CN110501653B - 一种电芯温度获取方法、装置及车辆控制单元 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电芯温度获取方法、装置及车辆控制单元。首先获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率,并获得电芯的温度及荷电状态;其后利用电芯需要提供的功率、电芯温度及电芯的荷电状态,得到电芯的发热功率;接着获得电芯与外界进行热交换的换热功率;最后根据电芯的发热功率和换热功率获得所述电芯的温度变化,从而利用温度变化和初始获得的温度得到当前瞬态工况所述电芯的温度。本申请无需依靠独立配置传感器来实时检测每个电芯的温度。相比于现有技术,节省了获取电芯温度的成本消耗。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,特别是涉及一种电芯温度获取方法、装置及车辆控制单元。
背景技术
为了提升车用电池的使用寿命,电池热管理逐渐成为研究热点。在电池热管理的过程中,必不可少地要获得电芯的温度参数。
目前,如果想要获得尽可能多的电芯的实时温度,需要为每个电芯配置一个独立的传感器,利用传感器对电芯温度进行检测。但是由于电池包中电芯数量通常较为庞大,因此,为每个电芯配置一个传感器的成本消耗较大。
发明内容
基于上述问题,本申请提供了一种电芯温度获取方法、装置及车辆控制单元,节省获取电芯温度的成本消耗。
本申请实施例公开了如下技术方案:
第一方面,本申请提供一种电芯温度获取方法,包括:
获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率、温度及荷电状态;
根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率;
获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率;
根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化;
利用所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度。
可选地,方法还包括:
利用所述电芯的温度变化修正所述荷电状态,得到修正后的荷电状态;
利用所述当前瞬态工况所述电芯的温度及所述修正后的荷电状态,获得下一瞬态工况所述电芯的温度。
可选地,获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率,具体包括:
获得所述车辆行驶工况下电池包需要提供的功率;
获得所述电池包的电芯总数;
根据所述电池包需要提供的功率和所述电芯总数得到每个电芯需要提供的功率。
可选地,所述根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率,具体包括:
利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻;
根据所述电芯需要提供的功率、所述开路电压和所述直流内阻得到所述电芯的发热功率。
可选地,所述利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻,具体包括:
当所述电池包静置预设时间后,获得所述电池包的温度和荷电状态;将所述电池包的温度作为所述电芯的温度,将所述电池包的荷电状态作为所述电芯的荷电状态;
在所述电芯的参数表中获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的开路电压,并获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的直流内阻。
可选地,所述获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率,具体包括:
确定所述电芯的实时工况,当所述电芯的实时工况为加热工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的加热功率作为所述换热功率;当所述电芯的实时工况为冷却工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的散热功率作为所述换热功率。
可选地,所述确定电芯的实时工况,具体包括:
在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为加热工况:
所述电芯的实时温度低于预设第一温度阈值,所述电芯的环境温度低于预设第二温度阈值;
在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为冷却工况:
所述电芯的实时温度超过预设第三温度阈值,所述车辆处于爬坡工况,所述电池包处于快充状态且充电功率大于预设功率阈值,或者所述电芯的环境温度超过预设第四温度阈值;所述预设第三温度阈值高于所述预设第一温度阈值。
第二方面,本申请提供一种电芯温度获取装置,包括:
需求功率获取模块,用于获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率;
参数获取模块,用于获得所述电芯的温度及荷电状态;
发热功率获取模块,用于根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率;
换热功率获取模块,用于获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率;
温度变化获取模块,用于根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化;
温度获取模块,用于利用所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度。
可选地,装置还包括:
荷电状态修正模块,用于利用所述电芯的温度变化修正所述荷电状态,得到修正后的荷电状态,并将所述修正后的荷电状态发送给所述参数获取模块;
所述温度获取模块,还用于将所述当前瞬态工况所述电芯的温度发送给所述参数获取模块;
所述修正后的荷电状态及所述当前瞬态工况所述电芯的温度用以使所述温度获取模块获得下一瞬态工况所述电芯的温度。
可选地,所述需求功率获取模块,具体包括:
电池包需求功率获取单元,获得所述车辆行驶工况下电池包需要提供的功率;
电芯数量获取单元,用于获得所述电池包的电芯总数;
电芯需求功率确定单元,根据所述电池包需要提供的功率和所述电芯总数得到每个电芯需要提供的功率。
可选地,所述发热功率获取模块,具体包括:
参数获取单元,用于利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻;
发热功率获取单元,用于根据所述电芯需要提供的功率、所述开路电压和所述直流内阻得到所述电芯的发热功率。
第三方面,本申请提供一种车辆控制单元,用于获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率、温度及荷电状态;根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率;获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率;根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化;根据所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度。
相较于现有技术,本申请具有以下有益效果:
本申请提供的电芯温度获取方法,首先获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率,并获得电芯的温度及荷电状态;其后利用电芯需要提供的功率、电芯温度及电芯的荷电状态,得到电芯的发热功率;接着获得电芯与外界进行热交换的换热功率;最后根据电芯的发热功率和换热功率获得所述电芯的温度变化,从而利用温度变化和初始获得的温度得到当前瞬态工况所述电芯的温度。
由于初始时电池包中各个电芯温度差距及荷电状态差距较小,因此,无需为每个电芯配置传感器来检测各个电芯的初始温度和初始荷电状态。对于每个电芯均可采用上述方法,最终能够得到电芯的温度变化并得到当前瞬态工况电芯的温度。可见,无需依靠独立配置传感器来实时检测每个电芯的温度。由此可见,相比于现有技术,本申请节省了获取电芯温度的成本消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电芯温度获取方法的流程图;
图2为本申请实施例提供的一种电芯的温度、荷电状态以及直流内阻的对应关系示意图表;
图3为本申请实施例提供的另一种电芯温度获取方法的流程图;
图4为本申请实施例提供的一种电芯温度获取装置的结构示意图。
具体实施方式
正如前文描述,目前获取电芯温度的方法成本较高,需要为每个电芯单独地配置一个传感器来进行温度检测。针对这一问题,发明人经过研究,提供一种电芯温度获取方法、装置及车辆控制单元。在本申请中,每一个瞬态工况均可得到电芯温度变化,利用温度变化和初始温度即可得到当前瞬态工况下电芯的温度,因此,无需利用独立的传感器对各个电芯温度进行实时检测,只需持续执行本申请技术方案即可。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
第一实施例
参见图1,该图为本申请实施例提供的电芯温度获取方法的流程图。
如图1所示,本实施例提供的电芯温度获取方法,包括:
步骤101:获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率、温度及荷电状态。
实际应用中,针对不同的车辆行驶工况,电池包需要提供的功率大小可能不同。例如,普通行驶工况需要电池包提供约30kW的功率;紧急加速工况需要电池包提供约120kW的功率;高速行驶工况需要电池包提供约50kW的功率。车辆行驶工况不局限于以上三种。
