CN107450028A - 一种锂离子电池发热功率密度的计算方法 - Google Patents

一种锂离子电池发热功率密度的计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107450028A
CN107450028A CN201710605580.0A CN201710605580A CN107450028A CN 107450028 A CN107450028 A CN 107450028A CN 201710605580 A CN201710605580 A CN 201710605580A CN 107450028 A CN107450028 A CN 107450028A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ferric phosphate
charging
soc
discharge
lithium cell
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
Application number
CN201710605580.0A
Other languages
English (en)
Inventor
吴风霞
魏士飞
孙言飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Gotion High Tech Power Energy Co Ltd
Original Assignee
Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd filed Critical Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd
Priority to CN201710605580.0A priority Critical patent/CN107450028A/zh
Publication of CN107450028A publication Critical patent/CN107450028A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池发热功率密度的计算方法，包括：选取同批次的且内阻与电压均接近的磷酸铁锂电池；将选取的磷酸铁锂电池放入恒温箱中，设置SOC‑OCV工步，进行SOC‑OCV测试；将测试结果数据导出为excel文件，筛选出每个磷酸铁锂电池的DOD或SOC状态下的开路电压、DOD状态下的放电电压及SOC状态下的充电电压；计算放电或充电过程中的发热功率；计算每个DOD或SOC状态下的发热功率密度。本发明通过该算法得到的发热功率密度可随时间变化而变化，提高锂离子电池热仿真结果的准确性，为电池初期的设计提供一些指导，避免电池在使用过程中的过热情况出现。

Description

一种锂离子电池发热功率密度的计算方法
技术领域
本发明属于锂离子电池热管理领域，具体涉及一种锂离子电池发热功率密度的计算方法。
背景技术
锂离子电池是具有一系列优良性能的绿色电池，已被广泛应用。磷酸亚铁锂材料由于具有高安全、高环保、高比能量、低价格、长寿命等优点，成为公认的锂离子动力电池的首选材料，而以磷酸亚铁锂为正极材料的锂离子电池现已广泛应用于电动工具、电动自行车、助力车、高尔夫球车、航模玩具、矿灯等动力电池领域。
锂离子电池在充放电过程中会产热，从而引起温度的升高。若这些热量不加以控制，轻则影响电池的寿命，重则造成安全因患。锂离子电池的发热功率和电池的工作温度、工作电流密切相关。目前锂离子电池发热功率的测试方法有差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)、加速量热法(ARC)、恒温量热仪等，但这些测试方法过程繁琐且费用昂贵,此外功率的记录时间存在一定的延迟。
如申请号为201510922439.4的中国专利，提供了一种锂离子电池发热功率的测试方法，但此方法测得的是一个固定值。锂离子电池的发热功率密度是锂离子电池热仿真中的一个重要输入参数，准确的参数输入能得到准确的结果，为电池初期的设计提供一些指导，避免电池在使用过程中的过热情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池发热功率密度的计算方法，通过该算法得到的发热功率密度可随时间变化而变化，提高锂离子电池热仿真结果的准确性，为电池初期的设计提供一些指导，避免电池在使用过程中的过热情况出现。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种锂离子电池发热功率密度的计算方法，包括以下步骤：
(1)选取同批次的且内阻与电压均接近的磷酸铁锂电池；
(2)将选取的磷酸铁锂电池放入恒温箱中，设置SOC-OCV测试工步，进行SOC-OCV测试，得出测试结果；
(3)将测试结果数据导出为excel文件，筛选出每个磷酸铁锂电池的不同DOD或SOC状态下的开路电压、DOD状态下的放电电压及SOC状态下的充电电压；
(4)根据开路电压、放电电压及充电电压，计算放电或充电过程中的压差；
(5)计算充电或放电过程中的发热功率p＝△U×IC，其中，△U为充电或放电过程中的压差，IC为电池测试过程中的电流；
(6)根据发热功率计算每个DOD或SOC状态下的发热功率密度：q＝p/V,其中，q为发热功率密度，p为发热功率，V为电池的体积。
进一步的，步骤(2)中，所述设置SOC-OCV测试工步具体包括以下步骤：
(21)设置恒温箱的温度，搁置四小时使磷酸铁锂电池温度稳定在25℃；
(22)对磷酸铁锂电池进行恒流恒压充电或恒流放电，其充电或放电电流为1C；
(23)将恒温箱的温度设定为T，搁置h小时使磷酸铁锂电池的温度稳定在T；
(24)对磷酸铁锂电池进行恒流放电或恒流恒压充电，其放电或充电的电流为Ic，放电或充电时间为t小时；
(25)将磷酸铁锂电池搁置1小时，循环步骤(24)，且循环次数为n次；
