[發明專利]一種基于柔性熱管的動力電池管理系統及方法

有效

• 申請號: 201911321259.5
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN111002830B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 楊金鋼;趙耀華;韋新東;王浩;許永超;劉暉晧;劉禹宏
• 申請（專利權）人: 吉林建筑大學
• 主分類號: B60L3/00
• 分類號: B60L3/00;B60L58/12;H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 蘇州拓云知識產權代理事務所(普通合伙) 32344
• 代理人: 趙艾亮

1.一種基于柔性熱管的動力電池管理系統，其特征在于，所述基于柔性熱管的動力電池管理系統包括：

溫度檢測模塊，與中央控制模塊連接，用于通過溫度傳感器測量動力電池溫度數據；

電量檢測模塊，與中央控制模塊連接，用于通過電量表檢測動力電池電量數據；

電壓檢測模塊，與中央控制模塊連接，用于通過電壓表檢測動力電池電壓數據；

電流檢測模塊，與中央控制模塊連接，用于通過電流表檢測動力電池電流數據；

絕緣強度檢測模塊，與中央控制模塊連接，用于通過絕緣強度檢測儀檢測動力電池絕緣強度；

中央控制模塊，與溫度檢測模塊、電量檢測模塊、電壓檢測模塊、電流檢測模塊、絕緣強度檢測模塊、溫度管理模塊、電壓管理模塊、充放電管理模塊、能耗計算模塊、續航計算模塊、性能測試模塊、安全監控模塊、故障報警模塊、故障保護模塊、顯示模塊連接，用于通過主控器控制各個模塊正常工作；

溫度管理模塊，與中央控制模塊連接，用于利用升溫裝置與降溫裝置進行電池溫度管理調控；

電壓管理模塊，與中央控制模塊連接，用于利用變壓器調整動力電池的電壓；

充放電管理模塊，與中央控制模塊連接，用于基于中央控制模塊傳輸的控制信號，進行動力電池的充放電；

能耗計算模塊，與中央控制模塊連接，用于通過能耗計算程序計算動力電池能耗數據；

續航計算模塊，與中央控制模塊連接，用于通過續航計算程序計算動力電池續航時間；

性能測試模塊，與中央控制模塊連接，用于對動力電池性能進行測試；

安全監控模塊，與中央控制模塊連接，用于基于檢測到的電池數據以及性能測試數據、絕緣強度監測結果，判斷動力電池是否處于安全狀態；

故障報警模塊，與中央控制模塊連接，用于當檢測到的相關電池數據出現異常時或動力電池處于不安全狀態，利用聲光報警裝置進行報警；

故障保護模塊，與中央控制模塊連接，用于對動力電池故障進行保護；

顯示模塊，與中央控制模塊連接，用于通過顯示器顯示檢測的電量、電壓、溫度、絕緣強度、電流數據及能耗、續航、性能測試結果數據、故障信息；

所述基于柔性熱管的動力電池管理方法包括：

步驟一，通過溫度傳感器測量動力電池溫度數據；通過電量表檢測動力電池電量數據；通過電壓表檢測動力電池電壓數據；通過電流表檢測動力電池電流數據；通過絕緣強度檢測儀檢測動力電池絕緣強度；

步驟二，基于充放電控制信號進行動力電池的充放電；利用升溫裝置與降溫裝置進行電池溫度管理調控；利用變壓器調整動力電池的電壓；

步驟三，通過能耗計算程序計算動力電池能耗數據；通過續航計算程序計算動力電池續航時間；對動力電池性能進行測試；基于檢測到的電池數據以及性能測試數據、絕緣強度監測結果，判斷動力電池是否處于安全狀態；

步驟四，當檢測到的相關電池數據出現異常或電池處于不安定狀態時，利用聲光報警裝置進行報警；并對動力電池故障進行保護；

步驟五，利用顯示器顯示檢測的電量、電壓、溫度、絕緣強度、電流數據及能耗、續航、性能測試結果數據、故障信息；

步驟三中，所述性能測試模塊測試方法如下：

首先，測試動力電池系統低溫工作性能、高溫工作性能以及均勻工作性能；

其次，對動力電池系統熱管理性能進行綜合評價：

動力電池系統低溫工作性能測試中的加熱時間t₁、動力電池系統低溫工作性能測試中的能耗w₁、動力電池系統高溫工作性能測試中的降溫時間t₂、動力電池系統高溫工作性能測試中能耗w₂各占約相同總得分，t₁、t₂、w₁、w₂的值越小實際得分越高；動力電池系統溫度均勻性性能測試中最大溫度差總得分約占動力電池系統低溫工作性能加熱時間得分的2-3倍，⊿T越小動力電池系統溫度均勻性性能實際得分越高，將t₁、t₂、w₁、w₂、⊿T對應的得分相加得到綜合得分，綜合得分越高動力電池系統熱管理性能越好；

所述動力電池系統低溫工作性能測試方法包括：

1)將動力電池充滿電后，置于超低溫環境箱中一定時間，至動力電池的溫度與環境箱溫度相同或相差±2℃；

2)環境箱保持超低溫，啟動熱管理系統，同時對動力電池進行放電，監測動力電池溫度達到電池適宜工作的低溫時所用時間t1，直至放電截止條件；

3)記錄動力電池放電過程的總放電能量W1，動力電池的額定放電能量為W10；

4)計算動力電池的能耗w₁，則動力電池能耗為

w₁＝(W₁₀-W₁)*100％/W₁₀；

所述動力電池系統高溫工作性能測試方法包括：

a)將動力電池充滿電后，置于超高溫環境箱中一定時間，至動力電池的溫度與環境箱溫度相同或相差±2℃；

b)環境箱保持超高溫，啟動熱管理系統，同時對動力電池放電，監測動力電池溫度達到電池適宜工作的高溫時所用時間t₂，直至放電截止條件；

c)記錄動力電池放電過程的總放電能量W₂，動力電池的額定放電能量為W20；

d)計算動力電池的能耗，則動力電池能耗為

w₂＝(W₂₀-W₂)*100％/W₂₀；

所述動力電池系統均勻工作性能測試方法包括：

將動力電池充滿電后，置于高溫環境箱中一定時間；環境箱保持高溫，對動力電池進行工況循環測試，同時啟動熱管理系統；記錄動力電池的溫度；將動力電池充滿電后，置于低溫環境箱中一定時間；環境箱保持低溫，對動力電池進行工況循環測試，同時啟動熱管理系統；記錄動力電池的溫度；計算動力電池的最大溫差⊿T；

步驟四中，所述故障保護方法如下：

(1)通過控制設備在動力電池充電過程中，電池管理主控制器和電池管理從控制器相互發送監控報文，以監控對方是否進入離線狀態；

(2)若電池管理從控制器監控到電池管理主控制器進入離線狀態，則電池管理從控制器控制斷開箱內繼電器，結束充電過程；

(3)若電池管理主控制器監控到電池管理從控制器進入離線狀態，則電池管理主控制器根據功率需求表將充電功率降到預設值后斷開充電繼電器，結束充電過程。