CN116068417B - 一种电池发热量确定方法、装置和试验箱 - Google Patents

一种电池发热量确定方法、装置和试验箱 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种电池发热量确定方法、装置和试验箱。电池置于试验箱，电池发热量确定方法包括：获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量；当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量；基于加热器的运行状态，控制电池进行充放电，同时控制加热器的当前加热量；根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量。本发明实施例提供的电池发热量确定方法、装置和试验箱，能够提高电池发热量确定的准确性。

Description

一种电池发热量确定方法、装置和试验箱
技术领域
本发明实施例涉及电池技术，尤其涉及一种电池发热量确定方法、装置和试验箱。
背景技术
在生产生活中，电池的应用非常广泛。如对于电动汽车，电池是必不可少的组成部分，而电池发热量对于电动汽车的热安全性有着重要的意义。若电池发热量异常，极有可能造成电动汽车的爆炸、起火等。因此，电池发热量的确定显得尤为重要。
目前，现有的电池发热量确定方法，通常是以模型计算为主，通过仿真、模拟、近似等热模型所获取的电池发热量，无法充分体现电池内部的热反应过程，存在获取的电池发热量不准确的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种电池发热量确定方法、装置和试验箱，以提高电池发热量确定的准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种电池发热量确定方法，电池置于试验箱，电池发热量确定方法包括：
获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量；
当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量；
基于加热器的运行状态，控制电池进行充放电，同时控制加热器的当前加热量；
根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量。
从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供的电池发热量确定方法，控制电池充放电过程中加热器的当前加热量，根据获取的实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量，解决了现有技术中通过仿真、模拟、近似等热模型获取电池发热量而无法充分体现电池充放电的实际发热量，从而可提高电池发热量确定的准确性。
可选的，当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量，包括：
当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，控制试验箱的运行状态并控制加热器运行预设时间段；
获取加热器在预设时间段内的实际加热量。
可选的，控制试验箱的运行状态并控制加热器运行预设时间段之前，包括：
控制加热器出力HMV的上下限范围为0≤HMV≤100％。
可选的，基于加热器的运行状态，控制电池进行充放电，同时控制加热器的当前加热量，包括：
基于加热器的运行状态，控制电池进行充电操作和放电操作，并控制加热器的当前加热量，使实际温度和预设目标温度的差值在预设差值范围内。
可选的，根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量，包括：
根据实际加热量和当前加热量，确定实际加热量和当前加热量的差值；
根据差值或加热器的额定功率确定电池的发热量。
可选的，电池的发热量为Qpack，
其中，Qheater1为加热器的实际加热量，Qheater2为加热器的当前加热量，Pheater1为加热器出力为HMV1时对应的加热功率，Pheater2为加热器出力为HMV2时对应的加热功率，τ为加热器运行时间，Pheater_rated为加热器的额定功率，HMV1为实际加热出力，HMV2为当前加热出力，a和b均为系数。
可选的，确定加热器的运行状态之前，包括：
控制电池为非充放电状态。
第二方面，本发明实施例提供了一种电池发热量确定装置，电池置于试验箱，包括：
数据获取模块，用于获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量；
状态确定模块，用于当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量；
充放电控制模块，用于基于加热器的运行状态，控制电池进行充放电，同时控制加热器的当前加热量；
发热量确定模块，用于根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量。
可选的，状态确定模块包括：
