(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210821053.4 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510090 广东省广州市越秀区东 风东 路729号 (72)发明人 徐康康　谭喜　朱成就　金熹　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 黄钰褀 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种锂电池温度场时空建模方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种锂电池温度场时空建模方 法及系统。 先将时空分布温度数据进行非均匀分 离， 得到环境温度和生热温度， 然后对生热温度 进行时空分离， 并通过谱 方法得到空间基函数及 其对应的低阶时间系数； 之后运用宽度学习网络 构建时序模 型并进行训练， 得到训练好的基于宽 度学习网络的时序模型； 将低阶时间系数、 输入 电流、 工作电压输入＝时序模型， 得到预测的低 阶时间系数， 将低阶时间系数与空间基函数进行 时空重构， 得到预测的生热温度， 最后将生热温 度与环境 温度进行非均匀合 成， 得到预测的时空 分布温度数据。 本发明能够 充分反应温度的分布 不均匀性， 且计算量小， 速度快， 并 能有效得到全 局的空间信息 。 权利要求书5页 说明书13页 附图6页 CN 115186488 A 2022.10.14 CN 115186488 A 1.一种锂电池温度场时空建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 对锂电池的时空分布温度数据进行非均匀分离， 得到环境温度和生热温度； S2、 根据时空分离原理对生热温度进行时空分离， 并通过谱方法得到空间基函数， 根据 空间基函数 得到对应的低阶时间系数； S3、 运用宽度学习网络构建时序模型， 将得到的低阶时间系数与输入电流、 工作电压作 为模型的输入， 对模 型进行训练， 并根据岭回归方法计算得到连接权重， 以此对模型进行更 新， 当达到设定的权 重值时， 停止更新， 得到训练好的基于 宽度学习网络的时序模型； S4、 将得到的低阶时间系数与输入电流、 工作电压输入训练好的时序模型， 得到预测的 低阶时间系 数， 再将预测的低阶时间系数与步骤S2得到的空间基函数进行时空重构， 得到 预测的生热温度， 然后将预测的生热温度与步骤S1中的环境温度进行非均匀 合成， 最后得 到预测的时空分布温度数据。 2.根据权利要求1所述的一种锂电池温度场 时空建模方法， 其特征在于， 步骤S1中， 对 锂电池的时空分布温度数据进行非均匀分离， 得到环境温度和生热温度的过程如下： 由于锂电池热过程是一个无 限维分布参数系 统， 首先， 将3D系 统降阶为2D模型， 忽略Z 方向的温度变化， 并根据锂离 子电池的热传导定律， 热 过程用以下 形式表示： 式中T(x,y,t)表示电池的时空分布温度， 其中x∈[0,x0]和y∈[0,y0]是空间坐标， t表 示时间， x0,y0分别是电池的长度和宽度； ρ 是电池密度； Cp是比热容； 为导热系数； Q(x,y,t) 表示热源； 对热源Q(x,y,t)进行修 正， 如下： 其中参数p(x)表示局部发热效应； I表示电流； Eoc表示开路电位； V表示工作电压； 为常数； 因此将式(1)改写为： 其中 在边界处考虑对流传热， 表示 为： 其中hc是对流传热系数； Ta是环境温度； 因为谱方法要求边界条件是均匀的， 因此， 设计一个辅助函数f(x,y,t)来分离非均匀权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115186488 A 2干扰， 并满足以下公式： T(x,y,t)＝G(x,y,t)+f(x,y,t)   (5) 结合边界条件的公式(4)可推导得辅助函数f(x,y,t)恰好 等于环境温度Ta： f(x,y,t)＝Ta  (6) 因此根据式(5)得到生热温度G(x,y,t)； G(x,y,t)＝T(x,y,t) ‑Ta  (7) 并根据式(5)和式(2)， 将式(3)转换为下述与生热温度G(x,y,t)相关的函数： 式中参数p(x)表示局部发热效应。 3.根据权利要求2所述的一种锂电池温度场 时空建模方法， 其特征在于， 步骤S2中， 得 到空间基函数和对应的低阶时间系数的过程如下： 根据T/S分离方法， 将G(x,y,t)分解 为正交耦合级数： 式中ai(t)表示时间变量的第i分量； φi(x,y)代表空间基函数的第i个分量； 将式(9)表示 为有限N维形式： 通过非均匀分离后， 边界条件是均匀的， 所以根据谱方法， 将算子 的特征函数用 作空间基函数φ(x,y)， 推导 为： 式中： 其中θx≠0与 θy≠0是常系数； λx, λy表示特征值； 并推导出以下超 越方程， 通过二分法求 解特征值的过程如下式； 其中 a取x或y， 即 λa为 λx或λy， l0为x0或y0； ν ＝hl0， z0是电池的厚度； 特征值λi,j＝‑( λx,i+λy,j)按数量级重新排列， 然后 表示为一个新的 序列， λx,i表示λx的 第i个分量； λy,j表示 λy的第j个分量， 此外， φ是相应的特 征函数； 其中 表示 的第i个分量； 表示 的第j个分量； 对于算子 以下等式成立：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115186488 A 3