CN114290886B - 一种车用电池的排布方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用电池的排布方法、装置及电子设备，该方法包括：获取目标车辆预留的电池容纳空间及目标车辆的目标动力需求；基于电池包的设计要求从电池容纳空间中筛选面积最大的空间，并计算该空间所能提供的第一最大动力；基于第一最大动力及该空间确定第一电池包的排布方式；判断第一最大动力是否能够满足所述目标动力需求；当第一最大动力能够满足目标动力需求时，按照第一电池包的排布方式确定目标车辆的目标车用电池及目标车用电池在电池容纳空间的设置位置。本发明通过优化电池包结构设计提高车辆预留的电池容纳空间的空间利用率，并通过优化不同电池包串联顺序，避免过多高压连接线交叉造成安全隐患问题，保障了车辆供电过程的安全。
Description
技术领域
本发明涉及电池布局技术领域，具体涉及一种车用电池的排布方法、装置及电子设备。
背景技术
随着环境保护意识的提升，新能源电动车的发展成为不可逆转的趋势。为了满足用户的新需求，越来越多的传统内燃机车企开始转向新能源汽车的生产。汽车生产商一般会在原有车型基础上进行油改电来实现新能源汽车快速量产。汽车生产商采用油改电策略时，由于整车底盘的结构设计不会做出太大调整，这导致留给电池包的空间并不规则。因此，在不增加原有空间的基础上提升空间利用率，为电动汽车提供更高能量的电池包成为众多车企面临的挑战。
发明内容
因此，本发明为了解决目前汽车底盘不规则空间利用率不足的问题，从而提供一种车用电池的排布方法、装置及电子设备。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明实施例提供了一种车用电池的排布方法，包括：获取目标车辆预留的电池容纳空间及所述目标车辆的目标动力需求；基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力；基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式；判断所述第一最大动力是否能够满足所述目标动力需求；当所述第一最大动力能够满足所述目标动力需求时，按照所述第一电池包的排布方式确定所述目标车辆的目标车用电池及所述目标车用电池在所述电池容纳空间的设置位置。
可选地，所述车用电池的排布方法，还包括：当所述第一最大动力不能够满足所述目标动力需求时，基于所述第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于所述第一最大动力对所述目标动力需求进行更新，并返回所述基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力的步骤。
可选地，所述基于所述第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于所述第一最大动力对所述目标动力需求进行更新，包括：从所述电池容纳空间中剔除所述第一空间，得到更新后的电池容纳空间；将所述目标动力需求与所述第一最大动力相减，确定更新后的目标动力需求。
可选地，所述基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，包括：根据所述目标车辆预留的电池容纳空间，建立坐标系；根据所述坐标系，利用优化算法确定所述电池容纳空间中符合所述设计要求且面积最大的第一空间。
可选地，所述计算所述第一空间所能提供的第一最大动力，包括：获取所述目标车辆的备选电芯信息；根据所述备选电芯信息和所述第一空间，计算所述第一空间所能提供的第一最大动力。
可选地，所述基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式，包括：根据所述第一最大动力，确定所述第一电池包的电芯型号及电芯数量；根据所述电芯数量，确定所述第一电池包电池模组的目标数量及每个电池模组包含的电芯数量；将各个电池模组串联构成所述第一电池包填充至所述第一空间。
根据第二方面，本发明还公开了一种车用电池的排布装置，包括：获取模块，用于获取目标车辆预留的电池容纳空间及所述目标车辆的目标动力需求；第一计算模块，用于基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力；第一确定模块，用于基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式；判断模块，用于判断所述第一最大动力是否能够满足所述目标动力需求；第二确定模块，用于当所述第一最大动力能够满足所述目标动力需求时，按照所述第一电池包的排布方式确定所述目标车辆的目标车用电池及所述目标车用电池在所述电池容纳空间的设置位置。
可选地，所述车用电池的排布装置，还包括：第二计算模块，用于当所述第一最大动力不能够满足所述目标动力需求时，基于所述第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于所述第一最大动力对所述目标动力需求进行更新，并返回所述基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力的步骤。
根据第三方面，本发明实施例还公开了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的车用电池的排布方法步骤。
