CN113836853B - 电芯温度仿真方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种电芯温度仿真方法、装置、设备及存储介质，具体涉及新能源领域。所述方法包括：基于目标电池的电池参数，构建离散等效电路模型；所述离散等效电路模型中包含各个电芯区域；所述电芯区域包含电芯与热容元件；基于各个电芯区域之间的邻接关系，按照目标电芯运行在指定工况的条件，对目标电芯区域进行电路仿真，获得在指定工况下所述目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度。通过上述方案，不需要建立二维或三维模型，只需要通过简单的等效离散电路模型进行仿真，就可以得到电芯的温度分布，减小了计算资源的消耗。

Description

电芯温度仿真方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及新能源领域，具体涉及一种电芯温度仿真方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

新能源电动汽车的需求急剧上升，而锂离子动力电池作为电动汽车的核心零部件，具有不可替代的地位。

随着电动汽车的广泛应用，动力电池的热安全问题日益凸显，如何高效准确的计算动力电池发热功率，准确的检测动力电池的温度则具有重要的意义。动力电池产热模型按照维度可以分为一维模型、二维模型和三维模型，一维模型可以高效快速的计算动力电池的平均发热功率，二维和三维模型可以较为精确的计算电芯的发热功率。

上述方案中，二维模型和三维模型可以较为准确的计算电芯的温度分布，但计算过程较为复杂，计算资源的消耗较大。

发明内容

本申请提供了一种电芯温度仿真方法、装置、计算机设备及存储介质，可以减小计算资源的消耗，该技术方案如下。

一方面，提供了一种电芯温度仿真方法，所述方法包括：

基于目标电池的电池参数，构建离散等效电路模型；所述离散等效电路模型中包含各个电芯区域；所述电芯区域包含电芯与热容元件；所述电芯用于指示所述电芯区域的发电情况；所述热容元件用于指示所述电芯区域的温度变化；

基于各个电芯区域之间的邻接关系，按照目标电芯运行在指定工况的条件，对目标电芯区域进行电路仿真，获得在指定工况下所述目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度。

又一方面，提供了一种电芯温度仿真装置，所述装置包括：

电路模型构建模块，用于基于目标电池的电池参数，构建离散等效电路模型；所述离散等效电路模型中包含各个电芯区域；所述电芯区域包含电芯与热容元件；所述电芯用于指示所述电芯区域的发电情况；所述热容元件用于指示所述电芯区域的温度变化；

电路仿真模块，用于基于各个电芯区域之间的邻接关系，按照目标电芯运行在指定工况的条件，对目标电芯区域进行电路仿真，获得在指定工况下所述目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度。

在一种可能的实现方式中，所述电路仿真模块，包括：

邻接热容确定单元，用于确定所述目标电芯区域对应的邻接热容元件；所述邻接热容元件包括所述目标电芯区域邻接的各个电芯区域的热容元件；

电路仿真单元，用于基于所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的热传导系数，按照所述目标电芯在指定工况下的条件，对目标电芯区域进行电路仿真，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度。

在一种可能的实现方式中，所述电路仿真单元，还包括：

目标发热获取子单元，用于获取目标电芯在指定工况下的目标发热功率；

电芯温度获取子单元，用于基于所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的热传导系数，以及所述目标发热功率，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度。

在一种可能的实现方式中，所述电芯温度获取子单元，还用于，

构建电芯温度函数；所述电芯温度函数用于指示目标热容元件与各个邻接热容元件之间的热传导系数，以及目标热容元件的温度与目标发热功率之间的关系；

所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的温度传输效率；

基于所述各个邻接热容元件与所述目标热容元件的实时温度差，以及目标电芯在指定工况下的目标发热功率，通过所述电芯温度函数进行数据处理，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度。

在一种可能的实现方式中，所述电路仿真单元，还包括：

实时温度获取子单元，用于获取所述目标热容元件在指定工况下的目标实时温度；

实时功率确定子单元，用于根据所述目标实时温度以及目标发热功率，确定所述目标实时功率；

所述电芯温度获取子单元，还用于，

将所述各个邻接热容元件与所述目标热容元件的实时温度差，以及目标实时功率，输入所述电芯温度函数，获得在指定工况下所述目标热容元件的实时温升。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

温度差异获取模块，用于当获取到各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度时，将各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度进行对比，获得所述目标电池的温度差异情况。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

三维模型获取模块，用于基于目标电池的电池参数，通过三维物理仿真软件，构建三维电池模型；

三维模型仿真模块，用于将所述三维电池模型在指定工况下进行仿真，获得指定工况下各个电芯区域的三维仿真结果；所述三维仿真结果用于指示电芯区域的电芯仿真温度；

电芯温度对比模块，用于将所述目标电芯区域的三维仿真结果与所述目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度进行对比，获得仿真差异值；

