电池发热量的计算方法及装置与流程

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池发热量的计算方法及装置。

背景技术：

电池内阻是锂电池发热的根本原因，电池内阻包括物理内阻和极化内阻，内阻越大发热量也就越大。决定内阻大小的因素有三个：电流强度、充放电深度及环境温度。

在这三个因素中极化内阻变化不大趋于稳定，而物理内阻变化起伏较大，因此电池的物理内阻是一个动态数值而不是静态数值，而现有技术在计算电池发热量时，通常把物理内阻作为一个静态数值进行处理，未充分考量到电流强度、充放电深度及环境温度对物理内阻的影响，从而导致计算的电池发热量不精确，计算结果的可靠性较差。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种电池发热量的计算方法，旨在提高电池发热量计算的精确度，提高计算结果的可靠性。

为实现上述目的，本发明提出的电池发热量的计算方法，包括：

分别获取电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电电流及充放电时间；

根据上述三个阻值、充放电电流及充放电时间计算电池发热量。

优选地，所述获取电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值包括：

通过公式来计算电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(c)表示电池物理内阻与充放电倍率的函数关系，n为正整数。

优选地，所述获取充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值包括：

通过公式来计算充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(x)表示电池物理内阻与充放电深度的函数关系，n为正整数。

优选地，所述获取环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值包括：

通过公式来计算环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(t)表示电池物理内阻与环境温度的函数关系，t1表示起始环境温度，tn为结束环境温度。

优选地，所述根据上述三个阻值、充放电电流及充放电时间计算电池发热量包括：

通过公式来计算电池发热量；其中，i为电池充放电电流，t为充放电时间，n为电池包中电芯串联数量，m为电池包中电芯并联的数量，rc、rx、rt分别表示对应的单一变量时电池物理内阻的阻值。

本发明还提出一种电池发热量的计算装置，包括：

获取模块：分别获取电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电电流及充放电时间；

计算模块：根据上述三个阻值、充放电电流及充放电时间计算电池发热量。

优选地，所述获取模块通过公式来计算电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(c)表示电池物理内阻与充放电倍率的函数关系，n为正整数。

优选地，所述获取模块通过公式来计算充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(x)表示电池物理内阻与充放电深度的函数关系，n为正整数。

优选地，所述获取模块通过公式来计算环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(t)表示电池物理内阻与环境温度的函数关系，t1表示起始环境温度，tn为结束环境温度。

优选地，所述计算模块通过公式来计算电池发热量；其中，i为电池充放电电流，t为充放电时间，n为电池包中电芯串联数量，m为电池包中电芯并联的数量，rc、rx、rt分别表示对应的单一变量时电池物理内阻的阻值。

本发明技术方案通过分别获取电池在电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、及环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值，充分考虑到电流强度、充放电深度及环境温度对电池物理内阻的影响，将物理内阻作为一个动态参数来参与计算电池的发热量，使得电池发热量计算的精确度得到较大提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电池发热量的计算方法一实施例的流程图；

图2为本发明不同放电倍率的电池物理内阻变化趋势示意图；

图3为本发明不同充放电深度的电池物理内阻变化趋势示意图；

图4为本发明不同环境温度的电池物理内阻变化趋势示意图；

图5为本发明电池发热量的计算装置一实施例的功能模块图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电池发热量的计算方法。

在本发明实施例中，如图1所示，该电池发热量的计算方法，包括：

s100、分别获取电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电电流及充放电时间；

s200、根据上述三个阻值、充放电电流及充放电时间计算电池发热量。

需要说明的是，本实施例中，通过实验测得相关的数据，再对数据进行计算处理。例如，在电流强度作为单一变量时(充放电深度及环境温度不变)，统计不同充放电倍率下电池的物理内阻，得到放电倍率与电池物理内阻的曲线图，得到对应的函数关系。

值得说明的是，一般充放电电流的大小常用充放电倍率来表示，即：充放电倍率＝充放电电流/额定容量；例如：额定容量为100ah(安培·小时)的电池用20a放电时，其放电倍率为0.2c。电池放电c率，1c、2c、0.2c是电池放电速率：表示放电快慢的一种量度。所用的容量1小时放电完毕，称为1c放电；5小时放电完毕，则称为1/5＝0.2c放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。

同理，在计算充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值及环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值时，也是采用实验测得相关数据，得到对应的曲线图及函数关系。

在计算得到电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值及环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值，再结合充放电电流及充放电时间，根据热力学公式计算电池发热量。

