基于AUKF的电池内部温度信息处理方法、设备和介质技术

本发明专利技术公开了一种基于AUKF的电池内部温度信息处理方法、设备和介质。所述方法包括：根据电池模组进行离线测试的离线测试数据获取等效热网络模型的初始参数，基于多目标函数拟合法确定初始参数中的最优模型参数初始值；根据车辆的电池的初始AUKF联合向量值、第一运行数据以及包含最优模型参数初始值的等效热网络模型，确定车辆的电池在实际运行的第一时刻的第一电池内部温度估算值以及第一模型参数估算值。本发明专利技术可以在对电池内部温度进行实时精确预估的同时，还对等效热网络模型的模型参数进行优化，从而可以根据优化之后的模型参数更准确预估电池内部温度，进而根据实时精确预估的电池内部温度优化电池的工作条件，提升电池的安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于AUKF的电池内部温度信息处理方法、设备和介质
本专利技术涉及电池温度
，具体涉及一种基于AUKF(自适应无迹卡尔曼滤波器)的电池内部温度信息处理方法、设备和介质。
技术介绍
作为新能源汽车的动力的电池，在充放电过程中普遍存在温升现象，且电池内部的产热和散热不均匀，因此电池内部存在温度场分布，进而引起电池内部与外部存在较大的温差，特别是在高功率需求应用中更为明显；然而，在实际的电池热管理中，只能在电池外表面实时测量电池表面温度，对于电池内部温度并不能实时测量到，而电池的内部温度对电池的性能具有显著影响，且直接关乎电池的安全性能，因此，电池热管理，尤其是对电池内部温度的估算，已成为电池管理系统的关键且最具挑战性的部分之一。现有技术中，电池内部温度估算方法中，基于电化学阻抗谱测试对电池内部温度进行估算的方法，对测试系统要求较高，因此，实际的车辆并不能满足其测试条件；基于内部温度与表面温度之间函数关系对电池内部温度进行估算的方法，所得函数关系并无实际物理意义，难以适应多种复杂工况下电池内部温度的精确计算；现有技术中的电池传热模型将电池表面等效为一个温度点的方法，认为电池表面各点温度均相同，该方案的不足之处在于，由于电池内部构造以及外部形状都不是完美对称结构，电池内部到各个面传热路径并不一致，所以在电池表面不同位置的温度也会有所不同，因此将表面温度等效为一个点会使得最终估算的电池温度误差较大。此外，部分现有技术采用离线辨识算法或基于估计器的在线参数辨识方法得到模型参数，该方案中无法消除电池内部温度估计误差对参数辨识结果的影响，将会导致模型参数不匹配，进一步引起更大的内部温度估计误差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于AUKF的电池内部温度信息处理方法、设备和介质，可以在对电池内部温度进行实时精确预估的同时，还对等效热网络模型的模型参数进行优化，从而可以根据优化之后的模型参数更准确预估电池内部温度，进而，使得本专利技术可以根据实时精确预估的电池内部温度优化电池的工作条件，提升电池的安全性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，包括：获取电池模组在恒温环境的不同离线工况下进行离线测试的离线测试数据；根据所述离线测试数据获取等效热网络模型的初始参数，基于多目标函数拟合法确定所述等效热网络模型的各所述初始参数中的最优模型参数初始值；获取车辆的电池的初始AUKF联合向量值；获取所述车辆的电池在所述车辆实际运行的第一时刻的第一运行数据；根据所述初始AUKF联合向量值、所述第一运行数据以及包含所述最优模型参数初始值的所述等效热网络模型，确定所述车辆的电池在所述车辆在实际运行的第一时刻的第一电池内部温度估算值以及第一模型参数估算值。本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法。本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被处理器执行时实现所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法。本专利技术提供的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法、设备和介质，首先根据电池模组在恒温环境的不同离线工况下进行离线测试的离线测试数据获取等效热网络模型的初始参数，基于多目标函数拟合法确定所述等效热网络模型的各所述初始参数中的最优模型参数初始值；获取车辆的电池的初始AUKF联合向量值；获取所述车辆的电池在所述车辆实际运行的第一时刻的第一运行数据；根据所述初始AUKF联合向量值、所述第一运行数据以及包含所述最优模型参数初始值的所述等效热网络模型，确定所述车辆的电池在所述车辆在实际运行的第一时刻的第一电池内部温度估算值以及第一模型参数估算值。本专利技术可以在对电池内部温度进行实时精确预估的同时，还对等效热网络模型的模型参数进行优化，从而可以根据优化之后的模型参数更准确预估电池内部温度(如此，可以消除电池内部温度估计误差对参数辨识结果的影响，使得模型参数更为匹配，减少了电池内部温度的估计误差)，进而，使得本专利技术可以根据实时精确预估的电池内部温度优化电池的工作条件，提升电池的安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。图1是本专利技术一实施例中基于AUKF的电池内部温度信息处理方法的流程图；图2是本专利技术一实施例中的电芯内部温度计算模型的结构示意图；图3是本专利技术一实施例中电芯等效热网络模型的结构示意图；图4是本专利技术一实施例中传热路径的结构示意图；图5是本专利技术一实施例中等效电路模型的结构示意图；图6是本专利技术一实施例中基于AUKF的电池内部温度信息处理方法的步骤S50的流程图；图7是本专利技术另一实施例中基于AUKF的电池内部温度信息处理方法的流程图；图8是本专利技术一实施例中基于AUKF的电池内部温度信息处理方法的步骤S60的流程图；图9是本专利技术一实施例中实验验证结果示意图；图10是本专利技术一实施例中计算机设备的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，提供一种基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，包括以下步骤S10-S40：S10，获取电池模组在恒温环境的不同离线工况下进行离线测试的离线测试数据；其中，离线工况包括不同倍率(其中，不同倍率优选为0.1C-3C)的恒流充放电以及NEDC(NewEuropeanDrivingCycle，新标欧洲循环测试)、WLTC(WorldLightVehicleTestProcedure，世界轻型汽车测试规程)等动态工况。在本专利技术中，首先需要制备用于离线测试的电池模组，其中，所述电池模组包括多个串并联的电芯以及连接电芯与外部构件的连接件；电池模组的电芯内部布置有用于检测电芯内部温度的第一温度传感设备(第一温度传感设备优选为布置在电芯的极芯内部，以保证其可测到整个电芯内部的最高温度)，电芯表面上布置有用于检测电芯表面温度的第二温度传感设备，与所述电池模组连接的冷却系统的冷却板上设置有用于检测离线冷却板温度的第三温度传感设备。可理解地，上述第一温度传感设备、第二温度传感设备和第三温度传感设备优选为同一种类型的传感设备，以使得检测的温度数据之间误差更小。在进行离线测试时，需要将电池模组放置于恒温环境中(比如恒温箱中，恒温箱可以提供一个确定的温度的恒温环境，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，包括：/n获取电池模组在恒温环境的不同离线工况下进行离线测试的离线测试数据；/n根据所述离线测试数据获取等效热网络模型的初始参数，基于多目标函数拟合法确定所述等效热网络模型的各所述初始参数中的最优模型参数初始值；/n获取车辆的电池的初始AUKF联合向量值；/n获取所述车辆的电池在所述车辆实际运行的第一时刻的第一运行数据；/n根据所述初始AUKF联合向量值、所述第一运行数据以及包含所述最优模型参数初始值的所述等效热网络模型，确定所述车辆的电池在所述车辆在实际运行的第一时刻的第一电池内部温度估算值以及第一模型参数估算值。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，包括：
获取电池模组在恒温环境的不同离线工况下进行离线测试的离线测试数据；
根据所述离线测试数据获取等效热网络模型的初始参数，基于多目标函数拟合法确定所述等效热网络模型的各所述初始参数中的最优模型参数初始值；
获取车辆的电池的初始AUKF联合向量值；
获取所述车辆的电池在所述车辆实际运行的第一时刻的第一运行数据；
根据所述初始AUKF联合向量值、所述第一运行数据以及包含所述最优模型参数初始值的所述等效热网络模型，确定所述车辆的电池在所述车辆在实际运行的第一时刻的第一电池内部温度估算值以及第一模型参数估算值。


