本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種軟包電池的測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
隨著動(dòng)力電池的不斷發(fā)展，軟包電池以其成本低、比能量高等優(yōu)點(diǎn)受到新能源汽車行業(yè)的青睞，而估算軟包電池在充放電過程中的生熱率的變化對(duì)于其進(jìn)一步研究有重要意義。
目前有關(guān)動(dòng)力電池生熱功率的測(cè)試主要有：(1)利用絕熱加速量熱儀測(cè)量生熱率，該方法花費(fèi)較高；(2)測(cè)量電池的溫升，將電池?zé)崃糠譃槿糠郑謩e是電池與空氣自然對(duì)流換熱量、電池與外界輻射換熱量以及自身剩余熱量，如專利cn104569836a。這些主要得到的是電池在某一放電倍率下或變電流工況下的平均生熱率，平均生熱率不能表現(xiàn)出電池充/放電過程中生熱過程的變化情況，且有的自然對(duì)流換熱系數(shù)和輻射換熱系數(shù)取值為經(jīng)驗(yàn)值，在計(jì)算結(jié)果上可能會(huì)存在一定的誤差。
因此，開發(fā)一種軟包電池瞬時(shí)生熱率的估算方法及裝置是十分有必要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種軟包電池瞬時(shí)生熱率的估算方法及裝置，以有效的估算軟包電池在某一倍率充放電過程中的瞬時(shí)生熱功率。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明所述的一種軟包電池瞬時(shí)生熱率的估算方法，包括以下步驟：
(1)測(cè)量電池在絕熱環(huán)境中某一充/放電倍率下的每秒溫升數(shù)據(jù)，根據(jù)溫升數(shù)據(jù)計(jì)算出電池在該倍率工況下的每秒存儲(chǔ)生熱功率q1；
(2)測(cè)量電池在絕熱環(huán)境中某一充/放電倍率結(jié)束后的靜置溫降數(shù)據(jù)，根據(jù)靜置溫降數(shù)據(jù)通過對(duì)數(shù)曲線擬合，得到該環(huán)境下自然對(duì)流換熱系數(shù)h；
(3)根據(jù)上述擬合得到的自然對(duì)流換熱系數(shù)h，以及在絕熱環(huán)境中某一充/放電倍率下的每秒溫升數(shù)據(jù)，計(jì)算出該環(huán)境充/放電過程中對(duì)應(yīng)的每秒自然對(duì)流損失功率q2；
(4)將上述算出的每秒存儲(chǔ)生熱功率q1和每秒自然對(duì)流損失功率q2，對(duì)應(yīng)相加得到該工況下的每秒生熱功率，然后對(duì)每秒生熱率進(jìn)行多項(xiàng)式擬合得到瞬時(shí)生熱率。
進(jìn)一步的說，本發(fā)明步驟(1)所述的測(cè)量電池在絕熱環(huán)境中某一充/放電倍率下的溫升數(shù)據(jù)，根據(jù)溫升數(shù)據(jù)計(jì)算出電池在該倍率工況下的瞬時(shí)存儲(chǔ)生熱功率q1，包括：
測(cè)量電池在絕熱環(huán)境中某一充/放電倍率下的溫升數(shù)據(jù)；
溫升數(shù)據(jù)計(jì)算如下式：
tave＝(t1+t2+t3+t4+t5+t6)/6
其中t1+t2+t3+t4+t5+t6分別為不同布點(diǎn)處熱電偶測(cè)出的溫度，tave是電池各測(cè)點(diǎn)的平均溫度。
進(jìn)一步地，根據(jù)電池在絕熱環(huán)境中某一充/放電倍率下的溫升數(shù)據(jù)，擬合得到電池溫度隨時(shí)間變化的8次多項(xiàng)式，時(shí)間為橫坐標(biāo)，溫度為縱坐標(biāo)，即得到溫度隨時(shí)間變化的瞬時(shí)溫度變化式：
t＝f(t)
其中t為電池?cái)M合瞬時(shí)溫度。
根據(jù)上述擬合得到的電池溫度隨時(shí)間變化的8次多項(xiàng)式，對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得到在絕熱環(huán)境中該工況下存儲(chǔ)生熱速率qs公式
qs＝cm(dt/dt)
其中，qs是存儲(chǔ)生熱速率，c是電池在該恒溫箱溫度下的比熱容，m是電池的質(zhì)量。
根據(jù)上述存儲(chǔ)生熱率公式，以1秒為間隔，計(jì)算出每秒存儲(chǔ)生熱功率，記為q1。
優(yōu)選地，根據(jù)得到電池溫度隨時(shí)間變化的8次多項(xiàng)式t＝f(t)，計(jì)算出從充/放電開始到充/放電結(jié)束，每1秒的電池溫度，記為電池?cái)M合瞬時(shí)溫度。
根據(jù)電池在絕熱環(huán)境中某一充/放電倍率結(jié)束后的靜置溫降數(shù)據(jù)，通過指數(shù)曲線擬合，得到該環(huán)境下自然對(duì)流換熱系數(shù)h。
根據(jù)牛頓冷卻公式，算出從充/放電開始到充/放電結(jié)束期間每秒自然對(duì)流生熱率：
q2＝ha(t-t0)
