动力电池冷却控制方法、控制器及系统与流程

本发明涉及电池，具体为动力电池冷却控制方法、控制器及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、目前针对动力电池的冷却控制策略，大部分基于电池的温度进行控制，没有考虑电池自身发热以及环境温度带来的影响，如果环境温度变化较大，或者电池运行工况恶劣，自身发热量波动较大时，现有技术基于采集到的电池温度进行冷却控制的方式，往往并不准确，或是存在较大的滞后性，导致对电池的冷却控制效果不理想。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供动力电池冷却控制方法、控制器及系统，获取电池当前电压、电流、荷电状态、温度等信息，基于输入的电池系统重量、箱体表面积等参数，计算当前电池的发热量、降低至目标温度所需要的散热量以及外界与电池的传热量。通过对上述三部分热量进行计算，获取当前状态需要液冷机组提供的热交换量，从而控制液冷机组以需求的热交换量为电池系统散热。通过上述方法，实现电池系统温度的智能稳定控制，解决了现有水冷方案的温度控制滞后性、不稳定性等问题。从而改善电池系统的性能、耐久，提高电池系统的热安全性。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供动力电池冷却控制方法，包括以下步骤：

4、获取动力电池组的内部温度、动力电池箱体表面温度、充放电电流及电压和soc；

5、根据soc、充放电电流及电压，得到动力电池组当前产热功率；根据动力电池组的内部温度和设定的最优工作温度，得到当前需要释放的热量；根据动力电池箱体表面温度和动力电池箱体的尺寸参数，得到动力电池组与外界的热交换换热功率和热辐射换热功率；

6、在设定的时间间隔t内，根据动力电池组当前产热功率，动力电池组与外界的热交换换热功率和热辐射换热功率，以及动力电池组当前需要释放的热量，得到动力电池组需要的散热量，并根据动力电池组需要的散热量控制液冷机组运行。

7、根据采集到的动力电池组温度，获取温度平均值t平，并将t平与设定的液冷工作温度t设1比较，若t平≤t设，则电池管理系统不动作。

8、根据采集到的soc获取当前静态开路电压v静，得到动力电池组当前产热功率：p＝(v静-v动)*i。

9、根据动力电池组的内部温度和设定的最优工作温度，得到当前需要释放的热量，具体为：q放＝w重*c比*(t平-t优)；

10、其中，w重为动力电池组的重量，c比为动力电池组的比热容，t平为动力电池组的平均温度，t优为动力电池组设定的最优工作温度。

11、得到动力电池组与外界的热交换换热功率，具体为：

12、动力电池箱体的顶面的尺寸为a1，箱体顶面与电池之间的直线距离为d1，空气的导热系数为λ；

13、单位时间内顶面与电池的热交换量为ф交1＝λa1*(t面1-t平)/d1；

14、对某一时间内的换热量进行积分，得到该时间段内箱体该面热交换的换热能量q交1＝∫ф1dt；

15、累加箱体其余各面的换热量得到总的热交换换热量q交。

16、得到动力电池组与外界的热辐射换热功率，具体为：

17、动力电池箱体的顶面与内部电池的热辐射换热通过下式进行：

18、ф辐1＝εa1σ(t面14-t平4)；

19、其中，ε为黑度系数，受材质颜色影响，a1为顶面面积；σ为黑体辐射常数；

20、对某一时间内的换热量积分，得到该时间段内的该箱面热辐射的换热量q辐1＝∫ф1dt；

21、累加箱体其余各面的换热量得到总的热交换换热量q辐。

22、根据得到的动力电池组需要的散热量，控制液冷机组运行；具体为：根据液冷机组的流速，进口温度t进，出口温度t出，计算当前状态下的换热量q换＝∫l*ρ*c*(t出-t进)dt，通过改变液冷机组的进水口温度来调整换热量。

23、在设定的时间间隔t内，液冷机组以调整后的状态运行，直至下一个时间段得到新的换热需求q需’后，液冷机组再调整至新的状态运行。

24、本发明的第二个方面提供实现上述防误触方法的控制器，该控制器被配置为：

25、获取动力电池组的内部温度、动力电池箱体表面温度、充放电电流及电压和soc；

26、根据soc、充放电电流及电压，得到动力电池组当前产热功率；根据动力电池组的内部温度和设定的最优工作温度，得到当前需要释放的热量；根据动力电池箱体表面温度和动力电池箱体的尺寸参数，得到动力电池组与外界的热交换换热功率和热辐射换热功率；

