WO2021057917A1 - 电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
WO2021057917A1
WO2021057917A1 PCT/CN2020/117853 CN2020117853W WO2021057917A1 WO 2021057917 A1 WO2021057917 A1 WO 2021057917A1 CN 2020117853 W CN2020117853 W CN 2020117853W WO 2021057917 A1 WO2021057917 A1 WO 2021057917A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
temperature
functional relationship
admittance
target
Prior art date
Application number
PCT/CN2020/117853
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
李晓倩
冯天宇
刘思佳
尹永刚
舒时伟
Original Assignee
比亚迪股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 比亚迪股份有限公司 filed Critical 比亚迪股份有限公司
Priority to JP2022519442A priority Critical patent/JP7379679B2/ja
Priority to EP20870190.4A priority patent/EP4024069A4/en
Priority to US17/764,340 priority patent/US11846675B2/en
Priority to KR1020227011623A priority patent/KR20220057614A/ko
Publication of WO2021057917A1 publication Critical patent/WO2021057917A1/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/26—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being an electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/005—Circuits for comparing several input signals and for indicating the result of this comparison, e.g. equal, different, greater, smaller (comparing phase or frequency of 2 mutually independent oscillations in demodulators)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/387—Determining ampere-hour charge capacity or SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

一种电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质，涉及电池技术领域。该方法包括在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系；根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算。

Description

电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质
相关申请的交叉引用
本公开要求于2019年09月29日提交的申请号为201910935416.5、名称为“电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本公开中。
技术领域
本公开涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
相关技术中，通过采集电流、电压及电池表面温度来实时估计新能源汽车的动力电池内部温度，或者，通过获得稳定状态下电化学阻抗谱特征量和环境温度的关系再结合测到的阻抗值来估算新能源汽车的动力电池内部温度。然而，这些方式，未考虑电池实时充放电状态对阻抗实测数值的影响，并且，所得到的内部温度实则为电池整体的平均温度，而并不是电池内部的实际温度，电池内部温度估算的精度不高。
发明内容
本公开的提出了一种电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
第一方面，本公开实施例提出电池温度估算方法，所述方法包括：在电池处于离线状态下，根据所述电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系；根据所述电池的形状和尺寸获取所述电池的温度分布模型，结合所述第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，所述第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算。
本公开实施例提出的电池温度估算方法，通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
第二方面，本公开实施例提出电池温度估算装置，所述装置包括：拟合模块，用于在电池处于离线状态下，根据所述电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系；第一确定模块，用于根据所述电池的形状和尺寸获取所述电池的温度分布模型，结合所述第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，所述第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算。
