一种动力电池发热功率测定方法与流程

本发明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。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明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。

本发明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；

本发明的优点在于，

本发明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是本发明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

为了使本发明实现的技术手段、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，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明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：(C₀M_O+C₁M₁)T₂＝C₀M₀T₀+C₁M₁T₃

2)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)(T_n-T_n-1)+ΔQ-p₁t_n,可知在0.1SOC放电时间段内电池发热量。其中T_n和T_n-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，t_n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(t_soc)；

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(t_soc)拟合曲线函数。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明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发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。