一种锂电池pack智能散热控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种锂电池pack智能散热控制系统及其控制方法，结合风冷和水冷的共同优势，共同调节锂电池单体的温度，将锂电池单体放入鳍片型的pack中，一侧设置水冷循环，另一侧设置风冷循环。同时发挥出风冷的高速度和水冷的低能耗效果。更加节能，调节反馈更加迅速。设置了特定的鳍片结构，鳍片中空，流动冷却液，另一侧锂电池仅单面接触，中间留足空隙，使得鳍片既可以起到水冷的效果，又可以提供风冷的效果，直接解决了现有技术中存在的散热面积不足，散热效果不好的问题。将将环境温度数据T

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池pack智能散热控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及锂电池温度控制领域，具体涉及锂电池pack智能散热控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]大电流是锂离子电池工作是不可或缺的一部分，温升效应关于整个锂离子电池储能系统有着很大影响。所以为了提高产品的质量关于热管理系统的安全设计是必须重视的。温度控制技术在锂离子电池储能的快速发展下，逐渐发展起来。
[0003]当前一般锂电池的温度控制选择水冷方式，即使用冷却液循环的方式进行控制温度；但是水冷存在的问题是控制反馈时间较长，换热速度慢；当然也有一部分选择风冷，风冷一般适用于工作要求较低的锂电池；风冷的换热速度快，但是耗能高，且噪音大。
[0004]如何将两者进行有机结合成为当前需要重点解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种锂电池pack智能散热控制系统，包括电池安装架、风冷模块、水冷模块和温度控制中枢。
[0006]电池安装架包括水冷换热架和水冷循环管；水冷换热架为鳍片型，相邻鳍片之间安装锂电池单体，单个鳍片的内部中空，冷却液从鳍片内部流动，从而给鳍片降温；水冷模块包括水冷控制器和水冷循环泵，水冷控制器控制水冷循环泵的转速，水冷循环泵控制冷却液的循环；风冷模块包括风冷控制器和风冷气泵，风冷气泵用于提供低温风或者高温风；风冷控制器控制风冷模块吹风的温度和风速；还设置有测温控制器和温度传感器，测温控制器连接温度传感器，温度传感器获取锂电池单体的实时温度；水冷控制器、风冷控制器和测温控制器连接至温度控制中枢；温度控制中枢连接至行驶传感器；温度控制中枢对行驶传感器发送的环境温度数据、行驶功耗数据以及测温控制器发送的电池温度数据进行分析，获得最佳温控方案，并根据最佳温控方案向水冷控制器和风冷控制器发送工作指令。
[0007]水冷换热架的鳍片连接至水冷循环管，水冷循环管接入水冷循环泵；水冷循环泵控制冷却液在水冷循环管中流动，进入水冷换热架的鳍片内部；水冷换热架鳍片的内部为往复型管路，鳍片与冷却液接触换热；水冷循环管远离鳍片的一端为对外换热端，换热方式为自由对流换热；对外换热端设置在车辆行驶的撞风面上。
[0008]锂电池单体设置在水冷换热架的相邻鳍片内部，且锂电池单体为片型，仅一侧与鳍片接触安装，另一侧与鳍片之间设置3
‑
5mm的空隙；风冷气泵设置在水冷换热架远离水冷循环管的一侧，风冷气泵设置多个吹风口，吹风口对准锂电池单体和鳍片之间的空隙吹风。
[0009]锂电池单体和鳍片之间的空隙内设置导风板，使得吹风口吹出的风在一侧吹入后在锂电池单体和鳍片之间的空隙往复流动几次后从另一侧流出。
[0010]鳍片的材质为钛镁合金，且鳍片与锂电池单体之间的连接处涂覆柔性散热脂。
[0011]行驶传感器获取环境温度数据T
a
，行驶功耗数据P
d
，测温控制器获取电池当前温度T
b
；风冷气泵内设置加热器，能够对风冷气泵吹出的空气进行加热，风冷气泵吹出空气的温度为T
p
；温度控制中枢将环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入神经网络模型，获得最佳温控方案；最佳控温方案中的控制参数包括：水冷循环泵的转速、风冷气泵的转速、风冷气泵是否加热以及风冷气泵的加热温度。
