WO2025200173A1 - 一种电池热失控隐患识别方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

一种电池热失控隐患识别方法、装置、终端及存储介质

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WO2025200173A1
WO2025200173A1 PCT/CN2024/103923 CN2024103923W WO2025200173A1 WO 2025200173 A1 WO2025200173 A1 WO 2025200173A1 CN 2024103923 W CN2024103923 W CN 2024103923W WO 2025200173 A1 WO2025200173 A1 WO 2025200173A1
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battery
pressure sensor
pressure
pressure value
value
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PCT/CN2024/103923
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李程
柳扬
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Dyness Digital Energy Technology Co Ltd
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Dyness Digital Energy Technology Co Ltd
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    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G08B21/18Status alarms
    • G08B21/24Reminder alarms, e.g. anti-loss alarms

Definitions

  • the present application relates to the field of battery safety control technology, and in particular to a method, device, terminal, and storage medium for identifying battery thermal runaway hazards.
  • lithium batteries are widely used in electric vehicles or energy storage systems. Whether it is electric vehicles or energy storage applications, the safety of lithium batteries has always been a hot topic of discussion, and the prevention and identification of thermal runaway of batteries is also an important consideration factor in battery safety.
  • the design of the battery cell itself has taken into account the investigation of thermal runaway hazards, such as the insulation design, NP ratio design, explosion-proof valve design, etc. of the battery cell, after these design elements are parameterized, qualified fresh battery cells themselves are safe; in addition, if these variables can be detected at any time during the system design and application process, then throughout the life of the battery cell, its safety is predictable and controllable to a certain extent, and in theory, thermal runaway will not occur and cause an explosion.
  • the explosion-proof valve located on the surface of the battery cell.
  • the explosion-proof valve also known as the safety valve, is the last barrier after the cell structure fails and before explosion. By identifying the opening of the explosion-proof valve, it is determined whether the battery has the risk of thermal runaway.
  • the manufacturing cost is high, and more than one mechanism is required to form a vacuum environment
  • the methods of monitoring whether the battery explosion-proof valve is open and then identifying the hidden dangers of battery thermal runaway, whether it is the method of collecting the internal pressure value of the battery cell or the method of designing a vacuum chamber or a confined space all have certain difficulties, which affect the design parameters of the battery and even cause instability in the valve opening pressure of the explosion-proof valve, making it difficult to determine the time node when the explosion-proof valve opens; moreover, since the air pressure when the explosion-proof valve is opened is generally between 0.3 and 0.8 MPa, this range itself is relatively wide.
  • the present application provides a battery thermal runaway hazard identification method, device, terminal and storage medium.
  • the present application provides a method for identifying potential battery thermal runaway hazards, which employs the following technical solution: a rigid structure is installed on one side of the battery in the direction of expansion, and a pressure sensor is installed on the side of the rigid structure that does not contact the battery; the method comprises:
  • the pressure value of the pressure sensor is acquired in real time, and based on the pressure value acquired in real time, it is identified whether the battery has a thermal runaway risk.
  • a pressure sensor and a rigid structure are selected and installed in the direction of battery expansion, and the pressure value of the pressure sensor is obtained in real time. Through a series of calculations and judgments, it can be sensed and warned in time when the explosion-proof valve is opened, thereby achieving high-precision identification of the hidden dangers of battery thermal runaway.
  • the technical solution of the present application does not require the use of an air pressure sensor to detect the internal air pressure of the battery cell, and avoids the position of the explosion-proof valve. It is directly outside the battery, without destroying the internal structure and parameters of the battery, and without designing a battery vacuum chamber or enclosed space.
  • the technical solution of the present application can be applied to single-cell, multi-cell or battery module cases, and is more convenient to use.
  • the method before acquiring the pressure value of the pressure sensor in real time based on the detection frequency f, the method further includes:
  • the pressure value of the pressure sensor is acquired in real time, and based on the real-time acquired pressure value, whether the battery has a thermal runaway risk is identified, specifically including:
  • the method before obtaining the pressure value of the pressure sensor and establishing the initial pressure reference, the method further includes:
  • Pressure value/range (output voltage value/power supply voltage)*sensitivity.
  • the device includes an MCU, a rigid structure, and a pressure sensor, wherein the MCU is communicatively connected to the pressure sensor; the rigid structure is installed on the side facing the battery expansion direction, and the pressure sensor is installed on the side of the rigid structure that does not contact the battery;
  • the present application provides a terminal, adopting the following technical solution: the terminal includes a processor, a memory and a communication bus; the communication bus is used to realize the connection and communication between the processor and the memory, and the processor is used to execute one or more programs stored in the memory to realize the battery thermal runaway hazard identification method as described in the first aspect or any possible implementation scheme of the first aspect.
  • the battery expansion force is estimated using an expansion force estimation model based on the battery's cycle count a and ambient temperature T. Furthermore, the system uses the real-time pressure values acquired by the pressure sensor to compare and determine the condition F Pn ⁇ F P0 + F en . If the actual pressure values and the estimated expansion force values consistently meet the condition F Pn ⁇ F P0 + F en for multiple consecutive times, indicating that the actual pressure inside the battery has been lower than the theoretical estimate over a period of time, the explosion-proof valve can be determined to have opened and released pressure from the battery. This provides a precise warning of the potential thermal runaway risk, facilitating timely intervention and effectively avoiding misjudgments.
  • FIG2 is a schematic diagram of a first flow chart of a method for identifying a potential risk of battery thermal runaway in an embodiment of the present application
  • FIG5 is a cloud diagram of pressure changes on the expansion side of a battery in an embodiment of the present application.
  • FIG6 is a schematic diagram of signal connections of a pressure sensor in an embodiment of the present application.
  • An embodiment of the present application provides a method for identifying hidden dangers of battery thermal runaway.
  • a battery module composed of square batteries as an example, as shown in Figure 1, the arrangement of the battery, the rigid structure and the pressure sensor is shown in the figure.
  • the rigid structure is installed on the side of the battery expansion direction, and the pressure sensor is installed on the side of the rigid structure that does not contact the battery.
  • the pressure sensor and the rigid structure are fixed to the battery by a fixing plate.
  • there is no gap between the pressure sensor and the rigid structure that is, the gap is 0.
