动力电池及其温度控制方法、装置、设备、介质及车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，具体涉及一种动力电池及其温度控制方法、装置、设备、介质及车辆。

背景技术

动力电池一般指为电动汽车提供动力来源的电源，作为电动汽车的核心组件，其对车辆的影响是无疑是巨大的，具体来说，如果动力电池的温度过高，则有可能发生危险，例如爆炸、起火，又或者在充电时因为电池温度过高从而影响充电效率，如果动力电池的温度过低，则会直接影响其可用能量，简单来说，即在温度过低的情况下电动汽车的续航里程会缩短，另外，无论温度过高还是温度过低，都会影响动力电池的使用寿命。

以方壳电芯组成的动力电池为例，为了满足电池在高效率充电的情况下的散热需求，提出了电芯侧面冷却的液冷板方案，大大缓解了电芯的散热压力，但是其仍然存在的问题是随着电芯排布阵列数的增加，侧面液冷板长宽比增大，导致液冷板呈长条状，液冷板内的流路设计受到液冷板长宽尺寸限制，随着液冷板长度的增加，液冷板进水端和出水端的温差无法避免的增大，对电芯的温度场均匀性极为不利；另外，在某些项目方案中，为了获取足够的散热能力，甚至需要在电芯侧面布置液冷板进行冷却之外，在电芯底部同样布置液冷板，也会造成一定的温差，在二者的综合作用下，不同区域的电芯的温度产生较大差异，部分区域的电芯的温度过高，最终对动力电池的充放电性能、循环寿命产生恶劣影响。

发明内容

为了解决上述技术问题或至少部分解决上述技术问题，本公开提供了一种动力电池及其温度控制方法、装置、设备、介质及车辆。

第一方面，本公开提供了一种温度控制方法，应用于由多电芯组成的动力电池，所述方法包括：

获取动力电池的全局电芯温场信息；

根据所述全局电芯温场信息确定实际温度大于温度阈值的目标电芯；其中，所述温度阈值为所述动力电池的工作温度上限值；

控制预设的终端设备对所述目标电芯设置预设的相变材料，降低所述目标电芯的温度。

可选地，所述控制预设的终端设备对所述目标电芯设置预设的相变材料，包括：

基于所述目标电芯的充电特性，确定所述目标电芯的目标温度的第一下限阈值和第一上限阈值；

根据所述目标温度的第一下限阈值和第一上限阈值确定相变温度区间为第二下限阈值和第二上限阈值的相变材料；

控制预设的终端设备将所述相变材料设置于所述目标电芯的预设侧面；

其中，所述第一下限阈值小于所述第一上限阈值，所述第二下限阈值小于所述第二上限阈值，所述第二下限阈值大于所述第一下限阈值，所述第二上限阈值小于所述第一上限阈值。

可选地，所述控制预设的终端设备将所述相变材料设置于所述目标电芯的预设侧面之前，还包括：

将所述目标电芯基于所述预设侧面划分为预设数量的子区域；

针对所述目标电芯，确定目标子区域；所述目标子区域的实际温度大于所述温度阈值的体积大于体积阈值，和/或所述目标子区域的实际温度大于所述第二上限阈值的体积大于所述体积阈值；

和/或，

所述控制预设的终端设备将所述相变材料设置于所述目标电芯的预设侧面，包括：

控制预设的终端设备将所述相变材料设置于所述目标电芯的预设侧面的目标子区域处。

可选地，所述针对所述目标电芯，确定目标子区域之后，还包括：

根据所述目标子区域的实际温度、所述目标子区域的质量以及所述目标子区域的比热容，确定散热热量；所述散热热量为将所述目标子区域的实际温度降低至所述第一上限阈值和/或所述第二上限阈值所需的散热热量；

