CN112016190B - 动力电池温度修正方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池温度修正方法、装置及计算机可读存储介质,该方法包括:获取动力电池在最近预设时间内的运行数据;其中,所述运行数据包括环境温度;将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度;其中,所述温度预测模型用于根据温差估算公式来预测动力电池在当前时刻的电芯温度;所述温差估算公式用于表示电芯温度与环境温度之差、电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系;将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度。采用本发明实施例,能够提高动力电池运行的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域,尤其涉及一种动力电池温度修正方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
相对于传统汽车而言,电动汽车具有诸多优势。但是,电动汽车中的动力电池的性能受温度的影响很大,因此,为了保证动力电池的性能,电池管理系统需要对动力电池的温度进行监测,并根据监测到的温度进行电池温度控制和电池输出功率调整。
本发明人在实施本发明的过程中发现,由于目前无法通过在电池模组内部埋设传感器来测量电池内部温度,电池管理系统仅能监测到电池模组的汇流排的表面温度,但是电池模组的汇流排的表面温度与电池模组内部温度差异较大,电池模组的汇流排的表面温度无法精确表征动力电池现有温度状态,因此,会影响电池温度控制和电池输出功率调整的准确性,导致影响动力电池运行的安全性和可靠性。
发明内容
本发明实施例提供一种动力电池温度修正方法、装置及计算机可读存储介质,能够准确估计电芯温度,并对电池管理系统内部的动力电池温度参数进行修正,提高了动力电池运行的安全性和可靠性。
本发明一实施例提供一种动力电池温度修正方法,包括:
获取动力电池在最近预设时间内的运行数据;其中,所述运行数据包括环境温度;
将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度;其中,所述温度预测模型用于根据温差估算公式来预测动力电池在当前时刻的电芯温度;所述温差估算公式用于表示电芯温度与环境温度之差、电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系;
将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度。
作为上述方案的改进,所述运行数据还包括电流、电压和汇流排表面温度;
则,在所述将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度之前,所述方法还包括:
根据所述最近预设时间内的运行数据,对所述预先构建的温度修正模型中的参数进行辨识,得到实时模型参数;其中,所述实时模型参数包括当前时刻的电池内部热阻、当前时刻的电池外部热阻、当前时刻的电芯内部热容和所述最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率;
根据所述实时模型参数对所述温度修正模型中的参数进行更新。
作为上述方案的改进,所述根据所述最近预设时间内的运行数据,对所述预先构建的温度修正模型中的参数进行辨识,得到实时模型参数,具体包括:
根据所述最近预设时间内每一时刻的电压、电流和预设的电池生热速率模型,计算所述最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率;
基于汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式,根据所述最近预设时间内每一时刻的汇流排表面温度、环境温度和电池内部生热率,计算当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和当前时刻的电芯内部热容;其中,所述汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式用于表示汇流排表面温度与环境温度之差、电池内部生热率、汇流排表面与环境之间的热阻、汇流排内部热阻、电池内部与电池表面之间的热阻和电芯内部热容之间的关联关系;
根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻;
根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、预先获取的汇流排尺寸和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻。
作为上述方案的改进,所述汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式具体为:
其中,TSs(k)表示k时刻的汇流排表面温度与环境温度之差,TSs(k-1)表示k-1时刻的汇流排表面温度与环境温度之差,Ribusbar表示电池内部与电池表面之间的热阻,Rbusbar表示汇流排内部热阻,R0busbar汇流排表面与环境之间的热阻,t表示总时间,Q(k)表示k时刻的电池内部生热率,Q(k-1)表示k-1时刻的电池内部生热率,Cc表示电芯内部热容。
作为上述方案的改进,所述根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻,具体包括:
根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算电池内部到电池表面的传热系数;
根据所述电池内部到电池表面的传热系数和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻。
作为上述方案的改进,所述根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、预先获取的汇流排尺寸和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻,具体包括:
根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻和预先获取的汇流排尺寸,计算电池表面到环境的传热系数;