状态控制单元，用于当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，控制试验箱的运行状态并控制加热器运行预设时间段；
数据获取单元，用于获取加热器在预设时间段内的实际加热量。
第三方面，本发明实施例提供了一种试验箱，包括控制器和加热器，控制器与加热器电连接，如第二方面所述的电池发热量确定装置集成在控制器。
本发明实施例提供的电池发热量确定方法、装置和试验箱，电池置于试验箱，通过获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量；当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量；基于加热器的运行状态，控制电池进行充放电，同时控制加热器的当前加热量；根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量。本发明实施例提供的电池发热量确定方法、装置和试验箱，控制电池充放电过程中加热器的当前加热量，根据获取的实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量，解决了现有技术中通过仿真、模拟、近似等热模型获取电池发热量而无法充分体现电池充放电的实际发热量，从而可提高电池发热量确定的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种电池发热量确定方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种电池发热量确定方法的流程图；
图3是本发明实施例二提供的一种加热器的功率与出力关系的示意图；
图4是本发明实施例二提供的一种出力与时间关系的示意图；
图5是本发明实施例三提供的一种电池发热量确定装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种电池发热量确定方法的流程图，本实施例可适用于确定电池发热量等方面，该方法可以由电池发热量确定装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的形式实现，该装置可以集成在试验箱的控制器中，电池置于试验箱，该方法具体包括如下步骤：
步骤110、获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量。
具体的，试验箱的实际温度可以是设置在试验箱中的温度传感器测得，电池发热量确定装置与温度传感器以及试验箱中的加热器电连接，以获取试验箱的实际温度和加热器的加热量。
另外，电池置于试验箱中保持在非充放电状态。试验箱置于温度/湿度稳定的环境中，示例性地，温度湿度波动不大于±0.5℃，湿度波动不大于±5％，例如环境温度25±0.5℃，环境湿度65％RH±5％。试验箱的控温范围满足0～100℃，精度±0.5℃；加热器的加热器出力范围可调，调节范围为0～100％；试验箱的电源电压可调，调节范围为100～450V，精度±1％。
步骤120、当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量。
示例性地，预设目标温度可以是20℃，加热器出力是稳定或波动范围在±0.5％范围内，控制试验箱的压缩机、风机和阀门等部件的状态不变，并调整加热器出力的上下限范围为0-100％，然后控制加热器继续运行一段时间如60min，获取此时加热器的实际加热量。
步骤130、基于加热器的运行状态，控制电池进行充放电，同时控制加热器的当前加热量。
具体的，控制电池进行充电操作和放电操作，电池温度上升，电池对外放热，可通过调节加热器的PID参数，控制试验箱的实际温度与预设目标温度的差值在预设差值范围内，并每隔一段时间如1s记录一次加热器的加热量，直至试验箱的实际温度与预设目标温度相同且加热量稳定。
步骤140、根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量。
示例性地，随着时间变化实际加热量保持为加热器额定功率的0.75倍，当前加热量由额定功率的0.75先下降后上升至额定功率的0.75倍，实际加热量与当前加热量得到的面积即为电池的发热量。
需要说明的是，本实施例中的各预设值可根据电池和试验箱的实际需求设定，在此不做限定。
本实施例提供的电池发热量确定方法，电池置于试验箱，通过获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量；当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量；基于加热器的运行状态，控制电池进行充放电，同时控制加热器的当前加热量；根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量。本实施例提供的电池发热量确定方法，控制电池充放电过程中加热器的当前加热量，根据获取的实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量，解决了现有技术中通过仿真、模拟、近似等热模型获取电池发热量而无法充分体现电池充放电的实际发热量，从而可提高电池发热量确定的准确性。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种电池发热量确定方法的流程图，本实施例可适用于确定电池发热量等方面，该方法可以由电池发热量确定装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的形式实现，该装置可以集成在试验箱的控制器中，电池置于试验箱，该方法具体包括如下步骤：
