电芯产热量计算

本文摘要（由AI生成）：

文章主要介绍了三种电芯产热量计算方式：焦耳热、电芯ARC测试和等效电路法。焦耳热计算方式适用于电池热管理设计，但存在内阻随SOC变化的问题。电芯ARC测试可以获得准确的电芯内部生热量，但造价昂贵且耗时长。等效电路法采用二阶RC等效电路模型，需要获得R0、R1、R2、C1、C2、E的数值，可以获得较为准确的电芯产热量，但需要准确电芯HPPC测试数据。

一、电芯产热量计算方式

1、焦耳热

  目前电池厂商、整车厂在前期设计计算时基本采用此种计算方式，测得25℃、50%SOC时的直流内阻（欧姆内阻 极化内阻），使用焦耳热计算公式Q=I2R计算。此种计算的优势在于进行电池热管理设计时，散热方案设计高效，且在电池实际运行过程中BMS可实时监测直流内阻即可获得电池产热量，从而采取相应手段对电池进行热管理，防止热失控。（目前华为在电化学储能领域采用此控制技术）但此方法有弊端，电芯在20%-80%SOC之间内阻基本恒定，在20%SOC下内阻急剧增大。

2、电芯ARC测试

     ARC测试全称加速量热仪，ARC测试时提供控制精确的绝热环境，在实验中，量热仪温度保持与样品温度同步，能够模拟电芯内部热量来不及散失时放热反应过程中的热特性。通过此测试可以获得准确的电芯内部生热量，但造价昂贵，耗时长，不利于快速热管理设计。

3、等效电路法

  等效电路法一般采用二阶RC等效电路模型，如图1所示：

    图中R0为欧姆内阻，R1为电化学极化内阻，C1为电化学极化电容，R2为浓度差极化内阻，C2为浓度差极化电容，U为端电压。

    电芯产热量计算公式为：

     Q= I*（E-U）-I*T*(dE/dT)

    其中I为充放电电流，E为开路电压，V为端电压，T为电芯温度

    其中I*（E-U）为不可逆热，-I*T*(dE/dT)为可逆热。

    可以看到，要用二阶等效电路法进行电信含热量计算，需要得到R0、R1、R2、C1、C2、E的数值，具体实施方法详见第二节。

    采用此方法可以获得较为准确的电芯产热量，且不会耗费过多的时间，但是需要获得准确电芯HPPC测试数据，一般只有电池厂家才会给出。

    下图是采用等效电路法计算出来的1C放电电芯产热量曲线，可以看到与焦耳热法得出来的产热量还是存在较大差别的。

二、基于simulink的二阶RC等效电路法计算产热量

1、参数拟合