  • A1 obtaining the voltage value output by the pressure sensor, recorded as the initial voltage value V0;
  • step S3 obtaining the pressure value of the pressure sensor based on the detection frequency f, further includes the following steps:
  • the potential risk events include one or more of the following: a battery short circuit time exceeding a preset short circuit time threshold; a battery overcharge time exceeding a preset overcharge time threshold; and a battery temperature rise rate exceeding a preset temperature rise rate threshold.
  • Staff can set an initial detection frequency f1 for the battery.
  • the initial detection frequency f1 can be increased accordingly to obtain the detection frequency f, thereby improving the accuracy of identifying battery thermal runaway hazards.
  • step S1 the following steps are further included:
  • the system initialization includes system clock initialization, timer initialization, communication interface initialization and analog sampling ADC initialization.
  • step S3 based on the detection frequency f, obtaining a pressure value of the pressure sensor in real time, and identifying whether the battery has a thermal runaway risk based on the real-time obtained pressure value, specifically includes the following steps:
  • C1 based on the detection frequency f, generates several detection time nodes, and obtains the pressure value of the pressure sensor, the cycle number a of the battery, and the ambient temperature T of the battery in real time at each detection time node;
  • each pressure value in the pressure value sequence Q1 and the corresponding expansion force value in the expansion force value sequence Q2 satisfy the following condition: F Pn ⁇ F P0 + F en ; if so, determine that the battery explosion-proof valve is open, i.e., determine that the battery has a thermal runaway risk, issue a warning, and request manual intervention to avoid a secondary accident, such as a fire.
  • step S3, based on the detection frequency f, obtaining a pressure value of the pressure sensor in real time, and identifying whether the battery has a thermal runaway risk based on the real-time obtained pressure value specifically further includes:
  • the battery's expansion force value is estimated based on the battery cycle number a and the ambient temperature T through the expansion force estimation model; on the other hand, based on the pressure value obtained by the real-time pressure sensor, through multiple comparisons and judgments, if the actual collected pressure value and the estimated pressure value are repeatedly different, the battery thermal runaway hidden danger is identified. If the expansion force values all satisfy F Pn ⁇ F P0 + F en , it means that the actual pressure inside the battery is lower than the theoretical estimate over a period of time. This indicates that the explosion-proof valve has opened and is releasing pressure from the battery. This provides an accurate warning of thermal runaway potential, facilitating timely manual intervention and effectively avoiding misjudgments.
  • the value of the standard ambient temperature Ts may be determined based on factors such as the battery type and the change in battery expansion force at different ambient temperatures. This application does not impose any specific limitations on this value.
  • the value of the standard ambient temperature Ts may be determined based on the following criteria: when the ambient temperature T ⁇ Ts , changes in ambient temperature substantially do not increase the battery expansion force; and when the ambient temperature T ⁇ Ts , changes in ambient temperature do increase the battery expansion force.
  • the standard ambient temperature Ts may be 10°C.
  • step S1 acquires the pressure value of the pressure sensor and establishes the initial pressure reference, the following steps are further included:
  • step D1 After fitting the first functional relationship between the expansion force value Fe and the cycle number a through step D1, the specific values of the cyclic attenuation characteristic value k1 and the correction value m can be obtained.
  • the second corresponding data set includes second corresponding data between the expansion force value Fe and the cycle number a at different ambient temperatures T.
  • a second standard expansion force value F es2 set is obtained;
  • the second standard expansion force value F es2 set includes the second standard expansion force value F es2 corresponding to the battery at different ambient temperatures T when the cycle number a is the standard reference number ax ;
  • those skilled in the art may flexibly set the value of the standard reference number ax based on factors such as the actual battery application scenario and the changes in the battery's expansion force at different cycle times, and this application does not impose any restrictions on this. For example, under different ambient temperatures, when the battery's cycle number a is equal to the standard reference number ax , the corresponding expansion force values of the battery fluctuate slightly and are relatively stable. Based on this perspective, those skilled in the art may determine the value of the standard reference number ax , thereby making the construction of the expansion force estimation model more accurate.
  • the third functional relationship is:
  • FIG4 shows the functional relationship between the expansion force F e of the battery and the number of cycles a under three different ambient temperatures T, that is, the ambient temperatures T are 10°C, 25°C and 45°C respectively, and a schematic diagram of the corresponding functional relationship is drawn. It can be seen that the expansion force F e is positively correlated with the number of cycles a.
  • the pressure changes at various positions on the expanded side of the battery during the battery cycle charge and discharge process.
  • the darker the color the greater the pressure value.
  • the pressure on this side gradually increases from the edge to the center, and the pressure at the center of the battery is the largest.
  • the battery shows the characteristic that the closer to the center, the greater the pressure. Therefore, for this battery, if the pressure sensor is installed at the center of the expanded side of the battery, the battery The identification of explosion-proof valve opening will be more accurate.
  • the pressure distribution conditions of batteries of different shapes may be different. Those skilled in the art can refer to this method and, for batteries of different shapes, can determine the optimal installation position of the pressure sensor on the rigid structure by detecting the pressure at various locations on the battery's expansion side.
  • the pressure sensor is installed at the center of the rigid structure.
  • this application uses a pressure sensor and a rigid structure, which are installed in the direction of battery expansion, to obtain the pressure value of the pressure sensor in real time, and through a series of calculations and judgments, to identify whether the battery has a thermal runaway risk.
  • the technical solution of this application does not need to use an air pressure sensor to detect the air pressure inside the battery cell, and avoids the location of the explosion-proof valve. It is directly outside the battery, without destroying the internal structure and parameters of the battery, and without designing a battery vacuum chamber or a confined space.