每个电池包通常配置有多个电芯,例如:如果电池包配置标准电芯,标准电芯配置数量约300个;如果电池包配置大电芯,大电芯配置数量约200个。可以理解的是,电池包中所有的电芯共同承担车辆行驶工况对电池包的功率需求。例如,紧急加速工况对于电池包的功率需求为120kW,电池包中共配置标准电芯300个,则该紧急加速工况对于电池包中每个电芯的功率需求为400W(即120kW/300)。
如果是首次执行本方法,则本步骤获得的电芯温度及荷电状态为初始温度及初始荷电状态。作为一种可能的实现方式,可以将电池包预先静置预设时间,其后获得电池包的温度和荷电状态。静置即表示电池包未在使用;预设时间可以根据实际需求进行设置,例如预设时间可以是3小时,5小时等。静置后得到的电池包的温度作为电池包每个电芯的初始温度。进之后得到的电池包的荷电状态作为电池包每个电芯的初始荷电状态。
如果非首次执行本方法,则本步骤获得的电芯温度及荷电状态是前一次执行本方法最终获得的电芯温度及修正后的荷电状态。本实施例中,可以将前一次执行本方法的工况称为上一瞬态工况。在上一瞬态工况最终获得的电芯温度可用于修正上一瞬态工况最初获得的电芯荷电状态。不同瞬态工况可能相同,也可能不同,例如上一瞬态工况是紧急加速工况,下一瞬态工况是刹车工况;或者,相邻两个瞬态工况均为紧急加速工况。本实施例对于相邻两个瞬态的时间间隔不进行限定,即对于循环执行本实施例方法的时间间隔不进行限定。例如,可以是每30秒执行一次,也可以每3分钟执行一次。
步骤102:根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率。
电芯的发热功率与电芯的开路电压以及直流内阻相关。本步骤在具体实现时,可以首先利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻;其后利用所述电芯需要提供的功率、所述开路电压和所述直流内阻得到所述电芯的发热功率。
由于电芯的温度及荷电状态共同对应电芯的开路电压,因此,可以在获得电芯的温度及荷电状态后,根据电芯的温度及荷电状态确定电芯的开路电压。
由于电芯的温度及荷电状态共同对应电芯的直流内阻,因此,可以在获得电芯的温度及荷电状态后,根据电芯的温度及荷电状态确定电芯的直流内阻。为便于理解,可参见图2,该图所示为电芯的温度T、电芯的荷电状态SOC以及电芯直流内阻DR-IR的对应关系表。从图2所示的表格可知,在电芯温度及荷电状态已知的前提下,能够确定出唯一对应的直流内阻。例如,电芯的温度为45℃,电芯的荷电状态为40%,则根据图2所示的表格可以得到电芯的直流内阻为1.293mΩ。
具体地,本实施例中可以采用以下公式(1)-(2)得到电芯的发热功率:
在上述公式(1)和(2)中,P0表示所述电芯需要提供的功率,OCV表示所述电芯的开路电压,T表示所述电芯的温度,q表示所述电芯的发热功率,I表示所述电芯的电流,U表示所述电芯的工作电压,R表示所述电芯的直流内阻。
根据公式(1)和(2)可知,步骤102在实际执行时,通过对电芯的电压检测得到电芯的电压,将步骤101得到的电芯需要提供的功率P0与电芯的电压U相除,获得电芯的电流I。在I、T、R和OCV均已知的前提下,将各个参数代入到公式(2)中,即得到电芯的发热功率q。
需要说明的是,公式(1)和(2)仅描述了电芯的一种发热模型,应用公式(1)和(2)计算电芯的加热功率具体为应用该发热模型获得发热功率。根据实际需求,电芯的发热模型可能存在某种程度的变型,相应地,求取电芯发热功率的计算公式也会相应发生变化。此处,步骤102对于求取电芯发热功率的具体方式不进行限定。
步骤103:获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率。
电池包在工作过程中,有可能面临加热工况或冷却工况。在加热工况下,需要对电池包进行加热,即对电池包的每个电芯进行加热;在冷却工况下,需要对电池包进行散热,即对电池包的每个电芯进行散热。
不论加热工况或是冷却工况,电芯与外界均存在热交换。在加热工况下,电芯与外界进行热交换产生的换热功率为加热功率;而在冷却工况,电芯与外界进行热交换产生的换热功率为散热功率。
本步骤在具体实现时,可以根据导热和对流换热等传热学理论获得电芯的加热功率或散热功率。对于导热和对流换热等传热学理论在此不做详述。
步骤104:根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化。
如果电芯是加热工况,则步骤103得到的是加热功率,将发热功率与加热功率相加。利用相加之和得到电芯的温度变化。
如果电芯是冷却工况,则步骤103得到的是散热功率,将发热功率与散热功率相加。利用相加之和得到电芯的温度变化。
本步骤可采用公式(3)获得电芯的温度变化:
Q=cm×ΔT (3)
公式(3)中,ΔT表示所述电芯的温度变化,c表示所述电芯的比热容,m表示所述电芯的质量,Q表示所述发热功率与所述加热功率之和,或者表示所述发热功率与所述散热功率之和。为应用公式(3)获得电芯的温度变化,需要预先获得电芯的比热容以及质量。
步骤105:利用所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度。
