CN111674287A - 一种动力电池温度监控方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力电池温度监控方法及车辆，通过车辆的动力电池最高温度与环境最高温度之间的关系确定某一天的动力电池温度上限，并通过车辆的动力电池最低温度与环境最低温度之间的关系确定某一天的动力电池温度下限，若该天的动力电池最高温度大于该天的动力电池温度上限或动力电池的最低温度小于动力电池温度下限，则进行报警，并对报警信息进行汇总，当至少一天的报警信息满足动力电池高温持续恶化条件或电池低温持续恶化条件时，对车辆进行检修，避免了由于对电池温度监控不足导致的电池异常问题持续变化而造成的不可控的损失，提高了行车安全。

Description

一种动力电池温度监控方法及车辆

技术领域

本发明属于电动汽车用动力电池技术领域，特别涉及一种动力电池温度监控方法及车辆。

背景技术

安全性在电动汽车电源系统中占有最重要的位置，安全性的一个最重要的部分就是对电池高温或者低温故障进行报警，目前，动力电池高温或者低温报警是通过在出厂时设定一个最高值和最低值，当检测到动力电池温度高于最高值或者低于最低值时，控制报警，并采取相对应的控制。但是电池高温问题有时是一个持续恶化的问题，只有运行时间很久以后才能被发现，现有报警方法只有在故障非常严重时才会出现报警，而在车辆长期运行过程中出现非常严重故障的情况非常的少，反而是动力电池长期使用过程中的线路老化、接触不良和电池老化等可能导致电池温度过高或过低的安全隐患更加容易导致安全事故，因此，现有技术在动力电池温度出现非常严重的情况时进行报警，对导致动力电池温度异常的安全隐患监控不足，不利于后期动力电池的检测分析，进而导致电池温度异常问题持续恶化造成不可控的损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力电池温度监控方法及车辆，用于解决现有技术中对动力电池温度监控不足导致电池温度异常问题持续变化造成不可控的损失的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种动力电池温度监控方法，包括如下步骤：

1)采集设定区域内至少一个年度的设定型号的待监测车辆的动力电池最高温度数据以及对应的环境最高温度数据；从而得到设定型号的待监测车辆的动力电池最高温度与当天的环境最高温度之间的关系；

2)对于在所述设定区域内运行的所述设定型号的待监测车辆，获取该待监测车辆某一天的动力电池最高温度和当天的环境最高温度，根据所述关系与当天的环境最高温度得到当天的动力电池温度上限，若该天的动力电池最高温度大于当天的动力电池温度上限，则输出相应的报警信息；

3)对该待监测车辆至少一天的报警信息进行汇总，当满足动力电池高温持续恶化条件时，提示对待监测车辆进行检修。

通过车辆的动力电池最高温度与环境最高温度之间的关系确定某一天的动力电池温度上限，若该天的动力电池最高温度大于该天的动力电池温度上限，则进行报警，并对报警信息进行汇总，当至少一天的报警信息满足动力电池高温持续恶化条件时，对车辆进行检修，避免了由于对电池温度过高时监控不足导致的电池高温异常问题持续变化而造成的不可控的损失，提高了行车安全。

为了得到动力电池最高温度与环境最高温度之间的关系，所述关系为最高温度拟合曲线，以动力电池最高温度作为纵轴和环境最高温度作为横轴，得到所有采集数据的最高温度相关分布，对该最高温度相关分布进行拟合得到所述最高温度拟合曲线。

为了得到动力电池最高温度与环境最高温度之间的关系，所述关系为最高温度对应的表格，根据当天的环境最高温度查询最高温度对应的表格得到当天的动力电池温度上限。

为了提高动力电池温度监控效率，动力电池高温持续恶化条件为，连续两天出现报警信息，即可排除随机因素影响，需要处理。

本发明还提供了一种车辆，包括车辆本体，所述车辆本体内设置有处理器、存储器以及存储在所述存储器中的程序，所述处理器运行所述程序实现上述的动力电池温度处于高温时的动力电池温度监控方法。

本发明还提供了一种动力电池温度监控方法，包括如下步骤：

1)采集设定区域内至少一个年度的设定型号的待监测车辆的动力电池最低温度数据以及对应的最低环境温度数据；从而得到设定型号的待监测车辆的动力电池最低温度与当天的最低环境温度之间的关系；

2)对于在所述设定区域内运行的所述设定型号的待监测车辆，获取该待监测车辆某一天的动力电池最低温度和当天的环境最低温度，根据所述关系与当天的环境最低温度得到当天的动力电池温度下限，若该天的动力电池最低温度小于当天的动力电池温度下限，则输出相应的报警信息；

