提高电池温度一致性的方法、系统、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种提高电池温度一致性的方法、系统、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.动力电池的性能、寿命、安全与电池热管理系统密切相关。不管是充电过程还是放电过程，动力电池都会产出热量，导致其温度升高，因此需要对其冷却降温。另外，在北方冬季环境温度低于零下摄氏度，需要对动力电池进行升温，使其仍然能够处于适宜的温度下工作。
3.另外，对于动力电池系统，其内部不同位置的电芯温度差异较大，这与散热环境、热管理设计等等有关。不管是采用液冷/液热方案、还是直冷/直热方案，同一个动力电池系统内部不同位置处的电芯获得的散热效果、加热效果不同；并且同一个电芯不同位置温度也会有差异。
4.电池系统中不同电芯长期处于不同的温度环境下工作，则会因不同的老化途径导致电芯之间的差异越来越大，电芯一致性越来越差。最终导致整个电池系统寿命缩短、安全性降低。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种提高电池温度一致性的方法、系统、电子设备及存储介质，可以有效确保了电池系统的温度一致、降低了温度差异，提高了电池系统的寿命、安全性和可靠性
6.根据本发明的第一方面，提供了一种提高电池温度一致性的方法，包括：步骤1，对试验样车进行各种工况的道路测试，周期性的采集测试时所述试验样车上每只电芯的完整充放电过程中的电压数据；
7.步骤2，根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置；
8.步骤3，根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
10.可选的，所述步骤1中对所述试验样车进行道路测试的各种工况包括：常温环境下城市道路工况、高速巡航工况、跑道上急加急减工况、极寒地区原地加热、极寒地区自然冷却、极寒地区城市道路工况、酷暑地区快速充电工况和酷暑地区高速巡航工况中的至少一种。
11.可选的，所述步骤2中根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置的过程包括：
12.各只所述电芯在充电过程或者放电过程时，将在各个百分比范围的soc 区间内电压平均增长速率或电压平均下降速率超过设定阈值的所述电芯标记为所述异常电芯。
13.可选的，所述步骤2中根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电
芯的位置的过程包括：
14.各只所述电芯在充电完成或者放电结束后，对各只电芯的电压进行排序，将离群的电压值对应的所述电芯标记为异常电芯。
15.可选的，所述步骤2中根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置的过程包括：
16.对每只所述电芯的电压数据进行分析，得到每只所述电芯的极化电压的统计数据，将极化电压超过设定电压阈值的所述电芯标记为异常电芯。
17.可选的，所述步骤3根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化的过程包括：
18.测试得到的各个温度与电芯的异常程度的对应关系表，根据所述异常电芯的异常程度以及所述对应关系表，以每只所述电芯的位置作为一点，绘制得到点状的电池系统内部的温度场分布图；
19.根据所述温度场分布图设计所述电芯的热管理系统的冷却或加热介质的管道，消除电池系统内部的温度不一致性。
20.可选的，通过所述步骤1-步骤2中测试得到各个测试温度范围内所述异常电芯的位置；
21.所述步骤3中根据各个测试温度范围内所述异常电芯的位置，得到温差梯度对每只所述电芯的影响，通过设计所述电芯的热管理系统的冷却或加热介质的管道，消除电池系统内部的温度不一致性。
22.根据本发明的第二方面，提供一种提高电池温度一致性的系统，包括：电压数据获取模块、异常电芯定位模块和热管理方案优化模块；
23.所述电压数据获取模块，用于对试验样车进行各种工况的道路测试，周期性的采集测试时所述试验样车上每只电芯的完整充放电过程中的电压数据；
24.所述异常电芯定位模块，用于根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置；
25.所述电压数据获取模块，用于根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化。
26.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现提高电池温度一致性的方法的步骤。
27.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现提高电池温度一致性的方法的步骤。
28.本发明实施例提供的一种提高电池温度一致性的方法、系统、电子设备及存储介质，通过在电池系统开发过程或者整车进行数万公里的耐久测试过程中收集每个电芯的充电和放电过程数据，从而获取各个电芯的老化过程和老化路径，进而再反过来优化电池系统的热管理系统设计，使其最终实现电池系统内部每颗电芯都有一致的老化衰减过程，进而保证了整个生命周期中电芯仍有具有良好的一致性，可以有效确保了电池系统的温度一致、降低了温度差异，提高了电池系统的寿命、安全性和可靠性。通过抓取到异常的电压信息、从而定位出这些电芯的位置，从而对对温度场进行纠正，使得温度分布更加精准化。以
