一种软包电池瞬时生热率的估算方法技术

一种软包电池瞬时生热率的估算方法，(1)测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的每秒温升数据，计算出电池在该倍率工况下的每秒存储生热功率q1；(2)测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率结束后的静置温降数据，通过曲线拟合，得到该环境下自然对流换热系数h；(3)根据自然对流换热系数h，以及在绝热环境中的每秒温升数据，计算出该环境充/放电过程中对应的每秒自然对流损失功率q2；(4)将每秒存储生热功率q1和每秒自然对流损失功率q2对应相加得到该工况下的每秒生热功率，然后根据每秒生热率多项式拟合得到瞬时生热率。本发明专利技术可便捷的计算出软包电池在充放电过程中的生热率，对研究电池充放电过程中的性能具有一定的价值。

【技术实现步骤摘要】
一种软包电池瞬时生热率的估算方法
本专利技术属于电池
，涉及到一种软包电池的测试方法。
技术介绍
随着动力电池的不断发展，软包电池以其成本低、比能量高等优点受到新能源汽车行业的青睐，而估算软包电池在充放电过程中的生热率的变化对于其进一步研究有重要意义。目前有关动力电池生热功率的测试主要有：(1)利用绝热加速量热仪测量生热率，该方法花费较高；(2)测量电池的温升，将电池热量分为三部分，分别是电池与空气自然对流换热量、电池与外界辐射换热量以及自身剩余热量，如专利CN104569836A。这些主要得到的是电池在某一放电倍率下或变电流工况下的平均生热率，平均生热率不能表现出电池充/放电过程中生热过程的变化情况，且有的自然对流换热系数和辐射换热系数取值为经验值，在计算结果上可能会存在一定的误差。因此，开发一种软包电池瞬时生热率的估算方法及装置是十分有必要的。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种软包电池瞬时生热率的估算方法及装置，以有效的估算软包电池在某一倍率充放电过程中的瞬时生热功率。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的一种软包电池瞬时生热率的估算方法，包括以下步骤：(1)测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的每秒温升数据，根据温升数据计算出电池在该倍率工况下的每秒存储生热功率q1；(2)测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率结束后的静置温降数据，根据静置温降数据通过对数曲线拟合，得到该环境下自然对流换热系数h；(3)根据上述拟合得到的自然对流换热系数h，以及在绝热环境中某一充/放电倍率下的每秒温升数据，计算出该环境充/放电过程中对应的每秒自然对流损失功率q2；(4)将上述算出的每秒存储生热功率q1和每秒自然对流损失功率q2，对应相加得到该工况下的每秒生热功率，然后对每秒生热率进行多项式拟合得到瞬时生热率。进一步的说，本专利技术步骤(1)所述的测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的温升数据，根据温升数据计算出电池在该倍率工况下的瞬时存储生热功率q1，包括：测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的温升数据；温升数据计算如下式：Tave＝(T1+T2+T3+T4+T5+T6)/6其中T1+T2+T3+T4+T5+T6分别为不同布点处热电偶测出的温度，Tave是电池各测点的平均温度。进一步地，根据电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的温升数据，拟合得到电池温度随时间变化的8次多项式，时间为横坐标，温度为纵坐标，即得到温度随时间变化的瞬时温度变化式：T＝f(t)其中T为电池拟合瞬时温度。根据上述拟合得到的电池温度随时间变化的8次多项式，对时间求导，得到在绝热环境中该工况下存储生热速率qs公式qs＝cm(dT/Dt)其中，qs是存储生热速率，c是电池在该恒温箱温度下的比热容，m是电池的质量。根据上述存储生热率公式，以1秒为间隔，计算出每秒存储生热功率，记为q1。优选地，根据得到电池温度随时间变化的8次多项式T＝f(t)，计算出从充/放电开始到充/放电结束，每1秒的电池温度，记为电池拟合瞬时温度。根据电池在绝热环境中某一充/放电倍率结束后的静置温降数据，通过指数曲线拟合，得到该环境下自然对流换热系数h。根据牛顿冷却公式，算出从充/放电开始到充/放电结束期间每秒自然对流生热率：q2＝hA(T-T0)其中，A是电池除去两端正负极耳的表面积，T是电池拟合瞬时温度，T0是电池初始温度，即恒温箱温度。然后根据从充/放电开始到充/放电结束期间，每秒种的生热率等于瞬时存储生热率与自然对流生热率之和，算出瞬时生热率：q＝q1+q2计算出每一时间点的电池生热率，进而通过多项式拟合得出电池在恒温箱中某一放电倍率下的生热率随时间的变化曲线。本专利技术所述的一种软包电池瞬时生热率的估算装置，包括：测试装置，用于电池某一放电倍率条件下生热率的计算，所述的测试装置进一步包括：绝热材料、恒温箱、多路温度记录仪和至少6个T型热电偶，其中，热电偶分别布置在软包电池正反面，其正面区域进行4等份均分，热电偶布置在每一均分区域的中心代表该区域的电池温度，另外电池正面、反面中心各布置一根；所述绝热材料为绝热气凝胶，对电池周围进行至少两层包裹；所述多路温度记录仪为至少6通道，记录电池充/放电过程中的温度的变化。本专利技术可以便捷的计算出软包电池在充放电过程中的生热率，得出充放电过程中的生热率的变化，同时计算简单，精确度较高，对研究电池充放电过程中的性能具有一定的价值。附图说明图1是本专利技术一个实施例的瞬时生热率的估算方法图。图2是本专利技术一个实施例的瞬时生热率的装置图。图3是软包电池外部热电偶的布置图。图4是热电偶测得电池在某一环境温度下1C充/放电过程温升变化图。图5是恒温箱某温度，得到的电池1C倍率充/放电瞬时生热率变化图。具体实施方式本专利技术将通过以下实施例作进一步说明。实施例测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的温升数据；下表是恒温箱25℃、绝热1C充电倍率下，软包电池充电和静置过程的一段数据，时间是充电和静置开始的0-120s之间的，每隔2s记录。数据见下列各表。温升数据计算如下式：Tave＝(T1+T2+T3+T4+T5+T6)/6其中T1+T2+T3+T4+T5+T6分别为不同布点处热电偶测出的温度，Tave是电池各测点的平均温度。表1根据充电温度数据Tave拟合得到8次多项式T＝24.95737-0.00448*t+2.95545*10-5*t2-5.0774*10-８*t3+4.55974*10-11*t4-2.29266*10-1４*t5+6.53804*10-18*t６-9.92018*10-22*t7+6.23364*10-26*t8根据上述拟合得到的电池温度随时间变化的8次多项式，对时间求导，得到在绝热环境中该工况下存储生热速率qs公式qs＝cm(dT/Dt)其中，qs是存储生热速率，c是电池在该恒温箱温度下的比热容，m是电池的质量。根据上述存储生热率公式，以2秒为间隔，计算出每秒存储生热功率，记为q1。表2根据表1静置温降随时间变化的数据，拟合得到指数函数表达式根据公式：2.26*10-4＝hA/cm算出对流换热系数h＝2.07(W/(m2·K))根据得到电池温度随时间变化的8次多项式T＝f(t)，计算出从充/放电开始到充/放电结束，每1秒的电池温度，记为电池拟合瞬时温度，见表2。根据牛顿冷却公式，算出从充/放电开始到充/放电结束期间每秒自然对流生热率：q2＝hA(T-T0)其中，A是电池除去两端正负极耳的表面积，T电池拟合瞬时温度，T0是电池初始温度，即恒温箱温度。然后根据从充/放电开始到充/放电结束期间，每秒种的生热率等于瞬时存储生热率与自然对流生热率之和，算出瞬时生热率：q＝q1+q2表3计算出每一时间点的电池生热率，进而通过多项式拟合得出电池在恒温箱中某一放电倍率下的生热率随时间的变化曲线，具体见图5。放电过程计算同上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软包电池瞬时生热率的估算方法，其特征是包括以下步骤：(1)测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的每秒温升数据，根据温升数据计算出电池在该倍率工况下的每秒存储生热功率q1；(2)测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率结束后的静置温降数据，根据静置温降数据通过曲线拟合，得到该环境下自然对流换热系数h；(3)根据上述拟合得到的自然对流换热系数h，以及在绝热环境中某一充/放电倍率下的每秒温升数据，计算出该环境充/放电过程中对应的每秒自然对流损失功率q2；(4)将上述算出的每秒存储生热功率q1和每秒自然对流损失功率q2，对应相加得到该工况下的每秒生热功率，然后对每秒生热率进行多项式拟合得到瞬时生热率。