3)对该待监测车辆至少一天的报警信息进行汇总，当满足动力电池低温持续恶化条件时，提示对待监测车辆进行检修。

通过车辆的动力电池最低温度与环境最低温度之间的关系确定某一天的动力电池温度下限，若该天的动力电池最低温度低于该天的动力电池温度下限，则进行报警，并对报警信息进行汇总，当至少一天的报警信息满足动力电池低温持续恶化条件时，对车辆进行检修，避免了由于对电池温度过低时监控不足导致的电池低温异常问题持续变化而造成的不可控的损失，提高了行车安全。

为了得到动力电池最低温度与环境最低温度之间的关系，所述关系为最低温度拟合曲线，以动力电池最低温度作为纵轴和最低环境温度作为横轴，得到所有采集数据的最低温度相关分布，对该最低温度相关分布进行拟合得到所述最低温度拟合曲线。

为了得到动力电池最低温度与环境最低温度之间的关系，所述关系为最低温度对应的表格，根据当天的环境最低温度查询最低温度对应的表格得到当天的动力电池温度下限。

为了提高动力电池温度监控效率，动力电池低温持续恶化条件为，连续两天出现报警信息，即可排除随机因素影响，需要处理。

本发明还提供了一种车辆，包括车辆本体，所述车辆本体内设置有处理器、存储器以及存储在所述存储器中的程序，所述处理器运行所述程序实现上述的动力电池处于低温时的动力电池温度监控方法。

附图说明

图1为本发明的远程监控大数据平台示意图；

图2为本发明的某地车辆动力电池温度随时间变化的示意图；

图3为本发明的车辆运营区域的全年气温变化情况示意图；

图4为本发明的动力电池最高温度与环境最高温度之间的关系示意图；

图5为本发明的动力电池最低温度与环境最低温度之间的关系示意图；

图6为本发明的根据动力电池最高温度与环境最高温度做出的报警曲线示意图；

图7为本发明的两辆车在不同工况下最高温度的对比示意图；

图8-1为本发明在相同车辆H606在不同地区的最高温度对比示意图；

图8-2为本发明在相同车辆H606在不同地区的最低温度对比示意图；

图8-3为本发明在相同车辆H695在不同地区的最高温度对比示意图；

图8-4为本发明的相同车辆H695在不同地区的最低温度对比示意图；

图9为本发明的相同线路上的不同车辆的温度对比示意图；

图10为本发明的根据动力电池最低温度与环境最低温度之间的关系确定电池保温情况的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

方法实施例1：

本发明的动力电池温度监控方法，主要应用在电动汽车的安全性监控方面，动力电池的温度监控包括对动力电池高温时的监控和动力电池低温时的监控，对于动力电池高温时的监控方法包括如下步骤：

1、通过搜集全国不同区域、不同车辆的动力电池信息数据，建立一个动力电池温度变化数据库，即远程监控大数据平台，通过将动力电池温度和环境温度通过相关性工具有机的联系起来，实现电源系统的监控、预测、评价的功能。通过如图1所示的远程监控大数据平台采集动力电池每天的最高温度，要求采集设定区域内至少一个年度的设定型号的待监测车辆的动力电池最高温度数据以及对应的环境最高温度数据，环境温度数据对应的是车辆运营地区的温度变化信息，环境最高温度数据通过气象服务网站获取，图2和图3分别给出了动力电池最高温度的变化情况及郑州地区的全年环境最高温度的变化情况。

采集至少一个年度内的动力电池的高温温度数据，可以有效反映动力电池在一年四季环境温度下运行的情况，待监测的车辆的数量不限，车辆的型号也不局限，可以选择多个不同类型的型号，但是选取的待监测车辆的数量越多得到的结果可靠性越好。如果对监测效果要求不高，也可以只采用动力电池在一个季度或者一个月份、二个月份等不同时间段的温度数据。

2、本实施例采集一年内的动力电池温度数据及环境温度数据，采集完动力电池温度数据及环境温度数据后，得到设定型号的待监测车辆的动力电池最高温度与当天的环境最高温度之间的关系，该关系为最高温度拟合曲线，以动力电池最高温度作为纵轴和环境最高温度作为横轴，得到所有采集数据的最高温度相关分布，对该最高温度相关分布进行拟合得到最高温度拟合曲线，如图4所示。作为其他实施方式，上述关系还可以为最高温度对应的一个表格。