2.如权利要求1所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述获取电池模组在恒温环境的不同离线工况下进行离线测试的离线测试数据，包括：
在不同离线工况下进行离线测试时，获取所述电池模组的离线温度数据和等效电路数据；其中，所述离线温度数据包括离线测试内部温度、离线测试表面温度、离线冷却板温度以及所述电池模组进行离线测试时所处的恒温环境的离线环境温度；所述离线测试内部温度由设置在所述电池模组的电芯内部的第一温度传感设备测得，所述离线测试表面温度由设置在所述电池模组的电芯表面的第二温度传感设备测得，所述离线冷却板温度由设置在与所述电池模组连接的冷却系统的冷却板上的第三温度传感设备测得；所述等效电路数据包括所述电池模组的电池端电压值和电池电流值。


3.如权利要求2所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述获取所述电池模组的离线温度数据和离线测试数据之后，包括：
自数据库中获取所述电池模组的第一开路电压和第一温度系数；
将所述电池端电压值、所述电池电流值和所述离线测试内部温度分组输入预设的第一产热率模型中，获取所述第一产热率模型输出的所述电池模组在不同离线工况下的第一电池产热率；其中，一组所述电池端电压值、所述电池电流值和所述离线测试内部温度是指在同一离线工况下对应于同一时刻的所述电池端电压值、所述电池电流值和所述离线测试内部温度。


4.如权利要求3所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述第一产热率模型为：



其中：
Qheat1为所述电池模组在离线工况下的第一电池产热率；
OCV(SOC1)为所述电池模组的第一开路电压；
U1为所述电池模组的电池端电压值；
I1为所述电池模组的电池电流值；
T1为所述离线测试内部温度；

