專利名稱：動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池的熱管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子動(dòng)力電池的熱管理裝置。
背景技術(shù)：
由于全球性的石油資源持續(xù)緊缺與大氣環(huán)境的不斷惡化，新能源的開發(fā)和利用受到了世界各國的普遍重視，而作為消費(fèi)全世界總能源10%的汽車行業(yè)，電動(dòng)汽車的研究與發(fā)展，被認(rèn)為是目前解決能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的最現(xiàn)實(shí)、最有效的途徑，而電動(dòng)汽車發(fā)展的核心技術(shù)就是動(dòng)力電池。而溫度過冷或過熱都會(huì)影響動(dòng)力電池的性能，一方面若熱量來不及散失在動(dòng)力電池內(nèi)部的積累可能會(huì)導(dǎo)致燃燒或爆炸；另一方面，大范圍應(yīng)用在電動(dòng)汽車上的鋰離子電池在-10°C時(shí)容量及工作電壓會(huì)明顯降低，-20°c時(shí)性能會(huì)明顯惡化，在-40°c時(shí)放電容量只有室溫容量的30%左右，個(gè)別鋰離子蓄電池甚至在-40°C時(shí)啟動(dòng)不了。目前，現(xiàn)行的電池?zé)峁芾硌b置實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的加熱或是制冷都只是以溫度或溫升速率為判斷依據(jù)，當(dāng)電池組溫度或溫升速率高于某一對(duì)應(yīng)值時(shí)，開始對(duì)電池組進(jìn)行冷卻直至冷卻到中止冷卻設(shè)定溫度值；當(dāng)電池組溫度或溫升速率低于某一對(duì)應(yīng)值，開始對(duì)電池組進(jìn)行加熱直至加熱到中止冷卻設(shè)定溫度值。而在電池的預(yù)測研究方面，多為預(yù)測電池的壽命或是電池的容量、荷電狀態(tài)、剩余電量等，沒有對(duì)電池?zé)岱€(wěn)定性方面的變化趨勢進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測，使得現(xiàn)有電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)存在一定的安全隱患，無法及時(shí)或是前瞻性的采取更合適程度的加熱或冷卻措施。并且，已有的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的加熱模塊往往采用統(tǒng)一的加熱速率、加熱到同一溫度，這種設(shè)置容易造成要么升溫速度過慢導(dǎo)致較長時(shí)間才能使電池達(dá)到最佳性能， 要么升溫速度過快以致超過理想的工作溫度一定數(shù)值而影響電池的壽命。因此，需要提出一種新的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其能夠?qū)囟葓鲞M(jìn)行預(yù)測，從而使系統(tǒng)獲得前瞻性的溫度場數(shù)據(jù)，進(jìn)一步還采取了多級(jí)別的加熱措施和多級(jí)別的冷卻措施，從而確保了電池高效率、長壽命的運(yùn)行。一種動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，包括采集模塊，評(píng)估模塊，散熱模塊，加熱模塊，預(yù)測模塊，顯示模塊以及控制模塊，其特征在于，采集模塊，用于采集和計(jì)算電池單元的溫度和溫升速率；其中，所述電池單元的溫度和溫升速率包括每個(gè)單體電池、由多個(gè)所述單體電池所組成的每個(gè)電池模塊和由多個(gè)所述電池模塊所組成的電池組的溫度，各個(gè)所述單體電池、各個(gè)所述電池模塊以及所述電池組的溫升速率，以及由采集得到的溫度值計(jì)算得出的各個(gè)電池單體中的最高溫度和最高溫升速率、各個(gè)電池模塊的平均溫度和所述電池組的平均溫度；
