电池温度估算方法、电子设备及存储介质

技术领域

本申请的实施例涉及电池温度估算技术领域，特别涉及一种电池温度估算方法、电子设备及存储介质。

背景技术

锂离子电池模组是由多个单体电池组装形成的，其体积和质量相对于单体电池而言均扩大了很多倍。因此在锂离子电池模组使用过程中，电池模组的发热问题也需要着重考虑。由于电池模组的组装形式不同，每个单体电池之间不论是在连接关系上还是在电量的使用上均存在差异，正是这种差异导致每个单体电池的个体发热情况不同。因此如何对电池在使用过程中进行预测和估计成了一大难题。而现有技术中，通过在电池模组中均匀安装多个传感器用于检测电池模组的温度分布情况进而推算出单体电池的温度情况，该方案无法对单体电池进行全面的估算和预测，容易出现遗漏。

发明内容

本申请的实施例提供一种电池温度估算方法、电子设备及存储介质，以解决现有技术中通过传感器获得对电池温度进行估算容易发送遗漏的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：

第一方面，提供了一种电池温度估算方法，包括：

根据电池的不同工况建立等效热模型；

根据电池温度的变化对所述等效热模型中的等效热熔和等效热阻进行拟合修正；

根据修正后的所述等效热模型获得所述电池的温度。

结合第一方面，所述的根据电池的不同工况建立等效热模型的方法包括如下步骤：

获取电池温度和工况温度，将所述电池温度减去所述工况温度，得到温度差；

将所述温度差除以等效热阻，得到温度商；

将所述电池的产热减去所述温度商，得到产热差；

将所述电池温度取微分后与等效热熔相乘并与所述产热差联立方程，得到等效热模型；

其中，所述等效热阻为所述电池与所述工况之间的热阻；所述等效热熔为所述电池与所述工况之间的热熔值。

结合第一方面，所述工况包括电池与环境、电池与冷板以及电池与单体之间的散热工况中的一种或多种。

结合第一方面，所述的根据电池温度的变化对所述等效热模型中的等效热熔和等效热阻进行拟合修正的方法包括如下步骤：

将第一修正系数与所述等效热熔相加，得到第一修正值；

将第二修正系数与所述第一修正值相乘，获得第二修正值；

将第三修正系数与所述工况温度相加，获得第三修正值；

将第四修正系数与所述等效热阻相加，获得第四修正值；

将所述第二修正值、所述第三修正值和所述第四修正值代入所述等效热模型中；

根据所述电池温度变化和所述等效热模型求解出所述第一修正系数、所述第二修正系数、所述第三修正系数和所述第四修正系数的值；

根据所述第一修正系数、所述第二修正系数、所述第三修正系数和所述第四修正系数的值修正所述等效热熔模型。

结合第一方面，所述的将所述第二修正值、所述第三修正值和所述第四修正值代入所述等效热模型中的方法包括如下步骤：

将所述第二修正值替换所述等效热熔模型中的所述等效热熔；

将所述第三修正值替换所述等效热熔模型中的所述工况温度；

将所述第四修正值替换所述等效热熔模型中的所述等效热阻。

结合第一方面，所述电池的产热获取方法包括如下步骤：

根据不同温度下所述电池的SOC-OCV测试曲线，拟合得到温熵系数；

根据所述电池的电流、电压、环境温度和所述温熵系数计算获得产热；

其中，产热计算公式为：

其中，Q

结合第一方面，所述的根据所述电池温度的变化和所述等效热模型求解出所述第一修正系数、所述第二修正系数、所述第三修正系数和所述第四修正系数的值方法包括如下步骤：

将所述电池分别静置于不同所述工况下获得所述电池温度的变化量；

根据所述电池温度的变化量计算获得所述电池在不同所述工况下的所述等效热熔和所述等效热阻；

根据计算获得的所述等效热熔和所述等效热阻与所述等效热模型进行联立，求解出所述第一修正系数、所述第二修正系数、所述第三修正系数和所述第四修正系数的值。

结合第一方面，所述的根据所述电池温度的变化量计算获得所述电池在不同所述工况下的所述等效热熔和所述等效热阻的方法包括：

将所述电池温度的变化量通过递推最小二乘法进行计算，获得不同所述工况下的所述等效热熔和所述等效热阻。

第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如第一方面所述的电池温度估算方法。

第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面所述的电池温度估算方法。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本申请的一种电池温度估算方法，包括：根据电池的不同工况建立等效热模型；根据电池温度的变化对等效热模型中的等效热熔和等效热阻进行拟合修正；根据修正后的等效热模型获得电池的温度。本申请提供的估算方法能够在线对处于不同工况和多种散热条件下的电池模组进行检测，并根据检测结果估算出单个电池的温度情况。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的方法流程结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下通过实施例来阐述本申请的具体实施方式：

如图1所示，本申请提供了一种电池温度估算方法，包括：

S1：根据电池的不同工况建立等效热模型；

获取电池温度和工况温度，将电池温度减去工况温度，得到温度差；

将温度差除以等效热阻，得到温度商，等效热阻为电池与工况之间的热阻；

将电池的产热减去温度商，得到产热差；

将电池温度取微分后与等效热熔相乘并与产热差联立方程，得到等效热模型；

因此，等效热模型通过公式表达为：

其中，C

其中，等效热熔为电池与工况之间的热熔值，等效总热熔为不同工况下多个等效热熔的和，等效总热阻为不同工况下多个等效热阻的和，等效总温度为不同工况下多个等效温度的和。

本申请中的工况包括电池与环境、电池与冷板以及电池与单体之间的散热工况，每个工况下电池的散热情况均不相同，并且在不同工况下包括各种使用场景如WLTC、恒流和脉冲等场景。

