CN111044930A - 锂离子电池模组传热热阻测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种锂离子电池模组传热热阻测试方法和系统。通过锂离子电池模组传热热阻测试系统和测试方法，能够测试和标定锂离子电池模组中更新的锂离子电池的卷芯和壳体之间的热阻R_cell‑shell、热失控后锂离子电池的卷芯和壳体之间的热阻R_cell‑shell、热失控后锂离子电池与更新的锂离子电池之间的薄层热阻(也可以理解为接触热阻)，即R_layer。从而，通过锂离子电池模组传热热阻测试系统和测试方法，根据锂离子电池的实际状态进行测试，为大容量锂离子电池模组热安全的模型研究提供依据，解决了只能基于经验公式或者参考文献获知的问题。并且，锂离子电池模组传热热阻测试系统和测试方法，结构简单、方便、快捷，易于操作。

Description

锂离子电池模组传热热阻测试方法和系统

技术领域

本申请涉及电动汽车动力电池领域，特别是涉及一种锂离子电池模组传热热阻测试方法和系统。

背景技术

基于模型开展锂电池热安全研究具有效率高、节省成本的优点，已经成为研究人员开展电池热安全研究的一类主要研究手段。准确获取模型中各个参数对于模型的精度至关重要，如果建立热模型时没有准确输入热物性参数，计算结果的准确性和精度将会直接受到影响。目前国内外辨识模型热物性参数较少有公开的共性方法，只能基于经验公式或者参考文献，得到的热物性参数值往往是一个范围，不能反映真实电池的实际状态。

热阻表征其对传热的阻碍能力，是标定热安全模型的重要参数之一，受工艺、材料影响较大，在锂离子电池模组热传导中占据了很大比重，主要包括电池之间的接触热阻、电池卷芯的热阻、卷芯与铝壳的热阻、失控电池与新鲜电池的接触热阻，失控电池的热阻等。

锂离子电池模组的热阻参数对于标定热安全模型至关重要，锂离子模组接触热阻等受材料性能、表面粗糙度、接触压力、温度等诸多因素影响，实际上在温度变化的过程中，锂离子电池的热阻参数在一系列变化条件下都在动态的变化。但是，传统的锂电池热安全方法中关于热阻参数的研究，只能基于经验公式或者参考文献，不能反映真实电池的实际状态。

发明内容

基于此，有必要针对传统的锂电池热安全方法中关于热阻参数的研究，只能基于经验公式或者参考文献，不能反映真实电池的实际状态的问题，提供一种锂离子电池模组传热热阻测试系统和测试方法。

本申请提供一种锂离子电池模组传热热阻测试方法，应用于锂离子电池模组，所述锂离子电池模组包括多个依次排列设置的锂离子电池，所述锂离子电池包括卷芯与壳体。所述锂离子电池模组传热热阻测试方法包括：

S10，提供锂离子电池模组传热热阻测试系统，所述锂离子电池模组传热热阻测试系统包括加热装置、所述加热装置与所述多个锂离子电池中第1个锂离子电池相邻设置，并将所述锂离子电池模组传热热阻测试系统设置于恒温环境中；

S20，获取所述第1个锂离子电池与所述加热装置的接触面位置的温度T₁、所述第1个锂离子电池的所述卷芯的中心位置的温度T₂、所述第1个锂离子电池与第2个锂离子电池的接触面位置的温度T₃、所述第2个锂离子电池的所述卷芯的中心位置的温度T₄以及所述第2个锂离子电池与第3个锂离子电池的接触面位置的温度T₅，并依次类推，获得所述多个锂离子电池的所述卷芯的中心位置的温度和相邻的两个所述锂离子电池的接触面位置的温度；

S30，提供热阻数学模型，当所述第1个锂离子电池与所述加热装置的接触面位置的温度、所述多个锂离子电池的所述卷芯的中心位置的温度以及相邻的两个所述锂离子电池的接触面位置的温度稳定后，根据所述热阻数学模型计算获得卷芯和壳体之间的热阻和相邻所述锂离子电池之间的薄层热阻；

