一种确定模拟充电过程中电芯实时温度的方法和装置与流程

本发明实施方式涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种确定模拟充电过程中电芯实时温度的方法和装置。

背景技术：

国家最新标准《汽车和挂车类型的术语和定义》(gb/t3730.1-2001)中对汽车有如下定义：由动力驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆，主要用于：载运人员和(或)货物；牵引载运人员和(或)货物的车辆；特殊用途。能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。

能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。电动汽车的动力电池驱动电动机产生动力，因此动力电池的性能及寿命是影响汽车性能的关键因素。目前电动汽车上的动力电池大多数为锂离子电池。

目前，可以针对动力电池执行模拟充电测试，即无需动力电池和充电桩，通过仿真实现模拟充电。

然而，如何确定模拟充电过程中的电芯实时温度是一项难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种确定模拟充电过程中电芯实时温度的方法和装置。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种确定模拟充电过程中电芯实时温度的方法，包括：

接收电芯荷电状态初始设置值、充电电流设置值和电芯温度初始设置值；

基于所述电芯荷电状态初始设置值、充电时间和所述充电电流设置值确定电芯荷电状态实时值；

基于所述电芯荷电状态实时值和所述电芯温度初始设置值，确定电芯内阻和温熵系数；

基于所述电芯内阻、所述温熵系数、所述充电电流设置值和所述电芯温度初始设置值计算电芯发热功率，并基于所述电芯发热功率确定电芯实时温度。

在一个实施方式中，该方法还包括：

更新充电时间；

基于所述电芯荷电状态初始设置值、更新后的充电时间和所述充电电流设置值更新所述电芯荷电状态实时值；

利用所述电芯实时温度替代所述电芯温度初始设置值；

基于更新后的电芯荷电状态实时值和所述电芯实时温度，确定更新后的电芯内阻和更新后的温熵系数；

基于所述更新后的电芯内阻、所述更新后的温熵系数、所述充电电流设置值和所述电芯实时温度计算更新后的电芯发热功率，并基于所述更新后的电芯发热功率确定更新后的电芯实时温度。

在一个实施方式中，所述基于电芯荷电状态初始设置值、充电时间和所述充电电流设置值确定电芯荷电状态实时值包括：

计算电芯荷电状态实时值soc，其中：

其中soc0为电芯荷电状态初始设置值；q为电芯的额定容量；t为充电时间；i为所述充电电流设置值。

在一个实施方式中，该方法还预先包括：

针对所述电芯执行内阻与荷电状态值和电芯温度的相关性测试；

基于测试结果生成内阻与荷电状态值和电芯温度的第一对应表；

所述基于电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值，确定电芯内阻包括：

将所述电芯荷电状态实时值和所述电芯温度初始设置值作为检索项输入所述第一对应表以查询对应结果，并将所述对应结果确定为所述电芯内阻。

在一个实施方式中，该方法还预先包括：

针对所述电芯执行温熵系数与荷电状态值和电芯温度的相关性测试；

基于测试结果生成温熵系数与荷电状态值和电芯温度的第二对应表；

所述基于电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值，确定温熵系数包括：

将所述电芯荷电状态实时值和所述电芯温度初始设置值作为检索项输入所述第二对应表以查询对应结果，并将所述对应结果确定为所述温熵系数。

在一个实施方式中，所述基于电芯内阻、温熵系数、充电电流设置值和电芯温度初始设置值计算电芯发热功率包括：计算电芯发热功率k；k＝i²*r+i*t0*m；其中i为所述充电电流设置值，r为所述电芯内阻；m为所述温熵系数；t0为电芯温度初始设置值；

所述基于所述电芯发热功率确定电芯实时温度包括：计算电芯实时温度t；其中cp为电芯的比热容，m为电芯的质量，t为充电时间。

一种确定模拟充电过程中电芯实时温度的装置，包括：

接收模块，用于接收电芯荷电状态初始设置值、充电电流设置值和电芯温度初始设置值；

第一确定模块，用于基于所述电芯荷电状态初始设置值、充电时间和所述充电电流设置值确定电芯荷电状态实时值；

第二确定模块，用于基于所述电芯荷电状态实时值和所述电芯温度初始设置值，确定电芯内阻和温熵系数；

实时温度确定模块，用于基于所述电芯内阻、所述温熵系数、所述充电电流设置值和所述电芯温度初始设置值计算电芯发热功率，并基于所述电芯发热功率确定电芯实时温度。

在一个实施方式中，还包括：

更新模块，用于更新充电时间；基于所述电芯荷电状态初始设置值、更新后的充电时间和所述充电电流设置值更新所述电芯荷电状态实时值；利用所述电芯实时温度替代所述电芯温度初始设置值；基于更新后的电芯荷电状态实时值和所述电芯实时温度，确定更新后的电芯内阻和更新后的温熵系数；基于所述更新后的电芯内阻、所述更新后的温熵系数、所述充电电流设置值和所述电芯实时温度计算更新后的电芯发热功率，并基于所述更新后的电芯发热功率确定更新后的电芯实时温度。