(26)将磷酸铁锂电池进行恒流放电或恒流恒压充电，其放电或充电的电流为1C；
(27)将磷酸铁锂电池搁置1小时，结束。
进一步的，所述搁置时间h根据恒温箱设定温度T来确定，当温度T大于0℃时，h取值为4小时以上；当温度T在0℃以下时，h取值为8小时以上。
进一步的，所述充电时间t与循环次数n之间满足t×n＝Q/IC，其中，Q为电池的1C放电容量。
进一步的，所述DOD或SOC状态下与时间t之间的换算，满足放电时间t＝DOD*3600/Ic，充电时间t＝SOC*3600/Ic。
由上述技术方案可知，通过本发明所述的方法得到的发热功率密度不是个固定值，是随DOD或SOC变化的，即随时间变化的，因而较符合实际。这种方法得到的发热功率密度，可作为此锂离子电池热仿真所需的热功率密度输入参数，从而解决了锂离子电池热仿真的热功率密度难确定的问题。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的放电SOC-OCV测试的工步流程图；
图3是本发明的充电SOC-OCV测试的工步流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1、图2所示的一种锂离子电池发热功率密度的计算方法，包括
S1：选取同批次的且内阻与电压均接近的磷酸铁锂电池；
如从同批次的27Ah磷酸铁锂电池中挑选15只容量相近的，然后用内阻仪测量并记录其内阻与电压，最后从这15只电池中挑选3只内阻与电压均接近的。
S2：将步骤S1中挑选的3只电池放入恒温箱中并接到充放电柜上，然后设置SOC-OCV工步，检查工步无误后，最后开启工步进行测试，得出测试结果，测试时的环境温度设为25℃与倍率1C。
该步骤中，设置SOC-OCV工步包括充电SOC-OCV工步的设置和放电SOC-OCV工步的设置，其放电SOC-OCV工步的设置具体包括以下步骤：
a：恒温箱控制：设置恒温箱的温度，搁置四小时使磷酸铁锂电池温度稳定在25℃；
b：恒流恒压充电：对磷酸铁锂电池进行充电，充电电流1C即27A，恒流充电的截至电压3.65V，恒压充电的截至电流0.05C。
c：恒温箱控制：将恒温箱的温度设定为25℃，搁置4小时使磷酸铁锂电池的温度稳定在25℃；
d：恒流放电：对磷酸铁锂电池进行恒流放电，放电电流1C即27A，放电时间180秒，截至电压2.0V；
e：将磷酸铁锂电池搁置1小时；
f:循环步d，其循环次数为20次；
g：恒流放电：将磷酸铁锂电池进行恒流放电，其放电的电流为1C，截至电压2.0V；
h：将磷酸铁锂电池搁置1小时；
i:结束。
设置充电SOC-OCV测试工步具体包括以下步骤：
2a：恒温箱控制：设置恒温箱的温度，搁置四小时使磷酸铁锂电池温度稳定在25℃；
2b：恒流放电：对磷酸铁锂电池进行放电，其放电电流为1C,截至电压2.0V；
2c：恒温箱控制：将恒温箱的温度设定为25℃，搁置4小时使磷酸铁锂电池的温度稳定在25℃；
2d：恒流充电：对磷酸铁锂电池进行恒流充电，其充电电流为1C，充电时间为180s；
2e：将磷酸铁锂电池搁置1小时；
2f：循环步骤(2d)，其循环次数为20次；
2g：恒流恒压充电：将磷酸铁锂电池进行恒流恒压充电，其充电的电流为1C，截至电压3.65V恒压充电的截至电流0.05C；
2h：将磷酸铁锂电池搁置1小时；
2i：结束。
S3：将测试结果数据导出为excel文件，利用筛选功能，筛选出每个磷酸铁锂电池的每个DOD或SOC状态下的开路电压U1(即每个DOD状态搁置结束时的电压)，若放电SOC-OCV测试，筛选每个DOD状态下放电第n秒时的电压U2，若充电SOC-OCV测试，则筛选每个SOC状态下以C倍率的电流Ic充电第n秒时的电压，记为U3，本实施例的n取10秒。
S4：根据开路电压、放电电压及充电电压，计算放电过程中的压差，充电过程中的压差；
S5：计算发热功率：若p＝△U×IC，其中，IC为电池测试过程中的电流，IC＝C×I1C；放电SOC-OCV测试时△U＝U1-U2，充电SOC-OCV测试时△U＝U3-U1；
按照上述计算方法，计算每个DOD或SOC状态下的发热功率，然后把DOD或SOC换算成时间，便得到发热功率—时间曲线。
S6：根据发热功率计算每个DOD或SOC状态下的发热功率密度：q＝p/V,其中，q为发热密度，p为发热功率，V为电池的体积。
按照上述计算方法，计算每个DOD或SOC状态下的发热功率密度，然后把DOD或SOC换算成时间，便得到发热功率密度—时间曲线。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种锂离子电池发热功率密度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选取同批次的且内阻与电压均接近的磷酸铁锂电池；
(2)将选取的磷酸铁锂电池放入恒温箱中，设置SOC-OCV工步，进行SOC-OCV测试，得出测试结果；
(3)将测试结果数据导出为excel文件，筛选出每个磷酸铁锂电池的DOD或SOC状态下的开路电压、DOD状态下的放电电压及SOC状态下的充电电压；
(4)根据开路电压、放电电压及充电电压，计算放电或充电过程中的压差；
(5)计算放电或充电过程中的发热功率p＝△U×IC，其中，△U为放电或充电过程中的压差，IC为电池测试过程中的电流；
(6)根据发热功率计算每个DOD或SOC状态下的发热功率密度：q＝p/V,其中，q为发热功率密度，p为发热功率，V为电池的体积。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池发热功率密度的计算方法，其特征在于：步骤(2)中，所述设置SOC-OCV测试工步，具体包括以下步骤：
(21)设置恒温箱的温度，搁置四小时使磷酸铁锂电池温度稳定在25℃；
(22)对磷酸铁锂电池进行恒流恒压充电或恒流放电，其充电或放电电流为1C；
(23)将恒温箱的温度设定为T，搁置h小时使磷酸铁锂电池的温度稳定在T；
(24)对磷酸铁锂电池进行恒流放电或恒流恒压充电，其放电或充电的电流为Ic，放电或充电时间为t小时；
