一种动力电池低温热管理方法及系统

本发明电池温度控制，具体涉及一种动力电池低温热管理方法及系统。

背景技术：

1、随着科技的迅猛发展，汽车行业正在经历翻天覆地的变革。传统的内燃机燃油车正逐渐被更环保、更便捷的电动汽车所取代。动力电池为电动汽车的心脏，它负责储存和释放电能，为车辆提供持续驱动力。是电动汽车的核心组件，动力电池常被设计为可重复充电的电池设备，使得电动汽车的使用更加方便。动力电池技术的发展也为以后智慧交通，智能驾驶等科技前沿技术做好铺垫。

2、低温热管理指的是在低温环境下对热能进行有效的掌控。动力电池作为电动车的能量来源，在低温环境下工作时，其效率会受到一定程度的影响。所以保障动力电池在极端气温下的性能表现和稳定性，确保电池能够在寒冷环境中提供可靠的动力输出对车辆安全有着重大意义。

3、电池的工作温度是一个区间范围，不存在某一个特定温度值是最好的，使用传统的模糊pid控制系统对动力电池的温度进行控制时，忽略了环境温度的影响，使控制过程中的温度误差难以确定，从而导致在对动力电池的温度控制效率不高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种动力电池低温热管理方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明实施例提供了一种动力电池低温热管理方法，该方法包括以下步骤：

3、采集动力电池在每个时刻的电流、温度以及环境温度；将动力电池在每个时刻的温度按照时间顺序排列获得动力电池温度序列；预设动力电池的热导率、额定电流、正常工作温度区间以及最佳工作温度区间；

4、使用变分模态分解算法对动力电池温度序列进行分解获得预设数量个温度序列分量；获取动力电池的运行状态，结合温度序列分量、动力电池的电流和额定电流获得每个时刻的动力电池温度特征；根据动力电池温度特征以及最佳工作温度区间获取每个时刻的电池温度偏离系数；根据环境温度、动力电池的热导率以及电池温度偏离系数获得每个时刻的环境温度调节系数；根据每个时刻的动力电池的温度、正常工作温度区间和环境温度获得环境低温因子；根据每个时刻的环境低温因子、电池温度偏离系数与环境温度调节系数获得每个时刻的模糊误差；根据动力电池温度序列获得动力电池在当前时刻的下一时刻的预测温度；对于当前时刻的下一时刻的预测温度，采用与每个时刻的模糊误差相同的获取方法获得当前时刻的下一时刻的模糊误差；根据当前时刻的温度、模糊误差以及当前时刻的下一时刻的预测温度和模糊误差获得当前时刻的温度修正误差；

5、根据当前时刻的温度修正误差对动力电池进行温度控制。

6、进一步，所述获取动力电池的运行状态，结合温度序列分量、动力电池的电流和额定电流获得每个时刻的动力电池温度特征，包括：

7、当动力电池处于充放电过程时，将动力电池的运行状态记为1；当动力电池处于静止状态时，将动力电池的运行状态记为0；

8、将动力电池温度序列的温度序列分量中的最大分量记为温度噪声序列；将各时刻的温度与温度噪声的差值记为各时刻的去噪温度值；

9、分别将每个时刻记为待分析时刻，计算动力电池在待分析时刻的电流与额定电流的比值，获取所述比值与自然常数的和值，记为第一和值；构建以自然常数为底，第一和值为真数的对数函数；计算所述对数函数的函数值与动力电池的运行状态的乘积，将待分析时刻的去噪温度值与所述乘积的和值记为待分析时刻的动力电池温度特征。

10、进一步，所述根据动力电池温度特征以及最佳工作温度区间获取每个时刻的电池温度偏离系数，包括：

11、当待分析时刻的动力电池温度特征位于动力电池的最佳工作温度区间时，将待分析时刻的温度偏差记为0；当待分析时刻的动力电池温度特征大于动力电池的最佳工作温度区间的最大值时，将待分析时刻的温度偏差记为动力电池的最佳工作温度区间的最大值与待分析时刻的动力电池温度特征之间的差值；当待分析时刻的动力电池温度特征小于动力电池的最佳工作温度区间的最小值时，将待分析时刻的温度偏差记为动力电池的最佳工作温度区间的最小值与待分析时刻的动力电池温度特征之间的差值；

