CN116227310B - 电池模组电芯温度的快速推测方法、装置、设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池模组电芯温度的快速推测方法、装置、设备和介质。电池模组电芯温度的快速推测方法包括：获取电池模组结构；基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个；基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度；基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度；基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分；基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。通过采用上述方案，解决了现有方案中需要对不同的仿真模型均进行热仿真计算会耗费巨大的时间和计算机资源的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池模组的技术领域，尤其涉及一种电池模组电芯温度的快速推测方法、装置、设备和介质。
背景技术
随着新能源产业发展，因为储能电源产品能够在户外无电的场景下，支持电力电子设备有效作业，所以在各行业等应用广泛。基于体积小、质量轻的特征需求，大部分储能电源产品采用风冷散热，即采用风机设置于电池模组整体中央前部，送风气流沿电芯间的通道从模组前端至后端，完成模组散热。
由于目前市场上对储能电源产品在大容量、大功率方面需求愈加迫切，使得电池模组的电芯数量增大，电芯排布变更，所以需要评估不同风机布置、不同排布方式下对电芯最高温度的优化，也需要计算出能够支持电芯恰好不发生过温保护的最大可行充放电倍率。
现有方案中，通常是通过热仿真建模和计算的方法，对不同的仿真模型均进行热仿真计算，以评估不同风机布置、不同排布方式下对电芯最高温度的优化，以及计算出能够支持电芯恰好不发生过温保护的最大可行充放电倍率。但对不同仿真模型均进行热仿真计算则会耗费巨大的时间和计算机资源。
发明内容
本发明提供了一种电池模组电芯温度的快速推测方法、装置、设备和介质，以解决现有方案中需要对不同的仿真模型均进行热仿真计算会耗费巨大的时间和计算机资源的问题。
根据本发明的一方面，提供了一种电池模组电芯温度的快速推测方法，所述电池模组电芯温度的快速推测方法包括：
获取电池模组结构；
基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个；
基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度；
基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度；
基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分；
基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
在本发明的可选实施例中，所述基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个，包括：
基于所述电池模组结构将整列电芯划分为第一区域，所述第一区域的数量为多个；
基于所述电池模组结构将所述第一区域后方一整列电芯以及整列电芯后方一列边缘上的电芯划分为第二区域，所述第二区域的整列电芯位于y列，所述第二区域包括x个边缘电芯，不同的所述预设区域划分规则对应不同的x和y取值组合；
基于所述电池模组结构将所述第二区域后列的中央电芯划分为第三区域，所述第三区域的数量为多个；
基于所述电池模组结构将所述中央电芯同列对应的边缘电芯划分为第四区域，所述第四区域的数量为多个。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯行数M和电芯列数N；
，N为偶数；
，N为奇数；
。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯直径，所述基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度，包括：
建立来流气流温度、流出气流温度、区域电芯温度与对数平均温差的对数平均温差关系式作为第一关系式；
建立对流换热系数、换热面积、所述对数平均温差与气流比热容、气流质量流量、所述来流气流温度、所述流出气流温度的换热方程；
基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式；
建立所述对流换热系数、电芯直径、所述对数平均温差与电芯发热功耗的第三关系式；
基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度；
基于集中参数法将所述流出气流温度作为下一区域的所述来流气流温度计算下一区域的所述区域电芯温度和所述流出气流温度，直至计算出各区域的所述区域电芯温度。
在本发明的可选实施例中，所述第一关系式为：；其中，i表示区域序号，/>为来流气流温度，为流出气流温度，/>为区域电芯温度，/>为对数平均温差；
所述换热方程为：，其中，/>为对流换热系数、A为换热面积、/>为气流比热容、/>为气流质量流量；
相应的，所述基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式，包括：
将所述第一关系式代入所述换热方程得到第二关系式，所述第二关系式为：；
所述第三关系式为，其中，D为电芯直径、q为电芯发热功耗。
在本发明的可选实施例中，所述基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度之前，还包括：
建立所述电芯发热功耗、时间和所述区域电芯温度的第四关系式；
基于发热功耗系数通过第五关系式确定电芯发热功耗时均值；
将所述电芯发热功耗时均值确定为所述第三关系式中的电芯发热功耗；
其中，所述第四关系式为：；
为所述区域电芯温度，t为时间；
所述第五关系式为：；
其中，为电芯发热功耗时均值，/>为发热功耗系数，C为电池容量，I为充放电电流。
在本发明的可选实施例中，所述快速推测方法还包括以下至少一项：
所述第一区域的发热功耗系数为1；
所述第二区域的发热功耗系数为1；
所述第三区域的发热功耗系数为0.9；
和/或，所述第四区域的发热功耗系数为0.6。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括区域电芯个数和电芯高度，所述基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度之前，还包括：
基于区域电芯个数、所述电芯直径和电芯高度通过第六关系式计算换热面积；
其中，所述第六关系式为：，其中，i表示区域序号，/>为区域电芯个数，D为电芯直径，H为电芯高度，A为换热面积。
在本发明的可选实施例中，所述基于区域电芯个数、所述电芯直径和电芯高度通过第六关系式计算换热面积之后，还包括：
基于所述换热面积确定气流流量；
基于流量折算系数、气流密度和所述气流流量通过第七关系式确定气流质量流量；
