[發明專利]一種基于Bode圖對全壽命周期電池內部溫度估計的方法

有效

• 申請號: 201910655233.8
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110501643B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 王麗梅;陸東;宋明超;李國春;趙秀亮;盤朝奉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/389;G01R31/392
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本發明公開了一種基于Bode圖對全壽命周期電池內部溫度估計的方法，包括三個步驟:(1)Bode相移值影響因素分析及最佳頻率區間確定：獲取不同溫度、不同荷電狀態、不同健康狀態下電池的電化學阻抗相移值，并在試驗激振頻率范圍內確定相移值不受健康狀態和荷電狀態干擾，但對內部溫度敏感的頻率區間；(2)建立內部溫度與電化學阻抗相移值映射關系：在選定的頻帶區間內確定最佳激振頻率點，并找到該頻率點下相移值和內部溫度映射關系；(3)電池內部溫度估算流程：將待測電池置于不同的環境溫度下，并利用最佳頻率點給予待測電池激振，獲取該頻率點下的相移值，利用步驟(2)得到的相移值與電池內部溫度映射關系估算出待測電池的內部溫度。

技術領域

本發明屬于電動汽車用鋰電池測溫技術領域，具體涉及到一種基于Bode圖對全壽命周期電池內部溫度估計的方法。

背景技術

電池在充放電時，在其內部進行著復雜化學反應，并伴隨著各種熱量的產生，造成電池內部溫度實時變化。目前，對鋰離子電池的溫度監測主要是對其表面溫度的檢測，通過對部分單體電池粘貼測溫電阻、熱電偶，以實時監測單體電池溫度。由于鋰離子單體電池結構上的特點，使其在各個方向上熱傳導系數有很大差別，傳統的測量電池表面溫度方法，難以真實的反映鋰離子單體電池內部的溫度。因此，尋找一種準確估算鋰離子電池的內部溫度方法尤為關鍵。

基于電化學阻抗譜(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)對電池內部溫度進行估算的方法得到了國內外學者的廣泛研究，但多局限于研究電化學阻抗譜特征量受內部溫度與荷電狀態的影響程度。實際應用中，為達到電動汽車電壓及能量等級要求，常采用單體電池串并聯成電池模組的形式，由于電池組工作過程中的不均衡性，導致鋰電池單體的健康狀態各不相同。因此，為了準確估算整個電池組溫度，有必要研究電池健康狀態對電化學阻抗譜特征量的影響。同時，基于電化學阻抗譜特征量的電池內部溫度估計的研究多處于理論分析階段，未深入探尋電化學阻抗譜特征量與電池內部溫度映射關系，將其有效地應用到電池組內部溫度的在線估計中。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了基于Bode圖對全壽命周期電池內部溫度估計的方法，包括三個步驟:(1)Bode相移值影響因素分析及最佳頻率區間確定：獲取不同溫度、不同荷電狀態、不同健康狀態下電池的電化學阻抗相移值，并在試驗激振頻率范圍內確定電化學阻抗相移值不受健康狀態和荷電狀態干擾，但對內部溫度敏感的頻率區間；(2)建立內部溫度與電化學阻抗相移值映射關系：在選定的頻帶區間內確定最佳激振頻率點，并找到該頻率點下相移值和內部溫度映射關系；(3)電池內部溫度估算流程：將待測電池置于不同的環境溫度下，并利用最佳頻率點給予待測電池激振，獲取該頻率點下的相移值，利用步驟(2)得到的相移值與電池內部溫度映射關系估算出待測電池的內部溫度。

本發明的有益效果：

通過對鋰電池瞬間施加單點頻率激振的快捷方法，可以迅速地得到當前狀態下的電池內部溫度，具有很好的及時性，杜絕安全隱患；比起在電池表面貼裝溫度傳感器的方法，節約大量成本，且能準確反映出電池內部的真實溫度。

附圖說明

圖1為本發明電池內部溫度估算的流程圖；

圖2為50％SOC的磷酸鐵鋰電池在激振頻率為12Hz的相移值與內部溫度的擬合關系曲線；

圖3為50％SOC的磷酸鐵鋰電池在激振頻率為44Hz的相移值與內部溫度的擬合關系曲線；

圖4為50％SOC的磷酸鐵鋰電池在激振頻率為79Hz時的相移值與內部溫度的擬合關系曲線；

圖5為每間隔5℃的溫度標定區間，采用線性函數分段表征的相移值與內部溫度關系圖像。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

本發明提出的磷酸鐵鋰電池內部溫度估算方法的流程圖如圖1所示，電池內部溫度估算包括以下步驟：