12、将待分析时刻的温度偏差与预设偏离因子的乘积记为待分析时刻的电池温度偏离系数。

13、进一步，所述根据环境温度、动力电池的热导率以及电池温度偏离系数获得每个时刻的环境温度调节系数，包括：

14、计算待分析时刻的动力电池温度特征与环境温度的差值，记为第一温差；将动力电池的热导率与预设调节因子的比值记为调节系数；将第一温差与调节系数的乘积记为待分析时刻的环境温度调节系数。

15、进一步，所述根据每个时刻的动力电池的温度、正常工作温度区间和环境温度获得环境低温因子，包括：

16、当待分析时刻的环境温度位于动力电池的正常工作温度区间时，将待分析时刻的环境低温因子记为1；当待分析时刻的环境温度小于动力电池的正常工作温度区间的最小值时，计算动力电池的正常工作温度区间的最小值与动力电池在待分析时刻的温度之间的差值，记为第二温差；获取预设数值与第二温差的比值，记为第一比值；将待分析时刻的环境低温因子记为第一比值与预设数值之间的最小值。

17、进一步，所述根据每个时刻的环境低温因子、电池温度偏离系数与环境温度调节系数获得每个时刻的模糊误差，包括：

18、将待分析时刻的电池温度偏离系数与环境温度调节系数的差值记为温度调节差异；将待分析时刻的环境低温因子与温度调节差异的乘积作为待分析时刻的模糊误差。

19、进一步，所述根据动力电池温度序列获得动力电池在当前时刻的下一时刻的预测温度，包括：

20、将动力电池温度序列输入长短期记忆网络对下一时刻的动力电池的温度进行预测，获得动力电池在当前时刻的下一时刻的预测温度。

21、进一步，所述根据当前时刻的温度、模糊误差以及当前时刻的下一时刻的预测温度和模糊误差获得当前时刻的温度修正误差，包括：

22、计算动力电池在当前时刻的温度与当前时刻的下一时刻的预测温度之间的差值绝对值，获取以自然常数为底数，所述差值绝对值的相反数为指数的指数函数，将所述指数函数的函数值与当前时刻的模糊误差之间的乘积记为当前时刻的温度调节因子；

23、计算1与所述指数函数的函数值之间的差值，将所述差值与当前时刻的下一时刻的模糊误差之间的乘积记为下一时刻的温度调节因子；

24、将当前时刻的温度调节因子与下一时刻的温度调节因子之和作为当前时刻的温度修正误差。

25、进一步，所述根据当前时刻的温度修正误差对动力电池进行温度控制，包括：

26、将当前时刻的温度修正误差输入模糊pid控制系统，实现对动力电池的温度控制。

27、第二方面，本发明实施例还提供了一种动力电池低温热管理系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

28、本发明的有益效果是：

29、本发明综合考虑电池温度，环境温度以及电池的运行状态对电池温度管理的影响，首先构建动力电池温度特征，准确反映了动力电池的内部温度；进而获得动力电池的电池温度偏离系数，确定了动力电池温度的调节方向；进一步根据环境温度对动力电池温度的影响，构建环境温度调节系数，准确评价低温下环境温度与电池温度之间的差异对温度控制系统调节效率的影响；根据环境的低温情况，将温度分为极低温和较低温，构建环境低温因子来反应低温程度对温度控制系统的误差的影响；进一步考虑温度控制的时延和滞后的特点构建温度修正误差，将环境温度的影响充分融合在误差中，使得控制系统根据电池温度与环境温度综合进行调节，从而保证动力电池温度处在一个合理的区间范围内，提高了对动力电池的温度控制效率，尤其适用于电动汽车上对动力电池的温度管理。