[发明专利]一种锂电池内外热阻估计方法

说明书

本发明公开了一种锂电池内外热阻估计方法，设置不同环境温度梯度，每个温度梯度下锂电池采用不同的放电倍率恒流放电；分别记录每组温度下锂电池处于热平衡状态时的放电电流、电池内部温度和电池表面温度；通过建立放电电流、环境温度与内部温度的三维关系曲面图，即热平衡面，结合内外温差和表面与环境温差，达到对内外热阻的准确测定。本发明充分分析了影响锂电池内外热阻的主要因素，通过控制变量的方法设计实验；通过构建三维热平衡面，易明确内外热阻随各因素的变化情况。

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种锂电池内外热阻估计方法。

背景技术

动力锂电池集总参数热模型是用来描述锂电池内部产热、热传导和散热过程的主要模型，热模型参数中内部热阻用来表示锂电池内部热传导速率，外部热阻表示锂电池与外部环境热交换速率。现有锂电池内外热阻的实验测定方法不具有全面性和代表性，从而不能对锂电池内外热阻进行准确的测定，也直接影响了电池内部温度实时估计的准确性。由于锂电池特殊的物理结构和化学成分，电池在工作过程中，实际的工作环境和使用工况对内外热阻有较大影响。因此，为提高锂电池内外热阻测定的准确性，分析可能影响锂电池内外热阻的主要因素，对锂电池内外热阻和电池内部温度做出准确估计具有极高的重要性，同时对于提高电池性能、延长电池寿命和响应节能环保号召具有重要的意义。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种锂电池内外热阻估计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种锂电池内外热阻估计方法，包括有以下步骤：

(1)设置不同环境温度梯度，每个温度梯度下锂电池采用不同的放电倍率恒流放电；

(2)分别记录每组温度下锂电池处于热平衡状态时的放电电流、电池内部温度和电池表面温度；

(3)通过建立放电电流、环境温度与内部温度的三维关系曲面图，即热平衡面，结合内外温差和表面与环境温差，达到对内外热阻的准确测定。

步骤(3)所述的建立三维关系曲面图，具体方法如下：动力锂电池的简化热电参数模型，包括内部热源Q、电池内部热容C_c、外部热熔C_s、电池内部温度T_c、电池表面温度T_s、外部环境温度T_a，内部热阻R_i表征锂电池内部热传导速率，外部热阻R_o表征电池表面与环境热交换速率,t表示时间常数；类比一阶RC滤波网络，得式(1)；

式(1)为内外热阻与放电倍率及环境温度的函数关系表达式；结合锂电池内阻温度模型，并由式(1)，通过实验数据验算方法得出，锂电池内部热阻属于定值，而外部热阻与放电倍率无关，与环境温度存在的关系，用二次曲线拟合R_o＝pT_a²+qT_a+h，其中，p＝0.0002275,q＝-0.08045,h＝3.406。

本发明提出通过热平衡面估计内外热阻的方法，通过实验设计方法建立锂电池热平衡面，更加全面的刻画出内外热阻的变化情况，达到对锂电池内外热阻的准确测定。采用此方法原因在于，一是锂电池采用一定放电倍率恒流放电时，存在热平衡和非平衡状态，二者差别明显，不能忽略；二是通过实验设计中控制变量的方法，避免了其它未知因素的影响，使结果更具代表性。

本发明的优点是：本发明充分分析了影响锂电池内外热阻的主要因素，通过控制变量的方法设计实验；通过构建三维热平衡面，易明确内外热阻随各因素的变化情况。

附图说明

图1为锂电池简化热电参数模型图。

图2为由放电电流、环境温度与内部温度构建热平衡面图。