一种电池包的电热性能预测方法、装置、电子设备及介质与流程

1.本发明涉及电池检测领域，具体涉及一种电池包的电热性能预测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.车载12v电池包通常作为汽车的低压供电来源，在对低压12v电池包进行性能优化上通常有通过结构上进行改善以优化结构强度或者通过外部控制测量监控电池包性能以提高电池包的能量密度，在优化电池包性能时通常需要对电池包的电热方面性能进行测试。目前传统的电热性能测试方法通常是从材料到电芯，再到模组，最后到电池包级别逐步测试，然而传统测试方法由于过程复杂性，存在着整体时间周期过长、测试成本较高等问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，有必要提供一种电池包的电热性能预测方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，用于解决现有技术中，测试电池包性能整体时间周期过长、测试成本较高的技术问题。
4.为了解决上述问题，本发明提供了一种电池包的电热性能预测方法，包括：
5.获取待测电池包的组件属性参数；
6.根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；
7.根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；
8.根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。
9.进一步的，获取待测电池包的组件属性参数，包括：
10.获取待测电池包的组件结构图，所述组件包括：箱体、正负极柱、电池管理系统板、汇流板、连接片和电芯；
11.获取待测电池各组件的组件属性参数。
12.进一步的，根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架，包括：
13.根据所述待测电池包的组件属性参数，确定待测电池包的电流路径；
14.根据所述待测电池包的电流路径确定待测电池包的输出电压表达式；
15.根据所述待测电池包的电流路径和输出电压表达式构建待测电池包的等效电路框架。
16.进一步的，根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架，包括：
17.根据所述待测电池包的电流路径，确定待测电池包的产热路径；
18.根据所述待测电池包的组件属性参数，确定待测电池包的热传导路径和换热路径；
19.根据所述待测电池包的产热路径、热传导路径和换热路径，确定待测电池包的温度变化表达式；
20.根据所述产热路径、热传导路径、散热路径和温度变化表达式，构建待测电池包的等效热路框架。
21.进一步的，根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，包括：
22.耦合所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架，得到待测电池包的等效电热图；
23.根据所述待测电池包的等效电热图、输出电压表达式和温度变化表达式，构建待测电池包的电热等效模型。
24.进一步的，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线，包括：
25.设置不同初始工况下的若干初始条件，将所述初始条件作为电热等效模型的输入，得到不同初始工况下电热性能预测曲线。
26.进一步的，初始工况包括：温度、充放电倍率和放电深度。
27.本发明还提供了一种电池包的电热性能预测装置，包括：
28.数据获取单元，用于获取待测电池包的组件属性参数；
29.电路分析单元，用于根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；
30.热路分析单元，用于根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；
31.性能预测单元，用于根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。
32.本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，
33.所述存储器，用于存储程序；
34.所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述任意一项所述的电池包的电热性能预测方法中的步骤。
35.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机该程序在被处理器执行时，实现上述任意一项所述的电池包的电热性能预测方法。
36.与现有技术相比，采用上述实施例的有益效果是：在本发明提供的电池包的电热性能预测方法中，首先，获取待测电池包的组件属性参数；然后根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；最后根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。综上，本发明通过建立待测电池包的等效电路框架与等效热路框架，并耦合等效电路框架与等效热路框架得到电热等效模型，根据电热等效模型得到待测电池包的电热性能预测曲线，以实现快速低成本地对电池包进行电热性能预测的技术效果。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明提供的电池包的电热性能预测方法的实施例流程示意图；
39.图2为本发明实施例的待测电池包的组件结构图；
40.图3为本发明实施例的待测电池包的等效电路图；
41.图4为本发明实施例的待测电池包的等效热路图；
42.图5为本发明实施例的待测电池包的电压变化曲线；
43.图6为本发明实施例的待测电池包的温度变化曲线；
44.图7为本发明提供的电池包的电热性能预测装置的实施例结构示意图；
45.图8为本发明提供的电子设备的实施例结构示意图。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.应当理解，示意图的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
48.附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或微控制器系统中实现这些功能实体。
49.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
50.图1为本发明提供的电池包的电热性能预测方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示，电池包的电热性能预测方法包括：
51.s101、获取待测电池包的组件属性参数；
52.s102、根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；
53.s103、根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；
54.s104、根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。
55.具体地，在本发明提供的电池包的电热性能预测方法中，首先，获取待测电池包的