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Abstract

本申请公开了一种电池热失控隐患识别方法、装置、终端及存储介质,电池膨胀方向的一侧安装钢性机构,所述钢性机构不与所述电池相接触的一侧安装压力传感器;所述方法包括:获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0;基于所述压力传感器的量程和所述初始压力值FP0,判断所述压力传感器是否失效;若是,则发出压力传感器失效的提醒,若否,则基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池防爆阀是否开启。上述方法及应用其的装置、终端及存储介质,提高了对电池热失控隐患的识别精度。

Description

一种电池热失控隐患识别方法、装置、终端及存储介质 技术领域
本申请涉及电池安全控制技术领域,尤其是涉及一种电池热失控隐患识别方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
当前,锂电池被广泛应用到电动车或储能系统中,无论是电动车还是储能应用,而锂电池的安全问题一直是被讨论的热点问题,而电池的热失控预防和识别也是电池安全中重要的考察因素,虽然在电芯本身的设计中,已经考虑到了热失控隐患的考察,例如电芯的绝缘设计、NP比设计、防爆阀设计等,这些设计要素经过参数化之后,合格的新鲜电芯本身是安全的;另外,如果在系统设计和应用过程中,如果可以随时检测到这些变量,那么在电芯的整个生命过程中,其安全性在一定程度上是可预测以及可控的,理论上不会发生热失控,引发爆炸。
然而,实际情况是,电芯本身的安全设计几乎都被封装到电芯内部,很难通过有效手段去检测;目前,可行性比较高的检测对象就是位于电芯表面的防爆阀;防爆阀,即安全阀,是电芯结构失效之后、爆炸之前的最后一道屏障,通过识别防爆阀的开启,判断电池是否存在热失控隐患。目前对于识别电池防爆阀是否开启的相关设计,目前主流有以下两个方向:
一种是通过确定电池防爆阀的开阀气压值,为电池包或电池组的设计提供依据,避免电池发生爆炸。其原理是通过电池包的隔热组件的承压性能相关数据,例如组件的受力面积、厚度参数、温度参数等数据,将这些数据关联到隔热组件的压缩率,进而确定电池包防爆阀的开阀压力值,这种方法在实际实施过程中,其核心点是需要采集电芯内部的压力值,这种方法存在以下缺点:
(1)需要很强的专业性,操作不当时会引入新的安全隐患;原因是需要采集电芯内部的压力值,这相当于要在电芯内部植入一个气压传感器,现有的标准设备均无法实现,需要人工进行操作,一旦人工操作失当,甚至只是手抖,都可能会引发电芯内短路,从而导致热失控,因此对操作手法专业性要求极高;
(2)会降低电池的能量密度;原因是气压传感器需要占用电芯内部空间,从而导致这部分空间不能参与电池在充放电过程中的电化学反应,因此也就无法表现充放电能量,因此降低了电池的能量密度;
(3)可能还会降低电池的使用寿命;原因是在植入的传感器周围,锂离子的传输路径受到影响,有引发析锂的可能,从而导致电池衰减模式改变,从而降低电池的使用寿命。
另外一种是通过检测电池包或电池仓体的气压值,根据气压值的变化,来判断电池包或电池仓体是否已触发电池防爆阀开启动作,这种方法在实际实施过程中,其核心点是设计电池真空仓或密闭空间,这种方法存在以下缺点:
(1)制造成本高,需要不止一种机构配合才能形成真空环境;
(2)制程与现有的电池成组技术或电池PACK技术大相径庭,虽然保护真空环境的焊接技术,目前在电芯工序段有应用,但在电池成组工序段几乎还没有相关应用,技术尚不成熟;
(3)电池真空仓在运输和使用过程需要控制的相关变量,与电池PACK技术典型设计也有较大差异,如果这些变量控制不好,可能会破坏真空仓。
因此,现有技术中,通过监控电池防爆阀是否开启、进而识别电池热失控隐患的方法,不论是采集电芯内部压力值的方法,还是设计真空仓或密闭空间的方法,都存在一定的难度,影响电池的设计参数,甚至造成防爆阀开阀压力的不稳定,很难确定防爆阀开启的时间节点;而且,由于防爆阀开启时气压一般在0.3~0.8Mpa之间,这个范围本身就已经较为宽泛,如果再加入一些外部的干扰力,那么防爆阀的开阀压力值将表现地更加离散,更难判断防爆阀是否开启,也就无法准确识别电池热失控隐患、无法及时发出预警。
发明内容
为了提高对电池热失控隐患的识别精度,本申请提供一种电池热失控隐患识别方法、装置、终端及存储介质。
第一方面,本申请提供一种电池热失控隐患识别方法,采用如下的技术方案:电池膨胀方向的一侧安装钢性机构,所述钢性机构不与所述电池相接触的一侧安装压力传感器;所述方法包括:
获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0
基于所述压力传感器的量程和所述初始压力值FP0,判断所述压力传感器是否失效;
若是,则发出压力传感器失效的提醒;
若否,则基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患。
通过采用上述技术方案,选用压力传感器以及钢性机构,安装在电池膨胀的方向,实时获取压力传感器的压力值,通过一系列计算和判断,在防爆阀开启时可以及时感知并预警,实现了对电池热失控隐患的高精度识别;相比于现有的在电池内部检测压力的方式,本申请的技术方案无需使用气压传感器检测电芯内部气压,并避开了防爆阀的位置,直接在电池外部,无需破坏电池内部结构和参数,也无需设计电池真空仓或密闭空间,不仅有效抑制了电芯膨胀,有益于电芯正负极、隔膜保持锂离子通道,可延缓电池容量跳水;且本申请的技术方案无论是单电芯、多电芯还是电池模组的情况,都可以适用,使用更加方便。
在一个具体的可实施方案中,所述基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值之前,还包括:
获取所述电池的运行数据,并基于所述电池的运行数据,判断所述电池当前是否存在潜在风险事件;
若是,则对预设的初始检测频率f1进行调整,得到检测频率f;
其中,所述潜在风险事件包括电池短路时间超出预设短路时间阈值、电池过充时间超出预设过充时间阈值、电池温升速率超出预设温升速率阈值中的一种或多种。
通过采用上述技术方案,工作人员可以对电池设定一个初始检测频率f1,在实际应用时,再根据电池的运行数据,判断出电池存在潜在风险事件时,说明在这期间防爆阀开启的概率更大一些,电池发生热失控的概率也更大一些,因此可以对应增大初始检测频率f1,提高对电池热失控隐患的识别精度。
