一种动力电池安全性综合评估方法及系统与流程

1.本发明涉及新能源动力电池领域，特别是涉及一种动力电池安全性综合评估方法及系统。


背景技术：

2.随着动力电池技术的快速发展，作为其评价手段的动力电池测试技术也得到了长足进步。动力电池测试处于新能源汽车产业链中游，是动力电池研发、生产及应用的重要组成部分。为了提高动力电池安全性，需要确定影响其安全的因素，并对动力电池失效的后果实施有力控制。其中，电池失效是致使动力电池安全事故的因素之一。
3.电池失效是指动力电池受外部因素影响引发的链式反应，该过程伴随着大量放热现象及有害气体及粉尘逸出，进而引起动力电池起火乃至爆炸，并对外部环境产生不利影响。作为动力电池安全事故的诱因之一，检测电池失效的条件并对电池失效进行监测与预防能够显著避免此类事故的发生，并为新能源汽车的安全运行提供保障。
4.虽然新能源汽车技术的发展，使动力电池测试技术日趋完善，但是在检测电池失效的条件并对电池失效进行监测与预防方面，仍然存在测试方法相对单一、各层级测试相对独立的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种动力电池安全性综合评估方法及系统，能够人工诱发电池失效，研究电池失效的触发条件，并对失效过程伴随的理化性质变化进行监测。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.第一方面，本发明提供了一种动力电池安全性综合评估方法，包括：
8.将动力电池样品按照需求进行充放电测试操作；
9.将充放电测试操作后的动力电池样品固定在实验舱体内，并对实验舱体进行抽真空处理及惰性气体回填处理；
10.根据预设条件逐级对实验舱体内的动力电池样品施加失效条件；所述失效条件包括针刺条件、挤压条件、加热条件以及过充条件；
11.记录诱发实验舱体内的动力电池样品失效的临界参数条件，以及记录实验舱体内的动力电池样品失效后的实验数据；
12.根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性。
13.可选地，根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性，具体包括：
14.根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值；所述动力电池样品失效结果评价值用于评估动力电池样品的安全性。
15.可选地，根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值，具体包括：
16.根据以下计算公式计算动力电池样品失效结果评价值；
17.所述计算公式为：总得分=a
×
50%+b
×
20%+c
×
15%+d
×
15%；
18.其中，a为产热基数、b为产烟基数、c为气体释放基数、d为膨胀力基数；
19.a=2.75t
1-2.5t2+55；
20.b=-2(ρ
s2-ρ
s1
)+120；
21.c=-80(p2/p1)-10(ρ
g2-ρ
g1
)+180；
22.d=-50(f2/f1)+150；
23.t1为动力电池样品失效开始时刻所对应的动力电池样品中心温度；t2为动力电池样品失效n秒后所对应的动力电池样品中心温度；ρ
s2
为动力电池样品失效期间内最大的烟气量值；ρ
s1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的烟气量值；p2为动力电池样品失效期间内最大的实验舱体压力；p1为动力电池样品失效开始时刻所对应的实验舱体压力；ρ
g2
为动力电池样品失效期间内最大的一氧化碳量值；ρ
g1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的一氧化碳量值；f1为动力电池样品失效开始时刻所对应的膨胀力；f2为动力电池样品失效后实验舱体压力达到最大值时的膨胀力。
24.第二方面，本发明提供了一种动力电池安全性综合评估系统，包括上位机和实验舱体；所述实验舱体内设置有失效触发装置和各种传感器；
25.所述上位机，用于：
26.控制失效触发装置按照预设条件逐级对实验舱体内的动力电池样品施加失效条件；所述失效条件包括针刺条件、挤压条件、加热条件以及过充条件；
27.控制传感器记录诱发实验舱体内的动力电池样品失效的临界参数条件，以及记录实验舱体内的动力电池样品失效后的实验数据；
28.根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性。
29.可选地，所述实验舱体为密闭的腔体结构；所述失效触发装置包括加热组件、过充组件、挤压组件和针刺组件；
30.其中，所述实验舱体内还设置有一个载台；所述载台用于放置电池样品；所述载台下方设置有针刺模块，所述载台内设置有加热组件；所述载台一侧设置有挤压组件，所述载台的另一侧设置有过充组件。
31.可选地，所述加热组件为内含加热电阻丝的电加热片；所述过充组件为充放电控制系统；所述挤压组件包括液压挤压机和挤压块，所述液压挤压机带动所述挤压块运动以实现电池样品挤压失效实验；所述针刺组件包括步进电机和金属针，所述步进电机带动所述金属针运动以实现电池样品针刺失效实验。
32.可选地，所述实验舱体内设置的各种传感器为舱体温度传感器、舱体压力传感器、电池温度传感器和烟气传感器。
33.可选地，该系统还包括数据采集模块；所述实验舱体内设置的各种传感器通过所述数据采集模块与所述上位机通信。
34.可选地，在根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性方面，所述上位机，用于：
35.根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值；所述动力电池样品失效结果评价值用于评估动力电池样品的安全性。
36.可选地，在根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评
价值方面，所述上位机，用于：
37.根据以下计算公式计算动力电池样品失效结果评价值；
38.所述计算公式为：总得分=a
×
50%+b
×
20%+c
×
15%+d
×
15%；
39.其中，a为产热基数、b为产烟基数、c为气体释放基数、d为膨胀力基数；
40.a=2.75t
1-2.5t2+55；
41.b=-2(ρ
s2-ρ
s1
)+120；
42.c=-80(p2/p1)-10(ρ
g2-ρ
g1
)+180；
43.d=-50(f2/f1)+150；
44.t1为动力电池样品失效开始时刻所对应的动力电池样品中心温度；t2为动力电池样品失效n秒后所对应的动力电池样品中心温度；ρ
s2
为动力电池样品失效期间内最大的烟气量值；ρ
s1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的烟气量值；p2为动力电池样品失效期间内最大的实验舱体压力；p1为动力电池样品失效开始时刻所对应的实验舱体压力；ρ
g2
为动力电池样品失效期间内最大的一氧化碳量值；ρ
g1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的一氧化碳量值；f1为动力电池样品失效开始时刻所对应的膨胀力；f2为动力电池样品失效后实验舱体压力达到最大值时的膨胀力。
45.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
46.本发明提供了一种动力电池安全性综合评估方法及系统。本发明能够对电池失效进行监控，并通过对失效的诱发，能够对电池的安全性能进行分析和评价，为监测和预防电池失效反应提供了参数指标，健全了对电池安全性的分析机制，并促进电池安全性的稳步提升。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
48.图1为本发明实施例提供的一种动力电池安全性综合评估方法的流程示意图；
49.图2为本发明实施例提供的实验舱体内部的结构示意图；
50.图3为本发明实施例提供的装有电池样品的载台结构示意图；
51.图4为本发明实施例提供的针刺组件的结构示意图；
52.图5为本发明实施例提供的挤压组件的结构示意图；
53.图6为本发明实施例提供的整体实验舱体的结构示意图；
54.图7为本发明实施例提供的失效触发期间电池样品中心温度变化图；
55.图8为本发明实施例提供的失效触发期间膨胀力变化图；
56.图9为本发明实施例提供的失效触发期间实验舱体压力变化图；
57.图10为本发明实施例提供的失效触发期间一氧化碳、二氧化碳气体量变化图；
58.图11为本发明实施例提供的失效触发期间pm2.5含量变化图。
具体实施方式
59.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
61.实施例一
62.本实施例提供了一种动力电池安全性综合评估方法，包括：
63.步骤100：将动力电池样品按照需求进行充放电测试操作。
64.步骤200：将充放电测试操作后的动力电池样品固定在实验舱体内，并对实验舱体进行抽真空处理及惰性气体回填处理。
65.步骤300：根据预设条件逐级对实验舱体内的动力电池样品施加失效条件；所述失效条件包括针刺条件、挤压条件、加热条件以及过充条件。
66.步骤400：记录诱发实验舱体内的动力电池样品失效的临界参数条件，以及记录实验舱体内的动力电池样品失效后的实验数据。
67.步骤500：根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性。
68.在本实施例中，步骤100具体包括：
69.将动力电池样品按照需求进行充放电测试操作，记录动力电池样品初始放电容量，并根据需求调整动力电池样品的荷电状态。
70.在本实施例中，步骤200具体包括：
71.将充放电测试操作后的动力电池样品固定在实验舱体内，连接安装在实验舱体上的各种传感器，并对密闭的实验舱体进行抽真空处理及惰性气体回填处理，随后开启各种传感器，用来记录动力电池样品失效期间参数变化。
72.在本实施例中，步骤300具体包括：
73.采用上位机中的测试软件，根据预设条件逐级对实验舱体内的动力电池样品施加失效条件。
74.在本实施例中，步骤400具体包括：
75.根据gb 38031-2020，对于上述四种失效条件，当动力电池样品上的温度传感器监测到的温升速率dt/dt≧1，且持续3秒以上时，判定发生热失控。此时记录诱发动力电池样品失效时的临界参数条件，并记录实验舱体内的动力电池样品失效后的实验数据。
76.在本实施例中，步骤500具体包括：
77.根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值；所述动力电池样品失效结果评价值用于评估动力电池样品的安全性。
78.利用百分制记分法对电池失效结果进行评价的计算公式为：
79.总得分=a
×
50%+b
×
20%+c
×
15%+d
×
15%
80.其中，a项为产热基数、b项为产烟基数、c项为气体释放基数、d项为膨胀力基数。该得分分值越高，电池在滥用环境下（高温、机械碰撞、过充等）越不容易出现安全事故，带来的危害越小。
81.各项基数计算法如下：
82.a=2.75t
1-2.5t2+55；
83.b=-2(ρ
s2-ρ
s1
)+120；
84.c=-80(p2/p1)-10(ρ
g2-ρ
g1
)+180；
85.d=-50(f2/f1)+150；
86.各项基数若计算结果低于0分则以0分计。其中，t1为电池动力电池样品失效开始时刻所对应的动力电池样品中心温度（）；t2为动力电池样品失效n（例如n=3）秒后所对应的动力电池样品中心温度（）；ρ
s2
为动力电池样品失效期间内最大的烟气量值（mg/m3）；ρ
s1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的烟气量值（mg/m3）；p2为动力电池样品失效期间内最大的实验舱体压力；p1为动力电池样品失效开始时刻所对应的实验舱体压力；ρ
g2
为动力电池样品失效期间内最大的一氧化碳量值（mg/m3）；ρ
g1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的一氧化碳量值（mg/m3）；f1为动力电池样品失效开始时刻所对应的膨胀力（kn）；f2为动力电池样品失效后实验舱体压力达到最大值时的膨胀力（kn）。上述的动力电池样品失效实验为通过多种方式诱发电池失效的实验。
87.本实施例能够以多种方式诱发动力电池失效（如针刺、挤压、加热、过充等），并对动力电池失效期间的理化指标与反应产物进行综合分析，实现基于动力电池实际失效行为的安全性多维度测试，定制化实现动力电池在失效过程中出现的燃烧、爆炸、产气、烟雾、质量损失等失效行为的综合性测试方法，并嵌入基于测试技术研发和评价体系建立形成的安全性综合评价模型，为评估电池的安全性能提供了可靠依据，并为识别和预测电池失效提供了参数指标。
88.需要说明一点，上述动力电池样品失效实验所应用到的硬件参见实施例二，在此不再过多赘述。
89.实施例二
90.本实施例提供了一种动力电池安全性综合评估系统，包括上位机和实验舱体；所述实验舱体内设置有失效触发装置和各种传感器。
91.所述上位机，用于：
92.控制失效触发装置按照预设条件逐级对实验舱体内的动力电池样品施加失效条件；所述失效条件包括针刺条件、挤压条件、加热条件以及过充条件。
93.控制传感器记录诱发实验舱体内的动力电池样品失效的临界参数条件，以及记录实验舱体内的动力电池样品失效后的实验数据。
94.根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性。
95.在本实施例中，实验舱体为密闭的腔体结构；该实验舱体的工作压力为2mpa、工作温度为200、内部容积为80l。该实验舱体带有压力采集通道、8个外接测试通道、排气口、采样口，可容纳各类电池单体电芯以进行失效实验。
96.进一步地，如图2所示，所述失效触发装置包括加热组件、过充组件、挤压组件和针刺组件；其中，所述实验舱体内还设置有如图3所示的一个载台；所述载台用于放置电池样品；所述载台下方设置有针刺组件，所述载台内设置有加热组件；所述载台一侧设置有挤压组件，所述载台的另一侧设置有过充组件。
97.更进一步地，该加热组件为内含加热电阻丝的电加热片，该电加热片对电池样品进行外部加热触发电池样品失效，该电加热片的加热功率为0～2000w，升温速率可控，可达到0.1～20。
98.该过充组件为现有的充放电控制系统，可对实验舱体内电池样品进行充放电测试，可通过该充放电控制系统实现过充条件触发电池样品失效实验。该充放电控制系统可实现对电芯、模组或电池包的充放电测试，充电电压最高可达500v。
99.如图4所示，该针刺组件至少包括步进电机1和金属针，通过步进电机1推动金属针刺，可实现对电池样品的针刺触发失效实验，将金属针注入电池样品内部，注入速率可控，若无特殊要求可将其控制在0.5mm/s以下。
100.如图5所示，该挤压组件包括液压挤压机2和挤压块3，通过液压挤压机2带动挤压块3运动以实现电池样品挤压失效实验，方向可控，挤压块3的长度大于被挤压电池样品尺寸，挤压速率控制在2mm/s以下，挤压力可达到100kn。
101.其中，整个实验舱体的结构如图6所示。
102.在本实施例中，所述实验舱体内设置的各种传感器为舱体温度传感器、舱体压力传感器、电池温度传感器、电池电压传感器和烟气传感器；其中各个传感器的参数如下所述。
103.舱体温度传感器的工作范围为-20~1200，按照实验舱体要求定制，采样频率10hz，采样精度
±
1。
104.舱体压力传感器采用压力变送器，量程3.5mpa，工作温度200，按照实验舱体要求定制，
±
0.4%fs，零点漂移
±
0.05%fs/，采样频率最高1000hz。
105.电池温度传感器为k型热电偶，工作范围为-20~1200，按照实验舱体要求定制，采样频率10hz，采样精度
±
1。
106.烟气传感器包括一氧化碳气体传感器和二氧化碳气体传感器，能够实时检测实验舱体内一氧化碳、二氧化碳气体含量，检测范围为1～105µ
g/m3，精度为1
µ
g。
107.进一步地，该实验舱体内还设置有固体颗粒传感器，例如pm2.5传感器，能够实时检测实验舱体内pm2.5含量，检测范围为1～105µ
g/m3，精度为1
µ
g。
108.进一步地，该系统还包括数据采集模块；所述实验舱体内设置的各种传感器通过所述数据采集模块与所述上位机通信。
109.该数据采集模块采用以太网技术，具有高精度同步的分布式时钟，整个数据采集模块的抖动小于1
µ
s，保证数据高度同步性。
110.在本实施例中，在根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性方面，所述上位机，用于：
111.根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值；所述动力电池样品失效结果评价值用于评估动力电池样品的安全性。
112.进一步地，在根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值方面，所述上位机，用于：
113.根据以下计算公式计算动力电池样品失效结果评价值。
114.所述计算公式为：总得分=a
×
50%+b
×
20%+c
×
15%+d
×
15%。
115.其中，a为产热基数、b为产烟基数、c为气体释放基数、d为膨胀力基数；
116.a=2.75t
1-2.5t2+55；
117.b=-2(ρ
s2-ρ
s1
)+120；
118.c=-80(p2/p1)-10(ρ
g2-ρ
g1
)+180；
119.d=-50(f2/f1)+150；
120.t1为动力电池样品失效开始时刻所对应的动力电池样品中心温度；t2为动力电池样品失效n秒后所对应的动力电池样品中心温度；ρ
s2
为动力电池样品失效期间内最大的烟气量值；ρ
s1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的烟气量值；p2为动力电池样品失效期间内最大的实验舱体压力；p1为动力电池样品失效开始时刻所对应的实验舱体压力；ρ
g2
为动力电池样品失效期间内最大的一氧化碳量值；ρ
g1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的一氧化碳量值；f1为动力电池样品失效开始时刻所对应的膨胀力；f2为动力电池样品失效后实验舱体压力达到最大值时的膨胀力。
121.进一步地，本实施例所述的系统还包括为了更好实现失效实验所设置的安全阀、压力表、球阀、电磁阀、流量计、管路等。
122.该上位机设置有测试软件，该测试软件可实现各传感器度数的实时显示及记录，并具备数据导出功能。可通过软件控制实验舱体各电磁阀开闭，并可根据传感器读数、时间等条件设定电磁阀自动开闭。
123.本实施例所述的失效实验的实验模式为封闭模式，实验过程中实验舱体内所有阀门均保持关闭状态，实验过程中可以直接测量实验舱体内压力、实验舱体内平均温度、被试电池壳体温度、电压等数据。且通过实验舱体内压力、分析实验舱体内气体摩尔质量可进一步估算电池产气量。
124.下面通过一个示例来进一步说明本发明所述的方法。详细过程为：
125.1.待测锂离子电池的预处理。
126.调整锂离子电池的荷电状态至100%，具体实施方式为：按标准充电策略以1i1电流值对待测锂离子电池进行恒电流充电，以使待测锂离子电池达到充电截止电压，然后转为以恒电压充电方式，以使待测锂离子电池的电流达到0.05i1时停止充电，并静置1h。
127.2.检测前准备及电池失效触发。
128.将待测锂离子电池固定在实验舱体的中心处，关闭舱门保证实验舱体密闭，再对实验舱体进行气体置换，具体地，利用真空泵对实验舱体进行充分抽气，随后关闭真空泵，向实验舱体内充入氮气，并将该过程循环三次，保证实验舱体内为惰性气体氛围。
129.启动实验舱体内各传感器，等待信号达到稳定状态，确定上位机及数据采集模块稳定运行，连接采样袋。
130.操控测试软件，对待测锂离子电池进行加热触发失效处理，加热条件为300w恒功率加热。利用数据采集模块收集各传感器信号，并将采集数据传至上位机。实时锂离子电池的中心温度，当监测到失效发生（锂离子电池的升温速率高于1）时停止加热。
131.3.数据分析与评价。
132.待实验舱体温度恢复至室温，卸采样袋并将其密闭处理，对采样袋内气体进行进一步分析；打开排气口，平衡实验舱体内外气压，再打开实验舱体，取出已检锂离子电池。
133.对上述过程中记录的实验数据进行进一步分析。
134.图7～图11为触发电池失效期间，实验舱体内各传感器记录的数据，将其绘制成图进行分析。从图7～图11中可以看出，在热触发条件施加后的第101s，电池中心温度急剧升高、实验舱体压力突变、膨胀力增大，并开始产生烟气，认为电池在该时刻发生失效。几组数据的突变点均出现在同一时刻，说明各传感器能够协调且一致地采集数据。从图7中可以看出，在触发失效101s时，中心温度急剧升高，并在第124s温度升高速率降低，说明在此期间发生失效主要过程，在第220s后发现中心温度再次快速升高，这是电池失效后热量累积，致使电池发生第二次损坏的结果。相应地，从图8中可以看出，电池膨胀力呈现出与电池中心温度相同的变化趋势。从图9中可以看出，失效发生时实验舱体压力突变，这是失效期间气体大量释放的结果，在失效后气体扩散，压力不再集中于一点，因此在后续过程中实验舱体压力趋于平稳。依据图10可以看出，失效过程释放了大量一氧化碳气体、二氧化碳气体，其中一氧化碳气体在失效瞬间释放到实验舱体内，随后趋于稳定，而二氧化碳气体在失效瞬间释放出来后，随着电池内副反应持续发生（如电解质、sei分解等）及部分一氧化碳的转化，在失效之后二氧化碳含量将持续增大。图11为失效期间pm2.5含量变化，可以看出在失效瞬间，电池向实验舱体内释放大量固体颗粒，此后其检测量随颗粒在实验舱体内扩散逐步降低。
135.利用上述结果评价公式计算本实施例电池得分，经计算，该电池a项74.25分、b项63.32分、c项68.31分、d项58.95分，综合得分为68.88分。
136.通过本示例可以看出，本实施例所述系统能够正常使用，方法可行，能够快速、准确且同步监测电池失效期间多个性质变化，能够对电池失效期间的失效行为做出综合性评价。
137.本发明诱发电池失效的条件主要包括针刺、挤压、加热、过充，本发明的实验舱体内集成了相应组件，能够模拟电池在实际工况下出现失效的条件，通过对上述条件的精细控制与记录，可以测得诱发电池失效的临界参数条件，表征电池的安全性能。在实验舱体内集成的各类传感器能够监测电池失效期间的理化性质变化，如电池发热量、环境热场及压力场分布，并能对失效期间的反应产物进行收集与分析，研究电池失效期间有害物质的排放。
138.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
139.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种动力电池安全性综合评估方法，其特征在于，包括：将动力电池样品按照需求进行充放电测试操作；将充放电测试操作后的动力电池样品固定在实验舱体内，并对实验舱体进行抽真空处理及惰性气体回填处理；根据预设条件逐级对实验舱体内的动力电池样品施加失效条件；所述失效条件包括针刺条件、挤压条件、加热条件以及过充条件；记录诱发实验舱体内的动力电池样品失效的临界参数条件，以及记录实验舱体内的动力电池样品失效后的实验数据；根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性。2.根据权利要求1所述的一种动力电池安全性综合评估方法，其特征在于，根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性，具体包括：根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值；所述动力电池样品失效结果评价值用于评估动力电池样品的安全性。3.根据权利要求2所述的一种动力电池安全性综合评估方法，其特征在于，根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值，具体包括：根据以下计算公式计算动力电池样品失效结果评价值；所述计算公式为：总得分=a
×
50%+b
×
20%+c
×
15%+d
×
15%；其中，a为产热基数、b为产烟基数、c为气体释放基数、d为膨胀力基数；a=2.75t
1-2.5t2+55；b=-2(ρ
s2-ρ
s1
)+120；c=-80(p2/p1)-10(ρ
g2-ρ
g1
)+180；d=-50(f2/f1)+150；t1为动力电池样品失效开始时刻所对应的动力电池样品中心温度；t2为动力电池样品失效n秒后所对应的动力电池样品中心温度；ρ
s2
为动力电池样品失效期间内最大的烟气量值；ρ
s1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的烟气量值；p2为动力电池样品失效期间内最大的实验舱体压力；p1为动力电池样品失效开始时刻所对应的实验舱体压力；ρ
g2
为动力电池样品失效期间内最大的一氧化碳量值；ρ
g1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的一氧化碳量值；f1为动力电池样品失效开始时刻所对应的膨胀力；f2为动力电池样品失效后实验舱体压力达到最大值时的膨胀力。4.一种动力电池安全性综合评估系统，其特征在于，包括上位机和实验舱体；所述实验舱体内设置有失效触发装置和各种传感器；所述上位机，用于：控制失效触发装置按照预设条件逐级对实验舱体内的动力电池样品施加失效条件；所述失效条件包括针刺条件、挤压条件、加热条件以及过充条件；控制传感器记录诱发实验舱体内的动力电池样品失效的临界参数条件，以及记录实验舱体内的动力电池样品失效后的实验数据；根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性。5.根据权利要求4所述的一种动力电池安全性综合评估系统，其特征在于，所述实验舱体为密闭的腔体结构；所述失效触发装置包括加热组件、过充组件、挤压组件和针刺组件；
其中，所述实验舱体内还设置有一个载台；所述载台用于放置电池样品；所述载台下方设置有针刺模块，所述载台内设置有加热组件；所述载台一侧设置有挤压组件，所述载台的另一侧设置有过充组件。6.根据权利要求5所述的一种动力电池安全性综合评估系统，其特征在于，所述加热组件为内含加热电阻丝的电加热片；所述过充组件为充放电控制系统；所述挤压组件包括液压挤压机和挤压块，所述液压挤压机带动所述挤压块运动以实现电池样品挤压失效实验；所述针刺组件包括步进电机和金属针，所述步进电机带动所述金属针运动以实现电池样品针刺失效实验。7.根据权利要求4所述的一种动力电池安全性综合评估系统，其特征在于，所述实验舱体内设置的各种传感器为舱体温度传感器、舱体压力传感器、电池温度传感器和烟气传感器。8.根据权利要求4所述的一种动力电池安全性综合评估系统，其特征在于，还包括数据采集模块；所述实验舱体内设置的各种传感器通过所述数据采集模块与所述上位机通信。9.根据权利要求4所述的一种动力电池安全性综合评估系统，其特征在于，在根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性方面，所述上位机，用于：根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值；所述动力电池样品失效结果评价值用于评估动力电池样品的安全性。10.根据权利要求9所述的一种动力电池安全性综合评估系统，其特征在于，在根据所述实验数据，采用百分制记分法，确定动力电池样品失效结果评价值方面，所述上位机，用于：根据以下计算公式计算动力电池样品失效结果评价值；所述计算公式为：总得分=a
×
50%+b
×
20%+c
×
15%+d
×
15%；其中，a为产热基数、b为产烟基数、c为气体释放基数、d为膨胀力基数；a=2.75t
1-2.5t2+55；b=-2(ρ
s2-ρ
s1
)+120；c=-80(p2/p1)-10(ρ
g2-ρ
g1
)+180；d=-50(f2/f1)+150；t1为动力电池样品失效开始时刻所对应的动力电池样品中心温度；t2为动力电池样品失效n秒后所对应的动力电池样品中心温度；ρ
s2
为动力电池样品失效期间内最大的烟气量值；ρ
s1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的烟气量值；p2为动力电池样品失效期间内最大的实验舱体压力；p1为动力电池样品失效开始时刻所对应的实验舱体压力；ρ
g2
为动力电池样品失效期间内最大的一氧化碳量值；ρ
g1
为动力电池样品失效实验开始时刻所对应的一氧化碳量值；f1为动力电池样品失效开始时刻所对应的膨胀力；f2为动力电池样品失效后实验舱体压力达到最大值时的膨胀力。

技术总结
本发明公开了一种动力电池安全性综合评估方法及系统，涉及新能源动力电池领域，方法包括：将动力电池样品按照需求进行充放电测试操作，然后将处理过的动力电池样品固定在实验舱体内，并对实验舱体进行抽真空处理及惰性气体回填处理；根据预设条件逐级对实验舱体内的动力电池样品施加失效条件；所述失效条件包括针刺条件、挤压条件、加热条件以及过充条件；记录诱发实验舱体内的动力电池样品失效的临界参数条件，以及记录实验舱体内的动力电池样品失效后的实验数据；根据所述实验数据，评估动力电池样品的安全性。本发明能够人工诱发电池失效，研究电池失效的触发条件，并对失效过程伴随的理化性质变化进行监测。伴随的理化性质变化进行监测。伴随的理化性质变化进行监测。


技术研发人员：王芳 马天翼 刘磊 刘仕强 刘祎帆 孙智鹏 徐月 韩策
受保护的技术使用者：中汽研新能源汽车检验中心（天津）有限公司
技术研发日：2023.09.04
技术公布日：2023/10/11