CN116930781A - 动力电池热失控测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种动力电池热失控测量装置及其测量方法，该装置包括：第一测量支路、第二测量支路以及开关控制部件；第一测量支路和第二测量支路均连接动力电池的热失控气体排出出口，开关控制部件设置在第一测量支路中；开关控制部件用于在动力电池内部压力达到预设压力时开启以进行泄压；第一测量支路至少用于测量由动力电池泄出且经过开关控制部件之后的气体的气体量、速率和气压；第二测量支路至少用于测量动力电池在任意时刻泄出气体的气体量、速率和气压。如此，利用第一测量支路和第二测量支路共同测量气体的相关参数，实现了对气体相关参数的实时在线获取，从而能及时为防护动力电池热失控提供指导，利于有效避免动力电池的安全问题。
Description
技术领域
本公开涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池热失控测量装置及其测量方法。
背景技术
在新能源汽车技术领域中，动力电池为向新能源汽车提供动力来源的核心组件。随着新能源汽车的兴起和广泛应用，人们对新能源汽车如电动汽车的续航里程及快充技术普遍存在着高需求。当动力电池的正负极材料的比能量随之提升时，其热稳定性也相应下降，易于引发动力电池热失控，而在热失控过程中，动力电池内部会发生各种副反应，如产生大量高温、可燃和有毒的气体，随动力电池内部气体压力的急剧升高，动力电池甚至会发生爆炸，并通过动力电池释放出大量气体，严重威胁乘客的人身和财产安全。由于动力电池的安全是决定未来新能源汽车可持续发展的生命线，所以动力电池的安全检测如热失控测量也成为了重要研究方向。
目前，相关技术中通常在电池热失控结束后收集气体，根据热失控反应的时间，利用绝热量热仪或燃烧弹等装置测量热失控情况下产生气体的相关参数，如产气速率、产气量和成分等，但是无法实现对电池热失控过程中气体相关参数的实时在线获取，从而无法及时为防护动力电池热失控提供指导，不利于有效避免动力电池的安全问题。
发明内容
为了解决上述技术问题或至少部分解决上述技术问题，本公开提供了一种动力电池热失控测量装置及其测量方法。
第一方面，本公开提供了一种动力电池热失控测量装置，包括：第一测量支路、第二测量支路以及开关控制部件；
所述第一测量支路和所述第二测量支路均连接动力电池的热失控气体排出出口，所述开关控制部件设置在所述第一测量支路中；
所述开关控制部件用于在动力电池内部压力达到预设压力时开启以进行泄压；所述第一测量支路至少用于测量由动力电池泄出且经过所述开关控制部件之后的气体的气体量、速率和气压；所述第二测量支路至少用于测量动力电池在任意时刻泄出气体的气体量、速率和气压。
可选地，所述第一测量支路包括第一管路本体以及设置在所述第一管路本体上的第一气体测量组件和第一气体收集袋；
所述开关控制部件设置在所述第一管路本体的第一端，所述第一气体收集袋设置于所述第一管路本体的第二端，所述第一气体测量组件设置在所述开关控制部件和所述第一气体收集袋之间；
所述第一气体测量组件用于对所述第一测量支路中的气体进行量、速率和气压测量；所述第一气体收集袋用于对所述第一气体测量组件测量后的气体进行收集。
可选地，所述第一气体测量组件包括第一质量流量计和第一压力传感器；
所述第一质量流量计用于检测所述第一测量支路中气体的气体量和速率；所述第一压力传感器用于检测所述第一测量支路中气体的气压。
可选地，所述第二测量支路包括第二管路本体、第二气体测量组件、第二气体收集袋、收集袋阀门以及收集袋连接结构；
所述第二气体测量组件和所述收集袋阀门均和所述第二管路本体连接，所述第二气体收集袋通过所述收集袋连接结构和所述收集袋阀门可拆卸连接；
所述第二气体测量组件用于对所述第二测量支路中的气体进行量、速率和气压测量；所述第二气体收集袋用于对所述第二测量支路中的气体进行收集；
其中，所述第二气体收集袋为负压真空收气袋。
可选地，所述第二气体测量组件包括第二质量流量计和第二压力传感器；
所述第二质量流量计用于检测所述第二测量支路中气体的气体量和速率；所述第二压力传感器用于检测所述第二测量支路中气体的气压。
可选地，所述收集袋连接结构包括连接头和第三气体测量组件；
所述第三气体测量组件设置在所述连接头上；
