一种应用于锂离子电池组的热管理系统及方法与流程

本发明涉及电池组，具体涉及一种应用于锂离子电池组的热管理系统及方法。

背景技术：

1、锂离子电池组已广泛用于各种应用，如电动汽车、移动设备和可再生能源存储系统中。为了确保锂离子电池组的性能和安全，对其进行有效的热管理至关重要。电动汽车性能的发挥依赖于电池组的性能，而电池组是通过自身的电化学反应产生能量。在电池组进行充电的过程中，会向外界释放出一定的热量，所以会出现电池组温度增加的情况，高温或低温环境都可能影响锂离子电池组的性能和寿命，因此需要一种能够监测和控制电池组温度的系统。

2、现有的电池组而管理方法通常在电池温度较高时，单纯的以固定或几个档位的调节功率对电池组进行降温，降温效率虽然很高，但是并不能根据电池组发热的实际情况进行匹配性的降温，无法使电池组的温度保持在一个稳定范围内。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种应用于锂离子电池组的热管理系统及方法，解决以下技术问题：

2、现有的电池组而管理方法通常在电池温度较高时，单纯的以固定或几个档位的调节功率对电池组进行降温，降温效率虽然很高，但是并不能根据电池组发热的实际情况进行匹配性的降温，无法使电池组的温度保持在一个稳定范围内。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种应用于锂离子电池组的热管理系统，包括数据获取模块、温度控制模块、数据处理模块、电池组温控模块，其中：

5、数据获取模块，用于监测锂离子电池组的实时温度t，并设置适宜温度区间[m，n]；

6、温度控制模块，用于在电池组充电的初期，先将电池组的实时温度t与适宜温度区间[m，n]进行对比，若初始实时温度t＜m，则先对电池组进行加热，当实时温度t达到m停止加热，待实时温度t升至(m+n)/2，则初期结束；若初始实时温度m＜t＜n，则先对电池组进行降温，当实时温度降至m后停止降温，待实时温度t升至(m+n)/2；若初始实时温度t＞n，则先对电池组进行降温，当实时温度降至m后停止降温，待实时温度t升至(m+n)/2；

7、数据处理模块，用于绘制从m升至(m+n)/2过程中实时温度t随时间变化的曲线，获取所述曲线在实时温度t为(m+n)/2时坐标点的切线斜率k，根据所述斜率k计算实时温度t为(m+n)/2时的温度上升速度，根据所述温度上升速度计算电池组的总热量增加速度，根据所述总热量增加速度计算对应的降温功率，将该降温功率作为电池组充电初期结束后的降温功率；

8、电池组温控模块，用于在电池组充电初期根据电池组的实时温度t对电池组进行加热或降温，并根据所述降温功率对电池组进行长期降温。

9、作为本发明进一步的方案：所述数据处理模块中，计算对应的降温功率的具体过程为：

10、所述温度上升速度v1=δt/δt=k，则所述降温功率的计算公式为：

11、p=αkmc；

12、其中α为预设的修正系数，m为电池组的总质量，c为锂离子电池组电芯的比热容。

13、作为本发明进一步的方案：本系统当电池组每次充电时，先通过温度控制模块对电池组的实时温度t进行控制，再通过数据处理模块对温度控制模块控制过程中的数据进行处理，确定初期后电池组充电的降温功率，若在该降温功率下，电池组的实时温度t偏离出适宜温度区间，则再重复上述过程；且待下次电池组充电时，同样重复上述过程。

14、作为本发明进一步的方案：所述数据获取模块中，实时温度t的获取过程为：

15、将电池组划分为若干个电芯，分别获取单个电芯的实时温度t0，获取所有单个电芯实时温度t0的平均数和中位数，将平均数和中位数的均值标记为实时温度t。

16、作为本发明进一步的方案：提取所述单个电芯的实时温度t0的最高值和最低值，若所述最高值和最低值的差值大于(m-n)/2，则停止充电，对电池组进行检查，若所述最高值和最低值的差值大于(m-n)/4但小于(m-n)/2，则中断充电，待差值降至(m-n)/4以下，再继续充电。