根据第四方面，本发明实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的车用电池的排布方法步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明通过获取目标车辆预留的电池容纳空间及目标车辆的目标动力需求；基于电池包的设计要求从电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算第一空间所能提供的第一最大动力；基于第一最大动力及第一空间确定第一电池包的排布方式；判断第一最大动力是否能够满足所述目标动力需求；当第一最大动力能够满足所述目标动力需求时，按照第一电池包的排布方式确定目标车辆的目标车用电池及所述目标车用电池在所述电池容纳空间的设置位置。本发明通过优先计算出电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并根据第一空间计算出该第一空间能提供的最大动力，如果该第一空间能提供的最大动力满足目标车辆的目标动力需求，则仅设置一个电池包，从而尽可能降低电池包的数量，减少不同电池包串联而引出的高压连接线数量，以避免过多高压连接线的安全隐患问题，从而在提高了车辆预留的电池容纳空间的空间利用率的同时保障了车辆供电过程的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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为本发明实施例中车用电池的排布方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中车用电池的排布方法的一个示意图；
图3为本发明实施例中车用电池的排布方法的另一个示意图；
图4为本发明实施例中车用电池的排布方法的另一个示意图；
图5为本发明实施例中车用电池的排布方法的另一个示意图；
图6为本发明实施例中车用电池的排布方法的另一个示意图；
图7为本发明实施例中一种车用电池的排布装置的结构示意图；
图8为本发明实施例中车用电池的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“及/和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
随着环境保护意识的提升，新能源电动车的发展成为不可逆转的趋势，为了满足用户的新需求，越来越多的传统内燃机车生产商开始转向新能源汽车的生产，但是生产商在采用油改电策略的时候，在原有车型基础上进行油改电是实现新能源汽车快速量产的常用策略，因此整车底盘的结构设计不会做出太大调整，这导致留给电池包的空间根据车辆的型号的不同，目标车辆预留的电池容纳空间也不相同，在不增加原有空间的基础上提升空间利用率，为电动汽车提供更高能量的电池包成为众多车企面临的挑战。
本发明实施例公开了一种车用电池的排布方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤101，获取目标车辆预留的电池容纳空间及所述目标车辆的目标动力需求。
示例性的，通过获取目标车辆在采用油改电策略后在车辆底盘预留的电池容纳空间，并根据车辆的生产商根据车辆的要求不同而选择对应的目标动力需求。
步骤102，基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力。
具体的，根据目标车辆预留的电池容纳空间，建立坐标系，根据坐标系，利用优化算法确定电池容纳空间中符合所述设计要求且面积最大的第一空间。获取目标车辆的备选电芯信息，根据所述备选电芯信息和所述第一空间，计算所述第一空间所能提供的第一最大动力。
其中，备选电芯信息包括但不仅限于电芯的类型、尺寸和能够提供的动力等信息。
步骤103，基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式。
具体地，根据第一最大动力，确定第一电池包的电芯型号及电芯数量，再根据该电芯数量，确定第一电池包电池模组的目标数量及每个电池模组包含的电芯数量，最后将各个电池模组串联构成第一电池包填充至第一空间内。
步骤104，判断所述第一最大动力是否能够满足所述目标动力需求。
步骤105，当所述第一最大动力能够满足所述目标动力需求时，按照所述第一电池包的排布方式确定所述目标车辆的目标车用电池及所述目标车用电池在所述电池容纳空间的设置位置。
进一步的，当第一最大动力不能够满足目标动力需求时，基于第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于第一最大动力对目标动力需求进行更新。
更具体的，当第一最大动力不能够满足目标动力需求时，通过从电池容纳空间中剔除第一空间，得到更新后的电池容纳空间，再将目标动力需求与第一最大动力相减，确定更新后的目标动力需求。并再基于更新后的电池容纳空间，从该更新后的电池容纳空间中筛选出面积最大的第二空间，并计算第二空间所能提供的第二最大动力的步骤，迭代计算，直至从该电池容纳空间筛选出的所有第一空间、第二空间等空间可以为该车辆提供其所需的目标动力需求。
本发明通过优先计算出电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并根据第一空间计算出该第一空间能提供的最大动力，如果该第一空间能提供的最大动力满足目标车辆的目标动力需求，则仅设置一个电池包，从而尽可能降低电池包的数量，减少不同电池包串联而引出的高压连接线数量，以避免过多高压连接线的安全隐患问题，从而在提高了车辆预留的电池容纳空间的空间利用率的同时保障了车辆供电过程的安全。
示例性的，作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，假设底盘为电池包所提供的空间为坐标系中曲线所围成的构型，则P电池包在上述空间中的排布需满足：(x′1-x1)y1取最大值，根据此条件通过优化算法可以求得图中坐标的值。进而得到第一空间，即由主电池包P四个顶点的坐标(x1，0)(x1，y1)(x′1，0)(x′1，y1)组成的图形的面积。
进而，根据电动汽车动力需求以及所选择的电芯体系，计算所需串联的电芯数量。考虑最简单的N串单并情况，则所需电芯总数Nb为
其中Vt为电池包额定的输出电压，Vb为单个电芯的中值电压，Nb取整数。
假设每个电芯的尺寸为Lb×Wb，其中Lb为电芯的长度，Wb为电芯的厚度，如图3所示，为该电芯的尺寸示意图。假设每个模组含有S个电芯串联，则模组的数量Nm为，
