CN115356643A - 一种电池发热量测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种电池发热量测量装置和方法，该装置包括：电池充放电柜、冷却浴槽和液体冷却机；电池充放电柜设置为对被测试电池充放电；被测试电池放置于冷却浴槽内，冷却浴槽内填充有冷却介质，并且被测试电池的电芯浸没于冷却介质中；冷却浴槽的第一进口和/或第一出口分别设置有热电偶，热电偶设置为检测冷却介质的温度；冷却浴槽的两端分别与一个冷却介质管道连通，两个冷却介质管道分别连接冷却机的第二进口和第二出口。通过该实施例方案，实现了为精确测量被测试电池在特定温度下的发热量，在热仿真模型中准确输入电池发热量提供技术基础。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电池发热量测量技术，尤指一种电池发热量测量装置和方法。
背景技术
在能源危机与环境污染的双重压力下，汽车动力系统电动化逐渐成为未来汽车的技术发展主流。汽车动力系统电动化的主要特征之一即使用动力电池作为汽车主要的能量供给来源。
在锂离子动力电池的使用及储存过程中，温度对电池的性能、寿命、安全性都有重要影响。首先，锂离子电池的温度影响锂离子电池的能量与功率性能：温度较低时，电池的内阻明显增大，电池的可用能量和功率大大降低；其次，锂离子电池的工作或者存放温度影响锂离子电池的使用寿命，锂离子电池的适宜工作温度在10℃～30℃之间，过高的温度会加速电池内部的副反应，在过低的温度下充电，可能引发电池内部析锂，产生安全隐患。
限于我国各地区不同季度的温度条件，电动汽车动力电池需要经受高、低温度等比较恶劣的环境影响，将缩短电池使用寿命、降低电池性能。因此在动力电池系统开发时需要考虑热性能，热设计时需要评估电池系统在各种温度和充放电边界条件下的温度表现。
目前，为了加快项目开发进度，通常会引入热仿真技术，即通过计算机模拟得到电池系统的温度场信息，这其中一个重要输入就是电池本身的发热量。目前行业内通用的做法是通过内阻公式Q＝I2×r或者绝热加速量热仪(ARC)得到。但内阻公式中的内阻r值会随电流脉冲时间变化而变化，业内通常取的10s放电内阻计算出来的发热量要比电池的实际发热量小，另外，电池的内阻r会随电池的荷电状态变化而变化，很难确定取哪个荷电状态的值比较合理。运用绝热加热量热仪确实可以较准确的测得电池的发热量，但在电池放电的过程中，电池的温度是一直处于上升的状态，用此方法测出来的发热量并不是电池在某个特定温度下的发热量，用此方法测得的数据也很难在热仿真分析中输入模型中。
因此，迫切需要一种能精确测量锂离子电池在特定温度下发热量方法，以达到在热仿真模型中准确输入电池发热量的目的。
发明内容
本申请实施例提供了一种电池发热量测量装置和方法，能够为精确测量被测试电池在特定温度下的发热量，在热仿真模型中准确输入电池发热量提供技术基础。
本申请实施例提供了一种电池发热量测量装置，可以包括：电池充放电柜、冷却浴槽和液体冷却机；
所述电池充放电柜设置为对被测试电池充放电；
所述被测试电池放置于所述冷却浴槽内，所述冷却浴槽内填充有冷却介质，并且所述被测试电池的电芯浸没于冷却介质中；
所述冷却浴槽的第一进口和/或第一出口分别设置有热电偶，所述热电偶设置为检测冷却介质的温度；
所述冷却浴槽的两端分别与一个冷却介质管道连通，两个所述冷却介质管道分别连接冷却机的第二进口和第二出口。
在本申请的示例性实施例中，所述冷却介质为绝缘、不被电解和不汽化的液体。
在本申请的示例性实施例中，所述冷却介质可以包括以下任意一种：矿物碳氢化合物、氟化液、硅油以及酯类。
在本申请的示例性实施例中，所述被测试电池与所述冷却浴槽的内壁之间的间隙可以大于2mm。
本申请实施例还提供了一种电池发热量测量方法，基于所述的电池发热量测量装置，所述方法可以包括：
将被测试电池放入到冷却浴槽中，并将所述被测试电池的充放电端口与电池充放电柜连接；