根据所述散热热量确定吸收所述散热热量所需的相变材料的质量。

可选地，所述根据所述散热热量确定吸收所述散热热量所需的相变材料的质量，包括：

获取所述相变材料在所述目标电芯的使用周期内的储热衰减率；

根据所述储热衰减率与所述相变材料的初始比热容的乘积，确定所述相变材料在所述目标电芯达到使用周期后的等效比热容；

根据所述散热热量和所述等效比热容的比值，确定吸收所述散热热量所需的相变材料的质量。

第二方面，本公开还提供了一种动力电池温度控制装置，应用于由多电芯组成的动力电池，包括：

温场确认模块，其被配置成用于获取动力电池的全局电芯温场信息；

目标电芯确认模块，其被配置成用于根据所述全局电芯温场信息确定实际温度大于温度阈值的目标电芯；其中，所述温度阈值为所述动力电池的工作温度上限值；

材料设置模块，其被配置成用于控制预设的终端设备，对所述目标电芯设置预设的相变材料，降低所述目标电芯的温度。

第三方面，本公开还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；

所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行第一方面中任一项所述方法的步骤。

第四方面，本公开还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程序或指令，所述程序或指令使计算机执行第一方面中任一项所述方法的步骤。

第五方面，本公开还提供了一种动力电池，所述动力电池包括第二方面所述的动力电池温度控制装置。

第六方面，本公开还提供了一种车辆，包括第二方面所述的动力电池温度控制装置，或包括第三方面所述的电子设备，或包括第五方面所述的动力电池。

本公开提供的温度控制方法，通过获取动力电池的全局电芯温场信息，根据全局电芯温场信息确定实际温度大于温度阈值的目标电芯，控制预设的终端设备对目标电芯设置预设的相变材料，针对温度过高的目标电芯设置的相变材料可以吸收目标电芯的热量，降低目标电芯温度，进而，将目标电芯的温度降低后，实现了均衡动力电池各个电芯之间的温度差异，也降低了动力电池整体的温度，由于动力电池的温度控制在一定的区间内，因此能够保证动力电池的充放电性能，提升循环寿命。

附图说明

图1为本公开实施例提供的一种温度控制方法流程示意图；

图2为图1示出的方法中，S103的细化流程图；

图3为本公开实施例提供的对目标电芯进行子区域划分的示意图；

图4为本公开实施例提供的一种对目标电芯设置相变材料的示意图；

图5为本公开实施例提供的另一种对目标电芯设置相变材料的示意图；

图6为本公开实施例提供的一种动力电池温度控制装置结构示意图；

图7为本公开实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合附图对本公开实施例提供的动力电池及其温度控制方法、装置、设备、介质及车辆进行示例性说明。

图1为本公开实施例提供的一种动力电池温度控制方法流程示意图，应用于由多电芯组成的动力电池，该方法包括：

S101：获取动力电池的全局电芯温场信息。

S102：根据全局电芯温场信息确定实际温度大于温度阈值的目标电芯。

其中，温度阈值为动力电池的工作温度上限值。

S103：控制预设的终端设备，对目标电芯设置预设的相变材料，降低目标电芯的温度。

全局电芯温场信息表示动力电池的温度分布，具体地，即动力电池每个位置或区域的温度。

动力电池一些工况中，例如短时间内的高功率充电或高功率工作时会产生大量的热量，本公开实施例以高功率充电过程为例，例如高功率充电场景可以是充电速率为4C对应的场景，其中C表示动力电池充放电的倍率，4C可以表示动力电池在四小时内完成完全充放电的电流值强度，此时的电流值强度会特别高，进而产生大量的热量，如果不将短时间内产生的大量热量及时从动力电池中散出，则会严重影响动力电池的充电速率，甚至因温度过高而发生危险，在由多电芯组成的动力中，每个电芯之间的温度同样存在差异，因此需要针对温度过高的单个电芯进行针对性的散热。

相变材料是一种可以在温度不变的情况下通过改变自身的物质状态并且能提供潜热的材料，例如在温度不变的情况下由固态变为液态等等。

具体而言，可以通过CFD(计算流体力学)对模拟动力电池在高功率充电过程中的全局电芯温场进行分析，确定动力电池的温度分布，温度分布是指动力电池各个位置的温度高低，例如可以包括温度值以及温度值对应的位置。通过温度分布可以确定模拟充电过程中的实际温度大于温度阈值的目标电芯，温度阈值可以是动力电池的适宜工作温度上限值，动力电池在某种SOC下在高功率充电的过程中存在适宜的温度区间，例如25℃-45℃，如果实际温度高于45℃或低于25℃，则会影响动力电池的充电效率，SOC(state of charge)表示剩余电量，由于在充电过程中会产生大量的热量，因此本公开实施例中设置的温度阈值为动力电池适宜工作温度的上限值，需要说明的是，同样可以额外设置动力电池的适宜工作温度下限值作为第二个温度阈值，但是为了描述简洁，在此不再过多赘述。在确定出实际温度大于温度阈值的目标电芯后，可以控制预设的终端设备，针对目标电芯设置预设的相变材料。在一些其他的实施方式中，还可以通过人工的方式针对目标电芯设置预设的相变材料。通过相变材料吸收目标电芯在充电过程中产生的热量，降低目标电芯的温度，降低温度过高的电芯与其他电芯之间的温差，在目标电芯的温度降低之后，动力电池的整体温度随之降低，实现了降低动力电池的温度。

