CN108896930A - 一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法 - Google Patents
一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108896930A CN108896930A CN201810995043.6A CN201810995043A CN108896930A CN 108896930 A CN108896930 A CN 108896930A CN 201810995043 A CN201810995043 A CN 201810995043A CN 108896930 A CN108896930 A CN 108896930A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium ion
- ion battery
- measured
- battery
- total yield
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 107
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 102
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 131
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 131
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 35
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 20
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 6
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 3
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，以及根据上述总产热功率通式，结合仿真软件评估锂离子电池温升情况的方法，通过锂电池的总产热功率和直流内阻，结合Bernardi经验公式，得出锂电池的总产热功率通式，然后以所得总产热功率通式为基础，利用仿真方法快速计算锂电池在充放电过程中的温升情况。本发明中提供的评估方法以常规的充放电方式为基础，操作简单易行；能够反映锂电池充放电的温升情况，准确度高；能够快速计算得出锂电池充放电的温升情况，效率高；在实际使用过程中不用对每种工况下的锂电池进行实验，在工程上具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池测试领域，具体涉及一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法。
背景技术
锂电池在正常的充放电过程中，由于内部阻抗以及化学反应会不断产生热量，产生的热量一部分提升电池本身的温度，另一部分散失到空气中。温升能够反映锂电池在使用过程中的性能情况，因此，电池使用者对电池的温升情况较为关注。目前传统的温升监控方法是通过实验测量锂电池表面的温度来判断电池的温升情况，测量表面温度不能准确反映出电池内部的实际状况，不能准确提供电池内部的温升数据，使得所得出的温升状况与电池实际情况相差较大；同时实验测试过程中实验条件不同，得出的温升状况一致性较差，不能准确反映锂电池的实际使用情况，按照上述方法提供的温升情况会对电池使用者产生一定的误导，使电池使用者不能准确判断电池的温升情况，进而使电池使用者对锂电池的安全使用不能准确把握。
在测量锂电池温升过程中，绝热条件是一种理想状态，其表示测试环境边界无热量的进入与散去，在绝热条件下进行锂电池温升测试，具有较好的准确性，能够反映锂电池使用过程中电池内部的实际情况。目前对锂电池进行绝热温升测试的是ARC测试，ARC测试结果准确，具有良好的稳定性，能为电池使用者提供准确的温升参考。但是目前ARC测试存在测试设备昂贵且测试费用高的问题，如果在电池研发过程中每款电池都进行ARC测试，需要耗费大量的时间成本和费用成本；另一方面，ARC测试具有一定的专业性，对测试者的操作技能要求较高，专业技能不足的操作人员难以将测试误差稳定在允许的范围，甚至在测试过程中会出现操作失误导致结果错误的问题。ARC测试没有给出电池产热功率的统一计算公式，每种工况下都需要进行测试，这样使得ARC测试在时效和成本方面面临着很大的挑战。因此，在目前情况下，ARC测试不具备研发过程的适用性。