本公开实施例提出的电池温度估算装置，通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
第三方面，本公开实施例提出电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本公开第一方面实施例提出的电池温度估算方法。
本公开实施例提出的电子设备，通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
第四方面，本公开实施例提出计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现：本公开第一方面实施例提出的电池温度估算方法。
本公开实施例提出的计算机可读存储介质，通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本公开一实施例提出的电池温度估算方法的流程示意图；
图2为本公开实施例中第一函数关系的曲线示意图；
图3为本公开实施例中方形电池离散示意图；
图4是本公开另一实施例提出的电池温度估算方法的流程示意图；
图5为本公开实施例中EIS曲线示意图；
图6为本公开实施例中50％荷电状态下导纳随温度的响应曲线示意图；
图7是本公开一实施例提出的电池温度估算方法的流程示意图；
图8为本公开实施例中电池充电过程中温度变化曲线示意图；
图9是本公开一实施例提出的电池温度估计装置的结构示意图；
图10是本公开另一实施例提出的电池温度估计装置的结构示意图；
图11是本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
为了解决相关技术中未考虑电池实时充放电状态对阻抗实测数值的影响，并且，所得到的内部温度实则为电池整体的平均温度，而并不是电池内部的实际温度，电池内部温度估算的精度不高的技术问题，本公开实施例中提供一种电池温度估算方法，通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
图1是本公开一实施例提出的电池温度估算方法的流程示意图。
参见图1，该方法包括：
S101：在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数 关系。
其中，离线状态指电池当前处于测试环境中的状态，或者，也可以为电池处于未充放电的状态，对此不作限制。
在具体执行的过程中，具体是在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系。
在具体执行的过程中，可以确定电池在不同测试温度下对应的导纳的实部，根据不同测试温度，以及对应导纳的实部拟合第一函数关系，其中，第一函数关系用于描述不同的测试温度，电池所对应的导纳的实部之间的对应关系，引入导纳概念简化计算公式，减少计算量，降低对芯片计算能力的需求。
在具体执行的过程中，可以根据不同测试温度、对应的导纳实部，以及Arrhenius公式拟合第一函数关系。
例如，根据Arrhenius公式，有
Figure PCTCN2020117853-appb-000001
其中，A为常数，Ea为活化能，R为通用气体常数，导纳的实部与温度的关系可表示为G′＝Ae bT，根据测试数据进行拟合，可得到参数A＝0.8976，b＝0.02358，参见图2，图2为本公开实施例中第一函数关系的曲线示意图。
S102：根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算。
在该实施例中，在根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系时，可以对第一函数关系进行积分处理，并根据温度分布模型，结合积分处理后第一函数关系确定电池的第二函数关系。
其中，温度分布模型用于描述电池内部不同的位置的温度，和电池内部最高温度，以及电池表面温度之间的对应关系。
在具体执行的过程中，可以根据一维稳态导热方程，确定不同的位置的温度T(x)与电池内部最高温度以及电池表面温度的函数关系并作为温度分布模型，例如，
Figure PCTCN2020117853-appb-000002
Figure PCTCN2020117853-appb-000003
其中，T max表示电池内部最高温度，T 0表示电池表面温度，x表示电池内部不同的位置,h为电池厚度，Φ为电池当前热流量，λ为电池导热系数。
其中，电池的形状可以例如为规则或者不规则形状，电池的形状可以例如为六面体形 状，本公开实施例中以电池的形状为方形进行示例，对此不作限制。
作为一种示例，可以将方形的电池视为沿电池厚度的方向离散的多个电池片所构成，多个电池片例如为N个电池片，N为大于或者等于2的正整数，可以预先将电池沿厚度方向离散为N个电池片，参见图3，图3为本公开实施例中方形电池离散示意图，沿厚度方向将该方形电池离散为N个电池片，各电池片可以对应于x坐标轴上的一个相应的位置，多个相应的位置，即可以对应于上述温度分布模型T(x)中的x。
在具体执行的过程中，在上述根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系时，还可以对第一函数关系进行积分处理，并根据温度分布模型，结合积分处理后第一函数关系确定电池的第二函数关系。
作为一种示例，上述步骤中第一函数关系测得的导纳的实部，应为电池整体的导纳的实部的叠加，有
Figure PCTCN2020117853-appb-000004
其中，k∈[0,∞]，T k表示第k个电池片对应的温度，T k的具体数值与电池片在电池内部的位置相关，h为电池的厚度值，而后，根据温度分布模型，即T(x)＝f(T max,T 0,x)，不同位置的温度T(x)为内部最高温度以及电池表面温度的函数，其中，T max表示电池内部最高温度，T 0表示电池表面温度，x表示电池内部不同的位置，将T(x)＝f(T max,T 0,x)代入积分处理后第一函数关系
Figure PCTCN2020117853-appb-000005
中，将代入后的函数关系作为第二函数关系，并且使得第二函数关系拟合电池表面温度以及电池导纳，以及电池的内部温度之间的对应关系。