其中，所述第七关系式为：，其中，η为流量折算系数，ρf为气流密度，Vf为气流流量，Mf为气流质量流量。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯行数M和电芯列数N；所述流量折算系数还包括以下至少一项：
所述第一区域的流量折算系数为1；
所述第二区域的流量折算系数为1；
所述第三区域中与所述第二区域相邻的所述第三区域的流量折算系数通过下式表示：η2-3=(M-2x+2)/(M+2)，其中，η2-3为与所述第二区域相邻的所述第三区域的流量折算系数，且其余的所述第三区域的流量折算系数为1；
所述第四区域中与所述第二区域相邻的所述第四区域的流量折算系数通过下式表示：η2-4=2x/(M+2)，其中，η2-4为与所述第二区域相邻的所述第四区域的流量折算系数，且其余的所述第四区域的流量折算系数为1。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯列中心距，所述基于所述换热面积确定气流流量之后，还包括：
基于所述气流流量、所述换热面积、所述电芯列中心距和所述电芯直径通过第八关系式确定流体定性流速；
基于所述流体定性流速、气流动力粘度、所述电芯直径和气流密度通过第九关系式确定雷诺数；
基于气流比热容、气流动力粘度和气流导热系数确定通过第十关系式普朗特数；
基于所述雷诺数和所述普朗特数确定努谢特数；
基于所述努谢特数、所述气流导热系数和所述电芯直径通过第十一关系式确定对流换热系数。
其中，所述第八关系式为：；其中，U为流体定性流速，Vf为所述气流流量，A为所述换热面积，Sd为所述电芯列中心距，D为所述电芯直径；
所述第九关系式为：，其中，Re为雷诺数，/>为气流动力粘度，为气流密度；
所述第十关系式为：，其中，Pr为普朗特数，Cf为气流比热容，kf为气流导热系数；
所述第十一关系式为：h=Nu·kf/D，其中，Nu为努谢特数，为对流换热系数。
在本发明的可选实施例中，所述基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度，包括：
建立基于所述模组区域最终划分所划分的区域的充放电过程中温度和时间的温度计算关系式；
获取充放电倍率；
基于所述充放电倍率确定充放电时间；
基于所述充放电时间、所述最大电芯温度和所述温度计算关系式确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
在本发明的可选实施例中，所述温度计算关系式，包括：
；
其中，t为充放电时间，T为电芯温度，为来流气流温度，/>为流出气流温度，/>为区域电芯温度，H为电芯高度，D为电芯直径，/>为对流换热系数，/>为气流密度，C为电池容量，V为气流流量，q为电芯发热功耗。
根据本发明的另一方面，提供了一种电池模组电芯温度的快速推测装置，所述电池模组电芯温度的快速推测装置包括：
模组结构获取模块，用于获取电池模组结构；
区域划分模块，用于基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个；
计算模块，用于基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度；
最大温度确定模块，用于基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度；
区域划分确定模块，用于基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分；
结束温度确定模块，用于基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
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计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的电池模组电芯温度的快速推测方法。
根据本发明的另一方面，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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的电池模组电芯温度的快速推测方法。
本发明实施例的技术方案，通过获取电池模组结构，基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度，然后基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度，能够用于不同电芯结构布置、不同排布方式下最大电芯温度的对比，评估不同结构布置、不同排布方式下对模组散热优化的有效性，同时能够基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分，基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度，能够评估某一结构确定的电池模组，电芯恰好不发生过温保护的最大可行充放电倍率。此外在计算时，采用区域多分块模型，每个区域内假设电芯具有相同温度，可显著减小模型优化过程中的计算成本，解决了现有方案中需要对不同的仿真模型均进行热仿真计算会耗费巨大的时间和计算机资源的问题。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明实施例一提供的一种电池模组电芯温度的快速推测方法的流程图；
图2是本发明实施例一所适用的电池模组的结构示意图；
图3是本发明实施例一所适用的电池模组的区域划分示意图；
图4是本发明实施例一提供的步骤基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域的流程图；
图5为本发明实施例二提供的一种电池模组电芯温度的快速推测方法的流程图；
图6是本发明实施例二提供的步骤基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度的流程图；
图7为本发明实施例三提供的一种电池模组电芯温度的快速推测装置的结构示意图；
图8为本发明实施例四提供的一种电子设备的结构示意图。
实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例
图1为本发明实施例一提供的一种电池模组电芯温度的快速推测方法的流程图，本实施例可适用于风冷电池模组中对电芯温度的推测情况，该电池模组电芯温度的快速推测方法可以由电池模组电芯温度的快速推测装置来执行，该电池模组电芯温度的快速推测装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该电池模组电芯温度的快速推测装置可配置于储能电源产品中。如图1所示，该电池模组电芯温度的快速推测方法包括：
S110、获取电池模组结构。
其中，电池模组结构是指进行推测的电池模组的电芯各项参数和风机运行参数等，如图2所示，在本实施例中，电池模组的电芯以矩形阵列形式排布，风机默认于电池模组等中线布置，且与电池模组前端电芯具有合适间距保证风机出风气流能够正常对流、扩散，同时定义与出风方向一致的方向为电池模组的行，与出风方向垂直的为电池模组的列。电芯各项参数可包括电芯行数M、电芯列数N、电芯直径D、电芯高度H、电芯列中心距Sd、电芯行中心距St等。
