CN107579300A - 一种圆柱形电池内部温度的获取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种圆柱形电池内部温度的获取方法及装置，圆柱形电池内部温度的获取方法包括：获取电池的当前电流幅值以及当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度；获取当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout；根据当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout、当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得当前电流幅值对应的电池内部温度。本发明使电池管理***控制器及驾驶员获得精确的电池内部温度，从而能够采取合适的措施，避免了电池因高温而降低电池使用效率、减少电池使用寿命，甚至是使电池起火***的风险。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种圆柱形电池内部温度的获取方法及装置。
背景技术
当前电动汽车由于绿色环保、低能耗已被人们作为出行代步工具而广泛应用。电动汽车的能量来源均为电池，而电池内部温度是影响电池工作效率以及电池使用寿命的重要因素。专利CN201410811083.2根据外界温度和电池表面温度，通过卡曼滤波的算法来计算电池的内部温度，但该算法对处理器要求较高，有一定的累积误差，不符合工程实际中电池管理***控制器的要求；圆柱形电池由于热源分布不明显，可以使用均一化热源的模型进行仿真，模型的精度高，计算简单，电池管理***控制器的在线估计可能性比较大。如图1所示，通过在电池内部安装热电偶测得三组不同电流幅值的内部温度，并利用能量守恒得到这三组不同电流幅值的电池等效热阻与电池与环境之间的等效热阻的比值，利用上述比值通过能量守恒计算不同环境温度下的不同电流幅值的电池内部温度。此种方法具有一定的局限性，比如，对于电流值为±13.8A的电流，电池等效热阻与电池与环境之间的等效热阻的比值取得是±15A的比值，对于计算结果的准确度有一定的影响。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种圆柱形电池内部温度的获取方法及装置，用以实现获取电池内部的温度并提高获取的精确度，提醒驾驶人员及时采取对应措施，防止电池因温度过高导致的电池效率降低、使用寿命减少，甚至是使电池起火***带来的车辆安全问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种圆柱形电池内部温度的获取方法，包括：
获取电池的当前电流幅值以及当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度；
获取当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout；
根据当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout、当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得当前电流幅值对应的电池内部温度。
其中，获取电池的当前电流幅值的步骤包括：
通过与电池连接的检测表获得电池的当前电流幅值。
其中，获取当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度的步骤包括：
通过第一热电偶获得当前电流幅值对应的电池表面温度，通过第二热电偶获得当前电流幅值对应的电池所在环境中体积内空气温度。
其中，获取当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout的步骤包括：
根据电池的当前电流幅值以及预先存储的电流幅值与电阻比值对应关系表中，获取与当前电流幅值相邻的第一电流幅值对应的第一电阻比值，和与当前电流幅值相邻的第二电流幅值对应的第二电阻比值；
根据第一电阻比值和第二电阻比值，得到当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout。
其中，根据第一电阻比值和第二电阻比值，得到当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout的步骤包括：
根据公式：得到电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout；
其中，Rin为电池等效热阻；
为当前电流幅值的电池与环境之间的等效热阻；
n为当前电流幅值；
n1为第一电流幅值；
n2为第二电流幅值；
为第一电流幅值的电池与环境之间的等效热阻；
为第二电流幅值的电池与环境之间的等效热阻，其中，第一电流幅值小于当前电流幅值，当前电流幅值小于第二电流幅值。
其中，根据当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout、当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得当前电流幅值对应的电池内部温度的步骤包括：
根据公式Tin＝(1+Rin/Rout)Tsurf-TambRin/Rout，得到电流幅值对应的电池内部温度；
Tsurf为当前电流幅值对应的电池表面温度；
Tamb为当前电流幅值对应的体积内空气温度；
Rout为当前电流幅值对应的电池与环境之间的等效热阻；
