CN111684646A - 用于中大型单体模块的爆炸压力预测系统以及用于预测中大型单体模块的爆炸压力的方法 - Google Patents

用于中大型单体模块的爆炸压力预测系统以及用于预测中大型单体模块的爆炸压力的方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明，用于预测中大型单体模块的爆炸压力的方法包括下述步骤：(S100)根据待预测的中大型单体模块的电荷状态(SOC)推导产生温度的曲线(SOC‑温度曲线)；(S200)在爆炸压力测量装置内部安装小型单体；(S300)以与步骤(S100)中推导的SOC‑温度曲线相同的方式在加热小型单体的同时对小型单体过度充电，直到发生爆炸；(S400)测量小型单体爆炸期间的压力；以及(S500)将测量到的小型单体爆炸期间的压力转换成中大型单体模块的压力。

Description

用于中大型单体模块的爆炸压力预测系统以及用于预测中大 型单体模块的爆炸压力的方法
技术领域
本申请要求基于2018年10月25日提交的韩国专利申请号10-2018-0128077的优先权的权益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用合并于本文。
本发明涉及一种用于预测中大型单体模块的爆炸压力的系统，并且本发明还涉及一种用于使用该系统来预测小型单体的爆炸压力以及计算和预测中大型单体模块的爆炸压力的方法。
背景技术
最近，能够充电和放电的二次电池已被广泛用作无线移动设备的能源。另外，电动汽车、混合动力电动汽车等已被提出为解决现有的使用化石燃料的汽油车辆和柴油车辆的空气污染的解决方案，而作为电动汽车、混合动力电动汽车等的能源，二次电池受到关注。
诸如移动电话和照相机这样的小型设备使用封装有一个二次电池单体的小型单体组，而诸如膝上型计算机和电动车辆这样的中大型设备使用中大型电池组，在所述中大型电池组中，两个或更多个二次电池单体被并联和/或串联连接。
根据电极和电解液的组成，可以将这种二次电池分类成锂离子电池、锂离子聚合物电池、锂聚合物电池等，在这些电池之中，不太可能泄露电解液并易于制造的锂离子聚合物的使用量正在增长。
另一方面，锂二次电池在具有优异电学特性的同时，也存在安全性较低的问题。例如，在诸如过度充电、过度放电、暴露于高温这样的异常操作条件下，由于作为电池成分的活性材料和电解液的分解反应，从而使得锂二次电池产生热量和气体，并且由此产生的高温和高压条件进一步促进分解反应，并且有时候会引起火灾或者爆炸。
在多单体结构的中大型单体模块中，锂二次电池的这种安全问题更加严重。这是因为，在具有多单体结构的单体模块中使用了大量的电池单体，使得某些电池单体中的异常操作可能引起与其他电池单体的连锁反应，而由此导致的着火和爆炸可能造成大事故。
为此，根据中大型单体模块的过度充电、高温暴露等进行安全评估的需求正在增加，特别是，在中大型单体模块的爆炸期间测量压力等的必要性正在兴起。但是，这种中大型单体模块的爆炸存在由上述连锁反应造成大事故的风险，由于测量设备的结构变形，从而难以测量爆炸期间的压力。
因此，在测量中大型单体模块的爆炸压力时，需要一种方法来确保测量器和测量装置的安全性，以防止在电池被过度充电并暴露在高温时、电池发生燃烧和爆炸风险。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种系统，该系统可以通过测量小型单体爆炸时的压力，同时通过使用小型单体在与中大型单体的安全条件相同的条件下模拟，来预测中大型单体的爆炸压力。
此外，本发明的目的是提供一种方法，该方法通过使用所述系统测量小型单体的爆炸压力、然后根据测量到的爆炸压力来计算中大型单体模块的爆炸压力，来防止由中大型单体模块的火灾或者爆炸引起的事故、以及测量装置的结构变形。
技术方案
根据本发明的实施例的用于预测中大型单体模块的爆炸压力的方法可以包括：根据待预测的中大型单体模块的电荷量(SOC)推导所产生的温度的曲线(SOC-温度曲线)(S100)；在爆炸压力测量装置内部安装小型单体(S200)；以与步骤S100中推导的SOC温度曲线相同的方式对小单体进行加热，并对小型单体过度充电，直到小型单体爆炸(S300)；当小型单体爆炸时测量压力(S400)；以及将所测量到的小型单体的压力转换成中大型单体模块的压力(S500)。
