电动汽车用锂离子动力电池产热模型构建技术规范.docx

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电动汽车用锂离子动力电池产热模型构建技术规范

1范围

本文件规定了锂离子动力电池产热模型的构建流程、模型、参数获取测试方法、模型验证等。

本文件适用于装载在电动汽车上的锂离子动力单体蓄电池，其他类型蓄电池参照执行。单体蓄电池材料体系包括三元、磷酸铁锂，单体蓄电池类型包括方形、圆柱及软包。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T6425-2008热分析术语

GB/T19596-2017电动汽车术语

GB/T31467-2023电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能测试方法GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

单体蓄电池secondarycell

将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电。也称作电池单体。

3.2

内阻internalresistance

蓄电池中电解质、正负极群、隔膜等电阻的总和。

3.3

热导率thermalconductivity

热流密度与温度梯度之比，其中，热流密度是单位时间内传过单位面积界面的热量。

3.4

比定压比热容specificheatcapacityatconstantpressure

在恒定的压力下，单位质量的样品单位温升所需要的热量。也称作比热容。

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3.5

热流速率heatflowrate

单位时间传递的热量（dQ/dt），以W（瓦）表示。

3.6

电池单体熵热系数entropyheatcoefficientofcell

开路电位相对于温度的导数。也称作电池单体开路电压温度导数。

3.7

额定容量ratedcapacity

以制造商规定的条件测得的并由制造商申明的电池单体、模块、电池包或系统的容量值。

3.8

荷电状态state-of-charge

当前电池单体、模块、电池包或系统中按照制造商规定的放电条件可以释放的容量占实际容量的百分比。

4符号和缩略语

4.1SOC：荷电状态(State-of-Charge)。4.2UOC:电池开路电压。

5电池单体产热模型建模内容及流程

5.1建模内容

热模型构建是基于锂离子动力电池产热机理，通过实验测试获取模型参数，建立电池单体产热率随着不同倍率、不同SOC状态、不同环境工况改变的产热模型，具体示意关系见式(1)

Q=f(SOC,T,I)(1)

式中，

Q为产热速率，单位W（瓦）。

SOC为电池单体荷电状态，无量纲。

T为电池单体平均温度，单位K（开尔文）。I为工况电流，单位为A（安培）。

5.2建模流程

热模型构建流程主要包括热模型参数测试、参数提取、产热模型搭建、模型验证4个部分，具体参见附录A.1。

6电池单体产热模型构建

6.1热模型参数测试

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6.1.1电池单体热物性参数

电池单体结构件应包括：芯胞、外壳、汇流排、极柱、连接片，见图1。注：方形、圆柱、软包结构形式存在差异，构成组件基本类似。

——一正极汇流排

正极汇流排

外壳

极柱

软连接片

电池单体

芯胞

图1电池单体结构件

热物性参数应包括：电池单体本体的X方向、Y方向导热系数、电池单体本体比热容、电池单体本体密度、汇流排导热系数、汇流排比热容、汇流排密度。参数清单如表1所示。

表1电池单体热物性参数

参数类型

推荐

单位

芯胞热物性参数

密度

kg/m3

X方向导热系数

W/(m·K)

Y方向导热系数

W/(m·K)

比热容

J/(kg·K)

汇流排

极柱、连接

片、外壳

密度

kg/m3

导热系数

W/(m·K)

比热容

J/(kg·K)

正极内阻之和

Ω

负极内阻之和

Ω

电池单体

内阻

Ω

熵热系数

V/K

注：本规范仅规定与电池单体产热相关的内阻和熵热系数测试方法。

6.1.2测试准备

测试可在普通环境测试箱开展，需确保电芯环境温度保证在要求环境温度±2℃。

温度传感器需均匀布置在电芯表面以及正负极端，方型、圆柱和软包电池温度传感器布置示意图见附录B.1。

电池单体温度以传感器平均温度作为参考温度。

6.1.3电池单体内阻参数测试

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电池单体内阻，分为充电内阻和放电内阻，均随着电池SOC状态、倍率、温度而改变。测