(25)将磷酸铁锂电池搁置1小时，循环步骤(24)，且循环次数为n次；
(26)将磷酸铁锂电池进行恒流放电或恒流恒压充电，其放电或充电的电流为1C；
(27)将磷酸铁锂电池搁置1小时，结束。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池发热功率密度的计算方法，其特征在于：所述搁置时间h根据恒温箱设定温度T来确定，当温度T大于0℃时，h取值为4小时以上；当温度T在0℃以下时，h取值为8小时以上。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池发热功率密度的计算方法，其特征在于：所述充电时间t与循环次数n之间满足t×n＝Q/IC，其中，Q为电池的1C放电容量。
5.根据权利要求2所述的锂离子电池发热功率密度的计算方法，其特征在于：所述DOD或SOC状态下与时间t之间的换算，满足放电时间t＝DOD*3600/Ic，充电时间t＝SOC*3600/Ic。
CN201710605580.0A 2017-07-20 2017-07-20 一种锂离子电池发热功率密度的计算方法 Pending CN107450028A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710605580.0A CN107450028A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种锂离子电池发热功率密度的计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710605580.0A CN107450028A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种锂离子电池发热功率密度的计算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107450028A true CN107450028A (zh) 2017-12-08

Family

ID=60487988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710605580.0A Pending CN107450028A (zh) 2017-07-20 2017-07-20 一种锂离子电池发热功率密度的计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107450028A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108037438A (zh) * 2017-12-13 2018-05-15 中国科学院新疆理化技术研究所 一种总剂量辐照对pmosfet负偏压温度不稳定性影响的试验方法
CN109725263A (zh) * 2018-12-27 2019-05-07 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种电池高功率充放电发热功率的估算方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050057255A1 (en) * 2003-09-17 2005-03-17 Tate Edward D. Generalized electrochemical cell state and parameter estimator
CN102343334A (zh) * 2011-09-28 2012-02-08 力神迈尔斯动力电池系统有限公司 一种动力电池的动态分选方法及其系统
CN102944575A (zh) * 2012-11-30 2013-02-27 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池热性能的测试方法
CN103376412A (zh) * 2012-04-19 2013-10-30 李朝林 一种电池充放电测试用恒温装置
CN104183878A (zh) * 2014-08-19 2014-12-03 国家电网公司 一种电池均衡接入点确定方法及装置
CN104502859A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 清华大学深圳研究生院 电池荷电量及电池健康状态的检测、诊断方法
CN105319516A (zh) * 2015-11-24 2016-02-10 苏州新中能源科技有限公司 一种电池配组筛选方法
CN105510837A (zh) * 2015-12-10 2016-04-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池体发热功率的测试方法
CN106154174A (zh) * 2016-06-27 2016-11-23 北京新能源汽车股份有限公司 一种锂离子电池能量测试方法及系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050057255A1 (en) * 2003-09-17 2005-03-17 Tate Edward D. Generalized electrochemical cell state and parameter estimator
CN102343334A (zh) * 2011-09-28 2012-02-08 力神迈尔斯动力电池系统有限公司 一种动力电池的动态分选方法及其系统
CN103376412A (zh) * 2012-04-19 2013-10-30 李朝林 一种电池充放电测试用恒温装置
CN102944575A (zh) * 2012-11-30 2013-02-27 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池热性能的测试方法
