美國陸軍新專利:電動汽車的電池組核心溫度估算方法

美國專利商標局2019年3月12日授予給美國陸軍一項專利。

這項專利保護了一項新發(fā)明：“估計電池組中電池芯的溫度”。

這個專利提供更精確的電池組核心溫度估計方案，可以用于電池熱管理系統(tǒng)操作，并且有助于維持安全性，性能和壽命。

這項專利的技術(shù)方案還同時在加拿大、歐洲專利局和世界知識產(chǎn)權(quán)組織WIPO進行了專利申請。

這項發(fā)明被聯(lián)合分配到密歇根大學，并得到了美國陸軍坦克汽車與裝備司令部的合同的支持。

美國陸軍正在測試的試驗車輛由圓柱形鋰離子電池供電。電池以包裝和集裝箱的形式堆放，以防意外破裂。

汽車和工業(yè)機械公司也在電動和混合動力汽車中使用電池組。

監(jiān)測電池的溫度對于保持最佳的功率輸出是必要的。

該專利指出：

鋰離子電池等電池是移動電話，平板電腦和筆記本電腦，混合動力電動汽車（HEV），插電式混合動力電動汽車（PHEV），電池電動汽車（BEV），工業(yè)設(shè)備等電能的常用電源。

作為叉車和機器人，固定式發(fā)電機，如太陽能發(fā)電機和風力發(fā)電機，以及其他應用。在這些類型的應用中的鋰離子電池通常包括由許多單獨的電池單元組成的電池組，有時具有數(shù)百或數(shù)千個電池。

在使用期間，由于電池單元的內(nèi)部核心溫度升高，充電和放電性能以及電池的壽命可能明顯降低。

然而，過去的嘗試充滿了缺點，可能在很大程度上是不準確的，不可靠的，在某些情況下是不切實際的。

在一個現(xiàn)有技術(shù)中，測量電池單元的表面溫度并將其作為其核心溫度。但是這可能非常不準確，因為表面和核心之間的溫度可能相差30°C。

在另一個現(xiàn)有技術(shù)中，溫度傳感器安裝在電池單元的內(nèi)部核心內(nèi)部以在核心處進行溫度測量。但是，這要能需要為數(shù)百甚至數(shù)千個電池單元配置這樣的溫度傳感器，成本太高，不切實際。

為了解決上述技術(shù)問題，該專利提出如下解決方案：

估計電池溫度的改進方法包括測量表面和冷卻液溫度，以及輸入數(shù)學公式的內(nèi)部電阻。

具體地，估計電池組中的電池單元的核心溫度的方法可包括如下步驟：

（1）接收一個或多個電池單元的表面溫度，接收一個或多個電池單元的電流，接收提供給電池組的冷卻劑的入口溫度，以及接收冷卻劑的速率。

（2）進行估計，包括電池單元的電池集中內(nèi)部電阻，電池單元的芯和表面之間的電池集中傳導電阻，以及電池表面和冷卻劑之間的對流阻力。

（3）基于先前步驟的接收和估計值來估計電池單元的核心溫度。