[发明专利]一种电池温度预测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池温度预测方法及装置。

背景技术

随着手机、笔记本电脑等移动电子产品的广泛普及和清洁能源电动汽车的快速发展，储能电池得到了大量的应用。作为其动力的电池的使用寿命、安全性等性能受到了人们高度的关注。

安全性是电池的一个重要性能，它是保证电池正常使用的前提条件。在长期使用过程中，电池内部反应和本身内阻的存在，其内部会产生大量热量，电池温度会明显升高，而电池的结构又相对封闭，内部热量无法及时散去，继续使用时容易造成安全隐患。另外，电池的外部使用条件也是造成电池出现安全问题的因素之一，环境温度过高过低、大倍率充放电电流以及过充过放等都会加速电池性能衰退，降低电池使用的安全性。为了避免电池的高危使用，需要找到一个合适的参量来衡量电池当前使用的安全指标，电池的温度可在一定程度上反映电池的安全状况，对电池安全使用具有重要参考价值。

电池温度与电池内部热量交换有关，且电池内部热量交换过程非常复杂，无法直接将温度与热量联系起来。但热量的累积必定会造成电池内部温度的上升，电池内部反应加快，电池的稳定性降低。因此，根据电池的温度来反应电池的安全状态，具有一定的合理性。

对于电池温度的测量方法目前有间接测量法。间接测量法是通过交流阻抗、充放电循环测试等其它手段对与电池温度相关的内阻、电压以及容量等参数的测量，通过这些数据间的关系推导出电池的温度，此法无须直接接触电池表面。间接测量无须对电池测温表面直接接触，但测量结果必须通过转化获知电池内部温度。

因此，需要提供一种电池温度的间接测量的技术方案来简化测量步骤，提高测量精确度。

发明内容

本发明提供一种电池温度预测方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：根据测量的不同荷电状态和不同温度下的所述电池的交流阻抗，以及采集的交流阻抗谱确定全荷电状态下阻抗相位角的频率区间；

步骤2：根据在所述的频率区间绘制的不同温度下该频率区间内的阻抗相位角的变化曲线，确定特征相位角；

步骤3：拟合绘制的所述特征相位角和温度间的关系曲线，得到电池温度预测模型，进而通过所述电池温度预测模型预测电池温度。

所述步骤1所述全荷电状态下阻抗相位角的优选频率区间的确定包括如下步骤：

步骤1‐1：根据采集的交流阻抗谱，计算不同温度下的0％～100％荷电状态下的交流阻抗谱中阻抗相位角的标准差σ、方差δ和离散系数κ；

步骤1‐2：根据离散型数据分布特点，确定阻抗相位角的频率区间为：σ小于0.5、δ小于0.25且κ介于±0.1之间的频率区间。

所述离散系数κ按下式计算：

κ＝σ/λ。

所述步骤2中所述特征相位角的确定包括：

计算同一频率不同温度的相位角之差的平方和，根据均值差的平方和最小原理，选出最优特征频率，以最优特征频率的阻抗相位角为电池温度预测的特征相位角。

所述同一频率不同温度的相位角之差的平方和按下述函数模型F(θ)计算：

F(θ)＝∑(θ_i-θ_j)²

其中θ_i，θ_j为同一频率下相邻两温度的相位角值。

所述步骤3的所述温度预测模型为：θ＝k·T+b，其中，θ为特征相位角，k为特征相位角和温度间的关系曲线的斜率，b为特征相位角和温度间的关系曲线的截距，T为电池温度。。

所述步骤1之前还包括：采用交流阻抗测试仪测量不同荷电状态SOC和不同温度下的待测电池的交流阻抗。

一种电池温度预测装置，所述装置包括：

区间选择模块，用于选取全荷电状态下阻抗相位角重合性好的频率区间；

特征相位角模块，用于选取特征相位角；

温度预测模块，用于绘制特征相位角和温度间的关系曲线图，并拟合曲线的数据，得到电池温度预测模型，进而通过所述电池温度预测模型预测电池温度。

所述区间选择模块，测量不同荷电状态和不同温度下的待测电池的交流阻抗，并采集交流阻抗谱，根据采集的交流阻抗谱，计算不同温度下的0％～100％荷电状态下交流阻抗谱中阻抗相位角的标准差σ、方差δ和离散系数κ，根据离散型数据分布特点，确定阻抗相位角频率区间为：σ小于0.5、δ小于0.25、κ介于±0.1之间的频率区间。。