根据所述电池表面到环境的传热系数和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻。
作为上述方案的改进,所述电芯温度包括电芯正表面温度;所述电池内部热阻包括X轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻包括X轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,x(k)表示k时刻的电芯正表面温度与环境温度之差,TSs,x(k-1)表示k-1时刻的电芯正表面温度与环境温度之差,Cc表示电芯内部热容,Rix表示X轴方向电池内部热阻,R0x表示X轴方向电池外部热阻,t表示总时间,Q(k)表示k时刻的电池内部生热率,Q(k-1)表示k-1时刻的电池内部生热率。
作为上述方案的改进,所述电芯温度还包括电芯内部温度;
则,所述温差估算公式还包括电芯内部温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯内部温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
Tin(k)-Tamb(k)=TSs,x(k)+TSi(k)
其中,Tin(k)表示k时刻的电芯内部温度;Tamb(k)表示k时刻的环境温度;TSi(k)表示k时刻的电芯内部温度与电芯正表面温度之差;TSi(k-1)表示k-1时刻的电芯内部温度与电芯正表面温度之差。
作为上述方案的改进,所述电芯温度还包括电芯侧表面温度;所述电池内部热阻还包括Y轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻还包括Y轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯侧表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯侧表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,y(k)表示k时刻的电芯侧表面温度与环境温度之差,TSs,y(k-1)表示k-1时刻的电芯侧表面温度与环境温度之差,Riy表示Y轴方向电池内部热阻,R0y表示Y轴方向电池外部热阻。
作为上述方案的改进,所述电芯温度还包括电芯上表面温度;所述电池内部热阻还包括Z轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻还包括Z轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯上表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯上表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,z(k)表示k时刻的电芯上表面温度与环境温度之差,TSs,z(k-1)表示k-1时刻的电芯上表面温度与环境温度之差,Riz表示Z轴方向电池内部热阻,R0z表示Z轴方向电池外部热阻。
本发明另一实施例提供了一种动力电池温度修正装置,包括:
数据获取模块,用于获取动力电池在最近预设时间内的运行数据;其中,所述运行数据包括环境温度;
温度预测模块,用于将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度;其中,所述温度预测模型用于根据温差估算公式来预测动力电池在当前时刻的电芯温度;所述温差估算公式用于表示电芯温度与环境温度之差、电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系;
温度修正模块,用于将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度。
本发明另一实施例提供了一种动力电池温度修正装置,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的动力电池温度修正方法。
本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项所述的动力电池温度修正方法。
与现有技术相比,本发明实施例提供的动力电池温度修正方法、装置及计算机可读存储介质,通过将获取到的最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度,再将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度,从而实现动力电池温度的修正。由于电芯温度能够比较地精确表征动力电池现有温度状态,因此能够提高电池温度控制和电池输出功率调整的准确性,从而提高了动力电池运行的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种动力电池温度修正方法的流程示意图;
图2是本发明一实施例提供的一种电池传热模型的结构示意图;
图3是本发明一实施例提供的一种电池阻容网络热模型的结构示意图;
图4是本发明一实施例提供的一种动力电池温度修正装置的结构示意图;
图5是本发明另一实施例提供的一种动力电池温度修正装置的结构示意图。
具体实施方式
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作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。
参见图1,是本发明一实施例提供的一种动力电池温度修正方法的流程示意图。
本发明实施例提供的一种动力电池温度修正方法,可以是由云端服务器执行。所述方法包括:
S11、获取动力电池在最近预设时间内的运行数据;其中,所述运行数据包括环境温度。
其中,所述预设时间可以是根据实际需要进行设定,在此不做限制。在一个具体实施方式中,所述预设时间可以是设定为一个小时,则,步骤S11具体为获取动力电池在最近一个小时内的运行数据。
需要说明的是,动力电池的运行数据指的是车辆在运行过程中,包括行驶和停车充电,与动力电池运行相关的参数。在具体实施时,具体可以是通过电池管理系统将动力电池的运行数据传输至T-Box,T-Box再通过无线通讯将动力电池的运行数据实时传输至云端服务器。