S120、基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个。
其中，电池模组为风冷电池模组，气流方向指风机的出风方向。电池模组包括多个电芯，不同区域中包括的电芯不同，预设区域划分规则是指划分电池模组区域的规则，按照不同的预设区域划分规则对电池模组进行划分时，不同区域所包括的电芯数量和位置可能不同，故即使是同一种电池模组结构，根据不同的预设区域划分规则能够将电池模组中的电芯划分成不同的区域分布。
S130、基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度。
其中，区域电芯温度是指该区域内电芯热平衡时的温度。在风冷电池模组中，电芯温度在气流方向上的级联特性显著，即气流方向上的电芯温度变化显著，同一列或相近列的电芯温度则十分接近，通过将电池模组划分成不同的区域，每个区域假设电芯具有相同的温度，采用集中参数法进行热交换计算，沿气流方向依次计算，便可以求解出不同的区域的区域电芯温度。
S140、基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度。
其中，最大电芯温度是全部区域划分中，计算得到的电池模组中温度最高的区域电芯温度，通过将各区域的区域电芯温度进行比较，便可得到最大电芯温度。即按照不同的预设区域划分规则会算出不同区域的不同区域电芯温度，取其中的最大值。
S150、基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分。
其中，模组区域最终划分是指按照最大电芯温度对应的预设区域划分规则对电池模组进行划分，将电池模组划分成该预设区域划分规则对应的区域。例如预设区域划分规则有8种，电池模组有8种不同的区域划分方式，分别计算每一种区域划分方式中各区域的区域电芯温度，输出其中的最大值，比较8种不同的区域划分方式中的最大值，将其作为最大电芯温度，该最大电芯温度对应的区域划分方式即为模组区域最终划分。
S160、基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
其中，电芯结束温度是指充放电结束时的电芯温度，不同充放电倍率下，充电时间不同，不同模组区域最终划分得到的电芯结束温度也会不同，通过根据热平衡时区域电芯温度最高的区域划分方式作为模组区域最终划分，并且根据最大电芯温度来计算电芯结束温度，此时计算出的电芯结束温度便可认为是整个电池模组中充放电结束时电芯具有的最高温度，便于评估某一结构确定的模组，电芯恰好不发生过温保护的最大可行充放电倍率。
上述方案，通过获取电池模组结构，基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度，然后基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度，能够用于不同电芯结构布置、不同排布方式下最大电芯温度的对比，评估不同结构布置、不同排布方式下对模组散热优化的有效性，同时能够基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分，基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度，能够评估某一结构确定的电池模组，电芯恰好不发生过温保护的最大可行充放电倍率。此外在计算时，采用区域多分块模型，每个区域内假设电芯具有相同温度，可显著减小模型优化过程中的计算成本，解决了现有方案中需要对不同的仿真模型均进行热仿真计算会耗费巨大的时间和计算机资源的问题。
在本发明的可选实施例中，如图3和图4所示，所述基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个，包括：
S121、基于所述电池模组结构将整列电芯划分为第一区域31，所述第一区域31的数量为多个。
其中，由于区域是按气流方向划分，所以第一区域31为最靠近风机的区域，在电池模组前端，此处电芯散热主要为气流的对流起作用，自身的热扩散特性未显著，呈现出前列电芯较后列电芯温度高，同一列电芯温度相近的规则，故此时对电池模组的区域划分采用整列电芯的形式，依次将靠近风机的多列电芯划分为第一区域31，第一区域31包括一整列电芯，对于第一区域31而言，所有气流完全由区域进口进入，区域出口流出，并进入到下一区域。
S122、基于所述电池模组结构将所述第一区域31后方一整列电芯以及整列电芯后方一列边缘上的电芯划分为第二区域32，所述第二区域32的整列电芯位于y列，所述第二区域32包括x个边缘电芯，不同的所述预设区域划分规则对应不同的x和y取值组合。
其中，在模组中间位置，此时随着气流温度的升高，气流对电芯散热的作用相对减少，电芯自身的热扩散开始显著，表现在同一列电芯中，中央处的电芯温度较边缘的电芯温度更高，据此，对电池模组的区域划分采用扁平的“C”字结构，即取一整列和该整列电芯后方一列边缘上的电芯形成第二区域32。此处边缘处电芯温度相近，而后列中央电芯温度明显更高。边缘电芯的个数是指一整列电芯后方一列边缘上的电芯的个数。
S123、基于所述电池模组结构将所述第二区域32后列的中央电芯划分为第三区域33，所述第三区域33的数量为多个。
其中，对于成类“C”字结构的第二区域32而言，第二区域32边缘处电芯温度相近，而后列中央电芯温度明显更高，故将中央电芯划分为第三区域33，第一个第三区域33所在列的边缘电芯为第二区域32的边缘电芯。
S124、基于所述电池模组结构将所述中央电芯同列对应的边缘电芯划分为第四区域34，所述第四区域34的数量为多个。
其中，在确定第二区域32所在位置后，对每列电芯的划分，均采用边缘电芯-中央电芯-边缘电芯的划分，此处位于电池模组整体的后方，既存在列与列之间的温度差异，也存在一列电芯的温度差异，所以对于每一列而言，中央电芯确定为第三区域33，边缘电芯确定为第四区域34。即第一个第三区域33所在列的边缘电芯为第二区域32的边缘电芯，其余第三区域33所在列的边缘电芯均为第四区域34。
通过上述方式对区域进行划分，所划分的相同区域的温度较为接近，故能够在显著减少模型优化过程中的计算成本的基础上保持了评估精度。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯行数M和电芯列数N。
，N为偶数。
，N为奇数。
。
其中，在区域划分上，未定的参数为x和y，x和y过大或过小时均不能使得同一区域的温度接近，符合实际情况，通过对x和y设置取值范围，当x和y在该范围内时，区域的划分较为符合电池模组的实际温度分布，保证了后期计算的精度。
实施例
图5为本发明实施例二提供的一种电池模组电芯温度的快速推测方法的流程图，本实施例与上述实施例之间的关系是对实施例一进行改进。可选的，所述电池模组结构包括电芯直径，所述基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度，包括：建立来流气流温度、流出气流温度、区域电芯温度与对数平均温差的对数平均温差关系式作为第一关系式；建立对流换热系数、换热面积、所述对数平均温差与气流比热容、气流质量流量、所述来流气流温度、所述流出气流温度的换热方程；基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式；建立所述对流换热系数、电芯直径、所述对数平均温差与电芯发热功耗的第三关系式；基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度；基于集中参数法将所述流出气流温度作为下一区域的所述来流气流温度计算下一区域的所述区域电芯温度和所述流出气流温度，直至计算出各区域的所述区域电芯温度，基于此，如图5所示，该方法包括：
