[發(fā)明專利]一種利用虛擬溫度傳感器對電池包溫度場的估算修正方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011021366.9
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112092676A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 許楠;謝雨;楊志華;睢巖;孔巖;劉俏
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60L58/10
• 分類號: B60L58/10;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 劉小嬌

本發(fā)明公開了一種利用虛擬溫度傳感器對電池包溫度場的估算修正方法，包括：步驟一、獲取歷史試驗的單體鋰離子電池的單體電池溫度，存儲為歷史溫度；步驟二、建立深度神經網(wǎng)絡模型，所述輸入?yún)?shù)為真實溫度傳感器測量的溫度、真實溫度傳感器位置和所述歷史溫度；所述溫度變量存儲為初步估算的溫度矩陣；步驟三、采集所有單體電池電流和電壓的信號，監(jiān)測到某行的單體電池的電流/電壓超過設定的電流閾值/電壓閾值，電流傳感器/電壓傳感器要增加對該行單體電池監(jiān)測的頻率；步驟四、計算所述某行單體電池的溫度：用所述計算得到的某行單體電池的溫度對所述初步估算的溫度矩陣中的所述某行溫度進行修正。

技術領域

本發(fā)明涉及汽車動力電池監(jiān)測領域，更具體的是，本發(fā)明涉及一種利用虛擬溫度傳感器對電池包溫度場的估算修正方法。

背景技術

鋰離子電池具有很多優(yōu)點，目前電動汽車和混合動力汽車上大部分應用的是鋰離子電池，其特性參數(shù)對電池能量管理系統(tǒng)和安全性能十分重要。尤其是鋰離子電池的溫度，它對電池的容量、電壓、內阻、充放電效率、使用壽命和安全性等方面具有重要影響。

電池在充放電過程當中，電池內部化學反應產生的熱量集聚起來必然會導致溫度升高，當外界環(huán)境溫度較高并且電池處在大倍率放電工況時，電池產熱加劇且散熱不及時，會導致電解液泄漏、產生氣泡、冒煙等現(xiàn)象，嚴重時電池會發(fā)生自燃和爆炸。當電池處于極低的溫度環(huán)境下，電池充放電能力均大幅降低。因此，合適的充放電溫度是保證電池性能發(fā)揮的關鍵所在，為了確保鋰離子電池循環(huán)壽命，良好的電化學性能和能量效率，準確地測量每一節(jié)單體電池的溫度是十分重要的。準確的單體電池的溫度對電池的熱管理系統(tǒng)以及電池SOC估算都是十分重要的，這可以讓單體電池工作在高效的溫度范圍內，還可以避免危險狀況的發(fā)生。

鋰電池的溫度場可以通過傳感器測量直接獲得，由于現(xiàn)在的電池包都是由多節(jié)單體電池組成的，不同單體電池之間會有一些差異，因此希望能夠測量每一節(jié)單體電池的參數(shù)。但是，由于空間布置或者成本太高等問題，很難測量每節(jié)單體電池的特性參數(shù)，尤其是溫度。現(xiàn)有的測量方法多是測量電池包局部幾個點的方法，用來代表整個電池包的溫度場，這樣的測量方法不能測得每節(jié)單體電池的溫度，導致一些單體電池處在低溫或高溫狀態(tài)時并不能及時被發(fā)現(xiàn)，嚴重影響電池的一致性和安全性，容易使某幾節(jié)單體電池先達到使用壽命，不僅縮短整個電池包的使用壽命，還不利于以后的梯次利用。因此，能夠測量出每一節(jié)單體電池的溫度是很有必要的。

相對于電流和電壓來說，單體電池溫度的測量是比較困難的，涉及到溫度傳感器的布置和成本問題，如何在保證一定測量精度下降低溫度傳感器的數(shù)量是很有必要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明設計開發(fā)了一種利用虛擬溫度傳感器對電池包溫度場的估算修正方法，利用神經網(wǎng)絡算法對整個電池包的溫度場進行初步估算，然后用電壓和電流傳感器對單體電池的電流和電壓信號進行監(jiān)測，對電流或電壓信號異常的單體電池的溫度數(shù)據(jù)進行修正；既可以降低成本，減少布置上帶來的麻煩，又能保證一定的精度。

一種利用虛擬溫度傳感器對電池包溫度場的估算修正方法，包括：

步驟一、獲取歷史試驗的單體鋰離子電池的單體電池溫度，存儲為歷史溫度；

步驟二、建立深度神經網(wǎng)絡模型，輸入?yún)?shù)有3個，輸入層有3個神經元；采用兩層隱藏層，每個隱藏層的神經元個數(shù)為6個；輸出參數(shù)為溫度變量，輸出層為一個神經元；所述輸入?yún)?shù)為真實溫度傳感器測量的溫度、真實溫度傳感器位置和所述歷史溫度；所述溫度變量存儲為初步估算的溫度矩陣；

步驟三、采集所有單體電池電流和電壓的信號，監(jiān)測到某行的單體電池的電流/電壓超過設定的電流閾值/電壓閾值，電流傳感器/電壓傳感器要增加對該行單體電池監(jiān)測的頻率；

步驟四、當所述某行的單體電池電流/電壓超過設定的電流閾值/電壓閾值一定時間時，計算所述某行單體電池的溫度：