本实施例中，通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
图4是本公开另一实施例提出的电池温度估算方法的流程示意图。
参见图4，该方法包括：
S401：在电池处于离线状态下，确定特征测试频率，特征测试频率属于目标频率范围，在目标频率范围中，电池的阻抗不随电池的荷电状态的变化而变化。
其中，特征测试频率为预先测试得到的，特征测试频率为目标频率范围中的一个频率，在该目标频率范围中电池的阻抗不随电池的荷电状态的变化而变化，该特征测试频率用于对电池进行原位导纳测试。
在具体执行的过程中，在确定特征测试频率的过程中，可以在不同荷电状态下，结合预设频率范围对电池进行电化学阻抗谱测试，并根据测试的结果，从预设频率范围内确定出目标频率范围，以及在不同温度下，结合设定荷电状态测试电池的电化学阻抗谱的响应值，并将响应值转换为对应的导纳，将目标频率范围中，导纳的实部随温度变化最大的频率，确定为特征测试频率，通过基于特征测试频率对电池进行原位导纳测试，能够有效地辅助建立原位导纳测试数据与环境温度数据之间的标准关系，减小估算误差，提高估算精度。
当然，在实际执行过程中，可以通过其它任意可能的方式来确定特征测试频率，比如，还可以采用传统的编程技术(比如模拟法和工程学方法)确定特征测试频率，又比如，还可以遗传学算法和人工神经网络的方法来确定特征测试频率。
其中的预设频率范围可以是由实际的测试经验预先设定的，预设频率范围可以为0.01Hz-1kHz。
作为一种示例，在不同荷电状态下，结合预设频率范围对电池进行电化学阻抗谱测试，根据测试的结果，从预设频率范围内确定出目标频率范围，例如，在室温下(25℃)将容量为50Ah的方形单体电池以0.5C的倍率分别调整荷电状态SOC到0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％后进行电化学阻抗谱(Electrochemical impedance spectroscopy，EIS)测试，预设频率范围为0.01Hz-1kHz，分析测试结果得到阻抗不随荷电状态的变化而变化的频率区间并作为目标频率范围，该目标频率范围为100Hz-1kHz，参见图5，图5为本公开实施例中EIS曲线示意图。
作为一种示例，在不同温度下，结合设定荷电状态测试电池的电化学阻抗谱的响应值，并将响应值转换为对应的导纳，将目标频率范围中，导纳的实部随温度变化最大的频率，确定为特征测试频率，例如，在SOC为50％的荷电状态下，将方形电池置于温度分别为-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的环境下充分静置后，测试不同温度的电化学阻抗谱的响应值，将阻抗的响应值换算为相应的导纳，在上述确定的目标频率范围100Hz-1kHz中确定导纳的实部随温度变化最大的频率，将该频率确定为特征测试频率f 0＝200Hz，参见图6，图6为本公开实施例中50％荷电状态下导纳随温度的响应曲线示意图。
S402：根据特征测试频率，确定电池在不同测试温度下对应的导纳的实部。
作为一种示例，特征测试频率为f 0＝200Hz，在温度为-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃的环境中原位测试电池在充放电状态下的导纳，提取导纳实部G'，而后，触发步骤S403。
S403：根据不同测试温度，以及对应导纳的实部拟合第一函数关系。
S404：根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算。
作为一种示例，上述步骤中第一函数关系测得的导纳的实部，应为电池整体的导纳的实部的叠加，有
Figure PCTCN2020117853-appb-000006
其中，k∈[0,∞]，T k表示第k个电池片对应的温度，T k的具体数值与电池片在电池内部的位置相关，h为电池的厚度值，而后，根据温度分布模型，即T(x)＝f(T max,T 0,x)，不同位置的温度T(x)为内部最高温度以及电池表面温度的函数，其中，T max表示电池内部最高温度，T 0表示电池表面温度，x表示电池内部不同的位置，将T(x)＝f(T max,T 0,x)代入积分处理后第一函数关系
Figure PCTCN2020117853-appb-000007
中，将代入后的函数关系作为第二函数关系，并且使得第二函数关系拟合电池表面温度以及电池导纳，以及电池的内部温度之间的对应关系。
本实施例中，通过基于特征测试频率对电池进行原位导纳测试，能够有效地辅助建立原位导纳测试数据与环境温度数据之间的标准关系，减小估算误差，提高估算精度。通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
图7是本公开一实施例提出的电池温度估算方法的流程示意图。
参见图7，该方法包括：
S701：检测待估算电池目标表面温度，并检测待估算电池的目标导纳。
其中，可以预先在待估算的电池上配置温度传感器，以实时地检测待估算电池目标表面温度，并实时地检测待估算电池的目标导纳。
S702：根据目标表面温度和目标导纳，结合第二函数关系确定待估算电池的内部温度。
在具体执行的过程中，由于是将T(x)＝f(T max,T 0,x)代入积分处理后第一函数关系
Figure PCTCN2020117853-appb-000008
中，将代入后的函数关系作为第二函数关系，且，T max表示电池内部最高温度，T 0表示电池表面温度，则可以结合目标表面温度和目标导纳，代入第二函数关系确定出T max，并将计算得到的T max作为电池内部的实际温度，由此，实现对电池内 部最高温度进行估算。
本公开实施例在具体执行的过程中，实验测试得到的温度与本公开实施例中估算的结果可以参见图8，图8是本公开实施例中电池充电过程中温度变化曲线示意图，4条温度时间曲线分别表示本公开实施例中估算的电池内部温度T est、电池整体等效温度T eq、实际测试的电池内部温度T i以及电池表面温度T 0，相比于电池表面温度以及电池整体等效温度，本公开实施例中估算的电池内部温度更接近实测的电池内部温度。
本实施例中，通过检测待估算电池目标表面温度，并检测待估算电池的目标导纳，根据目标表面温度和目标导纳，结合第二函数关系确定待估算电池的内部温度，考虑了电池内部温度分布，能够精确给出内部最高的温度，用于实车电池内部温度估算，使得电池管理系统可进一步根据内部温度优化电池工作状态，保证电池工作在安全的温度范围，解决易燃易爆隐患，提升电池运行的安全性和可靠性。