在动力电池最高温度-环境最高温度相关性分布图中，由于冬天加热系统的开启，导致图像在环境温度较低的区域(<5℃)分成两部分，上部对应带有加热系统的电源系统(加热既可能来自电源系统本身，也可能来自车内空调)，下部对应未开启加热的情况(图4椭圆形所示部分)。更精确的说，动力电池温度是由其周围的环境温度来决定的，因此如果可以获取动力电池周围环境温度的数据，那么动力电池温度-环境温度的相关性比现在还要好，反应在图像上就是椭圆形的宽度更窄。

3、然后对于在设定区域内运行的设定型号的待监测车辆，获取该待监测车辆某一天的动力电池最高温度和当天的环境最高温度，根据动力电池最高温度、环境最高温度之间的最高温度拟合曲线与当天的环境最高温度得到当天的动力电池温度上限，若该天的动力电池最高温度大于当天的动力电池温度上限，则输出相应的报警信息；或者根据当天的环境最高温度查询环境最高温度对应的表格得到当天的动力电池温度上限，若在表格中找不到当天的动力电池温度上限，则可以根据最接近温度通过差值算法计算得到当天的动力电池温度上限，若该天的动力电池最高温度大于当天的动力电池温度上限，则输出相应的报警信息。

4、最后对该待监测车辆至少一天的报警信息进行汇总，当满足动力电池高温持续恶化条件时，提示对待监测车辆进行检修。

如图6所示，根据动力电池最高温度与环境最高温度之间的关系确定动力电池最高温度在常态下的曲线分布，依据正常状态下的曲线分布进行故障报警，在正常状态下的曲线上方的车辆做出故障报警，持续位于正常状态下的曲线上方的车辆需要进一步排查问题原因来自动力电池故障还是车辆设计故障。

可以采用所有车辆相关性分布图做温度报警，为了更加精确报警也可以分别针对不同车型进行，两者方法相同。下面以H702车型为例进行说明，将不同地区的H702车辆数据汇总，绘制动力电池最高温度-最高环境温度(环境温度也称为气温)分布图，在图像集中区域的上方绘制一条故障报警曲线(图6)，只要数据点偏离集中分布区域，出现在故障报警曲线上方，就是故障点，需要进行报警并进一步分析排查。这种同一车型的大数据统计方法，区分了正常温度和异常温度，正常温度和异常温度的区分不是像传统方法一样根据某一个具体的数值，比如超过55℃就为异常。而是将动力电池温度和环境温度关联起来，比如在环境温度15℃时，动力电池最高温度如果达到40℃，那么这仍然属于出现了故障。即动力电池温度故障与否不是由某个单一数值所决定的，而是由环境温度和众多同车型车辆的温度分布集体决定的。例如动力电池箱中某个温度因为螺栓紧固不牢靠逐渐松动而造成温度缓慢的升高，温度值就会脱离图像集中的部分，而出现在故障曲线上方，尽管此时还远远没有达到传统故障报警的二级报警，就会被这种故障报警方法在第一时间发现。这种方法的另一个好处在于，由于动力电池经过不断的充放电，在以年计的情况下内阻会缓慢的升高，所以即使相同工况下，后期温度也会比初期温度升高，这时以一个固定数据值来判断高温与否的方法将变得不适用，但是本专利的方法将动态的采用动力电池从当前向前一年的运行数据作为故障报警的基础，即使动力电池温度比初始状态下要高，只要温度值没有偏离整体的温度分布，也不会出现故障报警。

从图6和图8-1、图8-2、图8-3、图8-4中看出，同款车辆在不同地域呈现出不同的曲线。在相同环境温度的情况下，因为车型相同，只要工况条件相同(充放电倍率相同及运行时间等)，那么温升相同，之所以出现区别反映出的并不是不同区域的环境温度差异，而是工况差异带来的温升区别。动力电池终止温度由初始温度和动力电池温升决定，电池温度-环境温度相关性分布的方法已经将初始温度统一起来，剩下的差别就是温升，因为车型相同，所以温升不是由于箱体热设计或者是整车热设计带来的，剩下的只能是运营工况的差别，所以比较不同地域的两条曲线，展示的是运营工况的差别。这样就对车辆运行线路的差异有了更为深刻的了解，为了通过对比知道究竟哪种运营工况更恶劣。选取图4中的0587号车和0110车为例，从图7中可知，0587号车工况比0110号车工况更为恶劣(这里的工况不仅包括行车，还包括充电)。因为同一条线路通常有多辆车同时运营，车辆越多得到的数据越可靠，这避免了简单针对一两台车进行路试带来的偶然性导致和实际脱离。因为现实中不可能针对每一辆车进行大规模长时间持续实验，因此通过远程监控的海量实车数据成为了解车辆实际运营最方便，也最可靠的工具。而这种将动力电池最高温度、最低温度分别和最高气温、最低气温相关联的方法也为挖掘工况的差异带来了便利。

