CN111289908A - 一种锂电池发热功率测算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂电池发热功率测算方法，包括：制作绝热箱，绝热箱由下箱体、箱盖和用于放置锂电池的支架构成，下箱体内设有温度传感器探头；计算绝热箱内空气质量m空气，查表得空气比热容Cp空气，测量待测锂电池质量m电池，获取锂电池比热容Cp电池；将锂电池放入绝热箱，连接锂电池到充放电柜，利用温度传感器探头测量锂电池温度T电池和箱内空气温度T空气，将箱盖与下箱体进行密封；开启充放电柜先后进行1C充电和1C放电，记录充、放电过程中温度和容量数据；将温度数据对时间进行微分，得锂电池温度变化率dT电池/dt与箱内空气温度变化率dT空气/dt；再根据锂电池热量转移特征计算锂电池发热功率。本发明能够准确计算锂电池充放电发热功率。
Description
技术领域
本发明专利涉及锂电池热管理技术领域，尤其是指一种锂电池发热功率测算方法。
背景技术
锂离子电池的性能和寿命对温度非常敏感，而锂电池工作过程中的产热率是影响锂电池温度的重要因素，因此获取锂电池发热功率对电池热管理具有重要意义。目前准确测量锂电池发热功率主要依靠绝热加速量热仪，该设备可调控环境温度与电池表面温度一致，从而防止锂电池对外散热，进而根据电池温升准确获取电池产热功率。但是，绝热加速量热仪通常价格较高，仅重点科研院所或计量检测研究院有配备。对于大多数从事锂电研发设计的企业而言，当需要检测不同型号锂电池在不同倍率充放电的产热功率时，委外检测成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种成本更低的锂电池发热功率测算方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种锂电池发热功率测算方法，包括以下步骤，
S100、制作绝热箱，所述绝热箱由下箱体、箱盖和用于放置锂电池的支架构成，所述下箱体内部设有温度传感器探头；
S200、计算绝热箱内空气质量m空气，查表得空气比热容Cp空气，测量待测锂电池质量m电池，从电池生产厂家获取锂电池比热容Cp电池；
S300、将锂电池放入绝热箱，连接锂电池到充放电柜，利用温度传感器探头测量锂电池温度T电池和箱内空气温度T空气，将箱盖与下箱体进行密封；
S400、开启充放电柜先后进行1C充电和1C放电，记录充、放电过程中温度和容量数据；
S500、将温度数据对时间进行微分，得锂电池温度变化率dT电池/dt与箱内空气温度变化率dT空气/dt；再根据锂电池热量转移特征计算锂电池发热功率。
进一步的，绝热箱所用材料为厚度不小于80mm的岩棉板。
进一步的，所述用于放置锂电池的支架为条状岩棉支架。
进一步的，所述步骤S100中，所述下箱体设有开孔，用于充放电线和与温度传感器探头连接的温度采集线紧配通过。
进一步的，所述步骤S200中，计算绝热箱内空气质量m空气的过程包括，测量绝热箱内尺寸，根据绝热箱内尺寸计算绝热箱容积，减去待测锂电池体积得到箱内空气体积，再乘以空气密度得到箱内空气质量m空气。
进一步的，所述步骤S100中，温度传感器探头不少于5路，其中4路用于检测绝热箱内空气温度值，剩余的温度传感器探头用于检测箱内锂电池的温度值。
进一步的，所述温度传感器探头中，两路温度传感器探头悬空置于箱内底部，两路温度传感器探头悬空置于箱内顶部，剩余温度传感器探头贴至锂电池侧面中部。
进一步的，所述步骤S300中，箱内空气温度T空气取箱内4路温度传感器探头测量温度值的平均值。
进一步的，所述步骤S500中，锂电池热量转移特征为锂电池充、放电过程产生的热量仅加热电池和箱内空气，锂电池发热功率计算公式为：
P＝Cp电池*m电池*dT电池/dt+Cp空气*m空气*dT空气/dt。
进一步的，所述步骤S300中，箱盖与下箱体之间通过胶带密封。
本发明的有益效果在于：利用简易自制绝热箱提供绝热环境，通过采集锂电池的电池温升和箱内空气温升数据，计算出锂电池的热功率，该过程耗费的成本低，计算出来的锂电池的热功率误差小、准确率高，能为锂电池热管理提供重要依据。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构。
图1为本发明实施例的锂电池发热功率测算方法流程图；
图2为本发明实施例的锂电池发热功率测算场景示意图；
图3为本发明实施例的锂电池充电发热功率对比曲线图；
图4为本发明实施例的锂电池放电发热功率对比曲线图；
其中，10-下箱体、20-支架、30-锂电池、41-第一温度传感器探头、42-第二温度传感器探头、43-第三温度传感器探头、44-第四温度传感器探头、45-第五温度传感器探头、50-充放电线。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1所示，本发明的实施例为：一种锂电池发热功率测算方法，包括以下步骤，
S100、制作绝热箱，所述绝热箱由下箱体10、箱盖和用于放置锂电池30的支架20构成，所述下箱体10内部设有温度传感器探头；
本步骤中，绝热箱所用材料为厚度不小于80mm的岩棉板，实现箱内外绝热；用于放置锂电池30的支架20为条状岩棉支架20，尽量减少待测电池与箱体的接触面积，降低传热以便提高测算准确度；下箱体10设有开孔，用于充放电线50和与温度传感器探头连接的温度采集线紧配通过；温度传感器探头不少于5路，其中4路用于检测绝热箱内空气温度值，剩余的温度传感器探头用于检测箱内锂电池30的温度值；温度传感器探头中，两路温度传感器探头悬空置于箱内底部，两路温度传感器探头悬空置于箱内顶部，剩余温度传感器探头贴至锂电池30侧面中部。如图2所示，第一温度传感器探头41贴至所述锂电池30侧面中部，测量电池温度；第二温度传感器探头42及第三温度传感器探头43悬空置于箱内顶部，测量箱内顶部空气温度；第四温度传感器探头44及第五温度传感器探头45悬空置于箱内底部，测量箱内底部空气温度。
