CN112380679A - 电池热失控的模拟方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种电池热失控的模拟方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取电池热失控的至少一个数据参数；根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。采用上述技术手段能够实现降低成本的同时提高测试的效率的目的。
Description
技术领域
本发明实施例涉及新能源技术领域，尤其涉及一种电池热失控的模拟方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着新能源汽车的不断进步发展，电池的安全性越来越被重视，而对于锂离子电池，热失控是最严重的安全事故，它会引起锂离子电池起火甚至***，直接威胁用户的安全。锂离子电池发生热失控主要是由于内部产热远高于散热速率，在锂离子电池的内部积攒了大量的热量，从而引起了连锁反应，导致电池起火和***。
因此，电池热失控的测试装置和测试方法的研究成为了新能源汽车发展的关键技术，然而现有的技术均是通过电池包进行测试，成本高且耗时较长。
因此，亟需一种电池热失控的模拟方法，能够降低成本且提高测试的效率。
发明内容
本发明实施例提供了一种电池热失控的模拟方法、装置、设备及存储介质，以实现降低成本的同时提高测试的效率的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池热失控的模拟方法，包括：
获取电池热失控的至少一个数据参数；
根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；
通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电池热失控的模拟装置，包括：
数据参数获取模块，用于获取电池热失控的至少一个数据参数；
电池热失控仿真模型建立模块，用于根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；
电池热失控的故障模拟模块，用于通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的电池热失控的模拟方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的电池热失控的模拟方法。
本发明实施例通过提供了一种电池热失控的模拟方法，包括：获取电池热失控的至少一个数据参数；根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。采用上述技术手段能够实现降低成本的同时提高测试的效率的目的。
附图说明
图1a是本发明实施例一中提供的一种电池热失控的模拟方法的流程示意图；
图1b是本发明实施例一中提供的一种测试仿真平台的示意图；
图1c是本发明实施例一中提供的一种测试仿真平台输出的单体电压与热失控的单体电压比对曲线图；
图1d是本发明实施例一中提供的一种测试仿真平台输出的温度与热失控的温度比对曲线图；
图2是本发明实施例二中提供的一种电池热失控的模拟装置的结构示意图；
图3是本发明实施例三中提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等。
实施例一
图1a是本发明实施例一提供的一种电池热失控的模拟方法的流程示意图，本实施例可适用于验证电池热失控诊断功能的实时性和有效性的情况，该方法可以由一种电池热失控的模拟装置来执行。该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成于电子设备中，具体包括如下步骤：
S110、获取电池热失控的至少一个数据参数。
本实施例中，电池热失控是指蓄电池在恒压充电时电流和电池温度发生一种积累性的增强作用并逐步损坏。所述数据参数是基于热失控大数据或热失控试验数据获取的。
可选的，所述至少一个数据参数包括：非预设范围内的单体电压、非预设范围内的电池温度、非预设范围内的电池压力值、非预设范围内的电池内气体浓度、非预设范围内的电池内烟雾浓度、非预设范围内的电池内二氧化碳浓度、非预设范围内的绝缘阻抗、非预设范围内的电池内湿度及非预设范围内的电池内固体颗粒物浓度。
其中，在获取到非预设范围内的各个参数后，还可以判断导致参数处于非预设范围内的原因是什么。具体的，是由于采样故障导致的、还是由于传感器故障导致的、还是由于通信故障导致的，通过判断原因并记录相应的故障类型和故障位置。
S120、根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型。
本实施例中，电池热失控仿真模型是基于不同的数据参数进行建立的，并根据不同的电池工作场景，能够实现多场景的电池热失控仿真模型。
本实施例中，可选的，所述根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型，包括：
根据所述数据参数确定参数的关联性和参数的变化特性；
根据所述参数的关联性和所述参数的变化特性建立所述电池热失控仿真模型。
本实施例中，参数的变化特性是指参数的变化过程，示例性的，温度的变化特性是指温度升高，且温度升高10℃/min。参数的关联性是指不同参数之间的相互关系。示例性的，单体电压降低的同时电池温度会升高。本实施例中，参数的变化特性还包括参数的变化时序，示例性的，单体电压降低至某一阈值后，电池温度会升高。