将冷却介质温度设置为不同的温度，并在每个冷却介质温度下将电池电荷状态SOC调整为不同的数值，并在每种数值下分别对所述被测试电池进行充放电，在充放电过程中执行以下操作：
按照预设的充放电脉冲循环对所述被测试电池进行充放电时，获取所述第一进口的第一温度、所述第一出口的第二温度和冷却介质的第一流量；
根据所述第一温度、所述第二温度、所述第一流量和预设的发热量计算式计算所述被测试电池的发热量。
在本申请的示例性实施例中，每个充放电脉冲循环可以包括：
以第一预设倍率对所述被测试电池充电第一时长，并以第二预设倍率对所述被测试电池充电第二时长。
在本申请的示例性实施例中，所述发热量计算式可以包括：
P＝Cp*m0*(T1-T0)；
P为发热功率，Cp为预设参数，m0为所述第一流量，T0为所述第一温度，T1为所述第二温度。
在本申请的示例性实施例中，所述将冷却介质温度设置为不同的温度，可以包括：按照温度从低到高的顺序将所述冷却介质设置为不同的温度。
在本申请的示例性实施例中，所述在每个冷却介质温度下将电池电荷状态SOC调整为不同的数值，可以包括：
在设置的每个冷却介质温度下，按照数值依次增加的顺序将所述电池电荷状态SOC调整为不同的数值。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：
当所述第二温度和所述第一温度之间的差值小于或等于预设的温度阈值时，停止电池发热量测量。
与相关技术相比，本申请实施例的电池发热量测量装置可以包括：电池充放电柜、冷却浴槽和液体冷却机；所述电池充放电柜设置为对被测试电池充放电；所述被测试电池放置于所述冷却浴槽内，所述冷却浴槽内填充有冷却介质，并且所述被测试电池的电芯浸没于冷却介质中；所述冷却浴槽的第一进口和/或第一出口分别设置有热电偶，所述热电偶设置为检测冷却介质的温度；所述冷却浴槽的两端分别与一个冷却介质管道连通，两个所述冷却介质管道分别连接冷却机的第二进口和第二出口。通过该实施例方案，实现了为精确测量被测试电池在特定温度下的发热量，在热仿真模型中准确输入电池发热量提供技术基础。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的电池发热量测量装置结构示意图；
图2为本申请实施例的电池发热量测量方法流程图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
本申请实施例提供了一种电池发热量测量装置，如图1所示，可以包括：电池充放电柜1、冷却浴槽2和液体冷却机3；
所述电池充放电柜1设置为对被测试电池4充放电；
所述被测试电池4放置于所述冷却浴槽2内，所述冷却浴槽2内填充有冷却介质，并且所述被测试电池4的电芯浸没于冷却介质中；
所述冷却浴槽2的第一进口21和/或第一出口22分别设置有热电偶(61和62)，所述热电偶(61和62)设置为检测冷却介质的温度；
所述冷却浴槽2的两端分别与一个冷却介质管道5连通，两个所述冷却介质管道5分别连接冷却机3的第二进口和第二出口。
在本申请的示例性实施例中，所述被测试电池4可以包括但不限于锂离子电池。
在本申请的示例性实施例中，所述冷却介质可以为绝缘、不被电解和不汽化的液体。
在本申请的示例性实施例中，所述冷却介质可以包括但不限于以下任意一种：矿物碳氢化合物、氟化液、硅油以及酯类。
在本申请的示例性实施例中，利用特制的水浴槽(即冷却浴槽2)，能够很好地确保被测试电池4的温度始终维持在设定的温度，从而达到精确测量电池特定温度下的发热量的目的。
在本申请的示例性实施例中，所述被测试电池4与所述冷却浴槽2的内壁之间的间隙可以大于2mm。所述被测试电池4与冷却浴槽2之间灌满冷却介质，包括正负极busbar(母线)处。
在本申请的示例性实施例中，液体冷却机3可以包括但不限于：水冷机；该液体冷却机可以设置为对冷却浴槽2中的冷却介质进行冷却。
在本申请的示例性实施例中，两个冷却介质管道5设置为实现冷却浴槽2和液体冷却机3之间的冷却介质流通。
本申请实施例还提供了一种电池发热量测量方法，如图2所示，基于所述的电池发热量测量装置，所述方法可以包括步骤S101-S102：
