一種基于tec級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置、方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置、方法及系統(tǒng)，屬于溫度控制領(lǐng)域。在本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置、方法及系統(tǒng)中，均是通過計(jì)算電池包的充放電循環(huán)次數(shù)，然后根據(jù)電池包的充放電循環(huán)次數(shù)確定當(dāng)電池包的實(shí)際容量與標(biāo)稱容量相等時(shí)電池包的最佳工作溫度，該最佳工作溫度即最優(yōu)目標(biāo)溫度，實(shí)現(xiàn)方式是首先通過控制箱體內(nèi)的環(huán)境溫度達(dá)到包含該最優(yōu)目標(biāo)溫度的溫度范圍內(nèi)，以縮小控制電池包溫度所要調(diào)節(jié)的溫度范圍，然后通過次級(jí)TEC進(jìn)一步控制電池包的溫度達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)溫度。本發(fā)明實(shí)施例提供的電池包溫度控制裝置、方法及系統(tǒng)基于TEC級(jí)聯(lián)，通過數(shù)據(jù)采集及二次TEC控制使電池包的溫度精確控制在最優(yōu)目標(biāo)溫度，進(jìn)而提高工作性能。
【專利說明】—種基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置、方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置、方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境溫度對(duì)電池容量的影響很大，低溫條件下，電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)不能夠正常運(yùn)行，在低溫下循環(huán)數(shù)次之后，即使恢復(fù)到室溫下重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，容量仍然不能恢復(fù)到初值；在高溫條件下，如果電池包得不到及時(shí)散熱制冷，將會(huì)導(dǎo)致電池組系統(tǒng)溫度過高或溫度分布不均勻，影響電池的功率和能量發(fā)揮，嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致熱失控，影響電池的安全性與可靠性。
[0003]在已有技術(shù)中，主要考慮電池溫度過高后用散熱風(fēng)扇給電池散熱，并且加熱模塊往往采用統(tǒng)一的加熱速率、加熱到同一溫度此外，現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中，即使是考慮到電池包溫度過低時(shí)的加熱，但是電池包的冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)是分開的，這樣不僅令系統(tǒng)構(gòu)成更為龐大、控制更為復(fù)雜，同時(shí)系統(tǒng)的故障率也會(huì)大幅提高。TEC是一種新型的帶制熱和制冷功能的器件，但在實(shí)際系統(tǒng)中，單片TEC制冷量和制冷面積有限，往往難以滿足溫度恒定的精度要求，影響了探測器最佳性能發(fā)揮。
[0004]根據(jù)已有研究證明，溫度對(duì)電池的實(shí)際容量影響很大，低溫時(shí)實(shí)際容量迅速衰減，高溫時(shí)實(shí)際容量迅速增大。對(duì)一塊新的電池來說，其實(shí)際容量往往大于標(biāo)稱容量，但隨著電池充放電循環(huán)次數(shù)的增加，其實(shí)際容量逐漸減小，越來越偏離理論容量。這些因素對(duì)電池剩余電量及充放電循環(huán)次數(shù)等的計(jì)算造成了局限性及困難度。在現(xiàn)有的技術(shù)中，電池包的熱管理一般是將電池包的溫度控制在一個(gè)溫度范圍內(nèi)，并沒有考慮對(duì)電池實(shí)際容量的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置，以解決現(xiàn)有電池包的溫度控制系統(tǒng)不能根據(jù)電池包的充放電循環(huán)次數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整電池包的最佳工作溫度，且現(xiàn)有電池包的溫度控制系統(tǒng)是將電池包的溫度控制在一定的溫度范圍內(nèi)，無法發(fā)揮電池包最佳性能的問題。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置，包括初級(jí)TEC和至少一個(gè)次級(jí)TEC，所述溫度控制裝置還包括:
[0008]箱體，與所述初級(jí)TEC連接，用于放置與所述次級(jí)TEC——對(duì)應(yīng)連接的電池包；
[0009]溫度傳感器，與所述電池包以及所述箱體連接，用于采集所述電池包的溫度、所述箱體的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度；
[0010]電流傳感器，與所述電池包連接，用于采集所述電池包的充電電流和放電電流；以及
[0011]微處理器，與所述初級(jí)TEC、所述次級(jí)TEC、所述溫度傳感器以及所述電流傳感器連接，用于根據(jù)所述溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)和所述電流傳感器采集的電流數(shù)據(jù)控制所述初級(jí)TEC和所述次級(jí)TEC的工作狀態(tài)，以使所述電池包的溫度達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)溫度。
[0012]本發(fā)明的目的還在于提供一種基于上述電池包的溫度控制裝置的控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0013]采集電池包的溫度、箱體的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度；
[0014]采集所述電池包的充電電流和放電電流，并根據(jù)所述電池包的充、放電電流的總電流容量計(jì)算所述電池包的充放電循環(huán)次數(shù)；