热传导系数更新模块，用于当所述仿真差异值大于指定阈值时，更新所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的热传导系数。

再一方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述的电芯温度仿真方法。

又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述的电芯温度仿真方法。

再一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，所述计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质中读取所述计算机指令，处理器执行所述计算机指令，使得所述计算机设备执行上述电芯温度仿真方法。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

当需要对目标电池内部的电芯进行温度仿真时，可以根据目标电池的电池参数，构建等效离散电路模型，以将目标电池内部的各个电芯区域中的发电情况用电芯等效表示，并将各个电芯区域中的热量分布情况用热容元件来等效表示，从而将复杂的电芯内部简化为等效的离散电路模型，再根据各个电芯区域之间的邻接关系，以及目标电芯运行在指定工况下的发热情况，对目标电芯区域进行电路仿真，此时目标热容元件中的电芯温度及为目标区域的温度仿真结果。通过上述方案，不需要建立二维或三维模型，只需要通过简单的等效离散电路模型进行仿真，就可以得到电芯的温度分布，减小了计算资源的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电芯温度仿真系统的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种电芯温度仿真方法的方法流程图。

图3示出了本申请实施例涉及的一种离散等效电路模型示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种电芯温度仿真方法的方法流程图。

图5示出了本申请实施例涉及的一种一维离散等效电路模型。

图6示出了本申请实施例涉及的一种一维等效电路热耦合模型。

图7是根据本申请一示例性实施例示出的一种电芯温度及发热功率仿真方法的流程示意图。

图8示出了本申请实施例涉及的一种动力电池1C脉冲过程中电池一维与三维温度曲线对比图。

图9示出了本申请实施例涉及的一种动力电池2C脉冲过程中电池一维与三维温度曲线对比图。

图10示出了本申请实施例涉及的一种动力电池2C脉冲过程电芯局部区域发热功率对比图。

图11是根据一示例性实施例示出的一种电芯温度仿真装置的结构方框图。

图12示出了本申请一示例性实施例示出的计算机设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应理解，在本申请的实施例中提到的“指示”可以是直接指示，也可以是间接指示，还可以是表示具有关联关系。举例说明，A指示B，可以表示A直接指示B，例如B可以通过A获取；也可以表示A间接指示B，例如A指示C，B可以通过C获取；还可以表示A和B之间具有关联关系。

在本申请实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。

本申请实施例中，“预定义”可以通过在设备(例如，包括终端设备和网络设备)中预先保存相应的代码、表格或其他可用于指示相关信息的方式来实现，本申请对于其具体的实现方式不做限定。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电芯温度仿真系统的结构示意图。该电芯温度仿真系统中包含服务器110以及终端120。

其中，该终端120可以是具有数据处理能力的数据处理设备，当终端120接收到用户输入的目标电池的电池参数时，可以根据该电池参数构建出离散等效电路模型。

例如，该终端120中运行有一维物理仿真软件，该一维物理仿真软件可以是AMESIM，用户可以向AMESIM中输入预先设置的目标电池的各个区域对应的电芯参数以及热容元件的参数(例如比热容)等，以构建该目标电池中的各个电芯区域。

可选的，该一维物理仿真软件可以运行于服务器110中，当用户从终端120中输入预先设置的目标电池的电池参数时，终端120可以通过通信网络将该电池参数传输至服务器110中，以便服务器110按照该电池桉树构建离散等效电路模型，并进行相应的电芯温度仿真。

可选的，该目标电池的电池参数还可以是预先存储在该服务器110或终端120中的。

可选的，上述服务器可以是独立的物理服务器，也可以是由多个物理服务器构成的服务器集群或者是分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等技术运计算服务的云服务器。

可选的，该系统还可以包括管理设备，该管理设备用于对该系统进行管理(如管理各个模块与服务器之间的连接状态等)，该管理设备与服务器之间通过通信网络相连。可选的，该通信网络是有线网络或无线网络。

可选的，上述的无线网络或有线网络使用标准通信技术和/或协议。网络通常为因特网，但也可以是其他任何网络，包括但不限于局域网、城域网、广域网、移动、有限或无线网络、专用网络或者虚拟专用网络的任何组合。在一些实施例中，使用包括超文本标记语言、可扩展标记语言等的技术和/或格式来代表通过网络交换的数据。此外还可以使用诸如安全套接字层、传输层安全、虚拟专用网络、网际协议安全等常规加密技术来加密所有或者一些链路。在另一些实施例中，还可以使用定制和/或专用数据通信技术取代或者补充上述数据通信技术。