S12、将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度;其中,所述温度预测模型用于根据温差估算公式来预测动力电池在当前时刻的电芯温度;所述温差估算公式用于表示电芯温度与环境温度之差、电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系。
需要说明的是,动力电池由若干个电池模组组成,每个电池模组中包括电芯、汇流排和电极极柱。根据动力电池的结构设计,电芯温度指的是电池模组的电芯的温度,电池内部生热率指的是电池模组内部的生热率,电池内部热阻指的是电池模组的内部热阻,电池外部热阻指的是电池模组的外部热阻,电芯内部热容指的是电池模组的电芯的内部热容。
其中,具体可以是预先计算最近预设时间内的电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容这些模型参数,再根据计算得到的模型参数和预设的温差估算公式建立温度预测模型,在获取到最近预设时间内的运行数据后,将最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,温度预测模型再根据温差估算公式来预测当前时刻的电芯温度与环境温度之差,然后根据当前时刻的环境温度和预测得到的当前时刻的电芯温度与环境温度之差,计算得到动力电池在当前时刻的电芯温度。需要说明的是,温差估算公式是根据电池的生热原理推导得到的。
具体地,所述温差估算公式具体用于表示k时刻的电芯温度与环境温度之差、k-1时刻的电芯温度与环境温度之差、k时刻的电池内部生热率、k-1时刻的电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系,k-1时刻即为k时刻的上一时刻。
S13、将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度。
其中,电池管理系统中的当前电池温度参数用于进行电池温度控制和电池输出功率调整。在得到动力电池在当前时刻的电芯温度后,具体可以是将动力电池在当前时刻的电芯温度发送至电池管理系统,使得电池管理系统将动力电池在当前时刻的电芯温度作为当前电池温度参数,从而实现动力电池温度修正。
本发明实施例提供的动力电池温度修正方法,通过将获取到的最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度,再将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度,能够准确估计电芯温度,并对电池管理系统内部的动力电池温度参数进行修正,提高了电池温度控制和电池输出功率调整的准确性,从而提高了动力电池运行的安全性和可靠性。
作为其中一个可选的实施例,其中,所述运行数据还包括电流、电压和汇流排表面温度。
则,在所述将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度之前,所述方法还包括:
S21、根据所述最近预设时间内的运行数据,对所述预先构建的温度修正模型中的参数进行辨识,得到实时模型参数;其中,所述实时模型参数包括当前时刻的电池内部热阻、当前时刻的电池外部热阻、当前时刻的电芯内部热容和所述最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率。
需要说明的是,温度修正模型中的模型参数包括最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容,基于电芯和汇流排生热原理,温度修正模型中的实时模型参数可以根据动力电池运行时的电流、电压、环境温度和汇流排表面温度计算得到。
S22、根据所述实时模型参数对所述温度修正模型中的参数进行更新。
其中,在得到实时模型参数后,将温度修正模型中的模型参数由预设的参数更新为实时模型参数,从而提高温度修正模型的可信度,进而提高电芯温度预测的准确性。
进一步地,所述步骤S21具体包括:
S211、根据所述最近预设时间内每一时刻的电压、电流和预设的电池生热速率模型,计算所述最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率。
在一个具体实施方式中,电池生热速率模型为Bernardi电池生热速率模型,具体如下:
其中,Q为电池内部生热率(W);OCV为电池开路电压(V);U为电池标称电压(V);I为流过电池的电流(A);t为时间(s)。
S212、基于汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式,根据所述最近预设时间内每一时刻的汇流排表面温度、环境温度和电池内部生热率,计算当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和当前时刻的电芯内部热容;其中,所述汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式用于表示汇流排表面温度与环境温度之差、电池内部生热率、汇流排表面与环境之间的热阻、汇流排内部热阻、电池内部与电池表面之间的热阻和电芯内部热容之间的关联关系。
其中,汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式是基于电芯和汇流排生热原理建立的。根据最近预设时间内每一时刻的汇流排表面温度、环境温度和电池内部生热率,通过递推最小二乘法可以得到汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式中的汇流排表面与环境之间的热阻、电池内部与电池表面之间的热阻、汇流排内部热阻和电芯内部热容这些参数。
具体地,所述汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式具体用于表示k时刻的汇流排表面温度与环境温度之差、k-1时刻的汇流排表面温度与环境温度之差、k时刻的电池内部生热率、k-1时刻的电池内部生热率、汇流排表面与环境之间的热阻、汇流排内部热阻、电池内部与电池表面之间的热阻和电芯内部热容之间的关联关系。所述汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式具体为:
其中,TSs(k)表示k时刻的汇流排表面温度与环境温度之差,TSs(k-1)表示k-1时刻的汇流排表面温度与环境温度之差,Ribusbar表示电池内部与电池表面之间的热阻,Rbusbar表示汇流排内部热阻,R0busbar汇流排表面与环境之间的热阻,t表示总时间,Q(k)表示k时刻的电池内部生热率,Q(k-1)表示k-1时刻的电池内部生热率,Cc表示电芯内部热容。需要说明的是,电池内部与电池表面之间的热阻指的是电池模组的内部与电池模组的表面之间的热阻。
S213、根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻。
其中,电芯尺寸指的是电芯的长宽高。
具体地,所述步骤S213具体包括:
S2131、根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算电池内部到电池表面的传热系数。
其中,基于热阻的定义(R=L/(k*S),其中,L是材料厚度,k为传热系数,S是传热面积),根据当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,可以计算出电池内部到电池表面的传热系数kin:
其中,a表示电芯的长,b表示电芯的宽,h表示电芯的高。
S2132、根据所述电池内部到电池表面的传热系数和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻。
在一个具体的实施方式中,电池内部热阻包括X轴方向电池内部热阻Rix、Y轴方向电池内部热阻Riy、Z轴方向电池内部热阻Riz。
S214、根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、预先获取的汇流排尺寸和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻。
其中,汇流排尺寸指的是汇流排的长宽高。
具体地,所述步骤S214具体包括:
S2141、根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻和预先获取的汇流排尺寸,计算电池表面到环境的传热系数。
需要说明的是,根据动力电池的结构设计,电池模组的汇流排表面温度可以表示该电池模组的表面温度,因此,基于热阻的定义,根据当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻和预先获取的汇流排尺寸,可以计算出电池表面到环境的传热系数kout:
其中,sbusbar指的是汇流排的上表面的面积。
S2142、根据所述电池表面到环境的传热系数和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻。
在一个具体的实施方式中,电池内部热阻包括X轴方向电池外部热阻Rox、Y轴方向电池内部热阻Roy、Z轴方向电池内部热阻Roz。
作为另一个可选的实施例,所述电芯温度包括电芯正表面温度Tsurf,x(k);所述电池内部热阻包括X轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻包括X轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,x(k)表示k时刻的电芯正表面温度与环境温度之差,TSs,x(k-1)表示k-1时刻的电芯正表面温度与环境温度之差,Cc表示电芯内部热容,Rix表示X轴方向电池内部热阻,R0x表示X轴方向电池外部热阻,t表示总时间,Q(k)表示k时刻的电池内部生热率,Q(k-1)表示k-1时刻的电池内部生热率。
可以理解的,Tsurf,x(k)=Tamb(k)+TSs,x(k)。
进一步地,所述电芯温度还包括电芯内部温度Tin(k);
则,所述温差估算公式还包括电芯内部温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯内部温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
Tin(k)-Tamb(k)=TSs,x(k)+TSi(k)
其中,Tin(k)表示k时刻的电芯内部温度;Tamb(k)表示k时刻的环境温度;TSi(k)表示k时刻的电芯内部温度与电芯正表面温度之差;TSi(k-1)表示k-1时刻的电芯内部温度与电芯正表面温度之差。
可以理解的,Tin(k)=Tsurf,x(k)+TSi(k)。
优选地,所述电芯温度还包括电芯侧表面温度Tsurf,y(k);所述电池内部热阻还包括Y轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻还包括Y轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯侧表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯侧表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,y(k)表示k时刻的电芯侧表面温度与环境温度之差,TSs,y(k-1)表示k-1时刻的电芯侧表面温度与环境温度之差,Riy表示Y轴方向电池内部热阻,R0y表示Y轴方向电池外部热阻。
可以理解的,Tsurf,y(k)=Tamb(k)+TSs,y(k)。
优选地,所述电芯温度还包括电芯上表面温度Tsurf,z(k);所述电池内部热阻还包括Z轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻还包括Z轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯上表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯上表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,z(k)表示k时刻的电芯上表面温度与环境温度之差,TSs,z(k-1)表示k-1时刻的电芯上表面温度与环境温度之差,Riz表示Z轴方向电池内部热阻,R0z表示Z轴方向电池外部热阻。
可以理解的,Tsurf,z(k)=Tamb(k)+TSs,z(k)。
