具体实施方式

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。

本发明实施例的核心构思之一在于，对电池包中的电芯进行热失控测试，获取电芯热失控时的产气信息，可以依据产气信息对电芯和/或电池包进行安全性优化，例如：强度优化，热失控过程产气优化，部件结构和数量优化等，进一步地，可以确定电芯热失控过程中产生气体的峰值压力，进而基于该峰值压力进行上述优化设计，从而实现电芯、电池包满足不同的安全设计需求，减少电芯和电池包意外事故的发生。

可以理解的是，电芯的形状、电极、输出特性不作为发明实施例的限制。例如：电芯的外形可以是柱形、方形等，电极可以是锂、铅等，输出特性包括标准输出端电压，标准输出电压可以是1.5V(Volt，伏特)、4.2V等。

电池包可以向与其电连接的设备提供电能，例如：电池包可以作为动力电池设置与车辆中，用以向车辆提供电能。通过本发明实施例提高了电池包向车辆提供电能的安全性，进一步的，提高车辆使用安全性。

参照图1，示出了本发明的一种电池包的设计方法实施例的步骤流程图，所述电池包包括多个电芯以及防爆阀；电池包可以包括多个电芯，电芯之间可以通过串联和/或并联的方式电连接，针对一个或多个电芯，可以设置与其匹配的防爆阀，当电芯内的气压达到一定值时防爆阀自动开启并将电芯内的气体传递至电芯外部从而进行泄压，提高电芯安全性。

本发明实施例具体可以包括如下步骤：

步骤101，对所述电芯进行热失控测试，得到与所述电芯热失控过程中产生气体匹配的测试数据；所述测试数据包括产气信息；

由于电芯会在高温情况下(例如100摄氏度)在内部产生气体，可以对电芯进行热失控测试，测试电芯在不同温度下发生热失控时产气气体，并得到相应的测试数据。测试数据中包括与产生的气体相关的产气信息。

可以理解的是，测试数据还可以包括温度信息、时间信息等。通过温度信息可以确定电芯在不同温度下的产气信息的差异，通过时间信息可以确定不同时刻对应的产气信息，确定电芯产生气体的变化。

步骤102，依据所述产气信息确定峰值压力；

基于热失控测试得到的产气信息，可以通过计算得到峰值压力，峰值压力为电芯内部通过防爆阀向外喷出气体造成的最大冲击力。

步骤103，判断所述电池包处于所述峰值压力情况下是否满足预设隔热条件；

电池包覆盖有隔热材料，由于隔热材料一般具备一定延展性，隔热材料在不同峰值压力下会被压缩或者拉伸从而发生形变，在隔热材料发生形变的情况下其隔热性能可能会变化，需要在电池包处于峰值压力的情况下(即电芯产生的气体产生的冲击力处于峰值压力时)，判断电池包覆盖的隔热材料能否满足预设隔热条件。

隔热条件可以为包括对应的导热系数上限值，例如：隔热条件可以为导热系数小于或等于2瓦特/(米*开)(w/(m*k))。

步骤104，若所述电池包处于所述峰值压力情况下不满足预设隔热条件，则依据所述峰值压力调整所述防爆阀，以使所述电池包处于所述峰值压力情况下满足所述隔热条件。

如果电池包处于峰值压力情况下时不满足预设隔热条件，则可以依据峰值压力调整防爆阀，通过调整防爆阀使得峰值压力变化，以实现电池包处于新的峰值压力情况下时，电池包依然能够满足隔热条件，减少电池包在电芯发生热失控情况下将热量传导至外部并造成事故的发生。

在本发明实施例中，通过对电池包中的电芯进行热失控测试，电芯在热失控过程中会产生气体，得到与产生的气体匹配的测试数据，采用测试数据中的产气信息，确定电芯产生的气体造成的峰值压力，并判断当电池包处于峰值压力情况下时，其是否满足隔热条件，如果不满则，则依据峰值压力对电芯中的防爆阀进行调整，以调整电芯产生气体的峰值压力，并使得电池包处于新的峰值压力情况下，能够满足隔热条件，从而优化电芯以及电池包的设计，避免电芯在发生热失控时，电池包内部热量大量地传导至外部，减少电池包和电芯事故发生率，提高电池包和电芯安全性。

在本发明的一种可选实施例中，步骤101可以包括：

子步骤S11，采用加速量热仪对所述电芯进行热失控测试，得到温度信息和时间信息；

加速量热仪(Accelerating Rate Calorimeter)简称ARC，能够提供绝热条件下化学反应的时间-温度数据，通过采用加速量热仪对电芯进行热失控测试，能够得到电芯在热失控过程中的时间信息，以及与时间信息中各个时间对应的温度信息。