步骤210、获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量。
步骤220、当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，控制试验箱的运行状态并控制加热器运行预设时间段。
示例性地，预设目标温度可以是20℃，加热量的上下限范围可预先设置，如设置为额定功率的70％-80％。当实际温度达到预设目标温度，且加热器出力保持稳定或波动范围在±0.5％范围内时，控制试验箱的压缩机、风机和阀门等部件的状态不变，并调整加热器出力的上下限范围为0-100％，然后控制加热器继续运行预设时间段。
步骤230、获取加热器在预设时间段内的实际加热量。
具体的，当加热器运行预设时间段时，获取并记录此时加热器的实际加热出力HMV1。
步骤240、基于加热器的运行状态，控制电池进行充电操作和放电操作，并控制加热器的当前加热量，使实际温度和预设目标温度的差值在预设差值范围内。
具体的，控制电池充放电时，可调节加热器的PID参数，控制实际温度和预设目标温度的差值在预设差值范围内，并每隔1s记录一次加热器的当前加热出力HMV2。其中，调节加热器的PID参数，加热器第k次采样时刻的加热器出力为HMV(k)，
其中，HMV(k-1)为k-1时刻的加热器出力；Kp,heater为比例系数；Ki,heater为积分系数；Kd,heater为微分系数；e(k)为第k次采样时刻试验箱间室温度偏差值，即：e(k)＝Tpv_err(k)＝Tsv (k) -Tpv (k) ，Tsv (k)为第k次采样时刻试验箱间室温度目标值，Tpv (k)为第k次采样时刻试验箱间室温度实测值；△e(k)为第k次采样时刻试验箱间室温度偏差值与第k-1次采样时刻试验箱间室温度偏差值的差值,即：△e(k)＝Tpv_err(k)-Tpv_err(k-1)＝[Tsv(k)-Tpv(k)]-[Tsv(k-1)-Tpv(k-1)]，Tsv(k-1)为第k-1次采样时刻试验箱间室温度目标值，Tpv(k-1)为第k-1次采样时刻试验箱间室温度实测值；△e(k-1)为第k-1次采样时刻试验箱间室温度偏差值与第k-2次采样时刻试验箱间室温度偏差值的差值,即：△e(k-1)＝Tpv_err(k-1)-Tpv_err(k-2)＝[Tsv(k-1)-Tpv(k-1)]-[Tsv(k-2)-Tpv(k-2)]，Tsv(k-2)为第k-2次采样时刻试验箱间室温度目标值，Tpv(k-2)为第k-2次采样时刻试验箱间室温度实测值；k为采样次数。
步骤250、根据实际加热量和当前加热量，确定实际加热量和当前加热量的差值。
步骤260、根据差值和加热器的额定功率确定电池的发热量。
示例性地，图3是本发明实施例二提供的一种加热器的功率与出力关系的示意图。参考图3，加热器的功率与出力即加热器出力HMV是线性关系，功率P＝a+b*HMV。额定功率对应出力100％，额定功率Pheater_rated＝a+100b。由图3中功率与出力关系的直线上两点即可确定a和b。图4是本发明实施例二提供的一种出力与时间关系的示意图。图4中实际加热出力HMV1对应的直线与当前加热出力HMV2对应的折线围成的阴影面积即为电池的发热量为Qpack，
其中，Qheater1为加热器的实际加热量，Qheater2为加热器的当前加热量，Pheater1为加热器出力为HMV1时对应的加热功率，Pheater2为加热器出力为HMV2时对应的加热功率，τ为加热器运行时间，Pheater_rated为加热器的额定功率，HMV1为实际加热出力，HMV2为当前加热出力，a和b均为系数。
需要说明的是，本实施例中的各预设值可根据电池和试验箱的实际需求设定，在此不做限定。
本实施例提供的电池发热量确定方法，电池置于试验箱，通过获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量；当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量；基于加热器的运行状态，控制电池进行充电操作和放电操作，同时控制加热器的当前加热量；根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量。本实施例提供的电池发热量确定方法，控制电池充放电过程中加热器的当前加热量，根据获取的实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量，解决了现有技术中通过仿真、模拟、近似等热模型获取电池发热量而无法充分体现电池充放电的实际发热量，从而可提高电池发热量确定的准确性。
实施例三