图2是根据一示例性实施例示出的一种电芯温度仿真方法的方法流程图。该方法由计算机设备执行，该计算机设备可以是如图1中所示的电芯温度仿真系统中的服务器110或如图1中所示的电芯温度仿真系统中的终端120。如图2所示，该电芯温度仿真方法可以包括如下步骤：

步骤201，基于目标电池的电池参数，构建离散等效电路模型。

该离散等效电路模型中包含各个电芯区域；该电芯区域包含电芯与热容元件；该电芯用于指示该电芯区域的发电情况；该热容元件用于指示该电芯区域的温度变化。

请参考图3，其示出了本申请实施例涉及的一种离散等效电路模型示意图。如图3所示，该离散等效电路模型中包含各个电芯区域，对于其中的任意一个电芯区域310而言，该电芯区域310中存在电芯311以及热容元件312。

由于动力电池(即目标电池)的供电是通过化学物质之间的反应产生的，因此在动力电池中，实际上可以认为存在若干个微小的电芯，各个微小的电芯组合起来实现动力电池的供电。而在本申请实施例涉及的离散等效电路模型中，该电芯311是根据目标电池的供电参数所设置的，用于等效替代电芯区域310中所有的化学物质对应的供电能力或发电情况。

同理，在动力电池的运行过程中，随着电化学反应的进行，动力电池会产生相应的热量，这些热量会传递至该动力电池的各个部位，例如对应某一个电芯区域，随着电化学反应的进行所发出的热量，该区域中各个物质都会接收到热量并导致温度的提升。而在本申请实施例涉及的离散等效电路模型中，该热容元件则是根据目标电池的各个物质的热容参数所设置的，用于等效替代电芯区域310中所有物质对应的吸热能力的元件，此时热容元件的温度变化即为该电芯区域的温度变化。

由上述可知，在如图3所示的离散等效电路模型中，在每个电芯区域内，都通过电芯以及热容元件，实现将目标电池中实际存在的连续放电以及连续吸热过程，等效替代为离散的放电以及吸热过程。即目标区域中的发电过程均等效为由电芯进行发电，而发电后的热量都传递至对应的热容元件中，简化了电池的电路模型。

并且在如图3所示的离散等效电路模型中，电芯区域310与电芯区域320可以通过热连接元件，将电芯区域310中的热容元件与电芯区域320中的热容元件进行连接，从而实现热容元件之间的热量传递。

步骤202，基于各个电芯区域之间的邻接关系，按照目标电芯运行在指定工况的条件，对目标电芯区域进行电路仿真，获得在指定工况下该目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度。

因此在构建如图3所示的离散等效电路模型之后，可以根据电芯运行在指定工况下的发热功率确定电芯的发热量，并根据发热量，以及电芯区域之间的热量传递关系，确定出目标电芯区域在指定工况下(例如在指定时间内的正常放电速率的脉冲工况)的电芯温度变化，当指定工况结束后，此时目标电芯区域内目标热容元件的电芯温度即为该目标电芯区域经过指定工况后的温度值。

综上所述，当需要对目标电池内部的电芯进行温度仿真时，可以根据目标电池的电池参数，构建等效离散电路模型，以将目标电池内部的各个电芯区域中的发电情况用电芯等效表示，并将各个电芯区域中的热量分布情况用热容元件来等效表示，从而将复杂的电芯内部简化为等效的离散电路模型，再根据各个电芯区域之间的邻接关系，以及目标电芯运行在指定工况下的发热情况，对目标电芯区域进行电路仿真，此时目标热容元件中的电芯温度及为目标区域的温度仿真结果。通过上述方案，不需要建立二维或三维模型，只需要通过简单的等效离散电路模型进行仿真，就可以得到电芯的温度分布，减小了计算资源的消耗。

图4是根据一示例性实施例示出的一种电芯温度仿真方法的方法流程图。该方法由计算机设备执行，该计算机设备可以是如图1中所示的电芯温度仿真系统中的服务器110或如图1中所示的电芯温度仿真系统中的终端120。如图4所示，该电芯温度仿真方法可以包括如下步骤：

步骤401，基于目标电池的电池参数，构建离散等效电路模型。

在一种可能的实现方式中，该目标电池的电池参数包括该目标电池的发电参数以及该目标电池的比热容参数。

该目标电池的发电参数用于指示该目标电池的各个区域的额定发电功率。可选的，该目标电池的发电效率可以认为是确定的，即该目标电池的发电功率与发热功率之间的比值可以近似认为是固定的，因此当获取到各个区域的发电功率后，即可以获取到该电池在标准工作状态下的发热功率。