[0015]根據(jù)所述充放電循環(huán)次數(shù)確定所述電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度；
[0016]將所述電池包的溫度調(diào)整至所述最優(yōu)目標(biāo)溫度。
[0017]本發(fā)明的另一目的還在于提供一種基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括:
[0018]溫度采集單元，用于采集電池包的溫度、箱體的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度；
[0019]電流采集單元，用于采集所述電池包的充電電流和放電電流；
[0020]計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電池包的充、放電電流的總電流容量計(jì)算所述電池包的充放電循環(huán)次數(shù)；
[0021]確定單元，用于根據(jù)所述充放電循環(huán)次數(shù)確定所述電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度；
[0022]調(diào)整單元，用于將所述電池包的溫度調(diào)整至所述最優(yōu)目標(biāo)溫度。
[0023]在本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置、方法及系統(tǒng)中，通過計(jì)算電池包的充放電循環(huán)次數(shù)，然后根據(jù)電池包的充放電循環(huán)次數(shù)確定當(dāng)電池包的實(shí)際容量與標(biāo)稱容量相等時(shí)電池包的最佳工作溫度，該最佳工作溫度即最優(yōu)目標(biāo)溫度，實(shí)現(xiàn)方式是首先通過控制箱體內(nèi)的環(huán)境溫度達(dá)到包含該最優(yōu)目標(biāo)溫度的溫度范圍內(nèi)，以縮小控制電池包溫度所要調(diào)節(jié)的溫度范圍，然后通過次級(jí)TEC進(jìn)一步控制電池包的溫度達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)溫度。本發(fā)明實(shí)施例提供的電池包溫度控制裝置、方法及系統(tǒng)基于TEC級(jí)聯(lián)，通過數(shù)據(jù)采集及二次TEC控制使電池包的溫度最終達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度，解決了現(xiàn)有電池包溫度控制系統(tǒng)中溫度控制不精準(zhǔn)，無法使電池包發(fā)揮最佳性能的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的電池包的溫度控制方法的流程圖；
[0027]圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的電池包的溫度控制方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0028]圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的電池包的溫度控制方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0029]圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的電池包的溫度控制方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0030]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的電池包的溫度控制系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0033]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅列出本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下:
[0034]本發(fā)明實(shí)施例提供的基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置，包括初級(jí)TEClOl和至少一個(gè)次級(jí)TEC102，該溫度控制裝置還包括:
[0035]箱體103，與初級(jí)TEClOl連接，用于放置與次級(jí)TEC102——對(duì)應(yīng)連接的電池包200 ；
[0036]溫度傳感器104，與電池包200以及箱體103連接，用于采集電池包200的溫度、箱體103的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度；
[0037]電流傳感器105，與電池包200連接，用于采集電池包200的充電電流和放電電流；以及
[0038]微處理器106，與初級(jí)TEC101、次級(jí)TEC102、溫度傳感器104以及電流傳感器105連接，用于根據(jù)溫度傳感器104采集的溫度數(shù)據(jù)和電流傳感器105采集的電流數(shù)據(jù)控制初級(jí)TEClOl和次級(jí)TEC102的工作狀態(tài)，以使電池包200的溫度達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)溫度。
[0039]在本發(fā)明實(shí)施例中，由于電池包的充放電容量易受溫度及充放電循環(huán)次數(shù)的影響，電池包隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，在溫度不變的情況下，其實(shí)際容量往往不能達(dá)到或者超過標(biāo)稱容量，如果長期工作非正常狀態(tài)，會(huì)降低電池包的使用效率，甚至減少電池包的使用壽命，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于使電池包在不同的充放電循環(huán)次數(shù)下其實(shí)際容量等于標(biāo)稱容量，為了實(shí)現(xiàn)該目的，就需要調(diào)整電池包的溫度，即實(shí)現(xiàn)最優(yōu)目標(biāo)溫度，本發(fā)明實(shí)施例通過微處理器106控制初級(jí)TEClOl和次級(jí)TEC102的工作狀態(tài)，最終使該電池包的溫度達(dá)到該最優(yōu)目標(biāo)溫度。