开发一种在常规实验条件下能够测试锂电池温升情况的方法，对于电池的设计和使用均具有重要的意义。通过实验数据建立反应电池温升情况的数学模型，然后对电池的温升情况进行评估，是开发者常用的技术手段。如申请号为201510547525.1名为《一种锂离子电池内部温度监测方法》的中国发明专利，公开了一种锂离子电池内部温度的监测方法，具体方法为：步骤（1），获取电池表面温度变化曲线；步骤（2），建立基于可变产热速率的锂电池电热耦合模型；步骤（3），对电池放电过程温升变化进行仿真；步骤（4），通过实测温度变化曲线和仿真曲线进行比较，优化、验证电热耦合模型；步骤（5），分析电池内部与表面温度、放电电流以及放电深度的影响，构建电池内部温度模型；步骤（6），依据步骤（5）中的模型对电池内部温度进行实施监测。该方法估算误差小，能较好地满足生产和使用过程中对电池内部温度实时监测的需求。申请号为201711057755.5名为《一种锂离子电池热分析方法》的中国发明专利，公开了一种锂离子电池热分析方法，具体方法为：步骤（1），对电芯进行HPPC电性能测试；步骤（2），搭建电芯等效电路模型，绘制电芯的发热功率MAP图；步骤（3），获取电池模拟温升曲线；步骤（4），对电芯进行充放电实验，获取实际温升曲线；步骤（5），对比模拟温升曲线和实际温升曲线，修正电芯等效电路模型，然后对锂离子电池进行充放电热分析。该方法通过模型的建立和修正，提高分析结果的准确性，用于锂离子电池充放电过程的热分析。
开发人员对锂电池的温升评估做了大量的工作，也提出了一些适用于评估锂电池温升情况的方法，但是还存在着测试方法复杂，成本较高的问题，进一步寻求结果准确、操作简单、成本较低，且适用性广的锂电池温升评估方法对锂电池的设计和使用具有积极的指导意义。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，以及根据上述总产热功率通式，结合仿真软件评估锂离子电池温升情况的方法，通过锂电池的总产热功率和直流内阻，结合Bernardi经验公式，得出锂电池的总产热功率通式，然后以所得总产热功率通式为基础，利用仿真方法快速计算锂电池的温升情况。本发明中提供的评估方法以常规的充放电方式为基础，操作简单易行；能够反映锂电池充放电的温升情况，准确度高；能够快速计算得出锂电池在充放电过程中的温升情况，效率高；在实际使用过程中不用对每种工况下的锂电池进行实验，在工程上具有广泛的适用性。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明提供了一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，包括如下步骤：
步骤一：将待测锂离子电池进行恒流充电或恒流放电，然后静置，测量所述恒流充电或恒流放电过程和所述静置过程中所述待测锂离子电池表面的温度；
步骤二：计算所述恒流充电或恒流放电过程中的平均产热功率，计算所述静置过程中的平均散热功率，将所述平均产热功率与所述平均散热功率相加，得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率；
步骤三：测试所述待测锂离子电池的直流内阻；
步骤四：根据如式Ⅰ形式的Bernardi公式，结合所述总产热功率和所述直流内阻，计算所述待测锂离子电池的温熵系数dU/dT，然后得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率通式；
q=(I/V)×[IR+T(dU/dT)] 式Ⅰ
其中，式Ⅰ中，q为所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率，I为所述待测锂离子电池恒流充电或恒流放电的电流，V为所述待测锂离子电池电芯的体积，R为所述待测锂离子电池的直流内阻，T为所述待测锂离子电池的初始温度，dU/dT为所述待测锂离子电池的温熵系数。
电池从制造到使用过程中，温升是最为关注的因数之一，温升情况反映了电池内部的实际情况，是电池设计和判断电池性能的标准之一。引起电池温升的主要来源是电池内部阻抗和电化学反应，充放电过程中两者的作用产生热功率，引起电池温升的现象。本发明中采用常规实验测温方法，结合Bernardi公式，建立锂电池产热模型，得到锂电池的绝热产热通式，利用仿真软件评估不同倍率充放电情况下锂电池的产热功率，得出锂电池在充放电过程中的温升情况。
本发明中温升评估方法能用来评估锂电池充电或放电过程的温升情况，评估锂离子电池充电过程的温升情况时，步骤二中所述平均产热功率为所述恒流充电过程中所述待测锂离子电池的平均产热功率。评估所述待测锂离子电池放电过程的温升情况时，步骤二中所述平均产热功率为所述恒流放电过程中所述待测锂离子电池的平均产热功率。
利用充放电柜对锂离子电池进行充放电，充放电模式采用恒流充电-静置或恒流放电-静置工步。
锂电池在充放电过程中，产热功率一部分提高电池温度，另一部分散失到环境中；锂电池在静置阶段，只存在向外散热，根据锂电池充放电过程和静置过程中温度随时间的变化情况，结合锂电池电芯的比热容Cp，以及锂电池电芯的质量m、体积V等物理参数，分别计算得出锂电池在充放电过程中的平均产热功率和静置过程中的平均散热功率，将上述平均产热功率和平均散热功率相加，即得出锂离子电池充电或放电与静置过程的总产热功率q。
根据Bernardi公式，Bernardi公式为q=(I/V)×[IR+T(dU/dT)]，在上述公式中，锂电池的总产热功率考虑两项因素，一项是锂电池的直流内阻影响，另一项是电化学反应过程，电化学反应过程可由I×T×(dU/dT)求得，但是由于自放电的原因，温熵系数dU/dT很难进行准确测量，因此采用反推的方式计算温熵系数dU/dT。即结合锂电池的总产热功率q和直流内阻R，推算出锂电池的温熵系数dU/dT，然后得出所述待测锂离子电池的总产热功率通式，最后结合仿真软件，评估所述待测锂离子电池充放电过程中的温升情况。