評(píng)估模塊，用于將所采集和計(jì)算得到的溫度、溫升速率以及平均溫度值與預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)各個(gè)散熱閾值進(jìn)行比較，并判斷各個(gè)單體電池中的最高溫度和最高的溫升速率、 各個(gè)電池模塊的平均溫度和平均溫升速率、所述電池組的平均溫度和平均溫升速率中的任意一個(gè)是否超過其各自相應(yīng)的各個(gè)散熱閾值，所述各個(gè)散熱按閾值高低依次包括關(guān)斷閾值、二級(jí)散熱閾值和一級(jí)散熱閾值；散熱模塊，用于根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng)級(jí)別的散熱措施；加熱模塊，用于根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng)級(jí)別的加熱措施；其特征在于，還包括，預(yù)測模塊，用于根據(jù)采集模塊和評(píng)估模塊所獲得的信息以及電池的材料類型、工作狀態(tài)、荷電狀態(tài)來計(jì)算電池的生熱率和比熱容，進(jìn)而獲得預(yù)測的電池單元的溫度場分布；顯示模塊，顯示的信息至少包括所述預(yù)測模塊預(yù)測的所述電池單元的溫度場分布以及當(dāng)前電池單元的告警狀態(tài)；控制模塊，用于在散熱工作模式下根據(jù)所述評(píng)估模塊得到的比較結(jié)果，以及所述預(yù)測模塊預(yù)測到的溫度場分布與對(duì)應(yīng)的所述各個(gè)散熱按閾值的比較結(jié)果來提供相應(yīng)的散熱控制信號(hào)，所述散熱控制信號(hào)包括散熱、關(guān)斷、告警三種控制信號(hào)中的一種或多種；以及用于在加熱工作模式下根據(jù)所述預(yù)測模塊預(yù)測到的溫度場分布中的溫度值與預(yù)設(shè)定的加熱中止溫度Ts之間的差值所處的不同數(shù)值范圍來提供相對(duì)應(yīng)的加熱控制信號(hào)，其中所述加熱控制信號(hào)包括多個(gè)加熱級(jí)別的加熱控制信號(hào)。其中，所述散熱模塊提供的散熱措施包括風(fēng)冷、液冷兩種散熱措施中的至少一種。其中，所述散熱措施通過控制風(fēng)冷和/或液冷散熱的流量來進(jìn)行一級(jí)和/或二級(jí)散熱。其中，所述加熱級(jí)別包括兩級(jí)以上，較高級(jí)別的加熱級(jí)別的加熱功率高于較低級(jí)別的加熱功率。其中，所述關(guān)斷閾值為A級(jí)控制級(jí)別，只要任何一個(gè)判斷參數(shù)超過關(guān)斷閾值，不管其它參數(shù)是否正常，或/是否處于一級(jí)散熱狀態(tài)，或/是否處于二級(jí)散熱狀態(tài)，都采取關(guān)斷回路措施；所述二級(jí)散熱閾值為B級(jí)控制級(jí)別，只要任何一個(gè)判斷參數(shù)超過二級(jí)散熱閾值， 不管其它參數(shù)是否正常，或/是否處于一級(jí)散熱狀態(tài)，都采取二級(jí)散熱措施；所述一級(jí)散熱閾值為C級(jí)控制級(jí)別，判斷參數(shù)超過一級(jí)散熱閾值，則采取一級(jí)散熱措施。其中，所述加熱模塊具體采用加熱板和/或加熱膜和/或加熱絲對(duì)電池單元進(jìn)行加熱。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，充分考慮加熱和散熱措施的延遲性，通過對(duì)溫度場進(jìn)行預(yù)測， 從而使熱管理系統(tǒng)獲得具有前瞻性的溫度場預(yù)期數(shù)據(jù)，并采用了多級(jí)別的加熱措施和多級(jí)別的冷卻措施，確保了電池高效率、長壽命的運(yùn)行。


