CN107219021A - 一种用于检测电池温度的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测电池温度的装置和方法，该装置包括：获取模块，用于获取在被施加指定频率的交流电的情况下属于某一型号的指定电池的输出电压和输出电流；确定模块，用于基于所获取的输出电压和输出电流，确定所述指定电池的阻抗相角；以及，检索模块，用于从存储的在被施加所述指定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系中，检索出与所计算的阻抗相角相对应的内部温度，作为所述指定电池的温度。利用该装置和方法，能够显著提高电池温度检测的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种用于检测电池温度的方法和装置。
背景技术
电池被广泛用作用于消费类电子产品、固定存储和纯电/混合动力汽车的能量存储设备。动力和储能用电池组通常由多个电池单体组成，而电池单体的核心有效部分电极卷通常被密封的外壳包裹并进行绝缘处理。由于电池的化学反应特性，在工作过程中高温或低温将损害电池的寿命及带来巨大的安全隐患。通常应用电子控制单元/电路来确保电池工作在恰当的温度范围内，在此过程中涉及利用控制器来测量或估计电池的温度。
目前通用的解决方法是简单地通过在电池的表面或外壳上附着温度传感器来测量电池的表面温度或环境温度，作为电池的温度。然而，电池在工作过程中，单体会产生较大的内外温差，其内部温度通常高于在电池表面处和在环境中测量的温度，电池的最高温度点通常在电池内部的几何中心处或附近。因此，现有的技术将导致电池管理设备不能获取准确的电池温度，特别是大容量或大尺寸的动力锂离子电池。结果，电池可能会工作在不恰当或不安全的温度，而且监控系统和用户也不会接收到准确的报警信息。
发明内容
考虑到现有技术的以上缺陷，本发明的实施例提供一种用于检测电池温度的方法和装置，其能够提高电池温度检测的准确性和可靠性。
按照本发明实施例的一种用于检测电池温度的方法，包括：获取在被施加指定频率的交流电的情况下属于某一型号的指定电池的输出电压和输出电流；基于所获取的输出电压和输出电流，确定所述指定电池的阻抗相角；以及，从存储的在被施加所述指定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系中，检索出与所计算的阻抗相角相对应的内部温度，作为所述指定电池的温度。
其中，所述方法还包括：获取所述指定电池的表面温度；以及，基于所获取的表面温度和所检索的内部温度来计算所述指定电池的温度。
其中，所述映射关系是从已存储的多个映射关系中检索得到的，其中，所述多个映射关系中的每一个指示在被施加一种特定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的对应关系。
其中，所述指定频率的交流电是基于所述指定电池的类型从多个交流电中选取的，所述多个交流电中的每一个具有不同的频率。
按照本发明实施例的一种用于检测电池温度的装置，包括：获取模块，用于获取在被施加指定频率的交流电的情况下属于某一型号的指定电池的输出电压和输出电流；确定模块，用于基于所获取的输出电压和输出电流，确定所述指定电池的阻抗相角；以及，检索模块，用于从存储的在被施加所述指定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系中，检索出与所计算的阻抗相角相对应的内部温度，作为所述指定电池的温度。
其中，所述获取模块还用于获取所述指定电池的表面温度，以及，所述装置还包括用于基于所获取的表面温度和所检索的内部温度来计算所述指定电池的温度的计算模块。
其中，所述映射关系是从所存储的多个映射关系中检索得到的，其中，所述多个映射关系中的每一个指示在被施加一种特定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的对应关系。
其中，所述指定频率的交流电是基于所述指定电池的类型从多个交流电中选取的，所述多个交流电中的每一个具有不同的频率。
从以上描述可以看出，本发明的实施例所提供的方案，基于电池的内部温度来计算电池的温度，由于基于电池的内部温度所计算的电池的温度能够比较准确地体现电池电化学反应的实际温度，因此，与现有技术相比，本发明实施例的方法能够显著提高电池温度检测的准确性和可靠性。
附图说明
本发明的其它特征、特点、益处和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。其中：
图1A示出了在被施加不同频率的交流电的情况下电池的阻抗相角与电池温度的对应关系的示意图；
图1B示出了当电池荷电状态分别为0％、25％、50％、75％和100％时在被施加10Hz的交流电的情况下电池的内部温度与电池的阻抗相角的对应关系的示例；
图1C示出了在分别被施加10Hz、50Hz或100Hz的交流电的情况下的映射关系的示例；
图2示出了按照本发明的一个实施例的用于检测电池温度的方法的流程图；
图3示出了按照本发明的另一实施例的用于检测电池温度的方法的示意图；
图4示出了按照本发明的一个实施例的用于检测电池温度的装置的示意图；以及
图5示出了按照本发明的一个实施例的电池管理设备的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的各个实施例。
本发明的实施例所公开的用于检测电池温度的方案，需要用到在被施加不同频率的交流电的情况下电池的内部温度(也称为特征温度)与阻抗相角的映射关系。因此，下面在描述该方案之前，首先描述如何获取在被施加不同频率的交流电的情况下属于某型号的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系。
获取该映射关系的过程包括A过程和B过程。