为了说明本发明中锂电池充电或放电与静置过程总产热功率的计算过程，参照附图1进行说明。对方形三元锂离子电池，采用不同的放电倍率进行恒流放电，将电压为4.2V的锂电池恒流放电至2.8V，然后进行静置，静置时间为1h，得到的恒流放电、静置过程中锂电池温度与时间的关系如附图1所示。由附图1可知，在不同的放电倍率下，锂电池的温度先升高后降低，根据放电过程和静置过程温度变化的情况，结合锂电池电芯的比热容Cp、质量m，即可计算出锂电池在放电过程中的平均产热功率和静置过程中的平均散热功率，将平均产热功率和平均散热功率相加，即得出锂离子电池放电与静置过程的总产热功率。
本发明中锂电池温升评估方法对不同型号、不同尺寸的锂电池均具有较好的适用性，工程上适用范围广，待测电池可以为圆柱形锂电池、方形锂电池、软包装电池、铝壳电池等等。
锂离子电池在充电过程中，温度变化情况与放电过程相似，同样可以根据温度变化情况，结合锂电池电芯的比热容Cp、质量m，计算出锂电池在充电过程中的平均产热功率和静置过程中的平均散热功率，将平均产热功率和平均散热功率相加，即得出锂离子电池充电与静置过程的总产热功率。即本发明中温升评估方法对于锂电池的充电过程和放电过程均适用。
进一步地，所述待测锂离子电池采用保温材料包裹，置于密封环境中进行测试。保温材料优选为保温棉。将锂电池用保温材料包裹，在密封环境中进行测试，能够减小外界环境对温度测试的干扰，提高温度测试的稳定性和准确性。
进一步地，所述静置时间为30-90min。选用合适的静置时间使得锂电池在静置过程中电化学反应稳定，静置时间太短则电池内部还处于反应程度较高的情况，不能准确得出锂电池的温度变化情况；静置时间太长则使测试时间延长，降低测试效率。
进一步地，所述待测锂离子电池的平均产热功率按式Ⅱ进行计算；
qd=Cp×m×(△T d /△t d ) 式Ⅱ
其中，式Ⅱ中，qd为所述待测锂离子电池的平均产热功率，Cp为所述待测锂离子电池电芯的比热容，m为所述待测锂离子电池电芯的质量，△T d 为所述恒流充电或恒流放电过程中所述待测锂离子电池的温度变化值，△t d 为所述待测锂离子电池温度变化△T d 所用的时间。当评估锂电池的充电过程时，△T d 为锂电池恒流充电过程中的温度变化值；当评估锂电池的放电过程时，△T d 为锂电池恒流放电过程中的温度变化值。
进一步地，所述待测锂离子电池的平均散热功率按式Ⅲ进行计算；
qs=Cp×m×(△T s /△t s ) 式Ⅲ
其中，式Ⅲ中，qs为所述待测锂离子电池的平均散热功率，Cp为所述待测锂离子电池电芯的比热容，m为所述待测锂离子电池电芯的质量，△T s 为所述静置过程中所述待测锂离子电池的温度变化值，△t s 为所述待测锂离子电池温度变化△T s 所用的时间。
锂电池的平均产热功率qd、平均散热功率qs，结合锂电池电芯比热容Cp、电芯质量m和温度变化情况，采用常规计算方法即可，计算方法简单、计算结果准确，能够提高评估方法的操作性和适用性。
进一步地，所述直流内阻测试方法为HPPC测试。采用常规HPPC测试方法，选择10s脉冲计算锂电池的直流内阻，测试方法简便成熟。
进一步地，所述直流内阻为所述待测锂离子电池荷电状态为10%-100%时的直流内阻。锂电池使用过程荷电状态一般为10%以上，当荷电状态小于10%时，直流内阻突变较大，无法准确反映电池内部的实际情况。本发明中发明人发现，在锂电池型号、温度相同的情况下，锂离子电池不同电流的直流内阻基本一致，并且荷电状态为10%-100%时直流内阻的平均值与荷电状态为50%时的直流内阻相当；同时，目前电池使用者一般都是依据50%时的直流内阻来表征电池的性能。因此本发明中优选荷电状态为50%时的直流内阻作为计算基础，能够简化计算模型和计算方法，同时能够客观反映锂电池的工作情况。
进一步地，计算所述待测锂离子电池充电过程的总产热功率时，所述温熵系数dU/dT取正值；计算所述待测锂离子电池放电过程的总产热功率时，所述温熵系数dU/dT取负值。Bernardi公式针对不同的使用条件能够等效转化出不同的形式，由于在充放电过程中，锂电池的温度变化曲线相似，不同之处在于，充电过程中，锂电池的电压与时间呈正相关，放电过程中锂电池的电压与时间呈负相关，即温熵系数dU/dT的变化趋势不同，当计算锂电池恒流充电与静置过程的总产热功率时，温熵系数dU/dT取正值；当计算锂电池恒流放电与静置过程的总产热功率时，温熵系数dU/dT取负值，然后得出恒流充电或恒流放电与静置过程中锂电池总产热功率的通式。
本发明还提供了一种锂离子电池温升评估方法，根据上述锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率通式，结合仿真软件，评估所述待测锂离子电池的温升情况，该温升评估方法适用于评估所述待测锂离子电池在充电或放电过程中的温升情况。
本发明具有以下优点：
1. 本发明中采用常规的温度测试方法，结合Bernardi公式，建立锂电池总产热功率的计算通式，采用仿真软件对锂电池温升情况进行评估，操作简单易行，评估结果准确，能够反映锂电池的真实情况。
2. 本发明中锂电池温升评估方法得出池总产热功率的计算通式即可对锂电池在不同充放电倍率下的温升情况进行评估，评估时间短，效率高。
3. 本发明中锂电池温升评估方法对不同型号、不同尺寸的锂电池均具有较好的适用性，工程适用范围广，适用于圆柱形锂电池、方形锂电池、软包装电池、铝壳电池等等。
