动力电池的热管理方法、装置、电子设备和存储介质与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种动力电池的热管理方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。背景技术：2.随着新能源汽车的推广应用，电动汽车在成为重要交通工具的同时，也面临着充电速度、循环寿命以及电池热管理等技术方面的挑战。为了使动力电池达到最佳性能和寿命，需要通过低温加热、高温冷却、均温管理等措施，对动力电池的温升速率和温差进行管控，使其保持在适宜的温度区间内运行。以上提及的温度控制方法都统一体现在热管理策略中。3.目前，大部分电动汽车采用的热管理策略较为单一，仅用基于经验的温度阈值来控制动力电池的加热和冷却，即电池温度低/高于某个温度值即开启加热/冷却，电池温度高/低于某个温度值即开启冷却/加热，这种以温度传感器采集电池温度为主要参数依据的热管理策略，高度依赖模拟信号数字信号采集芯片、传感器精度以及布置形式。传感器测量的温度为电池表面温度，忽略电池内部的实际温度，无法准确地对动力电池进行热管理。技术实现要素：4.鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种动力电池的热管理方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。5.为了解决上述问题，根据本发明实施例的第一方面，公开了一种动力电池的热管理方法，所述方法包括：获取动力电池在预设的荷电状态变化区间的端电压值、电流值和外部温度值；根据所述端电压值、所述电流值、所述外部温度值和所述动力电池的电池参数获得所述动力电池在所述荷电状态变化区间的内部温度值；根据所述外部温度值和所述荷电状态变化区间的时间段生成所述动力电池的外部温升速率，并根据所述内部温度值和所述时间段生成所述动力电池的内部温升速率；将所述外部温升速率和所述内部温升速率进行对比得到比较结果，根据所述比较结果选择所述外部温度值或所述内部温度值对所述动力电池进行热管理。6.可选地，所述根据所述端电压值、所述电流值、所述外部温度值和所述动力电池的电池参数获得所述动力电池在所述荷电状态变化区间的内部温度值，包括：根据所述端电压值、所述电流值、所述外部温度值、所述电池参数中的开路电压值、温度系数、电池体积计算所述动力电池的生热速率；根据所述生热速率、所述电池参数中的平均密度、平均热容、平均热导率、温升速率参数和所述时间段计算所述内部温度值。7.可选地，所述根据所述端电压值、所述电流值、所述外部温度值、所述电池参数中的开路电压值、温度系数、电池体积计算所述动力电池的生热速率，包括：根据计算所述生热速率；其中，q表示所述生热速率，i表示所述电流值，voc表示所述开路电压值，v表示所述端电压值，t表示所述外部温度值，表示所述温度系数，vbat表示所述电池体积。8.可选地，所述根据所述生热速率、所述电池参数中的平均密度、平均热容、平均热导率、温升速率参数和所述时间段计算所述内部温度值，包括：根据计算所述内部温度值；其中，q表示所述生热速率，ρ表示所述平均密度，cp表示所述平均热容，表示所述温升速率参数，tin表示所述内部温度值，t表示所述时间段，λ表示所述平均热导率，δt表示所述内部温度值与所述外部温度值之差。9.可选地，所述根据所述比较结果选择所述内部温度值对所述动力电池进行热管理，包括：当所述比较结果表示所述内部温升速率大于或等于所述外部温升速率时，从所述内部温度值中选择最低内部温度值对所述动力电池进行热管理。10.可选地，所述根据所述比较结果选择所述外部温度值对所述动力电池进行热管理，包括：当所述比较结果表示所述内部温升速率小于所述外部温升速率时，从所述外部温度值中选择最低外部温度值对所述动力电池进行热管理。11.根据本发明实施例的第二方面，还公开了一种动力电池的热管理装置，所述装置包括：电池测量模块，用于获取动力电池在预设的荷电状态变化区间的端电压值、电流值和外部温度值；内温获取模块，用于根据所述端电压值、所述电流值、所述外部温度值和所述动力电池的电池参数获得所述动力电池在所述荷电状态变化区间的内部温度值；温升获取模块，用于根据所述外部温度值和所述荷电状态变化区间的时间段生成所述动力电池的外部温升速率，并根据所述内部温度值和所述时间段生成所述动力电池的内部温升速率；热管理模块，用于将所述外部温升速率和所述内部温升速率进行对比得到比较结果，根据所述比较结果选择所述外部温度值或所述内部温度值对所述动力电池进行热管理。12.可选地，所述内温获取模块，包括：生热速率计算模块，用于根据所述端电压值、所述电流值、所述外部温度值、所述电池参数中的开路电压值、温度系数、电池体积计算所述动力电池的生热速率；内部温度计算模块，用于根据所述生热速率、所述电池参数中的平均密度、平均热容、平均热导率、温升速率参数和所述时间段计算所述内部温度值。13.可选地，所述生热速率计算模块，用于根据计算所述生热速率；其中，q表示所述生热速率，i表示所述电流值，voc表示所述开路电压值，v表示所述端电压值，t表示所述外部温度值，表示所述温度系数，vbat表示所述电池体积。