图9是本公开一实施例提出的电池温度估计装置的结构示意图。
参见图9，该装置900，包括：
拟合模块901，用于在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系；
第一确定模块902，用于根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算。
在一些实施例中，参见图10，拟合模块901，包括：
第一确定子模块9011，用于在电池处于离线状态下，确定特征测试频率，特征测试频率属于目标频率范围，在目标频率范围中，电池的阻抗不随电池的荷电状态的变化而变化；
第二确定子模块9012，用于根据特征测试频率，确定电池在不同测试温度下对应的导纳；
拟合子模块9013，用于根据不同测试温度，以及对应的导纳拟合第一函数关系。
可选地，一些实施例中，参见图10，装置900还包括：
检测模块903，用于检测待估算电池目标表面温度，并检测待估算电池的目标导纳；
第二确定模块904，用于根据目标表面温度和目标导纳，结合第二函数关系确定待估算电池的内部温度。
在一些实施例中，第一确定子模块9011，具体用于：
在不同荷电状态下，结合预设频率范围对电池进行电化学阻抗谱测试，在根据测试的 结果，从预设频率范围内确定出目标频率范围，并在不同温度下，结合设定荷电状态测试电池的电化学阻抗谱的响应值，并将响应值转换为对应的导纳，以及将目标频率范围中，导纳的实部随温度变化最大的频率，确定为特征测试频率。
在一些实施例中，拟合子模块9013，具体用于：
根据不同测试温度、对应的导纳实部，以及Arrhenius公式拟合第一函数关系。
在一些实施例中，第一确定模块902，具体用于：
对第一函数关系进行积分处理，并根据温度分布模型，结合积分处理后第一函数关系确定电池的第二函数关系。
在一些实施例中，电池的形状为方形。
需要说明的是，前述图1-图8实施例中对电池温度估计方法实施例的解释说明也适用于该实施例的电池温度估计装置900，其实现原理类似，此处不在赘述。
本实施例中，通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
图11是本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
该电子设备1000包括：存储器1001、处理器1002及存储在存储器1001上并可在处理器1002上运行的计算机程序。处理器1002执行程序时实现上述实施例中的电池温度估计方法。
在一种可能的实现方式中，电子设备还包括通信接口1003，用于存储器1001和处理器1002之间的通信。
本实施例中，通过在电池处于离线状态下，根据电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，并根据电池的形状和尺寸获取电池的温度分布模型，结合第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算，能够实现结合电池实时测得的导纳以及表面温度对电池内部温度进行估算，有效提升电池内部温度估算的精度。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上的电池温度估计方法。
需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而 不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

  1. 一种电池温度估算方法，包括：
    在电池处于离线状态下，根据所述电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系；
    根据所述电池的形状和尺寸获取所述电池的温度分布模型，结合所述第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，所述第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算。
  2. 如权利要求1所述的电池温度估算方法，其中，所述根据所述电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系，包括：
    在电池处于离线状态下，确定特征测试频率，所述特征测试频率属于目标频率范围，在所述目标频率范围中，电池的阻抗不随所述电池的荷电状态的变化而变化；
    根据所述特征测试频率，确定电池在不同测试温度下对应的导纳；
    根据所述不同测试温度，以及所述对应的导纳拟合所述第一函数关系。
  3. 如权利要求2所述的电池温度估算方法，其中，所述确定特征测试频率，包括：
    在不同荷电状态下，结合预设频率范围对所述电池进行电化学阻抗谱测试；
    根据测试的结果，从所述预设频率范围内确定出所述目标频率范围；
    在不同温度下，结合设定荷电状态测试所述电池的电化学阻抗谱的响应值，并将所述响应值转换为对应的导纳；
    将所述目标频率范围中，导纳的实部随温度变化最大的频率，确定为所述特征测试频率。
  4. 如权利要求2或3所述的电池温度估算方法，其中，所述根据所述不同测试温度，以及所述对应的导纳拟合第一函数关系，包括：
    根据所述不同测试温度、所述对应的导纳实部，以及Arrhenius公式拟合所述第一函数关系。
  5. 如权利要求1-4任一项所述的电池温度估算方法，其中，所述方法还包括：
    检测所述待估算电池目标表面温度，并检测所述待估算电池的目标导纳；
    根据所述目标表面温度和所述目标导纳，结合所述第二函数关系确定所述待估算电池的内部温度。
  6. 如权利要求1-5任一项所述的电池温度估算方法，其中，所述根据所述电池的形状 和尺寸获取所述电池的温度分布模型，结合所述第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，包括：
    对所述第一函数关系进行积分处理；
    根据所述温度分布模型，结合积分处理后第一函数关系确定电池的第二函数关系。
  7. 如权利要求1-6任一项所述的电池温度估算方法，其中，所述电池的形状为方形。
