[发明专利]一种基于变频阻抗测量预测电池内部温度的方法

说明书

本发明涉及一种基于变频阻抗测量预测电池内部温度的方法，属于电池热管理技术领域。本发明测量出不同温度下电池离线状态在不同激励频率的阻抗，绘制不同温度下的电池激励频率‑阻抗关系图，根据测试精度划分温度区间，寻找出各温度区间的最佳激励频率，并拟合出在各温度区间的最佳激励频率下的电池阻抗‑温度函数关系；利用一维传热原理，将测量的电池表面温度和环境温度作为输入量，对电池内部温度进行第一次估计，得到内部温度T_in1；根据内部温度T_in1，选取对应温度区间的最佳激励频率，即内部温度T_in1所在温度区间的最佳激励频率，根据最佳激励频率下的电池阻抗‑温度函数关系进行第二次估计，得到电池内部温度T_in2。本发明可更准确预测电池内部温度。

技术领域

本发明涉及一种基于变频阻抗测量预测电池内部温度的方法，属于电池热管理技术领域。

背景技术

当电池电芯处于异常工作情况下，电能的转换可能会很快超出控制并产生大量的热。如果释放的热量超过电池外壳和冷却系统的散热能力，就会发生不可逆的热失控，导致起火，甚至是爆炸。因此，有必要实时监测锂离子电池组中的每块电池的温度。现有的电芯温度监测方式是测量电池单元的表面温度并将其作为其核心温度，但是这种方法不准确也不可靠，因为表面和核心之间的温度可能相差30℃。

在电池内部放置温度传感器可以测量电池内部温度，但是这种方法会破坏电池原有结构，而且内部传感器的植入本身就是一个复杂的过程，会增加成本；通过建立电池热电模型也可以对内部温度进行预测，但是模型所涉及的很多参数难以获得；基于电化学阻抗的电池内部温度测量可以实现无传感器的温度测量，但是传统的单一频率下的温度测量有在某些温度下预测误差大甚至失效等缺点。

发明内容

针对现有技术电池内部温度预测误差大等问题，本发明提出一种基于变频阻抗测量预测电池内部温度的方法，即通过在不同温度范围内选择不同的激励频率来测量电池阻抗以预测电池内部温度，从而提高预测的精度和扩大可预测温度的范围。

一种基于变频阻抗测量预测电池内部温度的方法，具体步骤如下：

(1)在不同温度下，测试电池离线状态不同激励频率的电化学阻抗谱EIS得到不同温度下电池离线状态在不同激励频率的阻抗，测试的温度范围为-20℃～60℃(电池正常工作温度为5℃～55℃)，激励频率的范围为0.01Hz～1000Hz，绘制不同温度下的电池激励频率-阻抗关系图，根据测试精度划分温度区间，寻找出各温度区间的最佳激励频率，并拟合出在各温度区间的最佳激励频率下的电池阻抗-温度函数关系；

(2)利用一维传热原理，将测量的电池表面温度和环境温度作为输入量，对电池内部温度进行第一次估计，得到内部温度T_in1；

(3)根据内部温度T_in1，选取对应温度区间的最佳激励频率，即内部温度T_in1所在温度区间的最佳激励频率，再根据最佳激励频率下的电池阻抗-温度函数关系进行第二次估计，得到电池内部温度T_in2。

所述步骤(1)最佳激励频率为该温度范围内阻抗对温度最敏感的激励频率，即在该频率下，电池阻抗对温度的变化最敏感。

所述步骤(1)电池阻抗-温度函数关系为在最佳频率下通过二次多项式拟合的电池阻抗和电池内部温度的函数关系表达式。

所述步骤(2)一维传热原理为

式中，T_in为电池内部温度；T_surf为电池表面温度；T_amb为环境温度；K为电池内部传热系数；h为电池表面对流换热系数。

本发明的有益效果是：