在一个具体的可实施方案中,基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患,具体包括:
基于检测频率f,生成若干检测时间节点,并在各检测时间节点实时获取所述压力传感器的压力值、所述电池的循环次数a和所述电池所处环境温度T;
基于所述压力传感器的压力值,得到压力值序列Q1,Q1={FP1,FP2,FP3……FPn};其中,n为自然数,FPn表示所述压力传感器在第n个检测时间 节点对应的压力值;
基于所述循环次数a、所述环境温度T和预先构建的膨胀力估算模型,预估所述电池的膨胀力值,得到膨胀力值序列Q2,Q2={Fe1,Fe2,Fe3……Fen};其中,n为自然数,Fen表示所述电池在第n个检测时间节点对应的膨胀力值;
基于所述压力值序列Q1和所述膨胀力值序列Q2,判断所述压力值序列Q1中的各压力值和所述膨胀力值序列Q2中对应的膨胀力值是否满足:FPn≤FP0+Fen;若是,则确定所述电池存在热失控隐患,并发出预警。
通过采用上述技术方案,当电池循环次数a和环境温度T发生变化,电池的膨胀力也会不断发生变化,因此,在电池热失控隐患的识别过程中,一方面是基于电池的循环次数a和环境温度T,通过膨胀力估算模型,估算出电池的膨胀力值;另一方面是根据实时通过压力传感器获取到的压力值,通过多次比较和判断,若连续多次都出现实际采集到的压力值和估算出的膨胀力值都满足FPn≤FP0+Fen,表示在一段时间内,电池内部实际压力值均比理论估算出的小,此时可以判断出防爆阀已经开启并对电池泄压,也就可以精确预警出电池存在热失控隐患,便于及时进行人工干预。有效避免误判。
在一个具体的可实施方案中,所述膨胀力估算模型包括:
Fe=k1*ln(a)+△Fe+m;
其中,Fe为膨胀力值,单位是kN;k1为循环衰减特征量,单位是kN;a为循环次数;△Fe表征环境温度T对膨胀力的影响量,当环境温度T<Ts时,△Fe=0,当环境温度T≥Ts时,△Fe=k2*(T-Ts)2,k2为温度特征量,单位是kN/℃2;Ts为标准环境温度;m为修正量,单位是kN。
在一个具体的可实施方案中,基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患,具体还包括:
对所述压力值序列Q1进行滑动窗口取样,得到压力值子序列Q3{FPa,FPa+1……FPb};其中,a、b均为自然数,且a<b≤n;
判断所述压力值子序列Q3中的数据是否均大于FPmax
若是,则确定所述压力传感器失效,并发出提醒;其中,FPmax为所述压力传感器的量程。
通过采用上述技术方案,在对电池热失控隐患识别过程中,实时检测 压力传感器是否失效,避免压力传感器失效导致误判。
在一个具体的可实施方案中,获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考之前,还包括:
控制电池循环充放电,并获取所述电池在循环充放电过程中,电池膨胀侧各个位置的压力变化状况,得到电池的压力变化云图;
基于所述压力变化云图,确定所述压力传感器在所述钢性机构上的安装位置。
在一个具体的可实施方案中,所述获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0,具体包括:
获取所述压力传感器输出的电压值,记为初始电压值V0;
基于所述初始电压值V0,以及所述压力传感器的量程、电源电压和灵敏度,通过计算得到初始压力值FP0
其中,所述压力传感器的压力值和所述压力传感器输出的电压值之间的关系为:
压力值/量程=(输出的电压值/电源电压)*灵敏度。
通过采用上述技术方案,首先根据压力传感器初始输出的初始电压值V0,结合压力传感器的量程、电源电压和灵敏度的数据,计算出初始的初始压力值FP0,通过建立初始压力参考值,便于后续对电池是否存在热失控隐患进行判断。
第二方面,本申请提供一种电池热失控隐患识别装置,采用以下技术方案:所述装置应用上述第一方面或第一方面任一项可实施方案中的电池热失控隐患识别方法,
所述装置包括MCU、刚性机构、压力传感器,所述MCU与所述压力传感器通讯连接;电池膨胀方向的一侧安装钢性机构,所述钢性机构不与所述电池相接触的一侧安装压力传感器;
所述MCU,用于获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0
所述MCU,还用于基于所述压力传感器的量程和所述初始压力值FP0,判断所述压力传感器是否失效;若是,则所述MCU发出压力传感器失效提醒,若否,则所述MCU基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患。
第三方面,本申请提供一种终端,采用以下技术方案:所述终端包括处理器、存储器及通信总线;所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信,所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个程序,以实现如上述第一方面或第一方面任一项可实施方案中电池热失控隐患识别方法。
第四方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,采用以下技术方案:所述计算机可读存储介质存储有指令,当所述指令被执行时,执行如上述第一方面或第一方面任一项可实施方案中电池热失控隐患识别方法。
综上所述,本申请的技术方案至少包括以下有益技术效果:
1、选用压力传感器以及钢性机构,安装在电池膨胀的方向,实时获取压力传感器的压力值,通过一系列计算和判断,在电池存在热失控隐患时可以及时感知并预警,提高了对电池热失控隐患的识别精度;
2、相比于现有的在电池内部检测压力的方式,本申请的技术方案无需使用气压传感器检测电芯内部气压,并避开了防爆阀的位置,直接在电池外部,无需破坏电池内部结构和参数,也无需设计电池真空仓或密闭空间,不仅有效抑制了电芯膨胀,有益于电芯正负极、隔膜保持锂离子通道,可延缓电池容量跳水;且本申请的技术方案无论是单电芯、多电芯还是电池模组的情况,都可以适用,使用更加方便;
3、在电池热失控隐患的识别过程中,一方面是基于电池的循环次数a和环境温度T,通过膨胀力估算模型,估算出电池的膨胀力值;另一方面是根据实时通过压力传感器获取到的压力值,通过多次比较和判断,若连续多次都出现实际采集到的压力值和估算出的膨胀力值都满足FPn≤FP0+Fen,表示在一段时间内,电池内部实际压力值均比理论估算出的小,此时可以判断出防爆阀已经开启并对电池泄压,也就可以精确预警出此时电池存在热失控隐患,便于及时进行人工干预。有效避免误判。