可选的，该目标电池的电池参数还包括该目标电池的发热效率，当确定了目标电池的发电功率以及发点效率后，即可以确定出目标电池在标准状况下的发热功率。

该目标电池的比热容参数，用于指示该目标电池的各个区域对应的热容，当获取到目标电池的各个区域对应的热容后，即可以将某一电芯区域内的各个区域的热容进行累加，从而获得该电芯区域内，实现比热容等效的热容元件的热容值。

图5示出了本申请实施例涉及的一种一维离散等效电路模型。如图5所示，在与图3类似的电芯区域501之外，该一维离散等效电路模型中还包括电池外接电路502，外壳区域503。其中，该外壳区域503在如图5所示的离散等效电路模型中，可以通过外壳热容，等效替代为该外壳区域503，以近似模拟该外壳区域的吸热升温过程。

如图5所示离散等效电路模型中的各个外壳区域的热容元件，还可以通过热容连接元件，与其他外壳区域的热容元件，或电芯区域的热容元件进行连接，从而实现热量的传递。将如图5所示的离散等效电路模型，按照各个电芯区域以及外壳区域进行分割，即可以形成简化的等效电路热耦合模型。

图6示出了本申请实施例涉及的一种一维等效电路热耦合模型。如图6所示，示意性的，该离散等效电路模型按照各个电芯区域以及外壳区域进行分割后，可以分割为包含电芯区域1至电芯区域6在内的各个电芯区域，以及壳体区域(例如铝壳体区域1至铝壳体区域3)。而在该等效电路热耦合模型中，以该电芯区域1为例，该电芯区域内的温度变化至与该电芯区域内的电芯发热，以及相邻的电芯区域(电芯区域2以及电芯区域6)相关。而对于电芯区域5而言，其温度的变化除了受到电芯区域5之内的电芯发热影响，还会受到电芯区域2、电芯区域6、电芯区域4以及铝壳体区域2的影响。因此，即时各个电芯区域的电芯发热功率相差不大，但由于位置的不同，各个电芯区域的温度变化情况也会存在一定的差异。而通过如图5所示的离散等效电路模型，即可以将各个电芯区域的温度变化情况在一维模型中体现出来。

可选的，该离散等效电路模型是在一维物理仿真软件AMESIM构建的时，当构建了上述如图5所示的离散等效电路模型(即在AMESIM中输入了该离散等效电路模型)后，再输入该离散等效电路模型中的各个区域的对应的工况，AMESIM即可以自动计算并记录等效电路模型中各个元件对应的参数。

例如，AMESIM可以记录等效电路模型中电芯1的发热功率，以及电芯区域1中热容元件的温度值。

示意性，等效电路模型的发热功率以及热容元件的温度值的计原理可以如后续步骤所示。

步骤402，确定该目标电芯区域对应的邻接热容元件。

该邻接热容元件包括该目标电芯区域邻接的各个电芯区域的热容元件。

可选的，当该目标电芯区域与壳体区域邻接时，该目标电芯区域对应的邻接热容元件还包括与该目标电芯区域邻接的壳体区域中的热容元件。

该目标电芯区域对应的邻接热容元件，与该目标电芯区域内的邻接热容元件之间，可以通过热连接元件进行相连。该热连接元件是基于热传导系数构建的元件，该热传导系数用于指示相邻两个热容元件之间的温度传递速率。

步骤403，基于该邻接热容元件与该目标热容元件之间的热传导系数，按照该目标电芯在指定工况下的条件，对目标电芯区域进行电路仿真，获得在指定工况下该目标热容元件对应的电芯温度。

可选的，该指定工况可以是预先设定的工况条件，例如1C脉冲过程(即正常放电速率的脉冲放电过程)，或2C脉冲过程(即两倍正常放电速率的脉冲放电过程)。

在一种可能的实现方式中，获取目标电芯在指定工况下的目标发热功率；基于该邻接热容元件与该目标热容元件之间的热传导系数，以及该目标发热功率，获得在指定工况下该目标热容元件对应的电芯温度。

对于预先设计好的目标电池，其在指定范围内的放电功率应该是固定的。因此当确定了指定工况，即可以确定目标电芯区域内的电芯的放电功率；当确定了放电功率，以及目标电芯区域此时的温度值时，即可以确定出此时的发热效率，通过目标电芯区域内的放电功率以及发热效率即可以确定出该目标电芯区域在此时刻的发热功率。