本公开实施例提供的温度控制方法，通过获取动力电池的全局电芯温场信息，根据全局电芯温场信息确定实际温度大于温度阈值的目标电芯，控制预设的终端设备对目标电芯设置预设的相变材料，针对温度过高的目标电芯设置的相变材料可以吸收目标电芯的热量，降低目标电芯温度，进而，将目标电芯的温度降低后，实现了均衡动力电池各个电芯之间的温度差异，也降低了动力电池整体的温度，由于动力电池的温度控制在一定的区间内，因此能够保证动力电池的充放电性能，提升循环寿命。

图2为图1示出的方法中，S103的细化流程图，在一些实施方式中，S103可以包括：

S201：基于目标电芯的充电特性，确定目标电芯的目标温度的第一下限阈值和第一上限阈值。

S202：根据目标温度的第一下限阈值和第一上限阈值确定相变温度区间为第二下限阈值和第二上限阈值的相变材料。

S203：控制预设的终端设备将相变材料设置于目标电芯的预设侧面。

其中，第一下限阈值小于第一上限阈值，第二下限阈值小于第二上限阈值，第二下限阈值大于第一下限阈值，第二上限阈值小于第一上限阈值。

在本公开中，目标电芯的充电特性表示目标电芯的适宜工作温度区间，例如目标电芯在一定SOC下的高功率充电过程中的适宜工作温度区间为25℃-45℃，则25℃-45℃则是该目标电芯的充电特性，25℃可以是第一下限阈值，45℃可以是第一上限阈值。

不同类型相变材料的相变温度区间是不同的，相变温度区间表示相变材料温度发生相变的温度范围区间，在此温度区间内，相变材料会发生相变，进而吸收热量或散发热量。为了保证目标电芯的实际温度处于第一上限阈值和第一下限阈值之间，因此可以选取第一下限阈值小于第一上限阈值，第二下限阈值小于第二上限阈值，第二下限阈值大于第一下限阈值，第二上限阈值小于第一上限阈值的相变温度区间的相变材料，例如选取相变温度区间为35℃-40℃的相变材料，然后将相变材料设置于目标电芯的预设侧面，以方壳的目标电芯为例，可以选择沿目标电芯厚度方向的两侧大面上或单侧大面上布置片状的相变材料，使其一面与目标电芯的大面紧密贴合，另一面与原有的隔热垫贴合，又或者将相变材料与隔热垫集成为一体布置在电芯间。

当目标电芯的实际温度大于35℃时，相变材料开始吸收目标电芯的热量并发生相变，提供潜热，从而将目标电芯的热量转移到相变材料，降低目标电芯的温度，并且在相变材料完全相变之前，相变材料的温度也会稳定在相变温度范围之内。