所述连接头用于将所述第二气体收集袋和所述收集袋阀门连接，所述第三气体测量组件至少用于测量所述第二气体收集袋中气体的成分。
可选地，该动力电池热失控测量装置还包括热失控触发模块；
所述热失控触发模块用于对动力电池进行滥用以触发动力电池形成热失控状态；
其中，所述开关控制部件开启泄压后，形成所述热失控状态。
可选地，该动力电池热失控测量装置还包括电池传感器模块；
所述电池传感器模块与动力电池通信连接，用于对动力电池的状态信息进行感知；
其中，所述状态信息包括动力电池的电压、温度和阻抗中的至少一种。
第二方面，本公开还提供了一种动力电池热失控测量方法，应用上述任一种所述的动力电池热失控测量装置实现，所述动力电池热失控测量装置包括第一测量支路、第二测量支路以及开关控制部件；所述测量方法包括：
所述开关控制部件开启前，利用所述第二测量支路测量动力电池泄出气体的气体量、速率和气压；
所述开关控制部件开启后，利用所述第一测量支路测量由动力电池泄出且经过所述开关控制部件之后的气体的气体量、速率和气压，以及利用所述第二测量支路测量动力电池泄出气体的气体量、速率和气压；
其中，所述开关控制部件用于在动力电池内部压力达到预设压力时开启以进行泄压。
可选地，所述动力电池热失控测量还包括热失控触发模块；所述测量方法还包括：
利用热失控触发模块对动力电池进行加热，直至动力电池的温升速率达到预设温升速率，确定动力电池处于热失控状态，停止加热；
在绝热环境下感知动力电池的温度，确定动力电池的温度达到预设温度，利用热失控触发模块冷却动力电池，直至动力电池达到热失控状态下的最高温度。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开提供的动力电池热失控测量装置，包括：第一测量支路、第二测量支路以及开关控制部件；第一测量支路和第二测量支路均连接动力电池的热失控气体排出出口，开关控制部件设置在第一测量支路中；开关控制部件用于在动力电池内部压力达到预设压力时开启以进行泄压；第一测量支路至少用于测量由动力电池泄出且经过开关控制部件之后的气体的气体量、速率和气压；第二测量支路至少用于测量动力电池在任意时刻泄出气体的气体量、速率和气压。如此，利用第一测量支路和第二测量支路共同测量气体的相关参数，实现了对气体相关参数的实时在线获取，从而能及时为防护动力电池热失控提供指导，利于有效避免动力电池的安全问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例提供的一种动力电池热失控测量装置的结构示意图；
图2为本公开实施例提供的另一种动力电池热失控测量装置的结构示意图；
图3为本公开实施例提供的又一种动力电池热失控测量装置的结构示意图；
图4为本公开实施例提供的一种动力电池热失控测量方法的流程示意图。
其中，110、第一测量支路；120、第二测量支路；130、开关控制部件；140、动力电池；150、热失控触发模块；160、电池传感器模块；111、第一管路本体；112、第一气体测量组件；1121、第一质量流量计；1122、第一压力传感器；121、第二管路本体；122、第二气体测量组件；123、第二气体收集袋；124、收集袋阀门；125、收集袋连接结构；1221、第二质量流量计；1222、第二压力传感器；113、第一气体收集袋。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合附图对本公开实施例提供的动力电池热失控测量装置及其测量方法进行示例性说明。
示例性地，图1为本公开实施例提供的一种动力电池热失控测量装置的结构示意图。参照图1，该动力电池热失控测量装置包括：第一测量支路110、第二测量支路120以及开关控制部件130；第一测量支路110和第二测量支路120均连接动力电池140的热失控气体排出出口(图中未示出)，开关控制部件130设置在第一测量支路110中；开关控制部件130用于在动力电池140内部压力达到预设压力时开启以进行泄压；第一测量支路110至少用于测量由动力电池140泄出且经过开关控制部件130之后的气体的气体量、速率和气压；第二测量支路120至少用于测量动力电池140在任意时刻泄出气体的气体量、速率和气压。