其中，所述热阻数学模型为

Q₁为T₁与T₂之间的热通量，Q_j为T_j与T_j+1之间的热通量，A_j-1为第j-1个锂离子电池和第j个锂离子电池之间的传热面积，h为所述锂离子电池与恒温环境之间的对流换热系数，A为所述锂离子电池与恒温环境之间的传热面积，R_cell为所述锂离子电池的卷芯总热阻，R_cell-shell为所述锂离子电池的卷芯与壳体之间的热阻，R_layer为相邻所述锂离子电池之间的薄层热阻，M为所述锂离子电池的热量，C_p为所述锂离子电池的的比热容，T_sur(j-1)为所述第j-1个锂离子电池的所述壳体的侧面中心位置的温度，T_inf为恒温环境的温度，R_shell为所述锂离子电池的所述壳体的热阻。

本申请提供一种上述锂离子电池模组传热热阻测试方法。通过所述锂离子电池模组传热热阻测试方法能够测试和标定所述锂离子电池模组中更新的锂离子电池的卷芯和壳体之间的热阻R_cell-shell、热失控后锂离子电池的卷芯和壳体之间的热阻R_cell-shell、热失控后锂离子电池与更新的锂离子电池之间的薄层热阻(也可以理解为接触热阻)，即R_layer。从而，通过所述锂离子电池模组传热热阻测试方法可以根据锂离子电池的实际状态进行测试，为大容量锂离子电池模组热安全的模型研究提供依据，解决了只能基于经验公式或者参考文献获知的问题。且所述锂离子电池模组传热热阻测试方法简单、方便、快捷。

附图说明

图1为本申请提供的锂离子电池模组传热热阻测试系统的结构示意图；

图2为本申请提供的锂离子电池模组导热原理图；

图3为本申请提供的温度检测装置安装结构示意图；

图4为本申请提供的温度检测装置安装结构的剖面结构的示意图；

图5为本申请提供的隔热结构、固定结构的安装结构示意图。

附图标记说明

锂离子电池模组传热热阻测试系统100、锂离子电池50、卷芯510、壳体520、加热装置10、温度检测装置70、数据采集装置80、数据处理模块90、固定结构40、隔热结构30、直流稳压电源20、薄层热阻60。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请提供一种锂离子电池模组传热热阻测试方法，应用于锂离子电池模组，所述锂离子电池模组包括多个依次排列设置的锂离子电池50，所述锂离子电池50包括卷芯510与壳体520。所述锂离子电池模组传热热阻测试方法包括：

S10，提供锂离子电池模组传热热阻测试系统，所述锂离子电池模组传热热阻测试系统包括加热装置10、所述加热装置10与所述多个锂离子电池50中第1个锂离子电池相邻设置，并将所述锂离子电池模组传热热阻测试系统设置于恒温环境中；

S20，获取所述第1个锂离子电池与所述加热装置10的接触面位置的温度T₁、所述第1个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置的温度T₂、所述第1个锂离子电池与第2个锂离子电池的接触面位置的温度T₃、所述第2个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置的温度T₄以及所述第2个锂离子电池与第3个锂离子电池的接触面位置的温度T₅，并依次类推，获得所述多个锂离子电池50的所述卷芯510的中心位置的温度和相邻的两个所述锂离子电池50的接触面位置的温度；

S30，提供热阻数学模型，当所述第1个锂离子电池与所述加热装置10的接触面位置的温度、所述多个锂离子电池50的所述卷芯510的中心位置的温度以及相邻的两个所述锂离子电池50的接触面位置的温度稳定后，根据所述热阻数学模型计算获得卷芯和壳体之间的热阻和相邻所述锂离子电池50之间的薄层热阻；

