[發明專利]一種軟包電池瞬時生熱率的估算方法

在審

• 申請號: 201710139672.4
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107024661A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 姜水生;馬龍;文華;何志堅;江先念
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及到一種軟包電池的測試方法。

背景技術

隨著動力電池的不斷發展，軟包電池以其成本低、比能量高等優點受到新能源汽車行業的青睞，而估算軟包電池在充放電過程中的生熱率的變化對于其進一步研究有重要意義。

目前有關動力電池生熱功率的測試主要有：(1)利用絕熱加速量熱儀測量生熱率，該方法花費較高；(2)測量電池的溫升，將電池熱量分為三部分，分別是電池與空氣自然對流換熱量、電池與外界輻射換熱量以及自身剩余熱量，如專利CN104569836A。這些主要得到的是電池在某一放電倍率下或變電流工況下的平均生熱率，平均生熱率不能表現出電池充/放電過程中生熱過程的變化情況，且有的自然對流換熱系數和輻射換熱系數取值為經驗值，在計算結果上可能會存在一定的誤差。

因此，開發一種軟包電池瞬時生熱率的估算方法及裝置是十分有必要的。

發明內容

本發明旨在提供一種軟包電池瞬時生熱率的估算方法及裝置，以有效的估算軟包電池在某一倍率充放電過程中的瞬時生熱功率。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明所述的一種軟包電池瞬時生熱率的估算方法，包括以下步驟：

(1)測量電池在絕熱環境中某一充/放電倍率下的每秒溫升數據，根據溫升數據計算出電池在該倍率工況下的每秒存儲生熱功率q₁；

(2)測量電池在絕熱環境中某一充/放電倍率結束后的靜置溫降數據，根據靜置溫降數據通過對數曲線擬合，得到該環境下自然對流換熱系數h；

(3)根據上述擬合得到的自然對流換熱系數h，以及在絕熱環境中某一充/放電倍率下的每秒溫升數據，計算出該環境充/放電過程中對應的每秒自然對流損失功率q₂；

(4)將上述算出的每秒存儲生熱功率q₁和每秒自然對流損失功率q₂，對應相加得到該工況下的每秒生熱功率，然后對每秒生熱率進行多項式擬合得到瞬時生熱率。

進一步的說，本發明步驟(1)所述的測量電池在絕熱環境中某一充/放電倍率下的溫升數據，根據溫升數據計算出電池在該倍率工況下的瞬時存儲生熱功率q₁，包括：

測量電池在絕熱環境中某一充/放電倍率下的溫升數據；

溫升數據計算如下式：

T_ave＝(T₁+T₂+T₃+T₄+T₅+T₆)/6

其中T₁+T₂+T₃+T₄+T₅+T₆分別為不同布點處熱電偶測出的溫度，T_ave是電池各測點的平均溫度。

進一步地，根據電池在絕熱環境中某一充/放電倍率下的溫升數據，擬合得到電池溫度隨時間變化的8次多項式，時間為橫坐標，溫度為縱坐標，即得到溫度隨時間變化的瞬時溫度變化式：

T＝f(t)

其中T為電池擬合瞬時溫度。

根據上述擬合得到的電池溫度隨時間變化的8次多項式，對時間求導，得到在絕熱環境中該工況下存儲生熱速率q_s公式

q_s＝cm(dT/Dt)

其中，q_s是存儲生熱速率，c是電池在該恒溫箱溫度下的比熱容，m是電池的質量。

根據上述存儲生熱率公式，以1秒為間隔，計算出每秒存儲生熱功率，記為q₁。

優選地，根據得到電池溫度隨時間變化的8次多項式T＝f(t)，計算出從充/放電開始到充/放電結束，每1秒的電池溫度，記為電池擬合瞬時溫度。

根據電池在絕熱環境中某一充/放電倍率結束后的靜置溫降數據，通過指數曲線擬合，得到該環境下自然對流換熱系數h。

根據牛頓冷卻公式，算出從充/放電開始到充/放電結束期間每秒自然對流生熱率：

q₂＝hA(T-T₀)

其中，A是電池除去兩端正負極耳的表面積，T是電池擬合瞬時溫度，T₀是電池初始溫度，即恒溫箱溫度。