美国陆军新专利:电动汽车的电池组核心温度估算方法

美国专利商标局2019年3月12日授予给美国陆军一项专利。

这项专利保护了一项新发明：“估计电池组中电池芯的温度”。

这个专利提供更精确的电池组核心温度估计方案，可以用于电池热管理系统操作，并且有助于维持安全性，性能和寿命。

这项专利的技术方案还同时在加拿大、欧洲专利局和世界知识产权组织WIPO进行了专利申请。

这项发明被联合分配到密歇根大学，并得到了美国陆军坦克汽车与装备司令部的合同的支持。

美国陆军正在测试的试验车辆由圆柱形锂离子电池供电。电池以包装和集装箱的形式堆放，以防意外破裂。

汽车和工业机械公司也在电动和混合动力汽车中使用电池组。

监测电池的温度对于保持最佳的功率输出是必要的。

该专利指出：

锂离子电池等电池是移动电话，平板电脑和笔记本电脑，混合动力电动汽车（HEV），插电式混合动力电动汽车（PHEV），电池电动汽车（BEV），工业设备等电能的常用电源。

作为叉车和机器人，固定式发电机，如太阳能发电机和风力发电机，以及其他应用。在这些类型的应用中的锂离子电池通常包括由许多单独的电池单元组成的电池组，有时具有数百或数千个电池。

在使用期间，由于电池单元的内部核心温度升高，充电和放电性能以及电池的寿命可能明显降低。

然而，过去的尝试充满了缺点，可能在很大程度上是不准确的，不可靠的，在某些情况下是不切实际的。

在一个现有技术中，测量电池单元的表面温度并将其作为其核心温度。但是这可能非常不准确，因为表面和核心之间的温度可能相差30°C。

在另一个现有技术中，温度传感器安装在电池单元的内部核心内部以在核心处进行温度测量。但是，这要能需要为数百甚至数千个电池单元配置这样的温度传感器，成本太高，不切实际。

为了解决上述技术问题，该专利提出如下解决方案：

估计电池温度的改进方法包括测量表面和冷却液温度，以及输入数学公式的内部电阻。

具体地，估计电池组中的电池单元的核心温度的方法可包括如下步骤：

（1）接收一个或多个电池单元的表面温度，接收一个或多个电池单元的电流，接收提供给电池组的冷却剂的入口温度，以及接收冷却剂的速率。

（2）进行估计，包括电池单元的电池集中内部电阻，电池单元的芯和表面之间的电池集中传导电阻，以及电池表面和冷却剂之间的对流阻力。

（3）基于先前步骤的接收和估计值来估计电池单元的核心温度。