其中，所述热阻数学模型为

Q₁为T₁与T₂之间的热通量，Q_j为T_j与T_j+1之间的热通量，A_j-1为第j-1个锂离子电池和第j个锂离子电池之间的传热面积，h为所述锂离子电池50与恒温环境之间的对流换热系数，A为所述锂离子电池50与恒温环境之间的传热面积，R_cell为所述锂离子电池50的卷芯总热阻，R_cell-shell为所述锂离子电池50的卷芯与壳体之间的热阻，R_layer为相邻所述锂离子电池50之间的薄层热阻，M为所述锂离子电池50的热量，C_p为所述锂离子电池50的的比热容，T_sur(j-1)为所述第j-1个锂离子电池的所述壳体520的侧面中心位置的温度，T_inf为恒温环境的温度，R_shell为所述锂离子电池50的所述壳体520的热阻。

在所述S10中，多个所述锂离子电池50相同。所述加热装置10与所述多个锂离子电池50中第1个锂离子电池相邻设置，第2个锂离子电池与第1个锂离子电池相邻设置，第3个锂离子电池与第2个锂离子电池相邻设置，依次排列设置。所述动力电池可以是方壳或者软包电池，且电池为统一批次，电池模组厚度方向导热系数相同。

将所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100设置于恒温环境中，并在所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100底部放置隔热垫，以减少散热，使得所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100始终处于恒温环境中。此时，T_inf为恒温环境的温度。

请参见图2，由于热阻的存在，在传热的过程中，从靠近所述加热装置10的第1个锂离子电池开始，依次排列所述多个锂离子电池50之间会存在温度差，形成一个温度梯度。根据上述原理，通过所述加热装置10给所述多个锂离子电池50进行加热时，热流依次通过第1个锂离子电池的壳体520表面、第1个锂离子电池的卷芯510(第1个锂离子电池的内部)、第2个锂离子电池的壳体520表面、第2个锂离子电池的卷芯510(第2个锂离子电池的内部)、第3个锂离子电池的壳体520表面、第3个锂离子电池的卷芯510(第2个锂离子电池的内部)等所述多个锂离子电池50之间进行传导。

其中，所述加热装置10与第1个锂离子电池的接触部位、相邻两个所述锂离子电池50的接触部位也会进行热流的传导。因此，相邻两个所述锂离子电池50的接触部位均等效成一个薄层热阻60(也可以理解为接触热阻)，即R_layer。

在所述S20中，依次类推，获得所述多个锂离子电池50的内部中心位置的温度和相邻的两个所述锂离子电池50的接触面位置的温度。具体地，所述第3个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置的温度T₆以及所述第3个锂离子电池与第4个锂离子电池的接触面位置的温度T₇，所述第4个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置的温度T₈以及所述第4个锂离子电池与第5个锂离子电池的接触面位置的温度T₉，所述第5个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置的温度T₁₀以及所述第5个锂离子电池与第6个锂离子电池的接触面位置的温度T₁₁，所述第6个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置的温度T₁₂以及所述第6个锂离子电池与第7个锂离子电池的接触面位置的温度T₁₃，依次类推。其中，中心位置可以理解为所在表面的几何中心位置(如对角线交点位置)。

在所述S30中，当获取的所有温度处于稳定状态后，此时可以理解为，获取的温度在±1℃范围内进行浮动，可以认为处于稳定状态。通过所述热阻数学模型将公式(1)公式(2)公式(3)进行联立，计算获得卷芯和壳体之间的热阻R_cell-shell和相邻所述锂离子电池50之间的薄层热阻R_layer。

其中，请参见图3，所述第1个锂离子电池与所述加热装置10的接触面位置的温度T₁、所述第1个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置的温度T₂、所述第1个锂离子电池与第2个锂离子电池的接触面位置的温度T₃、所述第1个锂离子电池的所述壳体520的侧面中心位置的温度T_sur1。所述壳体520的侧面为第1个锂离子电池中，与加热装置10相对的表面和与第2个锂离子电池相对的表面之间的壳体表面(可参见图3所示)。

