[发明专利]考虑电芯老化程度的电动汽车电池包温度场模型和方法

说明书

本发明提供了一种考虑电芯老化程度的电动汽车电池包温度场模型，所述模型包括：电池单体温度场模型；表示电池老化程度的内阻矩阵；以及通过将所述电池单体温度场模型代入所述表示电池老化程度的内阻矩阵所得的改进的温度场模型。

技术领域

本发明涉及电动汽车的动力电池技术领域，特定而言涉及一种考虑电芯老化程度的电动汽车电池包温度场模型。

背景技术

随着电动汽车的推广，对于电动汽车的动力电池的研究也越来越多。在动力电池的研究中，除了对电池状态的研究，对电池的热管理系统的研究也是核心问题之一。在电池的热管理系统里，如何准确获取汽车电池包的实际温度是个重要的问题。

电池包在实际的使用过程中，即使有热管理系统参与，也无法保证每个电池单体的温度绝对一致，因此每个电池单体的老化程度并非相同。随着电池包循环次数的增多，电池包热力场的一致性也会越来越差。

在电池包热管理系统开发及运行的过程中，需要通过仿真或实时计算得到电池包的温度场，从而对电池包的温度进行更好的估计和控制。现有热管理方法的输入基本上是温度传感器的读值，或通过温度场模型进行预测。然而这两种方法中，都没有考虑电池包老化程度不一致性对获取的温度值所带来的影响。

发明内容

本发明提出了一种考虑电芯老化状态的新型温度场模型和方法。具体而言，根据本发明的一方面，提供了一种考虑电芯老化程度的电动汽车电池包温度场模型，其特征在于，所述模型包括：电池单体温度场模型；表示电池老化程度的内阻矩阵；以及通过将所述电池单体温度场模型代入所述表示电池老化程度的内阻矩阵所得的改进的温度场模型。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述模型中的所述电池单体温度场模型根据如下等式建立：其中，ρ为电池平均密度；C_p为电池的质量比热容，T为温度；K_x、 K_y、K_z分别为电池内部沿x轴、y轴、z轴方向的热导率；q为单位体积热量产生速率。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述模型中的所述电池单体温度场模型中的所述比热容根据如下等式建立：其中，C_p为电池单体的比热容；m为电池单体的质量；m_i为电池单体每种材料的质量；C_i为电池单体每种材料的比热容。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述模型中的所述电池单体温度场模型中的所述沿x轴、y轴、z轴方向的热导率根据如下等式建立：

其中，l、b、h为电池单体的长宽高；k_p、k_n和k_s为正极板、负极板和隔膜的平均热导率；d_xp、d_xn和d_xs分别为x轴方向正极板、负极板和隔膜的总厚度，d_yp、d_yn和d_ys分别为y轴方向正极板、负极板和隔膜的总厚度并且d_zp、d_zn和d_zs分别为z轴方向正极板、负极板和隔膜的总厚度。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述模型中的所述电池单体温度场模型中的所述热量产生速率是使用Bernardi生热速率模型根据如下等式建立：

其中，V_b是电池单体体积；I是充放电电流；R是电池单体总内阻； U是电池单体电压；U₀是电池开路电压；T是温度；是温度系数。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述模型中的所述表示电池老化程度的所述内阻矩阵根据如下等式建立：其中， U_ocv为开路电压，U′为充放电瞬时的电压，I为瞬时电流。