每只电芯作为一个点，重新绘制出点状的温度分布图，从而完善和优化热管理方案以降低电池系统内部的温差：在温度偏高的位置或者升温速率快的位置加强冷却散热的强度、在自然降温快的位置加强保温措施等等。
附图说明
29.图1为本发明提供的一种提高电池温度一致性的方法的实施例的流程图；
30.图2为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
31.图3为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
33.在电池初始阶段(寿命初期)，电芯一致性比较好，每只电芯在充电过程或者放电过程的电压数据曲线基本重合(也就是步调一致)。随着电池系统使用时间的延长，不同位置的电芯出现不同程度的老化、衰减，那么电芯内部便会出现差异导致在充电过程或者放电过程，老化严重的电芯在一定时间内电压快速增加或者快速下降，且在充电末端或者放电末端老化严重的电芯最先到达截止电压。
34.老化衰减程度的很大的一个原因是电池系统内部温度不均匀呈梯度分布，有的位置温度高一些、有的位置温度低一些。
35.但是由于电池系统内部温度采样点数量有限，无法完全覆盖每只电芯；第二个原因是热仿真输出的温度分布云图表现出来的是一圈圈的温度范围，而不是一个个的温度点，这就带来的一定的误差成份在里面。
36.图1为本发明提供的一种提高电池温度一致性的方法的流程图，如图1 所示，该提高电池温度一致性的方法包括：
37.步骤1，对试验样车进行各种工况的道路测试，周期性的采集测试时所述试验样车上每只电芯的完整充放电过程中的电压数据。
38.步骤2，根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置。
39.步骤3，根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化。
40.本发明提供的一种提高电池温度一致性的方法，通过在电池系统开发过程或者整车进行数万公里的耐久测试过程中收集每个电芯的充电和放电过程数据，从而获取各个电芯的老化过程和老化路径，进而再反过来优化电池系统的热管理系统设计，使其最终实现电池系统内部每颗电芯都有一致的老化衰减过程，进而保证了整个生命周期中电芯仍有具有良好的一致性，可以有效确保了电池系统的温度一致、降低了温度差异，提高了电池系统的寿命、安全性和可靠性。
41.实施例1
42.本发明提供的实施例1为本发明提供的一种提高电池温度一致性的方法的实施例，具体的，该电池可以为锂电池，结合图1可知，该提高电池温度一致性的方法的实施例包括：
43.步骤1，对试验样车进行各种工况的道路测试，周期性的采集测试时所述试验样车
上每只电芯的完整充放电过程中的电压数据。
44.在一种可能的实施例方式中，所述步骤1中对所述试验样车进行道路测试的各种工况包括：常温环境下城市道路工况、高速巡航工况、跑道上急加急减工况、极寒地区原地加热、极寒地区自然冷却、极寒地区城市道路工况、酷暑地区快速充电工况和酷暑地区高速巡航工况中的至少一种。
45.具体实施中，该道路测试为车辆耐久路试和冬夏标测试，以上工况分别进行两个季度，例如春秋季节和冬季。
46.周期性的采集电池的完整充放电过程中的电压数据时，可以是每隔15 天对车辆进行满充满放测试，记录整个充放电过程中的每只电芯的电压信息。
47.步骤2，根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置。
48.在一种可能的实施例方式中，所述步骤2中根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置的过程包括：
49.各只所述电芯在充电过程或者放电过程时，将在各个百分比范围的soc 区间内电压平均增长速率或电压平均下降速率超过设定阈值的所述电芯标记为所述异常电芯。
50.具体实施中，可以分析10-20％soc区间、50-70％soc区间和90-100％soc 区间每只电芯电压的平均增长速率或者平均下降速率，判断其是否超过其对应的设定阈值。
51.在一种可能的实施例方式中，所述步骤2中根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置的过程包括：
52.各只所述电芯在充电完成或者放电结束后，对各只电芯的电压进行排序，将离群的电压值对应的所述电芯标记为异常电芯。
53.在充电末端或者放电末端老化严重的电芯最先到达截止电压。
54.在一种可能的实施例方式中，所述步骤2中根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置的过程包括：
55.对每只所述电芯的电压数据进行分析，得到每只所述电芯的极化电压的统计数据，将极化电压超过设定电压阈值的所述电芯标记为异常电芯。
56.步骤3，根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化。
57.在一种可能的实施例方式中，所述步骤3根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化的过程包括：
58.测试得到的各个温度与电芯的异常程度的对应关系表，根据所述异常电芯的异常程度以及所述对应关系表，以每只所述电芯的位置作为一点，绘制得到点状的电池系统内部的温度场分布图。
59.根据所述温度场分布图设计所述电芯的热管理系统的冷却或加热介质的管道，消除电池系统内部的温度不一致性。
60.在一种可能的实施例方式中，通过所述步骤1-步骤2中测试得到各个测试温度范围内所述异常电芯的位置。
