电池内部温度场分布的测量方法技术

本发明专利技术涉及一种电池内部温度场分布的测量方法，其包括以下步骤：提供一电池，该电池包括至少两个层叠设置的单体电池，至少在两个相邻的单体电池之间定义一待分析平面，在所述待分析平面上布置至少三个温度传感器；以所述待分析平面的对称中心点进行电池针刺试验，记录所述至少三个温度传感器在测试过程中的实时温度；根据所述实时温度进行圆形等温线假设；以及基于所述圆形等温线假设，对于所述待分析平面上的温度场进行重建，从而获得电池内部温度场分布。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，其包括以下步骤：提供一电池，该电池包括至少两个层叠设置的单体电池，至少在两个相邻的单体电池之间定义一待分析平面，在所述待分析平面上布置至少三个温度传感器；以所述待分析平面的对称中心点进行电池针刺试验，记录所述至少三个温度传感器在测试过程中的实时温度；根据所述实时温度进行圆形等温线假设；以及基于所述圆形等温线假设，对于所述待分析平面上的温度场进行重建，从而获得电池内部温度场分布。【专利说明】
本专利技术属于电池领域，涉及一种。
技术介绍
在能源危机与环境污染的双重压力下，汽车动力系统电动化成为了汽车发展的重要标志之一。当前，新能源车动力电池系统多采用具有较高能量密度的锂离子动力电池。然而，偶发的安全事故使得锂离子动力电池系统受到质疑。目前，动力电池安全性测试标准主要有QC/T743，IEC62133，SAEJ2464等。安全性测试标准包括了各类可能的动力电池热失控触发的条件，如过充/过放，外短路，跌落，热箱加热，挤压，海水浸泡，温度冲击，针刺等测试试验。在针刺测试中，使用指定规格的钢针以一定的速度穿透被测试电池，测试过程中电池不能起火、爆炸。针刺过程对应的物理过程一般是指，刺针以一定速度穿透电池，造成电池正负极之间短路，将电池的电能和化学能转化为热能，并以热的形式集中释放的过程。针刺试验机理的研究有助于在材料、结构方面优化电池的设计，提高动力电池的安全性能。然而，目前的针刺测试只能获得电池表面的温度，而难以获得电池内部的温度场分布。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种。本专利技术提供一种，其包括以下步骤:提供一电池，该电池包括至少两个层叠设置的单体电池，至少在两个相邻的单体电池之间定义一待分析平面，在所述待分析平面上布置至少三个温度传感器；以所述待分析平面的对称中心点进行电池针刺试验，记录所述至少三个温度传感器在测试过程中的实时温度；根据所述实时温度进行圆形等温线假设；以及基于所述圆形等温线假设，对于所述待分析平面上的温度场进行重建，从而获得电池内部温度场分布。本专利技术提供的，结合了传热学理论分析，通过布置特定的温度传感器，能够获得针刺过程中电池内部温度场分布随时间的变化情况，进而能够清晰直观地表现电池内部热失控从针刺点向周围传播的动态过程。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例中电池的结构示意图。图2为本专利技术实施例中温度传感器的布置方式。图3为针刺条件下电池各方向热阻数量级分析示意图。图4为基于圆形温度分布假设下的温度场分区示意图。图5为温度场重建过程中区域III内边缘点温度的计算方法示意图。图6为温度场重建过程中区域III内各点温度的计算方法示意图。图7为本专利技术实施例中在68、78、88、108、128、208的温度场重建的结果。图8为本专利技术实施例中在50s、100s、300s、2000s的温度场重建的结果。主要元件符号说明【权利要求】1.一种，包括以下步骤: 51:提供一电池，该电池包括至少两个层叠设置的单体电池，至少在两个相邻的单体电池之间定义一待分析平面，在所述待分析平面上布置至少三个温度传感器； 52:以所述待分析平面的对称中心点进行电池针刺试验，记录所述至少三个温度传感器在测试过程中的实时温度； 53:根据所述实时温度进行圆形等温线假设；以及 S4:基于所述圆形等温线假设，对于所述待分析平面上的温度场进行重建，从而获得电池内部温度场分布。2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述电池为一锂离子动力电池。3.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述电池为长方体或正方体。4.根据权利要求1所述的，其特征在于:以所述待分析平面的对称中心点为原点，在所述待分析平面内建立一直角坐标系(X，Y)，所述温度传感器设置在该直角坐标系(X，Y)的原点或者X轴、Y轴上。5.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述针刺试验中，刺针直径为 5~8mm，穿刺速度为10~30mm/s。6.根据权利要求4所述的，其特征在于:所述圆形等温线的中心点为所述直角坐标系(X，Y)的原点，所述步骤S4进一步包括以下步骤: 541:基于所述圆形等温线假设，将所述待分析平面划分为三个区域； 542:根据所述直角坐标系(Χ，Υ)中X轴、y轴上不同时间实际测得的温度值，使用线性插值法，获得X轴及y轴上各点的温度T (X，O, t)和T(0, y, t),其中，t表示温度随时间变化；以及 543:根据X轴及y轴上各点的温度T (X，O, t)和T (O, y, t)确定平面内其他各点(X，y)的温度 T (X，y, t)。7.根据权利要求6所述的，其特征在于:所述待分析平面为矩形，该矩形平面被划分为区域1、区域II和区域III三个区域，区域I是以矩形宽度为直径的内切圆；区域II是以矩形长度为外径的内切圆弧带；区域III是矩形平面的剩余的边角区域。8.根据权利要求6所述的，其特征在于:所述步骤S43进一步包括以下步骤: S431:判断平面内其他各点(X，y)所在的区域，根据公式(I)计算x>0平面内其他各点(X，y)的温度T(x, y, t);以及， S 4 3 2:利用温度场分布的对称性，通过式T(x,y,t) = T(M,yf)* ^ < Φ 获得 χ<ο 平面内其他各点(x, y)的温度 τ (x, y, t)， 9.根据权利要求8所述的，其特征在于:网格的间距d小于等于2mm。10.根据权利要求8所述的，其特征在于:网格的间距d 为 Imm0【文档编号】G01K13/00GK103900733SQ201410076625【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日 【专利技术者】冯旭宁, 张明轩, 欧阳明高, 卢兰光, 何向明, 王芳, 樊彬, 王洪庆 申请人:清华大学, 中国汽车技术研究中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池内部温度场分布的测量方法，包括以下步骤：S1：提供一电池，该电池包括至少两个层叠设置的单体电池，至少在两个相邻的单体电池之间定义一待分析平面，在所述待分析平面上布置至少三个温度传感器；S2：以所述待分析平面的对称中心点进行电池针刺试验，记录所述至少三个温度传感器在测试过程中的实时温度；S3：根据所述实时温度进行圆形等温线假设；以及S4：基于所述圆形等温线假设，对于所述待分析平面上的温度场进行重建，从而获得电池内部温度场分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯旭宁，张明轩，欧阳明高，卢兰光，何向明，王芳，樊彬，王洪庆，
申请(专利权)人：清华大学，中国汽车技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11