A过程用于获取在被施加不同频率的交流电的情况下属于某型号的电池的不同内部温度所对应的阻抗相角。
研究发现，如果某些频率(例如但不局限于，1赫兹到100赫兹范围内的频率)的交流电被施加到电池上时，则电池的阻抗相角随电池温度显著单调变化(如图1A所示)，且不受电池荷电(即电池所具有的电量多少)状态及寿命状态的影响。图1B示出了当电池荷电状态分别为0％、25％、50％、75％和100％时在被施加10Hz的交流电的情况下电池的内部温度与电池的阻抗相角的对应关系的示例。图1B的示例表明不管电池荷电状态是多少，在被施加同一频率的交流电的情况下电池的内部温度与电池的阻抗相角的对应关系几乎是一样的。
A过程基于这个发现进行操作，以获取被施加特定频率的交流电的情况下属于某型号的电池的内部温度及其阻抗相角。具体地，在A过程中，(A1)将属于型号XH的电池Y放置在均匀温度的环境H中，这里，电池Y例如是从型号XH的电池中随机选择的一个电池；(A2)向电池Y施加一种特定频率T的交流电；(A3)在电池Y被施加频率T的交流电的情况下，将环境H调整到欲使电池Y的内部温度达到的温度W足够长的时间以使得电池Y的内部温度达到温度W；(A4)测量当电池Y的内部温度为W时电池Y的输出电压和输出电流；(A5)基于所测量的输出电压和输出电流来计算当电池Y的内部温度为W时电池Y的阻抗相角，从而得到电池Y的内部温度W所对应的阻抗相角；(A6)重复执行(A3)至(A5)以获得在被施加频率T的交流电的情况下属于型号XH的电池的不同内部温度及其对应的阻抗相角；以及，(A7)重复执行(A2)至(A6)以获得在被施加不同频率的交流电的情况下属于型号XH的电池的不同内部温度及其对应的阻抗相角。
在B过程，基于所获得的在被施加不同频率的交流电的情况下属于型号XH的电池的不同内部温度及其对应的阻抗相角，来生成多个映射关系，其中每一个映射关系指示在被施加一种特定频率的交流电的情况下属于型号XH的电池的内部温度与阻抗相角的对应关系。所生成的映射关系被存储在用于管理电池的电池管理设备中。图1C示出了在分别被施加10Hz、50Hz或100Hz的交流电的情况下的映射关系的例子。
图2示出了按照本发明的一个实施例的用于检测电池温度的方法的流程图。图2所示的方法100可以由电池管理设备DC来执行，电池管理设备DC已存储被施加不同频率的交流电的情况下属于型号XH的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系。
在步骤S102，当要检测属于型号XH的某一电池S的温度时，电池管理设备DC从多个不同频率的交流电中，选择频率F1的交流电。
在步骤S104，电池管理设备DC向电池S施加所选择的频率F1的交流电。
在步骤S106，电池管理设备DC测量电池S的表面温度、输出电压和输出电流。例如但不局限于，电池管理设备DC通过温度传感器来测量电池S的表面温度。
在步骤S108，电池管理设备DC基于所测量的输出电压和输出电流，计算电池S的阻抗相角。
在步骤S110，电池管理设备DC从所存储的映射关系中，找出在被施加频率F1的交流电的情况下属于型号XH的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系。
在步骤S112，电池管理设备DC从所找出的映射关系中，检索出与所计算的阻抗相角对应的电池的内部温度。
在步骤S114，电池管理设备DC利用特定的算法并基于所测量的电池S的表面温度和所检索的内部温度，来计算电池S的温度。该特定的算法例如但不局限于最小二乘法、卡尔曼滤波法、模糊逻辑法或人工神经网络。
从以上的描述可以看出，本发明实施例的方法基于电池的内部温度来计算电池的温度，由于基于电池的内部温度所计算的电池的温度能够比较准确地体现电池的实际温度，因此，本发明实施例的方法能够提高电池温度检测的准确性及可靠性。
其它变型
本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，电池S的温度是基于所测量的电池S的表面温度和所检索的内部温度来计算的，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它实施例中，例如也可以把所检索得到的内部温度直接计算为电池S的温度。
本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，映射关系是基于在电池置于均匀温度的环境的情况下测量得到的电池的内部温度和阻抗相角而建立的，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它实施例中，映射关系也可以是基于在电池置于不均匀温度的环境的情况下测量得到的电池的内部温度和阻抗相角而建立的。
本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，预先获取和存储被施加不同频率的交流电的情况下属于型号XH的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系，然而，本发明不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，也可以仅预先获取和存储被施加某一特定频率的交流电的情况下属于型号XH的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系。在这种情况下，当要检测型号XH的电池S的温度时，电池管理设备DC只能向电池S施加该特定频率的交流电。
图3示出了按照本发明的另一实施例的用于检测电池温度的方法的示意图。图3所示的方法200可以由电池管理设备来执行。
