金属件过电流的温升计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属件过电流的温升计算方法及装置，包括：确定参数，所述参数包括：通过金属件的电流值，所述金属件所处环境的换热系数，以及所述金属件的电阻率、比热容、密度、横截面积和所述横截面积对应的周长；根据焦耳定律、比热容公式和牛顿冷却定律，并结合所述参数，计算所述金属件过电流在时间足够长情况下以及预设监视时间内的温升。本发明专利技术的有益效果是：提出一种金属件过电流的温升计算方法及装置，从而金属件在通电流使用并历时不同时间之后，可以通过计算确定其温升，进而得以立即评估金属件使用的适合度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂电池测试应用
，具体涉及一种金属件过电流的温升计算方法及装置。
技术介绍
锂离子电池(简称锂电池)具有工作电压高、工作温度宽、长循环寿命等优点，已得到广泛使用，特别是近几年来锂电池作为车载动力电源而快速发展。锂电池主要由正负极活性物质、电解液及防止正负极短路的隔膜组成。通常将正负极活性物质涂覆在铝、铜箔集流体上，然后将隔膜介于正负极集流体直接通过叠片或转绕方式制成电芯，将电芯装入不锈钢、铝壳或塑料壳，再注入电解液密封而制成方形或圆柱形电池。在锂电池的测试和应用过程中，例如进行锂电池配组时，无论电池内部或者是电池间或者是电池与外部，都需要金属件作为连接线，然后通上电流进行测试以确定电池特性以及所使用的金属件是否合适。金属件在通电流的情况下将产生热量，即出现温度升高现象。然而，升高的温度将可能导致严重的后果。例如，对于作为车载电源的锂电池，其使用过程中需支持不同倍率电流放电，而其中内部电芯与外界的电导通是集流体上焊接的极耳与壳体盖板相连接再通过铆接极柱引出，当电流流过盖板时由于盖板材料选择不同、铆接间隙等等因素影响导致电流过流时盖板极柱发热，容易引起电动汽车安全事故。目前在进行锂电池测试时，通常是按照经验值的温升来确定所使用金属件的材料，例如根据经验确定可能的温升来采用铜箔作为连接线，进而决定电池的设计是否满足使用要求。然而，这种根据温升经验值估计来确定金属件的方式容易造成资源浪费，制造成本增加。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种金属件过电流的温升计算方法，包括：确定参数，所述参数包括：通过金属件的电流值，所述金属件所处环境的换热系数，以及所述金属件的电阻率、比热容、密度、横截面积和所述横截面积对应的周长；根据焦耳定律、比热容公式和牛顿冷却定律，并结合所述参数，计算所述金属件过电流在时间足够长情况下以及预设监视时间内的温升。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种金属件过电流的温升计算装置，包括：参数确定模块，用于确定参数，所述参数包括：通过金属件的电流值，所述金属件所处环境的换热系数，以及所述金属件的电阻率、比热容、密度、横截面积和所述横截面积对应的周长；温升计算模块，用于根据焦耳定律、比热容公式和牛顿冷却定律，并结合所述参数，计算所述金属件过电流在时间足够长情况下以及预设监视时间内的温升。本专利技术的有益效果是：提出一种金属件过电流的温升计算方法及装置，从而金属件在通电流使用并历时不同时间之后，可以通过计算确定其温升，进而得以立即评估金属件使用的适合度。具体实施方式本专利技术一种实施例提供一种金属件过电流的温升计算方法，该方法根据焦耳定律、比热容公式和牛顿冷却定律，并结合能量守恒定律，通过确定的关于金属件的相关参数来确定金属件过电流时的温升情况。在该实施例中，根据电流通过导体由于阻抗而产生的能量Q1(即焦耳定律)、化成导体的热能Q2(即比热容公式)、外部物质传热散失的能量Q3(即牛顿冷却定律)，得出以下三个等式：Q1＝I2Rt，Q2＝cmΔT，Q3＝KFΔT*t。其中，I为通过金属件的电流值，R为金属件的电阻，t为时间，c为比热容，m为金属件的质量，ΔT为不同时刻金属件过电流后的温度差，即ΔT＝T导体此刻温度-T导体上一时刻温度，ΔT*为金属件过电流后的温度和所处环境的温度差，即ΔT*＝T导体此刻温度-T外部物质温度，K为换热系数，F为换热面积。