27、在设定的时间间隔t内，根据动力电池组当前产热功率，动力电池组与外界的热交换换热功率和热辐射换热功率，以及动力电池组当前需要释放的热量，得到动力电池组需要的散热量，并根据动力电池组需要的散热量控制液冷机组运行。

28、本发明的第三个方面提供动力电池冷却控制系统，包括；

29、信息采集单元，被配置为：获取动力电池组的内部温度、动力电池箱体表面温度、充放电电流及电压和soc；

30、目标散热量计算单元，被配置为：

31、根据soc、充放电电流及电压，得到动力电池组当前产热功率；根据动力电池组的内部温度和设定的最优工作温度，得到当前需要释放的热量；根据动力电池箱体表面温度和动力电池箱体的尺寸参数，得到动力电池组与外界的热交换换热功率和热辐射换热功率；

32、在设定的时间间隔t内，根据动力电池组当前产热功率，动力电池组与外界的热交换换热功率和热辐射换热功率，以及动力电池组当前需要释放的热量，得到动力电池组需要的散热量；

33、液冷机组控制单元，被配置为：根据动力电池组需要的散热量控制液冷机组运行。

34、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

35、1、通过计算电池当前的发热量、降低至目标温度所需要的散热量以及外界与电池的传热量，对上述三部分热量分别进行计算，从而获取当前状态需要液冷机组提供的热交换量，从而控制液冷机组以需求的热交换量为电池系统散热，考虑电池瞬时发热功率及环境温度带来的影响，解决了现有水冷方案的温度控制滞后性、不稳定性等问题。从而改善电池系统的性能、耐久，提高电池系统的热安全性。

36、2、通过循环迭代，实现电池可控降温的同时，避免了温度控制过程中的大幅度波动，最终使电池在最优工作温度附近运行。

37、3、通过输入及电池管理系统采集的当前状态参数，计算出在某一时刻，电池系统所需要的散热量，而不是简单的基于采集到的电池温度进行控制，从而降低环境温度和电池自身对温控过程的影响。

38、4、可以通过已有的电池管理系统将需要的散热量信息与液冷控制系统进行交互，液冷控制系统控制冷水机以需求的散热量进行输出，从而保证了电池系统稳定的温度控制。

技术特征：

1.动力电池冷却控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的动力电池冷却控制方法，其特征在于，根据采集到的动力电池组温度，获取温度平均值t平，并将t平与设定的液冷工作温度t设1比较，若t平≤t设，则电池管理系统不动作。

3.如权利要求1所述的动力电池冷却控制方法，其特征在于，根据采集到的soc获取当前静态开路电压v静，得到动力电池组当前产热功率：p＝(v静-v动)*i。

4.如权利要求1所述的动力电池冷却控制方法，其特征在于，根据动力电池组的内部温度和设定的最优工作温度，得到当前需要释放的热量，具体为：q放＝w重*c比*(t平-t优)；

5.如权利要求1所述的动力电池冷却控制方法，其特征在于，得到动力电池组与外界的热交换换热功率，具体为：

6.如权利要求1所述的动力电池冷却控制方法，其特征在于，得到动力电池组与外界的热辐射换热功率，具体为：

7.如权利要求1所述的动力电池冷却控制方法，其特征在于，根据得到的动力电池组需要的散热量，控制液冷机组运行；具体为：

8.如权利要求1所述的动力电池冷却控制方法，其特征在于，在设定的时间间隔t内，液冷机组以调整后的状态运行，直至下一个时间段得到新的换热需求q需’后，液冷机组再调整至新的状态运行。

9.动力电池冷却控制控制器，其特征在于，执行以下步骤：

10.动力电池冷却控制系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及动力电池冷却控制方法、控制器及系统，包括以下步骤：获取动力电池组的内部温度、动力电池箱体表面温度、充放电电流及电压和SOC；根据SOC、充放电电流及电压，得到动力电池组当前产热功率；根据动力电池组的内部温度和设定的最优工作温度，得到当前需要释放的热量；根据动力电池箱体表面温度和动力电池箱体的尺寸参数，得到动力电池组与外界的热交换换热功率和热辐射换热功率；在设定的时间间隔t内，根据动力电池组当前产热功率，动力电池组与外界的热交换换热功率和热辐射换热功率，以及动力电池组当前需要释放的热量，得到动力电池组需要的散热量，并根据动力电池组需要的散热量控制液冷机组运行。

技术研发人员：王昕,沈雪松,李金升,靳晓哲,王迎娣
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13