附圖1為本發(fā)明低溫鋰離子電池差別式加熱裝置圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本發(fā)明的附圖對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。圖1所示為本發(fā)明的動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)框圖，其中，在附圖1中，動(dòng)力電池差別式加熱裝系統(tǒng)包括采集模塊1，評(píng)估模塊2，散熱模塊 3，加熱模塊4，預(yù)測模塊5，顯示模塊6以及控制模塊7。其中的采集模塊1，用于采集和計(jì)算電池單元的溫度和溫升速率；其中，所述電池單元的溫度和溫升速率包括每個(gè)單體電池、由多個(gè)所述單體電池所組成的每個(gè)電池模塊和由多個(gè)所述電池模塊所組成的電池組的溫度，各個(gè)所述單體電池、各個(gè)所述電池模塊以及所述電池組的溫升速率，以及由采集得到的溫度值計(jì)算得出的各個(gè)電池單體中的最高溫度和最高溫升速率、各個(gè)電池模塊的平均溫度和所述電池組的平均溫度；當(dāng)然，上述“電池單元”可以是鋰離子蓄電池，既包括是單個(gè)鋰離子電池單體的情況，也包括由多個(gè)鋰離子電池單體組成的鋰離子電池組的情況。評(píng)估模塊2，用于將所采集和計(jì)算得到的溫度、溫升速率以及平均溫度值與預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)各個(gè)散熱閾值進(jìn)行比較，并判斷各個(gè)單體電池中的最高溫度和最高的溫升速率、 各個(gè)電池模塊的平均溫度和平均溫升速率、所述電池組的平均溫度和平均溫升速率中的任意一個(gè)是否超過其各自相應(yīng)的各個(gè)散熱閾值，所述各個(gè)散熱按閾值高低依次包括關(guān)斷閾值、二級(jí)散熱閾值和一級(jí)散熱閾值；在某些情形下，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要也可以選擇這樣的評(píng)估模塊，其不計(jì)算平均溫度值，而只采集和計(jì)算溫度和溫升速率并與對(duì)應(yīng)各個(gè)散熱閾值進(jìn)行比較。散熱模塊3，用于根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的散熱級(jí)別措施；加熱模塊4，用于根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的加熱級(jí)別措施；預(yù)測模塊5，用于根據(jù)采集模塊和評(píng)估模塊所獲得的信息以及電池的材料類型、 工作狀態(tài)、荷電狀態(tài)來計(jì)算電池的生熱率和比熱容，進(jìn)而獲得預(yù)測的電池單元的溫度場分布；預(yù)測模塊5在散熱工作模式下具體作用過程可以為1)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池組的平均溫度和平均溫升速率，如判斷參數(shù)超過散熱閾值，即熱管理系統(tǒng)已啟動(dòng)一級(jí)散熱措施、或二級(jí)散熱措施，則預(yù)測模塊開始記錄電池組的平均溫度和平均溫升速率，并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測一定時(shí)間后電池組的平均溫度和平均溫升速率；2)根據(jù)預(yù)測的溫度，以及電池的類型、電池的工作狀態(tài)(充電/放電)、電池的荷電狀態(tài)，應(yīng)用Bernardi生熱率模型估計(jì)電池的生熱率，并通過對(duì)電池組成成分材料的熱容加權(quán)平均估算出電池的比熱容；幻應(yīng)用有限元軟件建立電池的熱效應(yīng)模型，并根據(jù)預(yù)測的電池生熱率以及比熱容估計(jì)出電池的溫度場，即實(shí)時(shí)溫度場經(jīng)過所述一段時(shí)間后的預(yù)測溫度場數(shù)值；4)實(shí)時(shí)對(duì)單體電池的最高溫度、最高的溫升速率、電池模塊的平均溫度、 平均溫升速率、電池組的平均溫度和平均溫升速率與相應(yīng)的一級(jí)散熱閾值、二級(jí)散熱閾值或關(guān)斷閾值之間的大小關(guān)系，以及預(yù)測溫度場內(nèi)的溫度值與相應(yīng)所述各個(gè)散熱閾值之間的大小關(guān)系進(jìn)行判斷，如任一判斷參數(shù)小于相應(yīng)的閾值時(shí)，通過控制模塊7執(zhí)行相應(yīng)的散熱級(jí)別措施。