[0040]需要說明的是，當(dāng)該電池包200的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，溫度傳感器104和電流傳感器105的數(shù)量也為多個(gè)，分別——對(duì)應(yīng)。
[0041]優(yōu)選地，本發(fā)明實(shí)施例提供的溫度控制裝置還包括:
[0042]風(fēng)扇107,與微處理器106連接,用于根據(jù)微處理器106輸出的控制信號(hào)對(duì)該箱體進(jìn)行散熱。
[0043]在本發(fā)明實(shí)施例中，風(fēng)扇107安裝于初級(jí)TEC107的散熱片上并且一端置于箱體103外，用于對(duì)箱體103的內(nèi)外環(huán)境溫度進(jìn)行熱交換，微處理器106根據(jù)溫度采集模塊采集的箱體103的內(nèi)外環(huán)境溫差線性調(diào)整風(fēng)扇107的速率大小，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇107快速有效的進(jìn)行散熱。
[0044]圖2示出了本發(fā)明另一實(shí)施例提供的基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)。
[0045]在本發(fā)明實(shí)施例中，電池包的數(shù)量為I個(gè)，相對(duì)應(yīng)的溫度采集模塊104和電流采集模塊105也均為I個(gè)，其工作原理和方式與上述實(shí)施例對(duì)應(yīng)，這里就不再贅述。
[0046]圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的基于上述電池包的溫度控制裝置的溫度控制方法的流程，為了便于說明，僅列出與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下:
[0047]本發(fā)明實(shí)施例提供的基于上述電池包的溫度控制裝置的控制方法，包括以下步驟:
[0048]步驟S101，采集電池包的溫度、箱體的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度。
[0049]在步驟SlOl中，當(dāng)該電池包的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，分別采集每一個(gè)電池包的溫度。
[0050]步驟S102，采集該電池包的充電電流和放電電流，并根據(jù)該電池包的充、放電電流的總電流容量計(jì)算該電池包的充放電循環(huán)次數(shù)。
[0051]在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)電池包的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，需分別采集每一個(gè)電池包的充電電流和放電電流，根據(jù)每一個(gè)電池包的充、放電電流的總電流容量計(jì)算其各自的充放電循環(huán)次數(shù)。
[0052]步驟S103，根據(jù)該充放電循環(huán)次數(shù)確定該電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度。
[0053]在本發(fā)明實(shí)施例中，電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度為電池包的實(shí)際容量與標(biāo)稱容量相等時(shí)該電池包的溫度，當(dāng)電池包的數(shù)量為I個(gè)時(shí)，該最優(yōu)目標(biāo)溫度為該電池包的最優(yōu)溫度，當(dāng)電池包的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，該最優(yōu)目標(biāo)溫度為該多個(gè)電池包的各自最優(yōu)目標(biāo)溫度的平均值。
[0054]步驟S104，將該電池包的溫度調(diào)整至該最優(yōu)目標(biāo)溫度。
[0055]在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)該電池包的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，將該多個(gè)電池包的溫度均調(diào)整至該多個(gè)電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度的平均值。
[0056]在本發(fā)明實(shí)施例中，通過采集電池包的溫度、箱體的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度，并根據(jù)該電池包的充、放電電流的總電流容量計(jì)算電池包的充放電循環(huán)次數(shù)，然后根據(jù)電池包的充放電循環(huán)次數(shù)確定當(dāng)電池包的實(shí)際容量與標(biāo)稱容量相等時(shí)電池包的最佳工作溫度，該最佳工作溫度即最優(yōu)目標(biāo)溫度。
[0057]實(shí)施例一:
[0058]圖4示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的電池包的溫度控制方法的流程，為了便于說明，僅列出與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的內(nèi)容，詳述如下:
[0059]作為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例，步驟S102具體包括以下步驟:
[0060]步驟S1021，計(jì)算該電池包的充電電量和放電電量。根據(jù)以下算式計(jì)算該電池包的充電電量C。和放電電量Cd ；

【權(quán)利要求】
1.一種基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制裝置，包括初級(jí)TEC和至少一個(gè)次級(jí)TEC，其特征在于，所述溫度控制裝置還包括: 箱體，與所述初級(jí)TEC連接，用于放置與所述次級(jí)TEC —一對(duì)應(yīng)連接的電池包； 溫度傳感器，與所述電池包以及所述箱體連接，用于采集所述電池包的溫度、所述箱體的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度； 電流傳感器，與所述電池包連接，用于采集所述電池包的充電電流和放電電流；以及微處理器，與所述初級(jí)TEC、所述次級(jí)TEC、所述溫度傳感器以及所述電流傳感器連接，用于根據(jù)所述溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)和所述電流傳感器采集的電流數(shù)據(jù)控制所述初級(jí)TEC和所述次級(jí)TEC的工作狀態(tài)，以使所述電池包的溫度達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度控制裝置，其特征在于，所述溫度控制裝置還包括: 風(fēng)扇，與所述微處理器連接，用于根據(jù)所述微處理器輸出的控制信號(hào)對(duì)所述箱體進(jìn)行散熱。