14.可选地，所述内部温度计算模块，用于根据计算所述内部温度值；其中，q表示所述生热速率，ρ表示所述平均密度，cp表示所述平均热容，表示所述温升速率参数，tin表示所述内部温度值，t表示所述时间段，λ表示所述平均热导率，δt表示所述内部温度值与所述外部温度值之差。15.可选地，所述热管理模块，用于当所述比较结果表示所述内部温升速率大于或等于所述外部温升速率时，从所述内部温度值中选择最低内部温度值对所述动力电池进行热管理。16.可选地，所述热管理模块，用于当所述比较结果表示所述内部温升速率小于所述外部温升速率时，从所述外部温度值中选择最低外部温度值对所述动力电池进行热管理。17.根据本发明实施例的第三方面，还公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述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计算机程序时实现第一方面所述的一种动力电池的热管理方法。18.根据本发明实施例的第四方面，还公开了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时实现第一方面所述的一种动力电池的热管理方法。19.与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有如下优点：20.本发明实施例提供的一种动力电池的热管理方案，获取动力电池在预设的荷电状态变化区间的端电压值、电流值和外部温度值，进而根据端电压值、电流值、外部温度值和动力电池的电池参数获得动力电池在荷电状态变化区间的内部温度值。需要说明的是，获得的内部温度值可以为包含最低内部温度值和最高内部温度值的内部温度值范围。然后，将荷电状态变化区间的外部温升速率与内部温升速率进行对比得到比较结果，最终根据比较结果选择内部温度值或者外部温度值对动力电池进行热管理。21.本发明实施例基于对动力电池测量的端电压值、电流值和外部温度值，以及动力电池自身的电池参数，获得动力电池的内部温度值。将外部温升速率和内部温升速率进行对比，根据比较结果选择外部温度值作为温度阈值或者内部温度值作为温度阈值，避免了依据经验设定温度阈值，可以准确地对动力电池进行热管理。附图说明22.图1是本发明实施例的一种动力电池的热管理方法的步骤流程图；23.图2是本发明实施例的一种基于内部温度估计的热管理策略优化方案的流程示意图；24.图3是本发明实施例的一种动力电池的热管理装置的结构框图；25.图4是本发明实施例的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。27.参照图1，示出了本发明实施例的一种动力电池的热管理方法的步骤流程图。该动力电池的热管理方法可以应用于配置有动力电池的新能源汽车。该动力电池的热管理方法具体可以包括如下步骤：28.步骤101，获取动力电池在预设的荷电状态变化区间的端电压值、电流值和外部温度值。29.在本发明的实施例中，根据汽车实际行驶工况，对结合了工况特性和环境参数的相关数据进行识别。通常，复杂的行驶工况体现在动力电池的电流值以及荷电状态(state of charge，简称soc)的变化上。在实际应用中，动力电池的荷电状态保持在亏电状态与满电状态之间。因此，本发明实施例可以设定一个荷电状态变化区间。例如，该荷电状态变化区间为20％至90％。当动力电池的荷电状态处于荷电状态变化区间时，测量动力电池的端电压值、电流值和外部温度值。30.需要说明的是，测量得到的端电压值、电流值和外部温度值并非均为恒定的数值。在实际测量过程中，端电压值、电流值和外部温度值都可以为一个数值范围。也就是说，可以测量得到多个端电压值、电流值和外部温度值。31.步骤102，根据端电压值、电流值、外部温度值和动力电池的电池参数获得动力电池在荷电状态变化区间的内部温度值。32.在本发明的实施例中，基于动力电池的生热特性，可以构建内部温度值的估计模型，进而利用估计模型预估车辆行驶过程中动力电池的实际温度。上述内部温度值的估计模型涉及到端电压值、电流值、外部温度值和动力电池的电池参数。其中，动力电池的电池参数可以由动力电池的供应厂商获得，电池参数可以理解为动力电池的属性。33.步骤103，根据外部温度值和荷电状态变化区间的时间段生成动力电池的外部温升速率，并根据内部温度值和时间段生成动力电池的内部温升速率。34.在本发明的实施例中，分别计算动力电池在荷电状态变化区间的外部温升速率和内部温升速率。其中，外部温升速率由外部温度值和荷电状态变化区间的时间段获得。内部温升速率由内部温度值和荷电状态变化区间的时间段获得。35.步骤104，将外部温升速率和内部温升速率进行对比得到比较结果，根据比较结果选择外部温度值或内部温度值对动力电池进行热管理。36.在本发明的实施例中，在获得外部温升速率和内部温升速率之后，将外部温升速率和内部温升速率进行比较得到比较结果。根据比较结果选择外部温度值作为温度阈值，或者，根据比较结果选择内部温度值作为温度阈值。