子步骤S12，针对在所述热失控测试过程中所述电芯产生的气体，获取气流探测组件采集的速率信息和所述气压探测组件采集的气压信息；其中，所述气流探测组件和所述气压探测组件与所述防爆阀相对设置；

气流探测组件与防爆阀相对设置，以使气流探测组件能够检测从防爆阀喷出气体的速率信息；气流探测组件设置在气压探测组件和防爆阀之间，使得气压探测组件能够检测从防爆阀喷出并经过气流探测组件的气体的气压信息。通过与防爆阀相对设置的气流探测组件，获取电芯热失控过程中从防爆阀处输出的气体的速率信息；通过与防爆阀相对设置的气压探测组件，获取电芯热失控过程中处于防爆阀相对位置的气压信息。

子步骤S13，组合所述速率信息和所述气压信息，得到产气信息；

子步骤S14，基于所述温度信息、所述时间信息和所述产气信息得到测试数据；

基于通过加速量热仪得到时间信息和温度信息、通过气流探测组件采集的速率信息、通过气压探测组件采集的气压信息，生成与电芯在热失控过程中产生气体匹配的测试数据。

参照图2，示出了本发明的一种热失控测试流程示意图；具体实现中，以方形铝壳电芯为例，可以按照如下方法对电芯进行热失控测试：

步骤201，夹具固定方形铝壳电芯；

可以与电芯外形适配的夹具对电芯进行固定，夹具锁紧力及布置方式按照实际电芯模组设计进行。

步骤202，防爆阀上方布置气体流速探测组件；气体压强探测组件；采样间隔≤0.1秒；

气体流速组件按照采样间隔采集流速信息，气体压强探测组件按照采样间隔采集气压信息，本示例中采样间隔为0.1秒，可以按照实际需求对采样间隔进行调整。

203，采用加速量热仪对电芯进行热失控测试；

204，收集防爆阀喷发气体瞬时速率信息及气压信息，计算喷发瞬时压力，并获得峰值压力。

具体的，依据流体计算公式F＝ρ*s*v²，以及压强公式p＝F/s，得到气压-流速关系公式p＝ρ*v²，其中，ρ为气体密度，v为流体速度，p为气压压强，F为气体产生的压力。

由上述步骤202得到速率信息为v₁，气压信息为p。

针对气压压强探测组件，基于气压-流速关系公式得到p＝ρ*(v₂)²，其中p为气体压强探测组件采集的气压信息，v₂为气压检测组件接收的气流的速率信息，v₂＝λv₁，λ由已知的防爆阀内径s₁以及气流探测组件向气压探测组件朝向气压探测组件的开口的内径s₂得到：λ＝s₂/s₁。

由于p为气压探测组件采集得到的气压信息，v₂可以由流速探测组件采集的流速信息得到，从而确定气体密度的值。

得到气体密度后，基于上述流体计算公式可以得到喷发瞬时压力为F₁＝ρ*s₁*(v₁)²。

通过上述方式计算各个时刻的喷发瞬时压力，进而确定各个时刻的喷发瞬时压力中最大的一个为峰值压力。

在本发明的一种可选实施例中，所述电池包还包括防护组件；本发明实施例还包括如下步骤：

针对所述防护组件确定与所述峰值压力对应的强度信息；调整所述防护组件，以使所述防护组件满足所述强度信息。

强度信息为防护组件的强度相关信息，包括但不限于：厚度、密度、成分比例、制作工艺等。

防护组件与防爆阀相对设置，电芯产生的气体会对防护组件产生一个冲击力，依据冲击力最大值(即峰值压力)确定防护组件在峰值压力下不发生损坏的强度信息，可以基于强度信息优化调整防护组件，使得当电芯产生的气体对防护组件产生一个冲击力时，防护组件不发生损坏，进而避免由于电池包破损导致内部气体和热量快速大量地传导至外部，提高电池包安全性。

在具体实现中，当电池包作为车辆的动力电池时，通过调整防护组件使其满足与峰值压力对应的强度信息，能够避免电芯热失控过程中产生的气体扩散至车辆气体部件，造成车辆过热甚至起火的事故，提高车辆安全性。