S210、获取电池模组结构。
S220、基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个。
S230、建立来流气流温度、流出气流温度、区域电芯温度与对数平均温差的对数平均温差关系式作为第一关系式。
其中，来流气流温度是指该区域的区域进口的气流温度，流出气流温度是指该区域出口的气流温度，区域电芯温度是指该区域内的电芯温度，对数平均温差为流体-流体非接触换热、或流体-固体换热过程中温差的积分平均值。
示例性的，所述第一关系式为：；其中，i表示区域序号，/>为来流气流温度，/>为流出气流温度，/>为区域电芯温度，/>为对数平均温差。
S240、建立对流换热系数、换热面积、所述对数平均温差与气流比热容、气流质量流量、所述来流气流温度、所述流出气流温度的换热方程。
其中，对流换热系数反映了流体与固体表面的换热能力，比如说，物体表面与附近空气温差1℃，单位时间（1s）单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。换热面积为该区域与空气交换热量的面积。气流比热容是指单位气流改变单位温度时吸收或放出的热量。气流的质量流量指单位时间里气流通过封闭管道或敞开槽有效截面的气流质量。
示例性的，所述换热方程为：，其中，/>为对流换热系数、A为换热面积、/>为气流比热容、/>为气流质量流量。
S250、基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式。
相应的，所述基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式，包括：
将所述第一关系式代入所述换热方程得到第二关系式，所述第二关系式为：。
S260、建立所述对流换热系数、电芯直径、所述对数平均温差与电芯发热功耗的第三关系式。
其中，第三关系式是指对于单体电芯而言，所述对流换热系数、电芯直径、所述对数平均温差与电芯发热功耗满足的关系。
示例性的，所述第三关系式为，其中，D为电芯直径、q为电芯发热功耗。
S270、基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度。
其中，只需联立所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式，便可根据已知量将所述流出气流温度和所述区域电芯温度算出。
S280、基于集中参数法将所述流出气流温度作为下一区域的所述来流气流温度计算下一区域的所述区域电芯温度和所述流出气流温度，直至计算出各区域的所述区域电芯温度。
其中，由于区域的划分是沿着气流方向划分，所以对于相邻区域而言，该区域的流出气流温度即为下一区域的来流气流温度，所以可以按照上述的算法，在算出一个区域的所述流出气流温度和所述区域电芯温度后，将所述流出气流温度作为下一区域的所述来流气流温度计算下一区域的所述区域电芯温度和所述流出气流温度，依次计算，便可计算出各区域的所述区域电芯温度。
S290、基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度。
S2100、基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分。
S2110、基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
在本发明的可选实施例中，所述基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度之前，还包括：
建立所述电芯发热功耗、时间和所述区域电芯温度的第四关系式。
基于发热功耗系数通过第五关系式确定电芯发热功耗时均值。
将所述电芯发热功耗时均值确定为所述第三关系式中的电芯发热功耗。
其中，电芯发热功耗主要表现在电芯内阻的损耗上，而电芯的内阻可以描述为SOC和温度的函数，通过电芯的相关测试便可以得到函数关系，而SOC可以描述为时间相关的表达式：SOC=1-I·t/3600C，其中C为电芯电容量，故最终q可表示为时间t和温度/>的多项式：
即所述第四关系式为：；/>为所述区域电芯温度，t为时间。
对q在时间上进行积分并除以总时长，所得到的电芯发热功耗时均值乘以发热功耗系数，便可得到所述第五关系式为：。
其中，为电芯发热功耗时均值，/>为发热功耗系数，C为电池容量，I为充放电电流。
然后将第五关系式求得的所述电芯发热功耗时均值确定为所述第三关系式中的电芯发热功耗，即计算第三关系式时，将第五关系式求得的所述电芯发热功耗时均值作为所述第三关系式中的电芯发热功耗代入第三关系式进行计算。
在本发明的可选实施例中，如图3所示，所述第一区域的发热功耗系数为1；其中，在电池模组前端，此处电芯散热主要为气流的对流起作用，自身的热扩散特性未显著，所以对于第一区域31和第二区域32而言，可不考虑自身的热扩散，所以第一区域的发热功耗系数为1。
在本发明的可选实施例中，如图3所示，所述第二区域的发热功耗系数为1；其中，在电池模组前端，此处电芯散热主要为气流的对流起作用，自身的热扩散特性未显著，所以对于第一区域31和第二区域32而言，可不考虑自身的热扩散，所以第二区域的发热功耗系数为1。
在本发明的可选实施例中，如图3所示，所述第三区域33的发热功耗系数为0.8或0.9。其中，在电池模组前端，此处电芯散热主要为气流的对流起作用，自身的热扩散特性未显著，所以对于第一区域31和第二区域32而言，可不考虑自身的热扩散，但对于第三区域33和第四区域34而言，热扩散不可忽略，所以第三关系式中的换热量，即电芯发热功耗不全是电芯生热，通过第五关系式中的发热功耗系数体现，所以根据经验，确定所述第三区域33的发热功耗系数为0.8或0.9，能够使得计算出的区域电芯温度更准确。
在本发明的可选实施例中，所述第四区域34的发热功耗系数为0.6。在电池模组前端，此处电芯散热主要为气流的对流起作用，自身的热扩散特性未显著，所以对于第一区域31和第二区域32而言，可不考虑自身的热扩散，但对于第三区域33和第四区域34而言，热扩散不可忽略，所以第三关系式中的换热量，即电芯发热功耗不全是电芯生热，通过第五关系式中的发热功耗系数体现，所以根据经验，确定所述第四区域34的发热功耗系数为0.6，能够使得计算出的区域电芯温度更准确。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括区域电芯个数和电芯高度，所述基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度之前，还包括：
基于区域电芯个数、所述电芯直径和电芯高度通过第六关系式计算换热面积。
其中，所述第六关系式为：，其中，i表示区域序号，/>为区域电芯个数，D为电芯直径，H为电芯高度，A为换热面积。
其中，区域电芯个数是指该区域内电芯的总个数，电芯之间是指电芯的直径，电芯高度是指电芯的高度，由于区域电芯个数、所述电芯直径和电芯高度在电池模组结构已知的情况下均为已知量，所以通过第六关系式，能够方便的计算出换热面积。
