[发明专利]锂离子电池外部短路仿真方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池外部短路仿真方法，其包括以下步骤：S1、参数获取步骤；S2、电路模型建立步骤，该电路模型包括串联的发热内阻和短路电阻；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，且基于已知的锂离子电池初始电量的数据、锂离子电池的电压及内阻随锂离子电池剩余电量与初始电量的比值变化的数据，求解出短路电阻的电压值及电流值随短路时间的变化数据。本发明所述的锂离子电池外部短路仿真方法，可节省大量研发成本，并可通过仿真结果对电池进行针对性的优化设计，从而使电池具有较好的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池外部电路仿真方法。

背景技术

随着人们环保意识的提高及国家的推广，采用电能作为动力的新能源车辆越来越受到欢迎。锂离子电池作为新能源车辆的“心脏”，其安全性能关系到车上人员的安全，因此其安全性能备受关注。在引起电池发生失效，甚至起火等危险状况的原因中，短路是重要的原因之一，电池的短路包括内部短路和外部短路。

通过对电池短路过程的研究，可更好的了解短路过程，以在电池设计之初就对设计进行优化，提高锂离子电池的安全性能。目前对电芯外部短路的研究主要是基于实物的研究，即通过将电池产品进行短路处理，来对电池的短路进行研究，不过锂离子电池从设计到量产分为不同阶段，如果对每个阶段都选取一定数量的平行样品进行测试，不仅会增加大量的产品成本，还会增加人力、物力的消耗，并且短路实验对电芯造成的损伤是不可修复的，因此其成本会大大增加。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种锂离子电池外部短路仿真测试方法，以能够通过软件仿真的方法对电池短路情况进行更为细致的研究，同时还能降低成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂离子电池外部短路仿真方法，其包括以下步骤：

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。

进一步的，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，包裹各极组的壳体，以及布置于所述壳体上的正极柱和负极柱，还包括分别构成所述正极柱和所述负极柱与所述极组连接的连接件。

进一步的，还包括为几何热模型赋予材质步骤，所述正极柱及正极柱与所述极组之间的连接件被赋予铝材质，所述负极柱及负极柱与所述极组之间的连接件被赋予铜箔材质，所述壳体被赋予铝材质。

进一步的，还包括几何热模型热量求解步骤，所述正极柱和所述负极柱构成所述几何热模型的热源，且所述正极柱和所述负极柱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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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℃。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：