其中，a是電池除去兩端正負(fù)極耳的表面積，t是電池?cái)M合瞬時(shí)溫度，t0是電池初始溫度，即恒溫箱溫度。
然后根據(jù)從充/放電開始到充/放電結(jié)束期間，每秒種的生熱率等于瞬時(shí)存儲(chǔ)生熱率與自然對(duì)流生熱率之和，算出瞬時(shí)生熱率：
q＝q1+q2
計(jì)算出每一時(shí)間點(diǎn)的電池生熱率，進(jìn)而通過多項(xiàng)式擬合得出電池在恒溫箱中某一放電倍率下的生熱率隨時(shí)間的變化曲線。
本發(fā)明所述的一種軟包電池瞬時(shí)生熱率的估算裝置，包括：測(cè)試裝置，用于電池某一放電倍率條件下生熱率的計(jì)算，所述的測(cè)試裝置進(jìn)一步包括：絕熱材料、恒溫箱、多路溫度記錄儀和至少6個(gè)t型熱電偶，其中，熱電偶分別布置在軟包電池正反面，其正面區(qū)域進(jìn)行4等份均分，熱電偶布置在每一均分區(qū)域的中心代表該區(qū)域的電池溫度，另外電池正面、反面中心各布置一根；所述絕熱材料為絕熱氣凝膠，對(duì)電池周圍進(jìn)行至少兩層包裹；所述多路溫度記錄儀為至少6通道，記錄電池充/放電過程中的溫度的變化。
本發(fā)明可以便捷的計(jì)算出軟包電池在充放電過程中的生熱率，得出充放電過程中的生熱率的變化，同時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)單，精確度較高，對(duì)研究電池充放電過程中的性能具有一定的價(jià)值。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的瞬時(shí)生熱率的估算方法圖。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的瞬時(shí)生熱率的裝置圖。
圖3是軟包電池外部熱電偶的布置圖。
圖4是熱電偶測(cè)得電池在某一環(huán)境溫度下1c充/放電過程溫升變化圖。
圖5是恒溫箱某溫度，得到的電池1c倍率充/放電瞬時(shí)生熱率變化圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例
測(cè)量電池在絕熱環(huán)境中某一充/放電倍率下的溫升數(shù)據(jù)；
下表是恒溫箱25℃、絕熱1c充電倍率下，軟包電池充電和靜置過程的一段數(shù)據(jù)，時(shí)間是充電和靜置開始的0-120s之間的，每隔2s記錄。數(shù)據(jù)見下列各表。
溫升數(shù)據(jù)計(jì)算如下式：
tave＝(t1+t2+t3+t4+t5+t6)/6
其中t1+t2+t3+t4+t5+t6分別為不同布點(diǎn)處熱電偶測(cè)出的溫度，tave是電池各測(cè)點(diǎn)的平均溫度。
表1
根據(jù)充電溫度數(shù)據(jù)tave擬合得到8次多項(xiàng)式
t＝24.95737-0.00448*t+2.95545*10-5*t2-5.0774*10-８*t3+4.55974*10-11*t4-2.29266*10-1４*t5+6.53804*10-18*t６-9.92018*10-22*t7+6.23364*10-26*t8
根據(jù)上述擬合得到的電池溫度隨時(shí)間變化的8次多項(xiàng)式，對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得到在絕熱環(huán)境中該工況下存儲(chǔ)生熱速率qs公式
qs＝cm(dt/dt)
其中，qs是存儲(chǔ)生熱速率，c是電池在該恒溫箱溫度下的比熱容，m是電池的質(zhì)量。
根據(jù)上述存儲(chǔ)生熱率公式，以2秒為間隔，計(jì)算出每秒存儲(chǔ)生熱功率，記為q1。
表2
根據(jù)表1靜置溫降隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，擬合得到指數(shù)函數(shù)表達(dá)式
根據(jù)公式：
2.26*10-4＝ha/cm
算出對(duì)流換熱系數(shù)h＝2.07(w/(m2·k))
根據(jù)得到電池溫度隨時(shí)間變化的8次多項(xiàng)式t＝f(t)，計(jì)算出從充/放電開始到充/放電結(jié)束，每1秒的電池溫度，記為電池?cái)M合瞬時(shí)溫度，見表2。
根據(jù)牛頓冷卻公式，算出從充/放電開始到充/放電結(jié)束期間每秒自然對(duì)流生熱率：
q2＝ha(t-t0)
其中，a是電池除去兩端正負(fù)極耳的表面積，t電池?cái)M合瞬時(shí)溫度，t0是電池初始溫度，即恒溫箱溫度。
然后根據(jù)從充/放電開始到充/放電結(jié)束期間，每秒種的生熱率等于瞬時(shí)存儲(chǔ)生熱率與自然對(duì)流生熱率之和，算出瞬時(shí)生熱率：
q＝q1+q2
表3
計(jì)算出每一時(shí)間點(diǎn)的電池生熱率，進(jìn)而通過多項(xiàng)式擬合得出電池在恒溫箱中某一放電倍率下的生熱率隨時(shí)間的變化曲線，具體見圖5。
放電過程計(jì)算同上。