一种动力电池发热功率测定方法技术

本发明专利技术涉及一种动力电池发热功率测定方法，通过有对电流量热器法的逆向应用，对焊接串并联的锂电池组，在不同SOC下的进行了发热功率的测定，并通过曲线拟合，得到相应的拟合曲线函数，通过直接测得电池组在实际工作状态下的发热功率，为进一步的分析仿真提供数据支持，可以对焊接状态下的动力电池组进行充放电的发热功率测定，简单可靠，易于操作，对动力电池热管理提供了最直接的实验数据。

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池发热功率测定方法
本专利技术涉及电流量热器法的逆向应用领域，特别涉及一种动力电池发热功率测定方法。
技术介绍
动力电池由于内部结构复杂，影响发热功率的因素较多，发热功率测定十分困难，大多数相关研究工作均是基于BERNARDI的热效应模型或者对该模型的优化，但是BERNARDI的热效应模型对单体电池的热分析十分有效，但由于电池组由众多单体电池通过导线焊接串并联而成，在焊接处会存在焦耳热，对于汽车动力电池来说，焊接点会达到上万个，发热量将无法忽略。同时，电池组的热堆积效应会使得中心位置的电池温度过高，过高的温度进而又影响电池内阻，改变电池发热功率，故BERNARDI的热效应模型存在局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种动力电池发热功率测定方法，用于克服BERNARDI的热效应模型对电池组热分析的不足，测定出焊接连接状态下锂电池组的发热功率，为进一步仿真分析提供支持。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是，一种动力电池发热功率测定方法，所述测定方法适用于动力电池放电状态下，测定方法步骤为：1)锂电池比热容计算：在绝热容器内先放入质量已知的锂电池，电池经长期放置与环境温度保持一致，倒入温度已知、质量已知、比热容已知的变压器油并封闭容器，待电池温度与油温达到一致后测量油温，根据能量守恒定律，计算出电池比热容；2)锂电池发热功率测定：将质量已知的电池组完全浸泡在一定质量的变压器油中，整个系统在绝热容器内，对电池组进行恒定电流0.5C放电，记录下电池在不同SOC对应时间下的油温；3)记录电池组发热功率数据：根据记录的时间点和温度及能量守恒原理，可计算出对应SOC时间点下电池组的发热功率，并记录到表格；4)计算得出电池组的发热功率-时间拟合曲线函数：根据得到的时间-发热功率表格，对其进行曲线拟合，从而计算得出电池组的发热功率-时间拟合曲线函数；5)计算得出电池组的发热功率-时间拟合曲线函数：重复以上操作，测定电池组在1C、1.5C、2C、2.5C、3C放电状态下的发热功率，从而计算得出电池组的发热功率-时间拟合曲线函数；进一步的，所述动力电池在充电状态下，同样适用该测定方法；本专利技术的优点在于，本专利技术通过有对电流量热器法的逆向应用，对焊接串并联的锂电池组，在不同SOC下的进行了发热功率的测定，并通过曲线拟合，得到相应的拟合曲线函数，通过直接测得电池组在实际工作状态下的发热功率，为进一步的分析仿真提供数据支持，可以对焊接状态下的动力电池组进行充放电的发热功率测定，简单可靠，易于操作，对动力电池热管理提供了最直接的实验数据。附图说明图1是本专利技术提出的动力电池发热功率测定方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本专利技术。如图1所示，本专利技术提出的一种动力电池发热功率测定方法，所述测定方法适用于动力电池放电状态下，测定方法步骤为：1)锂电池比热容计算电池比热容采用混合法测量，首先将m个温度为T0(环境温度保持不变)的18650电池(质量为M0)放入绝热容器中。再将质量(M1)已知，温度为T1(高于电池温度)的变压器油(比热容为C1)倒入绝热容器中密闭，待10分钟后(可认为电池与变压器油温度达到一致)，测量温度为T2。由于将变压器油倒入绝热容器的过程中会有热量损失，同时绝热容器本身会吸收部分热量(看做为损失的热量)为了实验更为精确，在做比热容测定实验前先对系统进行温度补偿。