动力电池单体热功率测定及分析

时间：2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：3.2.5.1 不同环境温度下电池单体发热功率测定及分析27℃温度环境下，对电池单体进行100%SOC 1C充放电，从图3.17可以看到，各监测点温度变化曲线基本接近，这说明绝热环境下，电池单体内部温度比较均衡，因此，计算电池单体温升时，只要考虑电池单体各监测点平均温升即可。

动力电池单体热功率测定及分析

3.2.5.1 不同环境温度下电池单体发热功率测定及分析

27℃温度环境下，对电池单体进行100%SOC 1C充放电，从图3.17可以看到，各监测点温度变化曲线基本接近，这说明绝热环境下，电池单体内部温度比较均衡，因此，计算电池单体温升时，只要考虑电池单体各监测点平均温升即可。

图3.17 27℃温度环境下55A·h电池单体进行100%SOC 1C充放电过程各监测点温度曲线

图3.18～图3.20分别为20℃、27℃和40℃时，55A·h电池单体充放电过程平均温度曲线，20℃环境温度下充电时长为74min，放电时长为59min；27℃环境温度下充电时长为76min，放电时长为60min；40℃环境温度下充电时长为79min，放电时长为62min。表3.3为不同环境温度下电池单体充放电过程温度数据，从表3.4可以看出，100%SOC状态1C充放电循环工况下，20℃环境温度时平均发热功率为6.51W；27℃环境温度时平均发热功率为5.36W；40℃环境温度时平均发热功率为4.66W，可见随着环境温度升高，电池单体发热功率降低。由于保温箱不能做到完全绝热，故测得电池单体充放电过程的平均温升要低于电池单体实际绝热温升，计算的发热功率也要略低于实际发热功率，电池单体充放电过程的平均发热功率作为仿真计算热源设置的参考依据。

图3.18 20℃时55A·h电池单体充放电过程平均温度曲线

图3.19 27℃时55A·h电池单体充放电过程平均温度曲线

图3.20 40℃时55A·h电池单体充放电过程平均温度曲线

表3.3 不同环境温度下电池单体充放电过程温度数据（单位：℃）

表3.4 不同环境温度下电池单体充放电过程发热功率（单位：W）

3.2.5.2 不同SOC状态下电池单体发热功率测定及分析

SOC状态，又称为荷电状态，描述锂离子电池的剩余容量。SOC定义为剩余容量与额定容量的百分比，100%SOC表示电池满电状态。随着电池的放电，电荷逐渐减少，此时SOC状态的百分数降低。环境温度为20℃时，对电池单体进行1C充放电循环，图3.21～图3.23分别为70%SOC、80%SOC和90%SOC状态下，55A·h电池单体充放电过程平均温度曲线，70%SOC状态下充电时长为42min，放电时长为42min；80%SOC状态下充电时长为48min，放电时长为48min；90%SOC状态下充电时长为54min，放电时长为54min。表3.5为不同SOC状态下电池单体充放电过程温度数据，从表3.6可以看出，充放电过程中，70%SOC状态下平均发热功率为6.25W；80%SOC状态下平均发热功率为6.87W；90%SOC状态下平均发热功率为7.19W；100%SOC状态下平均发热功率为6.51W，可见在70%～90%SOC之间，随着SOC状态提高，电池单体发热功率也升高。

图3.21 70%SOC状态55A·h电池充放电过程平均温度曲线

图3.22 80%SOC状态55A·h电池充放电过程平均温度曲线(www.xing528.com)

图3.23 90%SOC状态55A·h电池充放电过程平均温度曲线

表3.5 不同SOC状态下电池单体充放电过程温度数据（单位：℃）

表3.6 不同SOC状态下电池单体充放电过程发热功率（单位：W）

3.2.5.3 不同充放电倍率下电池单体发热功率测定及分析

电池以某种电流充电或者放电时的数值为电池容量的倍数，常用C表示。例如，55A·h额定容量的电池，当充放电电流为1C时，就是以55A电流进行充放电。环境温度为20℃时，对电池单体进行不同倍率充放电，图3.24～图3.27分别为100%SOC状态下，0.5C、0.8C、1.5C和5C充放电倍率时，55A·h电池单体平均温度曲线，表3.7为不同充放电倍率时电池单体充放电过程温度数据，从表3.8可以看出，充放电过程中，0.5C充放电倍率时平均发热功率为2.31W；0.6C充放电倍率时平均发热功率为3.42W；0.8C倍率时平均发热功率为5.00W；1C倍率时平均发热功率为6.51W；1.2C倍率时平均发热功率为8.44W；1.5C倍率时平均发热功率为12.83W；2C倍率时平均发热功率为19.17W，可见随着充放电倍率提高，电池单体发热功率也升高。