本实施例还研究了相同区域不同车辆的数据造成的不同车辆的热设计的差异，如图9所示，如果运行线路完全相同，在运行线路上有两种车型，那么可以方便比较这两种车型的热设计的差异，通过比较多款车辆，将可靠的区分出哪种车辆的温升更高。因为排除了环境初始温度和工况的影响，剩下的只有热设计的区别，这方便找出热设计差异，提升热设计能力。但更多的情况是在相同线路上只有一种车型。这时，比较的就是不同车辆的差异。因为环境温度、工况、热设计基本相同，在正常情况，不应该出现显著差异。如果一条线路上有相同车型的多辆车运行，那么这多辆车的运行数据所绘制的动力电池温度-环境温度相关性分布图提供了动力电池正常工作条件下的温度分布。如果个别车辆因为故障而造成局部发热，那么会发现曲线上的点偏离了正常区域。这通常有两个原因，第一为动力电池本身原因，第二为外部原因，可能存在其他附件发热或舱体隔热没有做好的问题。有了相关性分布这种方法，可以快速发现问题。如果在动力电池舱内设置温度探头，并以此来取代气温做相关性分布图，那么通过此温度探头的差异将能够判断出是动力电池本身原因还是外部原因。

方法实施例2：

本实施例主要描述的是电池在低温时，对电池温度的监控方法，该方法包括如下步骤：

(1)通过搜集全国不同区域、不同车辆的动力电池信息数据，建立一个电池温度变化数据库，即远程监控大数据平台，通过将动力电池温度和环境温度通过相关性工具有机的联系起来，实现电源系统的监控、预测、评价的功能。通过如图1所示的远程监控大数据平台采集动力电池每天的最低温度，要求采集设定区域内至少一个年度的设定型号的待监测车辆的动力电池最低温度数据以及对应的环境最低温度数据，环境温度数据对应的是车辆运营地区的温度变化信息，环境最低温度数据通过气象服务网站获取，图2和图3分别给出了动力电池最低温度的变化情况及郑州地区的全年环境最低温度的变化情况。

采集至少一个年度内的动力电池的低温温度数据，可以有效反映动力电池在一年四季环境温度下运行的情况，待监测的车辆的数量不限，车辆的型号也不局限，可以选择多个不同类型的型号，但是选取的待监测车辆的数量越多所得到的结果可靠性越好。如果对监测效果要求不高，也可以只采用动力电池在一个季度或者一个月份、二个月份等不同时间段的温度数据。

(2)本实施例采集一年内的动力电池温度数据及环境温度数据，采集完动力电池温度数据及环境温度数据后，得到设定型号的待监测车辆的动力电池最低温度与当天的环境最低温度之间的关系，该关系为最低温度拟合曲线，以动力电池最低温度作为纵轴和环境最低温度作为横轴，得到所有采集数据的最低温度相关分布，对该最低温度相关分布进行拟合得到最低温度拟合曲线，如图5所示。作为其他实施方式，上述关系还可以为最低温度对应的一个表格。

在动力电池最低温度-环境最低温度相关性分布图中，图像呈从左下到右上的椭圆形分布，且分布区域较窄，说明两者存在强相关性。

(3)然后对于在设定区域内运行的设定型号的待监测车辆，获取该待监测车辆某一天的动力电池最高温度和当天的环境最高温度，根据动力电池最低温度、环境最低温度之间的最低温度拟合曲线与当天的环境最低温度得到当天的动力电池温度下限，若该天的动力电池最低温度小于当天的动力电池温度下限，则输出相应的报警信息；或者根据当天的环境最低温度查询环境最低温度对应的表格得到当天的动力电池温度下限，若在表格中找不到当天的动力电池温度下限，则可以根据最接近温度通过差值算法计算得到当天的动力电池温度下限，若该天的动力电池最高温度下于当天的动力电池温度下限，则输出相应的报警信息。

根据动力电池最低温度与环境最低温度之间的关系确定动力电池最低温度在常态下的曲线分布，依据正常状态下的曲线分布进行故障报警，在正常状态下的曲线下方的车辆做出故障报警，持续位于正常状态下的曲线下方的车辆需要进一步排查问题原因来自动力电池本身故障还是车辆设计故障。