其中，热失控气体排出出口为用于泄出动力电池气体以测量热失控过程中气体相关参数的出口。示例性地，热失控气体排出出口可为与对应管路连通的出口或其他类型的出口，具体如：针对带有防爆阀的动力电池(或电芯)，防爆阀的连接方式与开关控制部件130相同，可将与热失控气体排出出口连通的管路，延伸至动力电池内部相应位置处设置防爆阀，同时利用与热失控气体排出出口连通的动力电池外部的管路，对热失控过程中气体相关参数进行测量，且可根据动力电池在热失控过程中的测量需求设置热失控气体排出出口的类型和数量，在此均不限定。
其中，第一测量支路110和第二测量支路120为至少用于测量动力电池热失控过程中气体相关参数的支路。示例性地，参照图1，第一测量支路110可为主测量支路，第二测量支路120可为旁测量支路，如第二测量支路120可在第一测量支路110与热失控气体排出出口的连接位置前端引出，以形成主测量支路的旁测量支路，从而使第一测量支路110和第二测量支路120能够连接同一个热失控气体排出出口。
或者，示例性地，图2为本公开实施例提供的另一种动力电池热失控测量装置的结构示意图，参照图2，第一测量支路110和第二测量支路120可为彼此独立的支路，从而使第一测量支路110和第二测量支路120能够分别连接不同的热失控气体排出出口。在其他实施方式中，还可根据动力电池在热失控过程中的测量需求设置其他连接方式，在此不限定。
需要说明的是，预设压力对应开关控制部件130的开启压力，即当动力电池140内部压力达到开关控制部件130的开启压力时，能够使原本关闭的开关控制部件130开启，便于动力电池内部产生的气体经过开关控制部件130后被测量和收集，从而及时释放了动力电池140的内部压力，防止动力电池后续发生热失控时炸裂。示例性地，当第一测量支路110为主测量支路，第二测量支路120为旁测量支路时，第二测量支路120与第一测量支路110在分叉位置处可形成交点，可将开关控制部件130设置在第一测量支路110中，交点远离动力电池的一侧，具体如：可将开关控制部件130设置在交点远离动力电池一侧的第一测量支路110的前端，在此关于开关控制部件130的具体设置位置不进行限定，只需保证开关控制部件130为第一测量支路110中最靠近前端交点的部件即可。
示例性地，动力电池可为方形铝壳电池、圆柱形铝壳电池、带有铝塑膜的软包电池或其他类型的电池，其中，方形铝壳电池和圆柱形铝壳电池的顶部通常具有防止动力电池因热失控能量急剧积累而发生炸裂的防爆阀，带有铝塑膜的软包电池不具有防爆阀，利用铝塑膜开裂来防止动力电池发生炸裂，在此关于动力电池的具体类型不限定。此外，由于开关控制部件130的开启原理和防爆阀的开启原理相同，所以开关控制部件130的开启压力等于防爆阀的开启压力，针对没有防爆阀的动力电池如带有铝塑膜的软包电池，开关控制部件130的开启压力等于铝塑膜的开裂压力。例如，对于三元聚合物锂电池，其防爆阀的开启压力可为0.75兆帕至0.9兆帕；对于铁铝电池，其防爆阀的开启压力可为0.6兆帕。
不难理解的是，由于第一测量支路110中设有用于泄压的开关控制部件130，所以在开关控制部件130未开启前，利用第二测量支路120对动力电池140泄出的气体进行相关参数的测量，当动力电池140内部压力达到预设压力而使开关控制部件130开启后，则可利用第一测量支路110和第二测量支路120共同对动力电池140泄出的气体进行相关参数的测量，即第一测量支路110可测量气体的气体量(即产气量)、速率(即产气速率)和气压，第二测量支路120可测量气体的气体量、速率和气压，并且进一步地还可对气体进行收集以测量其成分(即产气成分)，关于气体成分的测量过程在后文中示例性说明。
本公开实施例提供的动力电池热失控测量装置，包括：第一测量支路110、第二测量支路120以及开关控制部件130；第一测量支路110和第二测量支路120均连接动力电池140的热失控气体排出出口(图中未示出)，开关控制部件130设置在第一测量支路110中；开关控制部件130用于在动力电池140内部压力达到预设压力时开启以进行泄压；第一测量支路110至少用于测量由动力电池140泄出且经过开关控制部件130之后的气体的气体量、速率和气压；第二测量支路120至少用于测量动力电池140在任意时刻泄出气体的气体量、速率和气压。如此，利用第一测量支路110和第二测量支路120共同测量气体的相关参数，实现了对气体相关参数的实时在线获取，从而能及时为防护动力电池热失控提供指导，利于有效避免动力电池的安全问题；另外，本公开实施例提供的动力电池热失控测量装置不受温度、压力等外界因素的干扰，测量准确性高且操作简单。
