电池系统、电池热管理方法及装置、电池管理单元的制作方法_3

文档序号:9710171阅读:来源:国知局
所述Ν个电池单体中的每个电池单体的温度均大于等于所述第二预设温度且小于等于所述第一预设温度时,并当所述Ν个电池单体中的Ρ个电池单体的温度小于所述Ν个单体电池的平均温度且与所述平均温度之差大于所述预设值时,所述电池电控单元选择所述P个电池单体为所述需要进行制热的热操作的电池单体。
[0042]也就是说,BE⑶通过汇总各个BMU发回的电池单体的温度信息,判断电池单体是否需要热操作。(1)当所有电池单体的温度整体偏高即大于第一预设温度或偏低即小于第二预设温度,会影响电池整体性能时需要对全部的电池单体进行热操作。例如当环境温度较低时电池性能下降,需要对全部电池单体进行制热操作以使电池单体的温度上升,提高整个电池组的性能。(2)所有电池单体的温度在正常工作范围内即处于第二预设温度和第一预设温度之间,但是电池单体间的温度有比较大的差异,通过汇总计算平均温度与电池单体的最高最低温度,确认需要进行制热和制冷的电池单体(即温度偏离平均值达到预设值的电池单体),然后对选定的电池单体进行热操作同时监控热管理效果以判断热操作停止的时机。
[0043]在本发明的实施例中,如图2b和图3所示,为了高效地对电池单体进行热操作,应将热操作单元20放置电池单体的需制热/制冷处,通过电气连接(例如导线连接)到能量管理模块103,由能量管理模块103的热管理子模块1034对热操作单元20进行制热或制冷的操作。
[0044]根据本发明的一个实施例,热操作单元可以包括加热组件例如加热丝/电阻,力口热丝/电阻可以对电池单体进行制热的热操作,在低温环境下可以通过制热的热操作保证电池单体的工作温度,最大性能发挥电池性能,当电池单体间存在温度差异时也可以通过对电池单体的制热的热操作使得温度一致。但是在需要制冷时,热操作单元还需包括制冷组件进行制冷的热操作以保证电池工作温度。因此,所述热操作单元包括加热组件和制冷组件,所述加热组件在对所述需要进行热操作的电池单体进行制热的热操作时工作,所述制冷组件在对所述需要进行热操作的电池单体进行制冷的热操作时工作。
[0045]根据本发明的另一个实施例,所述热操作单元包括半导体热电器件,其中,所述至少一个电池管理单元通过控制流过所述半导体热电器件的电流方向以使所述热操作单元对所述需要进行热操作的电池单体进行制热/制冷的热操作。也就是说,半导体的热电器件可以通过控制电流的方向,来改变制冷和加热的状态,同时通过控制电流的大小来控制功率,这样就可以实现对电池单体的制热和制冷操作,以减少电池单体的温度差异,保证电池的热均衡。
[0046]综上所述,相对现有技术中通过风冷/液冷等方式对电池模组或电池单体进行散热,需要在电池模组外和电池单体间增加导热结构,通过空气/冷却剂的流动带动热量的流动,不仅需要占用大量空间,还存在结构设计合理对热扩散的影响,本发明实施例的电池热管理装置使用电气连接,直接作用于电池单体,不仅简化了系统的结构设计,节约了空间和体积,也提高了效率,同时借用电量均衡的能量通路,无需额外增加硬件成本。
[0047]根据本发明实施例的电池热管理装置,电池电控单元通过至少一个电池管理单元检测每个电池单体的温度信息来选择需要进行热操作的电池单体,然后至少一个电池管理单元通过控制需要进行热操作的电池单体对应的热操作单元,以使热操作单元对需要进行热操作的电池单体进行制热/制冷的热操作,直至每个电池单体的状态信息例如温度信息保持一致,从而实现对每个单体电池的热量进行均衡管理,保证电池单体的状态一致性,提高电池单体的寿命和性能,并且无需增加大空间的导热结构,不仅节约了空间,减少了体积,还大大节约了成本,提高了电池能量密度。
[0048]图7为根据本发明实施例的电池热管理方法的流程图。如图7所示,该电池热管理方法包括以下步骤:
[0049]S1,检测N个电池单体中的每个电池单体的状态信息,其中,N为大于等于2的整数,每个所述电池单体的状态信息包括每个所述电池单体的温度信息。需要说明的是,在本发明的其他实施例中,每个所述电池单体的状态信息还可以包括每个所述电池单体的电量信息。