将相同质量(M1)温度为T1的变压器油倒入绝热容器中后，再次测得油温T3，故温度补偿后的比热容计算公式为：(C0MO+C1M1)T2＝C0M0T0+C1M1T32)锂电池发热功率测定将n个电池以串并联焊接的方式连接，放入装有质量为M0的变压器油的绝热熔器中密闭。对电池进行放电处理，放电电流0.5C，放电总时间t1,放电完成时变压器油温度为T*，具体步骤如下：a.记录SOC节点时间和油温，即当SOC为0.9时记录温度T9和放电所用的时间t9以此类推，记录到如下表格。为防止温度分布不均，在系统中加入微型电动搅拌机(自身温度变化所吸收的热量相对于系统可忽略不计)，电动搅拌机整体浸入变压器油中，电机功率为P1，工作时间为t1。由于系统绝热，可认为搅拌机的机械能最终转换成热能。为防止电池温度与油温不一致，每隔0.1SOC时间段时，停止放电10分钟，使系统温度达到一致，停止的10分钟不计入锂电池的放电时间；b.由于绝对绝热环境不可能达到，系统有能量损失。待测定实验完成时记录放电实验总体用时t*(包括每段停止的10分钟)，变压器油温T*，关闭搅拌器，待系统自然冷却至环境温度T0时，记录用时t∞,假定系统在由T0加热到T*和由T*降温到T0时，系统单位时间内热量损失量不变。则在电池组放电过程中，系统单位时间内损失的能量为：ΔQ＝(C0M0+C1M1)(T*-T0)/t∞3)记录电池组发热功率数据根据公式Q＝(C0M0+C1M1)(Tn-Tn-1)+ΔQ-p1tn,可知在0.1SOC放电时间段内电池发热量。其中Tn和Tn-1分别为每0.1SOC时间段内变压器油的末温(静止10分钟后的稳定温度)和初始温，tn为搅拌机在0.1SOC时间段内搅拌时间(包括静止的十分钟)。根据公式P＝Q/t，q＝P/m可知单个电池的发热功率q，计算电池每个0.1SOC时间段内电池的发热功率；4)计算得出电池组的发热功率-时间拟合曲线函数根据以上数据，对(SOC对应时间，发热功率)9组数据进行曲线拟合，得到相应表达式为q＝f(tsoc)；5)计算得出电池组的发热功率-时间拟合曲线函数根据以上方法对放电电流在0.5C,1C,1.5C,2C,2.5C,3C时进行放电测试实验，得到相应的q＝f(tsoc)拟合曲线函数。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池发热功率测定方法，其特征在于：所述测定方法适用于动力电池放电状态下，测定方法步骤为：1)锂电池比热容计算：在绝热容器内先放入质量已知的锂电池，电池经长期放置与环境温度保持一致，倒入温度已知、质量已知、比热容已知的变压器油并封闭容器，待电池温度与油温达到一致后测量油温，根据能量守恒定律，计算出电池比热容；2)锂电池发热功率测定：将质量已知的电池组完全浸泡在一定质量的变压器油中，整个系统在绝热容器内，对电池组进行恒定电流0.5C放电，记录下电池在不同SOC对应时间下的油温；3)记录电池组发热功率数据：根据记录的时间点和温度及能量守恒原理，可计算出对应SOC时间点下电池组的发热功率，并记录到表格；4)计算得出电池组的发热功率‑时间拟合曲线函数：根据得到的时间‑发热功率表格，对其进行曲线拟合，从而计算得出电池组的发热功率‑时间拟合曲线函数；5)计算得出电池组的发热功率‑时间拟合曲线函数：重复以上操作，测定电池组在1C、1.5C、2C、2.5C、3C放电状态下的发热功率，从而计算得出电池组的发热功率‑时间拟合曲线函数。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池发热功率测定方法，其特征在于：所述测定方法适用于动力电池放电状态下，测定方法步骤为：1)锂电池比热容计算：在绝热容器内先放入质量已知的锂电池，电池经长期放置与环境温度保持一致，倒入温度已知、质量已知、比热容已知的变压器油并封闭容器，待电池温度与油温达到一致后测量油温，根据能量守恒定律，计算出电池比热容；2)锂电池发热功率测定：将质量已知的电池组完全浸泡在一定质量的变压器油中，整个系统在绝热容器内，对电池组进行恒定电流0.5C放电，记录下电池在不同SOC对应时间下的油温；3)记录电池组发热功率数据：根据记...

【专利技术属性】
技术研发人员：田玉冬，李飞泉，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31