在一些实施例中，图3为本公开实施例提供的又一种动力电池热失控测量装置的结构示意图，在图1的基础上，参照图3，第一测量支路110包括第一管路本体111以及设置在第一管路本体上的第一气体测量组件112和第一气体收集袋113；开关控制部件130设置在第一管路本体111的第一端，第一气体收集袋113设置于第一管路本体111的第二端，第一气体测量组件112设置在开关控制部件130和第一气体收集袋113之间；第一气体测量组件112用于对第一测量支路110中的气体进行量、速率和气压测量；第一气体收集袋113用于对第一气体测量组件112测量后的气体进行收集。
其中，第一管路本体111为用于连接第一气体测量组件112以及第一气体收集袋113的管路，且与动力电池的热失控气体排出出口形成密封式连接。示例性地，第一管路本体111可为弯折型管路、笔直型管路或其他样式的管路，以及可为圆柱形、棱柱形或其他形状的管路，第一管路本体111的材质可为不锈钢、合金或其他材质，在此关于第一管路本体111的样式、形状和材质均不做具体限定。
需要说明的是，沿第一管路本体111的延伸方向(对应于电池外部)，开关控制部件130设置在第一管路本体111的第一端，对应地，第一气体收集袋113设置在第一气体测量组件112远离开关控制部件130的一侧，即第一管路本体111的第二端。具体地，在第一气体测量组件112设置在开关控制部件130和第一气体收集袋113之间的基础上，基于动力电池内部压力达到预设压力，使开关控制部件130自动开启之后，先利用第一气体测量组件112对气体进行相关参数的测量，再使用第一气体收集袋113对第一气体测量组件112测量后的气体进行收集，关于第一气体测量组件112以及第一气体收集袋113的具体工作过程在后文中示例性说明。
不难理解的是，第一管路本体111的第一端可为第一管路本体111中靠近动力电池的前端附近，第一管路本体111的第二端可为第一管路本体111的末端附近；例如，开关控制部件130可设置在第一管路本体111中靠近动力电池的前端，第一气体收集袋113可设置在第一管路本体111的末端，在此关于开关控制部件130和第一气体收集袋113的具体设置位置不限定。
在一些实施例中，参照图3，第一气体测量组件112包括第一质量流量计1121和第一压力传感器1122；第一质量流量计1121用于检测第一测量支路110中气体的气体量和速率；第一压力传感器1122用于检测第一测量支路110中气体的气压。
其中，第一质量流量计1121为用于测量动力电池滥用过程中(包括热失控过程)的气体量和速率的器件。示例性地，动力电池的滥用方式可为热滥用、电滥用或机械滥用等方式，以通过滥用动力电池，增加动力电池内部的热量，从而触发动力电池形成热失控，后文中对此过程进行示例性说明，在此关于动力电池的滥用方式不做限定。
其中，第一压力传感器1122为用于测量动力电池内部气压的传感器。具体地，当动力电池泄出气体至第一管路本体111中时，可先利用第一质量流量计1121测量出气体的气体量和速率，再利用第一压力传感器1122测量出动力电池内部气压。
需要说明的是，通过滥用动力电池，使动力电池随内部压力的增加而泄出气体，当动力电池内部压力达到预设压力时，开关控制部件130自动开启以泄压，并进一步触发动力电池热失控，如此，便可利用第一质量流量计1121和第一压力传感器1122对热失控过程中的气体相关参数进行测量，为电池热失控分析提供准确的数据。
在一些实施例中，继续参照图3，第二测量支路120包括第二管路本体121、第二气体测量组件122、第二气体收集袋123、收集袋阀门124以及收集袋连接结构125；第二气体测量组件122和收集袋阀门124均和第二管路本体121连接，第二气体收集袋123通过收集袋连接结构125和收集袋阀门124可拆卸连接；第二气体测量组件122用于对第二测量支路120中的气体进行量、速率和气压测量；第二气体收集袋123用于对第二测量支路120中的气体进行收集；其中，第二气体收集袋123为负压真空收气袋。