进而，利用选择的温度阈值对动力电池进行热管理。37.本发明实施例提供的一种动力电池的热管理方案，获取动力电池在预设的荷电状态变化区间的端电压值、电流值和外部温度值，进而根据端电压值、电流值、外部温度值和动力电池的电池参数获得动力电池在荷电状态变化区间的内部温度值。需要说明的是，获得的内部温度值可以为包含最低内部温度值和最高内部温度值的内部温度值范围。然后，将荷电状态变化区间的外部温升速率与内部温升速率进行对比得到比较结果，最终根据比较结果选择内部温度值或者外部温度值对动力电池进行热管理。38.本发明实施例基于对动力电池测量的端电压值、电流值和外部温度值，以及动力电池自身的电池参数，获得动力电池的内部温度值。将外部温升速率和内部温升速率进行对比，根据比较结果选择外部温度值作为温度阈值或者内部温度值作为温度阈值，避免了依据经验设定温度阈值，可以准确地对动力电池进行热管理。39.在本发明的一种优选实施例中，根据端电压值、电流值、外部温度值和动力电池的电池参数获得动力电池在荷电状态变化区间的内部温度值的一种实施方式为，根据端电压值、电流值、外部温度值、电池参数中的开路电压值、温度系数、电池体积计算动力电池的生热速率。然后根据生热速率、电池参数中的平均密度、平均热容、平均热导率、温升速率参数和荷电状态变化区间的时间段计算内部温度值。40.在实际应用中，根据端电压值、电流值、外部温度值、电池参数中的开路电压值、温度系数、电池体积计算动力电池的生热速率时，可以根据如下公式计算生热速率：[0041][0042]其中，q表示生热速率，i表示电流值，voc表示开路电压值，v表示端电压值，t表示外部温度值，表示温度系数，vbat表示电池体积。[0043]在实际应用中，根据生热速率、电池参数中的平均密度、平均热容、平均热导率、温升速率参数和荷电状态变化区间的时间段计算内部温度值时，可以根据如下公式计算内部温度值：[0044][0045]其中，q表示生热速率，ρ表示平均密度，cp表示平均热容，表示温升速率参数，tin表示内部温度值，t表示荷电状态变化区间的时间段，λ表示平均热导率，δt表示内部温度值与外部温度值之差。[0046]在本发明的一种优选实施例中，根据比较结果选择内部温度值对动力电池进行热管理的一种实施方式为，当比较结果表示内部温升速率大于或等于外部温升速率时，从内部温度值中选择最低内部温度值对动力电池进行热管理。也就是说，当内部温升速率大于或等于外部温升速率时，为了避免动力电池内部过热，从内部温度值中选择最低内部温度值作为内部温度阈值。利用内部温度值和内部温度阈值进行动力电池的热管理。例如，将最低内部温度值作为动力电池边充电边加热状态的开启及关闭的阈值。[0047]在本发明的一种优选实施例中，根据比较结果选择外部温度值对动力电池进行热管理的一种实施方式为，当比较结果表示内部温升速率小于外部温升速率时，从外部温度值中选择最低外部温度值对动力电池进行热管理。也就是说，当内部温升速率小于外部温升速率时，为了减少动力电池平均温度不足而造成的充电时间延长，从外部温度值中选择最低外部温度值作为外部温度阈值。利用外部温度值和外部温度阈值进行动力电池的热管理。例如，将最低外部温度值作为动力电池边充电边加热状态的开启及关闭的阈值。[0048]基于上述关于一种动力电池的热管理方法实施例的相关说明，下面介绍一种基于内部温度估计的热管理策略优化方案。基于该热管理策略优化方案可以对新能源汽车的动力电池进行热管理。[0049]参照图2，示出了一种基于内部温度估计的热管理策略优化方案的流程示意图。[0050]目前，新能源汽车的动力电池的热管理需求通常包含低温加热、高温冷却、均温管理等措施。为了实现上述措施，可以根据新能源汽车的实际行车工况，识别出与工况特性和环境参数相关的数据。例如，可以识别出实际电流(电流值)和soc。除此之外，还可以测量动力电池的端电压值和外部温度值。然后，根据电流值、soc、端电压值、动力电池的电池参数和内部温度估计模型估算动力电池在soc变化区间的内部温度值。基于soc变化区间的内部温度值，可以计算动力电池在soc变化区间的内部温升速率和内部温度温差。基于soc变化区间的外部温度值，可以计算动力电池在soc变化区间的外部温升速率和外部温度温差。接下来，将外部温升速率和内部温升速率进行比较，若外部温升速率大于内部温升速率，则采用外部最低温度作为动力电池热管理状态的转换阈值(外部温度阈值)。若外部温升速率小于或等于内部温升速率，则采用内部最低温度作为动力电池热管理状态的转换阈值(内部温度阈值)。最终，根据选择的外部温度阈值或者内部温度阈值执行动力电池的热管理策略。[0051]根据动力电池的生热特性可知，基于温度传感器测量的电池表面温度，与电池的内部温度存在一定差异，如果仅根据外部温度值进行相应的热管理措施，会导致动力电池包内温差过大和热管理效果滞后的问题。本发明实施例结合车辆的实际行驶工况特性估计动力电池的内部温度值，修正温度传感器测量的外部温度值的延时和精度误差，实现对动力电池的精准热管理。