Rin为电池等效热阻；
Tin为当前电流幅值对应的电池内部温度。
一种获取圆柱形电池内部温度的装置，包括：
第一测量模块，用于获取电池的当前电流幅值以及当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度；
第一获取模块，用于获取当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout；
第一运算模块，用于根据当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout、当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得当前电流幅值对应的电池内部温度。
其中，第一测量模块包括：
第一电流模块，用于通过与电池连接的检测表获得电池的当前电流幅值。
其中，第一测量模块还包括：
第一温度模块，用于通过第一热电偶获得当前电流幅值对应的电池表面温度；
第二温度模块，用于通过第二热电偶获得当前电流幅值对应的电池所在环境中体积内空气温度。
其中，第一获取模块包括：
第二获取模块，用于根据电池的当前电流幅值以及预先存储的电流幅值与电阻比值对应关系表中，获取与当前电流幅值相邻的第一电流幅值对应的第一电阻比值，和与当前电流幅值相邻的第二电流幅值对应的第二电阻比值；
第二运算模块，用于根据第一电阻比值和第二电阻比值，得到当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout。
与现有技术相比，本发明实施例提供的圆柱形电池内部温度的获取方法及装置，至少具有以下有益效果：
1、本发明的电池内部的温度获取方法及装置，利用电池管理***控制器得到了实时的电池内部温度，从而避免了电池因高温而降低使用效率以及减少使用寿命。
2、通过本发明的电池内部的温度获取方法及装置，能够获得更为精确的电池内部温度数值，减小了误差率，使电池管理***控制器以及驾驶员对于电池温度的判断更加准确，能够采取更合适的措施，避免安全风险。
附图说明
图1为圆柱形电池的等效热模型；
图2为本发明的圆柱形电池内部温度获取方法的结构示意图之一；
图3为本发明的圆柱形电池内部温度获取方法的结构示意图之二；
图4为本发明的圆柱形电池内部温度获取装置的结构示意图之一；
图5为本发明的圆柱形电池内部温度获取装置的结构示意图之二；
图6为本发明的圆柱形电池内部温度获取装置的结构示意图之三。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
参见图1，本发明的实施例提供了圆柱形电池利用圆柱形电池热源分布不明显的特点建立的类似等效电路的等效热模型。其中Q为电流源，Cp为电池等效热容，Tsurf为电流幅值对应的电池表面温度，Tamb为电流幅值对应的体积内空气温度，Rout为电流幅值对应的电池与环境之间的等效热阻，Rin为电池等效热阻，Tin为电流幅值对应的电池内部温度。通过建立此等效热模型减少了不必要的因素对获取电池内部温度的影响，便于理解和运用本发明的圆柱形电池内部温度的获取方法和装置。
参见图2，本发明的实施例提供了一种圆柱形电池内部温度的获取方法，包括：
步骤201，获取电池的当前电流幅值以及当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度；
步骤202，获取当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout；
步骤203，根据当前电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout、当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得当前电流幅值对应的电池内部温度。
本发明提供的圆柱形电池内部温度的获取方法通过获取当前电池的电流幅值以及当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，并通过比较，获取预先储存的与电流幅值相邻两侧的电流幅值以及对应的电阻比值Rin/Rout，通过预设的算法得到当前电池的电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout，根据能流守恒的原理，通过预设的算法得到对应的电池内部的温度。使得电池管理***控制器以及驾驶员能够得到真实的电池内部温度，并采取相应的措施以保护电池安全，避免电池因内部温度过高而降低电池的使用效率、减少电池的使用寿命，甚至是使电池起火***情况的发生带来的车辆安全问题。
优选地，获取电池的当前电流幅值的步骤包括：
通过与电池连接的检测表获得电池的电流幅值。
优选地，获取电池当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度的步骤包括：
通过第一热电偶获得当前电流幅值对应的电池表面温度，通过第二热电偶获得当前电流幅值对应的电池所在环境中体积内空气温度。
本发明的实施例，通过检测表以及热电偶获得电池的当前电流幅值、电池表面温度、电池所在环境中体积内空气温度，为接下来进行的运算以及其他步骤做准备，确保最终的发的电池内部温度为当前电池的内部温度，并保证其准确性。
参见图3，具体地，获取当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout的步骤包括：
步骤301，根据电池的当前电流幅值以及预先存储的电流幅值与电阻比值对应关系表中，获取与当前电流幅值相邻的第一电流幅值对应的第一电阻比值，和与当前电流幅值相邻的第二电流幅值对应的第二电阻比值；
