[发明专利]一种圆柱形锂离子电池产热量测量方法

说明书

本发明提供了一种圆柱形锂离子电池产热量测量方法，涉及锂离子电池热管理技术领域。所述方法基于圆柱形电池内外温度测量，通过集总参数热模型计算产热量。本发明提供的测量方法测得的产热数据更接近锂离子电池的实际使用状况，并且可以测量锂离子电池高倍率运行下的产热量。本发明提供的测量方法所需成本较低，更经济方便。

技术领域

本发明涉及锂离子电池热管理技术领域，具体涉及一种圆柱形锂离子电池产热量测量方法。

背景技术

锂离子电池在电动汽车、航空航天和工业应用方面越来越受欢迎。锂离子电池具有能量密度高、功率因数高、循环寿命长、自放电率低、稳定性好、无记忆效应等优点。但是，工作温度对电池性能影响很大。由于化学反应、内阻和产生极化热，电池的内热不断积累。因此，在操作中需要电池热管理系统。由于电池热管理设计的需要，锂离子电池的产热量越来越受到重视。

目前，大多数电池热相关研究使用商用绝热量热仪(ARC)来测试电池的产热量。ARC配备了温度测量系统和加热控制系统用于营造绝热环境。当使用ARC对电池进行产热测量时，其工作原理是根据实时监测到的电池温度来控制腔体温度的上升，使电池与腔体之间不能进行热交换。因此产生的热量可以充分体现在电池本身的温升上，然后根据温升数据计算电池产热量。然而使用ARC只能测量电池在绝热条件下的产热量，这与通常有散热的电池实际使用场景有所不同。在绝热条件下，电池温度更容易升高，由于电池电化学系统的特性，温度对电池内阻有很大的影响，进而影响产热。因此ARC测量的产热结果在应用中可能存在较大偏差，例如在电动汽车的电池热管理设计中。此外由于ARC中电池的温升远远高于有散热的普通环境，电池在高倍率运行时的温度很容易超过安全温度上限。

发明内容

传统的锂离子电池产热量测量方法所采用的测试环境与电池实际使用场景差异较大，且较难测量电池高倍率运行时的产热量，此外通常测试成本昂贵。本发明目的在于提供了一种圆柱形锂离子电池产热量测量方法，方法新颖，克服了传统方法的弊端，在电池与外界环境存在换热的场景下，通过测量电池的内外温度，结合集总参数热模型进一步获得电池产热量，更接近电池的实际使用场景，且适用于测量高倍率运行下锂离子电池产热情况。

本发明的一种圆柱形锂离子电池产热量测量方法，具体方法为：

第一步，改造圆柱形锂离子电池，内嵌温度传感器用于测定电池内部温度，在电池外表面设置温度检测点用于测定电池表面温度；第二步，建立集总参数热模型，测量圆柱形锂离子电池表面温度与电池内部温度；

第三步，根据集总参数热模型计算获得圆柱形锂离子电池产热量。

作为本发明的优选方案，所述圆柱形电池表面温度为电池外表面中心点的温度，电池表面中心点位于圆柱形电池高度一半处。

作为本发明的优选方案，所述圆柱形电池内部温度为圆柱形电池中轴线中点位置的温度。

作为本发明的优选方案，建立集总参数热模型。模型表达式为：

其中，表示电池产热率；表示电池表面散热率；T_c表示电池内部温度；T_s表示电池表面温度；T_abm表示电池所处的环境温度；C_p表示电池热容；R_out表示电池外部换热热阻；R_in表示电池内部传热热阻。通过实验确定集总参数热模型中圆柱形锂离子电池内部传热热阻R_in与电池热容C_p。

作为本发明的优选方案，根据所测得圆柱形锂离子电池表面与内部温度计算获得产热量。