1.一种动力电池包温度预调控系统,其特征在于,包括电池包(2)、热管理系统(4)、汽车用电负载(3)以及控制系统(1);
所述控制系统(1)包括控制器(11)以及与控制器(11)电连接的采集模块(12)和指令模块(13);所述采集模块(12)用于采集电池包(2)内的各参数信息,并将其传递至控制器(11);所述控制器(11)接收电池包(2)的各参数信息并将其与控制器(11)中预设的电池包(2)安全工作的参数做比较,根据比较结果形成控制指令发送至指令模块(13);所述指令模块(13)用于传递控制器(11)的指令,对汽车用电负载(3)和热管理系统(4)进行控制,实现电池包(2)温度预调控。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池包温度预调控系统,其特征在于,所述动力电池包(2)包括若干单体电池(22)和两个相同的固定铝块(23),所有单体电池(22)分别置于固定铝块(23)中;固定铝块(23)内部为空心结构,其外部包裹了一层设置有形变压力传感器(121)的导热外壳(24),所述导热外壳(24)外部还包裹一层电池包外壳(25),所述电池包外壳(25)内部为空心结构,其空心腔内设置有阻燃相变材料(21);所述动力电池包(2)的两端分别设置有进液口(26)和出液口(27)。
3.根据权利要求2所述的一种动力电池包温度预调控系统,其特征在于,所述热管理系统(4)包括蓄液池(42)和热管理开关(41),所述蓄液池(42)通过水管连接电池包(2)的进液口(26)和出液口(27),形成水管回路(43),所述水管回路(43)上设置有水泵(44)和流量调节阀(45);指令模块(13)在控制器(11)的控制下调节流量调节阀(45)开度,并打开热管理开关(41)以启动水泵(44),热管理系统(4)工作,将蓄液池(42)中的冷却液体循环流入固定铝块(23)的空腔,对电池包(2)内部进行降温和均温。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池包温度预调控系统,其特征在于,所述采集模块(12)用于以固定频率对电池包(2)表面压力、电池包(2)工作电压、电池包(2)工作电流、单体电池(22)温度和热管理系统(4)水管回路(43)中的流量进行采集;所述采集模块(12)包括形变压力传感器(121)、电压采集器(122)、电流传感器(123)、温度传感器(124)以及流量传感器(125),所述形变压力传感器(121)设置于电池包(2)导热外壳(24)上,所述温度传感器(124)设置于每一单体电池(22)的温度最高点处,所述流量传感器(125)设置于水管回路(43)中靠近电池包(2)外部的进液口(26)处。
5.根据权利要求1所述的一种动力电池包温度预调控系统,其特征在于,所述控制系统(1)还包括用于显示控制器(11)处理后的信息以及实时警报状态的显示模块(14)、用于实现数据的云端储存与下载的通讯模块(15)以及用于初始化控制器(11)的复位开关(16)。
6.根据权利要求1所述的一种动力电池包温度预调控系统,其特征在于,所述预调控系统还包括一dc-dc电压转换模块(5),所述dc-dc电压转换模块(5)分别与电池包(2)、控制器(11)、汽车用电负载(3)以及热管理系统(4)电连接,用于为控制器(11)、汽车用电负载(3)、热管理系统(4)提供所需的工作电压;所述动力电池包(2)与汽车用电负载(3)启动开关、dc-dc电压转换模块(5)、汽车用电负载(3)依次串联形成回路,动力电池包(2)在工作时,启动开关处于常闭状态。
7.一种动力电池包温度预调控方法,其特征在于,包括以下步骤:
s1.预先在系统内设置警报压力pmax、警报温度t1、最高温度t2、安全温度t3、最大温差t4、安全温差t5、最大安全电流imax、热管理电流imana、最大温升速率q、安全温升速率p、最大电压变化率v、报警上限次数n0和工作电流超过imana上限时间t0,并将这些数据储存于控制器(11)内,其中:t1>t2>t3,t4>t5,imax>imana;
s2.控制器(11)通过采集模块(12)以固定频率对电池包(2)表面压力、电池包(2)工作电压、电流、单体电池(22)温度和水管回路(43)中流量数据进行采集,采集所得的数据经由控制器(11)计算得出电压变化率、温升速率、单体电池(22)间最大温差;
s3.控制器(11)判断当前电池包(2)的状态数据是否超过预设警报压力pmax、预设警报温度t1、预设最大安全电流imax、预设最大电压变化率v,若超过上述任一预设值,执行s4;若均未超过上述预设值,执行s7;
s4.为防止误判,控制器(11)开始记录报警次数:n,n=n+1,其中n的初值为0;
s5.若报警次数n大于预设报警上限次数n0,证明非误判,执行s6;若否,执行s3;
s6.控制器(11)通过指令模块(13)关闭非必要汽车用电负载(3),显示模块(14)显示报警信息;使n=0;
s7.判断工作电流是否超过需要进行预调控热管理的电流imana,若是,执行s8;若否,执行s10;
s8.控制器(11)记录工作电流超过imana的时间t,其中t的初值为0;
s9.若持续时间t大于预设时间t0,执行s11;若否,执行s7;
s10.控制器(11)依次判断当前电池包(2)内各单体电池(22)最高温度、最大温差以及最大温升速率是否分别超过所设定的最高温度t2、最大温差t4、最大温升速率q,若超过上述任一预设值,执行s11;若否,执行s2;
s11.控制器(11)通过指令模块(13)控制热管理开关(41)闭合;使t=0;
s12.热管理系统(4)开始工作,开始对电池包(2)内部进行降温和均温;
s13.控制器(11)再次判断当前电池包(2)内各单体电池(22)最高温度、最大温差以及最大温升速率是否都分别低于所设定的安全温度t3、安全温差t5、安全温升速率p,若是,执行s14;若否,执行s2;
s14.控制器(11)通过指令模块(13)控制热管理开关(41)断开;
s15.电池包(2)工作在安全的温度范围内。
8.一种热管理系统控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
s1.控制器(11)利用电流传感器(123)、温度传感器(124)和流量传感器(125)采集电池包(2)内的电池包(2)工作电流、温度信息和热管理系统(4)水管回路(43)中的冷却液流量,在处理温度传感器(124)采集到的温度信息后,在第一比较模块(7)与控制器(11)中提前设定的目标温度t3、温差t5和温升速率p进行比较,将电池包(2)内的温度、温差、温升速度信息与目标值进行比较得到温度差值信息,该比较模块能将采样结果寄存,用于上传至云端存储及控制方法的训练;
s2.信号传输线将温度差值信息传递到温度、温差、温升速度-流量关系表中进行插值查表,得到温度差值信息与目标温度信息所需要的流量大小之间的对应关系,并通过自我学习和训练的方式不断更新优化该关系表,在经过第一比较模块(7)后,通过温度差值信息插值查表得到所需要的流量大小;
s3.通过温度、温差、温升速度-流量关系表插值所得的流量大小经由信号传输线传递到第二比较模块(8)整理,进行整理后该流量信号传递到第三比较模块(9)与经过电流-流量关系插值所得的流量相加,再与来自流量传感器测得的水管回路(43)中的流量进行比较,得到流量差值;
s4.指令模块(13)在收到流量信号后,控制流量调节阀(45)调节输出流量,热管理系统(4)继续运行为电池包(2)降温。
9.根据权利要求8所述的一种热管理系统控制方法,其特征在于,所述流量调节阀(45)的调节范围受温度差值信息影响,温度差值越大,则流量调节阀(45)的调节范围就越大。