电芯内部温度的分析方法、存储介质、电子设备及系统技术方案

本申请提供一种电芯内部温度的分析方法、存储介质、电子设备及系统，所述方法包括：获取电池不同时刻对应的环境温度和表面温度；根据所述环境温度和所述表面温度确定当前时刻电芯内部温度的瞬时空间分布；利用瞬时空间分布中包含的分布参数，确定不同时刻对应的电芯内部温度。本申请通过构造并求解物理数学模型，可以实现在不破坏电池电芯的前提下，只需测得表面温度即可获取电芯内部温度分布情况。表面温度即可获取电芯内部温度分布情况。表面温度即可获取电芯内部温度分布情况。

【技术实现步骤摘要】
电芯内部温度的分析方法、存储介质、电子设备及系统


[0001]本申请属于电池监测的
，涉及一种温度分析方法，特别是涉及一种电芯内部温度的分析方法、存储介质、电子设备及系统。

技术介绍

[0002]锂离子电池的热管理一直是业界关注的问题，有效的热管理可以提高电池的使用效率、发挥电池的最大能效，并且避免出现热失控现象。
[0003]锂离子电池在充放电过程中，在单体电芯内部的正负极内发生电化学反应，伴随着出现极化现象，再考虑电池内阻的影响，电池将持续产热并发生温度变化。若产热率过大，电池表面与外界的散热能力有限，并且电极材料的导热率不足以将温度在极短时间内传递至电池表面，则热量积累导致内部温度迅速升高并超出安全阈值，将导致热失控。并且单个电芯的起火将会迅速传播，威胁整个模组甚至整个系统的安全。
[0004]目前，常见的电池温度监测方法一般将温度传感器放置在电池表面，但这种方式存在一定误差，即由于电极材料存在导热率，内部热源到电池表面的热传导过程需要一定的时间，这就造成电池表面与电芯内部的温度不一致，并且充放电倍率越大，这种不一致性越明显，内外温差越大。这种温度上的不一致性十分影响温度监测的准确度。然而将温度传感器放置在电芯内部又将破坏电芯的完整性。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种电芯内部温度的分析方法、存储介质、电子设备及系统，用于解决如何在不破坏电芯完整性的情况下对电芯内部温度进行准确分析的问题。
[0006]本申请实施例第一方面提供一种电芯内部温度的分析方法，所述方法包括：获取电池不同时刻对应的环境温度和表面温度；根据所述环境温度和所述表面温度确定当前时刻电芯内部温度的瞬时空间分布；利用瞬时空间分布中包含的分布参数，确定不同时刻对应的电芯内部温度。
[0007]在第一方面的一种实现方式中，所述获取电池不同时刻对应的环境温度的步骤，包括：令所述电池充分静置，使所述电池温度与室温相同，将此时电池的表面温度作为所述环境温度。
[0008]在第一方面的一种实现方式中，将所述电池的电芯内部在空间上分为正极、负极和隔膜三部分；所述获取电池不同时刻对应的表面温度的步骤，包括：响应于所述电池从静置状态转为工作状态，将状态转变的瞬间记为初始时刻并设置时间步长；从初始时刻开始，按照所述时间步长记录每个时间节点的表面温度，直至充放电结束；所记录的表面温度包括正极表面温度数据和负极表面温度数据。
[0009]在第一方面的一种实现方式中，所述获取电池不同时刻对应的表面温度的步骤，还包括：在每个时间节点对所述正极表面温度数据和所述负极表面温度数据进行加和求平均，确定每个时间节点对应的正极表面温度平均值和负极表面温度平均值。
[0010]在第一方面的一种实现方式中，所述根据所述环境温度和所述表面温度确定当前时刻电芯内部温度的瞬时空间分布的步骤，包括：将所述环境温度和所述表面温度分别代入电芯温度函数模型中，确定负极温度函数、隔膜温度函数以及正极温度函数中各自包含的分布参数；将所述负极温度函数包含的分布参数反向代入所述负极温度函数中，确定当前时刻电芯内部负极表面温度的瞬时空间分布；将所述隔膜温度函数包含的分布参数反向代入所述隔膜温度函数中，确定当前时刻电芯内部隔膜表面温度的瞬时空间分布；将所述正极温度函数包含的分布参数反向代入所述正极温度函数中，确定当前时刻电芯内部正极表面温度的瞬时空间分布。
[0011]在第一方面的一种实现方式中，所述方法还包括：对所述负极温度函数、所述隔膜温度函数以及所述正极温度函数分别进行定积分，对应求解负极表面平均温度、隔膜表面平均温度和正极表面平均温度；根据所述负极表面平均温度、所述隔膜表面平均温度和所述正极表面平均温度确定电芯内部的总体平均温度。
[0012]在第一方面的一种实现方式中，所述利用瞬时空间分布中包含的分布参数，确定不同时刻对应的电芯内部温度的步骤，包括：针对所述负极温度函数、所述隔膜温度函数以及所述正极温度函数分别关于时间求一阶导数；将所述一阶导数与电芯温度的偏微分函数及边界条件结合得到负极、隔膜和正极平均温度基于时间的表达函数；其中，所述边界条件包括：正负极两侧边界温度与表面温度相等，初始时刻各处温度皆为环境温度；电极与隔膜界面处的温度保持连续性，温度空间变化率也保持连续性以及两侧边界处的温度空间变化率相当于表面与周围环境的散热速率；将瞬时空间分布中包含的分布参数分别代入负极、隔膜和正极平均温度基于时间的表达函数，确定不同时刻对应的电芯内部温度。