預(yù)測模塊5在加熱工作模式下具體作用過程與以上散熱作用過程類似，一種優(yōu)選的設(shè)置可以為設(shè)定一個(gè)加熱中止溫度Ts，將所獲得的預(yù)測電池組的溫度場、電池組的實(shí)時(shí)溫度場與預(yù)先設(shè)定的加熱中止溫度這三個(gè)溫度來進(jìn)行比較；具體設(shè)置可以是若預(yù)測溫度Tf高于加熱中止溫度Ts,即Tf-Ts >= 0，則中止加熱；若Ts-Tf小于一定數(shù)值Tss (即距離加熱中止溫度Ts較近)，則預(yù)測模塊5通知控制模塊7采用較低的加熱級(jí)別；若Ts-Tf不小于所述一定數(shù)值Tss (即距離加熱中止溫度Ts較遠(yuǎn))，則預(yù)測模塊5通知控制模塊7采用較高的加熱級(jí)別。所述較高加熱級(jí)別指采用高的加熱功率，所述較低加熱級(jí)別指采用低的加熱功率。 當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)需要，通過設(shè)定Ts-Tf的值在多于2個(gè)取值范圍內(nèi)取值來設(shè)定多于2個(gè)的對(duì)應(yīng)加熱級(jí)別。顯示模塊6，顯示的信息至少包括所述預(yù)測模塊預(yù)測的所述電池單元的溫度場分布以及當(dāng)前電池單元的告警狀態(tài)；還可以包括實(shí)時(shí)溫度場信息?？刂颇K7，用于在散熱工作模式下根據(jù)所述評(píng)估模塊得到的比較結(jié)果，以及所述預(yù)測模塊預(yù)測到的溫度場分布與對(duì)應(yīng)的所述各個(gè)散熱按閾值的比較結(jié)果來提供相應(yīng)的散熱控制信號(hào)，所述散熱控制信號(hào)包括散熱、關(guān)斷、告警三種控制信號(hào)中的一種或多種；以及用于在加熱工作模式下根據(jù)所述預(yù)測模塊預(yù)測到的溫度場分布中的溫度值與預(yù)設(shè)定的加熱中止溫度Ts之間的差值所處的不同數(shù)值范圍來提供相對(duì)應(yīng)的加熱控制信號(hào)，其中所述加熱控制信號(hào)包括多個(gè)加熱級(jí)別的加熱控制信號(hào)。對(duì)于具體的散熱級(jí)別而言，具體可以有，一級(jí)散熱采用組裝在系統(tǒng)內(nèi)部的風(fēng)機(jī)， 通過并行通風(fēng)的方式利用空氣對(duì)電池進(jìn)行冷卻(或通風(fēng))，以達(dá)到電池組散熱目的；二級(jí)散熱在模塊間布置管線，或圍繞模塊布置夾套，采用水、乙二醇或制冷劑作為傳熱介質(zhì)，以達(dá)到電池組散熱目的；關(guān)斷控制模塊接收到關(guān)斷信號(hào)后，觸發(fā)啟動(dòng)開關(guān)、繼電器等關(guān)斷電池回路，以達(dá)到降低電池潛在燃燒、爆炸危險(xiǎn)的目的。關(guān)斷、二級(jí)散熱、一級(jí)散熱可以措施可以并行，例如僅超過一級(jí)散熱閾值時(shí)，只執(zhí)行一級(jí)散熱措施，超過二級(jí)散熱閾值而未超過關(guān)斷閾值時(shí)，同時(shí)執(zhí)行二級(jí)散熱和一級(jí)散熱措施；超過關(guān)斷閾值時(shí)，三種散熱措施都執(zhí)行。對(duì)于具體的散熱級(jí)別而言，具體可以有，兩級(jí)以上的加熱級(jí)別，其中，較高級(jí)別的加熱級(jí)別的加熱功率高于較低級(jí)別的加熱功率。實(shí)施例1 對(duì)非正常工況下由IlAh的單體電池組成的動(dòng)力電池模塊采取的熱管理方法。所給出的實(shí)施例僅僅是為了說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容。電池組含有20個(gè)電池模塊，每個(gè)電池模塊由6個(gè)單體電池串聯(lián)而成，其中單體電池的標(biāo)稱電壓為3. 