61.所述步骤3中根据各个测试温度范围内所述异常电芯的位置，得到温差梯度对每只所述电芯的影响，通过设计所述电芯的热管理系统的冷却或加热介质的管道，消除电池系统内部的温度不一致性。
62.当前常规热管理方案设计主要依托不同工况下的热仿真分析，例如急加急减工
况、常温快充、高温快充、低温加热、低温保温、低温充电、爬坡、高速续航等等，这些热仿真结果往往缺少一个准确的温度分布，基于此设计出来的热管理方案不够全面、不够准确。本发明实施例提出了一种提高电池温度一致性的方法，通过抓取到异常的电压信息、从而定位出这些电芯的位置，从而对对温度场进行纠正，使得温度分布更加精准化。以每只电芯作为一个点，重新绘制出点状的温度分布图，从而完善和优化热管理方案以降低电池系统内部的温差：在温度偏高的位置或者升温速率快的位置加强冷却散热的强度、在自然降温快的位置加强保温措施等等。
63.实施例2
64.本发明提供的实施例2为本发明提供的一种提高电池温度一致性的系统的实施例，该提高电池温度一致性的系统的实施例包括：电压数据获取模块、异常电芯定位模块和热管理方案优化模块。
65.所述电压数据获取模块，用于对试验样车进行各种工况的道路测试，周期性的采集测试时所述试验样车上每只电芯的完整充放电过程中的电压数据。
66.在一种可能的实施例方式中，所述电压数据获取模块对所述试验样车进行道路测试的各种工况包括：常温环境下城市道路工况、高速巡航工况、跑道上急加急减工况、极寒地区原地加热、极寒地区自然冷却、极寒地区城市道路工况、酷暑地区快速充电工况和酷暑地区高速巡航工况中的至少一种。
67.具体实施中，该道路测试为车辆耐久路试和冬夏标测试，以上工况分别进行两个季度，例如春秋季节和冬季。
68.周期性的采集电池的完整充放电过程中的电压数据时，可以是每隔15 天对车辆进行满充满放测试，记录整个充放电过程中的每只电芯的电压信息。
69.所述异常电芯定位模块，用于根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置。
70.在一种可能的实施例方式中，异常电芯定位模块根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置的过程包括：
71.各只所述电芯在充电过程或者放电过程时，将在各个百分比范围的soc 区间内电压平均增长速率或电压平均下降速率超过设定阈值的所述电芯标记为所述异常电芯。
72.具体实施中，可以分析10-20％soc区间、50-70％soc区间和90-100％soc 区间每只电芯电压的平均增长速率或者平均下降速率，判断其是否超过其对应的设定阈值。
73.在一种可能的实施例方式中，异常电芯定位模块根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置的过程包括：
74.各只所述电芯在充电完成或者放电结束后，对各只电芯的电压进行排序，将离群的电压值对应的所述电芯标记为异常电芯。
75.在充电末端或者放电末端老化严重的电芯最先到达截止电压。
76.在一种可能的实施例方式中，异常电芯定位模块根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置的过程包括：
77.对每只所述电芯的电压数据进行分析，得到每只所述电芯的极化电压的统计数据，将极化电压超过设定电压阈值的所述电芯标记为异常电芯。
78.所述电压数据获取模块，用于根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行
热管理方案优化。
79.在一种可能的实施例方式中，电压数据获取模块根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化的过程包括：
80.测试得到的各个温度与电芯的异常程度的对应关系表，根据所述异常电芯的异常程度以及所述对应关系表，以每只所述电芯的位置作为一点，绘制得到点状的电池系统内部的温度场分布图。
81.根据所述温度场分布图设计所述电芯的热管理系统的冷却或加热介质的管道，消除电池系统内部的温度不一致性。
82.在一种可能的实施例方式中，通过所述电压数据获取模块和异常电芯定位模块测试得到各个测试温度范围内所述异常电芯的位置。
83.电压数据获取模块根据各个测试温度范围内所述异常电芯的位置，得到温差梯度对每只所述电芯的影响，通过设计所述电芯的热管理系统的冷却或加热介质的管道，消除电池系统内部的温度不一致性。
84.请参阅图2，图2为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图2所示，本发明实施例提了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320 及存储在存储器1310上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：步骤1，对试验样车进行各种工况的道路测试，周期性的采集测试时所述试验样车上每只电芯的完整充放电过程中的电压数据；步骤2，根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置；步骤3，根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化。
85.请参阅图3，图3为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图3所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：步骤1，对试验样车进行各种工况的道路测试，周期性的采集测试时所述试验样车上每只电芯的完整充放电过程中的电压数据；步骤2，根据所述电压数据中的异常电压信息定位到对应的异常电芯的位置；步骤3，根据异常电压信息对对应位置的所述异常电芯进行热管理方案优化。