[0050]S2,根据每个电池单体的温度信息选择需要进行热操作的电池单体。
[0051]S3,通过控制需要进行热操作的电池单体对应的热操作单元,以使热操作单元对需要进行热操作的电池单体进行制热/制冷的热操作,直至每个电池单体的状态信息保持—致。
[0052]根据本发明的一个实施例,可以根据每个所述电池单体的电量信息选择需要输出能量的电池单体,然后根据每个所述电池单体的温度信息选择需要进行热操作的电池单体,并且至少一个电池管理单元还通过控制所述需要输出能量的电池单体输出能量至与所述需要进行热操作的电池单体对应的热操作单元,这样使得所述热操作单元对所述需要进行热操作的电池单体进行制热/制冷的热操作,直至每个所述电池单体的状态信息保持一致。
[0053]其中,当所述Ν个电池单体中的Μ个电池单体的电量大于第一预设电量时,选择所述Μ个电池单体为所述需要输出能量的电池单体,所述热操作单元接收所述Μ个电池单体输出的能量,其中,Μ为正整数且小于Ν ;当所述Ν个电池单体中的Μ个电池单体的电量小于所述第一预设电量时,选择所述N-Μ个电池单体为所述需要输出能量的电池单体,所述热操作单元和所述Μ个电池单体接收所述N-Μ个电池单体输出的能量;当所述Ν个电池单体中的每个电池单体的电量均等于所述第一预设电量时,选择所述Ν个电池单体为所述需要输出能量的电池单体,所述热操作单元接收所述Ν个电池单体输出的能量。
[0054]也就是说,在本实施例中,根据电池单体的一致性的状况可分为3种情况,具体如图6a、图6b和图6c所示。如图6a所示,当N个电池单体中的电池单体al和a2的电量比较大时即大于第一预设电量,由BECU进行统计协调,选择能量多的电池单体即电池单体al和a2作为能量输出源,与需要进行热操作的电池单体对应的热操作单元作为能量接收源,不仅可以实现电池单体间的电量均衡操作,还可以实现热管理操作。如图6b所示,当N个电池单体中的电池单体bl和b2的电量比较小时即小于第一预设电量,由BECU进行统计协调,选择能量多的电池单体即除去电池单体bl和b2的电池单体作为能量输出源,与需要进行热操作的电池单体对应的热操作单元和电池单体bl、b2作为能量接收源,不仅可以实现电池单体间的电量均衡操作,还可以实现热管理操作。如图6c所示,当N个电池单体中的每个电池单体的电量相等例如均等于第一预设电量时,由BECU选择所有的电池单体作为能量输出源,与需要进行热操作的电池单体对应的热操作单元作为能量接收源,从而可以实现热管理操作。
[0055]因此,本发明实施例的电池热管理方法通过BE⑶的动态选择(当电池单体的能量状态随时间变化时改变选择的电池单体)输出源以避免由于热操作引起电池单体电量的一致性差异。
[0056]根据本发明的一个实施例,当所述N个电池单体中的每个电池单体的温度均大于第一预设温度时,选择所述N个电池单体为所述需要进行制冷的热操作的电池单体;当所述Ν个电池单体中的每个电池单体的温度均小于第二预设温度时,选择所述Ν个电池单体为所述需要进行制热的热操作的电池单体,其中,所述第二预设温度小于所述第一预设温度;当所述Ν个电池单体中的每个电池单体的温度均大于等于所述第二预设温度且小于等于所述第一预设温度时,并当所述Ν个电池单体中的Ρ个电池单体的温度大于所述Ν个电池单体的平均温度且与所述平均温度之差大于预设值时,选择所述Ρ个电池单体为所述需要进行制冷的热操作的电池单体,其中,Ρ为正整数且小于Ν ;当所述Ν个电池单体中的每个电池单体的温度均大于等于所述第二预设温度且小于等于所述第一预设温度时,并当所述Ν个电池单体中的Ρ个电池单体的温度小于所述Ν个单体电池的平均温度且与所述平均温度之差大于所述预设值时,选择所述Ρ个电池单体为所述需要进行制热的热操作的电池单体。
[0057]也就是说,BE⑶通过汇总各个BMU发回的电池单体的温度信息,判断电池单体是否需要热操作。(1)当所有电池单体的温度整体偏高即大于第一预设温度或偏低即小于第二预设温度,会影响电池整体性能时需要对全部的电池单体进行热操作。例如当环境温度较低时电池性能下降,需要对全部电池单体进行制热操
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