在一个具体的实施方式中,上述的汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式、电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式、电芯内部温度与环境温度之间的温差估算公式、电芯侧表面温度与环境温度之间的温差估算公式和电芯上表面温度与环境温度之间的温差估算公式均可以根据如图2所示的传热模型的热阻计算公式推导得出的。如图2所示,Tamb表示环境温度(℃);Tin表示电池内部温度(℃);Tbusbar表示汇流排表面温度(℃);Tsurf,x、Tsurf,y和Tsurf,z分别表示电池正表面温度(℃)、电池侧表面温度(℃)和电池上表面温度(℃);R0x、R0y和R0z分别表示X轴方向电池外部热阻(Ω)、Y轴方向电池外部热阻(Ω)和Z轴方向电池外部热阻(Ω);Rix、Riy和Riz分别表示X轴方向电池内部热阻(Ω)、Y轴方向电池内部热阻(Ω)和Z轴方向电池内部热阻(Ω);Ribusbar表示电池内部与电池表面之间的热阻(Ω);R0busbar表示汇流排表面与环境之间的热阻(Ω);Rbusbar表示汇流排内部热阻(Ω);Cc表示电芯内部热容(F);Q表示电池内部生热率(W)。
具体地,如图2所示的传热模型的热阻计算公式的推导过程如下:
根据如图3所示的电池阻容网络热模型,其中Ts为电池表面温度(℃),Tamb为环境温度(℃),Cc为电芯内部热容(F),Ri为电池内部热阻(Ω),Ro为电池外部热阻(Ω),T为总时间(s),k代表k时刻(当前时刻),由基尔霍夫第一定律可得:
再定义:
Tis=Tin-Tamb (3),
TSs=Ts-Tamb (4);
根据公式(3)和(4),上式(1)和(2)可以写成:
接着,用S变换求传递函数,得:
由上式(7)得递推公式:
公式(8)即为如图2所示的传热模型的热阻计算公式。
相应地,本发明实施例还提供了一种动力电池温度修正装置,能够实施上述动力电池温度修正方法的所有流程。
参见图4,是本发明一实施例提供的一种动力电池温度修正装置的结构示意图。
本发明实施例提供的一种动力电池温度修正装置,包括:
数据获取模块21,用于获取动力电池在最近预设时间内的运行数据;其中,所述运行数据包括环境温度;
温度预测模块22,用于将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度;其中,所述温度预测模型用于根据温差估算公式来预测动力电池在当前时刻的电芯温度;所述温差估算公式用于表示电芯温度与环境温度之差、电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系;
温度修正模块23,用于将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度。
该动力电池温度修正装置实现动力电池温度修正的原理与上述方法实施例相同,在此不再赘述。
本发明实施例提供的动力电池温度修正装置,通过将获取到的最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度,再将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度,从而实现动力电池温度的修正。由于电芯温度能够比较地精确表征动力电池现有温度状态,因此能够提高电池温度控制和电池输出功率调整的准确性,从而提高了动力电池运行的安全性和可靠性。
作为其中一个可选的实施例,其中,所述运行数据还包括电流、电压和汇流排表面温度;
则,所述装置还包括:
参数辨识模块,用于根据所述最近预设时间内的运行数据,对所述预先构建的温度修正模型中的参数进行辨识,得到实时模型参数;其中,所述实时模型参数包括当前时刻的电池内部热阻、当前时刻的电池外部热阻、当前时刻的电芯内部热容和所述最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率;
模型更新模块,用于根据所述实时模型参数对所述温度修正模型中的参数进行更新。
进一步地,所述参数辨识模块具体用于:
根据所述最近预设时间内每一时刻的电压、电流和预设的电池生热速率模型,计算所述最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率;
基于汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式,根据所述最近预设时间内每一时刻的汇流排表面温度、环境温度和电池内部生热率,计算当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和当前时刻的电芯内部热容;其中,所述汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式用于表示汇流排表面温度与环境温度之差、电池内部生热率、汇流排表面与环境之间的热阻、汇流排内部热阻、电池内部与电池表面之间的热阻和电芯内部热容之间的关联关系;
根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻;
根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、预先获取的汇流排尺寸和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻。
具体地,所述汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式具体为:
其中,TSs(k)表示k时刻的汇流排表面温度与环境温度之差,TSs(k-1)表示k-1时刻的汇流排表面温度与环境温度之差,Ribusbar表示电池内部与电池表面之间的热阻,Rbusbar表示汇流排内部热阻,R0busbar汇流排表面与环境之间的热阻,t表示总时间,Q(k)表示k时刻的电池内部生热率,Q(k-1)表示k-1时刻的电池内部生热率,Cc表示电芯内部热容。
具体地,所述根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻,具体包括:
根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算电池内部到电池表面的传热系数;
根据所述电池内部到电池表面的传热系数和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻。
具体地,所述根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、预先获取的汇流排尺寸和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻,具体包括:
根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻和预先获取的汇流排尺寸,计算电池表面到环境的传热系数;
根据所述电池表面到环境的传热系数和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻。
作为其中一个可选的实施例,所述电芯温度包括电芯正表面温度;所述电池内部热阻包括X轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻包括X轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,x(k)表示k时刻的电芯正表面温度与环境温度之差,TSs(k-1)表示k-1时刻的电芯正表面温度与环境温度之差,Cc表示电芯内部热容,Rix表示X轴方向电池内部热阻,R0x表示X轴方向电池外部热阻,t表示总时间,Q(k)表示k时刻的电池内部生热率,Q(k-1)表示k-1时刻的电池内部生热率。
进一步地,所述电芯温度还包括电芯内部温度;
则,所述温差估算公式还包括电芯内部温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯内部温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
Tin(k)-Tamb(k)=TSs,x(k)+TSi(k)
其中,Tin(k)表示k时刻的电芯内部温度;Tamb(k)表示k时刻的环境温度;TSi(k)表示k时刻的电芯内部温度与电芯正表面温度之差;TSi(k-1)表示k-1时刻的电芯内部温度与电芯正表面温度之差。
优选地,所述电芯温度还包括电芯侧表面温度;所述电池内部热阻还包括Y轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻还包括Y轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯侧表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯侧表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,y(k)表示k时刻的电芯侧表面温度与环境温度之差,TSs,y(k-1)表示k-1时刻的电芯侧表面温度与环境温度之差,Riy表示Y轴方向电池内部热阻,R0y表示Y轴方向电池外部热阻。
优选地,所述电芯温度还包括电芯上表面温度;所述电池内部热阻还包括Z轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻还包括Z轴方向电池外部热阻;
则,所述温差估算公式包括电芯上表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯上表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,z(k)表示k时刻的电芯上表面温度与环境温度之差,TSs,z(k-1)表示k-1时刻的电芯上表面温度与环境温度之差,Riz表示Z轴方向电池内部热阻,R0z表示Z轴方向电池外部热阻。
参见图5,是本发明另一实施例提供的动力电池温度修正装置的示意图。
本发明实施例提供的一种动力电池温度修正装置,包括处理器31、存储器32以及存储在所述存储器32中且被配置为由所述处理器31执行的计算机程序,所述处理器31执行所述计算机程序时实现如上任一实施例所述的动力电池温度修正方法。
所述处理器31执行所述计算机程序时实现上述动力电池温度修正方法实施例中的步骤,例如图1所示的动力电池温度修正方法的所有步骤。或者,所述处理器31执行所述计算机程序时实现上述动力电池温度修正装置实施例中各模块/单元的功能,例如图4所示的动力电池温度修正装置的各模块的功能。
示例性的,所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块,所述一个或者多个模块被存储在所述存储器32中,并由所述处理器31执行,以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述所述计算机程序在所述动力电池温度修正装置中的执行过程。例如,所述计算机程序可以被分割成数据获取模块、温度预测模块和温度修正模块,各模块具体功能如下:数据获取模块,用于获取动力电池在最近预设时间内的运行数据;其中,所述运行数据包括环境温度;温度预测模块,用于将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度;其中,所述温度预测模型用于根据温差估算公式来预测动力电池在当前时刻的电芯温度;所述温差估算公式用于表示电芯温度与环境温度之差、电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系;温度修正模块,用于将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度。
所述动力电池温度修正装置可包括,但不仅限于,处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解,所述示意图仅仅是动力电池温度修正装置的示例,并不构成对动力电池温度修正装置的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述动力电池温度修正装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器31可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等,所述处理器31是所述动力电池温度修正装置的控制中心,利用各种接口和线路连接整个动力电池温度修正装置的各个部分。
