电池充放电过程温升与热分布测试方法

　　一、测试目的

　　精准获取电池不同倍率、SOC、工况下的表面温升、z高温度、平均温度、温度极差、空间热分布规律;评估电芯发热特性、一致性、散热能力，为热管理设计、BMS 温控阈值、模组排布、仿真参数标定提供实测数据。

　　二、测试基本条件

　　1. 试验环境

　　恒温恒湿箱：温度可控范围 0～45℃，控温精度 ±0.5℃，无风直吹电池;

　　环境气压常压，避免气流强制扰动表面温度场;

　　测试区域无阳光直射、无热源遮挡。

　　2. 测试设备

　　电池充放电测试仪：精度≤0.1% FS，支持恒流 / 恒压、多倍率循环、工况模拟(NEDC/WLTP);

　　温度采集系统：多路温度巡检仪，采样频率≥1Hz，K 型热电偶(线径 0.1～0.3mm);

　　红外热像仪：测温范围 -20～200℃，分辨率≥320×240，用于二维热分布云图;

　　绝缘固定夹具、隔热垫片、绝热棉：减少接触导热与环境热交换。

　　3. 样品要求

　　全新 / 同批次电芯，容量、内阻一致性偏差≤3%;

　　测试前常温静置≥2h，电压、温度稳定;

　　提前记录标称容量、内阻、尺寸、极耳位置。

　　三、测点布置方法(关键)

　　1. 热电偶接触式测温(精准温升数据)

　　(1)方形 / 圆柱电芯通用布点原则

　　必测点：

　　电芯几何中心(主体z高温区)

　　正极极耳、负极极耳(焦耳热集中区)

　　电芯上下边缘、侧面中点

　　环境参考测点(远离电池)

　　粘贴方式：

　　热电偶探头用高温绝缘胶带 / 聚酰亚胺胶带紧贴表面，不能悬空;探头与电池间无气泡，避免测温偏差;

　　极耳测点紧贴极耳根部，避免引线散热干扰。

　　(2)典型布点数量

　　单体电芯：6～10 个热电偶;

　　模组：增加串间、并间、间隙、壳体测点，评估热蔓延与一致性。

　　2. 红外热像仪测温(热分布云图)

　　镜头正对电池正面，固定距离，视角垂直;

　　设置发射率 ε=0.90～0.95(电池外壳常用值);

　　全程录制红外视频，间隔 1/5/10s 保存热图;

　　避开反光、遮挡，保持测试过程位置不变。

　　四、标准测试工况设计

　　1. 基础倍率充放电温升测试

　　固定环境温度(常用 25℃)，分别测试：

　　充电：0.2C、0.5C、1C、1.5C、2C 恒流恒压充电

　　放电：0.2C、0.5C、1C、2C、3C 恒流放电

　　流程：

　　电池恒温静置至温度稳定;

　　按设定倍率完整充放电一个循环;

　　全程同步采集电压、电流、各测点温度、红外热图;

　　静置至温度回落至环境温，再进行下一倍率。

　　2. 不同环境温度测试

　　选取 0℃、10℃、25℃、35℃、45℃，固定 1C 充放电，对比低温 / 常温 / 高温下温升与热分布差异。

　　3. 不同 SOC 区间温升测试

　　分段测试：0%～30%、30%～60%、60%～100%，分析高 SOC 区极化发热、极耳温升更显著规律。

　　4. 循环老化后温升测试

　　新旧电芯对比，评估循环后内阻增大、温升升高、温度一致性变差规律。

　　5. 实际工况模拟

　　模拟整车工况：脉冲充放电、倍率波动、间歇静置，贴近实际用车热行为。

　　五、测试标准操作步骤

　　设备开机预热：温巡检仪、热像仪、充电机、恒温箱提前 30min 开机校准;

　　样品安装与布点：固定电芯、贴热电偶、架设红外热像仪，记录初始温度;

　　恒温静置：放入恒温箱，静置 2h 以上，各测点温度波动<0.3℃/10min;

　　工况设定：在充电机设置倍率、截止电压、截止电流、保护参数;

　　开始测试：同步启动充放电、温度采集、红外录制，时间轴对齐;

　　过程监测：记录有无鼓包、温升突变、电压异常，超温及时停机;

　　结束静置：充放电结束后继续采集温度至回归环境温度;

　　数据保存：导出温度时序数据、红外热图、电压电流曲线。

　　六、核心评价指标与数据处理

　　1. 关键温升参数

　　z大温升：

　　ΔTmax​=Tmax​−T环境​

　　平均温升：电芯各测点平均温度随时间变化

　　温度极差：

　　ΔTrange​=T最高​−T最低​

　　(表征温度均匀性)

　　极耳与本体温差：评估集流体焦耳热占比

　　2. 热分布分析

　　红外热云图：直观看出高温区位置、热扩散方向、极耳热点;

　　时序对比：充电中段 / 末期、放电峰值时刻的温度场差异;

　　模组级：电芯间温差、间隙散热效果、热耦合程度。

　　3. 发热机理拆分

　　可结合数据拆分：欧姆焦耳热、极化热、反应可逆热，用于仿真热源参数标定。

　　七、测试误差控制要点

　　热电偶必须紧贴无悬空，引线不要贴电池表面，避免导热干扰;

　　恒温箱禁止直吹电池，采用自然对流;

　　红外发射率正确设置，避开金属反光区域;

　　布线整齐，避免引线拉扯测点导致接触不良;

　　每组工况重复测试 2～3 次，取平均值保证重复性;

　　高倍率测试做好防爆、过热保护，防止热失控风险。

　　八、与仿真对标应用

　　实测温升曲线、热分布云图，可用于：

　　标定电池生热率、导热系数、对流换热系数;

　　修正电芯 / 模组 / 电池包热仿真模型;

　　优化液冷流道、风冷路径、隔热层、模组间距。

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