在一个实施方式中，第一确定模块，用于计算电芯荷电状态实时值soc，其中：

其中soc0为电芯荷电状态初始设置值；q为电芯的额定容量；t为充电时间；i为所述充电电流设置值；和/或

所述实时温度确定模块，用于计算电芯发热功率k；k＝i²*r+i*t0*m；其中i为所述充电电流设置值，r为所述电芯内阻；m为所述温熵系数；t0为电芯温度初始设置值；计算电芯实时温度t；其中cp为电芯的比热容，m为电芯的质量，t为充电时间。

在一个实施方式中，还包括：

建表模块，用于针对所述电芯执行内阻与荷电状态值和电芯温度的相关性测试，基于测试结果生成内阻与荷电状态值和电芯温度的第一对应表；针对所述电芯执行温熵系数与荷电状态值和电芯温度的相关性测试；基于测试结果生成温熵系数与荷电状态值和电芯温度的第二对应表；

所述第二确定模块，用于将所述电芯荷电状态实时值和所述电芯温度初始设置值作为检索项输入所述第一对应表以查询对应结果，并将所述对应结果确定为所述电芯内阻；将所述电芯荷电状态实时值和所述电芯温度初始设置值作为检索项输入所述第二对应表以查询对应结果，并将所述对应结果确定为所述温熵系数。

从上述技术方案可以看出，本发明实施方式包括：接收电芯荷电状态初始设置值、充电电流设置值和电芯温度初始设置值；基于电芯荷电状态初始设置值、充电时间和充电电流设置值确定电芯荷电状态实时值；基于电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值，确定电芯内阻和温熵系数；基于电芯内阻、温熵系数、充电电流设置值和电芯温度初始设置值计算电芯发热功率，并基于电芯发热功率确定电芯实时温度。可见，本发明实施方式基于对应于电芯荷电状态实时值的电芯内阻和温熵系数，无需采用温度传感器即可计算出电芯温度，还提高了测试安全性。

另外，本发明实施方式还基于充电时间的更新实现针对电芯温度的迭代计算，可以提高电芯温度的准确度。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明实施方式确定模拟充电过程中电芯实时温度的方法流程图。

图2为本发明实施方式电芯发热模型的算法示意图。

图3为本发明确定模拟充电过程中电芯实时温度的装置结构图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

针对无需实车和充电桩的充电模拟仿真测试，本发明实施方式提出一种可以确定该充电模拟仿真测试中电芯实时温度的技术方案。

在本发明实施方式中，实现了适用于充电模拟测试的电芯发热模型。该电芯发热模型的输入包括电芯的初始荷电状态(soc)、电芯初始温度和充电电流；该电芯发热模型的输出包括与充电时间相关的电芯实时温度。

优选的，可以针对该电芯实时温度执行各种热管理模拟操作，比如当电芯实时温度大于门限值，执行冷却模拟操作；当电芯实时温度小于门限值，执行加热模拟操作。

图1为本发明实施方式确定模拟充电过程中电芯实时温度的方法流程图。

如图1所示，该方法包括：

步骤101：接收电芯荷电状态初始设置值、充电电流设置值和电芯温度初始设置值。

在这里，可以接收用户所提供的电芯荷电状态初始设置值、充电电流设置值和电芯温度初始设置值。

步骤102：基于电芯荷电状态初始设置值、充电时间和充电电流设置值确定电芯荷电状态实时值。

在一个实施方式中，计算电芯荷电状态实时值soc，其中：

其中soc0为电芯荷电状态初始设置值；q为电芯的额定容量；t为充电时间；i为充电电流设置值。

步骤103：基于电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值，确定电芯内阻和温熵系数。

在这里，该方法还预先包括：针对电芯执行内阻与荷电状态值和电芯温度的相关性测试；基于测试结果生成内阻与荷电状态值和电芯温度的第一对应表；其中基于电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值，确定电芯内阻包括：将电芯荷电状态实时值和所述电芯温度初始设置值作为检索项输入第一对应表以查询对应结果，并将对应结果确定为电芯内阻。

