测量锂离子电池电芯导热系数的方法及装置与流程

本发明涉及电池参数测试领域，尤其涉及一种测量锂离子电池电芯导热系数的方法及装置。

背景技术：

目前，以锂离子电池为主的电池因功率密度高、一致性好等优势，目前越来越多的应用于各个领域，锂电池在运行中，包括以下实际情况，1、动力电池热管理与安全是电池系统集成中的核心技术，热管理系统的优劣能直接影响电池系统的动力性、寿命和整包安全；2、优秀的热管理系统在设计时，离不开仿真分析，利用软件分析的手段，可以有效减少热管理系统设计的时间，降低设计风险，降低后期试验出现问题的概率等等，仿真分析可以显著提高热管理系统设计效率；3、准确的物性输入，是进行准确的仿真的前提条件；对于动力电池热管理系统设计中经常用到的温度场仿真，就需要一个准确的电芯的热物性参数输入；4、热物性包括：各向导热系数(或热扩散系数)；5、随着电芯技术和产品不断更新，旧有的经验数据准确程度越来越低，需要更新参数数据库，且不同供应商的电芯产品，其参数存在差别。所以需要测量锂离子电池的导热系数。

针对上述问题，目前有些技术能够测量锂离子电池的导热系数，比如通过防护热板法、导热系数瞬态法测量等方法，但是，上述方法，前者易受其他两方向热扩散影响，热量扩散进而影响测量结果的精度，后者对仪器设备要求高，且数据重复性较差。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种测量锂离子电池电芯导热系数的方法及装置。

本发明实施例提供一种测量锂离子电池电芯导热系数的方法，包括：

选取两块待测电池芯体，测量所述待测电池芯体的属性；

在两块所述待测电池芯体之间放置加热片，并将两块所述待测电池芯体与所述加热片叠放，在对应的叠放方向上包裹导热防护面板，在其他方向上包裹绝热防护材质；

将所述两块待测电池芯体放置于冷板之间，设定冷板温度，并静置所述待测电池芯体直至温度恒定；

调节若干次所述加热片的功率，并在每次调节后静置所述待测电池芯体直至所述待测电池芯体进入稳定温度梯度状态，记录若干组所述稳定温度梯度状态时所述待测电池芯体的内外侧温度；

通过所述属性、若干组所述待测电池芯体的内外侧温度以及内外侧温度对应的加热片功率进行数据拟合，计算所述待测电池芯体的导热系数。

在其中一个实施例中，所述属性，包括：

所述待测电池芯体的厚度、所述待测电池芯体的平面横截面积。

在其中一个实施例中，所述方法通过如下公式计算所述待测电池芯体的导热系数：

其中，λ为所述待测电池芯体的导热系数，q为所述加热片的功率，l为所述待测电池芯体的厚度，a为所述待测电池芯体的平面横截面积，δt为内外侧温度差值。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

所述加热片的平面横截面积大于所述待测电池芯体的平面横截面积的80％。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

所述冷板为包含循环液体冷却介质的面板。

在其中一个实施例中，所述稳定温度梯度状态，包括：

所述待测电池芯体的上下表面温度差为恒定值。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

所述数据拟合为基于最小二乘法的线性拟合方式。

本发明实施例提供一种测量锂离子电池电芯导热系数的装置，包括：

测量模块，用于选取两块待测电池芯体，测量所述待测电池芯体的属性；

放置模块，用于在两块所述待测电池芯体之间放置加热片，并将两块所述待测电池芯体与所述加热片叠放，在对应的叠放方向上包裹导热防护面板，在其他方向上包裹绝热防护材质；

设定模块，用于将所述两块待测电池芯体放置于冷板之间，设定冷板温度，并静置所述待测电池芯体直至温度恒定；

调节模块，用于调节若干次所述加热片的功率，并在每次调节后静置所述待测电池芯体直至所述待测电池芯体进入稳定温度梯度状态，记录若干组所述稳定温度梯度状态时所述待测电池芯体的内外侧温度；

数据拟合模块，用于通过所述属性、若干组所述待测电池芯体的内外侧温度以及内外侧温度对应的加热片功率进行数据拟合，计算所述待测电池芯体的导热系数。

本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述测量锂离子电池电芯导热系数的方法的步骤。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述测量锂离子电池电芯导热系数的方法的步骤。

本发明实施例提供的测量锂离子电池电芯导热系数的方法及装置，通过在待测电池芯体与加热片叠放对应的叠放方向上包裹导热防护面板，在其他方向上包裹绝热防护材质，防止了加热片的热量扩散，并且通过测量得到的属性、若干组待测电池芯体的内外侧温度以及内外侧温度对应的加热片功率进行数据拟合，计算待测电池芯体的导热系数，即导热系数的计算方法也具有可重复性测试的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中测量锂离子电池电芯导热系数的方法的流程图；

