[发明专利]方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法

权利要求书

1.方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、将方形加热片(2)置于两块同种型号的方形锂离子电池中间，并在所述两块电池外壳的中心位置各放置一个热电偶来检测温度，将方形加热片(2)、两块方形锂离子电池和两个热电偶置于绝热环境下，从而将传热过程简化成沿电池厚度方向的一维导热过程；

步骤二、根据两块方形锂离子电池外壳的质量、该电池外壳的定压比热容、电池的内部质量、电池的加热功率和电池的温度随加热时间变化关系，获得电池内部的定压比热容C_P2；

步骤三、根据锂离子电池内部及上下侧壳体的传热过程、所述的比热容C_P2和锂离子电池上下侧壳体及内部的边界条件，得到锂离子电池内部的纵向导热系数k_thr2；

步骤四、用圆形加热片(6)替换步骤一中的方形加热片(2)，并在每块电池外壳上再放置一个热电偶来检测温度；

步骤五、利用步骤四中每个电池外壳上的两个热电偶分别获取两个温度，并利用锂离子电池内部的纵向导热系数k_thr2和传热模型，获得锂离子电池外壳内侧同一厚度上两个温度点的温度；

步骤六、利用锂离子电池内侧同一厚度上两个温度点的温度及边界条件，根据传热模型获得电池内部材料横向导热系数k_in；

步骤二中，获得电池内部的定压比热容C_P2的具体过程为：

在两块电池外壳的中心位置各放置一个热电偶来检测电池外壳的温度变化，根据一个锂离子电池两侧外壳和内部质量m和温度随加热时间变化关系：

获得定压比热容C_P，

式中，Q为吸收或放出的热量，ΔT为温度的变化量；

考虑电池外壳与内部的热参数不同，则有公式：

式中，m₁与m₃分别是锂离子电池两侧外壳的质量，m₂是锂离子电池内部的质量，C_P1与C_P3分别是锂离子电池两侧外壳的定压比热容，C_P2为需要辨识的电池内部的定压比热容，

将公式2等式右侧分子分母同时除以时间的变化量Δt，并考虑采用加热片给两块锂离子电池同时加热，则整理得到需要辨识的电池内部的定压比热容C_P2为：

式中，P为方形加热片(2)的加热功率；

步骤三中，锂离子电池内部及上下侧壳体的传热过程为：

锂离子电池整体传热模型为：

式中，ρ为密度，k_in为横向导热系数，即为沿x轴方向的导热系数，k_thr为其纵向导热系数，即为沿y轴方向的导热系数，

由于采用与电池侧面尺寸相一致的方形加热片(2)对电池进行加热，忽略边缘效应时将传热过程简化成沿电池厚度方向的一维导热过程，相当于屏蔽了横向的导热系数，所以，将公式4简化为：

考虑近似为常数，等于dT/dt，则公式5化简为二阶常微分方程，为：

式中，B和C为常数，k_thr为电池整体的纵向导热系数，

锂离子电池的内部与外壳根据公式6的传热方程，得到锂离子电池内部及上下侧壳体的传热过程为：

式中，T₁(y)为一个锂离子电池下侧壳体的传热过程，T₂(y)为一个锂离子电池内部的传热过程，T₃(y)为一个锂离子电池上侧壳体的传热过程，k_thr1与k_thr3分别是电池两侧外壳材料的纵向导热系数，k_thr2为需要辨识的电池内部的纵向导热系数，h₁为电池下侧外壳的厚度，h₂为电池下侧外壳与内部的厚度，h₃为电池内部与两侧外壳的总厚度，B₁、C₁、B₂、C₂、B₃和C₃均为常数。

2.根据权利要求1所述方形锂离子电池内部热物性参数辨识方法，其特征在于，步骤一中的方形加热片(2)的尺寸与锂离子电池接触面尺寸相同。