S101、将被测试电池放入到冷却浴槽中，并将所述被测试电池的充放电端口与电池充放电柜连接；
S102、将冷却介质温度设置为不同的温度，并在每个冷却介质温度下将电池电荷状态SOC调整为不同的数值，并在每种数值下分别对所述被测试电池进行充放电，在充放电过程中执行以下操作：
按照预设的充放电脉冲循环对所述被测试电池进行充放电时，获取所述第一进口的第一温度、所述第一出口的第二温度和冷却介质的第一流量；根据所述第一温度、所述第二温度、所述第一流量和预设的发热量计算式计算所述被测试电池的发热量。
在本申请的示例性实施例中，在开始测量之前，可以首先将被测试电池4放入到冷却浴槽2中，将被测试电池4放入到冷却浴槽2中之后，在被测试电池4与冷却浴槽2之间的间隙内填充冷却介质；其次，将被测试电池4与电池充放电柜1进行电连接。
在本申请的示例性实施例中，在完成以上测量准备工作后，可以将冷却介质温度设置为不同的温度，并在每个冷却介质温度下将电池电荷状态SOC调整为不同的数值，并在每种数值下分别对所述被测试电池进行充放电，以便获取每种数值下所述被测试电池充放电过程的发热量。
在本申请的示例性实施例中，例如，以将冷却介质温度设置为标准温度为例进行说明，在该标准温度下将电池电荷状态SOC调整至10％，按照预设的充放电脉冲对被测试电池4进行充电操作和放电操作，获取冷却浴槽2中的冷却介质流量m0(kg/s)，以及第一入口的温度T0。
在本申请的示例性实施例中，所述标准温度可以包括：24℃-26℃，例如，可以选择25℃(摄氏度)。
在本申请的示例性实施例中，在本申请的示例性实施例中，每个充放电脉冲循环可以包括：
以第一预设倍率对所述被测试电池充电第一时长，并以第二预设倍率对所述被测试电池充电第二时长。
在本申请的示例性实施例中，该第一预设倍率、第二预设倍率、第一时长和第二时长均可以根据不同的应用场景和需求自行定义，在此不做限制。
在本申请的示例性实施例中，以4C为所述被测试电池4充电10s后再以4C为所述被测试电池4放电10s，此为一个充放电脉冲循环。
在本申请的示例性实施例中，每个充放电脉冲循环过程中，可以记录冷却浴槽的第一进口和第一出口的热电偶的数值，分别记作T0和T1。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：
当所述第二温度和所述第一温度之间的差值小于或等于预设的温度阈值时，停止电池发热量测量。
在本申请的示例性实施例中，例如，T1-T0的值小于0.02℃时，停止实验。
在本申请的示例性实施例中，所述发热量计算式可以包括：
P＝Cp*m0*(T1-T0)；
P为发热功率，Cp为预设参数，m0为所述第一流量，T0为所述第一温度，T1为所述第二温度。
在本申请的示例性实施例中，通过以上发热量计算式可以计算出每个冷却介质温度下的每个电池电荷状态SOC的数值对应的被测试电池的发热量。
本申请的示例性实施例中，所述在每个冷却介质温度下将电池电荷状态SOC调整为不同的数值，可以包括：
在设置的每个冷却介质温度下，按照数值依次增加的顺序将所述电池电荷状态SOC调整为不同的数值。
本申请的示例性实施例中，可以依次调整上述电池电荷状态SOC的数值至20％、30％...90％。
在本申请的示例性实施例中，所述将冷却介质温度设置为不同的温度，可以包括：按照温度从低到高的顺序将所述冷却介质设置为不同的温度。在本申请的示例性实施例中，调整的冷却介质温度可以由低到高分别调整为：-40℃、-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃、25℃、35℃、45℃。
在本申请的示例性实施例中，本申请实施例方案能够精确的测量电池(如锂离子电池)在特定温度下的发热量，并且测试过程中发热量并不是电池在某一个特定温度下的发热量，可以获取多个特定温度下的发电量，此外利用特制的冷却浴槽2，能够很好地确保电池的温度始终维持在设定温度，从而达到精确测量电池特定温度下的发热量的目的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种电池发热量测量装置，其特征在于，包括：电池充放电柜、冷却浴槽和液体冷却机；