这里，在转换测量到的压力的步骤(S500)中，中大型单体模块的压力可以通过下述等式来计算。
[等式]
Figure BDA0002614824980000031
在上面的等式中，Pmd是中大型单体模块的爆炸压力，Ps是小型单体的爆炸压力，Cml是中大型单体的容量，Cs是小型单体的容量，Nmd是中大型单体模块的单体的数量。
在推导SOC-温度曲线的步骤(S100)中，SOC-温度曲线可能因中大型单体模块的容量而不同。
小型单体可以具有1.0Ah或更小的容量，并且中大型单体模块可以包括一个或多个具有20Ah或更大容量的中大型单体，并且中大型单体可以彼此电连接。
在对小型单体过度充电的步骤中(S300)，可以施加充电电流，并且同时，可以实时测量小型单体的电压。
中大型单体模块可以用作电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆或蓄电装置的电源。
同时，根据本发明的实施例的用于预测中大型单体模块的爆炸压力的系统可以包括：腔室，该腔室具有被设置在其中的加热构件，并且包括用于将小型单体安装在加热构件上的安装部；温度控制单元，该温度控制单元连接到加热构件，以调节加热构件的温度；充电/放电单元，该充电/放电单元电连接到小型单体；以及压力测量传感器，该压力测量传感器位于腔室的一侧上，并且该系统可以用于预测爆炸压力的方法。
这里，加热构件可以包括第一加热板和第二加热板，并且安装部可以被设置在第一加热板和第二加热板之间。
此外，腔室可以具有形成在一侧处的贯通部，并且所述腔室可以通过该贯通部连接到压力测量传感器。
腔室可以包括：腔室本体，该腔室本体具有带有开放顶部的中空结构；和腔室盖，该腔室盖联接腔室本体的开口，以密封所安装的小型单体。
此外，该系统可以进一步包括控制器，该控制器被构造成控制温度控制单元、充电/放电单元和压力测量传感器，并且该控制器可以控制充电/放电单元和温度控制单元，以与中大型单体模块的SOC-温度曲线相同的方式对小型单体加热。
另外，该系统可以进一步包括输出单元，该输出单元被构造成将由压力测量传感器测量的小型单体的压力转换成中大型单体模块的压力。
有利效果
根据本发明的预测方法和预测系统，因为能够通过使用能够在与中大型单体模块的安全条件相同的安全条件下模拟小型单体的系统和方法、通过在小型单体爆炸时的测量压力并且将该压力转换成中大型单体模块的爆炸压力来预测中大型单体模块的爆炸压力，因此能够在没有直接测量中大型单体模块的爆炸压力的情况下识别中大型单体模块爆炸时的压力。
另外，本发明具有防止在直接测量中大型单体模块的爆炸压力的情况下可能发生的由于爆炸等引起的事故、测量装置的结构变形等的效果。
另外，因为能够从小型单体中模拟中大型单体和模块的安全条件，所以除了单体爆炸时的压力测量以外，还可以应用于与安全评估有关的实验，或者还可以应用于在单体着火和爆炸后的特定时间进行评估和分析。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的中大型单体模块的爆炸压力测量系统的示意图。
图2和图3是示出根据本发明实施例的中大型单体模块的爆炸压力测量系统的立体图。
图4是根据本发明示例的中大型单体模块的爆炸压力测量系统的横截面图。
图5示出了根据示例1和3以及参考示例1的电荷量的电压-温度曲线。
图6示出了根据示例2中的电荷量的电压-温度曲线。
具体实施方式
因为本发明的概念允许各种改变和许多实施例，所以将在附图中示出特定的实施例，并在文本中对其进行详细描述。然而，这并非意于将本发明限于所公开的特定形式，应理解，其包括本发明的精神和范围内所包括的所有改变、等效物和替代。
在描述附图时，相似的附图标记用于相似的元件。在附图中，为了清楚起见，以放大比例示出结构的尺寸。诸如“第一”和“第二”这样的术语可以用于描述各种组件，但是这些组件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件进行区分的目的。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一组件可以被称为第二组件，类似地，第二组件也可以被称为第一组件。除非上下文另外明确指出，否则单数表达包括复数表达。