所述存储器32可用于存储所述计算机程序和/或模块,所述处理器31通过运行或执行存储在所述存储器32内的计算机程序和/或模块,以及调用存储在存储器32内的数据,实现所述动力电池温度修正装置的各种功能。所述存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据动力电池温度修正装置的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中,所述动力电池温度修正装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述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,作为单元显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。另外,本发明提供的装置实施例附图中,模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接,具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种动力电池温度修正方法,其特征在于,包括:
获取动力电池在最近预设时间内的运行数据;其中,所述运行数据包括环境温度;
将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度;其中,所述温度预测模型用于根据温差估算公式来预测动力电池在当前时刻的电芯温度;所述温差估算公式用于表示电芯温度与环境温度之差、电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系;
将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度。
2.如权利要求1所述的动力电池温度修正方法,其特征在于,所述运行数据还包括电流、电压和汇流排表面温度;
在所述将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度之前,所述方法还包括:
根据所述最近预设时间内的运行数据,对所述预先构建的温度修正模型中的参数进行辨识,得到实时模型参数;其中,所述实时模型参数包括当前时刻的电池内部热阻、当前时刻的电池外部热阻、当前时刻的电芯内部热容和所述最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率;
根据所述实时模型参数对所述温度修正模型中的参数进行更新。
3.如权利要求2所述的动力电池温度修正方法,其特征在于,所述根据所述最近预设时间内的运行数据,对所述预先构建的温度修正模型中的参数进行辨识,得到实时模型参数,具体包括:
根据所述最近预设时间内每一时刻的电压、电流和预设的电池生热速率模型,计算所述最近预设时间内每一时刻的电池内部生热率;
基于汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式,根据所述最近预设时间内每一时刻的汇流排表面温度、环境温度和电池内部生热率,计算当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和当前时刻的电芯内部热容;其中,所述汇流排表面温度与环境温度之间的温差计算公式用于表示汇流排表面温度与环境温度之差、电池内部生热率、汇流排表面与环境之间的热阻、汇流排内部热阻、电池内部与电池表面之间的热阻和电芯内部热容之间的关联关系;
根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻;
根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、预先获取的汇流排尺寸和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻。
5.如权利要求3所述的动力电池温度修正方法,其特征在于,所述根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻,具体包括:
根据所述当前时刻的电池内部与电池表面之间的热阻和预先获取的电芯尺寸,计算电池内部到电池表面的传热系数;
根据所述电池内部到电池表面的传热系数和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池内部热阻。
6.如权利要求3所述的动力电池温度修正方法,其特征在于,所述根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻、预先获取的汇流排尺寸和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻,具体包括:
根据所述当前时刻的汇流排表面与环境之间的热阻和预先获取的汇流排尺寸,计算电池表面到环境的传热系数;
根据所述电池表面到环境的传热系数和所述电芯尺寸,计算当前时刻的电池外部热阻。
7.如权利要求1所述的动力电池温度修正方法,其特征在于,所述电芯温度包括电芯正表面温度;所述电池内部热阻包括X轴方向电池内部热阻;所述电池外部热阻包括X轴方向电池外部热阻;
所述温差估算公式包括电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式;所述电芯正表面温度与环境温度之间的温差估算公式具体为:
其中,TSs,x(k)表示k时刻的电芯正表面温度与环境温度之差,TSs,x(k-1)表示k-1时刻的电芯正表面温度与环境温度之差,Cc表示电芯内部热容,Rix表示X轴方向电池内部热阻,R0x表示X轴方向电池外部热阻,t表示总时间,Q(k)表示k时刻的电池内部生热率,Q(k-1)表示k-1时刻的电池内部生热率。
11.一种动力电池温度修正装置,其特征在于,包括:
数据获取模块,用于获取动力电池在最近预设时间内的运行数据;其中,所述运行数据包括环境温度;
温度预测模块,用于将所述最近预设时间内的环境温度输入至预先构建的温度预测模型,得到所述动力电池在当前时刻的电芯温度;其中,所述温度预测模型用于根据温差估算公式来预测动力电池在当前时刻的电芯温度;所述温差估算公式用于表示电芯温度与环境温度之差、电池内部生热率、电池内部热阻、电池外部热阻和电芯内部热容之间的关联关系;
温度修正模块,用于将电池管理系统中的当前电池温度参数修正为所述动力电池在当前时刻的电芯温度。
12.一种动力电池温度修正装置,其特征在于,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至10中任意一项所述的动力电池温度修正方法。
13.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至10中任意一项所述的动力电池温度修正方法。
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