当确定了目标发热功率时，在单位时间内即可以获取到该目标电芯的发热量；当获取到邻接热容元件对应的温度值，以及目标热容元件的温度值时，根据邻接热容元件与该目标热容元件之间的热传导系数，即可以确定在单位时间内，邻接热容元件与目标热容元件之间的热量传递值；根据目标电芯的发热量，以及邻接热容元件与该目标热容元件之间的热量传递值，即可以确定出目标热容元件在单位时间内的热量变化值，从而确定出该目标热容元件的温度变化值。

将上述步骤进行迭代处理，直到放电完成，最后获得的目标热容元件的温度，即为通过指定工况进行放电后目标电芯区域的温度仿真值。

或者，通过指定工况条件，对目标电芯进行放电后的温度仿真值还可以通过构造函数进行计算。在一种可能的实现方式中，构建电芯温度函数；该电芯温度函数用于指示目标热容元件与各个邻接热容元件之间的热传导系数，以及目标热容元件的温度与目标发热功率之间的关系；该邻接热容元件与该目标热容元件之间的温度传输效率；基于该各个邻接热容元件与该目标热容元件的实时温度差，以及目标电芯在指定工况下的目标发热功率，通过该电芯温度函数进行数据处理，获得在指定工况下该目标热容元件对应的电芯温度。

在获取目标热容元件的温度值、邻接热容元件的温度值等参数之前，可以提前，根据目标热容元件与各个邻接热容元件之间的热传导系数、热容元件的温度与目标发热功率之间的关系，构建出电芯温度函数。

例如当目标电芯区域存在两个邻接电芯区域时，对于目标热容元件的温度值为A、两个邻接电芯区域的邻接热容元件温度值分别为B与C，热传导系数为m，此时在单位时间t内邻接热容元件与目标热容元件的传递热量可以近似用(B-A)mt+(C-A)mt表示。

而对于目标电芯区域内部而言，当目标电芯的目标发热功率为w时，在单位时间t内，目标电芯传递至目标热容元件的热量为wt。

而当目标热容元件的温度变化为T，该目标热容元件的热容为K时，其热量变化值为KT。

综上，该电芯温度函数即可以标识为KT＝(B-A)mt+(C-A)mt+wt。上述电芯温度函数对单位时间t进行积分，即可以获得该目标热容元件在指定工况对应的放电时间的热量变化值，也即可以获得该目标热容元件在指定工况对应的放电时间的温度变化值。

在一种可能的实现方式中，获取该目标热容元件在指定工况下的目标实时温度；根据该目标实时温度以及目标发热功率，确定该目标实时功率；将该各个邻接热容元件与该目标热容元件的实时温度差，以及目标实时功率，输入该电芯温度函数，获得在指定工况下该目标热容元件的实时温升。

其中，该电芯的实时发热功率，是该电芯的实时温度相关的，即当电芯放电功率相同时，该电芯的温度越与正常工作温度相近时，该电芯的放电功率越高，实时发热功率越高；当该电芯的温度越偏离正常工作温度时，该电芯的工作效率越低，实时发热功率越低。可选的，该目标电芯区域的目标电芯的发电功率与发热功率之间的关系可以是预先确定的。

因此当确定了目标实时温度，以及目标电芯的目标发热功率后，即可以根据目标实时温度对应的发热效率，以及目标发热功率，确定出该电芯的实时发热功率，并将实时发热功率替代上述目标发热功率w进行运算，得到最后的目标热容元件的实时温度变化。

在一种可能的实现方式中，为了获取到该目标热容元件在单位时间内的温度变化值，在上述过程中还实时获取了电芯的发热功率，因此在当电芯区域运行在指定工况下时，上述方案还可以得到电芯区域在各个时刻的发热功率。

在一种可能的实现方式中，当获取到各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度时，将各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度进行对比，获得该目标电池的温度差异情况。

当获取到各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度后，即可以将各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度进行对比，从而获得目标电池的温度差异情况。例如，比较在同一个工况条件后，电芯1与电芯5的差异值，从而确定出各个电芯区域之间的电芯温度的差值，以实现整体的电芯的温度分布。

在一种可能的实现方式中，基于目标电池的电池参数，通过三维物理仿真软件，构建三维电池模型；将该三维电池模型在指定工况下进行仿真，获得指定工况下各个电芯区域的三维仿真结果；该三维仿真结果用于指示电芯区域的电芯仿真温度；将该目标电芯区域的三维仿真结果与该目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度进行对比，获得仿真差异值；当该仿真差异值大于指定阈值时，更新该邻接热容元件与该目标热容元件之间的热传导系数。