步骤302，根据第一电阻比值和第二电阻比值，得到当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout。
在本发明的实施例中，预先储存的电流幅值为±5A、±10A、±15A、±20A、±25A，但不仅仅局限于这些电流幅值。获得预先储存的电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout的方法包括：在实验的条件下在电池的内部安装热电偶，从而测得预先储存的电流幅值状态下的电池内部温度，再根据能量守恒原理，通过公式：运算得到预先储存的电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout。还需要说明的是当当前电流幅值为预先储存的电流幅值时，直接读取预先储存的电池内部温度作为当前电流幅值的电池内部温度。
优选地，根据所述第一电阻比值和所述第二电阻比值，得到所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout的步骤包括：
根据公式：得到当前电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout；
其中，Rin为电池等效热阻；
为当前电流幅值的电池与环境之间的等效热阻；
n为当前电流幅值；
n1为第一电流幅值；
n2为第二电流幅值；
为第一电流幅值的电池与环境之间的等效热阻；
为第二电流幅值的电池与环境之间的等效热阻，其中，第一电流幅值小于当前电流幅值，当前电流幅值小于第二电流幅值。
本发明的实施例通过上述线性差值公式的运算得到当前电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout，相较于论文(doi:10.1016/j.jpowsour.2009.10.105)中采用的当前电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout更为精确，且应用范围更广，减小了误差率，使电池管理***控制器以及驾驶员对于电池温度的判断更加准确，能够采取更合适的措施，避免安全风险。
具体地，根据当前电流幅值的当前电阻比值Rin/Rout、当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得当前电流幅值对应的电池内部温度的步骤包括：
根据公式Tin＝(1+Rin/Rout)Tsurf-TambRin/Rout，得到当前电流幅值对应的电池内部温度；
Tsurf为当前电流幅值对应的电池表面温度；
Tamb为当前电流幅值对应的体积内空气温度；
Rout为当前电流幅值对应的电池与环境之间的等效热阻；
Rin为电池等效热阻；
Tin为当前电流幅值对应的电池内部温度。
本发明的实施例通过上述的获取步骤得到电池的内部温度的方法，相较于通过卡尔曼滤波的算法得到电池的内部温度的方法，其对电池管理***控制器的要求更低，更容易通过实现，且得到的电池内部温度的准确度更高、成本更低。
参见图4，本发明实施例还提供了一种获取圆柱形电池内部温度的装置，包括：
第一测量模块，用于获取电池的一电流幅值以及电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度；
第一获取模块，用于获取当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout；
第一运算模块，用于根据当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout、当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得当前电流幅值对应的电池内部温度。
具体地，第一测量模块包括：
第一电流模块，用于通过与电池连接的检测表获得电池的电流幅值。
参见图5，第一测量模块还包括：
第一温度模块，用于通过第一热电偶获得电流幅值对应的电池表面温度；
第二温度模块，用于通过第二热电偶获得电流幅值对应的电池所在环境中体积内空气温度。
通过第一测量模块中的第一电流模块、第一温度模块以及第二温度模块获取电池的基本状态信息，并为最终得到当前电池的内部温度做好基础的数据支持。
参见图6，第一获取模块还包括：
第二获取模块，用于根据电池的当前电流幅值以及预先存储的电流幅值与电阻比值对应关系表中，获取与当前电流幅值相邻的第一电流幅值对应的第一电阻比值，和与当前电流幅值相邻的第二电流幅值对应的第二电阻比值；
第二运算模块，用于根据第一电阻比值和第二电阻比值，得到当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout。
第一获取模块通过第二获取模块获得当前电流幅值相邻两侧的预先储存的电流幅值以及对应的电阻比值Rin/Rout，再通过第二运算模块得到当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout，使得能够通过预设的算法最终得到电池的内部温度。
本发明的圆柱形电池内部温度的获取装置，通过各模块的相互配合，使得本发明的圆柱形电池内部温度的获取方法得到实现，从而使得电池管理***控制器以及驾驶员能够得到更为精确的电池内部温度的数值，从而采用相应的措施来避免因电池内部温度过高而带来的电池使用效率降低、电池使用寿命减少，甚至是使电池起火***情况的发生带来的车辆安全问题，使得电动汽车能够更好的为人们服务。