附图说明
图1为本发明中待测锂离子电池温度随时间的变化曲线。
图2为本发明中待测锂离子电池温度随时间的变化曲线。
图3为本发明中待测锂离子电池直流内阻测试图。
图4为本发明中待测锂离子电池以1C放电时温度随时间的变化曲线。
图5为本发明中待测锂离子电池以1C放电时电池内部温度分布云图。
图6为本发明中待测锂离子电池以2C放电时温度随时间的变化曲线。
图7为本发明中待测锂离子电池以2C放电时电池内部温度分布云图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
本实施例中待测锂离子电池采用本公司生产的2714891-45AH型锂离子电池，电芯体积V为363636mm3，电芯质量m为835g，电芯比热容Cp为1.012kJ/(kg·K)将待测锂离子电池用保温棉包裹，在密封环境下进行实验。
实施例1
对本实施例中待测锂离子电池放电过程进行温升评估，评估方法为：
步骤一：将待测锂离子电池依次进行恒流放电、静置，所述恒流放电、静置过程中测量所述待测锂离子电池表面的温度。
恒流放电以4C电流放电994s，静置时间为3542s（59min）。恒流放电、静置过程中锂电池温度随时间的变化曲线如附图2所示。
步骤二：计算所述恒流放电过程中所述待测锂离子电池的平均产热功率，计算所述静置过程中所述待测锂离子电池的平均散热功率，将所述平均产热功率与所述平均散热功率相加，得出所述待测锂离子电池的总产热功率。
平均产热功率：根据公式qd=Cp×m×(△T d /△t d )，式中Cp为1.012kJ/(kg·K)，m为835g，△T d 为27.8℃，△t d 为994s，所得平均产热功率qd为23.633w；
平均散热功率：根据公式qs=Cp×m×(△T s /△t s )，式中Cp为1.012kJ/(kg·K)，m为835g，△T s 为20.9℃，△t s 为3542s，所得平均产热功率qd为4.986w；
总产热功率：q=qd+qs=28.619w。
步骤三：测试所述待测锂离子电池的直流内阻。
本实施例中采用HPPC脉冲10s测试锂电池50%荷电状态下在常温下的直流内阻，充放电电流均为1C，直流内阻测试图如附图3所示，取放电的平均直流内阻为0.9523mΩ。
步骤四：根据如式Ⅰ形式的Bernardi公式，结合所述总产热功率和所述直流内阻，计算所述待测锂离子电池的温熵系数dU/dT，然后得出所述待测锂离子电池的总产热功率通式；
q=(I/V)×[IR+T(dU/dT)] 式Ⅰ
其中，式Ⅰ中，q为待测锂离子电池的总产热功率28.619w，I为待测锂离子电池恒流放电的电流4C，V为待测锂离子电池电芯的体积0.363636×10-6m3，R为待测锂离子电池的直流内阻0.9523mΩ，T为待测锂离子电池的温度30℃，dU/dT为待测锂离子电池的温熵系数dU/dT为-0.0399。
步骤五：根据步骤四中所述待测锂离子电池的总产热功率通式，结合CFD仿真软件，评估所述待测锂离子电池的温升情况；
所述待测锂离子电池的总产热功率通式为：q=(I/V)×[0.9523I-0.0399T] ×10-3，根据所得总产热功率通式，结合CFD仿真软件，得到锂电池温度随时间的变化曲线以及电池内部的温度分布云图，即可评估所述待测锂离子电池在不同放电倍率下的温升情况。
结合本实施例中锂电池的总产热功率通式，以1C的电流进行放电时，锂电池的温度随时间的变化曲线如附图4所示，温度分布云图如附图5所示。由附图4可以快速预测锂电池以1C放电时的温升情况，由附图5可以得到锂电池以1C放电时内部的温度分布情况。
结合本实施例中锂电池的总产热功率通式，以2C的电流进行放电时，锂电池的温度随时间的变化曲线如附图6所示，温度分布云图如附图7所示。由附图6可以快速预测锂电池以2C放电时的温升情况，由附图7可以得到锂电池以2C放电时内部的温度分布情况。即本实施例中利用锂电池的总产热功率通式，结合CFD仿真软件，能够快速预测锂离子电池的温升情况，能够得到锂电池在不同放电倍率下电池内部温度的分布情况。
实施例2
对本实施例中待测锂离子电池放电过程进行温升评估，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于，恒流放电前电池温度为30℃，恒流放电过程放电电流为5C，恒流放电600s后，锂电池温度为50.3℃，静置时间为3542s（59min），静置后温度为34.2℃。
计算平均产热功率qd为28.590w；平均散热功率qs为1.002w；总产热功率q为29.592w。直流内阻为0.9523mΩ。根据Bernardi公式计算所得温熵系数dU/dT为-0.0870。
本实施例中所述待测锂离子电池的总产热功率通式为：q=(I/V)×[0.9523I-0.0870T] ×10-3，根据所得总产热功率通式，结合CFD仿真软件，即可评估所述待测锂离子电池在不同放电倍率下的温升情况。
实施例3
对本实施例中待测锂离子电池充电过程进行温升评估，评估方法为：
恒流充电前电池的温度为30℃，恒流充电以2C电流充电30min，恒流充电后温度为45.7℃；静置时间为60min，静置后锂电池温度为32.8℃。
计算平均产热功率qd为7.370w；平均散热功率qs为3.028w；总产热功率q为10.398w。直流内阻为0.9523mΩ。充电过程温熵系数dU/dT取正值，根据Bernardi公式计算所得温熵系数dU/dT为0.0005。
