锂电池组温度均衡控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锂电池组温度均衡控制系统，包括：锂电池组，由多个锂电池堆并联而成，每个锂电池堆由多个锂电池单元串联而成；温度检测模块，用于测量所述多个锂电池单元的表面温度；温度计算模块，用于根据多个锂电池单元的表面温度计算锂电池组内的每个电池堆的平均温度；温度控制模块，用于根据平均温度和温度控制目标值得到每个电池堆的电流参考值；电流分配模块，用于根据每个电池堆的电流参考值和需用电流值得到每个电池堆的电流分配目标值；电流控制模块，用于实现各电池堆的电流分配目标值，从而对所述锂电池组进行温度均衡。本发明专利技术比基于散热的冷却系统具有更强的主动性和可靠性。

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.

【技术实现步骤摘要】
锂电池组温度均衡控制系统
本专利技术涉及锂电池应用领域，特别涉及一种锂电池组温度均衡控制系统。
技术介绍
锂电池具有比能量高、比功率大、使用寿命长、无记忆效应、无污染等优点，日益广泛地应用于电子设备、电动汽车、轨道交通及航空航天等领域，但与此同时，其安全性问题也逐渐暴露出来。由锂电池引发的安全事故主要是由于电池的热失控引起的，当热量不能及时散出导致局部高温，便会引发电池漏液、变形、着火、甚至爆炸。因此，锂电池的安全性和热管理问题是制约其发展和应用的主要技术瓶颈。相关技术中，通常是采用冷却系统对锂电池组进行散热的，其冷却系统包括主动冷却和被动冷却系统。主动冷却系统使用廉价空气或冷却液体在电池堆内进行强制对流散热，额外的流体输送装置增加了系统的能耗，并且其冷却效果容易受到环境温度的制约。被动冷却系统主要采用相变材料、热管技术等，其不足之处是电池单体可能被相变物质污染导致不能顺利充放电、出现故障时维修不便等。另外，主动冷却和被动冷却系统都无法避免地增加了系统的重量和体积，并且其散热能力都存在上限，无法从根本上解决温度过高和温度分布不均匀的问题，尤其是串行式主动冷却系统，更是人为地增加了温度分布的不均匀性。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种锂电池组温度均衡控制系统。该锂电池组温度均衡控制系统比基于散热的冷却系统具有更强的主动性和可靠性，从系统结构来说，没有引入额外的流体或能耗，并且能够降低冷却系统的要求和负担。为了实现上述目的，本专利技术公开了一种锂电池组温度均衡控制系统，包括：锂电池组、温度检测模块、温度计算模块、温度控制模块、电流分配模块和电流控制模块，其中，所述锂电池组由多个锂电池堆并联而成，每个锂电池堆由多个锂电池单元串联而成；所述温度检测模块，用于测量所述多个锂电池单元的表面温度；所述温度计算模块，用于根据所述多个锂电池单元的表面温度计算所述锂电池组内的每个电池堆的平均温度；所述温度控制模块，用于根据所述平均温度和温度控制目标值得到每个电池堆的电流参考值；所述电流分配模块，用于根据每个电池堆的电流参考值和需用电流值得到每个电池堆的电流分配目标值；所述电流控制模块，用于实现各电池堆的电流分配目标值，从而对所述锂电池组进行温度均衡。根据本专利技术的锂电池组温度均衡控制系统，通过温度控制模块得到每个锂电池堆的电流参考值，从而限制和分配每个锂电池堆的电流以实现锂电池组的温度均衡控制，即从产热的源头来避免局部高温和热失控，比基于散热的冷却系统具有更强的主动性和可靠性，另外，从系统结构来说，设计简单实用，没有引入额外的流体或能耗，并且能够降低冷却系统的要求和负担。另外，根据本专利技术上述实施例的锂电池组温度均衡控制系统还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述电流分配模块包括电流分配算法及其硬件实现。进一步地，所述电流分配算法具体包括：电池堆的电流参考值为负值时，将所述电池堆的电流参考值重置为零；所有电池堆的电流参考值之和大于需用电流值时，各个电池堆的电流分配目标值按照电流参考值的权重分配，其中，分配后的所有电池堆的电流值之和等于需用电流值；所有电池堆的电流参考值之和小于等于需用电流值时，设置各个电池堆的电流分配目标值等于所述电流参考值。进一步地，所述温度控制模块包括控制算法。进一步地，所述控制算法包括PID控制方法和自抗扰控制方法。进一步地，所述自抗扰控制算法包括PID控制器、扩张状态观测器、模型参数和扰动补偿算法，其观测和补偿的广义扰动包括电池模型内部不确定性和外部热源扰动作用。进一步地，所述模型参数包括电池内阻，获取方式包括通过内阻测量装置实时测量、通过数值模拟方法近似计算。进一步地，所述电流控制模块采用PID控制方法。进一步地，所述温度检测模块包括多个温度传感器。进一步地，所述锂电池组与锂电池组冷却系统相连。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的锂电池组温度均衡控制系统的结构图；以及图2是根据本专利技术另一个实施例的锂电池组温度均衡控制系统的结构图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的锂电池组温度均衡控制系统。