在上述实施例的基础上，所述基于区域电芯个数、所述电芯直径和电芯高度通过第六关系式计算换热面积之后，还包括：
基于所述换热面积确定气流流量。其中，对于电池模组而言，换热面积即为电池模组整体进风截面积，故根据换热面积，结合风机的风压-流量工作曲线，可确定电池模组整体的气流流量。由于不同电池模组所用的风机不同，故此处不对风机的风压-流量工作曲线做具体限定。
基于流量折算系数、气流密度和所述气流流量通过第七关系式确定气流质量流量。
其中，所述第七关系式为：，其中，η为流量折算系数，ρf为气流密度，Vf为气流流量，Mf为气流质量流量。
其中，流量折算系数用于表现区域之间的气流分流，如图3所示，第二区域32中的气流并不是全部都进入第三区域33。气流密度即为空气气流的密度，通过上式，能够方便的计算出气流质量流量。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯行数M和电芯列数N；所述流量折算系数还包括以下至少一项：
所述第一区域31的流量折算系数为1。
所述第二区域32的流量折算系数为1。
所述第三区域33中与所述第二区域32相邻的所述第三区域33的流量折算系数通过下式表示：η2-3=(M-2x+2)/(M+2)，其中，η2-3为与所述第二区域32相邻的所述第三区域33的流量折算系数，且其余的所述第三区域33的流量折算系数为1。
所述第四区域34中与所述第二区域32相邻的所述第四区域34的流量折算系数通过下式表示：η2-4=2x/(M+2)，其中，η2-4为与所述第二区域32相邻的所述第四区域34的流量折算系数，且其余的所述第四区域34的流量折算系数为1。
其中，在电池模组前端，此处电芯散热主要为气流的对流起作用，自身的热扩散特性未显著，呈现出前列电芯较后列电芯温度高，同一列电芯温度相近的规律。据此，对电池模组的区域划分采用整列电芯的形式，即第一区域31。第一区域31之间的气流流动，所有气流完全由区域进口进入，区域出口流出，并到下一区域，此时流量折算系数取1。同理，气流从第一区域31进入到第二区域32，对应的流量折算系数也为1。
在模组中间位置，此时随着气流温度的升高，气流对电芯散热的作用相对减少，电芯自身的热扩散开始显著，表现在同一列电芯中，中央处的电芯温度较边缘的电芯温度更高，据此，对电池模组的区域划分采用扁平的“C”字结构，即取一整列和该整列电芯后方一列边缘上的电芯形成第二区域32。此处边缘处电芯温度相近，而后列中央电芯温度明显更高。边缘电芯的个数是指一整列电芯后方一列边缘上的电芯的个数。
在第二区域32所在位置后，对每列电芯的划分，均采用边缘电芯-中央电芯-边缘电芯的划分，此处位于电池模组整体的后方，既存在列与列之间的温度差异，也存在一列内电芯的温度差异，即第四区域34-第三区域33-第四区域34的方式。电池模组后方气流在列方向的扩散已趋于稳定，本发明中假定通过中央处电芯的气流与通过边缘电芯的气流之间无相互交换，简化该部分气流传质。
因此，第二区域32与第三区域33之间的气流流动，流量折算系数取决于第二区域32选定的边缘电芯个数x，即流量折算系数可表示为：η2-3=(M-2x+2)/(M+2)；则第二区域32与第四区域34之间的气流流动，所对应的流量折算系数可表示为：η2-4=2x/(M+2)；而后只存在相邻列的第三区域33与第三区域33之间、第四区域34与第四区域34之间的气流流动，它们的流量折算系数均取为1。
由于流量折算系数用于表现区域之间的气流分流，通过上述方式对不同区域进行流量折算系数取值，能够使得流量折算系数更准确的表现出区域之间的气流分流。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯列中心距，所述基于所述换热面积确定气流流量之后，还包括：
基于所述气流流量、所述换热面积、所述电芯列中心距和所述电芯直径通过第八关系式确定流体定性流速。所述第八关系式为：；其中，U为流体定性流速，Vf为所述气流流量，A为所述换热面积，Sd为所述电芯列中心距，D为所述电芯直径。对于矩形阵列的电芯，当电芯直径D、电芯列中心距Sd、电芯横中心距St确定时，对应的阻尼结构模型即可确定，具有相应的流阻-流速曲线，可通过预先的风洞测试获得。又根据模组整体进风截面积A，及结合风机的风压-流量工作曲线，可确定模组整体的气流流量Vf进而便可方便的根据第八关系式计算得到流体定性流速，该流速可合理的表征电流流过电芯时，在电芯间隔处的流动。
基于所述流体定性流速、气流动力粘度、所述电芯直径和气流密度通过第九关系式确定雷诺数。其中，所述第九关系式为：，其中，Re为雷诺数，/>为气流动力粘度，/>为气流密度；雷诺数Re是传热学学科里提出的基本重要概念，一种无量纲数，表征惯性力和粘滞力的相对大小，通过上述公式，能够方便的计算得到雷诺数。
基于气流比热容、气流动力粘度和气流导热系数确定通过第十关系式普朗特数。其中，所述第十关系式为：，其中，Pr为普朗特数，Cf为气流比热容，kf为气流导热系数。
基于所述雷诺数和所述普朗特数确定努谢特数；其中，努谢特数Nu可根据外掠圆管的Nu经验公式计算求得，一般表述为Re与Pr幂次的乘积。
基于所述努谢特数、所述气流导热系数和所述电芯直径通过第十一关系式确定对流换热系数。所述第十一关系式为：h=Nu·kf/D，其中，Nu为努谢特数，为对流换热系数。
其中，在得到所述努谢特数、所述气流导热系数和所述电芯直径的情况下，通过第十一关系式能够方便的计算出对流换热系数。
当计算出对流换热系数后，由于第二关系式为：/>，所以第二关系式中的右侧均为已知量，从而能够方便的根据第一关系式、第二关系式和第三关系式求解出所述区域电芯温度和所述流出气流温度。
在本发明的可选实施例中，如图6所示，所述基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度，包括：
S2111、建立基于所述模组区域最终划分所划分的区域的充放电过程中温度和时间的温度计算关系式。
其中，温度计算关系式是指表征充放电过程中电池模组的温度随时间变化的关系式。
S2112、获取充放电倍率。
其中，充放电倍率是指电池模组在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，因此，充放电功率不同时，电池容量相同的情况下，充放电电流大小会不同。
S2113、基于所述充放电倍率确定充放电时间。
其中，充放电时间是指电池模组从开始充放电到充放电结束的时间，由于充放电倍率是指电池模组在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，因此充放电时间t可为t=3600·C/I，其中，C为电池容量，I为充放电电流。
S2114、基于所述充放电时间、所述最大电芯温度和所述温度计算关系式确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
其中，由于温度计算关系式是指表征充放电过程中电池模组的温度随时间变化的关系式，所以在知晓充放电时间和最大电芯温度的情况下，能够得到整个电池模组中充放电结束时电芯具有的最高温度，便于评估某一结构确定的模组，电芯恰好不发生过温保护的最大可行充放电倍率。