本实施例中所述待测锂离子电池的总产热功率通式为：q=(I/V)×[0.9523I+0.0005T] ×10-3，根据所得总产热功率通式，结合CFD仿真软件，即可评估所述待测锂离子电池在不同充电倍率下的温升情况。
实施例4
对本实施例中待测锂离子电池充电过程进行温升评估，评估方法为：
恒流充电前电池的温度为30℃，恒流充电以3C电流充电30min，恒流充电后温度为49.7℃；静置时间为60min，静置后锂电池温度为35.2℃。
计算平均产热功率qd为9.248w；平均散热功率qs为3.404w；总产热功率q为12.652w。直流内阻为0.9523mΩ。充电过程温熵系数dU/dT取正值，根据Bernardi公式计算所得温熵系数dU/dT为0.0186。
本实施例中所述待测锂离子电池的总产热功率通式为：q=(I/V)×[0.9523I+0.0186T] ×10-3，根据所得总产热功率通式，结合CFD仿真软件，即可评估所述待测锂离子电池在不同充电倍率下的温升情况。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将待测锂离子电池进行恒流充电或恒流放电，然后静置，测量所述恒流充电或恒流放电过程和所述静置过程中所述待测锂离子电池表面的温度；
步骤二：计算所述恒流充电或恒流放电过程中的平均产热功率，计算所述静置过程中的平均散热功率，将所述平均产热功率与所述平均散热功率相加，得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率；
步骤三：测试所述待测锂离子电池的直流内阻；
步骤四：根据如式Ⅰ形式的Bernardi公式，结合所述总产热功率和所述直流内阻，计算所述待测锂离子电池的温熵系数dU/dT，然后得出所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率通式；
q=(I/V)×[IR+T(dU/dT)] 式Ⅰ
其中，式Ⅰ中，q为所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率，I为所述恒流充电或恒流放电的电流，V为所述待测锂离子电池电芯的体积，R为所述待测锂离子电池的直流内阻，T为所述待测锂离子电池的初始温度，dU/dT为所述待测锂离子电池的温熵系数。
2.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述待测锂离子电池采用保温材料包裹，置于密封环境中进行温度测量。
3.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述静置时间为30-90min。
4.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述待测锂离子电池的平均产热功率按式Ⅱ进行计算；
qd=Cp×m×(△T d /△t d ) 式Ⅱ
其中，式Ⅱ中，qd为所述待测锂离子电池的平均产热功率，Cp为所述待测锂离子电池电芯的比热容，m为所述待测锂离子电池电芯的质量，△T d 为所述恒流充电或恒流放电过程中所述待测锂离子电池的温度变化值，△t d 为所述待测锂离子电池温度变化△T d 所用的时间。
5.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述待测锂离子电池的平均散热功率按式Ⅲ进行计算；
qs=Cp×m×(△T s /△t s ) 式Ⅲ
其中，式Ⅲ中，qs为所述待测锂离子电池的平均散热功率，Cp为所述待测锂离子电池电芯的比热容，m为所述待测锂离子电池电芯的质量，△T s 为所述静置过程中所述待测锂离子电池的温度变化值，△t s 为所述待测锂离子电池温度变化△T s 所用的时间。
6.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述直流内阻测试方法为HPPC测试。
7.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：所述直流内阻为所述待测锂离子电池荷电状态为10%-100%时的直流内阻。
8.如权利要求1所述锂离子电池总产热功率通式的计算方法，其特征在于：计算所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程的总产热功率时，所述温熵系数dU/dT取正值；计算所述待测锂离子电池恒流放电与静置过程的总产热功率时，所述温熵系数dU/dT取负值。
9.一种锂离子电池温升评估方法，其特征在于：根据如权利要求1至8任一项中所述待测锂离子电池恒流充电与静置过程或恒流放电与静置过程的总产热功率通式，结合仿真软件，评估所述待测锂离子电池的温升情况。
10.如权利要求9所述锂离子电池温升评估方法，其特征在于：所述温升评估方法适用于评估所述待测锂离子电池在充电或放电过程中的温升情况。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810995043.6A CN108896930A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810995043.6A CN108896930A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108896930A true CN108896930A (zh) | 2018-11-27 |