本发明技术方案通过分别获取电池在电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值及环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值，充分考虑到电流强度、充放电深度及环境温度对电池物理内阻的影响，将物理内阻作为一个动态参数来参与计算电池的发热量，使得电池发热量计算的精确度得到较大提升。

具体地，所述获取电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值包括：

通过微积分公式来计算电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(c)表示电池物理内阻与充放电倍率的函数关系，n为正整数。

参照图2，图2中记录了放电倍率为2c、3c及5c三种情况下不同放电倍率的电池物理内阻变化趋势示意图。函数r(c)在区间[0,n](其中n为正整数)上连续，放电倍率c为区间[0,n]上任一点。当充放电倍率为5c时，则此时函数为最上面那条曲线，当c在区间[0,n]上取0.5时，则rc＝1.1，函数r(c)是测试结果的一个函数表达式，对测试结果进行描点作图，发现函数(1)是在区间[0,n]上连续变动的。

具体地，所述获取充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值包括：

通过公式微积分来计算充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(x)表示电池物理内阻与充放电深度的函数关系，n为正整数。

需要说明的是，充放电深度是指在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度。放电深度的高低和二次电池(蓄电电池或充电电池)的充电寿命有很深的关系，当二次电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，会导致电池的使用寿命变短，因此在使用时应尽量避免深度放电。

参照图3，图3记录了充放电深度为20％、40％及60％三种情况下不同充放电深度的电池物理内阻变化趋势示意图。函数r(x)在区间[0，n](其中n为正整数)上连续，充放电深度x为区间[0,n]上任一点。当充放电倍率为60％dod时，则此时函数为最上面那条曲线，函数r(x)是测试结果的一个函数表达式，对测试结果进行描点作图，发现函数(2)是在区间[0，n]上连续变动的。

具体地，所述获取环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值包括：

通过微积分公式来计算环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；其中，r(t)表示电池物理内阻与环境温度的函数关系，t1表示起始环境温度，tn为结束环境温度。

参照图4，图3记录了环境温度为20摄氏度、30摄氏度、40摄氏度及50摄氏度四种情况下不同环境温度的电池物理内阻变化趋势示意图。函数r(t)在区间[t1，tn](其中n为正整数)上连续，环境温度x为区间[t1,tn]上任一点。当环境温度为50摄氏度时，则此时函数为最上面那条曲线，函数r(t)是测试结果的一个函数表达式，对测试结果进行描点作图，发现此函数是在区间[t1，tn]上连续变动的。

具体地，所述根据上述三个阻值、充放电电流及充放电时间计算电池发热量包括：

通过公式来计算电池发热量；其中，i为电池充放电电流，t为充放电时间，n为电池包中电芯串联数量，m为电池包中电芯并联的数量，rc、rx、rt分别表示对应的单一变量时电池物理内阻的阻值。

需要说明的是，公式(4)是根据热力学公式q＝iut演变而来，其中i为充放电电流，u为冲放电电压，t为冲放电时间。本实施中，电池中包括多个电芯，多个电芯先分成n个电芯单元，每个电芯单元中的电芯数量均为m，n个电芯单元依次串联，从而为负载提供高电压的直流源。

在正常充放电过程中，电流强度、充放电深度及环境温度时刻在改变，本发明技术方案，充分考量到电流强度、充放电深度及环境温度这三个因素对电池物理内阻的影响，通过积分函数，求出对应电池物理内阻的实时大小，再通过热力学公式计算出电池的发热量，得到较为精确的计算结果，大大提高了计算结果的可靠性。

参照图5，基于上述电池发热量的计算方法，本发明还提出一种电池发热量的计算装置，包括：

获取模块10：分别获取电流强度作为单一变量时电池物理内阻的阻值、充放电深度作为单一变量时电池物理内阻的阻值及环境温度作为单一变量时电池物理内阻的阻值；

计算模块20：根据上述三个阻值、充放电电流及充放电时间计算电池发热量。

具体地，所述获取模块10通过微积分公式来计算该阻值；其中，r(c)表示电池物理内阻与充放电倍率的函数关系，n为正整数。

具体地，所述获取模块10通过微积分公式来计算该阻值；其中，r(x)表示电池物理内阻与充放电深度的函数关系，n为正整数。

具体地，所述获取模块10通过微积分公式来计算该阻值；其中，r(t)表示电池物理内阻与环境温度的函数关系，t1表示起始环境温度，tn为结束环境温度。

具体地，所述计算模块通过公式来计算电池发热量；其中，i为电池充放电电流，t为充放电时间，n为电池包中电芯串联数量，m为电池包中电芯并联的数量，rc、rx、rt分别表示对应的单一变量时电池物理内阻的阻值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。