其中，电芯数量S为整数。
假设主电池包P中含有个模组，从电池包M中含有/>个模组，则
假设主电池包中的模组排列成αP排，βP列，则
其中，αP为主电池包中的模组的排数，βP主电池包中的模组的列数，αP、βP取整。
主电池的总尺寸需小于(x′1-x1)y1，且应同时满足
如图4所示，假设从电池包中的模组排列成αM排，βM列，则
其中，αM为主电池包中的模组的排数，βM主电池包中的模组的列数，αM、βM取整。
从电池的总尺寸需小于(x′2-x2)(y2-y1)，且应同时满足
进而，结合(βP×αP+βM×αM)×S＝Nb，通过计算的得到电芯的尺寸参数(Wb和Lb)，模组的串联数S以及模组在电池包中的排列方式(βP，αP，βM，αM)，得到了目标车辆的目标车用电池的配置信息。
示例性的，作为本发明的另一种可选实施方式，由于车辆型号的不同，其电池容纳空间也不相同，如图5所示，a、b、c为其他形状的电池容纳空间，a中如果第一空间P不能为该车辆提供全部的动力需求，可以通过在剩余空间中增加第二空间M1，当还不满足该车辆提供全部的动力需求时，可以通过再在电池容纳空间除去第一空间和第二空间后的剩余空间中选取第三空间M2直至满足车辆的全部动力需求。b中当车辆的电池容纳空间为五边形时还可以通过剔除掉第一空间P后，同时将剩余空间分为大致相同的几个部分，每个部分填充一个第二空间。C中当车辆的电池容纳空间不连续时，可以通过将第一空间和第二空间分离开，并通过高压连接线把第一空间P和第二空间M进行串联为该车辆提供动力。
示例性的，作为本发明的另一种可选实施方式，当电池电芯的类型不同时，还可以通过在计算第一空间时将电芯类型的匹配原则加入到计算中。其中，不同电芯体系的容量需相等，且内阻也需相等。
在确定了主电池包P(第一空间)和从电池包M(第二空间)后，如图6所示，主电池包P与从电池包M为串联关系。P-M电池包正负极输出端设置的位置取决于P包和M包的位置及其垂直方向的空间大小。设置原则为正负极输出端到电机及充电端位置的综合距离最小，这样可以保证电池包的正极和负极位于详尽的位置，可以保证供电过程中更加的安全。图6以正负极输出端在主包P上为例。正负极的输出端在主电池包P上时，将正极输出端所在的模组记为1号模组，则1号模组的负极需与从电池包M的正极通过高压连接线相连。从电池包M的负极通过高压连接线与主电池包中除1号模组外的任意模组正极相连。电池包中的其余模组间通过汇流排依次连接。
其中，用于采集电压、电流、温度等信号的电池管理系统电路板需在P包和M包中各自设置一套，电池管理系统控制主板则只需一套。
本发明可以最大程度的提高整车底盘的空间利用率，在有限的空间内提升电池包的能量，提高电动汽车的续航里程。并且本发明中电池模组之间的连接方式为串联，电池包的快充特性不受影响。
本发明还提供了一种车用电池的排布装置，如图7所示，该装置包括：
获取模块71，用于获取目标车辆预留的电池容纳空间及所述目标车辆的目标动力需求，详细内容参考步骤101所述；
第一计算模块72，用于基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力，详细内容参考步骤102所述；
第一确定模块73，用于基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式，详细内容参考步骤103所述；
判断模块74，用于判断所述第一最大动力是否能够满足所述目标动力需求，详细内容参考步骤104所述；
第二确定模块75，用于当所述第一最大动力能够满足所述目标动力需求时，按照所述第一电池包的排布方式确定所述目标车辆的目标车用电池及所述目标车用电池在所述电池容纳空间的设置位置，详细内容参考步骤105所述。
示例性的，作为本发明的一种可选实施方式，该车用电池的排布装置还包括：第二计算模块，用于当所述第一最大动力不能够满足所述目标动力需求时，基于所述第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于所述第一最大动力对所述目标动力需求进行更新，并返回所述基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力的步骤。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图8所示，该电子设备可以包括处理器801和存储器802，其中处理器801和存储器802可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
处理器801可以为中央处理器(Central ProceAAing Unit，CPU)。处理器801还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital AignalProceAAor，DAP)、专用集成电路(Application Apecific Integrated Circuit，AAIC)、现场可编程门阵列(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、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器802作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车用电池的排布装置按键屏蔽方法对应的程序指令/模块。处理器801通过运行存储在存储器802中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的车用电池的排布方法。