基于目标电芯的充电特性选取特定的相变材料，可以使目标电芯的实际温度保持在适宜工作温度区间内，从而保证充电速率，提升动力电池的循环寿命。

在一些实施方式中，S203之前，还包括：

将目标电芯基于预设侧面划分为预设数量的子区域。

针对目标电芯，确定目标子区域；目标子区域的实际温度大于温度阈值的体积大于体积阈值，和/或目标子区域的实际温度大于第二上限阈值的体积大于体积阈值。

具体而言，为了更加精确地确定目标电芯的温度分布以及对目标电芯进行更加针对性地散热，可以将目标电芯基于预设侧面划分为面积相等或不相等的多个子区域，图3为本公开实施例提供的对目标电芯进行子区域划分的示意图，将目标电芯划分为多个子区域实际上就是将目标电芯划分为多个体积相等或不相等的立方体，针对目标电芯，可以确定出实际温度大于温度阈值的体积大于体积阈值的目标子区域，例如某一个子区域的实际温度大于温度阈值，但是只有10％体积的实际温度大于温度阈值，而体积阈值为80％，那么可以确定实际温度大于温度阈值的体积小于体积阈值，不确定为目标子区域，又例如某一个子区域的实际温度大于温度阈值，而且有90％的体积的实际温度大于温度阈值，那么可以确定实际温度大于温度阈值的体积大于体积阈值，则确定为目标子区域，例如图3中111对应的区域为实际温度大于温度阈值的体积大于体积阈值的子区域，112对应的区域为实际温度大于第二上限阈值的体积大于体积阈值的目标子区域，113对应的区域为非目标子区域。分别将实际温度大于温度阈值的体积大于体积阈值和/或实际温度大于第二上限阈值的体积大于体积阈值的目标子区域确定出之后，全部的目标子区域即为最终的目标子区域。

通过上述方法，可以对目标电芯进行更加细致的划分，确定出温度过高的子区域。

在一些实施方式中，针对目标电芯，确定目标子区域之后，还包括：

根据目标子区域的实际温度、目标子区域的质量以及目标子区域的比热容确定散热热量；所述散热热量为将目标子区域的实际温度降低至第一上限阈值和/或第二上限阈值所需的散热热量。

根据散热热量确定吸收散热热量所需的相变材料的质量。

在确定出目标子区域之后，可以确定散热热量，散热热量的确定方法可以是根据目标子区域的比热容来确定，例如某个目标子区域的实际温度为55℃，质量为1kg，比热容1000j/(kg×℃)，即该目标子区域每降低1℃需要释放1000焦耳的热量，如果要将其实际温度降低至温度阈值45℃(或以下)，那么可以确定出该目标子区域至少需要释放10000j的热量，假设相变材料在完全相变的比热容为10000j/(kg×℃)，即每千克相变材料完全相变后可以吸收1000j的热量且保持温度不变，那么则需要质量为1kg的相变材料。在本公开实施例中，需要分别确定将实际温度大于温度阈值的体积大于体积阈值的目标子区域的实际温度降低至第一上限阈值(或以下)的第一部分散热热量，和将实际温度大于第二上限阈值的体积大于体积阈值的目标子区域的实际温度降低至第二上限阈值(或以下)的第二部分散热热量，上述两部分散热热量的总和为总的散热热量，即上述散热热量，根据此总的散热热量确定出相变材料的质量。需要说明的是，本公开实施例中涉及到的所有数值(例如温度、热量、比热容、质量、密度和体积等等)均为举例说明，目的是为了更好地对本公开实施例进行阐述，使本公开实施例更容易理解，在某种情况下，本公开实施例中涉及到的数值可能不一定完全符合实际情况。

通过上述方法，可以保证相变材料可以吸收足够的热量而保证目标电芯的温度不会过高，同时，由于准确地确定出所需相变材料的质量，也不会导致相变材料过多而造成浪费，增加成本。

在一些实施方式中，根据所述散热热量确定吸收所述散热热量所需的相变材料的质量，可以包括：

获取相变材料在目标电芯的使用周期内的储热衰减率。

根据储热衰减率与相变材料的初始比热容的乘积，确定相变材料在目标电芯达到使用周期后的等效比热容。

根据所述散热热量和所述等效比热容的比值，确定吸收散热热量所需的相变材料的质量。

目标电芯的使用周期表示目标电芯的使用时长，即目标电芯能够正常为用户工作的时长，例如目标电芯可以使用八年，那么八年则是该目标电芯的使用周期，在使用周期内，由于相变材料不断的吸收或释放热量，相变材料的储热能力会发生衰减，即等效比热容会发生变化，例如同样的相变材料，在刚投入使用时每kg的相变材料可以吸收10000j的热量而保持温度不变，在使用八年后，每kg的相变材料可能仅能实现吸收8000j的热量而保持温度不变，那么其储热衰减率则为20％。为了更加准确地确定相变材料的用量，避免相变材料在使用时间过长而储热能力衰减后无法吸收足够的热量而导致目标电芯的温度过高，因此考虑根据相变材料在目标电芯达到使用周期后的等效比热容确定相变材料的质量。例如目标电芯需要释放10000j的热量，而相变材料在目标电芯达到使用周期后的储热衰减率为20％，即新相变材料的初始比热容为10000，而目标电芯达到使用周期后相变材料的等效比热容为8000，那么则直接根据目标电芯达到使用周期后的等效比热容确定所需要的相变材料的质量为1.2kg，共需要1.2kg的相变材料。