为所述电池模组的第一温度系数。


5.如权利要求3所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述根据所述离线测试数据获取等效热网络模型的初始参数，基于多目标函数拟合法确定所述等效热网络模型的各所述初始参数中的最优模型参数初始值，包括：
获取等效热网络模型的输入参数和输出参数，并将在同一离线工况下对应于同一时刻的所述输入参数与所述输出参数关联；所述输入参数包括所述第一电池产热率、所述离线冷却板温度以及所述离线环境温度；所述输出参数包括所述离线测试内部温度和所述离线测试表面温度；
将所述输入参数输入等效网络模型，并将与输入所述等效网络模型的所述输入参数关联的所述输出参数作为所述等效网络模型的输出，以获取所述等效网络模型的初始参数；一组所述初始参数包括所述电池模组的所述等效网络模型中的电芯内部等效热容、电芯内部到各传热路径对应的电芯表面点的热阻、各传热路径对应的电芯表面点到外界环境的热阻以及各传热路径对应的电芯表面点的等效热容；
基于多目标函数拟合法确定各组所述初始参数中的一组最优模型参数初始值，所述多目标函数拟合法包括最小二乘法、遗传算法、粒子群优化算法中的一种或多种。


6.如权利要求1所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述获取车辆的电池的初始AUKF联合向量值，包括：
根据所述最优模型参数初始值确定参数协方差初始值；
自数据库中获取所述车辆的电池在实际运行的初始时刻的电池状态初始值，并根据所述电池状态初始值确定电池状态协方差初始值；
根据所述最优模型参数初始值和所述电池状态初始值确定初始AUKF联合向量值；
根据所述参数协方差初始值和所述电池状态协方差初始值确定联合向量协方差初始值。


7.如权利要求6所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述获取所述车辆的电池在所述车辆实际运行的第一时刻的第一运行数据，包括：
在所述车辆实际运行的第一时刻，获取所述车辆的电池的第一运行数据，所述第一运行数据包括第一电池表面温度、第一冷却板温度、第一环境温度、第一电压值和第一电流值；所述第一电池表面温度由设置在所述车辆的电池表面的第四温度传感设备测得，所述第一冷却板温度由设置在与所述车辆的电池连接的车辆冷却系统的冷却板上的第五温度传感设备测得；所述第一环境温度为所述车辆实际运行的环境在所述第一时刻的温度，所述第一电压值为所述车辆的电池在实际运行的第一时刻的电压值，所述第一电流值为所述车辆的电池在实际运行的第一时刻的电流值。


8.如权利要求7所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述根据所述初始AUKF联合向量值、所述第一运行数据以及包含所述最优模型参数初始值的所述等效热网络模型，确定所述车辆的电池在所述车辆在实际运行的第一时刻的第一电池内部温度估算值以及第一模型参数估算值，包括：
将所述初始AUKF联合向量值和所述联合向量协方差初始值输入预设的对称采样模型中，生成初始AUKF联合向量特征点集；
自数据库中获取所述车辆的电池的第二开路电压和第二温度系数；
将所述第一电压值、所述第一电流值和所述第一电池表面温度输入预设的第二产热率模型中，获取所述第二产热率模型输出的所述车辆的电池在实际运行的第一时刻的第二电池产热率；
将所述初始AUKF联合向量特征点集、所述第二电池产热率、所述第一冷却板温度和所述第一环境温度输入包含所述最优模型参数的所述等效热网络模型中，获取所述等效热网络模型输出的所述车辆的电池在实际运行的第一时刻的第一特征点状态值；
将所述第一特征点状态值以及预设的噪声方差初始值输入预设的状态空间模型中，确定所述车辆的电池在车辆实际运行的第一时刻的第一联合向量先验值、第一联合向量协方差先验值以及第一测量修正矩阵；
将所述第一电池表面温度、所述第一联合向量先验值、所述第一联合向量协方差先验值以及所述第一测量修正矩阵输入预设的估算模型中，确定所述车辆的电池在车辆实际运行的第一时刻的第一联合向量后验值和第一联合向量协方差后验值；
根据所述第一联合向量后验值和第一联合向量协方差后验值确定所述车辆的电池在车辆实际运行的第一时刻的第一电池内部温度估算值以及第一模型参数估算值。


9.如权利要求8所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述根据所述初始AUKF联合向量值、所述第一运行数据以及包含所述最优模型参数初始值的所述等效热网络模型，确定所述车辆的电池在所述车辆在实际运行的第一时刻的第一电池内部温度估算值以及第一模型参数估算值之后，还包括：
根据所述第一电池内部温度估算值和所述第一模型参数估算值，获取所述等效热网络模型在车辆实际运行的第一时刻的第一理论噪声方差；
根据预设的噪声更新规则，通过AUKF滤波器修正所述等效热网络模型在车辆实际运行的第一时刻的第一理论噪声方差。


10.如权利要求9所述的基于AUKF的电池内部温度信息处理方法，其特征在于，所述根据所述第一电池内部温度估算值和所述第一模型参数估算值，获取所述等效热网络模型在车辆实际运行的第一时刻的第一理论噪声方差，包括：
获取预设的时刻序列长度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓倩，冯天宇，邓林旺，刘思佳，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44