在这里，该方法还预先包括：针对电芯执行温熵系数与荷电状态值和电芯温度的相关性测试；基于测试结果生成温熵系数与荷电状态值和电芯温度的第二对应表；基于电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值，确定温熵系数包括：将电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值作为检索项输入第二对应表以查询对应结果，并将对应结果确定为温熵系数。

步骤104：基于电芯内阻、温熵系数、充电电流设置值和电芯温度初始设置值计算电芯发热功率，并基于电芯发热功率确定电芯实时温度。

具体的，计算电芯发热功率k；k＝i²*r+i*t0*m；其中i为充电电流设置值，r为电芯内阻；m为温熵系数；t0为电芯温度初始设置值。而且，基于电芯发热功率k确定电芯实时温度包括：计算电芯实时温度t；其中cp为电芯的比热容，m为电芯的质量，t为充电时间。

可见，基于图1所示流程，可以计算出对应于充电时间的电芯实时温度。通过利用该电芯实时温度代替电芯温度初始设置值，可以迭代执行图1所示流程，以实现更新电芯实时温度。

在一个实施方式中，该方法还包括：

更新充电时间；

基于电芯荷电状态初始设置值、更新后的充电时间和充电电流设置值更新电芯荷电状态实时值；

利用电芯实时温度替代电芯温度初始设置值；

基于更新后的电芯荷电状态实时值和电芯实时温度，确定更新后的电芯内阻和更新后的温熵系数；

基于更新后的电芯内阻、更新后的温熵系数、充电电流设置值和电芯实时温度计算更新后的电芯发热功率，并基于更新后的电芯发热功率确定更新后的电芯实时温度。

举例，针对充电模拟测试场景，假定用户输入的电芯荷电状态初始设置值为0oc0；q为电芯的额定容量；t1为第一充电时间点；用户输入的充电电流设置值为i；用户输入的电芯温度初始设置值为t0。

在图1所示流程开始运行时，计算第一充电时间点t1时的电芯荷电状态实时值soc1，其中：

然后，确定对应于该电芯荷电状态实时值soc1和电芯温度初始设置值t0的电芯内阻和温熵系数。其中：可以预先针对电芯执行内阻与荷电状态值和电芯温度的相关性测试，基于测试结果生成内阻与荷电状态值和电芯温度的第一对应表，针对电芯执行温熵系数与荷电状态值和电芯温度的相关性测试，基于测试结果生成温熵系数与荷电状态值和电芯温度的第二对应表，将电芯荷电状态实时值soc1和电芯温度初始设置值t0作为检索项输入第一对应表以查询对应结果，并将对应结果确定为电芯内阻r1；将电芯荷电状态实时值soc1和电芯温度初始设置值t0作为检索项输入第二对应表以查询对应结果，并将对应结果确定为温熵系数m1。

接着，计算电芯发热功率k1；k1＝i²*r1+i*t0*m1。然后，计算对应于第一充电时间点t1的电芯实时温度t1；

然后，充电测试从第一充电时间点t1进行到第二充电时间点t2。

此时，计算第二充电时间点t2时的电芯荷电状态实时值soc2，其中：并且利用第一充电时间点t1的电芯实时温度t1替代电芯温度初始设置值t0。

然后，确定对应于该电芯荷电状态实时值soc2和第一充电时间点t1的电芯实时温度t1的电芯内阻和温熵系数。其中：可以预先针对电芯执行内阻与荷电状态值和电芯温度的相关性测试，基于测试结果生成内阻与荷电状态值和电芯温度的第一对应表，针对电芯执行温熵系数与荷电状态值和电芯温度的相关性测试，基于测试结果生成温熵系数与荷电状态值和电芯温度的第二对应表，将电芯荷电状态实时值soc2和第一充电时间点t1的电芯实时温度t1作为检索项输入第一对应表以查询对应结果，并将对应结果确定为电芯内阻r2；将电芯荷电状态实时值soc2和第一充电时间点t1的电芯实时温度t1作为检索项输入第二对应表以查询对应结果，并将对应结果确定为温熵系数m2。