在本申请中，电池的产热获取方法包括如下步骤：

根据不同温度下电池的SOC-OCV测试曲线，拟合得到温熵系数；

根据电池的电流、电压、环境温度和温熵系数计算获得产热；

锂离子电池的产热速率基于Bernardi生热模型进行计算，由于电池产热主要是由可逆热与不可逆热组成，因此通过以下公式进行电池的产热计算：

其中，Q

需要说明的是，在本申请中将电池模组中的每个单体当成质点进行考虑，电池的温度即为整个电池的平均温度，忽略电池内部与表面的温差。

S2：根据电池温度的变化对等效热模型中的等效热熔和等效热阻进行拟合修正；

设定第一修正系数为B；第二修正系数为A；第三修正系数为C；第四修正系数为D；

将第一修正系数B与等效热熔相加，得到第一修正值；

将第二修正系数A与第一修正值相乘，获得第二修正值；

将第三修正系数C与工况温度相加，获得第三修正值；

将第四修正系数D与等效热阻相加，获得第四修正值；

将第二修正值、第三修正值和第四修正值代入等效热模型中；

将第二修正值替换等效热熔模型中的等效热熔；

将第三修正值替换等效热熔模型中的工况温度；

将第四修正值替换等效热熔模型中的等效热阻；

经过替换修正系数后等效热熔模型的公式记为：

进一步的，将

其中，C

根据电池温度变化和等效热模型求解出第一修正系数B、第二修正系数A、第三修正系数C和第四修正系数D的值；

将电池分别静置于不同工况下获得电池温度的变化量；

根据电池温度的变化量计算获得电池在不同工况下的等效热熔和等效热阻；

将电池温度的变化量通过递推最小二乘法进行计算，获得不同工况下的等效热熔和等效热阻；

具体的工况测试步骤为：

1)在只考虑对环境的散热情况，基于公式：

通过建立与环境之间的等效热容与等效热阻，计算对环境的散热。式中C

2)在只考虑对冷板的散热情况，基于公式：

通过建立与冷板之间的等效热容与等效热阻，计算对冷板的散热。式中C

3)在只考虑邻近单体的散热情况，基于公式：

通过建立与邻近单体之间的等效热容与等效热阻，计算对邻近单体的散热。式中C

根据不同散热情况对电池温度造成的影响，对不同散热工况进行单独测试，从而对参数进行辨识。

11)在环境下的散热测试，将电池静置在不同环境温度下，并且，电池无产热，计算电池与环境之间的等效热参数。其中，温度包括-45～55℃，并且包括但不限于：-45℃、-40℃、-35℃、-30℃、-25℃、-20℃、-15℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃和55℃。

通过递推最小二乘法，对环境散热条件下的温度结果进行递推，标识获得环境散热条件下的第一等效热容C

12)在冷板下的散热测试，将电池静置在冷板系统下，并且，电池无产热，计算电池与冷板之间的等效热参数。其中，温度包括-45～55℃，并且包括但不限于：-45℃、-40℃、-35℃、-30℃、-25℃、-20℃、-15℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃和55℃；流量包括：6L/min、7L/min、8L/min、9L/min、10L/min、11L/min、12L/min、13L/min、14L/min和15L/min。

通过递推最小二乘法，对冷板系统条件下的温度结果进行递推，标识获得环境散热条件下的第二等效热容C

13)在邻近单体散热测试，由于在测试电池单体的散热时，需要将电池模组放置在环境中，因此散热情况包含了环境散热和电池邻近单体间的传热，因此为了将电池单体间的传热计算出来，需要剔除环境散热部分的数据。

因此，首先通过递推最小二乘法对所获得的混合温度结果进行递推，辨识出在混合条件下的第三等效热熔C

根据上述计算获得各条件下的等效热熔和等效热阻，结合等效热模型可得：

等效总热熔：C

等效总热阻：

等效总温度：

基于上述计算过程，递推最小二乘法的计算过程为：

针对电池不同采样点的温度，设定：参数矩阵w(n)，数据矩阵x(n)，协方差矩阵P，增益矩阵K，y(n)为当前时刻的温度值，λ是遗忘因子；

首先进行初始化w(0)＝0，P(0)＝δ

其中，δ为极小的正数，例如1*e

进一步的，∈(n)＝y(n)-w

w(n)＝w(n-1)+K(n)∈

其中，x

通过对参数矩阵的不断更新迭代，辨识出热物性参数的真值。

根据计算获得的等效热熔和等效热阻与等效热模型进行联立，求解出第一修正系数B、第二修正系数A、第三修正系数C和第四修正系数D的值。

根据第一修正系数B、第二修正系数A、第三修正系数C和第四修正系数D的值修正等效热熔模型；

S3：根据修正后的等效热模型获得电池的温度；

通过对每个电池的温度进行计算即可估算出电池模组的温度，进而得出电池的最高温度和最低温度。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于当执行计算机程序时，实现如上述的电池温度估算方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质上存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现如上述的电池温度估算方法。

以上对本申请实施例所提供的一种电池温度估算方法、电子设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。