本实施例中，根据不同的数据参数，提取出不同的热失控的工况数据信息，建立不同的电池热失控仿真模型，用于形成多维度的电池热失控仿真模型。进一步地，对电池热失控仿真模型进行分类、筛选和总结，进而完善电池热失控仿真模型。
S130、通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。
可选的，所述测试仿真平台还包括：
动力电池仿真模型和电池工作场景仿真模型。
本实施例中，电池工作场景的提取包括：
判断电池管理***当前的通信是否正常，如果无通信，判定当前为休眠模式；
如果电池管理***通信正常，需要判定是否有充电枪连接，如有充电枪连接，需要通过充电枪类型及充电模式判断当前为直流充电、交流充电、远程充电、定时充电或其他充电模式；
如没有充电枪连接，判断是否有放电枪连接，如有放电枪连接，则工作模式为放电模式；
如没有放电枪连接，判断钥匙门位置，如钥匙门在OFF挡，则判定为下电休眠过程中或电池自唤醒过程中；
如钥匙门位置为非OFF挡，判断接触器状态，如接触器为断开状态，则为静置模式；
如高压接触器为闭合状态，则为行驶模式；
通过对场景的分析，提供当前电池工作场景，并提取过程中所有的判定参数。
可选的，所述故障注入模型还包括：
故障注入项目和故障注入时序。
本实施例中，测试仿真平台可以根据数据参数和电池工作场景从如下模拟单元中进行选取：单体电压模拟单元、单体电压故障模拟单元、电池温度模拟单元、电池温度故障模拟单元、压力模拟单元、压力故障模拟单元、湿度模拟单元、湿度故障模拟单元、二氧化碳浓度模拟单元、二氧化碳浓度故障模拟单元、气体浓度模拟单元、气体浓度故障模拟单元、烟雾浓度模拟单元、烟雾浓度故障模拟单元、固体颗粒物浓度模拟单元、固体颗粒物浓度故障模拟单元、电池总电压模拟单元、霍尔分流器模拟单元、通信单元、通信故障模拟单元、低压恒压源、钥匙门模拟单元、充电枪连接模拟单元、高压接触器状态模拟单元和BMS(电池管理***，Battery management system)相关输入模拟单元。具体的，测试仿真平台的示意图可以参见图1b。
具体的，测试仿真平台运行动力电池仿真模型，模拟正常状态下电池的数据参数的变化情况；测试仿真平台运行电池工作场景仿真模型，模拟电池发生热失控时的工作场景；测试仿真平台运行电池热失控仿真模型，模拟热失控过程中的参数的变化。测试仿真平台对模拟的参数进行同步处理，考虑不同参数的模型仿真步长、测试仿真平台的驱动步长和模拟单元的响应步长，使不同参数的模拟单元能够同步更新。进一步地，通过故障注入项目和故障注入时序驱动步长和响应步长，准确模拟故障发生的时机。
可选的，在所述通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障之后，还包括：
输出电池热失控的故障数据，并与所述电池热失控的至少一个数据参数进行比对。
本实施例中，通过比对模拟的热失控参数与真实的热失控参数，优化热失控仿真模型。具体的，可以参见图1c示出的测试仿真平台输出的单体电压与热失控的单体电压比对曲线图，以及可以参见图1d示出的测试仿真平台输出的温度与热失控的温度比对曲线图。
本发明实施例通过提供了一种电池热失控的模拟方法，包括：获取电池热失控的至少一个数据参数；根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。采用上述技术手段能够实现降低成本的同时提高测试的效率的目的。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种电池热失控的模拟装置的结构示意图。本发明实施例所提供的一种电池热失控的模拟装置可执行本发明任意实施例所提供的一种电池热失控的模拟方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图2所示，该装置包括：
数据参数获取模块210，用于获取电池热失控的至少一个数据参数；
电池热失控仿真模型建立模块220，用于根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；
电池热失控的故障模拟模块230，用于通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。
可选的，所述至少一个数据参数包括：
非预设范围内的单体电压、非预设范围内的电池温度、非预设范围内的电池压力值、非预设范围内的电池内气体浓度、非预设范围内的电池内烟雾浓度、非预设范围内的电池内二氧化碳浓度、非预设范围内的绝缘阻抗、非预设范围内的电池内湿度及非预设范围内的电池内固体颗粒物浓度。
电池热失控仿真模型建立模块220，用于根据所述数据参数确定参数的关联性和参数的变化特性；
根据所述参数的关联性和所述参数的变化特性建立所述电池热失控仿真模型。
可选的，所述测试仿真平台还包括：
动力电池仿真模型和电池工作场景仿真模型。
可选的，所述故障注入模型还包括：
故障注入项目和故障注入时序。
可选的，所述装置还包括：
故障数据输出模块240，用于输出电池热失控的故障数据，并与所述电池热失控的至少一个数据参数进行比对。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种设备的结构示意图，图3示出了适于用来实现本发明实施例实施方式的示例性设备的结构示意图。图3显示的设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，设备12以通用计算设备的形式表现。设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，***存储器28，连接不同***组件(包括***存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，***总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及***组件互连(PCI)总线。
