一种用于电池产热量的测试和估算方法技术

本发明专利技术涉及电池产热量测试技术领域，具体公开了一种用于电池产热量的测试和估算方法，包括如下步骤：通过数据记录设备分别记录第一阶段、第二阶段和第三阶段的测试数据；测试数据包括第一温度传感器测量的电池表面温度、第二温度传感器测量的空气温度；负载加载装置对电池充电、放电时的电流、电压，以及SOC过程数据；建立方程，分别将第一阶段、第二阶段和第三阶段的测试数据代入方程中计算温熵系数，再通过温熵系数计算电池产热量。采用本发明专利技术的技术方案能准确且方便计算电池的产热量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电池产热量的测试和估算方法
本专利技术涉及电池产热量测试
，特别涉及一种用于电池产热量的测试和估算方法。
技术介绍
锂离子电池在工作过程中会发热，对使用过程有很大影响，因此在各种含锂离子电池的产品生产设计时，需要关注电池的产热量并进行计算。尤其是电动车行业，电动车的电池包含有上百个电池串并联组成的电池包，如果单个电池的产热量测量误差较大，那么在电池包整体的发热量计算上这种误差就会被放大，可能导致严重后果。因此需要对单个电池的产热量进行较精确的计算。当前业界广泛采用Bernardi方程计算电池产热量：式中，E表示平衡电动势(单位V)，U表示电池工作电压(单位V)，I表示工作电流(单位A)，T表示电池热力学温度(单位K)，Q表示产热量(单位W)，dE/dT为温熵系数。Bernardi方程中，I(E-U)可根据已获取参数后的等效电路以及电池的实际负载(放电电流或者放电功率等)进行计算。而(I*T*dE/dT)难以计算，因为要简单、方便、准确的获得dE/dT值不容易。例如，通过等效电路参数获取过程得到的平衡电动势E随温度和SOC变化的关系，再直接计算出E随温度的变化率dE/dT。但是这种方式算不准，因为E随温度的变化非常小，测试E值时精度往往不够高，轻微的误差会造成dE/dT变化很大。而且，当前使用的这种方法均需要相应的专业设备，流程繁琐，耗时较长。有些时候非电池生产商在使用这些电池进行配套时，可能没有条件、时间做这些测试。因此，需要一种能准确且方便计算电池产热量的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于电池产热量的测试和估算方法，能够准确且方便的计算电池产热量。为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：一种用于电池产热量的测试和估算方法，包括如下步骤：S101、准备待测电池、负载加载装置、放置箱、数据记录设备、第一温度传感器和第二温度传感器；S102、将电池表面贴上第一温度传感器，将电池与负载加载装置电连接，然后将电池放入放置箱内；在放置箱外贴上第二温度传感器；第一温度传感器、第二温度传感器均与数据记录设备信号连接；S103、第一阶段，通过负载加载装置对电池进行充电，使SOC从0％到达第一阈值；第二阶段，当SOC到达第一阈值时，停止充电，使电池静置，直到电池表面温度回落到预设温度值；第三阶段，通过负载加载装置对电池进行放电，使SOC到达第二阈值；S104、通过数据记录设备和负载加载装载分别记录第一阶段、第二阶段和第三阶段的测试数据；测试数据包括第一温度传感器测量的电池表面温度、第二温度传感器测量的空气温度；电池充电、放电时的电流、电压，以及SOC过程数据；S201、建立如下方程：式中，m表示电池的质量，c表示电池平均比热容，Tbat为电池表面温度平均值，Tamb为空气温度平均值，A为箱子与环境空气接触的表面积，h为环境与箱子外表面对流换热系数；S202、整合方程eq2和方程eq3获得：S203、根据电池在第二阶段静置过程时电流为0，将方程eq4调整为：S204、将第二阶段测试数据代入eq5中计算出h值；通过电池的等效电路计算I[(E-U)的值；S205、将第一阶段的测试数据代入eq4中，计算出电池充电时随时间的变化曲线；将第三阶段的测试数据代入eq4中，计算出电池放电时随时间的变化曲线；S206、基于SOC过程数据，分别计算出充电时随SOC变化曲线和放电时随SOC变化曲线；S207、基于方程：计算电池产热量。基础方案原理及有益效果如下：本方案中，测试的设备除了电池外，只需要负载加载装置、放置箱、数据记录设备、第一温度传感器和第二温度传感器；测试设备总体上需求较少，对设备的专业性要求不高，易于获得，而且测试过程简单，步骤较少，即使对于非电池生产商，也可以很方便的进行测试。本方案中，通过将电池置于放置箱中,使放置箱进行隔热，分第一阶段(也就是充电阶段)、第二阶段(也就是静置阶段)、第三阶段(也就是放电阶段)测试；使用负载加载装置控制充电、放电阶段的电流并记录电流、电压、SOC过程数据；使用数据记录设备记录三个阶段的电池表面温度和放置箱附近的空气温度。使用静置阶段的测试数据计算环境对电池的影响数值，将该数值结合充、放电阶段测试数据计算出充、放电阶段的温熵系数，能得到较为准确的温熵系数。利用该温熵系数也就能准确的计算电池产热量。进一步，所述S101中，还准备隔热材料；S102中，还用隔热材料将电池完全包裹，然后将包裹后的电池放入放置箱内。通过隔热材料将电池完全包裹，能避免外部温度对电池造成的影响，能使电池表面温度的测量结果更为准确。