R_cell、M、C_p为已知参数。所述锂离子电池50的卷芯的总热阻R_cell可以测的，所述加热装置10可以根据显示的电流电压计算热量Q。A_j-1为第j-1个锂离子电池和第j个锂离子电池之间的传热面积，可以理解为第j-1个锂离子电池和第j个锂离子电池的电池接触面面积。A为所述锂离子电池50与恒温环境之间的传热面积，可以理解为所述锂离子电池50的壳体的侧面面积。

因此，通过所述锂离子电池模组传热热阻测试方法能够测试和标定所述锂离子电池模组中更新的锂离子电池的卷芯和壳体之间的热阻R_cell-shell、热失控后锂离子电池的卷芯和壳体之间的热阻R_cell-shell、热失控后锂离子电池与更新的锂离子电池之间的薄层热阻60(也可以理解为接触热阻)，即R_layer。从而，通过所述锂离子电池模组传热热阻测试方法可以根据锂离子电池的实际状态进行测试，为大容量锂离子电池模组热安全的模型研究提供依据，解决了只能基于经验公式或者参考文献获知的问题。且所述锂离子电池模组传热热阻测试方法简单、方便、快捷。

在一个实施例中，所述热阻数学模型为

其中，Q₁为T₁与T₂之间的热通量，Q₂为T₂与T₃之间的热通量，A₁为第1个锂离子电池和第2个锂离子电池之间的传热面积，T_sur1为所述第1个锂离子电池的壳体520的侧面中心位置的温度。

在一个实施例中，所述热阻数学模型为

其中，Q₂为T₂与T₃之间的热通量，Q₃为T₃与T₄之间的热通量，A₂为第2个锂离子电池和第3个锂离子电池之间的传热面积，T_sur2为所述第2个锂离子电池的壳体520的侧面中心位置的温度。

在一个实施例中，所述热阻数学模型为

其中，Q₃为T₃与T₄之间的热通量，Q₄为T₄与T₅之间的热通量，A₃为第3个锂离子电池和第4个锂离子电池之间的传热面积，T_sur3为所述第3个锂离子电池的壳体520的侧面中心位置的温度。

在一个实施例中，本申请提供一种锂离子电池模组传热热阻测试系统100。所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100应用于锂离子电池模组，所述锂离子电池模组包括多个依次排列设置的锂离子电池50，所述锂离子电池50包括卷芯510与壳体520。所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100包括加热装置10、多个温度检测装置70以及数据采集装置80。所述加热装置10与所述多个锂离子电池50中边缘位置处的所述锂离子电池50相邻设置，用于给所述多个锂离子电池50加热。所述多个温度检测装置70分别设置于所述锂离子电池50与所述加热装置10的接触面位置、相邻两个所述锂离子电池50的接触面位置、每个所述锂离子电池50的所述卷芯510中心位置以及每个所述锂离子电池50的所述壳体520的侧面中心位置。所述数据采集装置80与所述多个温度检测装置70连接，用于采集所述多个温度检测装置70的温度。所述数据处理模块90与所述数据采集装置80连接，用于对所述数据采集装置80采集的温度进行计算，并根据所述热阻数学模型计算获得卷芯和壳体之间的热阻和相邻所述锂离子电池50之间的薄层热阻。

其中，所述数据采集装置80为数据采集仪，所述数据处理模块90可以为微控制单元。所述温度检测装置70分别设置于所述锂离子电池50与所述加热装置10的接触面位置、相邻两个所述锂离子电池50的接触面位置、每个所述锂离子电池50的所述卷芯510中心位置以及每个所述锂离子电池50的所述壳体520的侧面中心位置。从而，通过所述温度检测装置70可以获知上述各个位置处的温度。

具体地，所述温度检测装置70设置于所述第1个锂离子电池与所述加热装置10的接触面位置，获得温度T₁。所述温度检测装置70设置于所述第1个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置，获得温度T₂。所述温度检测装置70设置于所述第1个锂离子电池与第2个锂离子电池的接触面位置，获得温度T₃。所述温度检测装置70设置于所述第2个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置，获得温度T₄。所述温度检测装置70设置于所述第2个锂离子电池与第3个锂离子电池的接触面位置，获得温度T₅。所述温度检测装置70设置于所述第1个锂离子电池的壳体520的侧面中心位置，获得温度T_sur1。所述温度检测装置70设置于所述第2个锂离子电池的壳体520的侧面中心位置，获得温度T_sur2。所述温度检测装置70设置于所述第3个锂离子电池的壳体520的侧面中心位置，获得温度T_sur3。

其中，所述加热装置10与第一个锂离子电池紧密接触，通过所述加热装置10给所述多个锂离子电池50进行加热时，热流依次通过第1个锂离子电池的壳体520表面、第1个锂离子电池的卷芯510(第1个锂离子电池的内部)、第2个锂离子电池的壳体520表面、第2个锂离子电池的卷芯510(第2个锂离子电池的内部)、第3个锂离子电池的壳体520表面、第3个锂离子电池的卷芯510(第2个锂离子电池的内部)等所述多个锂离子电池50之间进行传导。所述数据采集装置80通过所述温度检测装置70获取上述各个位置处的温度，并可以根据对上述温度进行差值计算。

当所述数据采集装置80和所述加热装置10同时打开进行测试时，所述加热装置10开始加热第1个锂离子电池的壳体520表面，依次传导，各个位置处的温度发生变化。通过所述温度检测装置70获取各个位置处的温度，并传输至所述数据采集装置80，进行记录。当各个位置处的温度稳定后，计算所述加热装置10的热量。其中可以根据显示的电流电压计算热量Q。

具体的，当T₁、T₂、T₃、T₄、T₅温度稳定后，计算加热器的热量和温度差值(ΔT_1-2、ΔT_2-3、ΔT_3-4、ΔT_4-5)，并通过上述实施例中的所述锂离子电池模组传热热阻测试方法，计算获得卷芯和壳体之间的热阻R_cell-shell和相邻所述锂离子电池50之间的薄层热阻R_layer。

因此，通过锂离子电池模组传热热阻测试系统100能够测试和标定所述锂离子电池模组中更新的锂离子电池的卷芯和壳体之间的热阻R_cell-shell、热失控后锂离子电池的卷芯和壳体之间的热阻R_cell-shell、热失控后锂离子电池与更新的锂离子电池之间的薄层热阻60(也可以理解为接触热阻)，即R_layer。从而，通过所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100可以根据锂离子电池的实际状态进行测试，为大容量锂离子电池模组热安全的模型研究提供依据，解决了只能基于经验公式或者参考文献获知的问题。且所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100结构简单、方便、快捷，易于操作。

在一个实施例中，将所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100放置于恒温环境中，通过扭力扳手调整模组电池之间的预紧力，则可以得到不同预紧力下的电池模组热阻变化情况，进而可以模拟出不同的情况。当将热失控后电池与新鲜电池(更新的锂离子电池)制作电池模组，则可以得到失控电池与新鲜电池之间的接触热阻。通过调整失控后电池与新鲜电池预紧力，则可以得到失控后电池与新鲜电池接触热阻随模组预紧力变化的情况。

因此，通过所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100可以根据需求测试不同温度、不同预紧力、不同荷电状(SOC)、不同寿命状态、热失控电池与新鲜电池之间等模组之间的热阻。

在一个实施例中，所述温度检测装置70包括多个薄膜热电偶和多个K型热电偶。所述多个薄膜热电偶分别设置于所述锂离子电池50与所述加热装置10的接触面位置和相邻两个所述锂离子电池50的接触面位置。所述多个K型热电偶分别设置于每个所述锂离子电池50的所述卷芯510的中心位置和每个所述锂离子电池50的所述壳体520的侧面中心位置。

所述薄膜热电偶要尽量薄，厚度≤0.5mm，可以更精确的获取相应位置处的温度。所述热电偶在0-200℃时，具有较高的精度和灵敏度。所述K型热电偶为自行改装K型热电偶，尽可能的保证相邻电池之间紧密贴合。

在一个实施例中，所述温度检测装置70为温度传感器。所述温度传感器与所述数据采集装置80连接。通过所述温度传感器获取各个位置处的温度，并传输至所述数据采集装置80，进行记录。

在一个实施例中，所述加热装置10为加热器，所述加热器与直流稳压电源20连接，用于给所述多个锂离子电池50加热。所述直流稳压电源20为能够提供恒功率的直流稳压电源，电流和电压输出稳定。在使用时，将加热器与直流稳压电源20连接，接通电源，开始用恒定功率加热第1个锂离子电池的壳体520表面。

在一个实施例中，所述加热器为金属加热片，所述加热器的尺寸与所述锂离子电池50的尺寸相同。

所述加热器为金属加热片或者其他材质具有加热功能的加热片。所示加热器的长宽尺寸与锂离子电池的长宽尺寸相同，厚度≤2mm，以此可以保证热流分布较为均匀。

在一个实施例中，所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100还包括固定结构40。所述固定结构40设置于所述加热装置10和所述多个锂离子电池50形成的整体结构的周围，用于将所述加热装置10和所述多个锂离子电池50固定。

所述固定结构40可以包括钢板和螺栓。通过钢板和螺栓固定电池模组，即所述加热装置10和所述多个锂离子电池50组成的整体结构。可以理解为，将所述多个锂离子电池50与加热器打包成简易模组，用扭力扳手控制预紧力，放置于恒温环境中。并通过扭力扳手固定模组电池之间的预紧力。

在一个实施例中，所述锂离子电池模组传热热阻测试系统100还包括隔热结构30。所述隔热结构30设置于所述加热装置10与所述固定结构40之间。所述隔热结构30设置于所述锂离子电池50与所述固定结构40之间。

所述隔热结构30可以为云母片，设置在所述加热装置10与所述固定结构40之间，起到隔热作用。此时，所述加热器设置在云母片与第1个锂离子电池的壳体520的表面之间。

在一个实施例中，本申请提供一种锂离子电池模组传热热阻测试方法，所述锂离子电池模组传热热阻测试方法中获取：T₁是第1个锂离子电池与所述加热装置10的接触面位置的温度(1#电池前表面温度)，单位℃。T₂是第1个锂离子电池的所述卷芯510的中心位置的温度(1#电池内置温度)，单位℃。本实施例中，T₃为第1个锂离子电池(1#电池后表面温度)的后表面温度，单位℃。

其中，第1个锂离子电池的前表面为第1个锂离子电池和加热器相对的表面，第1个锂离子电池的后表面为第1个锂离子电池和第2个锂离子电池相对的表面(可参见图3)。本实施例中，没有考虑第1个锂离子电池和第2个锂离子电池之间的薄层热阻R_layer，直接将热电偶(或温度传感器)设置于第1个锂离子电池的前表面，以此获取第1个锂离子电池的R_cell-shell。同理，直接将热电偶(或温度传感器)设置于每个锂离子电池50的前后表面的几何中心位置，不考虑相邻锂离子电池之间的薄层热阻R_layer，可以获知第2个锂离子电池的R_cell-shell、第3个锂离子电池的R_cell-shell、第4个锂离子电池的R_cell-shell、第5个锂离子电池的R_cell-shell，以此类推，可以获得所有锂离子电池的R_cell-shell。

此时，所述热阻数学模型变形为

对于第1个锂离子电池的R_cell-shell，则有：

具体地，选用LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM)大容量锂离子电池组成模组开展测试，几何尺寸是148.5mm×26.8mm×99.6mm，容量是50Ah。测试模组有4节电池组成，从加热器方向所在位置分别标记1#、2#、3#、4#。模组两侧用夹具(钢板)固定，预紧力为2N。在实验过程中，为了尽量减小散热，在加热器远离电池的表面和4#电池后表面分别放置云母片。待测模组1#-4#电池卷芯中间、电池壳体前后表面分别贴置热电偶。热电偶与数据采集装置80连接。热电偶测试精度为0-200℃，采集精度1s。打开恒压直流电源，调整加热器功率为1000W，记录模组中各位置温升情况。

其中，T_sur1为所述第1个锂离子电池的壳体520的侧面中心位置的温度，单位℃。T_inf是恒温环境温度，单位℃。M是卷芯质量，单位是Kg。C_P是卷芯比热容，单位是(J/Kg/℃)。R_cell为所述锂离子电池50的卷芯总热阻，单位是K/W。△T是加热到500s时温升速率，单位是℃/s。A₁为第1个锂离子电池和第2个锂离子电池之间的传热面积(电池接触面面积)，单位㎡。A为所述锂离子电池50与恒温环境之间的传热面积(锂离子电池的壳体侧面面积)，单位是㎡。h是散热系数，单位是W/(m.k)。

已知：加热器电压U＝125V，I＝8A，加热功率P＝1000W，加热时间t＝500s。数据采集仪记录数据T₁＝255.8℃，T₂＝79.2℃，T₃＝65.8℃。T_sur＝113.4℃，T_inf＝25℃，M＝0.4315g，C_P＝938.14(J/Kg/℃)，△T＝0.2℃/s。A₁＝148.5mm×99.6mm＝0.01479㎡。A＝26.8×99.6mm＝0.002669㎡。h＝10W/(m.k)。R_cell＝0.026592K/W。R_shell＝0.0000042K/W。其中，电池顶盖表面加装塑料绝缘材料，散热较差，这里忽略不计。R_shell数值较小，在这里忽略不计。

根据上述参数，建立方程组：

根据上述公式，求得R_cell-shell＝0.0148579W/K。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种锂离子电池模组传热热阻测试方法，应用于锂离子电池模组，所述锂离子电池模组包括多个依次排列设置的锂离子电池(50)，所述锂离子电池(50)包括卷芯(510)与壳体(520)，其特征在于，包括：

S10，提供锂离子电池模组传热热阻测试系统，所述锂离子电池模组传热热阻测试系统包括加热装置(10)、所述加热装置(10)与所述多个锂离子电池(50)中第1个锂离子电池相邻设置，并将所述锂离子电池模组传热热阻测试系统设置于恒温环境中；

S20，获取所述第1个锂离子电池与所述加热装置(10)的接触面位置的温度T₁、所述第1个锂离子电池的所述卷芯(510)的中心位置的温度T₂、所述第1个锂离子电池与第2个锂离子电池的接触面位置的温度T₃、所述第2个锂离子电池的所述卷芯(510)的中心位置的温度T₄以及所述第2个锂离子电池与第3个锂离子电池的接触面位置的温度T₅，并依次类推，获得所述多个锂离子电池(50)的所述卷芯(510)的中心位置的温度和相邻的两个所述锂离子电池(50)的接触面位置的温度；

S30，提供热阻数学模型，当所述第1个锂离子电池与所述加热装置(10)的接触面位置的温度、所述多个锂离子电池(50)的所述卷芯(510)的中心位置的温度以及相邻的两个所述锂离子电池(50)的接触面位置的温度稳定后，根据所述热阻数学模型计算获得卷芯和壳体之间的热阻和相邻所述锂离子电池(50)之间的薄层热阻；

其中，所述热阻数学模型为

Q₁为T₁与T₂之间的热通量，Q_j为T_j与T_j+1之间的热通量，A_j-1为第j-1个锂离子电池和第j个锂离子电池之间的传热面积，h为所述锂离子电池(50)与恒温环境之间的对流换热系数，A为所述锂离子电池(50)与恒温环境之间的传热面积，R_cell为所述锂离子电池(50)的卷芯总热阻，R_cell-shell为所述锂离子电池(50)的卷芯与壳体之间的热阻，R_layer为相邻所述锂离子电池(50)之间的薄层热阻，M为所述锂离子电池(50)的热量，C_p为所述锂离子电池(50)的的比热容，T_sur(j-1)为所述第j-1个锂离子电池的所述壳体(520)的侧面中心位置的温度，T_inf为恒温环境的温度，R_shell为所述锂离子电池(50)的所述壳体(520)的热阻。

2.如权利要求1所述的锂离子电池模组传热热阻测试方法，其特征在于，所述热阻数学模型为

其中，Q₁为T₁与T₂之间的热通量，Q₂为T₂与T₃之间的热通量，A₁为第1个锂离子电池和第2个锂离子电池之间的传热面积，T_sur1为所述第1个锂离子电池的所述壳体(520)的侧面中心位置的温度。

3.如权利要求1所述的锂离子电池模组传热热阻测试方法，其特征在于，所述热阻数学模型为

其中，Q₂为T₂与T₃之间的热通量，Q₃为T₃与T₄之间的热通量，A₂为第2个锂离子电池和第3个锂离子电池之间的传热面积，T_sur2为所述第2个锂离子电池的所述壳体(520)的侧面中心位置的温度。

4.如权利要求1所述的锂离子电池模组传热热阻测试方法，其特征在于，所述热阻数学模型为

其中，Q₃为T₃与T₄之间的热通量，Q₄为T₄与T₅之间的热通量，A₃为第3个锂离子电池和第4个锂离子电池之间的传热面积，T_sur3为所述第3个锂离子电池的所述壳体(520)的侧面中心位置的温度。

5.一种锂离子电池模组传热热阻测试系统，应用于锂离子电池模组，所述锂离子电池模组包括多个依次排列设置的锂离子电池(50)，所述锂离子电池(50)包括卷芯(510)与壳体(520)，其特征在于，包括：

加热装置(10)，与所述多个锂离子电池(50)中边缘位置处的所述锂离子电池(50)相邻设置，用于给所述多个锂离子电池(50)加热；

多个温度检测装置(70)，所述多个温度检测装置(70)分别设置于所述锂离子电池(50)与所述加热装置(10)的接触面位置、相邻两个所述锂离子电池(50)的接触面位置、每个所述锂离子电池(50)的所述卷芯(510)中心位置以及每个所述锂离子电池(50)的所述壳体(520)的侧面中心位置；

数据采集装置(80)，与所述多个温度检测装置(70)连接，用于采集所述多个温度检测装置(70)的温度；

数据处理模块(90)，与所述数据采集装置(80)连接，用于对所述数据采集装置(80)采集的温度进行计算。

6.如权利要求5所述的锂离子电池模组传热热阻测试系统，其特征在于，所述温度检测装置(70)包括：

多个薄膜热电偶，所述多个薄膜热电偶分别设置于所述锂离子电池(50)与所述加热装置(10)的接触面位置和相邻两个所述锂离子电池(50)的接触面位置；

多个K型热电偶，所述多个K型热电偶分别设置于每个所述锂离子电池(50)的所述卷芯(510)的中心位置和每个所述锂离子电池(50)的所述壳体(520)的侧面中心位置。

7.如权利要求5所述的锂离子电池模组传热热阻测试系统，其特征在于，所述温度检测装置(70)为温度传感器。

8.如权利要求5所述的锂离子电池模组传热热阻测试系统，其特征在于，所述加热装置(10)为加热器，所述加热器与直流稳压电源(20)连接，用于给所述多个锂离子电池(50)加热。

9.如权利要求8所述的锂离子电池模组传热热阻测试系统，其特征在于，所述加热器为金属加热片，所述加热器的尺寸与所述锂离子电池(50)的尺寸相同。

10.如权利要求5所述的锂离子电池模组传热热阻测试系统，其特征在于，还包括：

固定结构(40)，设置于所述加热装置(10)和所述多个锂离子电池(50)形成的整体结构的周围，用于将所述加热装置(10)和所述多个锂离子电池(50)固定。

11.如权利要求10所述的锂离子电池模组传热热阻测试系统，其特征在于，还包括：

隔热结构(30)，设置于所述加热装置(10)与所述固定结构(40)之间，所述隔热结构(30)设置于所述锂离子电池(50)与所述固定结构(40)之间。

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