17、作为本发明进一步的方案：所述电池组温控模块分为若干个子单元，每个所述子单元与所述单个电芯一一对应。

18、一种应用于锂离子电池组的热管理方法，包括以下步骤：

19、监测锂离子电池组的实时温度t，并设置适宜温度区间[m，n]；

20、在电池组充电的初期，先将电池组的实时温度t与适宜温度区间[m，n]进行对比，若初始实时温度t＜m，则先对电池组进行加热，当实时温度t达到m停止加热，待实时温度t升至(m+n)/2，则初期结束；若初始实时温度m＜t＜n，则先对电池组进行降温，当实时温度降至m后停止降温，待实时温度t升至(m+n)/2；若初始实时温度t＞n，则先对电池组进行降温，当实时温度降至m后停止降温，待实时温度t升至(m+n)/2；

21、绘制从m升至(m+n)/2过程中实时温度t随时间变化的曲线，获取所述曲线在实时温度t为(m+n)/2时坐标点的切线斜率k，根据所述斜率k计算实时温度t为(m+n)/2时的温度上升速度，根据所述温度上升速度计算电池组的总热量增加速度，根据所述总热量增加速度计算对应的降温功率，将该降温功率作为电池组充电初期结束后的降温功率；

22、在电池组充电初期根据电池组的实时温度t对电池组进行加热或降温，并根据所述降温功率对电池组进行长期降温。

23、本发明的有益效果：

24、本发明首先对充电状态下的电池组进行初步的温度调控，先将电池组的温度调整至适宜温度区间的下限，然后停止，由于在充电状态下，电池组会逐渐升温，于是本发明获取在当前的客观条件下，电池组升至适宜温度区间中值时的温度上升速度，并计算对应的降温功率，从而使温控模块吸收的热量与电池组此时产生的热量相等，使电池组的热量长期保持在恒定的温度上下，从而实现了对电池组充电的长期稳定准确调控，保证了电池组的正常运行。

技术特征：

1.一种应用于锂离子电池组的热管理系统，其特征在于，包括数据获取模块、温度控制模块、数据处理模块、电池组温控模块，其中：

2.根据权利要求1所述的一种应用于锂离子电池组的热管理系统，其特征在于，所述数据处理模块中，计算对应的降温功率的具体过程为：

3.根据权利要求1所述的一种应用于锂离子电池组的热管理系统，其特征在于，本系统当电池组每次充电时，先通过温度控制模块对电池组的实时温度t进行控制，再通过数据处理模块对温度控制模块控制过程中的数据进行处理，确定初期后电池组充电的降温功率，若在该降温功率下，电池组的实时温度t偏离出适宜温度区间，则再重复上述过程；且待下次电池组充电时，同样重复上述过程。

4.根据权利要求1所述的一种应用于锂离子电池组的热管理系统，其特征在于，所述数据获取模块中，实时温度t的获取过程为：

5.根据权利要求4所述的一种应用于锂离子电池组的热管理系统，其特征在于，提取所述单个电芯的实时温度t0的最高值和最低值，若所述最高值和最低值的差值大于(m-n)/2，则停止充电，对电池组进行检查，若所述最高值和最低值的差值大于(m-n)/4但小于(m-n)/2，则中断充电，待差值降至(m-n)/4以下，再继续充电。

6.根据权利要求4所述的一种应用于锂离子电池组的热管理系统，其特征在于，所述电池组温控模块分为若干个子单元，每个所述子单元与所述单个电芯一一对应。

7.一种应用于锂离子电池组的热管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种应用于锂离子电池组的热管理系统及方法，属于电池组技术领域，具体包括：监测锂离子电池组的实时温度，并设置适宜温度区间；在电池组充电的初期，先将电池组的实时温度与适宜温度区间进行对比，若初始实时温度不在适宜温度区间内，则调整电池组实时温度至适宜温度区间的下限，待实时温度升至适宜温度区间的中值；绘制实时温度T随时间变化的曲线，获取所述曲线在适宜温度区间中值的切线斜率，根据所述斜率计算温度上升速度，并计算对应的降温功率，将该降温功率作为电池组充电初期结束后的降温功率；根据实时温度对电池组进行加热或降温；本发明实现了将充电状态下的电池的温度稳定保持在适宜温度区间内。

技术研发人员：高银梅,袁云泉,赵美菊
受保护的技术使用者：山东天瀚新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15