(4)最后对该待监测车辆至少一天的报警信息进行汇总，当满足动力电池低温持续恶化条件时，提示对待监测车辆进行检修。

根据动力电池最低温度与环境最低温度之间的关系可以确定动力电池保温情况，在图5的温度分布图像的上端和下端绘制两条边界线。高温是车辆运行所引起的，低温时车辆停止运行放置出来的。因此下边界线就是一条斜率为1的直线，这表示，动力电池的最低温度的最低点等于环境最低温度。而图像的上边界线也通常代表了车辆在新的一天中刚开始行车的温度，这个温度和动力电池的保温效果有关系，在高寒地区运行的车辆都带有保温设计，动力电池在经过一夜搁置后，温度不会直接下降到环境温度，因此可以通过对不同车辆的比较判断出那款车辆的保温效果更好。这仅针对高寒地区车辆，对普通地区车辆来说保温效果好则意味这散热差，如图10所示。

车辆实施例1：

本发明提供了一种车辆，包括车辆本体，车辆本体内设置有处理器、存储器以及存储在存储器中的程序，处理器运行程序实现上述的动力电池温度处于高温时的动力电池温度监控方法。处理器运行的程序是与上述方法实施例1相对应的步骤，由于动力电池温度较高时的监控方法在上述方法实施例1中进行了详细的说明，因此在这里不再赘述。

车辆实施例2：

本发明还提供了一种车辆，包括车辆本体，车辆本体内设置有处理器、存储器以及存储在所述存储器中的程序，处理器运行所述程序实现上述的动力电池处于低温时的动力电池温度监控方法。处理器运行的程序是与上述方法实施例2相对应的步骤，由于动力电池温度较高时的监控方法在上述方法实施例2中进行了详细的说明，因此在这里不再赘述。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池温度监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采集设定区域内至少一个年度的设定型号的待监测车辆的动力电池最高温度数据以及对应的环境最高温度数据；从而得到设定型号的待监测车辆的动力电池最高温度与当天的环境最高温度之间的关系；

2)对于在所述设定区域内运行的所述设定型号的待监测车辆，获取该待监测车辆某一天的动力电池最高温度和当天的环境最高温度，根据所述关系与当天的环境最高温度得到当天的动力电池温度上限，若该天的动力电池最高温度大于当天的动力电池温度上限，则输出相应的报警信息；

3)对该待监测车辆至少一天的报警信息进行汇总，当满足动力电池高温持续恶化条件时，提示对待监测车辆进行检修。

2.根据权利要求1所述的动力电池温度监控方法，其特征在于，所述关系为最高温度拟合曲线，以动力电池最高温度作为纵轴和环境最高温度作为横轴，得到所有采集数据的最高温度相关分布，对该最高温度相关分布进行拟合得到所述最高温度拟合曲线。

3.根据权利要求1所述的动力电池温度监控方法，其特征在于，所述关系为最高温度对应的表，根据当天的环境最高温度查询环境最高温度对应的表得到当天的动力电池温度上限。

4.根据权利要求1-3任一所述的动力电池温度监控方法，其特征在于，动力电池高温持续恶化条件为连续两天出现报警信息。

5.一种动力电池温度监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采集设定区域内至少一个年度的设定型号的待监测车辆的动力电池最低温度数据以及对应的最低环境温度数据；从而得到设定型号的待监测车辆的动力电池最低温度与当天的最低环境温度之间的关系；

2)对于在所述设定区域内运行的所述设定型号的待监测车辆，获取该待监测车辆某一天的动力电池最低温度和当天的环境最低温度，根据所述关系与当天的环境最低温度得到当天的动力电池温度下限，若该天的动力电池最低温度小于当天的动力电池温度下限，则输出相应的报警信息；

3)对该待监测车辆至少一天的报警信息进行汇总，当满足动力电池低温持续恶化条件时，提示对待监测车辆进行检修。

6.根据权利要求5所述的动力电池温度监控方法，其特征在于，所述关系为最低温度拟合曲线，以动力电池最低温度作为纵轴和最低环境温度作为横轴，得到所有采集数据的最低温度相关分布，对该最低温度相关分布进行拟合得到所述最低温度拟合曲线。

7.根据权利要求5所述的动力电池温度监控方法，其特征在于，所述关系为最低温度对应的表，根据当天的环境最低温度查询最低温度对应的表得到当天的动力电池温度下限。

8.根据权利要求5-7任一所述的动力电池温度监控方法，其特征在于，动力电池低温持续恶化条件为连续两天出现报警信息。

9.一种车辆，包括车辆本体，所述车辆本体内设置有处理器、存储器以及存储在所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器运行所述程序实现如权利要求1-4任一所述的动力电池温度监控方法。

10.一种车辆，包括车辆本体，所述车辆本体内设置有处理器、存储器以及存储在所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器运行所述程序实现如权利要求5-8任一所述的动力电池温度监控方法。

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