通过上述一维离散等效电路模型，计算出整体的电芯的温度分布，以及各个电芯区域的发热功率后，还可以通过目标电池的电池参数，通过三维物理仿真软件构建出三维电池模型。例如，该三维物理仿真软件可以为STARCCM+，此时用户可以向该三维物理仿真软件中输入该目标电池的电池参数，包括但不限于电池的体积参数、电池内部物质的密度、目标电池单位体积的额定放电功率等。当构建出目标电池后，对应目标电池的目标电芯区域，输入通过离散等效电路模型得出的，各个电芯区域在各个时刻的发热功率值，从而获得该目标电池的目标电芯区域的三维仿真结果，该三维仿真结果可以指示各个电芯区域的电芯仿真情况。

当获取到了目标电芯区域的三维仿真结果后，可以与该通过离散等效电路模型仿真得到的温度变化值进行对比，获得仿真差异值。当仿真差异值小于阈值时，则说明此时仿真是较为准确的，该离散等效电路模型属于有效的近似模型；而当仿真差异值大于阈值时，则说明此时仿真是不准确的，此时离散等效电路模型不属于有效的近似模型，此时需要对该离散等效电路模型的参数进行修改，即对邻接热容元件与该目标热容元件之间的热传导系数进行修正。对修正后的离散等效电路模型再次通过本申请实施例所示方案进行迭代仿真，直至仿真差异值小于阈值。

可选的，上述离散等效电路模型可以是与外界绝热的模型，以更加准确仿真各个电芯的发热与对应的热容元件之间的温度变化的关系。

综上所述，当需要对目标电池内部的电芯进行温度仿真时，可以根据目标电池的电池参数，构建等效离散电路模型，以将目标电池内部的各个电芯区域中的发电情况用电芯等效表示，并将各个电芯区域中的热量分布情况用热容元件来等效表示，从而将复杂的电芯内部简化为等效的离散电路模型，再根据各个电芯区域之间的邻接关系，以及目标电芯运行在指定工况下的发热情况，对目标电芯区域进行电路仿真，此时目标热容元件中的电芯温度及为目标区域的温度仿真结果。通过上述方案，不需要建立二维或三维模型，只需要通过简单的等效离散电路模型进行仿真，就可以得到电芯的温度分布，减小了计算资源的消耗。

请参考图7，其是根据本申请一示例性实施例示出的一种电芯温度及发热功率仿真方法的流程示意图。如图7所示，该电芯温度及发热功率仿真方法可以如下步骤所示。

步骤701，建立一维等效电路热耦合模型。

在AMESIM中构建了一维离散等效电路模型，并利用所述等效电路离散模型与热元器件结合构建等效电路热耦合模型，将动力电池分为多个等效电路热耦合模型。

步骤702，建立电芯三维绝热模型。

其中，该电芯三维绝热模型可以是在三维物理仿真软件STARCCM+建立的。

步骤703，通过一维等效电路热耦合模型计算出动力电池在相应脉冲工况下发热功率与电芯温升。

在AMESIM中利用一维等效电路热耦合模型计算出动力电池在相应脉冲工况下发热功率与电芯温升。通过等效电路元器件与热容的耦合，可以计算电芯在充放电过程中动力电池的产热功率与动力电池对应的温度，温度实时反馈到等效电路模型计算在相应温度下的产热功率，离散模型可以实现动力电池内部不同位置的温度与发热功率的计算。仿真软件中具体计算过程以及原理可以如图3对应的实施例所示，此处不再赘述。

步骤704，在电芯三维绝热模型中导入一维中计算的发热功率计算电芯温升。

步骤705，对比一维与三维温升曲线。

通过一维等效电路热耦合模型获取到的热容元件的实时温度变化，即可以构建为一维温升曲线；通过电芯三维绝热模型获取到的热容元件的实时温度变化，即可以构建为三维温升曲线；比较一维与三维温升曲线，即可以验证通过一维等效电路热耦合模型进行仿真的准确性。

请参考图8，其示出了本申请实施例涉及的一种动力电池1C脉冲过程中电池一维与三维温度曲线对比图。

如图8所示，在动力电池未放电时(0-60s)时，由于一维等效电路热耦合模型与电芯三维绝热模型都是与外界绝热的，因此温度不发生变化。而在动力电池以正常速度放电时(60-90s)，此时图8中对比了电芯区域、外壳底部区域的一维曲线与三维曲线，此时一维曲线与三维曲线的差距不大。