图5是本发明实施例三提供的一种电池发热量确定装置的结构框图。电池置于试验箱，电池发热量确定装置包括：数据获取模块310、状态确定模块320、充放电控制模块330和发热量确定模块340。其中，数据获取模块310用于获取试验箱的实际温度和试验箱中加热器的加热量；状态确定模块320用于当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，确定加热器的运行状态，并获取加热器的实际加热量；充放电控制模块330用于基于加热器的运行状态，控制电池进行充放电，同时控制加热器的当前加热量；发热量确定模块340用于根据实际加热量和当前加热量，确定电池的发热量。
在上述实施方式的基础上，状态确定模块320包括：状态控制单元和数据获取单元；其中，状态控制单元用于当实际温度达到预设目标温度，且加热量在预设范围内时，控制试验箱的运行状态并控制加热器运行预设时间段；数据获取单元用于获取加热器在预设时间段内的实际加热量。
可选的，上述电池发热量确定装置还包括范围确定模块，范围确定模块用于在状态确定模块320控制试验箱的运行状态并控制加热器运行预设时间段之前，控制加热器出力HMV的上下限范围为0≤HMV≤100％。
可选的，充放电控制模块330具体用于基于加热器的运行状态，控制电池进行充电操作和放电操作，并控制加热器的当前加热量，使实际温度和预设目标温度的差值在预设差值范围内。
可选的，发热量确定模块340包括差值确定单元和发热量确定单元；其中，差值确定单元用于根据实际加热量和当前加热量，确定实际加热量和当前加热量的差值；发热量确定单元用于根据差值和加热器的额定功率确定电池的发热量。电池的发热量为Qpack，
其中，Qheater1为加热器的实际加热量，Qheater2为加热器的当前加热量，Pheater1为加热器出力为HMV1时对应的加热功率，Pheater2为加热器出力为HMV2时对应的加热功率，τ为加热器运行时间，Pheater_rated为加热器的额定功率，HMV1为实际加热出力，HMV2为当前加热出力，a和b均为系数。
可选的，上述电池发热量确定装置还包括状态控制模块，状态控制模块用于在状态确定模块320确定加热器的运行状态之前，控制电池为非充放电状态。
本实施例还提供了一种试验箱，包括控制器和加热器，控制器与加热器电连接，如本发明任意实施例所述的电池发热量确定装置集成在控制器。
本实施例提供的电池发热量确定装置和试验箱与本发明任意实施例提供的电池发热量确定方法属于相同的发明构思，具备相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的电池发热量确定方法。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电池发热量确定方法，其特征在于，电池置于试验箱，所述电池发热量确定方法包括：
获取所述试验箱的实际温度和所述试验箱中加热器的加热量；
当所述实际温度达到预设目标温度，且所述加热量在预设范围内时，确定所述加热器的运行状态，并获取所述加热器的实际加热量；
基于所述加热器的运行状态，控制所述电池进行充电操作和放电操作，并控制所述加热器的当前加热量，使所述实际温度和所述预设目标温度的差值在预设差值范围内；
根据所述实际加热量和所述当前加热量，确定所述电池的发热量。
2.根据权利要求1所述的电池发热量确定方法，其特征在于，所述当所述实际温度达到预设目标温度，且所述加热量在预设范围内时，确定所述加热器的运行状态，并获取所述加热器的实际加热量，包括：
当所述实际温度达到预设目标温度，且所述加热量在预设范围内时，控制所述试验箱的运行状态并控制所述加热器运行预设时间段；
获取所述加热器在所述预设时间段内的实际加热量。
3.根据权利要求2所述的电池发热量确定方法，其特征在于，所述控制所述试验箱的运行状态并控制所述加热器运行预设时间段之前，包括：
控制加热器出力HMV的上下限范围为0≤HMV≤100%。
4.根据权利要求1所述的电池发热量确定方法，其特征在于，所述根据所述实际加热量和所述当前加热量，确定所述电池的发热量，包括：
根据所述实际加热量和所述当前加热量，确定所述实际加热量和所述当前加热量的差值；
根据所述差值确定所述电池的发热量。
5.根据权利要求1所述的电池发热量确定方法，其特征在于，所述确定所述加热器的运行状态之前，包括：
控制所述电池为非充放电状态。
6.一种电池发热量确定装置，其特征在于，电池置于试验箱，包括：
数据获取模块，用于获取所述试验箱的实际温度和所述试验箱中加热器的加热量；
状态确定模块，用于当所述实际温度达到预设目标温度，且所述加热量在预设范围内时，确定所述加热器的运行状态，并获取所述加热器的实际加热量；
充放电控制模块，用于基于所述加热器的运行状态，控制所述电池进行充放电，同时控制所述加热器的当前加热量；使所述实际温度和所述预设目标温度的差值在预设差值范围内；
发热量确定模块，用于根据所述实际加热量和所述当前加热量，确定所述电池的发热量。
7.根据权利要求6所述的电池发热量确定装置，其特征在于，所述状态确定模块包括：
状态控制单元，用于当所述实际温度达到预设目标温度，且所述加热量在预设范围内时，控制所述试验箱的运行状态并控制所述加热器运行预设时间段；
数据获取单元，用于获取所述加热器在所述预设时间段内的实际加热量。
8.一种试验箱，其特征在于，包括控制器和加热器，所述控制器与所述加热器电连接，如权利要求6-7任一所述的电池发热量确定装置集成在所述控制器。
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