在本申请中，应理解，诸如“包括”或“具有”这样的术语意于表示存在于说明书中所述的特征、数量、步骤、操作、组件、部件或其组合，并且它们并不预先排除存在或添加一个或多个其他特征或数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的可能性。而且，当诸如层、膜、区域、板等这样的部分被称为位于其它部分“上”时，这不仅包括该部分“直接位于”所述其它部分上的情况，而且包括另外的部分被置于所述部分和所述其它部分之间的情形。另一方面，当诸如层、膜、区域、板等这样的部分被称为位于其它部分的“下”时，这不仅包括该部分“直接位于”所述其它部分的下方的情况，而且包括另外的部分被进一步置于所述部分和所述其它部分之间的情形。另外，在本申请中，“被布置在…上”的情形可以包括被布置在底部以及顶部的情形。
在下文中，将参考附图描述使用根据本发明实施例的中大型单体模块的爆炸压力预测系统1000的中大型单体模块的爆炸压力预测方法。
在这种情况下，下述中大型单体模块的爆炸压力预测系统1000将被描述为在中大型单体模块的爆炸压力预测方法中使用的系统的示例，但不限于此。
图1是根据本发明示例性实施例的中大型单体模块的爆炸压力测量系统的示意图，图2和图3是示出根据本发明实施例的中大型单体模块的爆炸压力测量系统的立体图，图4是根据本发明示例的中大型单体模块的爆炸压力测量系统的横截面图。图2至图4仅示出温度控制单元120的一部分，而未示出充电/放电单元130、控制器150和输出单元160。
根据本发明实施例的用于预测中大型单体模块的爆炸压力的方法可以包括：根据待预测的中大型单体模块的电荷量(SOC)来推导所产生温度的曲线(SOC-温度曲线)(S100)；将小型单体安装到爆炸压力测量装置内(S200)；以与从所述步骤S100中推导出的SOC-温度曲线相同的方式来加热小型单体，并且对所述小型单体过度充电，直到所述小型单体发生爆炸为止(S300)；测量所述小型单体爆炸时的压力(S400)；以及将所测量的所述小型单体的压力转换成中大型单体模块的压力(S500)。
通常，在具有多单体结构的中大型单体模块中使用大量的电池单体，使得一些电池单体中的异常操作可能导致与其他电池单体的连锁反应，并且由此导致的着火和爆炸可能会导致重大事故。为此，根据中大型单体模块的过度充电、高温暴露等进行安全评估的需求日益增加，并且特别地，在中大型单体模块爆炸期间测量压力等的必要性不断兴起。但是，这种中大型单体模块的爆炸具有由上述连锁反应引起的重大事故的风险，并且由于测量装置的结构变形，难以测量爆炸期间的压力。
因此，本发明不直接测量中大型单体模块的爆炸压力，而是根据小型单体的爆炸压力来预测中大型单体模块的爆炸压力。具体地，根据本发明，当过度充电导致小型单体爆炸时，小型单体受热并且被过度充电，以模拟中大型单体模块，从而测量小型单体爆炸时的压力，然后根据测量到的爆炸压力来计算中大型单体模块的爆炸压力，以预测中大型单体模块的爆炸压力。因此，根据本发明，能够防止由于中大型单体模块的着火、爆炸等引起的事故和测量装置的结构变形等。
在本发明中，在通过向小型单体施加充电电流的过度充电步骤(S300)中，小型单体被加热。此时，为了模拟中大型单体模块，重要的是，以与根据待预测的中大型单体模块的电荷量(SOC)所生成的温度的曲线(SOC温度曲线)相同的方式，来调节根据小型单体的SOC的温度条件。
通常，容量为1.0Ah或更小的小型单体不会单独由于过度充电而发生爆炸。为了将小型单体模拟为中大型单体模块，有必要在与根据中大型单体模块的SOC的温度或电压曲线相同或相似的条件下进行过度充电。在本发明中，通过根据易于控制的电荷量来控制温度条件，从而小型单体模拟中大型单体的过度充电。
因此，为了根据本发明的预测方法来预测中大型单体模块的爆炸压力，有必要首先根据待预测的中大型单体模块的电荷量来推导温度曲线(SOC-温度曲线)。因此，本发明需要在将小型单体安装到压力测量装置(S200)之前、根据中大型单体模块的电荷量(SOC)来推导所产生的温度的曲线(SOC-温度曲线)的步骤(S100)。
将小型单体安装在爆炸压力测量装置中的步骤(S200)可以是如下步骤：安装用于模拟中大型单体模块的小型单体10，以使其成为本发明的爆炸压力预测系统1000内部的爆炸压力预测的主题。
小型单体10用在诸如移动电话或照相机这样的小型装置中，并且可以是具有1.0Ah或更小的容量的单体，但是不限于此。另外，对单体的外观没有限制，而可以是使用罐的圆筒型、方型、袋型、硬币型等。