附图说明
图1是本申请实施例中压力传感器、钢性机构和电池的爆炸图;
图2是本申请实施例中电池热失控隐患识别方法的第一流程示意图;
图3是本申请实施例中电池热失控隐患识别方法的第二流程示意图;
图4是本申请实施例中膨胀力值与循环次数之间的关系示意图;
图5是本申请实施例中电池膨胀侧压力变化云图;
图6是本申请实施例中压力传感器的信号连接示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细说明。
根据锂电池的电化学特性,电池膨胀力变化来自负极石墨脱嵌锂过程以及正极橄榄石铁锂极片宏观下变化的总体影响,这个膨胀率跟电池的SOH(电池健康度)强相关,并且在实际应用中,随着电池的SOH降低,电池会发生不可逆的副反应,电池内部产生气体,外在表现为电池鼓胀;当这个鼓胀力产生的气压作用到防爆阀并超过其承受极限,就会冲开防爆阀;而防爆阀开启后,电池泄压,此时不一定会立即起火爆炸,当电池中的电解液挥发出来的易燃易爆气体与空气中的氧气接触,一旦有火星,例如有静电打火,或由于电极片微短路等状况,就会引发火灾。因此,从防爆阀开启到电池发生火灾,这中间有一定的时间,如果能精确识别出电池防爆阀的开启节点,也就可以精确识别出电池存在热失控隐患的节点,工作人员可以利用这个时间段,执行对应操作,可以有效防止发生热失控现象。
本申请实施例提供一种电池热失控隐患识别方法,以方形电池组成的电池模组为例,如图1所示,电池、钢性机构和压力传感器的布置如图所示,电池膨胀方向的一侧安装钢性机构,所述钢性机构不与所述电池相接触的一侧安装压力传感器,通过一个固定板将压力传感器和钢性机构固定在电池上,优选地,所述压力传感器与所述钢性机构之间无间隙,即间隙为0。
本申请中,在压力传感器和电池之间设置钢性机构,所述钢性机构用于将电池膨胀时产生的力,传递至压力传感器。设置钢性机构具有以下优点:一是增大了接触面积,避免压力传感器直接安装在电池上时接触面积过小,容易造成电池壳体损坏;二是便于压力传感器更好的采集电池的膨胀力,可以将电池膨胀产生的力更好的传递至压力传感器,当电池与钢性机构接触的一侧任一位置发生膨胀时,钢性机构都可以鼓起,具体地,钢性机构的中心位置鼓起;特别地,钢性机构例如是硬度较高的铝板,当然也可以采用其它材质,本申请对此不做限制,只要是可以与电池接触时,可以将电池该侧任意位置的膨胀力较好的传递至压力传感器即可。
如图2和图3所示,所述方法包括步骤S1-S3。
S1,获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力 传感器的压力值记为初始压力值FP0
在一种可能的实施方式中,步骤S1中,获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0,具体包括:
A1,获取所述压力传感器输出的电压值,记为初始电压值V0;
A2,基于所述初始电压值V0,以及所述压力传感器的量程、电源电压和灵敏度,通过计算得到初始压力值FP0
其中,所述压力传感器的压力值和所述压力传感器输出的电压值之间的关系为:
压力值/量程=(输出的电压值/电源电压)*灵敏度。
其中,步骤A1中,获取所述压力传感器输出的电压值之后,还可以将压力传感器输出的电压值,经过信号调理之后,得到精度较高的电压值。压力传感器输出的电压值信号,可能会由于信号幅值过小而无法被精确采集,或者由于信号幅值过大而超出可以承受的范围,造成用于接收压力传感器输出的电压值的设备的损坏,因此,增加信号调理过程,滤除干扰噪声,并提高对压力传感器压力值的采集精度。
通过步骤A1-A2,首先根据压力传感器初始输出的初始电压值V0,结合压力传感器的量程、电源电压和灵敏度的数据,计算出初始的初始压力值FP0,通过建立初始压力参考值,便于后续对电池防爆阀是否开启进行判断。
S2,基于所述压力传感器的量程和所述初始压力值FP0,判断所述压力传感器是否失效;若是,则发出压力传感器失效的提醒;
步骤S2中,判断压力传感器是否失效,具体采用以下判断方法:判断初始压力值FP0是否满足0<FP0<FPmax;若是,则压力传感器未失效,若否,则压力传感器失效;其中,FPmax为压力传感器的量程。
S3,若否,则基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患。
需要说明的是,步骤S3中,实时获取所述压力传感器的压力值的过程,参照上述步骤A1-A2,首先获取所述压力传感器输出的电压值,记为电压值V;基于所述电压值V,以及所述压力传感器的量程、电源电压和灵敏度,通过公式:压力值/量程=(输出的电压值/电源电压)*灵敏度,计算得到对应的压力值。在此不再赘述。
在一种可能的实施方式中,步骤S3,基于检测频率f,获取所述压力传感器的压力值之前,还包括以下步骤:
B1,获取所述电池的运行数据,并基于所述电池的运行数据,判断所述电池当前是否存在潜在风险事件;
B2,若是,则对预设的初始检测频率f1进行调整,得到检测频率f;
若否,则将预设的初始检测频率f1,作为检测频率f;
其中,所述潜在风险事件包括电池短路时间超出预设短路时间阈值、电池过充时间超出预设过充时间阈值、电池温升速率超出预设温升速率阈值中的一种或多种。
工作人员可以对电池设定一个初始检测频率f1,在实际应用时,再根据电池的运行数据,判断出电池存在潜在风险事件时,说明在这期间防爆阀开启的概率更大一些,电池发生热失控的概率也更大一些,因此可以对应增大初始检测频率f1,得到检测频率f,从而提高对电池热失控隐患的识别精度。
进一步地,上述检测频率f,本领域技术人员还可以基于电池数量做调整。具体地,本申请实施例电池热失控隐患识别方法不仅可以应用于一组电池,还可以同时对多组电池进行识别;其中,当电池组数量增多,则可以增大检测频率f。
在一种可能的实施方式中,步骤S1之前,还包括以下步骤:
系统初始化;所述系统初始化包括系统时钟初始化、定时器初始化、通讯接口初始化和模拟量采样ADC初始化。
在一种可能的实施方式中,步骤S3,基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患,具体包括以下步骤:
C1,基于检测频率f,生成若干检测时间节点,并在各检测时间节点实时获取所述压力传感器的压力值、所述电池的循环次数a和所述电池所处环境温度T;