所述电池充放电柜设置为对被测试电池充放电；
所述被测试电池放置于所述冷却浴槽内，所述冷却浴槽内填充有冷却介质，并且所述被测试电池的电芯浸没于冷却介质中；
所述冷却浴槽的第一进口和/或第一出口分别设置有热电偶，所述热电偶设置为检测冷却介质的温度；
所述冷却浴槽的两端分别与一个冷却介质管道连通，两个所述冷却介质管道分别连接冷却机的第二进口和第二出口。
2.根据权利要求1所述的电池发热量测量装置，其特征在于，所述冷却介质为绝缘、不被电解和不汽化的液体。
3.根据权利要求2所述的电池发热量测量装置，其特征在于，所述冷却介质包括以下任意一种：矿物碳氢化合物、氟化液、硅油以及酯类。
4.根据权利要求1所述的电池发热量测量装置，其特征在于，所述被测试电池与所述冷却浴槽的内壁之间的间隙大于2mm。
5.一种电池发热量测量方法，其特征在于，基于权利要求1-4任意一项所述的电池发热量测量装置，所述方法包括：
将被测试电池放入到冷却浴槽中，并将所述被测试电池的充放电端口与电池充放电柜连接；
将冷却介质温度设置为不同的温度，并在每个冷却介质温度下将电池电荷状态SOC调整为不同的数值，并在每种数值下分别对所述被测试电池进行充放电，在充放电过程中执行以下操作：
按照预设的充放电脉冲循环对所述被测试电池进行充放电时，获取所述第一进口的第一温度、所述第一出口的第二温度和冷却介质的第一流量；
根据所述第一温度、所述第二温度、所述第一流量和预设的发热量计算式计算所述被测试电池的发热量。
6.根据权利要求5所述的电池发热量测量方法，其特征在于，每个充放电脉冲循环包括：
以第一预设倍率对所述被测试电池充电第一时长，并以第二预设倍率对所述被测试电池充电第二时长。
7.根据权利要求5所述的电池发热量测量方法，其特征在于，所述发热量计算式包括：
P＝Cp*m0*(T1-T0)；
P为发热功率，Cp为预设参数，m0为所述第一流量，T1为所述第一温度，T0为所述第二温度。
8.根据权利要求5所述的电池发热量测量方法，其特征在于，所述将冷却介质温度设置为不同的温度，包括：按照温度从低到高的顺序将所述冷却介质设置为不同的温度。
9.根据权利要求5所述的电池发热量测量方法，其特征在于，所述在每个冷却介质温度下将电池电荷状态SOC调整为不同的数值，包括：
在设置的每个冷却介质温度下，按照数值依次增加的顺序将所述电池电荷状态SOC调整为不同的数值。
10.根据权利要求5所述的电池发热量测量方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第二温度和所述第一温度之间的差值小于或等于预设的温度阈值时，停止电池发热量测量。
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| CN108008308A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-05-08 | 芜湖天量电池系统有限公司 | 一种锂离子电池发热量的测试系统和方法 |
| CN111600084A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-08-28 | 江苏文轩热管理系统有限公司 | 电池组发热量等效测试系统及测试方法 |
| CN216209743U (zh) * | 2021-09-27 | 2022-04-05 | 合众新能源汽车有限公司 | 电池组的测试装置 |
-
2022
- 2022-08-18 CN CN202210993524.XA patent/CN115356643A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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