同时，参考图3，本发明的爆炸压力预测系统1000中布置有加热构件110，并且可以包括腔室100，该腔室100包括用于将小型单体10安装在加热构件110上的安装部113。在这样的情况下，可以将小型单体10安装在安装部113上。
腔室100可以包括腔室本体101和腔室盖102。在这种情况下，腔室本体101可以具有中空结构，其顶部打开。另外，腔室本体101不受平面形状和大小的限制，而可以是正方体或长方体，其形状和大小使得加热构件110和小型单体10被安装在其中。腔室盖102可以与腔室本体101的开口结合，以密封安装在腔室本体101内的小型单体10。腔室本体101和腔室盖102不受特别限制，只要腔室本体和腔室盖可以牢固地联接即可，但是可以通过诸如固定销、螺钉和螺栓这样的固定装置联接。另外，在腔室本体101和腔室盖102之间可以进一步使用O形环等，以增加腔室本体101和腔室盖102的联接力。腔室100的内表面可以由绝缘和绝热材料和耐高温和高压的材料制成，其非限制性示例可以是胶木、聚四氟乙烯、气溶胶等。围绕所述内表面的外表面可以由诸如不锈钢或金属这样的材料制成。同时，腔室100的内部可以被形成为真空状态，以得到更准确的结果值。
加热小型单体10并过度充电直到爆炸的步骤(S300)是通过向小型单体10施加充电电流而使得小型单体10爆炸的步骤，并且其特征在于，在与推导步骤S100的SOC-温度曲线的步骤中所获得的曲线相同的条件下调节小型单体的加热温度，以模拟中大型单体模块。可以执行过度充电直到小型单体10爆炸为止。
在这种情况下，可以由爆炸压力预测系统1000的充电/放电单元130来执行过度充电。参考图2至图4，充电/放电单元130可以包括供电单元和测量单元。供电单元可以通过度充电/放电端子131和132被电连接到小型单体10。具体地，充电/放电端子131和132被设置在腔室100的一侧处，供电单元可以被电连接到安装有充电/放电端子131和132的小型单体10的电极，从而执行充电/放电。另外，测量单元可以测量小型单体10的充电率和/或充电/放电电压。因此，在过度充电步骤(S300)中，在向小型单体10施加电流的同时，可以实时测量小型单体10的电荷量(SOC)和/或电压。可以将充电/放电单元130构造成由控制器150控制，并且可以通过输入到控制器150的用户信号来执行充电/放电和测量。
参考图5，在小型单体被简单地过度充电而未受热的情况下，小型单体的电压可能与中大型单体模块的电压不同，可以确认，即使在中大型单体模块爆炸时间之后也不会发生爆炸。因此，本发明的特征在于，将小型单体的温度控制为与中大型单体模块的温度曲线相同，使得小型单体具有与中大型单体模块相同的SOC-温度曲线和/或SOC-电压曲线。通过以与步骤S100中推导的中大型单体模块的SOC-温度曲线相同的方式、根据电荷量来调节加热构件110的温度，从而使得根据小型单体的电荷量的温度变为等于在步骤S100中推导的SOC-温度曲线和/或SOC-电压曲线。结果，对中大型单体模块的模拟变为可能，并且可以利用小型单体来预测中大型单体模块的爆炸压力。
此时，可以根据作为压力预测目标的中大型单体模块的温度曲线来改变控制温度，但是在本发明的一个实施例中，可以调节控制温度，以被加热到20至150℃，这是小型单体10和中大型单体模块可能发生爆炸的温度范围。
另一方面，可以通过连接到加热构件110的温度控制单元120来调节加热构件110的温度。在这种情况下，可以通过端子121和122将加热构件110电连接到温度控制单元120。另外，温度控制单元120可以将温度调节为具有与作为预先存储在控制器150或数据存储装置(未示出)中的测量目标的根据中大型单体模块的电荷量所产生的温度曲线相同的表现，这可以通过输入到控制器150的用户信号来调节。如上所述，因为应根据电荷量来调节加热构件110的温度，所以可以在开始过度充电的同时开始对加热构件110进行加热，并且可以同时执行加热构件110的过度充电和温度控制。
加热构件110可以包括第一加热板111和第二加热板112，并且第一加热板111和第二加热板112可以被布置为：使得其上安装有小型单体10的安装部113被设置在第一加热板111和第二加热板112之间。具体地，第一加热板111可以被布置为接触所安装的小型单体10的一个表面，第二加热板112可以被布置为接触所安装的小型单体10的另一个表面。