[0013]本申请实施例第二方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的方法。
[0014]本申请实施例第三方面提供一种电子设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子设备执行所述的方法所述
[0015]本申请实施例第四方面提供一种电芯内部温度的分析系统，所述系统包括：所述的电子设备和温度测量装置；所述温度测量装置与所述电子设备通信连接；所述温度测量装置设于电池表面，被配置为测量电池不同时刻对应的环境温度和表面温度，将所述环境温度和所述表面温度传送至所述电子设备。
[0016]如上所述，本申请所述的电芯内部温度的分析方法、存储介质、电子设备及系统，具有以下有益效果：
[0017]本申请简化了物理数学模型，在不破坏电芯的情况下，只需测得表面温度即可计算获取电芯内部温度分布情况，在保障可还原实际物理场景的前提下，计算速度快，算力需求低；将物理数学模型与不同时刻电池表面温度等实际数据相结合，对电池内部温度分布的计算精度较高；本申请利用电芯表面温度，进一步实现了电芯内部温度作为电池监测指标，能够更加灵敏地捕捉异常，更大程度地降低热失控风险。
附图说明
[0018]图1显示为本申请实施例所述的电芯内部温度的分析方法的应用场景示意图。
[0019]图2显示为本申请实施例所述的电芯内部温度的分析方法的原理流程图。
[0020]图3显示为本申请实施例所述的电芯内部温度的分析方法的流程示意图。
[0021]图4显示为本申请实施例所述的电芯内部温度的分析方法的电芯简化示意图。
[0022]图5显示为本申请实施例所述的电芯内部温度的分析方法的实测温度与计算温度比较图。
[0023]图6显示为本申请实施例所述的电芯内部温度的分析方法的放电不同阶段温度空间分布图。
[0024]图7显示为本申请实施例所述的电子设备的结构连接示意图。
[0025]图8显示为本申请实施例所述的电芯内部温度的分析系统的结构原理图。
[0026]元件标号说明
[0027]1电子设备
[0028]11处理器
[0029]12存储器
[0030]13通信接口
[0031]14系统总线
[0032]2温度测量装置
[0033]S21～S23步骤
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯内部温度的分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取电池不同时刻对应的环境温度和表面温度；根据所述环境温度和所述表面温度确定当前时刻电芯内部温度的瞬时空间分布；利用瞬时空间分布中包含的分布参数，确定不同时刻对应的电芯内部温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电池不同时刻对应的环境温度的步骤，包括：令所述电池充分静置，使所述电池温度与室温相同，将此时电池的表面温度作为所述环境温度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述电池的电芯内部在空间上分为正极、负极和隔膜三部分；所述获取电池不同时刻对应的表面温度的步骤，包括：响应于所述电池从静置状态转为工作状态，将状态转变的瞬间记为初始时刻并设置时间步长；从初始时刻开始，按照所述时间步长记录每个时间节点的表面温度，直至充放电结束；所记录的表面温度包括正极表面温度数据和负极表面温度数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取电池不同时刻对应的表面温度的步骤，还包括：在每个时间节点对所述正极表面温度数据和所述负极表面温度数据进行加和求平均，确定每个时间节点对应的正极表面温度平均值和负极表面温度平均值。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述环境温度和所述表面温度确定当前时刻电芯内部温度的瞬时空间分布的步骤，包括：将所述环境温度和所述表面温度分别代入电芯温度函数模型中，确定负极温度函数、隔膜温度函数以及正极温度函数中各自包含的分布参数；将所述负极温度函数包含的分布参数反向代入所述负极温度函数中，确定当前时刻电芯内部负极表面温度的瞬时空间分布；将所述隔膜温度函数包含的分布参数反向代入所述隔膜温度函数中，确定当前时刻电芯内部隔膜表面温度的瞬时空间分布；将所述正极温度函数包含的分布参数反向代入所述正极温度函数中，确定当前时刻电芯内部正...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓华，陈思元，魏琼，严晓，赵恩海，顾单飞，江铭臣，李倩，韦良长，
申请(专利权)人：上海玫克生储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：