Family
ID=64358625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810995043.6A Pending CN108896930A (zh) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108896930A (zh) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110174191A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-27 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | 确定电池模组的发热功率的方法和装置、介质、电子设备 |
| CN110212265A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-09-06 | 武汉科技大学 | 一种直流快充液冷电池***及其热管理方法 |
| CN110361662A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-22 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种锂离子电池温熵系数的测定方法 |
| CN110456274A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-15 | 清华大学 | 电池脉冲加热温升速率估计方法 |
| CN110687455A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-14 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种评估锂离子电池放热量的方法 |
| CN110816366A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 上海交通大学 | 适用于单体电池内部的温度估算方法、***、介质及设备 |
| CN111244568A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-06-05 | 西安建筑科技大学 | 电动汽车动力电池液冷***实时制冷量计算方法及其控制 |
| CN111722134A (zh) * | 2019-03-18 | 2020-09-29 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电***和终端设备 |
| CN111859600A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 上海电机学院 | 一种用于锂电池电池包的联合仿真优化设计方法 |
| CN112078427A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-15 | 北京嘀嘀无限科技发展有限公司 | 一种充电监控方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN112378951A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-19 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | 电池比热容的测试方法、电子设备和计算机可读存储介质 |
| CN113238150A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-10 | 哈尔滨工业大学 | 基于状态估计算法的电池实时发热功率获取方法 |
| CN113325327A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-31 | 上海工程技术大学 | 基于内阻测试的动力电池瞬态产热率的测算方法 |
| CN113359038A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-09-07 | 万向一二三股份公司 | 一种锂离子电池放电及其连接件产热验证方法 |
| CN113805073A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-17 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂电池***最大温升评估方法 |
| CN114374010A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-19 | 浙江大学嘉兴研究院 | 一种圆柱形锂离子电池产热量测量方法 |
