：

6.如权利要求1所述的多点触发三元锂动力电池模组热失控仿真及预测方法，其特征在于，所述步骤S3中由多点热失控引发模组中其它电池发生热失控时间平均值计算方法如下：

定义由热源引发动力电池模组中第1个电池产生热失控时间为t₁，其余电池产生热失控时间分别为t₂，t₃…t_n。由热失控电池引发动力电池模组整体产生热失控平均时间为：

7.如权利要求1所述的多点触发三元锂动力电池模组热失控仿真及预测方法，其特征在于，所述步骤S3中计算时间与热源Q、触发点个数n的关系式方法如下：

定义引发动力电池模组中其它电池产生热失控的时间平均值为热失控预测系统输出，触发点n与热源Q为系统输入，a,b,c,d为参数，则经过x次试验所得数据(n₁，Q₁，t₁)，(n₂，Q₂，t₂)…(n_x，Q_x，t_x)之间经非线性最小二乘法拟合后具有以下关系:

由于f[(n_x,Q_x),(a,b,c,d))]为非线性函数，因此采用迭代算法进行求解，使得目标函数为误差平方和最小，即ε最小时，所求参数值为其解，可求得动力电池模组中热源Q、触发点个数n与预测电池模组整体热失控时间关系：

其中a，b，c，d，f，g为系数，通过非线性最小二乘法拟合求得。