在具体实现时,将步骤101得到的电芯温度与步骤104得到的温度变化相加,得到的和即为当前瞬态工况该电芯的温度。
以上即为本申请提供的电芯温度获取方法,该方法首先获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率,并获得电芯的温度及荷电状态;其后利用电芯需要提供的功率、电芯温度及电芯的荷电状态,得到电芯的发热功率;接着获得电芯与外界进行热交换的换热功率;最后根据电芯的发热功率和换热功率获得所述电芯的温度变化,从而利用温度变化和初始获得的温度得到当前瞬态工况所述电芯的温度。由于初始时电池包中各个电芯温度差距及荷电状态差距较小,因此,无需为每个电芯配置传感器来检测各个电芯的初始温度和初始荷电状态。对于每个电芯均可采用上述方法,最终能够得到电芯的温度变化并得到当前瞬态工况电芯的温度。可见,无需依靠独立配置传感器来实时检测每个电芯的温度。由此可见,相比于现有技术,本申请节省了获取电芯温度的成本消耗。
在实际应用中,电芯的荷电状态是受到电芯温度的影响的。通过步骤101-104可以得知,电芯在工作过程中,温度发生了一定程度的变化。因此,荷电状态也会受到影响发生变化。利用温度变化可以对步骤101所获得的荷电状态进行修正,从而得到修正后的荷电状态。对于本领域技术人员来说,利用电芯的温度变化来修正荷电状态属于比较成熟的技术,因此此处对具体修正方法不进行限定。
参见步骤101可以得知,每次执行本实施例方法时,均需要首先获得电芯的温度以及荷电状态。因此,本实施例方法步骤105最终获得的变化后的温度(即当前瞬态工况电芯的温度),以及修正后的荷电状态,可以用于求取下一瞬态工况所述电芯的温度。
获取温度变化需要以电芯上一瞬态工况的温度和荷电状态作为已知参数,因此当获得当前瞬态工况下的温度变化,便可以变化后的温度和修正后的荷电状态作为求取下一瞬态工况下电芯的温度的数据基础。可见,该方法基于电芯初始的温度和荷电状态便可陆续得到后续任意瞬态工况下的电芯温度,无需依靠独立配置传感器来实时检测温度。由此可见,相比于现有技术,本申请节省了获取电芯温度的成本消耗。
本申请提供的方法能够实现对工作状态下电芯温度的实时监控,能够在电芯温度过热的情况下进行提示或报警,从而以便于用户及时获知电芯温度过热并采取相应的措施,防止电芯过热老化甚至引发其他的安全性问题。另外,本申请提供的方法能够在获取电芯温度的过程中不断修正电芯的荷电状态。由于车辆续航里程的准确评估依赖于精确的电芯荷电状态,本方法通过修正,提升了电芯荷电状态的准确性,进而提升车辆续航里程的评估准确性。
本申请还提供另一种电芯温度获取方法。下面结合实施例和附图对该方法的具体实现进行描述和说明。
第二实施例
参见图3,该图为本申请实施例提供的另一种电芯温度获取方法。
如图3所示,本实施例提供的电芯温度获取方法,包括:
步骤301:获得所述车辆行驶工况下电池包需要提供的功率。
步骤302:获得所述电池包的电芯总数。
步骤303:根据所述电池包需要提供的功率和所述电芯总数得到每个电芯需要提供的功率。
步骤304:当所述电池包静置预设时间后,获得所述电池包的温度和荷电状态;将所述电池包的温度作为所述电芯的温度,将所述电池包的荷电状态作为所述电芯的荷电状态。
步骤305:在所述电芯的参数表中获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的开路电压,并获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的直流内阻。
本实施例中,步骤304-305可以在步骤301-303之前或之后执行,也可以与步骤301-303同步执行,此处对于步骤304-305与步骤301-303的相对执行顺序不进行限定。
步骤306:根据所述电芯需要提供的功率、所述开路电压和所述直流内阻得到所述电芯的发热功率。
本步骤的实现可参照前述实施例,此处不再赘述。
步骤307:确定所述电芯的实时工况,当所述电芯的实时工况为加热工况时,执行步骤308;当所述电芯的实时工况为冷却工况时,执行步骤309。
下面描述本步骤的具体实现方式。
在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为加热工况:
1)电芯的实时温度低于预设第一温度阈值;2)电芯的环境温度低于预设第二温度阈值。
实际应用中,电芯温度过低或者电芯的环境温度过低,均有可能影响电芯的工作性能,降低电芯的工作性能,严重情况下还有可能影响车辆驱动系统的工作性能。因此,本实施例通过设定预设的阈值来判断电芯的实时温度是否过低或者电芯环境温度是否过低,在上述情况下需要对电芯进行加热。
在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为冷却工况:
1)电芯的实时温度超过预设第三温度阈值;2)车辆处于爬坡工况;3)电池包处于快充状态且充电功率大于预设功率阈值;4)电芯的环境温度超过预设第四温度阈值。
实际应用中,如果车辆正在爬坡,或者电池包处于快充状态且充电功率过大,则均可能导致电芯的温度过高。总而言之,在以上四种情况中的任意一种情况发生时,需要对电芯进行冷却,以避免其过热,导致老化加速,寿命缩短,影响整个电池包的工作。