其中，第二管路本体121为用于连接第二气体测量组件122和收集袋阀门124的管路，且与动力电池的热失控气体排出出口形成密封式连接。示例性地，第二管路本体121可为弯折型管路、笔直型管路或其他样式的管路，以及可为圆柱形、棱柱形或其他形状的管路，第二管路本体121的材质可为不锈钢、合金或其他材质，需要说明的是，第二管路本体121的直径远小于第一管路本体111的直径，例如第二管路本体121的直径可为小于5毫米、小于6毫米或为小于其他数值的直径，以避免因第二管路本体121的直径过大，导致在开关控制部件130开启前，动力电池中的气体全部泄出至第二管路本体121，从而影响动力电池的热失控过程，在此关于第二管路本体121的样式、形状、材质以及直径均不做具体限定。
其中，收集袋阀门124和第二管路本体121为直接连接，在此基础上，将第二气体收集袋123通过收集袋连接结构125和收集袋阀门124连接，以实现第二气体收集袋123和第二管路本体121的关联连接；示例性地，收集袋阀门124可为电磁阀或其他类型的阀门。需要说明的是，由于第二气体收集袋123为负压真空收气袋，当需要对气体进行成分检测时，可打开收集袋阀门124，并利用第二气体收集袋123中负压的作用对气体进行自动收集，操作简单且不会引入外界其他多余气体，避免了外界环境和人为因素的干扰，例如可将收集的气体用相关测量成分的仪器进行成分检测，或直接利用第二气体收集袋123上方位置相关的测量成分的传感器进行成分检测，关于气体成分检测的具体过程在后文中示例性说明。
在一些实施例中，继续参照图3，第二气体测量组件122包括第二质量流量计1221和第二压力传感器1222；第二质量流量计1221用于检测第二测量支路120中气体的气体量和速率；第二压力传感器1222用于检测第二测量支路120中气体的气压。
其中，第二质量流量计1221为用于测量动力电池滥用过程中(包括热失控过程)的气体量和速率的器件。需要说明的是，第二质量流量计1221的类型和样式可与第一质量流量计1121的类型和样式相同，也可与第一质量流量计1121的类型和样式不同，只需能够实现对气体的气体量和速率进行测量即可，在此关于第二质量流量计1221的类型和样式不限定。
示例性地，沿第二管路本体121的延伸方向(对应于电池外部)，第二质量流量计1221、收集袋阀门124以及第二压力传感器1222可依次设置在第二管路本体121的末端附近，具体如：第二压力传感器1222设置在第二管路本体121的末端；或者，也可将第二质量流量计1221、第二压力传感器1222以及收集袋阀门124依次设置在第二管路本体121的末端附近，具体如：收集袋阀门124设置在第二管路本体121的末端，在其他实施方式中，还可根据第二测量支路120的测量需求设置第二质量流量计1221、收集袋阀门124以及第二压力传感器1222具体的位置，在此不限定。
其中，第二压力传感器1222为用于测量动力电池内部气压的传感器。具体地，当动力电池泄出气体至第二管路本体121中时，可先利用第二质量流量计1221测量出气体的气体量和速率，再利用第二压力传感器1222测量出动力电池内部气压，最后利用与收集袋阀门124连接的第二气体收集袋123收集气体以测量气体成分。不难理解的是，第二压力传感器1222的类型和样式也可与第一压力传感器1122相同或不同，在此不限定。
在一些实施例中，收集袋连接结构125包括连接头和第三气体测量组件；第三气体测量组件设置在连接头上；连接头用于将第二气体收集袋123和收集袋阀门124连接，第三气体测量组件至少用于测量第二气体收集袋123中气体的成分。
示例性地，连接头可包括收集袋阀门124下方的圆形连接头，以及第二气体收集袋123上方的管状连接头，以将收集袋阀门124和第二气体收集袋123连接，在其他实施方式中，还可为其他样式的连接头，在此不限定。
示例性地，第三气体测量组件可包括用于测量气体浓度、气体成分以及气体温度的传感器，以对气体浓度、气体成分以及气体温度进行直接检测，或者，也可不在连接头位置处设置第三气体测量组件，仅利用第二气体收集袋对气体进行收集，之后利用相关测量成分的仪器如气相色谱仪和气体质谱仪对收集到的气体进行成分检测，如获得气体的成分和比例，在此关于第三气体测量组件的设置位置和类型均不限定。
在一些实施例中，继续参照图3，该动力电池热失控测量装置还包括热失控触发模块150；热失控触发模块150用于对动力电池进行滥用以触发动力电池形成热失控状态；其中，开关控制部件130开启泄压后，形成所述热失控状态。
