[发明专利]一种圆柱形动力电池的比热容和径向热导率测试方法

权利要求书

1.一种圆柱形动力电池的比热容和径向热导率测试方法，其特征在于，包括：

步骤S1：建立绝热环境下所述圆柱形动力电池比热容和径向热导率理论模型；

步骤S2：记录所述圆柱形动力电池温度随时间的变化，标定所述圆柱形动力电池的热损；

步骤S3：根据所述步骤S2的结果对所述步骤S1中理论模型进行优化，得到非绝热环境下所述圆柱形动力电池比热容和径向热导率模型，并开展实验测试；

所述步骤S1具体过程为：

步骤S101：视所述圆柱形动力电池为均质实体，外侧面受热均匀，内侧面为绝热面，热传导过程为径向一维导热；

步骤S102：在所述圆柱形动力电池受热过程中，由能量守恒定律知q_rA_r＝cρV_rdT/dt，当r分别等于所述圆柱形动力电池外半径R_o和内半径R_i时，可得数学表达式q_RoR_o-q_rr和q_RoR_o-q_RiR_i；因所述圆柱形动力电池温度场达到准稳态时，温变率dT/dt各处相等，由此可得所述圆柱形动力电池比热容的表达式：

其中，c和ρ分别为所述圆柱形动力电池的比热容和密度，A_r和V_r分别为所述圆柱形动力电池半径r处的侧面积和体积，dT/dt为所述圆柱形动力电池温变率，R_i和R_o分别为所述圆柱形动力电池内外半径；

步骤S103：由傅里叶定律知q_r＝–λ_rdT/dr，通过移项并对q_r在热流传播路径r，R_i≤r≤R_o，上求定积分可得：

其中，λ_r为所述圆柱形动力电池的径向热导率，T_Ri和T_Ro分别为所述圆柱形动力电池内侧面温度和外侧面温度；

所述步骤S2具体过程为：

步骤S201：置所述圆柱形动力电池于近似绝热的环境中，设其初温与环境温度均为T₀；

步骤S202：加热所述圆柱形动力电池，致其温度升至预设上限温度T_u时停止加热；

步骤S203：记录所述圆柱形动力电池的温降过程，拟合温降曲线与时间的多项式方程T_drop(t)；

步骤S204：对方程T_drop(t)一阶求导，得所述圆柱形动力电池的温降率dT_drop(t)/dt，记为U_drop；

步骤S205：计算所述圆柱形动力电池温降过程中自身温度T与环境温度T₀间的温差ΔT_drop＝T–T₀，拟合温降率U_drop得到“温降率–温差方程”U_drop(ΔT_drop)；

步骤S206：设所述圆柱形动力电池质量为m，由能量守恒定律求得所述圆柱形动力电池热损与温差之间的函数方程cmU_drop(ΔT_drop)；

所述步骤S3具体过程为：

步骤S301：设所述圆柱形动力电池初温和环境温度均为T₀；

步骤S302：以恒热流加热所述圆柱形电池外侧面；

步骤S303：记录所述圆柱形动力电池受热过程中的外侧面温度T_Ro和内侧面温度T_Ri；

步骤S304：当所述圆柱形动力电池温度趋于上限温度T_u时停止加热，记录加热时长t₁；

步骤S305：分别计算所述圆柱形动力电池外侧面和内侧面温度与环境温度的温差，ΔT_Ro＝T_Ro–T₀和ΔT_Ri＝T_Ri–T₀；

步骤S306：将ΔT_Ro和ΔT_Ri代入“温降率–温差方程U_drop(ΔT_drop)”分别得所述圆柱形动力电池两侧面在受热阶段内的温降率U_drop(ΔT_Ro)和U_drop(ΔT_Ri)，拟合该温降率与时间t₁的函数方程得U_Ro-drop(t₁)和U_Ri-drop(t₁)；

步骤307：由于存在热损，步骤S102中表达式所示所述圆柱形动力电池的理想温度场达到准稳态时温变率dT/dt会受到由热损引起的温降率U_drop(t₁)的影响，因此所述圆柱形动力电池在非绝热工况下的比热容表达式为：

其中，U_drop(t₁)为热损引起的温降率；

步骤S308：分别对方程U_Ro-drop(t₁)和U_Ri-drop(t₁)在0～t₁时间上积分，得所述圆柱形动力电池内外侧面在受热阶段内由热损引起的温降幅度，和

步骤S309：由于热损的影响，步骤S103表达式中所示的所述圆柱形动力电池温度场在达到准稳态时内外侧面的温度T_Ri和T_Ro均会受到步骤S308中由热损引起的温降幅度的影响，则所述圆柱形动力电池在非绝热工况下的径向热导率表达式为：

其中，ΔT_Ri-drop和ΔT_Ro-drop分别为所述圆柱形动力电池内外侧面在受热阶段内由热损引起的温降幅度。