方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法技术

方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，涉及锂离子电池领域。本发明专利技术是为了解决现有的电池热物性参数辨识方法中直接获取传热模型方程解析解的方法都是对电池整体参数进行辨识，并不能对电池内部的热物性进行辨识的问题。根据电池外壳及内部质量、外壳定压比热容、加热功率和电池的温度随加热时间变化关系，获得电池内部的定压比热容；根据传热过程、比热容和边界条件，得到电池内部的纵向导热系数；利用每个电池外壳上的两个热电偶分别获取两个温度，并利用纵向导热系数和传热模型，获得锂离子电池外壳内侧同一厚度上两个温度点的温度；利用该两个温度点及边界条件，根据传热模型获得电池内部材料横向导热系数。用于辨识电池内部热物性参数。

Identification of Thermophysical Parameters in Square Lithium Ion Batteries

A method for identifying the internal thermal physical parameters of square lithium-ion batteries relates to the field of lithium-ion batteries. The invention aims to solve the problem that the existing methods for identifying the thermal physical parameters of batteries directly obtain the analytical solution of the heat transfer model equation are all identifying the overall parameters of batteries, and can not identify the thermal physical properties of batteries. According to the relationship between the shell and internal mass, the specific heat capacity at constant pressure, the heating power and the temperature of the battery with heating time, the specific heat capacity at constant pressure inside the battery is obtained; according to the heat transfer process, the specific heat capacity and the boundary conditions, the longitudinal thermal conductivity inside the battery is obtained; two temperatures are obtained by using two thermocouples on each battery shell, and the longitudinal thermal conductivity is used. The temperature of two temperature points on the same thickness inside the shell of lithium-ion battery was obtained by heat transfer model, and the transverse thermal conductivity of materials inside the battery was obtained by using the two temperature points and boundary conditions. It is used to identify the thermophysical parameters inside the battery.

【技术实现步骤摘要】
方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法
本专利技术涉及方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法。属于锂离子电池领域。
技术介绍
锂离子电池作为新型的高能化学电源，具有比能量大、充放电效率高、环境友好等一系列优点，广泛应用于消费电子、电动汽车等领域，是一种新一代绿色储能装置。其热相关问题关系到电池性能、寿命、安全而受到充分重视。目前，热仿真是研究锂离子电池热问题的重要手段，而其中关电池热物性参数的正确辨识是进行热仿真的关键。然而，锂离子电池在实际应用过程中热安全问题却十分突出。原因在于锂离子电池在充放电时，电池内阻发热、电极极化发热及化学反应放热等会使电池温度迅速升高，电池温度的升高会进一步促使反应的加剧，从而形成产热与温升的正反馈。尤其是在密闭空间的电池组大电流长时间充放电时，内部温度上升更为明显。当温度超过一定限制时，电池可能会出现膨胀、泄露、乃至爆炸等危险。因此，对锂离子电池进行热分析和热设计是十分重要的。热仿真是研究锂离子电池热问题的重要手段，利用高精度的热模型可以低成本高效率地获取锂离子电池的热特性，进行电池正向设计等工作。而对锂离子电池进行热仿真时，其中一个影响仿真精确程度的重要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、将方形加热片(2)置于两块同种型号的方形锂离子电池中间，并在所述两块电池外壳的中心位置各放置一个热电偶来检测温度，将方形加热片(2)、两块方形锂离子电池和两个热电偶置于绝热环境下，从而将传热过程简化成沿电池厚度方向的一维导热过程；步骤二、根据两块方形锂离子电池外壳的质量、该电池外壳的定压比热容、电池的内部质量、电池的加热功率和电池的温度随加热时间变化关系，获得电池内部的定压比热容CP2；步骤三、根据锂离子电池内部及上下侧壳体的传热过程、所述的比热容CP2和锂离子电池上下侧壳体及内部的边界条件，得到锂离子电池内部...

【技术特征摘要】
1.方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、将方形加热片(2)置于两块同种型号的方形锂离子电池中间，并在所述两块电池外壳的中心位置各放置一个热电偶来检测温度，将方形加热片(2)、两块方形锂离子电池和两个热电偶置于绝热环境下，从而将传热过程简化成沿电池厚度方向的一维导热过程；步骤二、根据两块方形锂离子电池外壳的质量、该电池外壳的定压比热容、电池的内部质量、电池的加热功率和电池的温度随加热时间变化关系，获得电池内部的定压比热容CP2；步骤三、根据锂离子电池内部及上下侧壳体的传热过程、所述的比热容CP2和锂离子电池上下侧壳体及内部的边界条件，得到锂离子电池内部的纵向导热系数kthr2；步骤四、用圆形加热片(6)替换步骤一中的方形加热片(2)，并在每块电池外壳上再放置一个热电偶来检测温度；步骤五、利用步骤四中每个电池外壳上的两个热电偶分别获取两个温度，并利用锂离子电池内部的纵向导热系数kthr2和传热模型，获得锂离子电池外壳内侧同一厚度上两个温度点的温度；步骤六、利用锂离子电池内侧同一厚度上两个温度点的温度及边界条件，根据传热模型获得电池内部材料横向导热系数kin。2.根据权利要求1所述方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，其特征在于，步骤二中，获得电池内部的定压比热容CP2的具体过程为：在两块电池外壳的中心位置各放置一个热电偶来检测电池外壳的温度变化，根据一个锂离子电池两侧外壳和内部质量m和温度随加热时间变化关系：获得定压比热容CP，式中，Q为吸收或放出的热量，ΔT为温度的变化量；考虑电池外壳与内部的热参数不同，则有公式：式中，m1与m3分别是锂离子电池两侧外壳的质量，m2是锂离子电池内部的质量，CP1与CP3分别是锂离子电池两侧外壳的定压比热容，CP2为需要辨识的电池内部的定压比热容，将公式2等式右侧分子分母同时除以时间的变化量Δt，并考虑采用加热片给两块锂离子电池同时加热，则整理得到需要辨识的电池内部的定压比热容CP2为：式中，P为方形加热片(2)的加热功率。3.根据权利要求1所述方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，其特征在于，步骤一中的方形加热片(2)的尺寸与锂离子电池接触面尺寸相同。4.根据权利要求2或3所述方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，其特征在于，步骤三中，锂离子电池内部及上下侧壳体的传热过程为：锂离子电池整体传热模型为：式中，ρ为密度，kin为横向导热系数，即为沿x轴方向的导热系数，kthr为其纵向导热系数，即为沿y轴方向的导热系数，由于采用与电池侧面尺寸相一致的方形加热片(2)对电池进行加热，忽略边缘效应时将传热过程简化成沿电池厚度方向的一维导热过程，相当于屏蔽了横向的导热系数，所以，将公式4简化为：考虑近似为常数，等于dT/dt，则公式5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕超，夏博妍，绳亿，张爽，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23