示例性地，当热失控触发模块150的触发方式为加热触发方式时，热失控触发模块150可为绝热量热仪(adiabatic rate calorimeter，ARC)，或者也可为燃烧弹等耐高压密封装置；如此，利用热失控触发模块150对动力电池进行加热，实现了对动力电池的热滥用，进一步地，随加热温度的升高，动力电池内部的压力也随之增加，当动力电池内部压力达到预设压力时，开关控制部件130开启泄压，释放动力电池内部的部分压力后，温度仍在继续升高，进而引发动力电池的自放热反应，触发动力电池形成热失控状态，后文中对热失控触发模块150的具体触发过程进行示例性说明，在其他实施方式中，当热失控触发模块150的滥用方式为电滥用方式或机械滥用方式时，热失控触发模块150可对应为其他类型的触发仪器或装置，在此不限定。
不难理解的是，可根据热失控触发模块150的类型设置动力电池与热失控触发模块150的位置关系和连接关系；示例性地，当热失控触发模块150为绝热量热仪时，可将动力电池放置于绝热量热仪中，以对动力电池进行加热，在此关于动力电池与热失控触发模块150的位置关系和连接关系不做具体限定。
在一些实施例中，该动力电池热失控测量装置还包括电池传感器模块160；电池传感器模块160与动力电池通信连接，用于对动力电池的状态信息进行感知；其中，状态信息包括动力电池的电压、温度和阻抗中的至少一种。
示例性地，电池传感器模块160可为设置于动力电池内部和外部表面的模块，此外，动力电池和电池传感器模块160之间进行通信交互时，可采用有线传输方式或采用无线传输方式连接，并根据测量的应用需求对动力电池滥用过程进行电压、温度和阻抗等参数的实时检测，在此关于电池传感器模块160的设置位置，以及动力电池和电池传感器模块160之间的连接方式均不限定。
在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供了一种动力电池热失控测量方法，应用以上任一种动力电池热失控测量装置实现，具有相应的有益效果。
在一些实施例中，动力电池热失控测量装置包括第一测量支路、第二测量支路以及开关控制部件；图4为本公开实施例提供的一种动力电池热失控测量方法的流程示意图，参照图4，该测量方法包括如下步骤：
S210、开关控制部件开启前，利用第二测量支路测量动力电池泄出气体的气体量、速率和气压。
其中，开关控制部件用于在动力电池内部压力达到预设压力时开启以进行泄压。
具体地，在实际测量过程中，首先选取相应滥用方式对动力电池进行滥用，使动力电池在泄出气体的同时，增加其内部的压力，当动力电池内部压力达到预设压力时，开关控制部件自动开启，可知，当开关控制部件开启前，仅有第二测量支路和动力电池相通，针对此，利用直径较细的第二测量支路测量动力电池泄出气体的气体量、速率以及气压，并收集少量气体进行气体成分的检测。
示例性地，可开启第二测量支路中的收集袋阀门，利用第二气体收集袋收集少量气体，例如可收集3毫升、4毫升等小于5毫升体积的气体，或收集小于其他体积的气体至第二气体收集袋，利用第二气体收集袋附近的相关传感器对气体成分进行直接检测，或将收集的气体转移至相关仪器进行成分检测，同时利用第二质量流量计测量气体的气体量和速率，以及第二压力传感器测量气体的气压，在此关于第二气体收集袋收集气体的体积不限定。
S220、开关控制部件开启后，利用第一测量支路测量由动力电池泄出且经过开关控制部件之后的气体的气体量、速率和气压，以及利用第二测量支路测量动力电池泄出气体的气体量、速率和气压。
结合上文的实际测量过程，当动力电池内部压力达到预设压力时，开关控制部件自动开启，此时，第一测量支路和第二测量支路均和动力电池相通，针对此，可利用第一测量支路和第二测量支路共同对动力电池泄出的气体进行相关参数的测量。
需要说明的是，动力电池发生热失控之前，开关控制部件开启，使第一测量支路和第二测量支路均为导通状态。示例性地，在第一测量支路和第二测量支路共同测量气体的过程中，第一测量支路中的第一气体收集袋的容量可大于第二测量支路中第二气体收集袋的容量，由于第二测量支路中第二气体收集袋的容量较小，所以，第二测量支路可收集动力电池热失控过程中的少量气体进行成分检测，使大部分气体被第一测量支路中的第一气体收集袋收集，不仅避免动力电池热失控发生炸裂，也实现了对环境的保护，防止了对外界环境的污染。
此外，在实际测量过程中，针对第一测量支路和第二测量支路对气体相关参数的测量，其测量的次数通常大于或等于两次，以实现对气体相关参数的准确测量，从而提高动力电池热失控测量方法的准确性。