7V，標(biāo)稱容量為llAh，單體電池組成正極活性材料為LiMn2O4，負(fù)極活性材料為石墨，電解液的主要成分為LiPF6、EC(碳酸乙烯酯)和DMC(碳酸二甲酯)，以及 ceIgard 2325 隔膜等。在防爆箱(型號(hào)H-FZ-500)中對(duì)電池模塊進(jìn)行撞擊試驗(yàn)，使電池模塊升溫，用數(shù)據(jù)采集器(型號(hào)FLUKE2620)采集各個(gè)單體電池的溫度。在某次撞擊試驗(yàn)過程中，各單體電池的最高溫度和最高溫升速率數(shù)據(jù)，以及電池模塊的平均溫度和平均溫升速率，如表1所示。表1溫度和溫升速率數(shù)據(jù)
最高溫度 (°C)最高溫升速率 (°C/s)平均溫度 (°C)平均溫升速率 (°C/s)單體電池36. 540. 325電池模塊29. 720. 11該電池設(shè)置的一級(jí)散熱閾值、二級(jí)散熱閾值和關(guān)斷閾值如表2所示。表2設(shè)置的閾值
單體電池電池模塊電池組最1 溫度 (°C)最高溫升速率 (°C,/s)平均溫度 CC)平均溫升速率 (°C/s)平均溫度 (°C)平均溫升速率 (°C/s)一級(jí)散熱閾值300. 629. 50. 5290.4二級(jí)散熱閾值350. 65330. 55320.45關(guān)斷閾值452401. 8351.4經(jīng)過本發(fā)明提出的電池?zé)峁芾碇械目刂颇K，可以得到單體電池的最高溫度超過二級(jí)散熱閾值，單體電池的最高的溫升速率小于一級(jí)散熱閾值，電池模塊的平均溫度超過一級(jí)散熱閾值，電池模塊的平均溫升速率小于一級(jí)散熱閾值，所以電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對(duì)電池采取二級(jí)散熱，例如，二級(jí)散熱為對(duì)電池進(jìn)行液體散熱，一級(jí)散熱措施為對(duì)電池進(jìn)行空氣散熱。經(jīng)過本發(fā)明提出的電池?zé)峁芾碇械念A(yù)測模塊，可以得到經(jīng)過156s后，單體電池的最高溫度(34. 620C )低于其相應(yīng)的二級(jí)散熱閾值(35°C )但仍高于其相應(yīng)的一級(jí)散熱閾值 (30°C )，通過控制模塊反饋給電池管理中心，關(guān)閉液體散熱措施，開啟一級(jí)散熱措施，即對(duì)電池進(jìn)行空氣散熱。經(jīng)過456s后，單體電池的最高溫度830C )低于其相應(yīng)的一級(jí)散熱閾值(30°C )，通過控制模塊反饋給電池管理中心，關(guān)閉一級(jí)散熱措施，回復(fù)電池組的正常工作狀態(tài)。利用預(yù)測到的溫度場分布結(jié)果與各個(gè)散熱閾值進(jìn)行比較并進(jìn)而采取散熱措施的過程同上。針對(duì)預(yù)測的溫度場分布以及實(shí)測的各個(gè)溫度值，分別與對(duì)應(yīng)的所述各個(gè)散熱閾值的大小關(guān)系進(jìn)行判斷，并執(zhí)行其中較高級(jí)別的散熱措施。例如，當(dāng)預(yù)測的溫度場分布中的溫度值高于關(guān)斷散熱閾值，而實(shí)測的各項(xiàng)溫度值低于關(guān)斷閾值而均高于二級(jí)散熱閾值時(shí)， 則該熱管理裝置采取較高級(jí)別的散熱措施，即采取關(guān)斷措施。實(shí)施例2 實(shí)驗(yàn)電池組包括20個(gè)模塊，每個(gè)模塊由6個(gè)單體電池串聯(lián)，其中單體電池樣品參數(shù)為1)額定電壓3. 7V，額定容量IlAh ；2)電池的組成正極活性材料為LiMn2O4， 負(fù)極活性材料為石墨，電解液的主要成分為LiPF6、EC (碳酸乙烯酯)和DMC (碳酸二甲酯)， 以及celgard 2325隔膜等。試驗(yàn)儀器調(diào)溫調(diào)濕箱，型號(hào)SPHH-101 ；FLUKE 2620數(shù)據(jù)采集器，型號(hào)WT 210 DIGITAL P0WERMETER) ；MACCOR 綜合電池測試儀，型號(hào) 3400 30V 5A。
