[发明专利]一种电池温度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池温度控制系统，属于电池领域。

背景技术

近几年来，以电池为主要动力来源的纯电动车和混合动力车被广泛投入使用。这种新兴交通工具以其低碳排放，节能轻便的特点受到人们的重视。然而现阶段电动车的发展很大程度上受限于动力电池的稳定性，安全性和使用寿命等因素，其中最为突出的是电池工作温度的影响。为了保证电池不出现安全隐患同时最大限度提高其性能，在电动车运行过程中，电池温度需要维持在一定范围内。电池局部过热或者是整体温度分布不一致都可能导致电极材料发生不可逆变化甚至解体，引发热失控。因此，需要电池热管理系统对电池的产热及散热进行实时监测和控制，以保证电动车的正常运行。

目前对电动车电池的热管理多数是通过温度传感器对电池表面温度进行监测从而控制冷却系统开关的模式，由于材料的相变伴随着大量的能力转换，电池充放电过程中释放的热量可以被吸收并储存在相变材料中，转化为材料的内能，从而达到迅速降低电池温度的目的。这种以温度监控为基础的冷却系统控制模式存在两方面缺点：一是用于监测的温度传感器无法覆盖电池箱内各个角落以及电池内部，同时由于各组件封装，多数情况下仅会放置于电池极柱位置，因此当电池的其他地方出现局部过热的情况时热管理系统无法进行控制；二是温度控制设备(如风扇或加热器)的启动本身存在一定滞后性，当出现剧烈的热失控情况时，无法及时做出应对。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种电池温度控制系统。

本发明采用的技术方案一方面为一种电池温度控制系统，包括温度采集单元、温度模拟单元、控制单元和温度调节单元，其中，温度模拟单元基于电池热模型输出电池的预测温度：温度采集单元用于采集分布于电池的若干温度测量点的现实温度；控制单元获取所述预测温度和现实温度，基于现实温度与预测温度的差值输出温度调节指令以驱动温度调节单元。

优选地，所述电池热模型基于公式：

温度场控制方程式中C_p和ρ分别为平均热容和平均密度，K为电池材料热传递参数，Q为体积产热速率，为温度T与时间t的求导，为矢量微分算符；边界条件式中n为电池表面的法向量，方向为指向电池外，h为表面传热系数，T_∞为电池的环境温度；

产热速率式中I，E_oc和U分别表示电池的电流，开路电压和端电压，为熵变温度系数；初始条件T(x，y，z，t)＝T₀，式中x、y、z为电池热模型的坐标系，t为时间，初始状态下，t＝0，T₀为初始温度；基于有限元分析法计算电池温度场随时间的变化数据，标记为电池预测温度。

优选地，所述控制单元基于差值选择现实温度与预测温度之间的高温者，获取对应的温度变化数据，如果其大于冷却阈值则基于PI控制或PID控制温度调节单元冷却电池以保持电池温度在预设的阈值内；所述控制单元基于差值选择现实温度与预测温度之间的低温者，获取对应的温度变化数据，如果其小于加热阈值则基于PI或PID驱动温度调节单元加热电池以保持电池温度在预设的阈值内。

优选地，所述阈值包括用于发出警告的提示阈值和用于触发自动断电的安全阈值，所述温度调节单元获取对应的温度变化数据，控制温度调节装置或继电器以保持电池温度在预设的阈值内。

优选地，所述控制单元还用于基于差值输出模型更新指令以调整电池热模型，其步骤包括：记录差值次数和差值数据，当差值数据在设定的差值次数内持续为正或负时，以现实温度和其对应的测量点所处的温度场位置为基础，更新温度场控制方程。

本发明的有益效果为提供一个热模型和现实中测量的温度结合的控制系统，通过模拟数据与实测数据的比较选择，能够及时控制冷却装置/加热装置对电池进行温度调节，同时基于实测数据对热模型进行逆向修正以提高系统的稳定性，有利于对电池进行有效的温度管理。

附图说明

图1所示为基于本发明实施例的一种电池温度控制系统示意图；

图2所示为基于本发明实施例的三维模型示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行说明。

基于发明的实施例，如图1所示一种电池温度控制系统，包括温度采集单元、温度模拟单元、控制单元和温度调节单元，其中，温度模拟单元基于电池热模型输出电池的预测温度：温度采集单元用于采集分布于电池的若干温度测量点的现实温度；控制单元获取所述预测温度和现实温度，基于现实温度与预测温度的差值输出温度调节指令以驱动温度调节单元。