一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，以及根据上述总产热功率通式，结合仿真软件评估锂离子电池温升情况的方法，通过锂电池的总产热功率和直流内阻，结合Bernardi经验公式，得出锂电池的总产热功率通式，然后以所得总产热功率通式为基础，利用仿真方法快速计算锂电池在充放电过程中的温升情况。本发明专利技术中提供的评估方法以常规的充放电方式为基础，操作简单易行；能够反映锂电池充放电的温升情况，准确度高；能够快速计算得出锂电池充放电的温升情况，效率高；在实际使用过程中不用对每种工况下的锂电池进行实验，在工程上具有广泛的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法
本专利技术属于锂离子电池测试领域，具体涉及一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法。
技术介绍
锂电池在正常的充放电过程中，由于内部阻抗以及化学反应会不断产生热量，产生的热量一部分提升电池本身的温度，另一部分散失到空气中。温升能够反映锂电池在使用过程中的性能情况，因此，电池使用者对电池的温升情况较为关注。目前传统的温升监控方法是通过实验测量锂电池表面的温度来判断电池的温升情况，测量表面温度不能准确反映出电池内部的实际状况，不能准确提供电池内部的温升数据，使得所得出的温升状况与电池实际情况相差较大；同时实验测试过程中实验条件不同，得出的温升状况一致性较差，不能准确反映锂电池的实际使用情况，按照上述方法提供的温升情况会对电池使用者产生一定的误导，使电池使用者不能准确判断电池的温升情况，进而使电池使用者对锂电池的安全使用不能准确把握。在测量锂电池温升过程中，绝热条件是一种理想状态，其表示测试环境边界无热量的进入与散去，在绝热条件下进行锂电池温升测试，具有较好的准确性，能够反映锂电池使用过程中电池内部的实际情况。目前对锂电池进行绝热温升测试的是ARC测试，ARC测试结果准确，具有良好的稳定性，能为电池使用者提供准确的温升参考。但是目前ARC测试存在测试设备昂贵且测试费用高的问题，如果在电池研发过程中每款电池都进行ARC测试，需要耗费大量的时间成本和费用成本；另一方面，ARC测试具有一定的专业性，对测试者的操作技能要求较高，专业技能不足的操作人员难以将测试误差稳定在允许的范围，甚至在测试过程中会出现操作失误导致结果错误的问题。ARC测试没有给出电池产热功率的统一计算公式，每种工况下都需要进行测试，这样使得ARC测试在时效和成本方面面临着很大的挑战。因此，在目前情况下，ARC测试不具备研发过程的适用性。开发一种在常规实验条件下能够测试锂电池温升情况的方法，对于电池的设计和使用均具有重要的意义。通过实验数据建立反应电池温升情况的数学模型，然后对电池的温升情况进行评估，是开发者常用的技术手段。如申请号为201510547525.1名为《一种锂离子电池内部温度监测方法》的中国专利技术专利，公开了一种锂离子电池内部温度的监测方法，具体方法为：步骤（1），获取电池表面温度变化曲线；步骤（2），建立基于可变产热速率的锂电池电热耦合模型；步骤（3），对电池放电过程温升变化进行仿真；步骤（4），通过实测温度变化曲线和仿真曲线进行比较，优化、验证电热耦合模型；步骤（5），分析电池内部与表面温度、放电电流以及放电深度的影响，构建电池内部温度模型；步骤（6），依据步骤（5）中的模型对电池内部温度进行实施监测。该方法估算误差小，能较好地满足生产和使用过程中对电池内部温度实时监测的需求。申请号为201711057755.5名为《一种锂离子电池热分析方法》的中国专利技术专利，公开了一种锂离子电池热分析方法，具体方法为：步骤（1），对电芯进行HPPC电性能测试；步骤（2），搭建电芯等效电路模型，绘制电芯的发热功率MAP图；步骤（3），获取电池模拟温升曲线；步骤（4），对电芯进行充放电实验，获取实际温升曲线；步骤（5），对比模拟温升曲线和实际温升曲线，修正电芯等效电路模型，然后对锂离子电池进行充放电热分析。该方法通过模型的建立和修正，提高分析结果的准确性，用于锂离子电池充放电过程的热分析。开发人员对锂电池的温升评估做了大量的工作，也提出了一些适用于评估锂电池温升情况的方法，但是还存在着测试方法复杂，成本较高的问题，进一步寻求结果准确、操作简单、成本较低，且适用性广的锂电池温升评估方法对锂电池的设计和使用具有积极的指导意义。
技术实现思路
为了解决所述现有技术的不足，本专利技术提供了一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，以及根据上述总产热功率通式，结合仿真软件评估锂离子电池温升情况的方法，通过锂电池的总产热功率和直流内阻，结合Bernardi经验公式，得出锂电池的总产热功率通式，然后以所得总产热功率通式为基础，利用仿真方法快速计算锂电池的温升情况。本专利技术中提供的评估方法以常规的充放电方式为基础，操作简单易行；能够反映锂电池充放电的温升情况，准确度高；能够快速计算得出锂电池在充放电过程中的温升情况，效率高；在实际使用过程中不用对每种工况下的锂电池进行实验，在工程上具有广泛的适用性。