【技术特征摘要】
1.一种软包电池瞬时生热率的估算方法，其特征是包括以下步骤：(1)测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的每秒温升数据，根据温升数据计算出电池在该倍率工况下的每秒存储生热功率q1；(2)测量电池在绝热环境中某一充/放电倍率结束后的静置温降数据，根据静置温降数据通过曲线拟合，得到该环境下自然对流换热系数h；(3)根据上述拟合得到的自然对流换热系数h，以及在绝热环境中某一充/放电倍率下的每秒温升数据，计算出该环境充/放电过程中对应的每秒自然对流损失功率q2；(4)将上述算出的每秒存储生热功率q1和每秒自然对流损失功率q2，对应相加得到该工况下的每秒生热功率，然后对每秒生热率进行多项式拟合得到瞬时生热率。2.根据权利要求1所述的软包电池瞬时生热率的估算方法，其特征是步骤(1)所述的温升数据计算如下式：Tave＝(T1+T2+T3+T4+T5+T6)/6其中T1+T2+T3+T4+T5+T6分别为不同布点处热电偶测出的温度，Tave是电池各测点的平均温度。3.根据权利要求1所述的软包电池瞬时生热率的估算方法，其特征是根据电池在绝热环境中某一充/放电倍率下的温升数据，拟合得到电池温度随时间变化的8次多项式，时间为横坐标，温度为纵坐标，即得到温度随时...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜水生，马龙，文华，何志坚，江先念，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36