3.一種基于權(quán)利要求1所述的電池包的溫度控制裝置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 采集電池包的溫度、箱體的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度； 采集所述電池包的充電電流和放電電流，并根據(jù)所述電池包的充、放電電流的總電流容量計(jì)算所述電池包的充放電循環(huán)次數(shù)； 根據(jù)所述充放電循環(huán)次數(shù)確定所述電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度； 將所述電池包的溫度調(diào)整至所述最優(yōu)目標(biāo)溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)電池包的充、放電電流的總電流容量計(jì)算電池的充放電循環(huán)次數(shù)的步驟具體為: 根據(jù)以下算式計(jì)算所述電池包的充電電量Cc和放電電量Cd ;
根據(jù)以下算式計(jì)算所述電池包的充放電循環(huán)次數(shù)N ；
其中，Ic表示所述電池包的充電電流，Id表示所述電池包的放電電流，ΔΤ表示采樣時(shí)間，C表示所述電池包的標(biāo)稱容量，k表示采樣次數(shù)，且k為大于等于I的正整數(shù)，N為正整數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述充放電循環(huán)次數(shù)確定所述電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度的步驟具體為: 獲取所述電池包在不同的充放電循環(huán)次數(shù)下所述電池包的實(shí)際容量等于標(biāo)稱容量時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度值； 建立所述充放電循環(huán)次數(shù)關(guān)于所述溫度值的函數(shù)公式； 將所述電池包的充放電循環(huán)次數(shù)代入所述函數(shù)公式計(jì)算所述電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述將所述電池包的溫度調(diào)整至所述最優(yōu)目標(biāo)溫度的步驟具體為:調(diào)整所述箱體的內(nèi)環(huán)境溫度至目標(biāo)溫度范圍； 采樣并判斷所述箱體的內(nèi)環(huán)境溫度是否達(dá)到所述目標(biāo)溫度范圍； 如果是，則調(diào)整所述電池包的溫度至所述最優(yōu)目標(biāo)溫度； 如果否，則調(diào)整所述箱體的內(nèi)環(huán)境溫度至所述目標(biāo)溫度范圍。
7.一種基于TEC級(jí)聯(lián)的電池包的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)包括: 溫度采集單元，用于采集電池包的溫度、箱體的內(nèi)環(huán)境溫度和外環(huán)境溫度； 電流采集單元，用于采集 所述電池包的充電電流和放電電流； 計(jì)算單元，用于根據(jù)所述電池包的充、放電電流的總電流容量計(jì)算所述電池包的充放電循環(huán)次數(shù)； 確定單元，用于根據(jù)所述充放電循環(huán)次數(shù)確定所述電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度； 調(diào)整單元，用于將所述電池包的溫度調(diào)整至所述最優(yōu)目標(biāo)溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算單元具體用于: 根據(jù)以下算式計(jì)算所述電池包的充電電量Cc和放電電量Cd ；
根據(jù)以下算式計(jì)算所述電池包的充放電循環(huán)次數(shù)N ；
其中，Ic表示所述電池包的充電電流，Id表示所述電池包的放電電流，ΔΤ表示采樣時(shí)間，C表示所述電池包的標(biāo)稱容量，k表示采樣次數(shù)，且k為大于等于I的正整數(shù)，N為正整數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述確定單元具體用于: 獲取所述電池包在不同的充放電循環(huán)次數(shù)下所述電池包的實(shí)際容量等于標(biāo)稱容量時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度值； 建立所述充放電循環(huán)次數(shù)關(guān)于所述溫度值的函數(shù)公式； 將所述電池包的充放電循環(huán)次數(shù)代入所述函數(shù)公式計(jì)算所述電池包的最優(yōu)目標(biāo)溫度。
10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)整單元包括: 第一調(diào)整子單元，用于調(diào)整所述箱體的內(nèi)環(huán)境溫度至目標(biāo)溫度范圍； 判斷子單元，用于判斷所述箱體的內(nèi)環(huán)境溫度是否達(dá)到所述目標(biāo)溫度范圍； 第二調(diào)整子單元，用于當(dāng)所述箱體的內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到所述目標(biāo)溫度范圍時(shí)，調(diào)整所述電池包的溫度至所述最優(yōu)目標(biāo)溫度。
【文檔編號(hào)】H01M10/63GK104134831SQ201410373874
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】劉娟, 程文, 陳念, 黃卜夫 申請(qǐng)人:智慧城市系統(tǒng)服務(wù)（中國）有限公司