| CN115447389A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-09 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电池安全监控***、电池总成及电动车辆 |
-
2018
- 2018-08-29 CN CN201810995043.6A patent/CN108896930A/zh active Pending
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111722134A (zh) * | 2019-03-18 | 2020-09-29 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电***和终端设备 |
| CN111722134B (zh) * | 2019-03-18 | 2021-08-24 | Oppo广东移动通信有限公司 | 电池的直流阻抗的测量方法和装置，充电***和终端设备 |
| CN111859600A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 上海电机学院 | 一种用于锂电池电池包的联合仿真优化设计方法 |
| CN110174191A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-27 | 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 | 确定电池模组的发热功率的方法和装置、介质、电子设备 |
| CN110212265A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-09-06 | 武汉科技大学 | 一种直流快充液冷电池***及其热管理方法 |
| CN110361662A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-22 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种锂离子电池温熵系数的测定方法 |
| CN110361662B (zh) * | 2019-07-16 | 2021-05-18 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种锂离子电池温熵系数的测定方法 |
| CN110456274A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-15 | 清华大学 | 电池脉冲加热温升速率估计方法 |
| CN110687455A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-14 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种评估锂离子电池放热量的方法 |
| CN110687455B (zh) * | 2019-10-12 | 2021-10-26 | 深圳市比克动力电池有限公司 | 一种评估锂离子电池放热量的方法 |
| CN110816366A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 上海交通大学 | 适用于单体电池内部的温度估算方法、***、介质及设备 |
| CN110816366B (zh) * | 2019-10-31 | 2022-12-09 | 上海交通大学 | 适用于单体电池内部的温度估算方法、***、介质及设备 |
| CN111244568A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-06-05 | 西安建筑科技大学 | 电动汽车动力电池液冷***实时制冷量计算方法及其控制 |
| CN111244568B (zh) * | 2020-01-10 | 2022-10-18 | 西安建筑科技大学 | 电动汽车动力电池液冷***实时制冷量计算方法及其控制 |
| CN112078427A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-15 | 北京嘀嘀无限科技发展有限公司 | 一种充电监控方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN112378951A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-19 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | 电池比热容的测试方法、电子设备和计算机可读存储介质 |
| CN112378951B (zh) * | 2020-10-23 | 2023-08-15 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | 电池比热容的测试方法、电子设备和计算机可读存储介质 |
| CN113359038A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-09-07 | 万向一二三股份公司 | 一种锂离子电池放电及其连接件产热验证方法 |