图4示出了第一加热板111、安装部113和第二加热板112从腔室100的下表面按顺序排列的结构，但是其可以是从腔室100的侧面顺序地排列的结构，并且可以改变其安装位置。然而，随着第一加热板111、安装部113和第二加热板112的安装位置的改变，可以改变连接到第一加热板111和第二加热板112的温度控制单元120以及连接到被安装在安装部113上的小型单体10的充电/放电单元130的安装位置。
第一加热板111和第二加热板112可以是板状板，其与待安装的小型单体10相接触的表面被形成在平面上。在这种情况下，第一加热板111和第二加热板112的宽度可以等于或大于接触第一加热板111和第二加热板112的小型单体10的宽度。此外，第一加热板111和第二加热板112可以由金属材料形成，所述金属材料的非限制性示例可以是诸如铝和铝合金的各种金属。另外，可以利用其中嵌入有加热丝的结构来对第一加热板111和第二加热板112进行加热，并且可以利用对被安装在安装部113上的小型单体10进行加热的结构来对第一加热板111和第二加热板112进行加热。
测量压力的步骤(S400)可以是根据由小型单体10的爆炸引起的体积变化来测量压力的步骤。在先前的步骤中，因为小型单体100被过度充电和加热，所以电荷由单体中的活性物质、电极、电解液等的电化学反应而驱动，并且由于过度充电和加热期间的内部电化学反应，小型单体10发生着火或爆炸。结果，小型单体10将爆炸，并且在爆炸时小型单体10受到压力可以由压力测量传感器140测量。
压力测量传感器140可以位于腔室100的一侧处。图2和图3示出了压力测量传感器140插入穿过形成在腔室盖102的上部中的贯通部，以连接到腔室100的内部，但是可以使用与小型单体10和/或腔室100的内部紧密接触的任何布置，而没有限制。结果，压力测量传感器140可以根据小型单体10和腔室100中的体积变化灵敏地感测压力，并且可以测量小型单体10爆炸时的瞬时压力。测量到的压力可以被提供给控制器150，并且压力信息可以由控制器150存储。压力测量传感器140没有特别限制，只要其通过感测小型单体10和/或腔室100内部的压力来检测压力变化即可。
转换成中大型单体模块的压力的步骤(S500)可以是将小型单体10爆炸期间测量到的压力转换成中大型单体模块的压力的步骤。此时，中大型单体模块的压力可以通过下述等式来转换。
[等式]
Figure BDA0002614824980000121
在上面的等式中，Pmd是中大型单体模块的爆炸压力，Ps是小型单体的爆炸压力，Cml是中大型单体的容量，Cs是小型单体的容量，Nmd是中大型单体模块的单体的数量。
这里，当中大型单体模块的单体的数量为一个时，可以预测中大型单体本身的爆炸压力，当单体的数量为两个或者更多个时，能够预测中大型单体模块的爆炸压力。因此，可以利用小型单体来模拟模块以及中大型单体，并预测爆炸压力。
在先前的步骤中由压力测量传感器140测量到的小型单体10的爆炸压力可以由控制器传输到输出单元160。输出单元160通过将传输的小型单体10的爆炸压力代入等式来转换中大型单体模块的爆炸压力，并且用户对此进行确认。
同时，中型单体模块在诸如笔记本电脑和电动车辆这样的中大型设备中使用，分别具有20Ah或更大容量的一个或多个中大型单体可以被并联和/或串联连接。中大型单体模块可以用作电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆或蓄电装置的电源。
在下文中，将参考示例详细描述本发明，但是以下示例仅用于图示本发明，本发明不限于以下实施例。
[示例1]
制备中大型单体模块，其中，串联连接12个容量为61Ah的单体。将充电电流施加到中大型单体模块，以执行过度充电，同时测量根据电荷量(SOC)所产生的温度和电压，从而获得如图5中所示的SOC-温度曲线(图5中的曲线4)。
[示例2]
制备中大型单体模块，其中，串联连接容量为73Ah的12个单体。将充电电流施加到中大型单体模块，以执行过度充电，同时测量根据电荷量(SOC)所产生的温度，从而获得如图6中所示的SOC-温度曲线(图6中的曲线2)。
参考图5和图6，可以看出，随着中大型单体模块的容量改变，SOC-温度曲线变得不同。这意味着，在使用小型单体的爆炸压力来预测中大型单体的爆炸压力的本发明中，随着中大型单体模块的容量改变，模拟条件也发生变化。即，因为作为中大型单体模块的模拟条件的温度条件取决于中大型单体模块的容量，因此，为了预测本发明的中大型单体模块的爆炸压力，首先，有必要根据要预测的中大型单体模块的容量获得相应的SOC-温度曲线。
[示例3]
