鋰電池組溫度均衡控制系統技術方案

本發明專利技術公開了一種鋰電池組溫度均衡控制系統，包括：鋰電池組，由多個鋰電池堆并聯而成，每個鋰電池堆由多個鋰電池單元串聯而成；溫度檢測模塊，用于測量所述多個鋰電池單元的表面溫度；溫度計算模塊，用于根據多個鋰電池單元的表面溫度計算鋰電池組內的每個電池堆的平均溫度；溫度控制模塊，用于根據平均溫度和溫度控制目標值得到每個電池堆的電流參考值；電流分配模塊，用于根據每個電池堆的電流參考值和需用電流值得到每個電池堆的電流分配目標值；電流控制模塊，用于實現各電池堆的電流分配目標值，從而對所述鋰電池組進行溫度均衡。本發明專利技術比基于散熱的冷卻系統具有更強的主動性和可靠性。

Temperature equalizing control system for lithium battery

The invention discloses a lithium battery temperature balance control system, including: lithium batteries, lithium battery stack composed of a plurality of parallel, each stack comprises a plurality of lithium battery lithium battery unit in series; temperature detection module, used for measuring surface temperature of the plurality of lithium battery unit; temperature calculation module for the calculation of the average temperature of each battery, lithium batteries in the reactor according to the surface temperature of a lithium battery unit; the temperature control module, according to the average temperature and the temperature control of the target to get the current reference value of each cell stack; distribution module current, according to the current reference value and each stack current is required the current distribution of each target cell stack value; current control module, the realization of the goal of the current distribution for the stack value of the lithium battery temperature equilibrium. The initiative and the reliability of the cooling system of the invention has better heat dissipation than.