[0052]需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。[0053]参照图3，示出了本发明实施例的一种动力电池的热管理装置的结构框图，该动力电池的热管理装置可以应用于配置有动力电池的新能源汽车，该动力电池的热管理装置具体可以包括如下模块：[0054]电池测量模块31，用于获取动力电池在预设的荷电状态变化区间的端电压值、电流值和外部温度值；[0055]内温获取模块32，用于根据所述端电压值、所述电流值、所述外部温度值和所述动力电池的电池参数获得所述动力电池在所述荷电状态变化区间的内部温度值；[0056]温升获取模块33，用于根据所述外部温度值和所述荷电状态变化区间的时间段生成所述动力电池的外部温升速率，并根据所述内部温度值和所述时间段生成所述动力电池的内部温升速率；[0057]热管理模块34，用于将所述外部温升速率和所述内部温升速率进行对比得到比较结果，根据所述比较结果选择所述外部温度值或所述内部温度值对所述动力电池进行热管理。[0058]在本发明的一种优选实施例中，所述内温获取模块32，包括：[0059]生热速率计算模块，用于根据所述端电压值、所述电流值、所述外部温度值、所述电池参数中的开路电压值、温度系数、电池体积计算所述动力电池的生热速率；[0060]内部温度计算模块，用于根据所述生热速率、所述电池参数中的平均密度、平均热容、平均热导率、温升速率参数和所述时间段计算所述内部温度值。[0061]在本发明的一种优选实施例中，所述生热速率计算模块，用于根据在本发明的一种优选实施例中，所述生热速率计算模块，用于根据计算所述生热速率；[0062]其中，q表示所述生热速率，i表示所述电流值，voc表示所述开路电压值，v表示所述端电压值，t表示所述外部温度值，表示所述温度系数，vbat表示所述电池体积。[0063]在本发明的一种优选实施例中，所述内部温度计算模块，用于根据在本发明的一种优选实施例中，所述内部温度计算模块，用于根据计算所述内部温度值；[0064]其中，q表示所述生热速率，ρ表示所述平均密度，cp表示所述平均热容，表示所述温升速率参数，tin表示所述内部温度值，t表示所述时间段，λ表示所述平均热导率，δt表示所述内部温度值与所述外部温度值之差。[0065]在本发明的一种优选实施例中，所述热管理模块34，用于当所述比较结果表示所述内部温升速率大于或等于所述外部温升速率时，从所述内部温度值中选择最低内部温度值对所述动力电池进行热管理。[0066]在本发明的一种优选实施例中，所述热管理模块34，用于当所述比较结果表示所述内部温升速率小于所述外部温升速率时，从所述外部温度值中选择最低外部温度值对所述动力电池进行热管理。[0067]本发明实施例还提供了一种电子设备，参见图4，包括：处理器401、存储器402以及存储在所述存储器402上并可在所述处理器401上运行的计算机程序4021，所述处理器401执行所述程序4021时实现前述实施例的动力电池的热管理方法。[0068]本发明实施例还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述实施例的动力电池的热管理方法。[0069]对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。[0070]需要说明的是，本发明实施例中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。[0071]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。[0072]本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。[0073]本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。[0074]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。[0075]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。[0076]尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。[0077]最后，还需要说明的是，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”、“包含”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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。[0078]以上对本发明所提供的一种动力电池的热管理方法和装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。









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