上述方案，能够根据充放电倍率确定充放电时间，进而能够确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度，由于不同模组区域最终划分得到的电芯结束温度也会不同，通过根据热平衡时区域电芯温度最高的区域划分方式作为模组区域最终划分，采用最大电芯温度计算出的电芯结束温度可认为是整个电池模组中充放电结束时电芯具有的最高温度，便于评估某一结构确定的模组，电芯恰好不发生过温保护的最大可行充放电倍率。
在上述实施例的基础上，所述温度计算关系式，包括：
。
其中，t为充放电时间，T为电芯温度，为来流气流温度，/>为流出气流温度，/>为区域电芯温度，H为电芯高度，D为电芯直径，h为对流换热系数，/>为气流密度，C为电池容量，V为气流流量，q为电芯发热功耗。
其中，通过之前的公式已计算出热平衡下各区域的来流气流温度、流出气流温度和区域电芯温度，而在电池模组的整个充电、放电过程中，电芯随时间的温度变化可以通过温度计算关系式表示，其中假定在整个过程气流换热的定性温度不变，为区域的来流气流温度和流出气流温度的平均值。在不同划分区域中，采用集中参数法计算得到的区域电芯温度，是指电芯模组在换热中，达到热平衡时的电芯温度，这里是作为条件带入温度计算关系式中。温度计算关系式便反映了时间和电芯温度的映射关系，使不同的充放电时间t对应不同的电芯温度T，也就是说，充放电时间t取值不同时，最后算出来的电芯温度T是不一样的。特别地，t取值无限大的时候，计算出的T就是达到热平衡时的区域电芯温度，故温度计算关系式可通过有限差分数值计算求解，其中t→∞，T=为该微分方程的一个特解，作为边界条件使用。
故如果t刚好为一个充放电完成的时间时，那么得到的T就是在一个充放电完成时，得到的电芯温度，即电芯结束温度。则令t=3600·C/I，可以推测得到充电、放电结束时的电芯结束温度。
因此，当需要求出一个充放电完成时最大的电芯温度，那么只需要在之前进行集中参数法计算的各区域中，选择最大电芯温度作为代到温度计算关系式求解即可得到不同充放电倍率下，充放电结束时的电芯最高温度，以评估某一结构确定的模组，电芯恰好不发生过温保护的最大可行充放电倍率。
实施例
图7为本发明实施例三提供的一种电池模组电芯温度的快速推测装置的结构示意图。如图7所示，该电池模组电芯温度的快速推测装置包括：
模组结构获取模块61，用于获取电池模组结构。
区域划分模块62，用于基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个。
计算模块63，用于基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度。
最大温度确定模块64，用于基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度。
区域划分确定模块65，用于基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分。
结束温度确定模块66，用于基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
在本发明的可选实施例中，所述区域划分模块62，包括：
第一区域划分子模块，用于基于所述电池模组结构将整列电芯划分为第一区域，所述第一区域的数量为多个。
第二区域划分子模块，用于基于所述电池模组结构将所述第一区域后方一整列电芯以及整列电芯后方一列边缘上的电芯划分为第二区域，所述第二区域的整列电芯位于y列，所述第二区域包括x个边缘电芯，不同的所述预设区域划分规则对应不同的x和y取值组合。
第三区域划分子模块，用于基于所述电池模组结构将所述第二区域后列的中央电芯划分为第三区域，所述第三区域的数量为多个。
第四区域划分子模块，用于基于所述电池模组结构将所述中央电芯同列对应的边缘电芯划分为第四区域，所述第四区域的数量为多个。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯行数M和电芯列数N。
，N为偶数。
，N为奇数。
。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯直径，所述计算模块63包括：
第一建立子模块，用于建立来流气流温度、流出气流温度、区域电芯温度与对数平均温差的对数平均温差关系式作为第一关系式。
换热关系建立子模块，用于建立对流换热系数、换热面积、所述对数平均温差与气流比热容、气流质量流量、所述来流气流温度、所述流出气流温度的换热方程。
第二建立子模块，用于基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式。
第三建立子模块，用于建立所述对流换热系数、电芯直径、所述对数平均温差与电芯发热功耗的第三关系式。
第一计算子模块，用于基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度。
第二计算子模块，用于基于集中参数法将所述流出气流温度作为下一区域的所述来流气流温度计算下一区域的所述区域电芯温度和所述流出气流温度，直至计算出各区域的所述区域电芯温度。
在本发明的可选实施例中，所述第一关系式为：；其中，i表示区域序号，/>为来流气流温度，为流出气流温度，/>为区域电芯温度，/>为对数平均温差。
所述换热方程为：，其中，/>为对流换热系数、A为换热面积、/>为气流比热容、/>为气流质量流量。
相应的，所述基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式，包括：
将所述第一关系式代入所述换热方程得到第二关系式，所述第二关系式为：。
所述第三关系式为，其中，D为电芯直径、q为电芯发热功耗。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组电芯温度的快速推测装置还包括：
第四关系建立模块，用于建立所述电芯发热功耗、时间和所述区域电芯温度的第四关系式。
发热功耗均值确定模块，用于基于发热功耗系数通过第五关系式确定电芯发热功耗时均值。
发热功耗确定模块，用于将所述电芯发热功耗时均值确定为所述第三关系式中的电芯发热功耗。
其中，所述第四关系式为：；
为所述区域电芯温度，t为时间；
所述第五关系式为：；
其中，为电芯发热功耗时均值，/>为发热功耗系数，C为电池容量，I为充放电电流。
在本发明的可选实施例中，所述第三区域的发热功耗系数为0.8。
和/或，所述第四区域的发热功耗系数为0.6。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括区域电芯个数和电芯高度，所述电池模组电芯温度的快速推测装置还包括：
面积计算模块，用于基于区域电芯个数、所述电芯直径和电芯高度通过第六关系式计算换热面积。
其中，所述第六关系式为：，其中，i表示区域序号，/>为区域电芯个数，D为电芯直径，H为电芯高度，A为换热面积。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组电芯温度的快速推测装置还包括：
气流流量确定模块，用于基于所述换热面积确定气流流量。
质量流量确定模块，用于基于流量折算系数、气流密度和所述气流流量通过第七关系式确定气流质量流量。
其中，所述第七关系式为：，其中，η为流量折算系数，ρf为气流密度，Vf为气流流量，Mf为气流质量流量。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯行数M和电芯列数N；所述流量折算系数还包括以下至少一项：