请参考图9，其示出了本申请实施例涉及的一种动力电池2C脉冲过程中电池一维与三维温度曲线对比图。

如图9所示，在动力电池未放电时(0-60s)时，由于一维等效电路热耦合模型与电芯三维绝热模型都是与外界绝热的，因此温度不发生变化。而在动力电池以正常速度的两倍进行放电时(60-90s)，此时图8中对比了电芯区域、外壳底部区域的一维曲线与三维曲线，此时一维曲线与三维曲线的差距大于图8所示的一维曲线与三维曲线之间的差。

请参考图10，其示出了本申请实施例涉及的一种动力电池2C脉冲过程电芯局部区域发热功率对比图。

通过本申请实施例所示方案，还可以记录下各个电芯区域在指定工况下(例如2C脉冲)下的发热功率值，显然随着工作时间的增加，热容温度升高，此时电芯区域的发热功率在下降。

图11是根据一示例性实施例示出的一种电芯温度仿真装置的结构方框图。该电芯温度仿真装置包括：

电路模型构建模块1101，用于基于目标电池的电池参数，构建离散等效电路模型；所述离散等效电路模型中包含各个电芯区域；所述电芯区域包含电芯与热容元件；所述电芯用于指示所述电芯区域的发电情况；所述热容元件用于指示所述电芯区域的温度变化；

电路仿真模块1102，用于基于各个电芯区域之间的邻接关系，按照目标电芯运行在指定工况的条件，对目标电芯区域进行电路仿真，获得在指定工况下所述目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度。

在一种可能的实现方式中，所述电路仿真模块，包括：

邻接热容确定单元，用于确定所述目标电芯区域对应的邻接热容元件；所述邻接热容元件包括所述目标电芯区域邻接的各个电芯区域的热容元件；

电路仿真单元，用于基于所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的热传导系数，按照所述目标电芯在指定工况下的条件，对目标电芯区域进行电路仿真，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度。

在一种可能的实现方式中，所述电路仿真单元，还包括：

目标发热获取子单元，用于获取目标电芯在指定工况下的目标发热功率；

电芯温度获取子单元，用于基于所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的热传导系数，以及所述目标发热功率，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度。

在一种可能的实现方式中，所述电芯温度获取子单元，还用于，

构建电芯温度函数；所述电芯温度函数用于指示目标热容元件与各个邻接热容元件之间的热传导系数，以及目标热容元件的温度与目标发热功率之间的关系；

所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的温度传输效率；

基于所述各个邻接热容元件与所述目标热容元件的实时温度差，以及目标电芯在指定工况下的目标发热功率，通过所述电芯温度函数进行数据处理，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度。

在一种可能的实现方式中，所述电路仿真单元，还包括：

实时温度获取子单元，用于获取所述目标热容元件在指定工况下的目标实时温度；

实时功率确定子单元，用于根据所述目标实时温度以及目标发热功率，确定所述目标实时功率；

所述电芯温度获取子单元，还用于，

将所述各个邻接热容元件与所述目标热容元件的实时温度差，以及目标实时功率，输入所述电芯温度函数，获得在指定工况下所述目标热容元件的实时温升。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

温度差异获取模块，用于当获取到各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度时，将各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度进行对比，获得所述目标电池的温度差异情况。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

三维模型获取模块，用于基于目标电池的电池参数，通过三维物理仿真软件，构建三维电池模型；

三维模型仿真模块，用于将所述三维电池模型在指定工况下进行仿真，获得指定工况下各个电芯区域的三维仿真结果；所述三维仿真结果用于指示电芯区域的电芯仿真温度；

电芯温度对比模块，用于将所述目标电芯区域的三维仿真结果与所述目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度进行对比，获得仿真差异值；

热传导系数更新模块，用于当所述仿真差异值大于指定阈值时，更新所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的热传导系数。

综上所述，当需要对目标电池内部的电芯进行温度仿真时，可以根据目标电池的电池参数，构建等效离散电路模型，以将目标电池内部的各个电芯区域中的发电情况用电芯等效表示，并将各个电芯区域中的热量分布情况用热容元件来等效表示，从而将复杂的电芯内部简化为等效的离散电路模型，再根据各个电芯区域之间的邻接关系，以及目标电芯运行在指定工况下的发热情况，对目标电芯区域进行电路仿真，此时目标热容元件中的电芯温度及为目标区域的温度仿真结果。通过上述方案，不需要建立二维或三维模型，只需要通过简单的等效离散电路模型进行仿真，就可以得到电芯的温度分布，减小了计算资源的消耗。

图12示出了本申请一示例性实施例示出的计算机设备1200的结构框图。该计算机设备可以实现为本申请上述方案中的服务器。所述计算机设备1200包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)1211、包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)1202和只读存储器(Read-Only Memory，ROM)1203的系统存储器1204，以及连接系统存储器1204和中央处理单元1211的系统总线1205。所述计算机设备1200还包括用于存储操作系统1209、应用程序1120和其他程序模块1211的大容量存储设备1206。