| CN113238150A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-10 | 哈尔滨工业大学 | 基于状态估计算法的电池实时发热功率获取方法 |
| CN113238150B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-10-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于状态估计算法的电池实时发热功率获取方法 |
| CN113325327A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-31 | 上海工程技术大学 | 基于内阻测试的动力电池瞬态产热率的测算方法 |
| CN113805073A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-17 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂电池***最大温升评估方法 |
| CN113805073B (zh) * | 2021-09-17 | 2023-11-03 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂电池***最大温升评估方法 |
| CN114374010A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-19 | 浙江大学嘉兴研究院 | 一种圆柱形锂离子电池产热量测量方法 |
| CN114374010B (zh) * | 2022-01-10 | 2023-08-01 | 浙江大学嘉兴研究院 | 一种圆柱形锂离子电池产热量测量方法 |
| CN115447389A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-09 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种电池安全监控***、电池总成及电动车辆 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108896930A (zh) | 一种采用总产热功率通式评估锂电池温升情况的方法 | |
| CN105206888B (zh) | 一种锂离子电池内部温度监测方法 | |
| CN106291378B (zh) | 一种电动汽车动力电池soh的测算方法 | |
| CN107121643B (zh) | 锂离子电池健康状态联合估计方法 | |
| CN104597402B (zh) | 车辆高压蓄电池的劣化判定装置及方法 | |
| CN104462847B (zh) | 一种电池内部温度实时预测方法 | |
| CN107015155B (zh) | 一种电动车电池soh的测算方法及装置 | |
| CN109900937B (zh) | 一种具有温度补偿功能的锂电池电荷状态估算方法 | |
| CN110426639B (zh) | 一种基于动态阻抗谱的锂离子电池寿命预测方法及*** | |
| CN111191366A (zh) | 一种基于液冷散热方式的动力电池温度预测模型及建模方法 | |
| CN109975713A (zh) | 一种考虑多因素影响的动力电池soh估算方法 | |
| CN106443472B (zh) | 一种新型的电动汽车动力电池soc估算方法 | |
| CN105866700B (zh) | 一种锂离子电池快速筛选的方法 | |
| CN105467328A (zh) | 一种锂离子电池荷电状态估计方法 | |
| CN109581064B (zh) | 测量电池低温直流电阻的方法、装置、介质 | |
| CN109541485A (zh) | 一种动力电池的soc估算方法 | |
| CN107884715A (zh) | 一种电池循环寿命检测方法 | |
| Feng et al. | A graphical model for evaluating the status of series‐connected lithium‐ion battery pack | |
| CN103293483A (zh) | 一种基于内阻测量的锂电池健康状况估计方法 | |
| CN109490790B (zh) | 采用补偿脉冲法的锂动力电池功率特性测试方法及装置 | |
| CN108829911A (zh) | 一种开路电压与soc函数关系优化方法 | |
| CN106597288A (zh) | 一种电源soc估算方法 | |
| CN106707029B (zh) | 一种动力电池内阻值计算方法和健康度确定方法及装置 | |
| CN110210147A (zh) | 估算电池健康状态的仿真装置及仿真方法 | |
| CN109901072A (zh) | 基于历史数据与实验室测试数据的退役电池参数检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |