CN111220916A - 一种基于实际环境温度的电池温度特性检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于实际环境温度的电池温度特性检测方法及装置，从更契合实际应用的角度对电池的性能进行验证，考虑到试验室环境温度与电池实际温度的差异性，选取了具有代表性的一些地区的温度曲线，将待测电池放入环境舱中，按照具有代表性的温度曲线，控制环境舱内的温度对待测电池进行温升/散热试验；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。本发明大大增加了试验室温度的真实性，提高了电池温度特性检测结果，并提高了试验室评价的置信度。
Description
技术领域
本发明属于新能源车用动力电池技术领域，特别涉及一种基于实际环境温度的电池温度特性检测方法及装置。
背景技术
电池的环境适应性指电池在保证工程属性和基本功能指标不变的前提下，对运行环境的适应能力，包括道路适应性能力、气候适应能力等。目前的国家标准及企业标准对电池的环境适应性没有提出明确的试验方法，在对电池进行温度相关试验时，一般控制试验过程中的环境温度为恒定值，但是车辆实际运营时的环境温度则为变化值，并且随着时间的推移有规律的变化，这就导致试验验证阶段所设定的环境条件与实际相差较大，无法模拟电池真实运营环境；同时电池的性能受环境温度影响很大，不同环境温度下电池的充放电、温升、散热等特性会发生改变，只针对恒定温度对电池进行检测容易导致检测结果不准确，从而导致前期虽然做了很多电池的验证工作，但在车辆进入市场后，依然会出现较多环境适应性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于实际环境温度的电池温度特性检测方法及装置，用于解决现有技术中电池温度特性检测结果不准确的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于实际环境温度的电池温度特性检测方法，包括如下步骤：
1)获取设定地区在设定时间范围内的温度变化数据；
2)将待测电池放入环境舱中，对待测电池进行温升/散热试验，在温升/散热试验过程中，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据进行调整；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。
本发明从更契合实际应用的角度对电池的性能进行验证，考虑到试验室环境温度与电池实际温度的差异性，选取了具有代表性的一些地区的温度曲线，将待测电池放入环境舱中，按照具有代表性的温度曲线，控制环境舱内的温度对待测电池进行温升/散热试验；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。本发明大大增加了试验室温度的真实性，提高了电池温度特性检测结果，并提高了试验室评价的置信度。
为了使电池温度变化特性检测的更加准确，所述温度变化数据包括一天内的温度变化数据。
为了控制环境舱的温度不断的变化，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据每隔一个小时进行一次调整。
为了使电池温升试验结果更加准确，在对电池进行温升试验之前，将电池温度加热到第一目标温度。
为了使电池散热试验结果更加准确，在对电池进行散热试验之前，将电池温度维持在第二目标温度。
本发明还提供了一种基于实际环境温度的电池温度特性检测装置，包括环境舱、处理器及存储器，所述处理器控制连接所述环境舱以控制环境舱内的温度，所述存储器中存储有在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
1)获取设定地区在设定时间范围内的温度变化数据；
2)将待测电池放入环境舱中，对待测电池进行温升/散热试验，在温升/散热试验过程中，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据进行调整；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。
本发明从更契合实际应用的角度对电池的性能进行验证，考虑到试验室环境温度与电池实际温度的差异性，选取了具有代表性的一些地区的温度曲线，将待测电池放入环境舱中，按照具有代表性的温度曲线，控制环境舱内的温度对待测电池进行温升/散热试验；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。本发明大大增加了试验室温度的真实性，提高了电池温度特性检测结果，并提高了试验室评价的置信度。
为了使电池温度变化特性检测的更加准确，所述温度变化数据包括一天内的温度变化数据。
为了控制环境舱的温度不断的变化，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据每隔一个小时进行一次调整。
为了使电池温升试验结果更加准确，在对电池进行温升试验之前，将电池温度加热到第一目标温度。
为了使电池散热试验结果更加准确，在对电池进行散热试验之前，将电池温度维持在第二目标温度。
附图说明
图1为本发明的基于大数据平台的环境适应性试验方法流程图；
图2为本发明的模拟电池温度的环境舱的示意图；
图3为本发明的环境舱的温度变化曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
电池温度特性检测方法的实施例：
如图1所示，影响电池温度特性的因素主要包括高温下的因素，高温条件下的因素包括温升特性和散热能力，温升特性检测电池在高温条件下发热特性，高温环境下的散热能力关系到电池在高温条件下是否能够快速散热，防止出现高温。
下面分析高温下的因素对电池温度特性的影响，首先从大数据平台中获取设定地区(比如车辆预售区域)在设定时间范围内的温度变化数据；接着将待测电池放入环境舱中，对待测电池进行温升/散热试验，在温升/散热试验过程中，控制环境舱的温度在设定时间范围内按照温度变化数据进行调整；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。
具体来看高温条件下的电池温升试验，温升试验过程包括如下步骤：
a)试验过程中将电池放入模拟电池舱内，环境舱的结构如图2所示，电池舱内是否贴保温材料根据不同地区车辆配置而定，辅助温度传感器布置过程为：在环境舱的四个角位置布置4个温度传感器，用于测量环境舱内温度变化情况，在环境舱外布置一个温度传感器，用于测量环境舱外温度变化情况。在进行温升试验之前，将电池的温度加热到第一目标温度，即将电池置于25℃±2℃条件下，当然也可以根据实际温度调整目标温度，然后以1C电流或制造商推荐的放电制度放电至制造商规定的放电截止条件，静置30min；并按照制造商提供的充电方式将电池充满电；
b)调整环境舱温度至38±2℃；
c)电池在环境舱中搁置16h或单体电池温度(最高温度和最低温度)与目标温度差值不超过2℃；
d)设置环境舱温度按照图3和表1中值进行变化，图3和表1中环境舱的温度是每隔一个小时变化一次，可根据试验要求合理设置变化时间；
e)电池以0.3C恒流放电，放电至SOC＝50％；
f)静置10min；
g)按照制造商提供的充电方式将电池充满，SOC＝100％；
h)电池以0.3C恒流放电，放电至SOC＝20％；
i)按照制造商提供的充电方式将电池充满，SOC＝100％；
j)将放电电流改为0.5C，重复步骤a)～i)；
k)试验过程中利用上位机记录电池温度信息及试验时间，记录的电池温度信息包括电池的初始温度及试验结束时的电池温度，根据电池的初始温度、试验结束时的电池温度及试验时间计算温升速率，温升速率的单位为℃/min，温升速率的计算公式表示为：
温升速率＝(Tend1-T01)/t1
其中，T01为电池的初始温度，Tend1为试验结束时的电池温度，t1为温升试验时间，单位为min。
表1环境温度随时间变化值
| 时间/h | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 温度/℃ | 33 | 32 | 32 | 31 | 30 | 31 | 32 | 32 | 33 | 34 | 36 | 38 | 42 |
| 时间/h | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | |
| 温度/℃ | 44 | 45 | 46 | 46 | 46 | 45 | 43 | 41 | 40 | 37 | 35 | 33 |
高温条件下电池散热过程按照以下步骤进行：
1)在对电池进行散热试验之前，使电池的温度维持在第二目标温度，即将电池置于25℃±2℃温度条件下，以1C电流或制造商推荐的放电制度放电至制造商规定的放电截止条件，静置30min；并按照制造商提供的充电方式将电池充满电；
2)调整环境舱温度至45±2℃；
3)电池在环境舱中搁置16h或单体电池温度(最高温度和最低温度)与目标温度差值不超过2℃；
4)调整环境舱温度按照图3和表1中的值进行变化，图3和表1中环境舱的温度是每隔一个小时变化一次，可根据试验要求合理设置变化时间；
5)电池在步骤4)的温度中搁置24h；
6)试验过程中利用上位机记录电池温度信息、温度降至平衡点时的时间及试验时间。记录的电池温度信息包括电池的初始温度及试验结束时的电池温度，根据电池的初始温度、试验结束时的电池温度及试验时间计算散热速率，散热速率的单位为℃/h，散热速率的计算公式表示为：
散热速率＝(T02-Tend2)/t2
其中，T02为电池的初始温度，Tend2为试验结束时的电池温度，t2为散热试验时间，单位为h。
最后，根据温升速率和散热速率对电池的环境适应性做出评估，电池包在高温条件下的温升速率是电池放电过程中的自身产热、高温环境下的传热、电池包壳体密封性三种因素的综合结果，当电池温升速率较大时，意味着纯电动车辆在夏季高温环境运营时，触发高温报警阀值风险增大，高温报警限制电机功率输出进而影响整车动力性，且在车辆运营后一般会进行充电，具有较高充电初始温度的电池在充电过程中更容易达到当前温度的充电电流限值，导致降流充电，延长充电时间，引发客户抱怨。
电池包在高温条件下的散热速率则与电池包结构的散热特性有关，当电池散热速率较大时，意味着在高温环境下，电池无论是放电过程还是静置过程都不容易累积热量，电池本身产生的热能及时与环境之间发生热交换，温度上升较慢，整车触发高温报警阀值的风险和充电时间延长的风险均会大大降低。
总之，电池在高温条件下的温升速率越小，散热速率越大，则其高温环境适应性越好，反之越差。
电池温度特性检测装置的实施例：
本发明还提供了一种基于实际环境温度的电池温度特性检测装置，包括环境舱、处理器及存储器，处理器控制连接所述环境舱以控制环境舱内的温度，存储器中存储有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
1)获取设定地区在设定时间范围内的温度变化数据；
2)将待测电池放入环境舱中，对待测电池进行温升/散热试验，在温升/散热试验过程中，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据进行调整；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。
由于该装置的存储器中存储的是与上述方法相对应的进程或程序，且方法的具体实施方式已经在上述实施例中进行了详细的说明，因此，在这里不再赘述该装置的具体实施方式。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于实际环境温度的电池温度特性检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)获取设定地区在设定时间范围内的温度变化数据；
2)将待测电池放入环境舱中，对待测电池进行温升/散热试验，在温升/散热试验过程中，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据进行调整；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。
2.根据权利要求1所述的基于实际环境温度的电池温度特性检测方法，其特征在于，所述温度变化数据包括一天内的温度变化数据。
3.根据权利要求1或2所述的基于实际环境温度的电池温度特性检测方法，其特征在于，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据每隔一个小时进行一次调整。
4.根据权利要求3所述的基于实际环境温度的电池温度特性检测方法，其特征在于，在对电池进行温升试验之前，将电池温度加热到第一目标温度。
5.根据权利要求3所述的基于实际环境温度的电池温度特性检测方法，其特征在于，在对电池进行散热试验之前，将电池温度维持在第二目标温度。
6.一种基于实际环境温度的电池温度特性检测装置，其特征在于，包括环境舱、处理器及存储器，所述处理器控制连接所述环境舱以控制环境舱内的温度，所述存储器中存储有在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
1)获取设定地区在设定时间范围内的温度变化数据；
2)将待测电池放入环境舱中，对待测电池进行温升/散热试验，在温升/散热试验过程中，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据进行调整；在温升/散热试验结束后将待测电池的温升值/散热值与温升/散热阈值进行比较，从而判断待测电池的温升/散热特性是否满足要求。
7.根据权利要求6所述的基于实际环境温度的电池温度特性检测装置，其特征在于，所述温度变化数据包括一天内的温度变化数据。
8.根据权利要求6或7所述的基于实际环境温度的电池温度特性检测装置，其特征在于，控制环境舱的温度在所述设定时间范围内按照所述温度变化数据每隔一个小时进行一次调整。
9.根据权利要求8所述的基于实际环境温度的电池温度特性检测装置，其特征在于，在对电池进行温升试验之前，将电池温度加热到第一目标温度。
10.根据权利要求8所述的基于实际环境温度的电池温度特性检测装置，其特征在于，在对电池进行散热试验之前，将电池温度维持在第二目标温度。
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