CN104183878A (zh) * 2014-08-19 2014-12-03 国家电网公司 一种电池均衡接入点确定方法及装置
CN104502859A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 清华大学深圳研究生院 电池荷电量及电池健康状态的检测、诊断方法
CN105319516A (zh) * 2015-11-24 2016-02-10 苏州新中能源科技有限公司 一种电池配组筛选方法
CN105510837A (zh) * 2015-12-10 2016-04-20 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池体发热功率的测试方法
CN106154174A (zh) * 2016-06-27 2016-11-23 北京新能源汽车股份有限公司 一种锂离子电池能量测试方法及系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108037438A (zh) * 2017-12-13 2018-05-15 中国科学院新疆理化技术研究所 一种总剂量辐照对pmosfet负偏压温度不稳定性影响的试验方法
CN109725263A (zh) * 2018-12-27 2019-05-07 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种电池高功率充放电发热功率的估算方法
CN109725263B (zh) * 2018-12-27 2022-03-22 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种电池高功率充放电发热功率的估算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Thele et al. Development of a voltage-behavior model for NiMH batteries using an impedance-based modeling concept
Kollmeyer et al. Li-ion battery model performance for automotive drive cycles with current pulse and EIS parameterization
Lam et al. A practical circuit-based model for Li-ion battery cells in electric vehicle applications
CN104505550B (zh) 磷酸铁锂电池组的被动均衡方法及系统
Kutluay et al. A new online state-of-charge estimation and monitoring system for sealed lead-acid batteries in telecommunication power supplies
CN110031777B (zh) 一种快速得到电池包中所有单体电池阻值的方法
CN109633454B (zh) 一种实现锂离子电池等效温度在线估计的方法
US10254322B2 (en) System and method for the measurement and prediction of the charging efficiency of accumulators
CN110426639B (zh) 一种基于动态阻抗谱的锂离子电池寿命预测方法及系统
EP3433628A1 (en) An energy storage device monitoring technique
CN113253140A (zh) 电池健康状态在线估算方法
Soto et al. Analysis of the main battery characterization techniques and experimental comparison of commercial 18650 Li-ion cells
Aizpuru et al. Passive balancing design for Li-ion battery packs based on single cell experimental tests for a CCCV charging mode
CN107799843A (zh) 一种考虑温度的不均衡电池组充电方法
Makinejad et al. A lumped electro-thermal model for Li-ion cells in electric vehicle application
CN113341319B (zh) 基于参数插值获取任意温度和倍率下放电曲线的方法
CN204424402U (zh) 磷酸铁锂电池组的被动均衡系统
CN112327180A (zh) 一种锂离子电池自放电评价及其电压均衡调节方法
CN108983107B (zh) 一种动力电池的生热率测试方法
CN105738828B (zh) 一种电池容量精准测量方法
CN114325446A (zh) 电池组循环寿命的测试方法、装置、电子设备和存储介质
CN112816876A (zh) 一种用于可充电电池的低温电池剩余电量估算方法及装置
CN112151915A (zh) 动力电池变频加热方法、装置和电动交通工具
CN107450028A (zh) 一种锂离子电池发热功率密度的计算方法
CN108020788A (zh) 一种锂离子电池内阻快速筛选方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171208

RJ01 Rejection of invention patent application after publication