在准备容量为1Ah的小型单体(1Ah)之后，将小型单体安装在本发明的爆炸压力测量系统的腔室内部的安装部中。之后，将实施例1中获得的SOC-温度曲线输入至控制器。随后，操作充电/放电单元，以向小型单体施加充电电流，并执行过度充电，同时，以与SOC-温度曲线相同的方式(通过图5的曲线5中所示的电荷量调节加热板的温度来进行过度充电)，在加热作为加热构件的第一加热板和第二加热板的同时执行过度充电，直到小型单体爆炸。
压力测量传感器测量小型单体爆炸时产生的压力，并将测量的压力值传输到控制器和输出单元，以通过下述等式转换中大型单体模块的爆炸压力。所测量的小型单体的爆炸压力被测量为0.2巴，并且通过等式转换的中大型单体模块的爆炸压力为146巴。
[等式]
Figure BDA0002614824980000141
在上面的等式中，Pmd是中大型单体模块的爆炸压力，Ps是小型单体的爆炸压力，Cml是中大型单体的容量，Cs是小型单体的容量，并且Nmd是中大型单体模块的单体的数量。
[参考示例1]
制备容量为1Ah的小型单体(1Ah)，然后将其安装在常规爆炸压力测量装置中。其后，在向小型单体施加充电电流的同时执行过度充电。
[参考示例2]
在制备容量为1.5Ah的小型单体之后，在与示例3中相同的装置和相同条件下对该小型单体进行过度充电，并测量爆炸压力。测量到的小型单体的爆炸压力为0.3巴。
[实验示例]根据电荷量的电压曲线测量(SOC-电压曲线)
在示例1至3和参考示例1中执行过度充电时，根据电荷量测量电压，并且在图5中示出结果。
图5的第一曲线是参考示例1的SOC-电压曲线，其中小型单体仅被过度充电。参考此，可以看出，在没有加热单体的情况下，仅通过简单的过度充电不会使小型单体爆炸。
图5的曲线2是示例3的中大型单体模块模拟条件下过度充电的小型单体的SOC-电压曲线，图5的曲线3是示例1的中大型单体模块的SOC-电压曲线。参考这些曲线，可以看出，曲线2和3的曲线行为几乎相同。这意味着，当在与中大型单体模块的SOC-温度曲线相同的条件下对小型单体进行加热和充电时，中大型单体模块的SOC-电压曲线行为被示出。因此，即使不直接测量中大型单体的爆炸压力，也可以使用小型单体来估计中大型单体的爆炸压力。
参考图5的曲线3，其是示例1的中大型单体模块的SOC-电压曲线，可以看出，示例1的中大型单体模块在大约SOC 147％的点处爆炸，参考图5的曲线2，其是对此进行模拟的示例3的小型单体的SOC-电压曲线，可以看出，示例3的小型单体也在SOC 147％的点处爆炸。另外，参考图6的曲线1’，其是示例2的中大型单体模块的SOC-电压曲线，可以看出，示例2的中大型单体模块在大约SOC 122％的点处爆炸。
另一方面，参考示例2的具有1.5Ah容量的小型单体的爆炸压力为0.3巴，其是0.2巴的爆炸压力的1.5倍，该压力为示例3的具有1Ah容量的小型单体的爆炸压力。因此，可以看出，爆炸压力与电池的容量成正比。为了确认本发明用于使用小型单体估计中大型单体的爆炸压力的准确性，期望使用本发明实际测量中大型单体的爆炸压力并将实际测量值与预测值进行比较。但是，出于安全性的考虑，存在如在实施例中那样无法测量具有大容量的中大型单体模块的爆炸压力的实际限制，并且由于爆炸测量装置在爆炸期间的结构变形而可能难以进行准确的测量。因此，以上描述将代替对本发明的爆炸压力预测(测量)方法的准确性的描述。
这样，根据本发明，通过在中大型单体模块的模拟条件下使小型单体爆炸，测量爆炸时的压力，并将测量到的压力值转换成中大型单体模块的爆炸压力，能够预测中大型单体模块的爆炸压力，因此可以防止在中大型单体模块的安全测试期间可能发生的着火、爆炸等的事故和测量装置的结构变形。
尽管在上面已经参考本发明的优选实施例进行了描述，但是可以理解，本领域的技术人员可以在不脱离如在下面的权利要求中所提出的本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改和改变。
因此，本发明的技术范围不应限于说明书的详细描述中描述的内容，而应由权利要求书限定。
[附图标记列表]
1000：中大型单体模块的爆炸压力预测系统
10：单体
100：腔室
110：加热构件
100：温度控制单元
130：充电/放电单元
140：压力测量传感器
1：参考示例1的SOC-电压曲线
2：示例3的小型单体的SOC-电压曲线
3：示例1的中大型单体模块的SOC-电压曲线