  8. 一种电池温度估算装置，其中，包括：
    拟合模块，用于在电池处于离线状态下，根据所述电池在不同测试温度下对应的导纳拟合第一函数关系；
    第一确定模块，用于根据所述电池的形状和尺寸获取所述电池的温度分布模型，结合所述第一函数关系确定内部温度与表面温度对应的第二函数关系，所述第二函数关系用于结合电池表面温度以及电池导纳对电池的内部温度进行估算。
  9. 如权利要求8所述的电池温度估算装置，其中，所述拟合模块，包括：
    第一确定子模块，用于在电池处于离线状态下，确定特征测试频率，所述特征测试频率属于目标频率范围，在所述目标频率范围中，电池的阻抗不随所述电池的荷电状态的变化而变化；
    第二确定子模块，用于根据所述特征测试频率，确定电池在不同测试温度下对应的导纳；
    拟合子模块，用于根据所述不同测试温度，以及所述对应的导纳拟合所述第一函数关系。
  10. 如权利要求9所述的电池温度估算装置，其中，所述装置还包括：
    检测模块，用于检测所述待估算电池目标表面温度，并检测所述待估算电池的目标导纳；
    第二确定模块，用于根据所述目标表面温度和所述目标导纳，结合所述第二函数关系确定所述待估算电池的内部温度。
  11. 如权利要求9或10所述的电池温度估算装置，其中，所述第一确定子模块，具体用于：
    在不同荷电状态下，结合预设频率范围对所述电池进行电化学阻抗谱测试；
    根据测试的结果，从所述预设频率范围内确定出所述目标频率范围；
    在不同温度下，结合设定荷电状态测试所述电池的电化学阻抗谱的响应值，并将所述响应值转换为对应的导纳；
    将所述目标频率范围中，导纳的实部随温度变化最大的频率，确定为所述特征测试频率。
  12. 如权利要求8-11任一项所述的电池温度估算装置，其中，所述拟合子模块，具体用于：
    根据所述不同测试温度、所述对应的导纳实部，以及Arrhenius公式拟合所述第一函数关系。
  13. 如权利要求8-12任一项所述的电池温度估算装置，其中，所述第一确定模块，具体用于：
    对所述第一函数关系进行积分处理；
    根据所述温度分布模型，结合积分处理后第一函数关系确定电池的第二函数关系。
  14. 如权利要求8-13任一项所述的电池温度估算装置，其中，所述电池的形状为方形。
  15. 一种电子设备，包括：
    存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的电池温度估算方法。
  16. 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行实现如权利要求1-7中任一项所述的电池温度估算方法。
PCT/CN2020/117853 2019-09-29 2020-09-25 电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质 WO2021057917A1 (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022519442A JP7379679B2 (ja) 2019-09-29 2020-09-25 電池温度推定方法、装置、電子機器、及び記憶媒体
EP20870190.4A EP4024069A4 (en) 2019-09-29 2020-09-25 BATTERY TEMPERATURE ESTIMATION METHOD AND DEVICE, ELECTRONIC DEVICE AND STORAGE MEDIA
US17/764,340 US11846675B2 (en) 2019-09-29 2020-09-25 Battery temperature estimation method and apparatus, electronic device, and storage medium
KR1020227011623A KR20220057614A (ko) 2019-09-29 2020-09-25 배터리 온도를 추정하는 방법 및 장치, 전자 디바이스, 및 저장 매체

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910935416.5 2019-09-29
CN201910935416.5A CN112578298B (zh) 2019-09-29 2019-09-29 电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021057917A1 true WO2021057917A1 (zh) 2021-04-01

Family

ID=75111213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2020/117853 WO2021057917A1 (zh) 2019-09-29 2020-09-25 电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11846675B2 (zh)
EP (1) EP4024069A4 (zh)
JP (1) JP7379679B2 (zh)
KR (1) KR20220057614A (zh)
CN (1) CN112578298B (zh)
WO (1) WO2021057917A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112994585B (zh) * 2021-04-01 2023-07-21 安徽江淮汽车集团股份有限公司 电机的控制方法、电机和可读存储介质
CN114184964B (zh) * 2021-12-08 2023-08-29 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种电芯内部温度分布的评估方法及装置
CN113945302B (zh) * 2021-12-20 2022-03-08 中创新航科技股份有限公司 一种电池内部温度的确定方法及其确定装置
CN114720890B (zh) * 2022-03-23 2023-04-21 四川大学 一种基于宽频阻抗谱的锂电池内部温度估计方法
