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专利号: 202110393503X
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种计算低温加热工况下锂离子电池内部温度的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、基于一维锂离子单体电池模型,建立在加热工况下的锂离子电池导热微分方程;

S2、根据边界条件和初始条件,求解锂离子电池导热微分方程,建立表征温度的格林函数模型;

S3、对表征温度的格林函数模型进行求解,建立电芯单元各层的温度变化模型;

S4、根据锂离子电池的基本属性、待求解的位置和时刻,基于电芯单元各层的温度变化模型,求解得到对应时刻和位置电池内部的温度。

2.根据权利要求1所述的计算低温加热工况下锂离子电池内部温度的方法,其特征在于,所述步骤S1中锂离子电池导热微分方程为:其中,α1为第一层材料的热扩散系数,ρ1为第一层材料的密度,cp1为第一层材料的比热容,α2为第二层材料的热扩散系数,ρ2为第二层材料的密度,cp2为第二层材料的比热容,α3为第三层材料的热扩散系数,ρ3为第三层材料的密度,cp3为第三层材料的比热容,x为横坐标,qv1为加热后锂离子电池内部第一层产生的热源,qv2为加热后锂离子电池内部第二层产生的热源,qv3为加热后锂离子电池内部第三层产生的热源,T1为第一层材料的初始温度,T2为第二层材料的初始温度,T3为第三层材料的初始温度,λ1为第一层材料的导热系数,λ2为第二层材料的导热系数,λ3为第三层材料的导热系数,L1为第一层材料的厚度,L2为第二层材料的厚度,L3为第三层材料的厚度,t为时间。

3.根据权利要求1所述的计算低温加热工况下锂离子电池内部温度的方法,其特征在于,所述步骤S2中表征温度的格林函数模型为:其中,Ti(x,t)为表征温度的格林函数模型,Gij(x,t|x',t')为格林函数,xj为第j层材料的横坐标,T0为三层材料的初始温度值, 为第一层内部分布热源, 为第三层内部分布热源,q1(t)为给定的加热电池前端的热流密度变化,q2(t)为给定的加热电池末端的热流密度变化,ρ为材料的密度,cp1为第一层材料的比热容,δ(·)为狄拉克函数,n为分离常量数量,Γ(·)为时间分离变量,αj为第j层材料的热扩散系数,t为时间,t'为初始时间,λj为第j层材料的导热系数,Nn为中间变量,φin(x)为空间分离变量,φjn(x')为中间变量,其具体函数形式与φ1n(x)、φ2n(x)和φ3n(x)相同,x为沿着电池厚度方向坐标,x'为内热源坐标,L1为第一层材料的厚度,L2为第二层材料的厚度,L3为第三层材料的厚度,βn为分离常量,A2n、B2n、A3n、B3n为由下列方程确定的系数:其中,γ1为第一比例系数,γ2为第二比例系数,γ3为第三比例系数,γ4为第四比例系数,γ5为第五比例系数,γ、H1、H2、h1、h2、K1和K2为定义的中间变量。

4.根据权利要求3所述的计算低温加热工况下锂离子电池内部温度的方法,其特征在于,所述步骤S3中电芯单元各层的温度变化模型包括:第一层温度变化模型、第二层温度变化模型和第三层温度变化模型。

5.根据权利要求4所述的计算低温加热工况下锂离子电池内部温度的方法,其特征在于,所述第一层温度变化模型为:

其中,T1(x,t)为第一层温度变化模型,L1为第一层材料的厚度,L2为第二层材料的厚度,L3为第三层材料的厚度,λ1为第一层材料的导热系数,λ2为第二层材料的导热系数,λ3为第三层材料的导热系数,α1为第一层材料的热扩散系数,α2为第二层材料的热扩散系数,α3为第三层材料的热扩散系数,T0为三层材料的初始温度值,n为级数展开项数,q1(t)为给定的加热电池前端的热流密度变化,q2(t)为给定的加热电池末端的热流密度变化。

6.根据权利要求4所述的计算低温加热工况下锂离子电池内部温度的方法,其特征在于,所述第二层温度变化模型为:

其中,T2(x,t)为第二层温度变化模型,L1为第一层材料的厚度,L2为第二层材料的厚度,L3为第三层材料的厚度,λ1为第一层材料的导热系数,λ2为第二层材料的导热系数,λ3为第三层材料的导热系数,α1为第一层材料的热扩散系数,α2为第二层材料的热扩散系数,α3为第三层材料的热扩散系数,T0为三层材料的初始温度值,q1(t)为给定的加热电池前端的热流密度变化,q2(t)为给定的加热电池末端的热流密度变化。

7.根据权利要求4所述的计算低温加热工况下锂离子电池内部温度的方法,其特征在于,所述第三层温度变化模型为:

其中,T3(x,t)为第三层温度变化模型,L1为第一层材料的厚度,L2为第二层材料的厚度,L3为第三层材料的厚度,λ1为第一层材料的导热系数,λ2为第二层材料的导热系数,λ3为第三层材料的导热系数,α1为第一层材料的热扩散系数,α2为第二层材料的热扩散系数,α3为第三层材料的热扩散系数,T0为三层材料的初始温度值,q1(t)为给定的加热电池前端的热流密度变化,q2(t)为给定的加热电池末端的热流密度变化。

8.根据权利要求1所述的计算低温加热工况下锂离子电池内部温度的方法,其特征在于,所述步骤S4中锂离子电池的基本属性包括:电池内各层材料属性、环境初始温度和边界加热热流参数。