基于此方法，由于考虑到了相变材料在达到目标电芯的使用周期后的储热衰减而设置了充足的相变材料，因此进一步保证相变材料可以吸收足够的热量而保证目标电芯的温度不会过高，同时，由于准确地确定出所需相变材料的质量，也不会导致相变材料过多而造成浪费，增加成本。

在一些实施方式中，S203可以包括：

将相变材料设置于目标电芯的预设侧面的目标子区域处。

图4为本公开实施例提供的一种对目标电芯设置相变材料的示意图，例如相变材料的质量为0.01kg，可以根据其密度确定出相变材料的体积为0.000024m

图5为本公开实施例提供的另一种对目标电芯设置相变材料的示意图，在另一种实施方式中，虽然确定出了相变材料的质量，但是为了安装过程的简单，因此也可以考虑将相变材料设置于整个预设侧面，而不是针对每个目标子区域单独设置，目标子区域处的相变材料可以在吸收热量之后通过自身的导热作用均匀分散至全部的相变材料，图5中111和112分别表示实际温度大于温度阈值的体积大于体积阈值的目标子区域和实际温度大于第二上限阈值的体积大于体积阈值的目标子区域,113表示非目标区域，图5中填充部分表示相变材料。在一些实施方式中，还可以考虑不再对单个电芯进行划分，直接确定将整个电芯的温度降低至温度阈值所需的热量，然后确定所需的相变材料的质量，进而在目标电芯的预设侧面采取图5中的铺设方法设置相变材料，为了描述简洁，在此不再对此过程做出过多介绍。

将相变材料设置于目标电芯的预设侧面的目标子区域处，可以通过相变材料吸收目标电芯的热量，降低目标电芯的温度，进而降低不同电芯之间的温度差异，降低动力电池整体的温度，保证充电效率，提升动力电池的循环寿命。

在设置相变材料之后，还可以再次通过CFD对模拟动力电池在高功率充电过程中的全局电芯温场进行分析，从而进行验证，如果没有达到预期效果，即动力电池的温度仍然过高，则可以重新确定相变材料的质量，直至验证结果为相变材料的质量能够保证动力电池在高功率充电过程中没有实际温度大于温度阈值的电芯。

图6为本公开实施例提供的一种动力电池温度控制装置结构示意图，该装置应用于由多电芯组成的动力电池，该装置包括：

温场确认模块61，其被配置成用于获取动力电池的全局电芯温场信息。

目标电芯确认模块62，其被配置成用于根据全局电芯温场信息确定实际温度大于温度阈值的目标电芯。

其中，温度阈值为动力电池的工作温度上限值。

材料设置模块63，其被配置成用于控制预设的终端设备对目标电芯设置预设的相变材料，降低目标电芯的温度。

本公开实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；处理器通过调用存储器存储的程序或指令，用于执行上述实施方式提供的任一种方法的步骤，实现对应的有益效果。

图7为本公开实施例提供的电子设备的结构示意图。如图7所示，电子设备包括一个或多个处理器701和存储器702。

处理器701可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

存储器702可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器1001可以运行程序指令，以实现上文的本公开的实施例的方法，和/或者其他期望的功能。在计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。

在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置703和输出装置704，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

该输出装置704可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置704可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图7中仅示出了该电子设备中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。

本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储程序或指令，程序或指令使计算机执行上述实施方式提供的任一种方法的步骤。

在一些实施例中，该计算机可执行指令在由计算机处理器执行时还可以用于执行本公开实施例所提供的上述任一种方法的技术方案，实现对应的有益效果。

本公开实施例还提供了一种动力电池，动力电池包括上述实施例中的动力电池温度控制装置。

本公开实施例还提供了一种车辆，包括上述实施例中的动力电池温度控制装置，或包括上述实施例中的电子设备，或包括上述实施例中的动力电池。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。