组件属性参数；然后根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；最后根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。综上，本发明通过建立待测电池包的等效电路框架与等效热路框架，并耦合等效电路框架与等效热路框架得到电热等效模型，根据电热等效模型得到待测电池包的电热性能预测曲线，以实现快速低成本地对电池包进行电热性能预测的技术效果。
56.在本发明的具体实施例中，如图2所示，获取待测电池包的组件属性参数，包括：
57.获取待测电池包的组件结构图，所述组件包括：箱体201、正负极柱202、电池管理系统板203、汇流板204、连接片205和电芯206；
58.获取待测电池各组件的组件属性参数。
59.具体地，在本发明的实施例中，采用的是磷酸铁锂电池，通过使用四个相同电芯串联组成电池包模组，接上电池管理系统板及相关结构组件组成整个12v电池包；获取的各组件的组件属性参数包括：各部分的组成、结构尺寸、密度、比热容、导电率和换热系数等。
60.在本发明的具体实施例中，根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架，包括：
61.根据所述待测电池包的组件属性参数，确定待测电池包的电流路径；
62.根据所述待测电池包的电流路径确定待测电池包的输出电压表达式；
63.根据所述待测电池包的电流路径和输出电压表达式构建待测电池包的等效电路框架。
64.具体地，根据获取的电池包的组件结构图和组件属性参数，分析整体的电流路径，通过等效的方式画出等效电路图，如图3所示，主要包括u
ocv
，r0，r1，r2，c1，c2，r
connect
，r
bms
，r
bisbar
几部分。其中u
ocv
表示电池组的开路电压，r0表示电池组的欧姆内阻，r1表示电池组的电化学极化内阻，r2表示电池组的扩散极化内阻，c1表示电池组的电化学极化电容，c2表电池组的扩散极化电容，r
connect
表示电流经过汇流排的内阻，r
bms
表示电流经过bms电池管理系统板的内阻，r
busbar
表示电流经过极柱的内阻。
65.根据等效电路图中电流路径建立输出电压u1的表示公式：
[0066][0067]
然后根据待测电池的电流路径和输出电压的表示公式，在simulink仿真软件中，构建待测电池包的等效电路框架，等效电路框架可以通过输入对应参数，得到待测电池包的输出电压。
[0068]
在本发明的具体实施例中，根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架，包括：
[0069]
根据所述待测电池包的电流路径，确定待测电池包的产热路径；
[0070]
根据所述待测电池包的组件属性参数，确定待测电池包的热传导路径和换热路径；
[0071]
根据所述待测电池包的产热路径、热传导路径和换热路径，确定待测电池包的温
度变化表达式；
[0072]
根据所述产热路径、热传导路径、散热路径和温度变化表达式，构建待测电池包的等效热路框架。
[0073]
具体地，图4为待测电池包的等效热路图。如图4所示，首先根据得到的待测电池包的电流路径，分析确定待测电池包在充放电过程中的热源部位，并结合公式计算热源的热量，得到待测电池包的产热路径。然后根据组件属性参数中待测电池包的组件结构图及各组件的属性参数分析确定待测电池包电芯与外电路之间部件的传热系数和各部件与空气的换热系数。并建立对应的温度变化表达式：
[0074][0075]qconnect
＝i2*r
connect
[0076]qbms
＝i2*r
bms
[0077]qbusbar
＝i2*r
busbar
[0078][0079]
其中，q
eell
表示待测电池组产生的热量，q
connect
表示电流经过汇流板产生的热量，q
bms
表示电流经过bms电池管理系统板产生的热量，q
busbar
表示电流经过极柱产生的热量。ρ表示材料密度，c表示比热容，t表示温度，q表示热源，h表示换热系数，a表示换热表面积，tθ表示初始温度，图4中t_amb表示环境温度。
[0080]
然后根据产热路径、热传导路径、散热路径和对应温度变化表达式，在simulink仿真软件中，构建待测电池包的等效热路框架，等效热路框架可以通过输入对应参数，得到待测电池包的各部分的内部温度。
[0081]
在本发明的具体实施例中，根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，包括：
[0082]
耦合所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架，得到待测电池包的等效电热图；
[0083]
根据所述待测电池包的等效电热图、输出电压表达式和温度变化表达式，构建待测电池包的电热等效模型。
[0084]
具体地，首先通过分析待测电池包的组件结构图，将等效电路框架的等效电路图和等效热路框架的等效热路图进行耦合得到等效电热图，然后根据等效电热图结合输出电压表达式和温度变化表达式，在simulink仿真软件中构建待测电池包的电热等效模型。
[0085]
应当理解的是，通过simulink仿真软件构建电热等效模型仅为本发明方案的一种实施例，在实际应用本发明技术方案的过程中，也可以根据实际的设备运行效率，预测精度要求，通过其他方式构建符合要求的电热等效模型，例如提供真实3d模型的方式进行构建。
[0086]
在本发明的具体实施例中，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线，包括：
[0087]
设置不同初始工况下的若干初始条件，将所述初始条件作为电热等效模型的输入，得到不同初始工况下电热性能预测曲线。
[0088]
在本发明的具体实施例中，初始工况包括：温度、充放电倍率和放电深度。
[0089]
具体地，为分析不同工况下的待测电池包的电热性能，设置不同的初始条件对待测电池包进行测试，其中初始条件包括组件初始温度、环境温度、充放电倍率和放电深度等。将初始条件输入电热等效模型，并模拟设置外部用电设备，给定一电流，得到待测电池包的电热性能预测曲线。如图5为验证实施例有效性得到的电压变化曲线，图6为验证实施例有效性得到的温度变化曲线，可以看出预测结果与实际结果相近，准确度较高。
[0090]
为了更好地实施本发明实施例中的电池包的电热性能预测方法，在电池包的电热性能预测方法的基础上，本发明还提供了一种电池包的电热性能预测装置700，如图7所示，包括：
[0091]
数据获取单元701，用于获取待测电池包的组件属性参数；
[0092]
电路分析单元702，用于根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；
[0093]
热路分析单元703，用于根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；
[0094]
性能预测单元704，用于根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。
[0095]
上述实施例提供的电池包的电热性能预测装置700可实现上述的电池包的电热性能预测方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述电池包的电热性能预测方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。