4：示例1的中大型单体模块的SOC-温度曲线
5：示例3的小型单体的SOC加热温度
1’：示例2的中大型单体模块的SOC-电压曲线
2’：示例2的中大型单体模块的SOC-温度曲线

Claims (14)

1.一种用于预测中大型单体模块的爆炸压力的方法，所述方法包括下述步骤：
根据待预测的中大型单体模块的电荷量(SOC)推导所产生的温度的SOC-温度曲线(S100)；
在爆炸压力测量装置内部安装小型单体(S200)；
以与所述步骤S100中推导的所述SOC-温度曲线相同的方式对所述小单体进行加热，并对所述小型单体过度充电，直到所述小型单体爆炸(S300)；
当所述小型单体爆炸时测量压力(S400)；以及
将所述测量到的小型单体的压力转换成所述中大型单体模块的压力(S500)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在转换所述测量到的压力的步骤中(S500)，通过将在所述小型单体爆炸时测量到的所述压力代入以下等式来计算所述中大型单体模块的压力：
[等式]
Figure FDA0002614824970000011
在上述等式中，Pmd是所述中大型单体模块的爆炸压力，Ps是所述小型单体的爆炸压力，Cml是中大型单体的容量，Cs是所述小型单体的容量，并且Nmd是所述中大型单体模块的单体的数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在推导所述SOC-温度曲线的步骤(S100)中，所述SOC-温度曲线因所述中大型单体模块的容量而不同。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述小型单体具有1.0Ah或更小的容量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中大型单体模块包括一个或多个具有20Ah或更大容量的中大型单体，并且所述中大型单体彼此电连接。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在对所述小型单体过度充电的步骤(S300)中，施加充电电流，并且同时，实时测量所述小型单体的电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中大型单体模块被用作电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆或蓄电装置的电源。
8.一种用于预测中大型单体模块的爆炸压力的系统，所述系统包括：
腔室，所述腔室具有被设置在其中的加热构件，并且包括用于将小型单体安装在所述加热构件上的安装部；
温度控制单元，所述温度控制单元连接到所述加热构件，以调节所述加热构件的温度；
充电/放电单元，所述充电/放电单元电连接到所述小型单体；以及
压力测量传感器，所述压力测量传感器位于所述腔室的一侧上。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述加热构件包括第一加热板和第二加热板，并且
其中，所述安装部被设置在所述第一加热板和所述第二加热板之间。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述腔室具有形成在一侧处的贯通部，并且所述腔室通过所述贯通部连接到所述压力测量传感器。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述腔室包括：腔室本体，所述腔室本体具有带有开放顶部的中空结构；和腔室盖，所述腔室盖联接所述腔室本体的开口，以密封所安装的小型单体。
12.根据权利要求8所述的系统，进一步包括控制器，所述控制器被构造成控制所述温度控制单元、所述充电/放电单元和所述压力测量传感器。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器控制所述充电/放电单元和所述温度控制单元，以与所述中大型单体模块的SOC-温度曲线相同的方式对所述小型单体加热。
14.根据权利要求8所述的系统，进一步包括输出单元，所述输出单元被构造成将由所述压力测量传感器测量到的所述小型单体的压力转换成所述中大型单体模块的压力。
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