試驗(yàn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的溫度和溫升速率值，根據(jù)Bernardi生熱率模型估計(jì)電池的生熱率，并通過對(duì)電池組成成分材料的熱容加權(quán)平均估算出電池的比熱容，應(yīng)用有限元軟件建立電池的熱效應(yīng)模型，并根據(jù)預(yù)測的電池生熱率以及比熱容估計(jì)出電池的溫度場，預(yù)測的溫度場值為10秒后的溫度場預(yù)期值。設(shè)定Ts = 16°C，所述一定數(shù)值Tss = 3°C，當(dāng)預(yù)測溫度Tf不低于加熱中止溫度Ts時(shí)，g卩，Tf >= Ts時(shí)控制模塊執(zhí)行中止加熱操作；當(dāng)Ts-Tf = Tss小于3°C時(shí)，執(zhí)行加熱功率為0. 6P的加熱措施；Ts-Tf = Tss >= 3°C時(shí)， 執(zhí)行加熱功率為P的加熱措施?！?，在加熱工作模式下，由于預(yù)測溫度均高于實(shí)測溫度，所以，一般只比較預(yù)測溫度Tf與設(shè)定溫度Ts來獲得具體的加熱措施。實(shí)施例中提及了利用Bernardi生熱率模型估計(jì)電池的生熱率，顯然還可以采用本領(lǐng)域已知的其它的生熱率模型；還提及了利用有限元軟件建立電池的熱效應(yīng)模型，顯然還可以采用本領(lǐng)域已知的其它的熱效應(yīng)模型；同時(shí)，所獲得的預(yù)期的溫度場值與實(shí)時(shí)溫度場的時(shí)間差也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。綜上，雖然上面已詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但在不偏離本發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)特征的情況下，本發(fā)明還可以用其它的形式來體現(xiàn)。因此，以上的描述僅僅是為了說明， 而不是為了限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求而不是說明書中的以上描述來限定。所有在權(quán)利要求含義內(nèi)的等價(jià)變換均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，包括采集模塊，評(píng)估模塊，散熱模塊，加熱模塊，預(yù)測模塊，顯示模塊以及控制模塊，其特征在于，采集模塊，用于采集和計(jì)算電池單元的溫度和溫升速率；其中，所述電池單元的溫度和溫升速率包括每個(gè)單體電池、由多個(gè)所述單體電池所組成的每個(gè)電池模塊和由多個(gè)所述電池模塊所組成的電池組的溫度，各個(gè)所述單體電池、各個(gè)所述電池模塊以及所述電池組的溫升速率，以及由采集得到的溫度值計(jì)算得出的各個(gè)電池單體中的最高溫度和最高溫升速率、各個(gè)電池模塊的平均溫度和所述電池組的平均溫度；評(píng)估模塊，用于將所采集和計(jì)算得到的溫度、溫升速率以及平均溫度值與預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)各個(gè)散熱閾值進(jìn)行比較，并判斷各個(gè)單體電池中的最高溫度和最高的溫升速率、各個(gè)電池模塊的平均溫度和平均溫升速率、所述電池組的平均溫度和平均溫升速率中的任意一個(gè)是否超過其各自相應(yīng)的各個(gè)散熱閾值，所述各個(gè)散熱按閾值高低依次包括關(guān)斷閾值、二級(jí)散熱閾值和一級(jí)散熱閾值；散熱模塊，用于根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng)級(jí)別的散熱措施； 加熱模塊，用于根據(jù)控制模塊的控制信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng)級(jí)別的加熱措施； 