86.本发明还通过实施例3、实施例4和实施例5提供具体的测试方案实施例。
87.实施例3
88.本发明提供的实施例3为本发明提供的一种提高电池温度一致性的方法、系统、电子设备及存储介质的具体测试方案实施例一，该具体测试方案实施例一包括：
89.在电池系统的方案开发设计阶段，在25℃恒温环境仓内对长周期循环寿命测试过程中充电和放电过程每只电芯的电压数据进行分析，对每100圈循环后的每只电芯的电压数据进行分析，得到极化电压的统计数据；在-20℃恒温环境仓内对长周期循环寿命测试过程中充电和放电过程每只电芯的电压数据进行分析，对每100圈循环后的每只电芯的电压数据进行分析，得到极化电压的统计数据；在45℃恒温环境仓内对长周期循环寿命测试过程中充电和放电过程每只电芯的电压数据进行分析，对每100圈循环后的每只电芯的电压数据进行分析，得到极化电压的统计数据。通过分析不同环境温度下的电芯极化电压数据，对极化严重的电芯进行定位，从而找到电池系统内部在不同环境温度下的温度场分布以及温差梯度，最后在电池系统的产品开发阶段有针对性的进行热管理方案改善，例如调整相
应位置电芯的的热管理系统的冷却或加热介质的管道设计，从而消除内部的温差以及温度不一致性。
90.实施例4
91.本发明提供的实施例4为本发明提供的一种提高电池温度一致性的方法、系统、电子设备及存储介质的具体测试方案实施例二，该具体测试方案实施例二包括：
92.在电池系统的方案开发设计阶段，在春秋季节对纯电动车耐久路试过程中充电和放电过程每只电芯的电压数据进行分析，对每100公里后的完整充放电过程每只电芯的电压数据进行分析，得到极化电压的统计数据。通过分析电芯极化电压数据，对极化严重的电芯进行定位，从而找到电池系统内部的温度场分布以及温差梯度对每只电芯的影响，最后在电池系统的产品开发阶段有针对性的进行热管理方案改善，例如调整相应位置电芯的的热管理系统的冷却或加热介质的管道设计，从而消除内部的温差以及温度不一致性。
93.实施例5
94.本发明提供的实施例5为本发明提供的一种提高电池温度一致性的方法、系统、电子设备及存储介质的具体测试方案实施例三，该具体测试方案实施例三包括：
95.在电池系统的方案开发设计阶段，在冬季标定过程中对纯电动车耐久路试过程中充电和放电过程每只电芯的电压数据进行分析，对每100公里后的完整充放电过程每只电芯的电压数据进行分析，得到极化电压的统计数据；在夏季标定过程中对纯电动车耐久路试过程中充电和放电过程每只电芯的电压数据进行分析，对每100公里后的完整充放电过程每只电芯的电压数据进行分析，得到极化电压的统计数据。通过分析电芯极化电压数据，对极化严重的电芯进行定位，从而找到电池系统内部的温度场分布以及温差梯度对每只电芯的影响，最后在电池系统的产品开发阶段有针对性的进行热管理方案改善，例如调整相应位置电芯的的热管理系统的冷却或加热介质的管道设计，从而消除内部的温差以及温度不一致性。
96.本发明实施例提供的一种提高电池温度一致性的方法、系统、电子设备及存储介质，通过在电池系统开发过程或者整车进行数万公里的耐久测试过程中收集每个电芯的充电和放电过程数据，从而获取各个电芯的老化过程和老化路径，进而再反过来优化电池系统的热管理系统设计，使其最终实现电池系统内部每颗电芯都有一致的老化衰减过程，进而保证了整个生命周期中电芯仍有具有良好的一致性，可以有效确保了电池系统的温度一致、降低了温度差异，提高了电池系统的寿命、安全性和可靠性。通过抓取到异常的电压信息、从而定位出这些电芯的位置，从而对对温度场进行纠正，使得温度分布更加精准化。以每只电芯作为一个点，重新绘制出点状的温度分布图，从而完善和优化热管理方案以降低电池系统内部的温差：在温度偏高的位置或者升温速率快的位置加强冷却散热的强度、在自然降温快的位置加强保温措施等等。
97.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
98.本领域内的技术人员应明白，本发明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。
99.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。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、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理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。
100.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。
101.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设备上，使得在计算机或其他可编程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。
102.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作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范围的所有变更和修改。
103.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。