需要说明的是,本实施例中,预设第三温度阈值高于所述预设第一温度阈值。本实施例对于预设第一、第二、第三和第四温度阈值,以及预设功率阈值的具体数值,不进行限定。
步骤308:当所述电芯的实时工况为加热工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的加热功率,利用所述发热功率和所述加热功率,得到所述电芯的温度变化。
步骤309:当所述电芯的实时工况为冷却工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的散热功率,利用所述发热功率和所述散热功率,得到所述电芯的温度变化。
下面提供步骤308获得加热功率或步骤309获得散热功率的一种具体实现方式。需要说明的是,由于电芯与外界发生热交换,因此,无论是处于加热工况还是冷却工况,均需要利用下述公式(4)-(5)分别求取对流换热功率和导热功率。
qconv=h(Tair-T)Aconv (4)
公式(4)中,qconv表示电芯的对流换热功率;h表示对流换热系数;Tair表示电芯外部对流换热空气的温度;Aconv表示电芯的对流换热面积。公式(5)中,qcond表示电芯的导热功率;k表示导热系数;L表示导热材料的厚度;Tcond表示导热材料的温度;A表示导热材料的面积。在公式(4)和(5)中,表示步骤304得到的电芯的温度。
步骤308在具体实现时,需要分别获得加热工况下电芯的对流换热功率和导热功率,并将对流换热功率与导热功率相加得到加热功率;步骤309在具体实现时,需要分别获得冷却工况下电芯的对流换热功率和导热功率,并将对流换热功率与导热功率相加得到散热功率。
步骤310:利用所述电芯的温度变化获得当前瞬态工况所述电芯的温度,并修正所述荷电状态。
基于前述实施例提供的电芯温度获取方法,相应地,本申请还提供一种电芯温度获取装置。下面结合实施例和附图对该装置的具体实现进行描述。
第三实施例
参见图4,该图为本申请实施例提供的一种电芯温度获取装置的结构示意图。
如图4所示,本实施例提供的电芯温度获取装置,包括:
需求功率获取模块401,用于获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率;
参数获取模块402,用于获得所述电芯的温度及荷电状态;
发热功率获取模块403,用于根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率;换热功率获取模块404,用于获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率;
温度变化获取模块405,用于根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化;
温度获取模块406,用于利用所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度。
由于初始时电池包中各个电芯温度差距及荷电状态差距较小,因此,无需为每个电芯配置传感器来检测各个电芯的初始温度和初始荷电状态。对于每个电芯均可采用上述装置,最终能够得到电芯的温度变化并得到当前瞬态工况电芯的温度。可见,无需依靠独立配置传感器来实时检测每个电芯的温度。由此可见,相比于现有技术,本申请节省了获取电芯温度的成本消耗。
可选地,装置还包括:荷电状态修正模块,用于利用所述电芯的温度变化修正所述荷电状态,得到修正后的荷电状态,并将所述修正后的荷电状态发送给所述参数获取模块402;
所述温度获取模块406,还用于将所述当前瞬态工况所述电芯的温度发送给所述参数获取模块402;
所述修正后的荷电状态及所述当前瞬态工况所述电芯的温度用以使所述温度获取模块406获得下一瞬态工况所述电芯的温度。
获取温度变化需要以电芯上一瞬态工况的温度和荷电状态作为已知参数,因此当获得当前瞬态工况下的温度变化,便可以变化后的温度和修正后的荷电状态作为求取下一瞬态工况下电芯的温度的数据基础。可见,该装置基于电芯初始的温度和荷电状态便可陆续得到后续任意瞬态工况下的电芯温度,无需依靠独立配置传感器来实时检测温度。由此可见,相比于现有技术,本申请节省了获取电芯温度的成本消耗。
本申请提供的装置能够实现对工作状态下电芯温度的实时监控,能够在电芯温度过热的情况下进行提示或报警,从而以便于用户及时获知电芯温度过热并采取相应的措施,防止电芯过热老化甚至引发其他的安全性问题。另外,本申请提供的装置能够在获取电芯温度的过程中不断修正电芯的荷电状态。由于车辆续航里程的准确评估依赖于精确的电芯荷电状态,本装置通过修正,提升了电芯荷电状态的准确性,进而提升车辆续航里程的评估准确性。
可选地,所述需求功率获取模块401,具体包括:
电池包需求功率获取单元,获得所述车辆行驶工况下电池包需要提供的功率;
电芯数量获取单元,用于获得所述电池包的电芯总数;
电芯需求功率确定单元,根据所述电池包需要提供的功率和所述电芯总数得到每个电芯需要提供的功率。
可选地,发热功率获取模块403,具体包括:
参数获取单元,用于利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻;
发热功率获取单元,用于根据所述电芯需要提供的功率、所述开路电压和所述直流内阻得到所述电芯的发热功率。
可选地,所述参数获取单元,具体包括:
电池包参数获取子单元,用于当所述电池包静置预设时间后,获得所述电池包的温度和荷电状态;将所述电池包的温度作为所述电芯的温度,将所述电池包的荷电状态作为所述电芯的荷电状态;
电芯参数获取子单元,用于在所述电芯的参数表中获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的开路电压,并获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的直流内阻。
可选地,换热功率获取模块404,具体包括:
工况确定单元,用于确定所述电芯的实时工况;
换热功率第一获取单元,用于当所述电芯的实时工况为加热工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的加热功率作为所述换热功率;
换热功率第二获取单元,用于当所述电芯的实时工况为冷却工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的散热功率作为所述换热功率。
可选地,所述工况确定单元,具体用于在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为加热工况:
所述电芯的实时温度低于预设第一温度阈值,所述电芯的环境温度低于预设第二温度阈值;
可选地,所述工况确定单元,具体用于在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为冷却工况:
所述电芯的实时温度超过预设第三温度阈值,所述车辆处于爬坡工况,所述电池包处于快充状态且充电功率大于预设功率阈值,或者所述电芯的环境温度超过预设第四温度阈值;所述预设第三温度阈值高于所述预设第一温度阈值。
可选地,发热功率获取模块403,具体用于采用以下公式得到所述电芯的发热功率:
所述P0表示所述电芯需要提供的功率,所述OCV表示所述电芯的开路电压,所述T表示所述电芯的温度,所述q表示所述电芯的发热功率,所述I表示所述电芯的电流,所述U表示所述电芯的工作电压,所述R表示所述电芯的直流内阻。
可选地,所述温度变化获取模块405,具体用于采用以下公式得到所述电芯的温度变化:
Q=cm×ΔT;
所述ΔT表示所述电芯的温度变化,所述c表示所述电芯的比热容,所述m表示所述电芯的质量,所述Q表示所述发热功率与所述加热功率之和或者表示所述发热功率与所述散热功率之和。
基于前述实施例提供的电芯温度获取方法和装置,相应地,本申请还提供一种车辆控制单元(vehicle control unit,VCU)。下面结合实施例对其实现方式进行具体说明。
第四实施例
本申请实施例提供的车辆控制单元VCU,用于获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率、温度及荷电状态;根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率;获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率;根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化;根据所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度。
由于初始时电池包中各个电芯温度差距及荷电状态差距较小,因此,无需为每个电芯配置传感器来检测各个电芯的初始温度和初始荷电状态。对于每个电芯均可采用上述车辆控制单元,最终能够得到电芯的温度变化并得到当前瞬态工况电芯的温度。可见,无需依靠独立配置传感器来实时检测每个电芯的温度。由此可见,相比于现有技术,本申请节省了获取电芯温度的成本消耗。
车辆控制单元VCU与电池管理系统(battery management system,BMS)连接,VCU通过执行上述技术方案得到电芯的瞬态工况温度后,发送至BMS。BMS可基于电芯的瞬态工况温度实现对电池包的热管理。
此外,VCU还用于利用所述电芯的温度变化修正所述荷电状态,得到修正后的荷电状态;利用所述当前瞬态工况所述电芯的温度及所述修正后的荷电状态,获得下一瞬态工况所述电芯的温度。
获取温度变化需要以电芯上一瞬态工况的温度和荷电状态作为已知参数,因此当获得当前瞬态工况下的温度变化,便可以变化后的温度和修正后的荷电状态作为求取下一瞬态工况下电芯的温度的数据基础。可见,该VCU基于电芯初始的温度和荷电状态便可陆续得到后续任意瞬态工况下的电芯温度,无需依靠独立配置传感器来实时检测温度。由此可见,相比于现有技术,本申请节省了获取电芯温度的成本消耗。
