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恭喜南京理工大学孙金磊获国家专利权

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龙图腾网恭喜南京理工大学申请的专利一种考虑老化和不一致的电池组散热方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114628818B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210114790.0,技术领域涉及:H01M10/633;该发明授权一种考虑老化和不一致的电池组散热方法是由孙金磊;陈赛汗;仇胜世;刘欣伟;吕凯;陈思文设计研发完成,并于2022-01-30向国家知识产权局提交的专利申请。

一种考虑老化和不一致的电池组散热方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种考虑老化和不一致的电池组散热方法,包括电池老化和不一致状态识别以及散热优化两个部分;通过ICA曲线识别确定电池老化状态,利用电池全寿命周期老化经验模型,得到电池当前老化状态电池参数;通过建立基于空气冷却的电池热模型计算每节单体电池在放电过程中的温度变化量;最后以限制电池组内单体最高温度和最大温差为目标对电池组冷却空气风速进行优化,从而实现在电池组存在老化和不一致的约束条件下限制电池组最高温度和最大温差的目的。本发明适用于电动汽车、储能系统以及电动工具等电池单体和成组应用。

本发明授权一种考虑老化和不一致的电池组散热方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑老化和不一致的电池组散热方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、使用容量增量法对电池进行特性测试试验,获取电池当前老化状态的ICA曲线;步骤2、利用电池全寿命周期老化经验模型,分析电池目前所处老化状态,获得电池内阻、开路电压、最大可充电容量;具体为:利用步骤1中得到的电池当前老化状态ICA曲线,计算ICA曲线的两个峰值PA1、PA2,结合通过同批次同型号电池建立的全寿命周期老化经验模型,识别电池当前所处老化状态;所述的全寿命周期老化经验模型如下:SOH=A·PA2+PA1+BCn1其中,PA1为ICA曲线第一峰值,PA2为ICA曲线第二峰值,SOH为所识别到的老化状态,Cn为电池额定容量,A、B为常系数; 其中,f1为根据同型号同批次电池老化试验得到的电池内阻R和老化状态SOH、荷电状态SOC关系;f2为根据同型号同批次电池老化试验得到的电池开路电压OCV和老化状态SOH、荷电状态SOC关系;f3为根据同型号同批次电池老化试验得到的最大可充电容量Q和老化状态SOH关系;根据辨识结果得到以SOC作为x轴,SOH为y轴,以电池内阻R、开路电压OCV为z轴的三维图,以及SOH为x轴,最大可充电容量Q为y轴的二维图;步骤3、建立空气冷却电池组模型,结合电池的生热功率和冷却空气风速计算每一节电池的温升;计算电池温升的具体方法为:锂电池端电压方程为:E=OCV+IR3其中E为电池端电压,OCV为电池开路电压,I为充电电流,R为步骤2中获得的电池内阻;电池荷电状态的计算公式为: 其中SOC为电池荷电状态,SOC0为电池初始荷电状态,t为时间;根据能量守恒定律,电池单位时间内的温度变化满足方程: 其中QP为电池生热功率,QS为电池散热功率,cb为电池比热容,mb为电池质量,为电池温度对时间的导数;电池的生热功率由Bernardi生热模型得到: 其中I为电池的充放电电流,Tb为电池温度;电池散热功率与电池周围空气温度导数满足如下方程:QS=hAbTb-Ta7 Ta为电池周围空气温度,为空气温度关于时间的导数,h为传热系数,Ab为电池和空气之间的接触面积;传热系数h表达式如下: Nu为努塞尔数,ka为空气导热系数,D为电池直径,Re为雷诺数,Pr为空气普朗特数,Prw为电池周围空气普朗特数,ρa为空气密度,vmax为电池周围最大风速,μ为空气运动粘度;由以上公式9~12,得到散热系数h关于冷却空气风速v的表达式:h=av0.6313其中由公式7和公式13可得到散热功率Qs的表达式:Qs=aAbTb-Tav0.6314根据公式4~6、14得到电池单体温度表达式: 在公式15中模型的输入为电流I、初始荷电状态SOC0,老化状态SOH,冷却空气风速v、以及环境温度Ta,模型的输出为电池温度Tb;由于电池组内电池单体在不同的位置环境温度也会不同,认为在进气口处的电池环境温度等于冷却空气温度,第i节电池对应的环境温度为冷却空气经过前i-1节电池后的空气温度;结合公式8、公式14电池环境温度表达式如下: 结合公式15、16可以得到空气冷却电池组模型: 为第i节电池温度,k为时间步长;在公式17中空气冷却电池组模型的输入为电流I、冷却空气风速v,初始荷电状态SOC0,老化状态SOH,模型的输出为电池温度Tb;步骤4、利用综合学习粒子群优化算法,结合散热限制因素,以限制电池组最高温度和最大温差为目标对冷却空气风速进行优化,确定电池在充放电不同阶段的冷却空气风速。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人南京理工大学,其通讯地址为:210094 江苏省南京市孝陵卫200号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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