C2,基于所述压力传感器的压力值,得到压力值序列Q1,Q1={FP1,FP2,FP3……FPn};其中,n为自然数,FPn表示所述压力传感器在第n个检测时间节点对应的压力值;
C3,基于所述循环次数a、所述环境温度T和预先构建的膨胀力估算模型,预估所述电池的膨胀力值,得到膨胀力值序列Q2,Q2={Fe1,Fe2,Fe3…… Fen};其中,n为自然数,Fen表示所述电池在第n个检测时间节点对应的膨胀力值;
C4,基于所述压力值序列Q1和所述膨胀力值序列Q2,判断所述压力值序列Q1中的各压力值和所述膨胀力值序列Q2中对应的膨胀力值是否满足:FPn≤FP0+Fen;若是,则确定所述电池防爆阀开启,即确定所述电池存在热失控隐患,并发出预警,请求人工干预,避免引起二次事故,例如火灾等;
若否,则确定当前电池不存在热失控隐患,则重复执行上述C1-C4的步骤,持续对电池进行监测。
需要说明的是,上述生成的若干检测时间节点中,任意相邻两个检测时间节点之间的时间差△t=1/f。
其中,当电池经过一次完整的充放电,表征所述电池完成一次循环,即电池的循环次数a增加一次。优选地,n可以为10,即当基于检测频率f,生成10个检测时间节点,且在各检测时间节点,通过实时获取的压力值和预估出的膨胀力值,连续10次均满足FPn≤FP0+Fen,即每次采集到的压力值均小于等于初始压力值FP0和估算出的膨胀力值之和,则确定电池防爆阀开启,电池存在热失控隐患。
在一种可能的实施方式中,步骤S3,基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患,具体还包括:
C5,对所述压力值序列Q1进行滑动窗口取样,得到压力值子序列Q3{FPa,FPa+1……FPb};其中,a、b均为自然数,且a<b≤n;
判断所述压力值子序列Q3中的数据是否均大于FPmax
若是,则确定所述压力传感器失效,并发出提醒;其中,FPmax为所述压力传感器的量程。
通过上述步骤C5,在对电池热失控隐患识别过程中,实时检测压力传感器是否失效,避免压力传感器失效导致误判。
通过上述步骤C1-C4,当电池循环次数a和环境温度T发生变化,电池自身的膨胀力也会不断发生变化,因此,在电池热失控隐患的识别过程中,一方面是基于电池的循环次数a和环境温度T,通过膨胀力估算模型,估算出电池的膨胀力值;另一方面是根据实时通过压力传感器获取到的压力值,通过多次比较和判断,若连续多次都出现实际采集到的压力值和估算出的 膨胀力值都满足FPn≤FP0+Fen,表示在一段时间内,电池内部实际压力值均比理论估算出的小,此时可以判断出防爆阀已经开启并对电池泄压,也就可以精确预警出此时电池存在热失控隐患,便于及时进行人工干预。有效避免误判。
在一种可能的实施方式中,所述膨胀力估算模型包括:Fe=k1*ln(a)+△Fe+m;
其中,Fe为膨胀力值,单位是kN;k1为循环衰减特征量,单位是kN;a为循环次数;△Fe表征环境温度T对膨胀力的影响量,当环境温度T<Ts时,△Fe=0,当环境温度T≥Ts时,△Fe=k2*(T-Ts)2,k2为温度特征量,单位是kN/℃2;Ts为标准环境温度;m为修正量,单位是kN;标准环境温度Ts和环境温度T的单位是℃。
需要说明的是,本领域技术人员可以从电池的类型、电池膨胀力在不同环境温度下的变化状况等因素考虑,确定标准环境温度Ts的取值,本申请对其不做具体限定,可以以环境温度T<Ts时,环境温度的改变基本不会造成电池膨胀力的增加,而在环境温度T≥Ts时,环境温度的变化会造成电池膨胀力的增加为判断标准,具体确定标准环境温度Ts的值。示例性地,标准环境温度Ts可以为10℃。
在一种可能的实施方式中,步骤S1获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考之前,还包括以下步骤:
D1,采集在标准环境温度Ts下,所述电池循环充放电过程中的膨胀力值Fe,得到膨胀力值Fe与循环次数a之间的第一对应数据;并基于所述第一对应数据,拟合出膨胀力值Fe与循环次数a之间的第一函数关系;
具体地,所述第一函数关系为:Fe=k1*ln(a)+m;其中,膨胀力值Fe的单位是kN;k1为循环衰减特征量,单位是kN;a为循环次数;m为修正量,单位是kN。
通过步骤D1,拟合出所述膨胀力值Fe与所述循环次数a之间的第一函数关系之后,就可以得到循环衰减特征量k1和修正量m的具体数值。
D2,分别采集在不同环境温度T下,所述电池循环充放电过程中的膨胀力值Fe,得到第二对应数据集合;所述第二对应数据集合包括不同环境温度T下,膨胀力值Fe与循环次数a之间的第二对应数据。
D3,基于预先设定的标准参考次数ax和所述第一函数关系,得到在标准环境温度Ts下,当循环次数a为所述标准参考次数ax时,所述电池对应 的第一标准膨胀力值Fes1
基于预先设定的标准参考次数ax和所述第二对应数据集合,得到第二标准膨胀力值Fes2集合;所述第二标准膨胀力值Fes2集合包括在不同环境温度T下,当循环次数a为所述标准参考次数ax时,所述电池对应的第二标准膨胀力值Fes2
基于所述标准环境温度Ts对应的第一标准膨胀力值Fes1以及不同环境温度T对应的第二标准膨胀力值Fes2,得到第三对应数据集合;所述第三对应数据集合包括膨胀力差值△Fe与温度差值△T之间的第三对应数据;其中,△Fe=Fes2-Fes1,△T=T-Ts
需要说明的是,本领域技术人员可以从电池的实际应用场景、电池在不同循环次数下的膨胀力变化状况等因素考虑,对所述标准参考次数ax的值灵活设定,本申请对此不做限制。例如,在不同的环境温度下,当电池的循环次数a为所述标准参考次数ax时,所述电池对应的膨胀力值均波动较小,较为稳定,则本领域技术人员可以从这个角度进行考虑,确定标准参考次数ax的值,从而使得膨胀力估算模型的构建更加准确。
D4,基于所述第三对应数据集合,拟合出所述膨胀力差值△Fe与所述温度差值△T之间的第三函数关系;
具体地,所述第三函数关系为:
当环境温度T<Ts时,△Fe=0;
当环境温度T≥Ts时,△Fe=k2*△T2;又△T=T-Ts,则△Fe=k2*(T-Ts)2;其中,△Fe表征环境温度T对膨胀力的影响量,单位是kN;k2为温度特征量,单位是kN/℃2
通过步骤D4,拟合出所述膨胀力差值△Fe与所述温度差值△T之间的第三函数关系之后,就可以得到温度特征量k2的具体数值。
D5,基于所述第一函数关系和所述第三函数关系,构建膨胀力估算模型;
具体地,膨胀力估算模型包括:Fe=k1*ln(a)+△Fe+m;