本专利技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：本专利技术提供了一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，包括如下步骤：步骤一：将待测锂离子电池进行恒流充电或恒流放电，然后静置，测量所述恒流充电或恒流放电过程和所述静置过程中所述待测锂离子电池表面的温度；步骤二：计算所述恒流充电或恒流放电过程中的平均产热功率，计算所述静置过程中的平均散热功率，将所述平均产热功率与所述平均散热功率相加，得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率；步骤三：测试所述待测锂离子电池的直流内阻；步骤四：根据如式Ⅰ形式的Bernardi公式，结合所述总产热功率和所述直流内阻，计算所述待测锂离子电池的温熵系数dU/dT，然后得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率通式；q=(I/V)×[IR+T(dU/dT)]式Ⅰ其中，式Ⅰ中，q为所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率，I为所述待测锂离子电池恒流充电或恒流放电的电流，V为所述待测锂离子电池电芯的体积，R为所述待测锂离子电池的直流内阻，T为所述待测锂离子电池的初始温度，dU/dT为所述待测锂离子电池的温熵系数。电池从制造到使用过程中，温升是最为关注的因数之一，温升情况反映了电池内部的实际情况，是电池设计和判断电池性能的标准之一。引起电池温升的主要来源是电池内部阻抗和电化学反应，充放电过程中两者的作用产生热功率，引起电池温升的现象。本专利技术中采用常规实验测温方法，结合Bernardi公式，建立锂电池产热模型，得到锂电池的绝热产热通式，利用仿真软件评估不同倍率充放电情况下锂电池的产热功率，得出锂电池在充放电过程中的温升情况。本专利技术中温升评估方法能用来评估锂电池充电或放电过程的温升情况，评估锂离子电池充电过程的温升情况时，步骤二中所述平均产热功率为所述恒流充电过程中所述待测锂离子电池的平均产热功率。评估所述待测锂离子电池放电过程的温升情况时，步骤二中所述平均产热功率为所述恒流放电过程中所述待测锂离子电池的平均产热功率。利用充放电柜对锂离子电池进行充放电，充放电模式采用恒流充电-静置或恒流放电-静置工步。锂电池在充放电过程中，产热功率一部分提高电池温度，另一部分散失到环境中；锂电池在静置阶段，只存在向外散热，根据锂电池充放电过程和静置过程中温度随时间的变化情况，结合锂电池电芯的比热容Cp，以及锂电池电芯的质量m、体积V等物理参数，分别计算得出锂电池在充放电过程中的平均产热功率和静置过程中的平均散热功率，将上述平均产热功率和平均散热功率相加，即得出锂离子电池充电或放电与静置过程的总产热功率q。根据Bernardi公式，Bernardi公式为q=(I/V)×[IR+T(dU/dT)]，在上述公式中，锂电池的总产热功率考虑两项因素，一项是锂电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将待测锂离子电池进行恒流充电或恒流放电，然后静置，测量所述恒流充电或恒流放电过程和所述静置过程中所述待测锂离子电池表面的温度；步骤二：计算所述恒流充电或恒流放电过程中的平均产热功率，计算所述静置过程中的平均散热功率，将所述平均产热功率与所述平均散热功率相加，得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率；步骤三：测试所述待测锂离子电池的直流内阻；步骤四：根据如式Ⅰ形式的Bernardi公式，结合所述总产热功率和所述直流内阻，计算所述待测锂离子电池的温熵系数dU/dT，然后得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率通式；q=(I/V)×[IR+T(dU/dT)]   式Ⅰ其中，式Ⅰ中，q为所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率，I为所述恒流充电或恒流放电的电流，V为所述待测锂离子电池电芯的体积，R为所述待测锂离子电池的直流内阻，T为所述待测锂离子电池的初始温度，dU/dT为所述待测锂离子电池的温熵系数。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将待测锂离子电池进行恒流充电或恒流放电，然后静置，测量所述恒流充电或恒流放电过程和所述静置过程中所述待测锂离子电池表面的温度；步骤二：计算所述恒流充电或恒流放电过程中的平均产热功率，计算所述静置过程中的平均散热功率，将所述平均产热功率与所述平均散热功率相加，得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率；步骤三：测试所述待测锂离子电池的直流内阻；步骤四：根据如式Ⅰ形式的Bernardi公式，结合所述总产热功率和所述直流内阻，计算所述待测锂离子电池的温熵系数dU/dT，然后得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率通式；q=(I/V)×[IR+T(dU/dT)]式Ⅰ其中，式Ⅰ中，q为所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率，I为所述恒流充电或恒流放电的电流，V为所述待测锂离子电池电芯的体积，R为所述待测锂离子电池的直流内阻，T为所述待测锂离子电池的初始温度，dU/dT为所述待测锂离子电池的温熵系数。2.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述待测锂离子电池采用保温材料包裹，置于密封环境中进行温度测量。3.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述静置时间为30-90min。4.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述待测锂离子电池的平均产热功率按式Ⅱ进行计算；qd=Cp×m×(△Td/△td)式Ⅱ其中，式Ⅱ中，qd为所述待测锂离子电池的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小潭，潘启明，何志坚，林亮，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44