在一些实施例中，动力电池热失控测量还包括热失控触发模块；参照图4，该测量方法还包括如下步骤：
步骤一：利用热失控触发模块对动力电池进行加热，直至动力电池的温升速率达到预设温升速率，确定动力电池处于热失控状态，停止加热。
具体地，可利用热失控触发模块对动力电池进行不同温度的加热，直至动力电池发生自放热反应(对应热失控)并停止加热。示例性地，可将方形铝壳电池放入绝热量热仪中，从25℃开始对方形铝壳电池进行加热，即将方形铝壳电池加热至25℃，并在此温度下维持一段时间如40分钟，以使方形铝壳电池各个位置处的温度均匀(温度相同)，检测方形铝壳电池的温升速率是否达到预设温升速率如0.02℃/min(即是否发生自放热反应)，若未检测到方形铝壳电池发生自放热反应，则按照每次均升高5℃的方式对方形铝壳电池进行加热，同样维持一段时间后，再对其温升速率进行检测，以此类推……，直至检测到方形铝壳电池的温升速率大于或等于预设温升速率，停止加热。
步骤二：在绝热环境下感知动力电池的温度，确定动力电池的温度达到预设温度，利用热失控触发模块冷却动力电池，直至动力电池达到热失控状态下的最高温度。
结合上文的步骤一，当停止加热动力电池之后，再为动力电池形成绝热的环境，在自放热反应过程中利用电池传感器模块追踪其温度，同时利用第一测量支路和第二测量支路对动力电池泄出的气体进行相关参数的测量。其中，该测量方法不受热失控触发方式的影响，对热滥用、电滥用以及机械滥用等触发方式均适用。
需要说明的是，停止加热动力电池之后，通过为动力电池形成绝热的环境并追踪其温度，能够及时对动力电池进行热失控状态下的安全防护。具体如，由于动力电池在发生热失控后其温度会持续升高，当动力电池的温度继续升高如达到300℃时，热失控触发模块会启动冷却模式来对动力电池进行降温处理，例如可开启风扇来达到降温效果，防止热失控后续升温过高(如达到1000℃左右)而损坏测量装置。
另外，在以上对动力电池开始加热至其达到热失控状态下的最高温度的整个过程中，第二测量支路可以测量任意时刻下动力电池泄出气体的相关参数，而当开关控制部件开启时(对应动力电池发生热失控前)，则可利用第一测量支路和第二测量支路共同测量气体的相关参数。示例性地，在动力电池热失控过程中，可开启收集袋阀门，收集少量气体至第二气体收集袋，进一步获得气体的主要成分和比例，如按照由多到少的顺序，其中占比大于1％的气体依次为31％的CO2、30％的H2、27％的CO、7％的C2H4以及3％的CH4，以上五种气体占总气体体积的98％；如此，通过获得热失控过程中的气体相关参数，为研究动力电池热失控过程中的副反应机理提供了准确的数据支持，具体如：通过获取气体成分和比例，能够更好地分析动力电池内部发生的气体反应的类型，从而能够利用相关举措避免该反应发生，优化动力电池的安全性能。
不难理解的是，动力电池温度的维持时间与动力电池的体积有关，如动力电池的体积越大，则温度的维持时间越长，例如可为40分钟、50分钟或60分钟；对应地，动力电池的体积越小，则温度的维持时间越短，例如可为25分钟、30分钟或35分钟，在此不限定。
需要说明的是，未发生热失控前，动力电池的温升速率较低，由于绝热的环境具有保温作用，可进一步引发动力电池自身的链式反应，并使动力电池在热失控过程中的温升速率逐渐升高。示例性地，热失控发生的起始温度可为150℃至200℃或其他范围内的温度，对应地，热失控的最高温度可为800℃至900℃或其他范围内的温度，据此可知，开关控制部件可在低于150℃如130℃时开启，在此关于温度的具体大小不限定。
本公开实施例提供的动力电池热失控测量方法，利用第一测量支路和第二测量支路对电池热失控过程中的气体相关参数进行实时在线获取，实现了对气体相关参数的准确测量，解决了相关技术中仅能在热失控结束后获取气体相关参数，并通过计算平均值的方式得到实际测量结果，易受外界环境和人为因素的干扰，且无法实时在线获取气体相关参数和测量精度差的问题，在此基础上，能够根据测量结果对动力电池进行机理分析，为建立动力电池应用安全的边界提供依据以及为电池的安全改进提供有效建议，如能够为预警和防护动力电池热失控提供指导，从而进一步设计出与动力电池匹配的热失控抑制系统与热失控防护系统，以保证动力电池的应用安全。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种动力电池热失控测量装置，其特征在于，包括：第一测量支路、第二测量支路以及开关控制部件；