存储器802可以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、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器801所创建的数据等。此外，存储器802可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器802可选包括相对于处理器801远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器801。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器802中，当被所述处理器801执行时，执行如图1-6所示实施例中的车用电池的排布方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅图1-6所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AcceAAMemory，RAM)、快闪存储器(FlaAhMemory)、硬盘(Hard DiAk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Aolid-Atate Drive，AAD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种车用电池的排布方法，其特征在于，包括：
获取目标车辆预留的电池容纳空间及所述目标车辆的目标动力需求；
基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力；
基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式；所述基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式，包括：根据所述第一最大动力，确定所述第一电池包的电芯型号及电芯数量；根据所述电芯数量，确定所述第一电池包电池模组的目标数量及每个电池模组包含的电芯数量；将各个电池模组串联构成所述第一电池包填充至所述第一空间；
判断所述第一最大动力是否能够满足所述目标动力需求；
当所述第一最大动力能够满足所述目标动力需求时，按照所述第一电池包的排布方式确定所述目标车辆的目标车用电池及所述目标车用电池在所述电池容纳空间的设置位置；
当所述第一最大动力不能够满足所述目标动力需求时，基于所述第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于所述第一最大动力对所述目标动力需求进行更新，并返回所述基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力的步骤；
所述基于所述第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于所述第一最大动力对所述目标动力需求进行更新，包括：从所述电池容纳空间中剔除所述第一空间，得到更新后的电池容纳空间；将所述目标动力需求与所述第一最大动力相减，确定更新后的目标动力需求；
将所述第一电池包中的主电池包和从电池包的正负极输出端设置在到电机及充电端位置的综合距离最小的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，包括：
根据所述目标车辆预留的电池容纳空间，建立坐标系；
根据所述坐标系，利用优化算法确定所述电池容纳空间中符合所述设计要求且面积最大的第一空间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述第一空间所能提供的第一最大动力，包括：
获取所述目标车辆的备选电芯信息；
根据所述备选电芯信息和所述第一空间，计算所述第一空间所能提供的第一最大动力。
4.一种车用电池的排布装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标车辆预留的电池容纳空间及所述目标车辆的目标动力需求；
第一计算模块，用于基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力；
第一确定模块，用于基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式；所述基于所述第一最大动力及所述第一空间确定第一电池包的排布方式，包括：根据所述第一最大动力，确定所述第一电池包的电芯型号及电芯数量；根据所述电芯数量，确定所述第一电池包电池模组的目标数量及每个电池模组包含的电芯数量；将各个电池模组串联构成所述第一电池包填充至所述第一空间；
判断模块，用于判断所述第一最大动力是否能够满足所述目标动力需求；
第二确定模块，用于当所述第一最大动力能够满足所述目标动力需求时，按照所述第一电池包的排布方式确定所述目标车辆的目标车用电池及所述目标车用电池在所述电池容纳空间的设置位置；
第二计算模块，用于当所述第一最大动力不能够满足所述目标动力需求时，基于所述第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于所述第一最大动力对所述目标动力需求进行更新，并返回所述基于电池包的设计要求从所述电池容纳空间中筛选面积最大的第一空间，并计算所述第一空间所能提供的第一最大动力的步骤；所述基于所述第一空间对所述电池容纳空间进行更新，并基于所述第一最大动力对所述目标动力需求进行更新，包括：从所述电池容纳空间中剔除所述第一空间，得到更新后的电池容纳空间；将所述目标动力需求与所述第一最大动力相减，确定更新后的目标动力需求；
所述装置还包括：将所述第一电池包中的主电池包和从电池包的正负极输出端设置在到电机及充电端位置的综合距离最小的位置。
5.一种车用电池，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-3任一所述的车用电池的排布方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的车用电池的排布方法的步骤。
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