CN116429280A (zh) * 2023-06-13 2023-07-14 广汽埃安新能源汽车股份有限公司 一种动力电池整包温度确定方法及装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160103184A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Denso Corporation Battery state estimation apparatus
CN105510843A (zh) * 2016-01-08 2016-04-20 北京北交新能科技有限公司 一种锂离子电池的低温频域电-热模型的构建方法
CN106289566A (zh) * 2016-07-19 2017-01-04 清华大学 一种基于电化学阻抗对二次电池内部温度估算的方法
CN106842050A (zh) * 2017-01-24 2017-06-13 中国电力科学研究院 一种电池温度预测方法及装置
CN107192952A (zh) * 2017-03-31 2017-09-22 中国电力科学研究院 一种电池内部温度检测方法和装置
JP2018037332A (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 トヨタ自動車株式会社 電池温度の推定方法
CN109425833A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 丰田自动车株式会社 温度推定装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6137269A (en) * 1999-09-01 2000-10-24 Champlin; Keith S. Method and apparatus for electronically evaluating the internal temperature of an electrochemical cell or battery
CN100440614C (zh) 2007-01-26 2008-12-03 清华大学 一种实时估计镍氢动力电池内外温差的方法
JP2010135075A (ja) * 2008-12-02 2010-06-17 Calsonic Kansei Corp 組電池の温度推定方法及び装置
JP2010243481A (ja) * 2009-03-18 2010-10-28 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 二次電池の温度に関する状態を判定する方法、判定装置および判定プログラム
CN102576914B (zh) * 2009-10-14 2014-10-29 株式会社日立制作所 电池控制装置以及电动机驱动系统
JP2013118724A (ja) * 2011-12-01 2013-06-13 Toyota Motor Corp 制御装置および制御方法
US10230137B2 (en) * 2012-05-23 2019-03-12 The Regents Of The University Of Michigan Estimating core temperatures of battery cells in a battery pack
US9880061B2 (en) 2013-06-14 2018-01-30 Hrl Laboratories, Llc Methods and apparatus for sensing the internal temperature of an electrochemical device
JP6200359B2 (ja) * 2014-03-20 2017-09-20 古河電気工業株式会社 二次電池内部温度推定装置および二次電池内部温度推定方法
JP5768160B1 (ja) * 2014-04-16 2015-08-26 エスペック株式会社 二次電池容量評価方法および評価装置
JP2016167420A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 富士重工業株式会社 車載二次電池の温度制御装置
CN104865534B (zh) 2015-04-29 2017-12-26 同济大学 一种单体电池内部温度估计方法
CN104882643A (zh) * 2015-05-18 2015-09-02 北京波士顿动力电池有限公司 一种表征硬包装类电池内部温度稳定性和动态变化的方法
CN107219021B (zh) * 2016-03-22 2020-10-16 罗伯特·博世有限公司 一种用于检测电池温度的方法和装置
CN106772075B (zh) * 2016-12-09 2019-07-05 同济大学 一种考虑温度梯度的在线电池阻抗模型优化方法
JP6760119B2 (ja) * 2017-02-06 2020-09-23 住友電気工業株式会社 電池温度推定装置、電池温度推定方法及びコンピュータプログラム
CN106872904B (zh) 2017-02-23 2019-02-26 合肥工业大学 基于离散滑模观测器的锂电池内部温度估计方法
JP6826935B2 (ja) * 2017-03-30 2021-02-10 古河電気工業株式会社 二次電池内部温度推定装置および二次電池内部温度推定方法
US10554069B2 (en) * 2017-12-15 2020-02-04 Medtronic, Inc. Medical device temperature estimation
CN109799005A (zh) 2018-12-20 2019-05-24 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 电池内部温度估计方法、装置、系统和车辆
CN109921111B (zh) 2019-03-14 2020-08-04 上海大学 一种锂离子电池内部温度估测方法及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160103184A1 (en) * 2014-10-09 2016-04-14 Denso Corporation Battery state estimation apparatus
