[发明专利]基于车辆行驶工况的动力电池瞬态产热率的测算方法

说明书

本发明涉及一种基于车辆行驶工况的动力电池瞬态产热率的测算方法，包括以下步骤：在不同工况因素下测量电池的过电位与温熵系数；获取不同工况因素对应的电池产热率；基于不同工况因素对应的电池产热率拟合获取关于温度、充放电倍率和放电深度的三阶瞬态产热率模型；根据车辆行驶的实时功率计算电池充放电倍率，并结合即时温度和即时放电深度，且带入三阶瞬态产热率模型计算获得车辆动力电池瞬态产热率。上述基于车辆行驶工况的动力电池瞬态产热率的测算方法，采用拟合获取连续可导的三阶拟合函数，大大提升了产热率模型的拟合精度和在线适用性，测量费用较低、工作量较小并能够在车辆行驶工况下实时估算车辆动力电池瞬态产热率。

技术领域

本发明涉及电池热物性参数研究与热管理技术领域，特别是涉及一种基于车辆行驶工况的动力电池瞬态产热率的测算方法。

背景技术

气候变化、能源和环境问题是人类社会共同面对的长期问题。交通运输领域的温室气体排放、能源消耗和尾气排放三大问题是否有效解决直接影响人类共同问题能够有效解决，为此，全球主要国家政府、组织、汽车生产商、能源供应商、风险投资企业共同行动起来，推动全球汽车工业产业结构升级和动力系统电动化战略转型，促进具有多层次结构的电动汽车社会基础产业形成和相应的政策、组织保障体系建设，助推可持续发展电动汽车社会的形成。在众多电动汽车的动力电池中，锂离子电池因其能量密度高、充放电速度快、无记忆效应、自放电少等优点被认为是最有前途的动力源。

然而，锂离子电池的充放电性能、热特性和循环寿命对温度有很强的依赖性。为了使电池保持在最佳的工作温度范围内，一个有效的电池热管理系统必不可少。作为电池热管理系统设计与优化的必要因素，锂电池产热率的确定具有十分重要的意义。

对于锂电池产热率的测量，比较准确的方法是利用绝热加速量热仪进行测量，但是该方法投入费用较高。另外，还可通过对动力电池在某一放电倍率下的热量损失和温度变化进行测算，拟合动力电池平均温度随工作时间的函数方程,并对方程求一阶导数获得动力电池的温降率，最后基于能量守恒定律求取动力电池产热率随工作时间的曲线方程。但是，该方法在实验获取电池温度数据后，需要进行大量的数据处理工作，工作量大，并且，只是在某一放电倍率下的生热率，该方法无法根据汽车动态行驶工况实时估算电池的产热率。

发明内容

基于此，有必要针对传统的锂电池产热量测量费用高、工作量大以及无法实时估算的问题，提供一种测量费用较低、工作量较小以及可实时估算测量的基于车辆行驶工况的动力电池瞬态产热率的测算方法。

一种基于车辆行驶工况的动力电池瞬态产热率的测算方法，包括以下步骤：

在不同工况因素下测量电池的过电位与温熵系数；所述工况因素包括温度T、放电倍率DR与放电深度DOD；

获取不同工况因素对应的电池产热率：

式中，q为电池产热率，I为电流，U为电池开路电压，V为电池端电压，(U-V)为电池的过电位，为电池的温熵系数；

基于不同工况因素对应的所述电池产热率拟合获取关于温度、放电倍率和放电深度的三阶瞬态产热率模型：

式中，q(x)是因变量，表示瞬态产热率；x_i、x_j、x_k∈x是自变量，为DOD，DR以及T中的任意一项；α₀是常数项；α_i、α_ij、α_ijk分别表示一次项、二次项与三次项的系数；i、j、k分别表示从1到n的自然数，n是自变量的数量，ε是残差；

根据车辆行驶的实时功率计算电池放电倍率，并结合即时温度和即时放电深度，且带入所述三阶瞬态产热率模型计算获得车辆动力电池瞬态产热率。

进一步的，所述测量电池的过电位的步骤包括以下步骤：