【技術實現步驟摘要】
鋰電池組溫度均衡控制系統
本專利技術涉及鋰電池應用領域，特別涉及一種鋰電池組溫度均衡控制系統。
技術介紹
鋰電池具有比能量高、比功率大、使用壽命長、無記憶效應、無污染等優點，日益廣泛地應用于電子設備、電動汽車、軌道交通及航空航天等領域，但與此同時，其安全性問題也逐漸暴露出來。由鋰電池引發的安全事故主要是由于電池的熱失控引起的，當熱量不能及時散出導致局部高溫，便會引發電池漏液、變形、著火、甚至爆炸。因此，鋰電池的安全性和熱管理問題是制約其發展和應用的主要技術瓶頸。相關技術中，通常是采用冷卻系統對鋰電池組進行散熱的，其冷卻系統包括主動冷卻和被動冷卻系統。主動冷卻系統使用廉價空氣或冷卻液體在電池堆內進行強制對流散熱，額外的流體輸送裝置增加了系統的能耗，并且其冷卻效果容易受到環境溫度的制約。被動冷卻系統主要采用相變材料、熱管技術等，其不足之處是電池單體可能被相變物質污染導致不能順利充放電、出現故障時維修不便等。另外，主動冷卻和被動冷卻系統都無法避免地增加了系統的重量和體積，并且其散熱能力都存在上限，無法從根本上解決溫度過高和溫度分布不均勻的問題，尤其是串行式主動冷卻系統，更是人為地增加了溫度分布的不均勻性。
技術實現思路
本專利技術旨在至少在一定程度上解決上述相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提出一種鋰電池組溫度均衡控制系統。該鋰電池組溫度均衡控制系統比基于散熱的冷卻系統具有更強的主動性和可靠性，從系統結構來說，沒有引入額外的流體或能耗，并且能夠降低冷卻系統的要求和負擔。為了實現上述目的，本專利技術公開了一種鋰電池組溫度均衡控制系統，包括：鋰電池組、溫度檢測模塊、溫度計算模塊、溫度控制模塊、電流分配模塊和電流控制模塊，其中，所述鋰電池組由多個鋰電池堆并聯而成，每個鋰電池堆由多個鋰電池單元串聯而成；所述溫度檢測模塊，用于測量所述多個鋰電池單元的表面溫度；所述溫度計算模塊，用于根據所述多個鋰電池單元的表面溫度計算所述鋰電池組內的每個電池堆的平均溫度；所述溫度控制模塊，用于根據所述平均溫度和溫度控制目標值得到每個電池堆的電流參考值；所述電流分配模塊，用于根據每個電池堆的電流參考值和需用電流值得到每個電池堆的電流分配目標值；所述電流控制模塊，用于實現各電池堆的電流分配目標值，從而對所述鋰電池組進行溫度均衡。根據本專利技術的鋰電池組溫度均衡控制系統，通過溫度控制模塊得到每個鋰電池堆的電流參考值，從而限制和分配每個鋰電池堆的電流以實現鋰電池組的溫度均衡控制，即從產熱的源頭來避免局部高溫和熱失控，比基于散熱的冷卻系統具有更強的主動性和可靠性，另外，從系統結構來說，設計簡單實用，沒有引入額外的流體或能耗，并且能夠降低冷卻系統的要求和負擔。另外，根據本專利技術上述實施例的鋰電池組溫度均衡控制系統還可以具有如下附加的技術特征：進一步地，所述電流分配模塊包括電流分配算法及其硬件實現。進一步地，所述電流分配算法具體包括：電池堆的電流參考值為負值時，將所述電池堆的電流參考值重置為零；所有電池堆的電流參考值之和大于需用電流值時，各個電池堆的電流分配目標值按照電流參考值的權重分配，其中，分配后的所有電池堆的電流值之和等于需用電流值；所有電池堆的電流參考值之和小于等于需用電流值時，設置各個電池堆的電流分配目標值等于所述電流參考值。進一步地，所述溫度控制模塊包括控制算法。進一步地，所述控制算法包括PID控制方法和自抗擾控制方法。進一步地，所述自抗擾控制算法包括PID控制器、擴張狀態觀測器、模型參數和擾動補償算法，其觀測和補償的廣義擾動包括電池模型內部不確定性和外部熱源擾動作用。進一步地，所述模型參數包括電池內阻，獲取方式包括通過內阻測量裝置實時測量、通過數值模擬方法近似計算。進一步地，所述電流控制模塊采用PID控制方法。進一步地，所述溫度檢測模塊包括多個溫度傳感器。進一步地，所述鋰電池組與鋰電池組冷卻系統相連。本專利技術的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明本專利技術的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是根據本專利技術一個實施例的鋰電池組溫度均衡控制系統的結構圖；以及圖2是根據本專利技術另一個實施例的鋰電池組溫度均衡控制系統的結構圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。以下結合附圖描述根據本專利技術實施例的鋰電池組溫度均衡控制系統。圖1是根據本專利技術一個實施例的鋰電池組溫度均衡控制系統的結構圖。如圖1所示，根據本專利技術一個實施例的鋰電池組溫度均衡控制系統100，包括：鋰電池組110、溫度檢測模塊120、溫度計算模塊130、溫度控制模塊140、電流分配模塊150和電流控制模塊160。其中，鋰電池組110由多個鋰電池堆并聯而成，每個鋰電池堆由多個鋰電池單元串聯而成。溫度檢測模塊120用于測量多個鋰電池單元的表面溫度。溫度計算模塊130用于根據多個鋰電池單元的表面溫度計算鋰電池組內的每個電池堆的平均溫度。溫度控制模塊140用于根據平均溫度和溫度控制目標值得到每個電池堆的電流參考值。電流分配模塊150用于根據每個電池堆的電流參考值和需用電流值得到每個電池堆的電流分配目標值。電流控制模塊160用于實現各電池堆的電流分配目標值，從而對鋰電池組進行溫度均衡。根據本專利技術的鋰電池組溫度均衡控制系統，通過溫度控制模塊得到每個鋰電池堆的電流參考值，從而限制和分配每個鋰電池堆的電流以實現鋰電池組的溫度均衡控制，即從產熱的源頭來避免局部高溫和熱失控，比基于散熱的冷卻系統具有更強的主動性和可靠性，另外，從系統結構來說，設計簡單實用，沒有引入額外的流體或能耗，并且能夠降低冷卻系統的要求和負擔。在一些實施例中，電流分配模塊150包括電流分配算法及其硬件實現。進一步地，電流分配算法具體分為三種情況，包括：電池堆的電流參考值為負值時，將電池堆的電流參考值重置為零，其中，電池堆的電流參考值為負值即對應電池堆的溫度高于控制目標值。所有電池堆的電流參考值之和大于需用電流值時，各個電池堆的電流分配目標值按照電流參考值的權重分配，其中，分配后的所有電池堆的電流值之和等于需用電流值。所有電池堆的電流參考值之和小于等于需用電流值時，設置各個電池堆的電流分配目標值等于所述電流參考值。在一些實施例中，溫度控制模塊140包括控制算法。進一步地，控制算法包括PID控制方法和自抗擾控制方法。其中，自抗擾控制算法包括PID控制器、擴張狀態觀測器、模型參數和擾動補償算法，其觀測和補償的廣義擾動包括電池模型內部不確定性和外部熱源擾動作用。模型參數包括電池內阻，獲取方式包括通過內阻測量裝置實時測量、通過數值模擬方法近似計算。這種采用自抗擾控制技術簡化了面向控制的建模過程，并且在電池內部不確定性和外部熱源擾動作用下系統具有強魯捧性。以鋰電池組溫度控制目標值為60℃為例，根據平均溫度與控制目標值60℃之間的誤差，通過控制算法實時計算出每個鋰電池堆的電流參考值。采用自抗擾控制算法，電池內阻近似認為是電池荷電狀態(SOC本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋰電池組溫度均衡控制系統，其特征在于，包括：鋰電池組、溫度檢測模塊、溫度計算模塊、溫度控制模塊、電流分配模塊和電流控制模塊，其中，所述鋰電池組由多個鋰電池堆并聯而成，每個鋰電池堆由多個鋰電池單元串聯而成；所述溫度檢測模塊，用于測量所述多個鋰電池單元的表面溫度；所述溫度計算模塊，用于根據所述多個鋰電池單元的表面溫度計算所述鋰電池組內的每個電池堆的平均溫度；所述溫度控制模塊，用于根據所述平均溫度和溫度控制目標值得到每個電池堆的電流參考值；所述電流分配模塊，用于根據每個電池堆的電流參考值和需用電流值得到每個電池堆的電流分配目標值；所述電流控制模塊，用于實現各電池堆的電流分配目標值，從而對所述鋰電池組進行溫度均衡。