所述第一区域的流量折算系数为1。
所述第二区域的流量折算系数为1。
所述第三区域中与所述第二区域相邻的所述第三区域的流量折算系数通过下式表示：η2-3=(M-2x+2)/(M+2)，其中，η2-3为与所述第二区域相邻的所述第三区域的流量折算系数，且其余的所述第三区域33的流量折算系数为1。
所述第四区域中与所述第二区域相邻的所述第四区域的流量折算系数通过下式表示：η2-4=2x/(M+2)，其中，η2-4为与所述第二区域相邻的所述第四区域的流量折算系数，且其余的所述第四区域的流量折算系数为1。
在本发明的可选实施例中，所述电池模组结构包括电芯列中心距，所述电池模组电芯温度的快速推测装置还包括：
定性流速确定模块，用于基于所述气流流量、所述换热面积、所述电芯列中心距和所述电芯直径通过第八关系式确定流体定性流速。
雷诺确定模块，用于基于所述流体定性流速、气流动力粘度、所述电芯直径和气流密度通过第九关系式确定雷诺数。
普朗特确定模块，用于基于气流比热容、气流动力粘度和气流导热系数确定通过第十关系式普朗特数。
努谢特确定模块，用于基于所述雷诺数和所述普朗特数确定努谢特数。
换热系数确定模块，用于基于所述努谢特数、所述气流导热系数和所述电芯直径通过第十一关系式确定对流换热系数。
其中，所述第八关系式为：；其中，U为流体定性流速，Vf为所述气流流量，A为所述换热面积，Sd为所述电芯列中心距，D为所述电芯直径。
所述第九关系式为：，其中，Re为雷诺数，/>为气流动力粘度，为气流密度。/>
所述第十关系式为：，其中，Pr为普朗特数，Cf为气流比热容，kf为气流导热系数。
所述第十一关系式为：h=Nu·kf/D，其中，Nu为努谢特数，为对流换热系数。
在本发明的可选实施例中，所述结束温度确定模块66包括：
温度计算确定子模块，用于建立基于所述模组区域最终划分所划分的区域的充放电过程中温度和时间的温度计算关系式。
倍率获取子模块，用于获取充放电倍率。
时间确定子模块，用于基于所述充放电倍率确定充放电时间。
结束温度确定子模块，用于基于所述充放电时间、所述最大电芯温度和所述温度计算关系式确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
在本发明的可选实施例中，所述温度计算关系式，包括：
。
其中，t为充放电时间，T为电芯温度，为来流气流温度，/>为流出气流温度，/>为区域电芯温度，H为电芯高度，D为电芯直径，h为对流换热系数，/>为气流密度，C为电池容量，V为气流流量，q为电芯发热功耗。
本发明实施例所提供的电池模组电芯温度的快速推测装置可执行本发明任意实施例所提供的电池模组电芯温度的快速推测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例
图8示出了可以用来实施本发明的实施例四的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图8所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM12以及RAM13通过总线14彼此相连。输入/输出（I/O）接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如电池模组电芯温度的快速推测方法。
在一些实施例中，电池模组电芯温度的快速推测方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的电池模组电芯温度的快速推测方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行电池模组电芯温度的快速推测方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (15)
1.一种电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，包括：
获取电池模组结构；
基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个；
基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度；
基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度；
基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分；
基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度；
所述电池模组结构包括电芯直径，其特征在于，所述基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度，包括：
建立来流气流温度、流出气流温度、区域电芯温度与对数平均温差的对数平均温差关系式作为第一关系式；
建立对流换热系数、换热面积、所述对数平均温差与气流比热容、气流质量流量、所述来流气流温度、所述流出气流温度的换热方程；
基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式；
建立所述对流换热系数、电芯直径、所述对数平均温差与电芯发热功耗的第三关系式；
基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度；
基于集中参数法将所述流出气流温度作为下一区域的所述来流气流温度计算下一区域的所述区域电芯温度和所述流出气流温度，直至计算出各区域的所述区域电芯温度。
2.根据权利要求1所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个，包括：
基于所述电池模组结构将整列电芯划分为第一区域，所述第一区域的数量为多个；
基于所述电池模组结构将所述第一区域后方一整列电芯以及整列电芯后方一列边缘上的电芯划分为第二区域，所述第二区域的整列电芯位于y列，所述第二区域包括x个边缘电芯，不同的所述预设区域划分规则对应不同的x和y取值组合；
基于所述电池模组结构将所述第二区域后列的中央电芯划分为第三区域，所述第三区域的数量为多个；
基于所述电池模组结构将所述中央电芯同列对应的边缘电芯划分为第四区域，所述第四区域的数量为多个。
3.根据权利要求2所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述电池模组结构包括电芯行数M和电芯列数N；
，N为偶数；
，N为奇数；
。
4.根据权利要求2所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述第一关系式为：；其中，i表示区域序号，/>为来流气流温度，/>为流出气流温度，/>为区域电芯温度，/>为对数平均温差；
所述换热方程为：，其中，/>为对流换热系数、A为换热面积、/>为气流比热容、/>为气流质量流量；
相应的，所述基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式，包括：
将所述第一关系式代入所述换热方程得到第二关系式，所述第二关系式为：；
所述第三关系式为，其中，D为电芯直径、q为电芯发热功耗。
