锂离子电池射流火热辐射危害评估方法、装置及存储介质

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池射流火热辐射危害评估方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、为了应对空气污染和气候变化，锂离子电池已广泛用于现代社会，如消费电子产品、电动汽车和可再生能源(如太阳能和风能)的储能。然而，由于其高能量密度和由可燃材料构成，锂离子电池在滥用条件下容易发生热失控，在锂离子电池热失控引起的危害中，射流火是最常见的。其中火焰的辐射是火灾中一种主要的传热方式，实际应用场景中，热辐射是造成系统损坏的重要原因。

2、目前锂离子电池产品正向大容量发展，大容量意味着更多的可燃材料，进而导致更长时间的射流火，这对电池系统的消防设计提出更高的要求。相关的消防设计前提是需要了解目标电池系统在热失控过程中产生射流火辐射特性，因此，评估电池射流火热辐射危害是其中的关键问题，然而目前缺乏针对大容量锂离子电池射流火辐射的评估模型。

3、目前尚缺乏大容量锂离子电池射流火辐射模型，无法针对大容量锂离子电池热失控过程产生的剧烈射流火的辐射危害进行评估。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种锂离子电池射流火热辐射危害评估方法、装置及存储介质，用以实现对锂离子电池热失控过程产生的剧烈射流火的辐射危害进行评估的目的。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，包括：

3、对被测锂离子电池进行加热，确定热释放速率和排烟带走的热量；

4、基于所述被测锂离子电池的图像，确定射流火的火焰高度；

5、基于辐射热流计测量的辐射通量值，确定火焰最大发射功率的位置；

6、基于所述热释放速率、所述排烟带走的热量、所述火焰高度和所述火焰最大发射功率的位置，估计火焰到目标位置的总辐射通量。

7、在一种可能的实现方式中，所述基于辐射热流计测量的辐射通量值，确定火焰最大发射功率的位置，包括：

8、在所述被测锂离子电池安全阀的x轴方向，设置第一辐射热流计；

9、在所述第一辐射热流计的z轴方向，设置多个第二辐射热流计；所述第二辐射热流计的高度大于或等于射流火的火焰峰值高度；

10、基于所述第一辐射热流计和所述第二辐射热流计测量的辐射通量，确定火焰最大发射功率的位置。

11、在一种可能的实现方式中，所述基于所述热释放速率、所述排烟带走的热量、所述火焰高度和所述火焰最大发射功率的位置，估计火焰到目标位置的总辐射通量，包括：

12、基于所述热释放速率、所述排烟带走的热量和所述火焰高度，确定火焰最大发射功率；

13、基于所述火焰最大发射功率、所述火焰高度和所述火焰最大发射功率的位置，确定火焰中每个点源处的局部发射功率；

14、基于所述局部发射功率，确定火焰中每个点源处到目标位置的辐射通量；

15、基于所述每个点源处到目标位置的辐射通量，确定火焰到目标位置的总辐射通量。

16、在一种可能的实现方式中，所述火焰中每个点源处的局部发射功率的表达式如下：

17、

18、其中，q′r,z表示火焰中每个点源处的局部发射功率，z表示火焰中点源的高度，zm表示火焰最大发射功率的位置，qm表示火焰最大发射功率，lf表示火焰高度。

19、在一种可能的实现方式中，所述火焰到目标位置的总辐射通量的表达式如下：

20、

21、其中，q″g表示火焰到目标位置g的总辐射通量，lf表示火焰高度，q′r,z表示火焰中每个点源处的局部发射功率，r表示火焰中点源与目标位置g之间的距离，ξ表示目标位置g的表面法线与火焰中点源之间的夹角。

22、在一种可能的实现方式中，所述对被测锂离子电池进行加热，确定热释放速率和排烟带走的热量，包括：

23、用夹具将所述被测锂离子电池、加热板和隔热材料进行固定，对所述被测锂离子电池进行加热；

24、测量o2、co2、co的气体浓度、烟气温度和烟气质量流量，并基于耗氧原理确定所述热释放速率；

25、基于所述烟气温度和所述烟气质量流量，确定所述排烟带走的热量。

26、在一种可能的实现方式中，所述排烟带走的热量的表达式如下：

27、qc＝mgascpδt

28、其中，qc表示排烟带走的热量，mgas表示烟气的质量流量，cp表示烟气的比热容，δt表示烟气温度与环境温度的温差。

29、本发明还提供一种锂离子电池射流火热辐射危害评估装置，包括：

30、第一确定模块，用于对被测锂离子电池进行加热，确定热释放速率和排烟带走的热量；

31、第二确定模块，用于基于所述被测锂离子电池的图像，确定射流火的火焰高度；

32、第三确定模块，用于基于辐射热流计测量的辐射通量值，确定火焰最大发射功率的位置；

33、评估模块，用于基于所述热释放速率、所述排烟带走的热量、所述火焰高度和所述火焰最大发射功率的位置，估计火焰到目标位置的总辐射通量。

34、另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，

35、所述存储器，用于存储程序；

36、所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述任意实现方式中所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法。

37、另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意实现方式中所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法。

38、本发明的有益效果是：本发明提供的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，通过对被测锂离子电池进行加热来确定射流火的热释放速率和排烟带走的热量，以及采集被测锂离子电池的图像数据来确定射流火的火焰高度，并通过辐射热流计测量的辐射通量值来确定火焰最大发射功率的位置，从而根据热释放速率、排烟带走的热量、火焰高度和最大发射功率的位置可以建立锂离子电池射流火辐射模型，进而评估距离锂离子电池不同位置处的热辐射通量，实现对锂离子电池热失控过程产生的剧烈射流火的辐射危害进行评估，可以为锂离子电池使用场景中的设施结构和消防设计等提供有效的指导，减少锂电池火灾对人员和设施造成的损害。

技术特征：

1.一种锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，其特征在于，所述基于辐射热流计测量的辐射通量值，确定火焰最大发射功率的位置，包括：

3.根据权利要求1所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，其特征在于，所述基于所述热释放速率、所述排烟带走的热量、所述火焰高度和所述火焰最大发射功率的位置，估计火焰到目标位置的总辐射通量，包括：

4.根据权利要求3所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，其特征在于，所述火焰中每个点源处的局部发射功率的表达式如下：

5.根据权利要求4所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，其特征在于，所述火焰到目标位置的总辐射通量的表达式如下：

6.根据权利要求1所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，其特征在于，所述对被测锂离子电池进行加热，确定热释放速率和排烟带走的热量，包括：

7.根据权利要求1所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，其特征在于，所述排烟带走的热量的表达式如下：

8.一种锂离子电池射流火热辐射危害评估装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，

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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法。

技术总结本发明涉及一种锂离子电池射流火热辐射危害评估方法、装置及存储介质，属于锂离子电池技术领域，该方法包括：对被测锂离子电池进行加热，确定热释放速率和排烟带走的热量；基于被测锂离子电池的图像，确定射流火的火焰高度；基于辐射热流计测量的辐射通量值，确定火焰最大发射功率的位置；基于热释放速率、排烟带走的热量、火焰高度和火焰最大发射功率的位置，估计火焰到目标位置的总辐射通量。本发明提供的锂离子电池射流火热辐射危害评估方法，可以评估距离锂离子电池不同位置处的热辐射通量，实现对锂离子电池热失控过程产生的剧烈射流火的辐射危害进行评估，减少锂电池火灾对人员和设施造成的损害。技术研发人员：张英,马永飞,毛斌斌受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25