[0096]
基于电池包的电热性能预测方法本发明还提供了一种电子设备800，如图8所示，图8为本发明提供的电子设备一实施例的结构示意图，电子设备800包括处理器801、存储器802及存储在存储器802并可在处理器801上运行的计算机程序，处理器801执行程序时，实现如上所述的电池包的电热性能预测方法。
[0097]
作为优选的实施例，上述电子设备还包括显示器803，用于显示处理器801执行如上所述电池包的电热性能预测方法过程。
[0098]
其中，处理器801可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器801可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器也可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0099]
其中，存储器802可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，安全数字(secure digital，sd卡)，闪存卡(flash card)等。其中，存储器802用于存储程序，所述处理器801在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流程定义的方法可以应用于处理器801中，或者由处理器801实现。
[0100]
其中，显示器803可以是led显示屏，液晶显示器或触控式显示器等。显示器803用于显示在电子设备800的各种信息。
[0101]
可以理解的是，图8所示的结构仅为电子设备800的一种结构示意图，电子设备800还可以包括比图8所示更多或更少的组件。图8中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组
合实现。
[0102]
本发明实施例还提供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，实现如上所述的电池包的电热性能预测方法。
[0103]
一般来说，用于实现本发明方法的计算机指令的可以采用一个或多个计算机可读的存储介质的任意组合来承载。非临时性计算机可读存储介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。
[0104]
计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线，或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件，或者上述的任意合适的组合。在本发明件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0105]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电池包的电热性能预测方法，其特征在于，包括：获取待测电池包的组件属性参数；根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。2.根据权利要求1所述电池包的电热性能预测方法，其特征在于，所述获取待测电池包的组件属性参数，包括：获取待测电池包的组件结构图，所述组件包括：箱体、正负极柱、电池管理系统板、汇流板、连接片和电芯；获取待测电池各组件的组件属性参数。3.根据权利要求1所述电池包的电热性能预测方法，其特征在于，所述根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架，包括：根据所述待测电池包的组件属性参数，确定待测电池包的电流路径；根据所述待测电池包的电流路径确定待测电池包的输出电压表达式；根据所述待测电池包的电流路径和输出电压表达式构建待测电池包的等效电路框架。4.根据权利要求3所述电池包的电热性能预测方法，其特征在于，所述根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架，包括：根据所述待测电池包的电流路径，确定待测电池包的产热路径；根据所述待测电池包的组件属性参数，确定待测电池包的热传导路径和换热路径；根据所述待测电池包的产热路径、热传导路径和换热路径，确定待测电池包的温度变化表达式；根据所述产热路径、热传导路径、散热路径和温度变化表达式，构建待测电池包的等效热路框架。5.根据权利要求4所述电池包的电热性能预测方法，其特征在于，所述根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，包括：耦合所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架，得到待测电池包的等效电热图；根据所述待测电池包的等效电热图、输出电压表达式和温度变化表达式，构建待测电池包的电热等效模型。6.根据权利要求1所述电池包的电热性能预测方法，其特征在于，所述设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线，包括：设置不同初始工况下的若干初始条件，将所述初始条件作为电热等效模型的输入，得到不同初始工况下电热性能预测曲线。7.根据权利要求6所述电池包的电热性能预测方法，其特征在于，所述初始工况包括：温度、充放电倍率和放电深度。8.一种电池包的电热性能预测装置，其特征在于，包括：数据获取单元，用于获取待测电池包的组件属性参数；
电路分析单元，用于根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；热路分析单元，用于根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；性能预测单元，用于根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，所述存储器，用于存储程序；所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述权利要求1至7中任意一项所述的电池包的电热性能预测方法中的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机该程序在被处理器执行时，实现上述权利要求1至7任意一项所述的电池包的电热性能预测方法。

技术总结
本发明公开了一种电池包的电热性能预测方法、装置、电子设备及介质，其方法包括：获取待测电池包的组件属性参数；根据所述待测电池包的组件属性参数构建待测电池包的等效电路框架；根据所述待测电池包的组件属性参数和等效电路框架构建待测电池包的等效热路框架；根据所述待测电池包的等效电路框架和等效热路框架得到电热等效模型，设置所述电热等效模型的输入，得到待测电池包的电热性能预测曲线。本发明通过建立待测电池包的等效电路框架与等效热路框架，并耦合等效电路框架与等效热路框架得到电热等效模型，根据电热等效模型得到待测电池包的电热性能预测曲线，实现快速低成本预测电池包的电热性能的目的。本预测电池包的电热性能的目的。本预测电池包的电热性能的目的。


技术研发人员：陈思 刘长来 夏诗忠 陈念 赖增岩 朱亮 杜晓瑞 姚旺龙 高琴 周嘉钰
受保护的技术使用者：骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/21