CN105510843A (zh) * 2016-01-08 2016-04-20 北京北交新能科技有限公司 一种锂离子电池的低温频域电-热模型的构建方法
CN106289566A (zh) * 2016-07-19 2017-01-04 清华大学 一种基于电化学阻抗对二次电池内部温度估算的方法
JP2018037332A (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 トヨタ自動車株式会社 電池温度の推定方法
CN106842050A (zh) * 2017-01-24 2017-06-13 中国电力科学研究院 一种电池温度预测方法及装置
CN107192952A (zh) * 2017-03-31 2017-09-22 中国电力科学研究院 一种电池内部温度检测方法和装置
CN109425833A (zh) * 2017-08-24 2019-03-05 丰田自动车株式会社 温度推定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022550125A (ja) 2022-11-30
CN112578298A (zh) 2021-03-30
EP4024069A4 (en) 2022-10-26
JP7379679B2 (ja) 2023-11-14
EP4024069A1 (en) 2022-07-06
US20220357399A1 (en) 2022-11-10
CN112578298B (zh) 2022-03-15
US11846675B2 (en) 2023-12-19
KR20220057614A (ko) 2022-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021057917A1 (zh) 电池温度估算方法、装置、电子设备及存储介质
JP6145824B2 (ja) 電池診断装置および電池診断方法
Yang et al. Extreme learning machine-based thermal model for lithium-ion batteries of electric vehicles under external short circuit
US10539621B2 (en) Method and apparatus for identifying a battery model
WO2018113773A1 (zh) 一种电池微短路的检测方法及装置
JP6656383B2 (ja) バッテリーセルの性能テスト装置及び方法
CN109143108A (zh) 一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池soh的估计方法
WO2021143592A1 (zh) 电池等效电路模型的建立方法、健康状态估算方法及装置
CN112964991A (zh) 电池内部温度信息处理方法、计算机设备和存储介质
WO2021258472A1 (zh) 一种基于容量估计的单体电池漏电或微短路定量诊断方法
CN111062137A (zh) 一种锂离子电池性能预测模型及其构建方法和应用
CN116027199B (zh) 基于电化学模型参数辨识检测电芯全寿命内短路的方法
WO2018112818A1 (zh) 一种电池循环寿命的快速预测方法及其快速预测装置
WO2023231356A1 (zh) 一种基于光纤光栅传感器的锂离子电池荷电状态估计方法
TW202242435A (zh) 電池管理裝置、電力系統
Chang et al. Micro-fault diagnosis of electric vehicle batteries based on the evolution of battery consistency relative position
Cuadras et al. Entropy generation model to estimate battery ageing
Jia et al. Data-driven short circuit resistance estimation in battery safety issues
Liu et al. Internal short circuit diagnosis of lithium-ion battery based on mechanism model and deep learning
CN116400247B (zh) 电池软短路故障的确定方法及装置
Han et al. Modeling for lithium-ion battery used in electric vehicles
Cai et al. D-ukf based state of health estimation for 18650 type lithium battery
Bi et al. Automatic estimation of parameters of a reduced order electrochemical model for lithium-ion batteries at the beginning-of-life
CN114089193A (zh) 电池的温度和负极电位在线估计方法、装置和计算机设备
JP7103105B2 (ja) 二次電池の寿命予測方法及びその装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20870190

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022519442

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227011623

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020870190

Country of ref document: EP

Effective date: 20220331