图2为本发明实施例中测量锂离子电池电芯导热系数的装置的结构图；

图3为本发明实施例中电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明第一实施例提供的测量锂离子电池电芯导热系数的方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种测量锂离子电池电芯导热系数的方法，包括：

步骤s101，选取两块待测电池芯体，测量所述待测电池芯体的属性。

具体地，选取两块待测量导热系数的电池芯体，电池芯体可以为均一性良好的锂离子电池芯体，测量待测电池芯体的属性，属性可以包括电池芯体的长、宽、高、面积、体积、质量等等，另外，可以在待测电池芯体的极耳上包覆绝缘材料，防止锂离子电池在后续通过加热片加热时出现安全问题。

步骤s102，在两块所述待测电池芯体之间放置加热片，并将两块所述待测电池芯体与所述加热片叠放，在对应的叠放方向上包裹导热防护面板，在其他方向上包裹绝热防护材质。

具体地，在选取两块待测电池芯体后，在两块待测电池芯体之间放置加热片，并将两块待测电池芯体与加热片叠放，形成待测电池芯体-加热片-待测电池芯体的叠放结构，然后在叠放的方向上将电池芯体包裹导热防护面板，形成导热防护面板-待测电池芯体-加热片-待测电池芯体-导热防护面板的结构，并将其他方向上包裹绝热防护材质，其中，其他方向上是指叠放方向以外的其他方向，比如叠放方向是上下叠放的，则其他方向可以为前后左右4个方向。

步骤s103，将所述两块待测电池芯体放置于冷板之间，设定冷板温度，并静置所述待测电池芯体直至温度恒定。

具体地，将两块待测电池芯体放置于冷板之间，可以形成冷板-导热防护面板-待测电池芯体-加热片-待测电池芯体-导热防护面板-冷板的结构，然后设定冷板温度，在设置冷板温度后，静置待测电池芯体，使得上述结构的温度恒定，即上述结构各个构件的温度一致。另外，冷板的种类可以为包含循环液体冷却介质的面板，能够具有一定的散热能力，方便后续待测电池芯体进入稳定温度梯度状态，并且为防止电芯过热冷板的循环液体的油浴温度应低于10℃。

步骤s104，调节若干次所述加热片的功率，并在每次调节后静置所述待测电池芯体直至所述待测电池芯体进入稳定温度梯度状态，记录若干组所述稳定温度梯度状态时所述待测电池芯体的内外侧温度。

具体地，在待测电池芯体的结构温度恒定后，调节若干次加热片的功率，在每次调节加热片的功率后，在冷板-导热防护面板-待测电池芯体-加热片-待测电池芯体-导热防护面板-冷板的结构中，热量可以由加热片垂直通过待测电池芯体传递到冷板上，将其静置直至待测电池芯体进入稳定温度梯度状态，其中，温度梯度状态可以为待测电池芯体的上下表面温度差为恒定值，即待测电池芯体靠近加热片一侧和靠近冷板一侧的温度之差为恒定值，在待测电池芯体进入稳定温度梯度状态后，记录待测电池芯体的内外侧温度，获取若干组待测电池芯体的内外侧温度数值。

步骤s105，通过所述属性、若干组所述待测电池芯体的内外侧温度以及内外侧温度对应的加热片功率进行数据拟合，计算所述待测电池芯体的导热系数。

具体地。通过待测电池芯体的属性、若干组待测电池芯体的内外侧温度数值以及内外侧温度数值对应的加热片功率进行数据拟合，计算待测电池芯体的导热系数，其中，数据拟合可以通过基于最小二乘法的线性拟合方式，在通过最小二乘法进行线性拟合时，r²的值应该大于0.98。

本发明实施例提供的一种测量锂离子电池电芯导热系数的方法，通过在待测电池芯体与加热片叠放对应的叠放方向上包裹导热防护面板，在其他方向上包裹绝热防护材质，防止了加热片的热量扩散，并且通过测量得到的属性、若干组待测电池芯体的内外侧温度以及内外侧温度对应的加热片功率进行数据拟合，计算待测电池芯体的导热系数，即导热系数的计算方法也具有可重复性测试的特点。

在上述实施例的基础上，所述测量锂离子电池电芯导热系数的方法，所述属性，包括：

所述待测电池芯体的厚度、所述待测电池芯体的平面横截面积。

在本发明实施例中，待测电池芯体的属性包括待测电池芯体的厚度、待测电池芯体的平面横截面积，并且通过待测电池芯体的厚度以及待测电池芯体的平面横截面积以及若干组待测电池芯体的内外侧温度数值以及内外侧温度数值对应的加热片功率进行数据拟合，计算待测电池芯体的导热系数。