【技術特征摘要】
1.一種鋰電池組溫度均衡控制系統，其特征在于，包括：鋰電池組、溫度檢測模塊、溫度計算模塊、溫度控制模塊、電流分配模塊和電流控制模塊，其中，所述鋰電池組由多個鋰電池堆并聯而成，每個鋰電池堆由多個鋰電池單元串聯而成；所述溫度檢測模塊，用于測量所述多個鋰電池單元的表面溫度；所述溫度計算模塊，用于根據所述多個鋰電池單元的表面溫度計算所述鋰電池組內的每個電池堆的平均溫度；所述溫度控制模塊，用于根據所述平均溫度和溫度控制目標值得到每個電池堆的電流參考值；所述電流分配模塊，用于根據每個電池堆的電流參考值和需用電流值得到每個電池堆的電流分配目標值；所述電流控制模塊，用于實現各電池堆的電流分配目標值，從而對所述鋰電池組進行溫度均衡。2.根據權利要求1所述的鋰電池組溫度均衡控制系統，其特征在于，所述電流分配模塊包括電流分配算法及其硬件實現。3.根據權利要求2所述的鋰電池組溫度均衡控制系統，其特征在于，所述電流分配算法具體包括：電池堆的電流參考值為負值時，將所述電池堆的電流參考值重置為零；所有電池堆的電流參考值之和大于需用電流值時，各個電池堆的電流分配目標值按照電流參考值的權重分配，其中，分配后的所有...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史榕頎，彭杰，張揚軍，諸葛偉林，李輝，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京,11