其中,Fe为膨胀力值,单位是kN;k1为循环衰减特征量,单位是kN;a为循环次数;△Fe表征环境温度T对膨胀力的影响量,单位是kN;当环境温度T<Ts时,△Fe=0,当环境温度T≥Ts时,△Fe=k2*(T-Ts)2,k2为温度特征量,单位是kN/℃2;Ts为标准环境温度,单位是℃;m为修正量,单位是kN。
需要说明的是,上述步骤,在计算温度特征量k2时,采用了当循环次数a为标准参考次数ax时,拟合出的一组第三函数关系式,得到了温度特征量k2的具体数值;当然,本领域技术人员可以改变标准参考次数ax的取值,选取多组数据,分别拟合出不同标准参考次数ax下,所述膨胀力差值△Fe与所述温度差值△T之间的第三函数关系,从而得到多个温度特征量k2的值,再基于多个温度特征量k2的值,通过取均值或者其它方式计算出最精确的温度特征量k2
因此,通过上述步骤D1-D5,首先得出膨胀力Fe与循环次数a之间的第一函数关系;再通过一系列数据的采集和处理,评估出环境温度T对膨胀力的影响,得到第三函数关系,从而根据第一函数关系和第三函数关系,构建出精度较高的膨胀力估算模型。
示例性地,参照图4,图4示出了三组不同环境温度T下,即环境温度T分别为10℃、25℃和45℃,电池的膨胀力Fe与循环次数a之间的函数关系,并绘制出的对应函数关系示意图,可以看出,膨胀力Fe与循环次数a为正相关;以温度为25℃的曲线为例,当a<10时,膨胀力Fe满足:0.7kN<Fe<1.5kN;当10≤a<20,膨胀力Fe满足:1.5kN≤Fe<2kN;当20≤a<100,膨胀力Fe满足:2kN≤Fe<3kN;当100≤a<400,膨胀力Fe满足:3kN≤Fe<4kN;当400≤a<1000,膨胀力Fe满足:4kN≤Fe<4.5kN;当a>1000,膨胀力Fe满足:Fe>4.5kN。根据图4也可以得到,当防爆阀开启,电池泄压时,电池的膨胀力Fe会迅速降低。
在一种可能的实施方式中,步骤S1获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考之前,还包括以下步骤:
E1,控制电池循环充放电,并获取所述电池在循环充放电过程中,电池膨胀侧各个位置的压力变化状况,得到电池的压力变化云图;所述电池膨胀侧即电池发生膨胀时,鼓起的一侧;
E2,基于所述压力变化云图,确定所述压力传感器在所述钢性机构上的安装位置。
示例性地,参照图5,为电池循环充放电过程中,电池膨胀侧各个位置的压力变化状况,颜色越深表示压力值越大,可以看出:该侧从边缘到中心位置的压力是逐渐增大的,电池中心位置的压力最大,且在电池整个循环充放电过程中,电池均表现出越靠近中心位置压力越大的特性,因此,针对该电池,如果将压力传感器安装在电池膨胀侧的中心位置,则对电池 防爆阀开启的识别会更加准确。当然,不同形状的电池压力分布状况可能不同,本领域技术人员可以参照本方法,针对不同形状的电池,均可以通过检测电池膨胀侧各个位置的压力,得到压力传感器在钢性机构上的最佳安装位置。
优选地,所述压力传感器安装在所述钢性机构的中心位置。
因此,本申请选用压力传感器以及钢性机构,安装在电池膨胀的方向,实时获取压力传感器的压力值,通过一系列计算和判断,从而识别电池是否存在热失控隐患。相比于现有的在电池内部检测压力的方式,本申请的技术方案无需使用气压传感器检测电芯内部气压,并避开了防爆阀的位置,直接在电池外部,无需破坏电池内部结构和参数,也无需设计电池真空仓或密闭空间,不仅有效抑制了电芯膨胀,有益于电芯正负极、隔膜保持锂离子通道,可延缓电池容量跳水;而且在防爆阀开启时可以及时感知并预警,实现了对电池热失控隐患的高精度识别;
本申请的识别方法,无论是单电芯、多电芯还是电池模组的情况,都可以适用,当需要应用于多电池热失控隐患识别时,只需要在对应电池结构外部安装钢性机构和压力传感器,便可以同时实现对多个电池热失控隐患进行识别,成本较低,且更加方便。
本申请实施例提供一种电池热失控隐患识别装置,应用上述实施例所述的电池热失控隐患识别方法;具体地,所述装置包括微程序控制器(MCU)、刚性机构、压力传感器;电池膨胀方向的一侧安装钢性机构,所述钢性机构不与所述电池相接触的一侧安装压力传感器,且所述压力传感器与所述钢性机构之间无间隙;参照图6,所述MCU与所述压力传感器通讯连接;所述压力传感器包括电源线,电源线与电源连接;压力传感器还包括两根信号输出线,信号输出线分别与MCU连接,具体地,装置还包括信号调理电路,信号输出线通过信号调理电路与MCU连接;压力传感器还包括屏蔽线,屏蔽线接地。
所述MCU,用于执行系统初始化过程,所述系统初始化包括系统时钟初始化、定时器初始化、通讯接口初始化和模拟量采样ADC初始化;
所述MCU,用于获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0
所述MCU,还用于基于所述压力传感器的量程和所述初始压力值FP0,判断所述压力传感器是否失效;若是,则所述MCU发出压力传感器失效提 醒,若否,则所述MCU基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患。
本申请实施例提供一种终端,包括:处理器、存储器及通信总线;所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信,所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个程序,以实现上述实施例所述的电池热失控隐患识别方法。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有指令,当所述指令被执行时,执行上述实施例所述的电池热失控隐患识别方法。
为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

  1. 一种电池热失控隐患识别方法,其特征在于,电池膨胀方向的一侧安装钢性机构,所述钢性机构不与所述电池相接触的一侧安装压力传感器;所述压力传感器安装在电池膨胀侧的中心位置,所述方法包括:
    获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0
    基于所述压力传感器的量程和所述初始压力值FP0,判断所述压力传感器是否失效;
    若是,则发出压力传感器失效的提醒;
    若否,则基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患;
    其中,基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患,具体包括:
    基于检测频率f,生成若干检测时间节点,并在各检测时间节点实时获取所述压力传感器的压力值、所述电池的循环次数a和所述电池所处环境温度T;
    基于所述压力传感器的压力值,得到压力值序列Q1,Q1={FP1,FP2,FP3……FPn};其中,n为自然数,FPn表示所述压力传感器在第n个检测时间节点对应的压力值;
    基于所述循环次数a、所述环境温度T和预先构建的膨胀力估算模型,预估所述电池的膨胀力值,得到膨胀力值序列Q2,Q2={Fe1,Fe2,Fe3……Fen};其中,n为自然数,Fen表示所述电池在第n个检测时间节点对应的膨胀力值;
    基于所述压力值序列Q1和所述膨胀力值序列Q2,判断所述压力值序列Q1中的各压力值和所述膨胀力值序列Q2中对应的膨胀力值是否满足:FPn≤FP0+Fen;若是,则确定所述电池存在热失控隐患,并发出预警;
    其中,所述膨胀力估算模型包括:Fe=k1*ln(a)+△Fe+m;
    Fe为膨胀力值,单位是kN;k1为循环衰减特征量,单位是kN;a为循环次数;△Fe表征环境温度T对膨胀力的影响量,当环境温度T<Ts时,△Fe=0,当环境温度T≥Ts时,△Fe=k2*(T-Ts)2,k2为温度特征量,单位是kN/℃2;Ts为标准环境温度;m为修正量,单位是kN。
  2. 根据权利要求1所述的电池热失控隐患识别方法,其特征在于,所述基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值之前,还包括:
    获取所述电池的运行数据,并基于所述电池的运行数据,判断所述电池当前是否存在潜在风险事件;
    若是,则对预设的初始检测频率f1进行调整,得到检测频率f;
    其中,所述潜在风险事件包括电池短路时间超出预设短路时间阈值、电池过充时间超出预设过充时间阈值、电池温升速率超出预设温升速率阈值中的一种或多种。
  3. 根据权利要求1所述的电池热失控隐患识别方法,其特征在于,基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患,具体还包括:
    对所述压力值序列Q1进行滑动窗口取样,得到压力值子序列Q3{FPa,FPa+1……FPb};其中,a、b均为自然数,且a<b≤n;
    判断所述压力值子序列Q3中的数据是否均大于FPmax
    若是,则确定所述压力传感器失效,并发出提醒;其中,FPmax为所述压力传感器的量程。
  4. 根据权利要求1所述的电池热失控隐患识别方法,其特征在于,获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考之前,还包括:
    控制电池循环充放电,并获取所述电池在循环充放电过程中,电池膨胀侧各个位置的压力变化状况,得到电池的压力变化云图;
    基于所述压力变化云图,确定所述压力传感器在所述钢性机构上的安装位置。
  5. 根据权利要求1所述的电池热失控隐患识别方法,其特征在于,所述获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0,具体包括:
    获取所述压力传感器输出的电压值,记为初始电压值V0;
    基于所述初始电压值V0,以及所述压力传感器的量程、电源电压和灵敏度,通过计算得到初始压力值FP0
    其中,所述压力传感器的压力值和所述压力传感器输出的电压值之间的关系为:压力值/量程=(输出的电压值/电源电压)*灵敏度。
  6. 一种电池热失控隐患识别装置,其特征在于,所述装置包括微程序控制器(MCU)、刚性机构、压力传感器,所述MCU与所述压力传感器通讯连接;电池膨胀方向的一侧安装钢性机构,所述钢性机构不与所述电池相接触的一侧安装压力传感器,所述压力传感器安装在电池膨胀侧的中心 位置;
    所述MCU,用于获取所述压力传感器的压力值,建立初始压力参考,将当前压力传感器的压力值记为初始压力值FP0
    所述MCU,还用于基于所述压力传感器的量程和所述初始压力值FP0,判断所述压力传感器是否失效;若是,则所述MCU发出压力传感器失效提醒,若否,则所述MCU基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患;
    其中,所述MCU基于检测频率f,实时获取所述压力传感器的压力值,并基于实时获取的压力值识别电池是否存在热失控隐患,具体包括:
    所述MCU基于检测频率f,生成若干检测时间节点,并在各检测时间节点实时获取所述压力传感器的压力值、所述电池的循环次数a和所述电池所处环境温度T;
    所述MCU基于所述压力传感器的压力值,得到压力值序列Q1,Q1={FP1,FP2,FP3……FPn};其中,n为自然数,FPn表示所述压力传感器在第n个检测时间节点对应的压力值;
    所述MCU基于所述循环次数a、所述环境温度T和预先构建的膨胀力估算模型,预估所述电池的膨胀力值,得到膨胀力值序列Q2,Q2={Fe1,Fe2,Fe3……Fen};其中,n为自然数,Fen表示所述电池在第n个检测时间节点对应的膨胀力值;
    所述MCU基于所述压力值序列Q1和所述膨胀力值序列Q2,判断所述压力值序列Q1中的各压力值和所述膨胀力值序列Q2中对应的膨胀力值是否满足:FPn≤FP0+Fen;若是,则确定所述电池存在热失控隐患,并发出预警;
    其中,所述膨胀力估算模型包括:Fe=k1*ln(a)+△Fe+m;
    Fe为膨胀力值,单位是kN;k1为循环衰减特征量,单位是kN;a为循环次数;△Fe表征环境温度T对膨胀力的影响量,当环境温度T<Ts时,△Fe=0,当环境温度T≥Ts时,△Fe=k2*(T-Ts)2,k2为温度特征量,单位是kN/℃2;Ts为标准环境温度;m为修正量,单位是kN。
  7. 一种终端,其特征在于,包括:处理器、存储器及通信总线;所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信,所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个程序,以实现如权利要求1-5任一项所述的电池热失控隐患识别方法。
  8. 一种计算机可读存储介质,其特征在于:所述计算机可读存储介质存储有指令,当所述指令被执行时,执行如权利要求1-5任一项所述的电池热失控隐患识别方法。
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