另外，可以通过如下公式计算所述待测电池芯体的导热系数：

其中，λ为所述待测电池芯体的导热系数，q为所述加热片的功率，l为所述待测电池芯体的厚度，a为所述待测电池芯体的平面横截面积，δt为内外侧温度差值。

具体地，在数据拟合时，通过待测电池芯体的内外侧温度数值以及内外侧温度数值对应的加热片功率进行拟合得到拟合系数，再结合待测电池芯体的厚度、待测电池芯体的平面横截面积计算得到待测电池芯体的导热系数。

本发明实施例通过上述公式拟合计算待测电池芯体的导热系数，计算方法具有重复性且计算结果精度较高。

在上述实施例的基础上，所述测量锂离子电池电芯导热系数的方法，还包括：

所述加热片的平面横截面积大于所述待测电池芯体的平面横截面积的80％。

在本发明实施例中，加热片在与待测电池芯体进行叠放时，加热片的平面横截面积要大于待测电池芯体的平面横截面积的80％，因为当加热片的平面横截面积设置的足够大，才能保证在加热片进行加热的热传导过程中，热量不会在待测电测芯体的非叠放方向上进行传播，进一步防止其它方向热扩散的影响，进而提高了测量结果的精度。

本发明实施例通过将加热片的平面横截面积设置为大于待测电池芯体的平面横截面积的80％，进一步防止热扩散的影响，进而提高了测量结果的精度。

图2为本发明实施例提供的一种测量锂离子电池电芯导热系数的装置，包括：测量模块201、放置模块202、设定模块203、调节模块204、数据拟合模块205，其中：

测量模块201，用于选取两块待测电池芯体，测量待测电池芯体的属性。

放置模块202，用于在两块待测电池芯体之间放置加热片，并将两块待测电池芯体与加热片叠放，在对应的叠放方向上包裹导热防护面板，在其他方向上包裹绝热防护材质。

设定模块203，用于将两块待测电池芯体放置于冷板之间，设定冷板温度，并静置待测电池芯体直至温度恒定。

调节模块204，用于调节若干次加热片的功率，并在每次调节后静置待测电池芯体直至待测电池芯体进入稳定温度梯度状态，记录若干组稳定温度梯度状态时待测电池芯体的内外侧温度。

数据拟合模块205，用于通过属性、若干组待测电池芯体的内外侧温度以及内外侧温度对应的加热片功率进行数据拟合，计算待测电池芯体的导热系数。

在一个实施例中，装置还可以包括：

计算模块，用于通过如下公式计算待测电池芯体的导热系数：

其中，λ为待测电池芯体的导热系数，q为加热片的功率，l为待测电池芯体的厚度，a为待测电池芯体的平面横截面积，δt为内外侧温度差值。

在一个实施例中，装置还可以包括：

平面横截面积确定模块，用于确定加热片的平面横截面积大于待测电池芯体的平面横截面积的80％。

关于测量锂离子电池电芯导热系数的装置的具体限定可以参见上文中对于测量锂离子电池电芯导热系数的方法的限定，在此不再赘述。上述测量锂离子电池电芯导热系数的装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302、通信接口(communicationsinterface)303和通信总线304，其中，处理器301，存储器302，通信接口303通过通信总线304完成相互间的通信。处理器301可以调用存储器302中的逻辑指令，以执行如下方法：选取两块待测电池芯体，测量所述待测电池芯体的属性；在两块所述待测电池芯体之间放置加热片，并将两块所述待测电池芯体与所述加热片叠放，在对应的叠放方向上包裹导热防护面板，在其他方向上包裹绝热防护材质；将所述两块待测电池芯体放置于冷板之间，设定冷板温度，并静置所述待测电池芯体直至温度恒定；调节若干次所述加热片的功率，并在每次调节后静置所述待测电池芯体直至所述待测电池芯体进入稳定温度梯度状态，记录若干组所述稳定温度梯度状态时所述待测电池芯体的内外侧温度；通过所述属性、若干组所述待测电池芯体的内外侧温度以及内外侧温度对应的加热片功率进行数据拟合，计算所述待测电池芯体的导热系数。

此外，上述的存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：选取两块待测电池芯体，测量所述待测电池芯体的属性；在两块所述待测电池芯体之间放置加热片，并将两块所述待测电池芯体与所述加热片叠放，在对应的叠放方向上包裹导热防护面板，在其他方向上包裹绝热防护材质；将所述两块待测电池芯体放置于冷板之间，设定冷板温度，并静置所述待测电池芯体直至温度恒定；调节若干次所述加热片的功率，并在每次调节后静置所述待测电池芯体直至所述待测电池芯体进入稳定温度梯度状态，记录若干组所述稳定温度梯度状态时所述待测电池芯体的内外侧温度；通过所述属性、若干组所述待测电池芯体的内外侧温度以及内外侧温度对应的加热片功率进行数据拟合，计算所述待测电池芯体的导热系数。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。