預(yù)測模塊，用于根據(jù)采集模塊和評(píng)估模塊所獲得的信息以及電池的材料類型、工作狀態(tài)、荷電狀態(tài)來計(jì)算電池的生熱率和比熱容，進(jìn)而獲得預(yù)測的電池單元的溫度場分布；顯示模塊，顯示的信息至少包括所述預(yù)測模塊預(yù)測的所述電池單元的溫度場分布以及當(dāng)前電池單元的告警狀態(tài)；控制模塊，用于在散熱工作模式下根據(jù)所述評(píng)估模塊得到的比較結(jié)果，以及所述預(yù)測模塊預(yù)測到的溫度場分布與對(duì)應(yīng)的所述各個(gè)散熱按閾值的比較結(jié)果來提供相應(yīng)的散熱控制信號(hào)，所述散熱控制信號(hào)包括散熱、關(guān)斷、告警三種控制信號(hào)中的一種或多種；以及用于在加熱工作模式下根據(jù)所述預(yù)測模塊預(yù)測到的溫度場分布中的溫度值與預(yù)設(shè)定的加熱中止溫度I1s之間的差值所處的不同數(shù)值范圍來提供相對(duì)應(yīng)的加熱控制信號(hào)，其中所述加熱控制信號(hào)包括多個(gè)加熱級(jí)別的加熱控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述散熱模塊提供的散熱措施包括風(fēng)冷、液冷兩種散熱措施中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2權(quán)利要求所述的動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述散熱措施通過控制風(fēng)冷和/或液冷散熱的流量來進(jìn)行一級(jí)和/或二級(jí)散熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述加熱級(jí)別包括兩級(jí)以上，較高級(jí)別的加熱級(jí)別的加熱功率高于較低級(jí)別的加熱功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述關(guān)斷閾值為A級(jí)控制級(jí)別，只要任何一個(gè)判斷參數(shù)超過關(guān)斷閾值，不管其它參數(shù)是否正常，或/是否處于一級(jí)散熱狀態(tài)，或/是否處于二級(jí)散熱狀態(tài)，都采取關(guān)斷回路措施；所述二級(jí)散熱閾值為B級(jí)控制級(jí)別，只要任何一個(gè)判斷參數(shù)超過二級(jí)散熱閾值，不管其它參數(shù)是否正常，或 /是否處于一級(jí)散熱狀態(tài)，都采取二級(jí)散熱措施；所述一級(jí)散熱閾值為C級(jí)控制級(jí)別，判斷參數(shù)超過一級(jí)散熱閾值，則采取一級(jí)散熱措施。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于，所述加熱模塊具體采用加熱板和/或加熱膜和/或加熱絲對(duì)電池單元進(jìn)行加熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，包括采集模塊，評(píng)估模塊，散熱模塊，加熱模塊，預(yù)測模塊，顯示模塊以及控制模塊，其能夠?qū)囟葓鲞M(jìn)行預(yù)測，從而使系統(tǒng)獲得了前瞻性的溫度場預(yù)測數(shù)據(jù)，同時(shí)還采取了多級(jí)別的加熱措施和多級(jí)別的冷卻措施，從而確保了電池高效率、長壽命的運(yùn)行。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102569938SQ20121003791
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者于紅梅, 付艷玲, 劉軍, 施亞申, 王宏偉, 王超, 肖海清, 謝?？? 鄧爽 申請人:中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院