5.根据权利要求4所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度之前，还包括：
建立所述电芯发热功耗、时间和所述区域电芯温度的第四关系式；
基于发热功耗系数通过第五关系式确定电芯发热功耗时均值；
将所述电芯发热功耗时均值确定为所述第三关系式中的电芯发热功耗；
其中，所述第四关系式为：；
为所述区域电芯温度，t为时间；
所述第五关系式为：；
其中，为电芯发热功耗时均值，/>为发热功耗系数，C为电池容量，I为充放电电流。
6.根据权利要求5所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述快速推测方法还包括以下至少一项：
所述第一区域的发热功耗系数为1；
所述第二区域的发热功耗系数为1；
所述第三区域的发热功耗系数为0.9；
和/或，所述第四区域的发热功耗系数为0.6。
7.根据权利要求2所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述电池模组结构包括区域电芯个数和电芯高度，所述基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度之前，还包括：
基于区域电芯个数、所述电芯直径和电芯高度通过第六关系式计算换热面积；
其中，所述第六关系式为：，其中，i表示区域序号，/>为区域电芯个数，D为电芯直径，H为电芯高度，A为换热面积。
8.根据权利要求7所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述基于区域电芯个数、所述电芯直径和电芯高度通过第六关系式计算换热面积之后，还包括：
基于所述换热面积确定气流流量；
基于流量折算系数、气流密度和所述气流流量通过第七关系式确定气流质量流量；
其中，所述第七关系式为：，其中，η为流量折算系数，ρf为气流密度，Vf为气流流量，Mf为气流质量流量。
9.根据权利要求8所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述电池模组结构包括电芯行数M和电芯列数N；所述流量折算系数还包括以下至少一项：
所述第一区域的流量折算系数为1；
所述第二区域的流量折算系数为1；
所述第三区域中与所述第二区域相邻的所述第三区域的流量折算系数通过下式表示：η2-3=(M-2x+2)/(M+2)，其中，η2-3为与所述第二区域相邻的所述第三区域的流量折算系数，且其余的所述第三区域的流量折算系数为1；
所述第四区域中与所述第二区域相邻的所述第四区域的流量折算系数通过下式表示：η2-4=2x/(M+2)，其中，η2-4为与所述第二区域相邻的所述第四区域的流量折算系数，且其余的所述第四区域的流量折算系数为1。
10.根据权利要求8所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述电池模组结构包括电芯列中心距，所述基于所述换热面积确定气流流量之后，还包括：
基于所述气流流量、所述换热面积、所述电芯列中心距和所述电芯直径通过第八关系式确定流体定性流速；
基于所述流体定性流速、气流动力粘度、所述电芯直径和气流密度通过第九关系式确定雷诺数；
基于气流比热容、气流动力粘度和气流导热系数确定通过第十关系式普朗特数；
基于所述雷诺数和所述普朗特数确定努谢特数；
基于所述努谢特数、所述气流导热系数和所述电芯直径通过第十一关系式确定对流换热系数；
其中，所述第八关系式为：；其中，U为流体定性流速，Vf为所述气流流量，A为所述换热面积，Sd为所述电芯列中心距，D为所述电芯直径；
所述第九关系式为：，其中，Re为雷诺数，/>为气流动力粘度，/>为气流密度；
所述第十关系式为：，其中，Pr为普朗特数，Cf为气流比热容，kf为气流导热系数；
所述第十一关系式为：，其中，Nu为努谢特数，/>为对流换热系数。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度，包括：
建立基于所述模组区域最终划分所划分的区域的充放电过程中温度和时间的温度计算关系式；
获取充放电倍率；
基于所述充放电倍率确定充放电时间；
基于所述充放电时间、所述最大电芯温度和所述温度计算关系式确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度。
12.根据权利要求11所述的电池模组电芯温度的快速推测方法，其特征在于，所述温度计算关系式，包括：；
其中，t为充放电时间，T为电芯温度，为来流气流温度，/>为流出气流温度，为区域电芯温度，H为电芯高度，D为电芯直径，/>为对流换热系数，/>为气流密度，C为电池容量，V为气流流量，q为电芯发热功耗。
13.一种电池模组电芯温度的快速推测装置，其特征在于，包括：
模组结构获取模块，用于获取电池模组结构；
区域划分模块，用于基于所述电池模组结构和预设区域划分规则沿气流方向将电池模组划分为多个区域，其中，所述预设区域划分规则的数量为多个；
计算模块，用于基于集中参数法计算所述电池模组的各区域的区域电芯温度；
最大温度确定模块，用于基于各区域的所述区域电芯温度确定所述电池模组的最大电芯温度；
区域划分确定模块，用于基于所述最大电芯温度确定模组区域最终划分；
结束温度确定模块，用于基于所述模组区域最终划分和所述最大电芯温度确定不同充放电倍率下充放结束时的电芯结束温度；
所述电池模组结构包括电芯直径，所述计算模块包括：
第一建立子模块，用于建立来流气流温度、流出气流温度、区域电芯温度与对数平均温差的对数平均温差关系式作为第一关系式；
换热关系建立子模块，用于建立对流换热系数、换热面积、所述对数平均温差与气流比热容、气流质量流量、所述来流气流温度、所述流出气流温度的换热方程；
第二建立子模块，用于基于所述第一关系式和所述换热方程确定所述来流气流温度、所述流出气流温度、所述区域电芯温度和所述对流换热系数、所述换热面积、所述气流比热容、所述气流质量流量的第二关系式；
第三建立子模块，用于建立所述对流换热系数、电芯直径、所述对数平均温差与电芯发热功耗的第三关系式；
第一计算子模块，用于基于所述第一关系式、所述第二关系式和所述第三关系式确定所述流出气流温度和所述区域电芯温度；
第二计算子模块，用于基于集中参数法将所述流出气流温度作为下一区域的所述来流气流温度计算下一区域的所述区域电芯温度和所述流出气流温度，直至计算出各区域的所述区域电芯温度。
14.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
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计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-12中任一项所述的电池模组电芯温度的快速推测方法。
15.一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存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-12中任一项所述的电池模组电芯温度的快速推测方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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