根据能量守恒定律可知，电流通过导体由于阻抗而产生的能量等于转化成导体的热能与导体和外部物质传热散失的能量之和，即得到如下方程式：Q1＝Q2+Q3将上述等式代入以上方程式，得到：I2Rt＝cmΔT+KFΔT*t (1)由于F＝C*l，其中，ρ电阻率为金属件的电阻率，l为金属件的长度，S为金属件的横截面积，ρ密度为金属件的密度，C*为金属件的横截面积对应的周长，代入式(1)，得到：从而，在预设监视时间t内，金属件在通过恒定电流下不同时间的温升(从初始温度开始)为：此外，由式(1)两边同时除以时间t，得到： I 2 R = CmΔT t + KFΔT * ]]>设想如果时间t足够大的时候，可得下式：I2R＝KFΔT*由此式可得知：当时间足够长时，电流通过物体所产生的能量等于散失的能量，导体达到热平衡，导体温度恒定与时间无关，即金属件过电流在计算时间足够长情况下的温升为 ΔT * = I 2 R KF ]]>综上，本实施例提供了一种非常简单准确的计算金属件过电流的温升，避免靠经验值估计温升的方式，而且所涉及的计算中不需要进行复杂的数据分析，只需要知道所使用的材料的包括电阻率、比热容等基本属性，即可准确地计算出金属件的温升值，对提高金属件的使用的可靠性至关重要，并增加相关应用设计的可靠性。此外，基于前述方法实施例，本专利技术还提供了一种金属件过电流的温升计算装置，包括：参数确定模块，用于确定参数，所述参数包括：通过金属件的电流值，所述金属件所处环境的换热系数，以及所述金属件的电阻率、比热容、密度、横截面积和所述横截面积对应的周长；温升计算模块，用于根据焦耳定律、比热容公式和牛顿冷却定律，并结合所述参数，计算所述金属件过电流在时间足够长情况下以及预设监视时间内的温升。该装置中涉及的模块的具体实现可参考前述方法实施例的对应步骤，在此不作重述。本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。以上内容是结合具体的实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认
定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属件过电流的温升计算方法，其特征在于，包括：确定参数，所述参数包括：通过金属件的电流值，所述金属件所处环境的换热系数，以及所述金属件的电阻率、比热容、密度、横截面积和所述横截面积对应的周长；根据焦耳定律、比热容公式和牛顿冷却定律，并结合所述参数，计算所述金属件过电流时在时间足够长情况下以及预设监视时间内的温升。

【技术特征摘要】
1.一种金属件过电流的温升计算方法，其特征在于，包括：确定参数，所述参数包括：通过金属件的电流值，所述金属件所处环境的换热系数，以及所述金属件的电阻率、比热容、密度、横截面积和所述横截面积对应的周长；根据焦耳定律、比热容公式和牛顿冷却定律，并结合所述参数，计算所述金属件过电流时在时间足够长情况下以及预设监视时间内的温升。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温升的计算包括：根据焦耳定律确定电流通过所述金属件而产生的总能量；根据比热容公式确定电流通过所述金属件后转化成所述金属件的热能；根据牛顿冷却定律确定所述金属件与所述环境传热散失的散失能量；根据能量守恒定律，所述总能量等于所述热能与所述散失能量之和，结合所述参数进行所述温升的计算。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属件过电流在计算时间足够长情况下的温升的计算公式为： ΔT * = I 2 R KF , ]]>其中，ΔT*为所述金属件过电流的温升，I为所述电流值，F＝C*l，ρ电阻率为所述电阻率，l为所述金属件的长度，S为所述横截面积，K为所述换热系数，C*为所述周长。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属件过电流在预设监视时间内的温升的计算公式为：其中，ΔT为所述金属件过电流的温升，I为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：申智渊，刘桐仁，
申请(专利权)人：申智渊，
类型：发明
国别省市：广东;44