[发明专利]锂离子电池外部短路仿真方法

权利要求书

1.一种锂离子电池外部短路仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、参数获取步骤；

S2、电路模型建立步骤；建立将锂离子电池等效为串接于电路中的发热电阻的电路模型，且所述电路模型中还包括与所述发热电阻串联的短路电阻；

S3、求解步骤；基于步骤S1获取的参数，并基于步骤S2所建立的电路模型关系，建立以锂离子电池剩余电量为变量的偏微分方程，且基于已知的所述锂离子电池初始电量的数据、所述锂离子电池的电压随所述锂离子电池剩余电量与初始电量的比值变化的数据以及所述锂离子电池的电阻随所述锂离子电池剩余电量与初始电量的比值变化的数据，求解出所述短路电阻的电压值及电流值随短路时间的变化数据；

其中，步骤S3中，首先定义变量a＝q_c/q₀；

q_c为电芯剩余电量，q₀为电芯初始电量，a为荷电状态SOC；

Is＝Ue(a)/(R(a)+R0)，U_S＝Ue(a)*R0/(R(a)+R0)；

Is、Us为短路时短路电阻R0两端的电流和电压，Ue和R分别为电芯的开路电压OCV和电芯的内阻，该电芯的内阻与发热电阻R的阻值相等；Ue(a)和R(a)分别表示在荷电状态为a时，电芯的开路电压OCV和电芯的内阻；

其次，在COMSOL软件的PDE模块定义剩余电量q_c为因变量，得到：

e_a为质量系数，d_a为阻尼系数，Γ为守恒通量，f为源相，当ea设置为1，da设置为1，Γ设置为0，源相f设置为-Is时，得到短路电流Is与剩余电量q_c及短路时间的关系：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池外部短路仿真方法，其特征在于：还包括建立几何热模型步骤：所述几何热模型包括若干并列布置的极组(2)，包覆各所述极组的壳体(1)，以及布置于所述壳体上的正极柱(4)和负极柱(5)，还包括分别构成所述正极柱(4)和所述负极柱(5)与所述极组(2)连接的连接件(3)。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池外部短路仿真方法，其特征在于：还包括为几何热模型赋予材质步骤，所述正极柱(4)以及正极柱(4)与所述极组(2)之间的连接件(3)被赋予铝材质，所述负极柱(5)以及所述负极柱(5)与所述极组(2)之间的连接件(3)被赋予铜箔材料，所述壳体(1)被赋予铝材质。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池外部短路仿真方法，其特征在于：还包括几何热模型热量求解步骤，所述正极柱(4)和所述负极柱(5)构成所述几何热模型的热源，且所述正极柱(4)和所述负极柱(5)的功率之和随短路时间变化的数据和等于步骤S3所得到的所述短路电阻的电压值及电流值的乘积随短路时间变化的数据。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池外部短路仿真方法，其特征在于：还包括热通量设置步骤，该步骤用以建立所述几何热模型外部的空气对流换热模型。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池外部短路仿真方法，其特征在于：还包括锂离子电池失效判定步骤，所述电池失效的判定条件为电池电压等于2V。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池外部短路仿真方法，其特征在于：还包括锂离子电池失效判定步骤，所述锂离子电池失效的判定条件为设于所述锂离子电池内部的隔膜的温度达到130～140℃。