本申请提供的VCU能够实现对工作状态下电芯温度的实时监控,能够在电芯温度过热的情况下进行提示或报警,从而以便于用户及时获知电芯温度过热并采取相应的措施,防止电芯过热老化甚至引发其他的安全性问题。另外,本申请提供的VCU能够在获取电芯温度的过程中不断修正电芯的荷电状态。由于车辆续航里程的准确评估依赖于精确的电芯荷电状态,VCU通过修正提升了电芯荷电状态的准确性,进而提升车辆续航里程的评估准确性。
可选地,车辆控制单元VCU具体用于获得所述车辆行驶工况下电池包需要提供的功率;获得所述电池包的电芯总数;根据所述电池包需要提供的功率和所述电芯总数得到每个电芯需要提供的功率。
可选地,VCU具体用于利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻;根据所述电芯需要提供的功率、所述开路电压和所述直流内阻得到所述电芯的发热功率。
可选地,车辆控制单元VCU具体用于当所述电池包静置预设时间后,获得所述电池包的温度和荷电状态;将所述电池包的温度作为所述电芯的温度,将所述电池包的荷电状态作为所述电芯的荷电状态;在所述电芯的参数表中获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的开路电压,并获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的直流内阻。
可选地,车辆控制单元VCU具体用于采用以下公式得到所述电芯的发热功率:
所述P0表示所述电芯需要提供的功率,所述OCV表示所述电芯的开路电压,所述T表示所述电芯的温度,所述q表示所述电芯的发热功率,所述I表示所述电芯的电流,所述U表示所述电芯的工作电压,所述R表示所述电芯的直流内阻。
可选地,车辆控制单元VCU具体用于确定所述电芯的实时工况,当所述电芯的实时工况为加热工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的加热功率作为换热功率;当所述电芯的实时工况为冷却工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的散热功率作为换热功率。
可选地,车辆控制单元VCU具体用于在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为加热工况:
所述电芯的实时温度低于预设第一温度阈值,所述电芯的环境温度低于预设第二温度阈值;
在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为冷却工况:
所述电芯的实时温度超过预设第三温度阈值,所述车辆处于爬坡工况,所述电池包处于快充状态且充电功率大于预设功率阈值,或者所述电芯的环境温度超过预设第四温度阈值;所述预设第三温度阈值高于所述预设第一温度阈值。
可选地,车辆控制单元VCU具体用于采用以下公式得到所述电芯的温度变化:
Q=cm×ΔT;
所述ΔT表示所述电芯的温度变化,所述c表示所述电芯的比热容,所述m表示所述电芯的质量,所述Q表示所述发热功率与所述加热功率之和或者表示所述发热功率与所述散热功率之和。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于设备及系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上所述,仅为本申请的一种具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电芯温度获取方法,其特征在于,包括:
获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率、温度及荷电状态;
首次获取电芯温度时,所述电芯的温度及所述荷电状态为电池包预先静置预设时候后所获得的电池包温度以及荷电状态;后续获取电芯温度时,所述电芯的温度及所述荷电状态为前一次获取电芯温度最终获得的电芯温度及修正后的荷电状态;
根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率;
获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率;
根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化;
利用所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度;
利用所述电芯的温度变化修正所述荷电状态,得到修正后的荷电状态;
利用所述当前瞬态工况所述电芯的温度及所述修正后的荷电状态,获得下一瞬态工况所述电芯的温度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率,具体包括:
获得所述车辆行驶工况下电池包需要提供的功率;
获得所述电池包的电芯总数;
根据所述电池包需要提供的功率和所述电芯总数得到每个电芯需要提供的功率。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率,具体包括:
利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻;