S200、计算绝热箱内空气质量m空气，查表得空气比热容Cp空气，测量待测锂电池30质量m电池，从电池生产厂家获取锂电池30比热容Cp电池；
本步骤中，计算绝热箱内空气质量m空气的过程包括，测量绝热箱内尺寸，根据绝热箱内尺寸计算绝热箱容积，减去待测锂电池30体积得到箱内空气体积，再乘以空气密度得到箱内空气质量m空气。
S300、将锂电池30放入绝热箱，连接锂电池30到充放电柜，利用温度传感器探头测量锂电池30温度T电池和箱内空气温度T空气，将箱盖与下箱体10进行密封；
本步骤中，箱内空气温度T空气取箱内4路温度传感器探头测量温度值的平均值，箱盖与下箱体10之间通过胶带密封。如图2所示，T电池和T空气分别为锂电池30和箱内空气温度，并且T电池取第一温度传感器探头41温度检测值；T空气取第二温度传感器探头42、第三温度传感器探头43、第四温度传感器探头44及第五温度传感器探头45温度检测值的平均温度。
S400、开启充放电柜先后进行1C充电和1C放电，记录充、放电过程中温度和容量数据；
S500、将温度数据对时间进行微分，得锂电池30温度变化率dT电池/dt与箱内空气温度变化率dT空气/dt；再根据锂电池30热量转移特征计算锂电池30发热功率。
本步骤中，锂电池30热量转移特征为锂电池30充、放电过程产生的热量仅加热电池和箱内空气，锂电池30发热功率计算公式为：
P＝Cp电池*m电池*dT电池/dt+Cp空气*m空气*dT空气/dt。
本发明的有益效果在于：利用简易自制绝热箱提供绝热环境，通过采集锂电池的电池温升和箱内空气温升数据，计算出锂电池的热功率，该过程耗费的成本低，计算出来的锂电池的热功率误差小、准确率高，能为锂电池热管理提供重要依据。具体如图3，图4所示，分别按本发明所述测算办法得到的锂电池1C充、放电过程发热功率与同型号锂电池在相同工况下采用绝热加速量热仪测得的发热功率对比曲线图，图中“锂电池SOC”为充放电柜记录的电池当前电量与标称容量的比值，图中“基于本发明的锂电池发热功率测算偏差”为本发明测算锂电池发热功率偏离基于绝热加速量热仪得到锂电池发热功率的百分比。从图中可以看到，二者最大误差不超过5％，证明本发明可准确计算出锂电池发热功率。
此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。
此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种锂电池发热功率测算方法，其特征在于：包括以下步骤，
S100、制作绝热箱，所述绝热箱由下箱体、箱盖和用于放置锂电池的支架构成，所述下箱体内部设有温度传感器探头；
S200、计算绝热箱内空气质量m空气，查表得空气比热容Cp空气，测量待测锂电池质量m电池，从电池生产厂家获取锂电池比热容Cp电池；
S300、将锂电池放入绝热箱，连接锂电池到充放电柜，利用温度传感器探头测量锂电池温度T电池和箱内空气温度T空气，将箱盖与下箱体进行密封；
S400、开启充放电柜先后进行1C充电和1C放电，记录充、放电过程中温度和容量数据；
S500、将温度数据对时间进行微分，得锂电池温度变化率dT电池/dt与箱内空气温度变化率dT空气/dt；再根据锂电池热量转移特征计算锂电池发热功率。
2.如权利要求1所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：绝热箱所用材料为厚度不小于80mm的岩棉板。
3.如权利要求2所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：所述用于放置锂电池的支架为条状岩棉支架。
4.如权利要求3所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：所述步骤S100中，所述下箱体设有开孔，用于充放电线和与温度传感器探头连接的温度采集线紧配通过。
5.如权利要求1所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：所述步骤S200中，计算绝热箱内空气质量m空气的过程包括，测量绝热箱内尺寸，根据绝热箱内尺寸计算绝热箱容积，减去待测锂电池体积得到箱内空气体积，再乘以空气密度得到箱内空气质量m空气。
6.如权利要求1所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：所述步骤S100中，温度传感器探头不少于5路，其中4路用于检测绝热箱内空气温度值，剩余的温度传感器探头用于检测箱内锂电池的温度值。
7.如权利要求6所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：所述温度传感器探头中，两路温度传感器探头悬空置于箱内底部，两路温度传感器探头悬空置于箱内顶部，剩余温度传感器探头贴至锂电池侧面中部。
8.如权利要求6所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：所述步骤S300中，箱内空气温度T空气取箱内4路温度传感器探头测量温度值的平均值。
9.如权利要求1所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：所述步骤S500中，锂电池热量转移特征为锂电池充、放电过程产生的热量仅加热电池和箱内空气，锂电池发热功率计算公式为：
P＝Cp电池*m电池*dT电池/dt+Cp空气*m空气*dT空气/dt。
10.如权利要求1所述的锂电池发热功率测算方法，其特征在于：所述步骤S300中，箱盖与下箱体之间通过胶带密封。
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