在本发明的一种可选实施例中，所述产气信息包括各个时间对应的速率信息和所述气压信息；步骤102可以包括：

子步骤S21，依据所述速率信息确定峰值速率；

产气信息包括各个时间对应的速率信息(即产气速率)和气压信息(即气体压强)，对比不同时间的速率信息确定其中最大的一个为峰值速率。

子步骤S22，依据所述峰值速率以及处于峰值速率的时间对应的气压信息，确定峰值压力。

由于各个时间均与速率信息和气压信息对应，可以确定峰值速率同一时间对应气压信息，依据峰值速率以及与其对应同一时间的气压信息计算得到峰值压力。

需要说明的是，本发明实施例对计算峰值压力的公式或者方法不作限定，只需要能够依据峰值速率以及气压信息计算得到峰值压力即可。

可以理解的是，可以针对同一时间对应的速率信息和气压信息，确定电芯产生的气体各个时刻造成的瞬时冲击力，可以基于瞬时冲击力对电芯或者电池包进行相应优化，例如：优化电芯内部结构减少各个时间对应的冲击力等。

在本发明的一种可选实施例中，所述电池包还包括排气阀以及内部空余空间；本发明实施例可以还包括如下步骤：

依据所述产气信息确定产气量；依据所述产气量和所述内部空余空间确定所述排气阀的第一目标特征信息；所述第一目标特征信息包括第一开启压力、数量、分布位置中的至少一种。

由于产气信息中包括与各个时间对应的速率信息，可以依据速率信息和产生气体的时间，计算得到各个时间对应的产气量，即该时间对应的电芯产生气体的总量。

依据产气量和内部中能够容纳该气体的空间，确定电池包所需要的排气阀的第一目标特征信息，当电池包内部的气体达到一定时，为避免电池包内部气压过大使得电池包发生物理性爆炸，可以设置排气阀，将电池包内部气体通过排气阀进行泄压。

可以依据电芯热失控过程中产气量，设计电池包排气阀的开启压力、数量、位置等。

在本发明的一种可选实施例中，还包括：

依据所述产气信息确定所述防爆阀的第二目标特征信息；

所述第二特征目标信息包括第二开启压力、层级结构的至少一种。

可以依据第二目标特征信息设计防爆阀的开启压力、层级结构(例如双层防爆阀)，避免电芯无法及时泄压，发生爆炸等事故。

在本发明的一种可选实施例中，所述电池包包括覆盖所述电芯的隔热组件；所述步骤103可以包括：

子步骤S31，确定当电池包处于所述峰值压力情况下，所述隔热组件的第一压缩率；

隔热组件可以由上述隔热材料制作而成，隔热材料在不同压力对应的压缩率，确定与峰值压力对应的压缩率为第一压缩率。

子步骤S32，确定与所述第一压缩率对应的第一隔热参数；

隔热材料在不同压缩率对应不同的隔热性能，隔热参数用于表示隔热性能，隔热参数可以包括但不限于导热系数。

子步骤S33，判断所述第一隔热参数是否匹配预设的第二隔热参数；若是则执行子步骤S34，若否则执行子步骤S35；

第二隔热参数为符合安全需求的目标隔热参数，第二隔热参数可以依据电池包的使用环境或者设备相应确定，第二隔热参数可以为上限值或者下限值，本发明实施例对此不作限定。

通过判断峰值压力对应的第一隔热参数是否符合第二隔热参数，以判断电池包处于峰值压力情况下是否满足隔热条件。

当第二隔热参数为上限值时，则当第一隔热参数小于或等于第二隔热参数时，确定第一隔热参数匹配第二隔热参数；当第二隔热参数为下限值时，则当第一隔热参数大于或等于第二隔热参数时，确定第一隔热参数匹配第二隔热参数。

子步骤S34，确定所述电池包处于所述峰值压力情况下满足预设隔热条件；

当第一隔热参数匹配第二隔热参数时，确定所述电池包处于所述峰值压力情况下满足预设隔热条件。

子步骤S35，确定所述电池包处于所述峰值压力情况下不满足预设隔热条件。

当第一隔热参数不匹配第二隔热参数时，确定所述电池包处于所述峰值压力情况下不满足预设隔热条件。

在本发明的一种可选实施例中，所述防护组件包括云母板。

在具体实现中，通常会设置有箱体承载电芯或者电池包，可以针对峰值压力对箱体进行强度调整，以使在电芯热失控过程中，箱体不会由于电芯产生的气体造成破损，避免电芯产生的气体传递至箱体外部。

在相关技术中，当前对电芯热失控过程产气量、产气速率测试等并无统一标准，且不同电芯制造商之间所测数据差异大、无法进行横向对比。同时，产气信息尤其是产气速率/峰值速率很少用到方形铝壳电芯防爆阀、电池包参数设计。一方面，基于已设计定型的电池包，产气参数可用于电芯防爆阀优化设计从而满足电池包防热扩散要求，另一方面，电池包强度设计、电池包排气阀设计等与电芯产气参数尤其是峰值产气速率关联大。通过本发明实施例能够解决相关技术中的弊端，针对已设计定型的电池包，能够依据电芯的产气信息对电芯防爆阀进行优化设计；针对可优化设计的电池包，能够依据产气信息对电芯防爆阀以及电池包结构、电池包性能等进行设计，使得电池包具备较高安全性。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图3，示出了本发明的一种电池包的设计装置实施例的结构框图，所述电池包包括多个电芯以及防爆阀；具体可以包括如下模块：

测试数据获取模块301，用于对所述电芯进行热失控测试，得到与所述电芯热失控过程中产生气体匹配的测试数据；所述测试数据包括产气信息；

峰值压力确定模块302，用于依据所述产气信息确定峰值压力；

隔热性能判断模块303，用于判断所述电池包处于所述峰值压力情况下是否满足预设隔热条件；

防爆阀调整模块304，用于若所述电池包处于所述峰值压力情况下不满足预设隔热条件，则依据所述峰值压力调整所述防爆阀，以使所述电池包处于所述峰值压力情况下满足所述隔热条件。

在本发明的一种可选实施例中，所述电池包还包括防护组件；所述装置还包括：

强度信息确定模块，用于针对所述防护组件确定与所述峰值压力对应的强度信息；

防护组件调整模块，用于调整所述防护组件，以使所述防护组件满足所述强度信息。

在本发明的一种可选实施例中，所述产气信息包括各个时间对应的速率信息和所述气压信息；所述峰值压力确定模块302包括：

峰值速率子模块，用于依据所述速率信息确定峰值速率；

峰值压力子模块，用于依据所述峰值速率以及处于峰值速率的时间对应的气压信息，确定峰值压力。

在本发明的一种可选实施例中，所述电池包还包括排气阀以及内部空余空间；所述装置还包括：

产气量确定模块，用于依据所述产气信息确定产气量；

第一目标特征信息确定模块，用于依据所述产气量和所述内部空余空间确定所述排气阀的第一目标特征信息；

所述第一目标特征信息包括第一开启压力、数量、分布位置中的至少一种。

在本发明的一种可选实施例中，所述装置还包括：

第一目标特征信息确定模块，用于依据所述产气信息确定所述防爆阀的第二目标特征信息；

所述第二特征目标信息包括第二开启压力、层级结构的至少一种。

在本发明的一种可选实施例中，所述测试数据获取模块301包括：

温度时间采集子模块，用于采用加速量热仪对所述电芯进行热失控测试，得到温度信息和时间信息；

产气信息采集子模块，用于针对在所述热失控测试过程中所述电芯产生的气体，获取气流探测组件采集的速率信息和所述气压探测组件采集的气压信息；

产气信息生成子模块，用于组合所述速率信息和所述气压信息，得到产气信息；

测试数据生成子模块，用于基于所述温度信息、所述时间信息和所述产气信息得到测试数据；

其中，所述气流探测组件和所述气压探测组件与所述防爆阀相对设置。

在本发明的一种可选实施例中，所述电池包包括覆盖所述电芯的隔热组件；所述隔热性能判断模块303包括：

压缩率确定子模块，用于确定当电池包处于所述峰值压力情况下，所述隔热组件的第一压缩率；

第一隔热参数确定子模块，用于确定与所述第一压缩率对应的第一隔热参数；

隔热参数对比子模块，用于判断所述第一隔热参数是否匹配预设的第二隔热参数；

隔热条件第一确定子模块，用于若所述第一隔热参数匹配预设的第二隔热参数，则确定所述电池包处于所述峰值压力情况下满足预设隔热条件；

隔热条件第一确定子模块，用于若所述第一隔热参数不匹配预设的第二隔热参数，则确定所述电池包处于所述峰值压力情况下不满足预设隔热条件。

在本发明的一种可选实施例中，所述防护组件包括云母板。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例还公开了一种电池包，所述电池包依据上述电池包的设计方法实施例制作得到。

本发明实施例还公开了一种车辆，所述车辆设置有如上所述的电池包。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的电池包的设计方法实施例的步骤。

本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种电池包的设计方法、装置、电池包和车辆，进行了详细介绍，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。