进一步，所述S103中，第一阈值大于95％，第二阈值小于5％。能使电池进行大幅度的充电和放电，以便获得充足的测试数据。进一步，所述S101中，还将测试房间温度维持稳定。房间温度维持稳定，可以有效避免房间温度波动对测试的影响。进一步，所述S103中，预设温度值为当前房间温度增加1～2℃。根据当前房间温度设定预设温度值，测试对环境的适应性好。进一步，所述第一温度传感器的数量为5个，分别固定在电池的四个角以及中部。便于对电池表面温度进行充分的测量，避免单个第一温度传感器测量带来的误差。进一步，所述第二温度传感器的数量为5个，分别固定在放置箱的顶面和放置箱的四个侧面上。便于对空气温度进行充分的测量，避免单个第二温度传感器测量带来的误差。进一步，所述放置箱为泡沫箱。泡沫箱兼顾隔热效果好和成本较低两大优点。进一步，所述隔热材料为隔热棉。隔热棉隔热效果好，且成本较低。进一步，所述电池为锂电池。在电动车行业，锂电池是主流，对锂电池的温熵系数进行测量，应用的范围较广。名词解释：SOC(Stateofcharge)，即荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0％～100％，当SOC＝0％时表示电池放电完全，当SOC＝100％时表示电池完全充满。附图说明图1为一种用于电池产热量的测试和估算方法实施例一中，测试时电池放置示意图；图2为一种用于电池产热量的测试和估算方法实施例一中Rint模型电路图；图3为一种用于电池产热量的测试和估算方法实施例一中1阶RC模型电路图；图4为一种用于电池产热量的测试和估算方法实施例二中承载箱的纵剖图；图5为一种用于电池产热量的测试和估算方法实施例二中承载箱的俯视图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的标记包括：电池1、泡沫箱2、隔热棉3、第一温度传感器4、箱体5、箱盖6、左门体7、右门体8、左转轴9、右转轴10、左扭簧11、右扭簧12、左插销13、右插销14。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电池产热量的测试和估算方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS101、准备待测电池、负载加载装置、放置箱、数据记录设备、第一温度传感器和第二温度传感器；/nS102、将电池表面贴上第一温度传感器，将电池与负载加载装置电连接，然后将电池放入放置箱内；在放置箱外贴上第二温度传感器；第一温度传感器、第二温度传感器均与数据记录设备信号连接；/nS103、第一阶段，通过负载加载装置对电池进行充电，使SOC从0％到达第一阈值；负载加载装置与数据记录设备信号连接；第二阶段，当SOC到达第一阈值时，停止充电，使电池静置，直到电池表面温度回落到预设温度值；第三阶段，通过负载加载装置对电池进行放电，使SOC到达第二阈值；/nS104、通过数据记录设备分别记录第一阶段、第二阶段和第三阶段的测试数据；测试数据包括第一温度传感器测量的电池表面温度、第二温度传感器测量的空气温度；负载加载装置对电池充电、放电时的电流、电压，以及SOC过程数据；/nS201、建立如下方程：/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电池产热量的测试和估算方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101、准备待测电池、负载加载装置、放置箱、数据记录设备、第一温度传感器和第二温度传感器；
S102、将电池表面贴上第一温度传感器，将电池与负载加载装置电连接，然后将电池放入放置箱内；在放置箱外贴上第二温度传感器；第一温度传感器、第二温度传感器均与数据记录设备信号连接；
S103、第一阶段，通过负载加载装置对电池进行充电，使SOC从0％到达第一阈值；负载加载装置与数据记录设备信号连接；第二阶段，当SOC到达第一阈值时，停止充电，使电池静置，直到电池表面温度回落到预设温度值；第三阶段，通过负载加载装置对电池进行放电，使SOC到达第二阈值；
S104、通过数据记录设备分别记录第一阶段、第二阶段和第三阶段的测试数据；测试数据包括第一温度传感器测量的电池表面温度、第二温度传感器测量的空气温度；负载加载装置对电池充电、放电时的电流、电压，以及SOC过程数据；
S201、建立如下方程：






式中，m表示电池的质量，c表示电池平均比热容，Tbat为电池表面温度平均值，Tamb为空气温度平均值，A为箱子与环境空气接触的表面积，h为环境与箱子外表面对流换热系数；
S202、整合方程eq2和方程eq3获得：



S203、根据电池在第二阶段静置过程时电流为0，将方程eq4调整为：



S204、将第二阶段测试数据代入eq5中计算出h值；通过电池的等效电路计算I[(E-U)的值；
S205、将第一阶段的测试数据代入eq4中，计算出电池充电时随时间的变化曲线；将第三阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：席椿富，谯鑫，王勇，万旭辉，夏春波，谭文林，周龙，
申请(专利权)人：中国汽车工程研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50