根据所述电芯需要提供的功率、所述开路电压和所述直流内阻得到所述电芯的发热功率。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻,具体包括:
当所述电池包静置预设时间后,获得所述电池包的温度和荷电状态;将所述电池包的温度作为所述电芯的温度,将所述电池包的荷电状态作为所述电芯的荷电状态;
在所述电芯的参数表中获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的开路电压,并获得所述电芯的温度和所述电芯的荷电状态共同对应的所述电芯的直流内阻。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率,具体包括:
确定所述电芯的实时工况,当所述电芯的实时工况为加热工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的加热功率作为所述换热功率;当所述电芯的实时工况为冷却工况时,获得所述电芯与外界进行热交换的散热功率作为所述换热功率。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述确定电芯的实时工况,具体包括:
在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为加热工况:
所述电芯的实时温度低于预设第一温度阈值,所述电芯的环境温度低于预设第二温度阈值;
在以下条件之一满足的情况下确定所述电芯的实时工况为冷却工况:
所述电芯的实时温度超过预设第三温度阈值,所述车辆处于爬坡工况,所述电池包处于快充状态且充电功率大于预设功率阈值,或者所述电芯的环境温度超过预设第四温度阈值;所述预设第三温度阈值高于所述预设第一温度阈值。
7.一种电芯温度获取装置,其特征在于,包括:
需求功率获取模块,用于获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率;
参数获取模块,用于获得所述电芯的温度及荷电状态,首次获取电芯温度时,所述电芯的温度及所述荷电状态为电池包预先静置预设时候后所获得的电池包温度以及荷电状态;后续获取电芯温度时,所述电芯的温度及所述荷电状态为前一次获取电芯温度最终获得的电芯温度及修正后的荷电状态;
发热功率获取模块,用于根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率;
换热功率获取模块,用于获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率;
温度变化获取模块,用于根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化;
温度获取模块,用于利用所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度;
荷电状态修正模块,用于利用所述电芯的温度变化修正所述荷电状态,得到修正后的荷电状态,并将所述修正后的荷电状态发送给所述参数获取模块;
所述温度获取模块,还用于将所述当前瞬态工况所述电芯的温度发送给所述参数获取模块;
所述修正后的荷电状态及所述当前瞬态工况所述电芯的温度用以使所述温度获取模块获得下一瞬态工况所述电芯的温度。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述需求功率获取模块,具体包括:
电池包需求功率获取单元,获得所述车辆行驶工况下电池包需要提供的功率;
电芯数量获取单元,用于获得所述电池包的电芯总数;
电芯需求功率确定单元,根据所述电池包需要提供的功率和所述电芯总数得到每个电芯需要提供的功率。
9.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述发热功率获取模块,具体包括:
参数获取单元,用于利用所述温度和所述荷电状态得到所述电芯的开路电压,并利用所述温度和所述荷电状态得到电芯的直流内阻;
发热功率获取单元,用于根据所述电芯需要提供的功率、所述开路电压和所述直流内阻得到所述电芯的发热功率。
10.一种车辆控制单元,其特征在于,用于获得车辆行驶工况下每个电芯需要提供的功率、温度及荷电状态;首次获取电芯温度时,所述电芯的温度及所述荷电状态为电池包预先静置预设时候后所获得的电池包温度以及荷电状态;后续获取电芯温度时,所述电芯的温度及所述荷电状态为前一次获取电芯温度最终获得的电芯温度及修正后的荷电状态;根据所述电芯需要提供的功率、所述温度及所述荷电状态得到所述电芯的发热功率;获得所述电芯与外界进行热交换的换热功率;根据所述发热功率和所述换热功率,获得所述电芯的温度变化;根据所述温度和所述温度变化得到当前瞬态工况所述电芯的温度;利用所述电芯的温度变化修正所述荷电状态,得到修正后的荷电状态;利用所述当前瞬态工况所述电芯的温度及所述修正后的荷电状态,获得下一瞬态工况所述电芯的温度。
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