设备12典型地包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
***存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例，存储***34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。***存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明实施例各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如***存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明实施例所描述的实施例中的功能和/或方法。
设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该设备12交互的设备通信，和/或与使得该设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图3所示，网络适配器20通过总线18与设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理单元16通过运行存储在***存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种电池热失控的模拟方法，包括：
获取电池热失控的至少一个数据参数；
根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；
通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。
实施例四
本发明实施例四还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序(或称为计算机可执行指令)，该程序被处理器执行时可实现上述任意实施例所述的一种电池热失控的模拟方法，包括：
获取电池热失控的至少一个数据参数；
根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；
通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种电池热失控的模拟方法，其特征在于，包括：
获取电池热失控的至少一个数据参数；
根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；
通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个数据参数包括：
非预设范围内的单体电压、非预设范围内的电池温度、非预设范围内的电池压力值、非预设范围内的电池内气体浓度、非预设范围内的电池内烟雾浓度、非预设范围内的电池内二氧化碳浓度、非预设范围内的绝缘阻抗、非预设范围内的电池内湿度及非预设范围内的电池内固体颗粒物浓度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型，包括：
根据所述数据参数确定参数的关联性和参数的变化特性；
根据所述参数的关联性和所述参数的变化特性建立所述电池热失控仿真模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试仿真平台还包括：
动力电池仿真模型和电池工作场景仿真模型。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障注入模型还包括：
故障注入项目和故障注入时序。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障之后，还包括：
输出电池热失控的故障数据，并与所述电池热失控的至少一个数据参数进行比对。
7.一种电池热失控的模拟装置，其特征在于，包括：
数据参数获取模块，用于获取电池热失控的至少一个数据参数；
电池热失控仿真模型建立模块，用于根据所述数据参数建立电池热失控仿真模型；
电池热失控的故障模拟模块，用于通过测试仿真平台模拟电池热失控的故障；其中，所述测试仿真平台是由所述电池热失控仿真模型、同步模型和故障注入模型搭建的。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述至少一个数据参数包括：
非预设范围内的单体电压、非预设范围内的电池温度、非预设范围内的电池压力值、非预设范围内的电池内气体浓度、非预设范围内的电池内烟雾浓度、非预设范围内的电池内二氧化碳浓度、非预设范围内的绝缘阻抗、非预设范围内的电池内湿度及非预设范围内的电池内固体颗粒物浓度。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一所述的电池热失控的模拟方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的电池热失控的模拟方法。
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