所述大容量存储设备1206通过连接到系统总线1205的大容量存储控制器(未示出)连接到中央处理单元1211。所述大容量存储设备1206及其相关联的计算机可读介质为计算机设备1200提供非易失性存储。也就是说，所述大容量存储设备1206可以包括诸如硬盘或者只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)驱动器之类的计算机可读介质(未示出)。

不失一般性，所述计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、可擦除可编程只读寄存器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)闪存或其他固态存储其技术，CD-ROM、数字多功能光盘(DigitalVersatile Disc，DVD)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备。当然，本领域技术人员可知所述计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器1204和大容量存储设备1206可以统称为存储器。

根据本公开的各种实施例，所述计算机设备1200还可以通过诸如因特网等网络连接到网络上的远程计算机运行。也即计算机设备1200可以通过连接在所述系统总线1205上的网络接口单元1207连接到网络1208，或者说，也可以使用网络接口单元1207来连接到其他类型的网络或远程计算机系统(未示出)。

所述存储器还包括至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序存储于存储器中，中央处理器1211通过执行该至少一条计算机程序来实现上述各个实施例所示的方法中的全部或部分步骤。

在一示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现上述方法中的全部或部分步骤。例如，该计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在一示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述图2或图3任一实施例所示方法的全部或部分步骤。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种电芯温度仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

基于目标电池的电池参数，构建离散等效电路模型；所述离散等效电路模型中包含各个电芯区域；所述电芯区域包含电芯与热容元件；所述电芯用于指示所述电芯区域的发电情况；所述热容元件用于指示所述电芯区域的温度变化；

确定目标电芯区域对应的邻接热容元件；所述邻接热容元件包括所述目标电芯区域邻接的各个电芯区域的热容元件；

获取目标电芯在指定工况下的目标发热功率；

构建电芯温度函数；所述电芯温度函数用于指示目标电芯区域中的目标热容元件与各个邻接热容元件之间的热传导系数，以及目标热容元件的温度与目标发热功率之间的关系；

基于所述各个邻接热容元件与所述目标热容元件的实时温度差，以及目标电芯在指定工况下的目标发热功率，通过所述电芯温度函数进行数据处理，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述目标热容元件在指定工况下的目标实时温度；

根据所述目标实时温度以及目标发热功率，确定所述目标实时功率；

所述基于所述各个邻接热容元件与所述目标热容元件的实时温度差，以及目标电芯在指定工况下的目标发热功率，通过所述电芯温度函数进行数据处理，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度，包括：

将所述各个邻接热容元件与所述目标热容元件的实时温度差，以及目标实时功率，输入所述电芯温度函数，获得在指定工况下所述目标热容元件的实时温升。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当获取到各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度时，将各个电芯区域中热容元件对应的电芯温度进行对比，获得所述目标电池的温度差异情况。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于目标电池的电池参数，通过三维物理仿真软件，构建三维电池模型；

将所述三维电池模型在指定工况下进行仿真，获得指定工况下各个电芯区域的三维仿真结果；所述三维仿真结果用于指示电芯区域的电芯仿真温度；

将所述目标电芯区域的三维仿真结果与所述目标电芯区域中的目标热容元件对应的电芯温度进行对比，获得仿真差异值；

当所述仿真差异值大于指定阈值时，更新所述邻接热容元件与所述目标热容元件之间的热传导系数。

5.一种电芯温度仿真装置，其特征在于，所述装置包括：

电路模型构建模块，用于基于目标电池的电池参数，构建离散等效电路模型；所述离散等效电路模型中包含各个电芯区域；所述电芯区域包含电芯与热容元件；所述电芯用于指示所述电芯区域的发电情况；所述热容元件用于指示所述电芯区域的温度变化；

电路仿真模块，确定目标电芯区域对应的邻接热容元件；所述邻接热容元件包括所述目标电芯区域邻接的各个电芯区域的热容元件；获取目标电芯在指定工况下的目标发热功率；构建电芯温度函数；所述电芯温度函数用于指示目标电芯区域中的目标热容元件与各个邻接热容元件之间的热传导系数，以及目标热容元件的温度与目标发热功率之间的关系；基于所述各个邻接热容元件与所述目标热容元件的实时温度差，以及目标电芯在指定工况下的目标发热功率，通过所述电芯温度函数进行数据处理，获得在指定工况下所述目标热容元件对应的电芯温度。

6.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至4任一所述的电芯温度仿真方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至4任一所述的电芯温度仿真方法。

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