图1是根据本专利技术一个实施例的锂电池组温度均衡控制系统的结构图。如图1所示，根据本专利技术一个实施例的锂电池组温度均衡控制系统100，包括：锂电池组110、温度检测模块120、温度计算模块130、温度控制模块140、电流分配模块150和电流控制模块160。其中，锂电池组110由多个锂电池堆并联而成，每个锂电池堆由多个锂电池单元串联而成。温度检测模块120用于测量多个锂电池单元的表面温度。温度计算模块130用于根据多个锂电池单元的表面温度计算锂电池组内的每个电池堆的平均温度。温度控制模块140用于根据平均温度和温度控制目标值得到每个电池堆的电流参考值。电流分配模块150用于根据每个电池堆的电流参考值和需用电流值得到每个电池堆的电流分配目标值。电流控制模块160用于实现各电池堆的电流分配目标值，从而对锂电池组进行温度均衡。根据本专利技术的锂电池组温度均衡控制系统，通过温度控制模块得到每个锂电池堆的电流参考值，从而限制和分配每个锂电池堆的电流以实现锂电池组的温度均衡控制，即从产热的源头来避免局部高温和热失控，比基于散热的冷却系统具有更强的主动性和可靠性，另外，从系统结构来说，设计简单实用，没有引入额外的流体或能耗，并且能够降低冷却系统的要求和负担。在一些实施例中，电流分配模块150包括电流分配算法及其硬件实现。进一步地，电流分配算法具体分为三种情况，包括：电池堆的电流参考值为负值时，将电池堆的电流参考值重置为零，其中，电池堆的电流参考值为负值即对应电池堆的温度高于控制目标值。所有电池堆的电流参考值之和大于需用电流值时，各个电池堆的电流分配目标值按照电流参考值的权重分配，其中，分配后的所有电池堆的电流值之和等于需用电流值。所有电池堆的电流参考值之和小于等于需用电流值时，设置各个电池堆的电流分配目标值等于所述电流参考值。在一些实施例中，温度控制模块140包括控制算法。进一步地，控制算法包括PID控制方法和自抗扰控制方法。其中，自抗扰控制算法包括PID控制器、扩张状态观测器、模型参数和扰动补偿算法，其观测和补偿的广义扰动包括电池模型内部不确定性和外部热源扰动作用。模型参数包括电池内阻，获取方式包括通过内阻测量装置实时测量、通过数值模拟方法近似计算。这种采用自抗扰控制技术简化了面向控制的建模过程，并且在电池内部不确定性和外部热源扰动作用下系统具有强鲁捧性。以锂电池组温度控制目标值为60℃为例，根据平均温度与控制目标值60℃之间的误差，通过控制算法实时计算出每个锂电池堆的电流参考值。采用自抗扰控制算法，电池内阻近似认为是电池荷电状态(SOC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池组温度均衡控制系统，其特征在于，包括：锂电池组、温度检测模块、温度计算模块、温度控制模块、电流分配模块和电流控制模块，其中，所述锂电池组由多个锂电池堆并联而成，每个锂电池堆由多个锂电池单元串联而成；所述温度检测模块，用于测量所述多个锂电池单元的表面温度；所述温度计算模块，用于根据所述多个锂电池单元的表面温度计算所述锂电池组内的每个电池堆的平均温度；所述温度控制模块，用于根据所述平均温度和温度控制目标值得到每个电池堆的电流参考值；所述电流分配模块，用于根据每个电池堆的电流参考值和需用电流值得到每个电池堆的电流分配目标值；所述电流控制模块，用于实现各电池堆的电流分配目标值，从而对所述锂电池组进行温度均衡。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池组温度均衡控制系统，其特征在于，包括：锂电池组、温度检测模块、温度计算模块、温度控制模块、电流分配模块和电流控制模块，其中，所述锂电池组由多个锂电池堆并联而成，每个锂电池堆由多个锂电池单元串联而成；所述温度检测模块，用于测量所述多个锂电池单元的表面温度；所述温度计算模块，用于根据所述多个锂电池单元的表面温度计算所述锂电池组内的每个电池堆的平均温度；所述温度控制模块，用于根据所述平均温度和温度控制目标值得到每个电池堆的电流参考值；所述电流分配模块，用于根据每个电池堆的电流参考值和需用电流值得到每个电池堆的电流分配目标值；所述电流控制模块，用于实现各电池堆的电流分配目标值，从而对所述锂电池组进行温度均衡。2.根据权利要求1所述的锂电池组温度均衡控制系统，其特征在于，所述电流分配模块包括电流分配算法及其硬件实现。3.根据权利要求2所述的锂电池组温度均衡控制系统，其特征在于，所述电流分配算法具体包括：电池堆的电流参考值为负值时，将所述电池堆的电流参考值重置为零；所有电池堆的电流参考值之和大于需用电流值时，各个电池堆的电流分配目标值按照电流参考值的权重分配，其中，分配后的所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：史榕颀，彭杰，张扬军，诸葛伟林，李辉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11