[發(fā)明專利]一種基于變頻阻抗測量預(yù)測電池內(nèi)部溫度的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202310548712.6 | 申請日： | 2023-05-16 |
| 公開（公告）號： | CN116576987A | 公開（公告）日： | 2023-08-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 沈珍華;焦鳳 | 申請（專利權(quán)）人： | 昆明理工大學(xué) |
| 主分類號： | G01K13/10 | 分類號： | G01K13/10;G06F30/20;G01R31/367;G01R31/385;G01R31/389;G06F119/08 |
| 代理公司： | 天津煜博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12246 | 代理人： | 朱維 |
| 地址： | 650093 云*** | 國省代碼： | 云南;53 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 變頻 阻抗 測量 預(yù)測 電池 內(nèi)部 溫度 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種基于變頻阻抗測量預(yù)測電池內(nèi)部溫度的方法，屬于電池?zé)峁芾砑夹g(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明測量出不同溫度下電池離線狀態(tài)在不同激勵頻率的阻抗，繪制不同溫度下的電池激勵頻率?阻抗關(guān)系圖，根據(jù)測試精度劃分溫度區(qū)間，尋找出各溫度區(qū)間的最佳激勵頻率，并擬合出在各溫度區(qū)間的最佳激勵頻率下的電池阻抗?溫度函數(shù)關(guān)系；利用一維傳熱原理，將測量的電池表面溫度和環(huán)境溫度作為輸入量，對電池內(nèi)部溫度進(jìn)行第一次估計，得到內(nèi)部溫度Tin1；根據(jù)內(nèi)部溫度Tin1，選取對應(yīng)溫度區(qū)間的最佳激勵頻率，即內(nèi)部溫度Tin1所在溫度區(qū)間的最佳激勵頻率，根據(jù)最佳激勵頻率下的電池阻抗?溫度函數(shù)關(guān)系進(jìn)行第二次估計，得到電池內(nèi)部溫度Tin2。本發(fā)明可更準(zhǔn)確預(yù)測電池內(nèi)部溫度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種基于變頻阻抗測量預(yù)測電池內(nèi)部溫度的方法，屬于電池?zé)峁芾砑夹g(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
當(dāng)電池電芯處于異常工作情況下，電能的轉(zhuǎn)換可能會很快超出控制并產(chǎn)生大量的熱。如果釋放的熱量超過電池外殼和冷卻系統(tǒng)的散熱能力，就會發(fā)生不可逆的熱失控，導(dǎo)致起火，甚至是爆炸。因此，有必要實(shí)時監(jiān)測鋰離子電池組中的每塊電池的溫度。現(xiàn)有的電芯溫度監(jiān)測方式是測量電池單元的表面溫度并將其作為其核心溫度，但是這種方法不準(zhǔn)確也不可靠，因?yàn)楸砻婧秃诵闹g的溫度可能相差30℃。
在電池內(nèi)部放置溫度傳感器可以測量電池內(nèi)部溫度，但是這種方法會破壞電池原有結(jié)構(gòu)，而且內(nèi)部傳感器的植入本身就是一個復(fù)雜的過程，會增加成本；通過建立電池?zé)犭娔Ｐ鸵部梢詫?nèi)部溫度進(jìn)行預(yù)測，但是模型所涉及的很多參數(shù)難以獲得；基于電化學(xué)阻抗的電池內(nèi)部溫度測量可以實(shí)現(xiàn)無傳感器的溫度測量，但是傳統(tǒng)的單一頻率下的溫度測量有在某些溫度下預(yù)測誤差大甚至失效等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)電池內(nèi)部溫度預(yù)測誤差大等問題，本發(fā)明提出一種基于變頻阻抗測量預(yù)測電池內(nèi)部溫度的方法，即通過在不同溫度范圍內(nèi)選擇不同的激勵頻率來測量電池阻抗以預(yù)測電池內(nèi)部溫度，從而提高預(yù)測的精度和擴(kuò)大可預(yù)測溫度的范圍。
一種基于變頻阻抗測量預(yù)測電池內(nèi)部溫度的方法，具體步驟如下：
(1)在不同溫度下，測試電池離線狀態(tài)不同激勵頻率的電化學(xué)阻抗譜EIS得到不同溫度下電池離線狀態(tài)在不同激勵頻率的阻抗，測試的溫度范圍為-20℃～60℃(電池正常工作溫度為5℃～55℃)，激勵頻率的范圍為0.01Hz～1000Hz，繪制不同溫度下的電池激勵頻率-阻抗關(guān)系圖，根據(jù)測試精度劃分溫度區(qū)間，尋找出各溫度區(qū)間的最佳激勵頻率，并擬合出在各溫度區(qū)間的最佳激勵頻率下的電池阻抗-溫度函數(shù)關(guān)系；
(2)利用一維傳熱原理，將測量的電池表面溫度和環(huán)境溫度作為輸入量，對電池內(nèi)部溫度進(jìn)行第一次估計，得到內(nèi)部溫度Tin1；
(3)根據(jù)內(nèi)部溫度Tin1，選取對應(yīng)溫度區(qū)間的最佳激勵頻率，即內(nèi)部溫度Tin1所在溫度區(qū)間的最佳激勵頻率，再根據(jù)最佳激勵頻率下的電池阻抗-溫度函數(shù)關(guān)系進(jìn)行第二次估計，得到電池內(nèi)部溫度Tin2。
所述步驟(1)最佳激勵頻率為該溫度范圍內(nèi)阻抗對溫度最敏感的激勵頻率，即在該頻率下，電池阻抗對溫度的變化最敏感。
所述步驟(1)電池阻抗-溫度函數(shù)關(guān)系為在最佳頻率下通過二次多項(xiàng)式擬合的電池阻抗和電池內(nèi)部溫度的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。
所述步驟(2)一維傳熱原理為
式中，Tin為電池內(nèi)部溫度；Tsurf為電池表面溫度；Tamb為環(huán)境溫度；K為電池內(nèi)部傳熱系數(shù)；h為電池表面對流換熱系數(shù)。
本發(fā)明的有益效果是：
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