接着，计算电芯发热功率k2；k2＝i²*r2+i*t1*m2。然后，计算对应于第二充电时间点t2的电芯实时温度t2；

随着时间的进行，持续用新计算出的电芯实时温度代替上轮计算出的电芯实时温度，从而实现针对电芯实时温度的迭代运算。

图2为本发明实施方式电芯发热模型的算法示意图。在图2中，示意了电芯实时温度的迭代运算过程。

基于上述描述，本发明实施方式还提出了一种确定模拟充电过程中电芯实时温度的装置。

图3为本发明确定模拟充电过程中电芯实时温度的装置结构图。

如图3所示，该装置包括：

接收模块301，用于接收电芯荷电状态初始设置值、充电电流设置值和电芯温度初始设置值；

第一确定模块302，用于基于所述电芯荷电状态初始设置值、充电时间和所述充电电流设置值确定电芯荷电状态实时值；

第二确定模块303，用于基于所述电芯荷电状态实时值和所述电芯温度初始设置值，确定电芯内阻和温熵系数；

实时温度确定模块304，用于基于所述电芯内阻、所述温熵系数、所述充电电流设置值和所述电芯温度初始设置值计算电芯发热功率，并基于所述电芯发热功率确定电芯实时温度。

在一个实施方式中，还包括：

更新模块305，用于更新充电时间；基于所述电芯荷电状态初始设置值、更新后的充电时间和所述充电电流设置值更新所述电芯荷电状态实时值；利用所述电芯实时温度替代所述电芯温度初始设置值；基于更新后的电芯荷电状态实时值和所述电芯实时温度，确定更新后的电芯内阻和更新后的温熵系数；基于所述更新后的电芯内阻、所述更新后的温熵系数、所述充电电流设置值和所述电芯实时温度计算更新后的电芯发热功率，并基于所述更新后的电芯发热功率确定更新后的电芯实时温度。

在一个实施方式中，第一确定模块302，用于计算电芯荷电状态实时值soc，其中：其中soc0为电芯荷电状态初始设置值；q为电芯的额定容量；t为充电时间；i为所述充电电流设置值。

在一个实施方式中，实时温度确定模块304，用于计算电芯发热功率k；k＝i²*r+i*t0*m；其中i为充电电流设置值，r为电芯内阻；m为温熵系数；t0为电芯温度初始设置值；计算电芯实时温度t；其中cp为电芯的比热容，m为电芯的质量，t为充电时间。

在一个实施方式中，还包括：

建表模块306，用于针对电芯执行内阻与荷电状态值和电芯温度的相关性测试，基于测试结果生成内阻与荷电状态值和电芯温度的第一对应表；针对电芯执行温熵系数与荷电状态值和电芯温度的相关性测试；基于测试结果生成温熵系数与荷电状态值和电芯温度的第二对应表；

第二确定模块303，用于将电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值作为检索项输入第一对应表以查询对应结果，并将对应结果确定为所述电芯内阻；将电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值作为检索项输入第二对应表以查询对应结果，并将对应结果确定为温熵系数。

综上所述，在本发明实施方式中，接收电芯荷电状态初始设置值、充电电流设置值和电芯温度初始设置值；基于电芯荷电状态初始设置值、充电时间和充电电流设置值确定电芯荷电状态实时值；基于电芯荷电状态实时值和电芯温度初始设置值，确定电芯内阻和温熵系数；基于电芯内阻、温熵系数、充电电流设置值和电芯温度初始设置值计算电芯发热功率，并基于电芯发热功率确定电芯实时温度。可见，本发明实施方式基于对应于电芯荷电状态实时值的电芯内阻和温熵系数，无需采用温度传感器即可计算出电芯温度，还提高了测试安全性。

另外，本发明实施方式还基于充电时间的更新实现针对电芯温度的迭代计算，可以提高电芯温度的准确度。

可以将本发明实施方式提出的确定模拟充电过程中电芯实时温度的方法应用到各种类型的新能源汽车测试中。比如，可以应用到混合动力电动汽车(hev)、纯电动汽车(bev)、燃料电池电动汽车(fcev)和其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。

需要说明的是，上述各流程和各结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。各模块的划分仅仅是为了便于描述采用的功能上的划分，实际实现时，一个模块可以分由多个模块实现，多个模块的功能也可以由同一个模块实现，这些模块可以位于同一个设备中，也可以位于不同的设备中。

各实施方式中的硬件模块可以以机械方式或电子方式实现。例如，一个硬件模块可以包括专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如fpga或asic)用于完成特定的操作。硬件模块也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。至于具体采用机械方式，或是采用专用的永久性电路，或是采用临时配置的电路(如由软件进行配置)来实现硬件模块，可以根据成本和时间上的考虑来决定。

本发明还提供了一种机器可读的存储介质，存储用于使一机器执行如上述方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施方式的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机(或cpu或mpu)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。此外，还可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作。还可以将从存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的cpu等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施方式中任一实施方式的功能。

用于提供程序代码的存储介质实施方式包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd-rom、dvd-ram、dvd-rw、dvd+rw)、磁带、非易失性存储卡和rom。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机或云上下载程序代码。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。