如图3所示，方法200可以包括：用于获取在被施加指定频率的交流电的情况下属于某一型号的指定电池的输出电压和输出电流的步骤202；用于基于所获取的输出电压和输出电流，确定所述指定电池的阻抗相角的步骤204；以及，用于从存储的在被施加所述指定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系中，检索出与所计算的阻抗相角相对应的内部温度，作为所述指定电池的温度的步骤206。
在一个方面，方法200还可以包括：用于获取所述指定电池的表面温度的步骤；以及，用于基于所获取的表面温度和所检索的内部温度来计算所述指定电池的温度的步骤。
在另一个方面，所述映射关系是从已存储的多个映射关系中检索得到的，其中，所述多个映射关系中的每一个指示在被施加一种特定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的对应关系。
在又一个方面，所述指定频率的交流电是从多个交流电中选取的，所述多个交流电中的每一个具有不同的频率。
图4示出了按照本发明的一个实施例的用于检测电池温度的装置的示意图。图4所示的装置300可以利用软件、硬件或软硬件结合的方式来实现，并且可以安装在电池管理设备中。
如图4所示，装置300可以包括获取模块302、确定模块304和检索模块306。获取模块302可以用于获取在被施加指定频率的交流电的情况下属于某一型号的指定电池的输出电压和输出电流。确定模块304可以用于基于所获取的输出电压和输出电流，确定所述指定电池的阻抗相角。检索模块306可以用于从存储的在被施加所述指定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系中，检索出与所计算的阻抗相角相对应的内部温度，作为所述指定电池的温度。
在一个方面，获取模块302还可以用于获取所述指定电池的表面温度，以及，装置300还可以包括用于基于所获取的表面温度和所检索的内部温度来计算所述指定电池的温度的计算模块。
在另一个方面，所述映射关系是从所存储的多个映射关系中检索得到的，其中，所述多个映射关系中的每一个指示在被施加一种特定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的对应关系。
在又一个方面，所述指定频率的交流电是从多个交流电中选取的，所述多个交流电中的每一个具有不同的频率。
图5示出了按照本发明的一个实施例的电池管理设备的示意图。如图5所示，电池管理设备400可以包括存储器402和与存储器402耦合的处理器404。其中，处理器404用于执行前述方法200所包括的操作。
本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，其上具有可执行指令，当所述可执行指令被执行时，使得机器执行前述方法200所包括的操作。
本领域技术人员应当理解，上面所公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形、修改和改变，这些变形、修改和改变都应当落入在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求书来限定。
Claims (10)
1.一种用于检测电池温度的方法，包括：
获取在被施加指定频率的交流电的情况下属于某一型号的指定电池的输出电压和输出电流；
基于所获取的输出电压和输出电流，确定所述指定电池的阻抗相角；以及
从存储的在被施加所述指定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系中，检索出与所计算的阻抗相角相对应的内部温度，作为所述指定电池的温度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，还包括：
获取所述指定电池的表面温度；以及
基于所获取的表面温度和所检索的内部温度来计算所述指定电池的温度。
3.如权利要求1所述的方法，其中，
所述映射关系是从已存储的多个映射关系中检索得到的，其中，所述多个映射关系中的每一个指示在被施加一种特定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的对应关系。
4.如权利要求1所述的方法，其中
所述指定频率的交流电是从多个交流电中选取的，所述多个交流电中的每一个具有不同的频率。
5.一种用于检测电池温度的装置，包括：
获取模块，用于获取在被施加指定频率的交流电的情况下属于某一型号的指定电池的输出电压和输出电流；
确定模块，用于基于所获取的输出电压和输出电流，确定所述指定电池的阻抗相角；以及
检索模块，用于从存储的在被施加所述指定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的映射关系中，检索出与所计算的阻抗相角相对应的内部温度，作为所述指定电池的温度。
6.如权利要求5所述的装置，其中
所述获取模块还用于获取所述指定电池的表面温度，以及
所述装置还包括：计算模块，用于基于所获取的表面温度和所检索的内部温度来计算所述指定电池的温度。
7.如权利要求5所述的装置，其中，
所述映射关系是从所存储的多个映射关系中检索得到的，其中，所述多个映射关系中的每一个指示在被施加一种特定频率的交流电的情况下属于所述某一型号的电池的内部温度与阻抗相角的对应关系。
8.如权利要求5所述的装置，其中
所述指定频率的交流电是从多个交流电中选取的，所述多个交流电中的每一个具有不同的频率。
9.一种电池管理设备，包括：
存储器；以及
与所述存储器耦合的处理器，用于执行权利要求1-4中的任意一个所包括的操作。
10.一种计算机可读存储介质，其上具有可执行指令，当所述可执行指令被执行时，使得计算机执行权利要求1-4中的任意一个所包括的操作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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