此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
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。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种圆柱形电池内部温度的获取方法，其特征在于，包括：
获取电池的当前电流幅值以及所述当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度；
获取所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout；
根据所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout、所述当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得所述当前电流幅值对应的电池内部温度。
2.根据权利要求1所述的圆柱形电池内部温度的获取方法，其特征在于，获取电池的当前电流幅值的步骤包括：
通过与电池连接的检测表获得电池的当前电流幅值。
3.根据权利要求1所述的圆柱形电池内部温度的获取方法，其特征在于，获取所述当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度的步骤包括：
通过第一热电偶获得所述当前电流幅值对应的电池表面温度，通过第二热电偶获得所述当前电流幅值对应的电池所在环境中体积内空气温度。
4.根据权利要求1所述的圆柱形电池内部温度的获取方法，其特征在于，获取所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout的步骤包括：
根据电池的所述当前电流幅值以及预先存储的电流幅值与电阻比值对应关系表中，获取与所述当前电流幅值相邻的第一电流幅值对应的第一电阻比值，和与所述当前电流幅值相邻的第二电流幅值对应的第二电阻比值；
根据所述第一电阻比值和所述第二电阻比值，得到所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout。
5.根据权利要求4所述的圆柱形电池内部温度的获取方法，其特征在于，根据所述第一电阻比值和所述第二电阻比值，得到所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout的步骤包括：
根据公式：得到所述电流幅值对应的电阻比值Rin/Rout；
其中，Rin为电池等效热阻；
为所述当前电流幅值的电池与环境之间的等效热阻；
n为所述当前电流幅值；
n1为所述第一电流幅值；
n2为所述第二电流幅值；
为所述第一电流幅值的电池与环境之间的等效热阻；
为所述第二电流幅值的电池与环境之间的等效热阻，其中，所述第一电流幅值小于当前电流幅值，所述当前电流幅值小于所述第二电流幅值。
6.根据权利要求1所述的圆柱形电池内部温度的获取方法，其特征在于，根据所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout、所述当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得所述当前电流幅值对应的电池内部温度的步骤包括：
根据公式Tin＝(1+Rin/Rout)Tsurf-TambRin/Rout，得到所述电流幅值对应的电池内部温度；
Tsurf为所述当前电流幅值对应的电池表面温度；
Tamb为所述当前电流幅值对应的体积内空气温度；
Rout为所述当前电流幅值对应的电池与环境之间的等效热阻；
Rin为电池等效热阻；
Tin为所述当前电流幅值对应的电池内部温度。
7.一种获取圆柱形电池内部温度的装置，其特征在于，包括：
第一测量模块，用于获取电池的当前电流幅值以及所述当前电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度；
第一获取模块，用于获取所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout；
第一运算模块，用于根据所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout、当前所述电流幅值对应的电池表面温度以及电池所在环境中体积内空气温度，获得所述当前电流幅值对应的电池内部温度。
8.根据权利要求7所述的获取圆柱形电池内部温度的装置，其特征在于，所述第一测量模块包括：
第一电流模块，用于通过与电池连接的检测表获得电池的当前电流幅值。
9.根据权利要求7所述的获取圆柱形电池内部温度的装置，其特征在于，所述第一测量模块还包括：
第一温度模块，用于通过第一热电偶获得所述当前电流幅值对应的电池表面温度；
第二温度模块，用于通过第二热电偶获得所述当前电流幅值对应的电池所在环境中体积内空气温度。
10.根据权利要求7所述的获取圆柱形电池内部温度的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：
第二获取模块，用于根据电池的所述当前电流幅值以及预先存储的电流幅值与电阻比值对应关系表中，获取与所述当前电流幅值相邻的第一电流幅值对应的第一电阻比值，和与所述当前电流幅值相邻的第二电流幅值对应的第二电阻比值；
第二运算模块，用于根据所述第一电阻比值和所述第二电阻比值，得到所述当前电流幅值对应的当前电阻比值Rin/Rout。
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