所述第一测量支路和所述第二测量支路均连接动力电池的热失控气体排出出口，所述开关控制部件设置在所述第一测量支路中；
所述开关控制部件用于在动力电池内部压力达到预设压力时开启以进行泄压；所述第一测量支路至少用于测量由动力电池泄出且经过所述开关控制部件之后的气体的气体量、速率和气压；所述第二测量支路至少用于测量动力电池在任意时刻泄出气体的气体量、速率和气压。
2.根据权利要求1所述的动力电池热失控测量装置，其特征在于，所述第一测量支路包括第一管路本体以及设置在所述第一管路本体上的第一气体测量组件和第一气体收集袋；
所述开关控制部件设置在所述第一管路本体的第一端，所述第一气体收集袋设置于所述第一管路本体的第二端，所述第一气体测量组件设置在所述开关控制部件和所述第一气体收集袋之间；
所述第一气体测量组件用于对所述第一测量支路中的气体进行量、速率和气压测量；所述第一气体收集袋用于对所述第一气体测量组件测量后的气体进行收集。
3.根据权利要求2所述的动力电池热失控测量装置，其特征在于，所述第一气体测量组件包括第一质量流量计和第一压力传感器；
所述第一质量流量计用于检测所述第一测量支路中气体的气体量和速率；所述第一压力传感器用于检测所述第一测量支路中气体的气压。
4.根据权利要求1所述的动力电池热失控测量装置，其特征在于，所述第二测量支路包括第二管路本体、第二气体测量组件、第二气体收集袋、收集袋阀门以及收集袋连接结构；
所述第二气体测量组件和所述收集袋阀门均和所述第二管路本体连接，所述第二气体收集袋通过所述收集袋连接结构和所述收集袋阀门可拆卸连接；
所述第二气体测量组件用于对所述第二测量支路中的气体进行量、速率和气压测量；所述第二气体收集袋用于对所述第二测量支路中的气体进行收集；
其中，所述第二气体收集袋为负压真空收气袋。
5.根据权利要求4所述的动力电池热失控测量装置，其特征在于，所述第二气体测量组件包括第二质量流量计和第二压力传感器；
所述第二质量流量计用于检测所述第二测量支路中气体的气体量和速率；所述第二压力传感器用于检测所述第二测量支路中气体的气压。
6.根据权利要求4所述的动力电池热失控测量装置，其特征在于，所述收集袋连接结构包括连接头和第三气体测量组件；
所述第三气体测量组件设置在所述连接头上；
所述连接头用于将所述第二气体收集袋和所述收集袋阀门连接，所述第三气体测量组件至少用于测量所述第二气体收集袋中气体的成分。
7.根据权利要求1所述的动力电池热失控测量装置，其特征在于，还包括热失控触发模块；
所述热失控触发模块用于对动力电池进行滥用以触发动力电池形成热失控状态；
其中，所述开关控制部件开启泄压后，形成所述热失控状态。
8.根据权利要求1所述的动力电池热失控测量装置，其特征在于，还包括电池传感器模块；
所述电池传感器模块与动力电池通信连接，用于对动力电池的状态信息进行感知；
其中，所述状态信息包括动力电池的电压、温度和阻抗中的至少一种。
9.一种动力电池热失控测量方法，其特征在于，应用权利要求1-8任一项所述的动力电池热失控测量装置实现，所述动力电池热失控测量装置包括第一测量支路、第二测量支路以及开关控制部件；所述测量方法包括：
所述开关控制部件开启前，利用所述第二测量支路测量动力电池泄出气体的气体量、速率和气压；
所述开关控制部件开启后，利用所述第一测量支路测量由动力电池泄出且经过所述开关控制部件之后的气体的气体量、速率和气压，以及利用所述第二测量支路测量动力电池泄出气体的气体量、速率和气压；
其中，所述开关控制部件用于在动力电池内部压力达到预设压力时开启以进行泄压。
10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述动力电池热失控测量还包括热失控触发模块；
所述测量方法还包括：
利用所述热失控触发模块对动力电池进行加热，直至动力电池的温升速率达到预设温升速率，确定动力电池处于热失控状态，停止加热；
在绝热环境下感知动力电池的温度，确定动力电池的温度达到预设温度，利用所述热失控触发模块冷却动力电池，直至动力电池达到热失控状态下的最高温度。
Priority Applications (1)
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