[0012]温度控制中枢将环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入神经网络模型，获得最佳温控方案具体为：环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
并不是单一数据，而是一个时间段内的变化数据，也即环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
都是数组形式的数据；数据的采集频率相同，对应的数组的元素数量也相同；输入神经网络的是一个由T
a
、P
d
、T
b
组成的矩阵；神经网络模型为双层神经网络模型，第一层神经网络模型将环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入后，第一层神经网络模型为判别模型，获得当前车辆的工作状态；工作状态分为A状态、B状态、C状态和D状态；其中A状态对应低温启动车辆状态，B状态对应高温启动车辆状态，C状态对应低温巡航状态，D状态对应高温巡航状态；再将行驶状态和环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入第二层神经网络模型，获得水冷循环泵的转速、风冷气泵的转速、风冷气泵是否加热以及风冷气泵的加热温度；第二层神经网络模型为卷积神经网络模型。
[0013]第一层神经网络模型为GAN 模型中的判断式模型。
[0014]一种锂电池pack智能散热控制方法，基于所述的锂电池pack智能散热控制系统，包括如下步骤：步骤1、训练神经网络模型：神经网络模型为双层神经网络模型，第一层神经网络模型将环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入后，第一层神经网络模型为判别模型，获得当前车辆的工作状态；工作状态分为A状态、B状态、C状态和D状态；其中A状态对应低温启动车辆状态，B状态对应高温启动车辆状态，C状态对应低温巡航状态，D状态对应高温巡航状态；再将行驶状态和环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入第二层神经网络模型，获得水冷循环泵的转速、风冷气泵的转速、风冷气泵是否加热以及风冷气泵的加热温度；训练神经网络模型时，第一层神经网络模型的训练样本直接采集不同工作状态时的各项参数，并作为训练样本；
第二层神经网络模型的样本采集时，人工实时监测锂电池的温度和输出电压的平稳性，然后人工调节水冷循环泵的转速、风冷气泵的转速、风冷气泵是否加热以及风冷气泵的加热温度参数；重复多次采集多组电池的样本；直至电池寿命耗尽，然后将电池寿命巡航里程最高的100组样本作为训练样本；步骤2、实际工作时，行驶传感器获取环境温度数据T
a
，行驶功耗数据P
d
，测温控制器获取电池当前温度T
b
；温度控制中枢将环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入神经网络模型，获得最佳温控方案；步骤3、最佳控温方案中的控制参数包括：水冷循环泵的转速、风冷气泵的转速、风冷气泵是否加热以及风冷气泵的加热温度；温度控制中枢将水冷循环泵的转速、风冷气泵的转速、风冷气泵是否加热以及风冷气泵的加热温度发送给水冷控制器和风冷控制器；步骤4、水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池pack智能散热控制系统，包括电池安装架、风冷模块、水冷模块和温度控制中枢；其特征在于：电池安装架包括水冷换热架和水冷循环管（2）；水冷换热架为鳍片型，相邻鳍片（1）之间安装锂电池单体（5），单个鳍片（1）的内部中空，冷却液从鳍片（1）内部流动，从而给鳍片（1）降温；水冷模块包括水冷控制器和水冷循环泵（3），水冷控制器控制水冷循环泵（3）的转速，水冷循环泵（3）控制冷却液的循环；风冷模块包括风冷控制器和风冷气泵，风冷气泵用于提供低温风或者高温风；风冷控制器控制风冷模块吹风的温度和风速；还设置有测温控制器和温度传感器，测温控制器连接温度传感器，温度传感器获取锂电池单体（5）的实时温度；水冷控制器、风冷控制器和测温控制器连接至温度控制中枢；温度控制中枢连接至行驶传感器；温度控制中枢对行驶传感器发送的环境温度数据、行驶功耗数据以及测温控制器发送的电池温度数据进行分析，获得最佳温控方案，并根据最佳温控方案向水冷控制器和风冷控制器发送工作指令。2.根据权利要求1所述的一种锂电池pack智能散热控制系统，其特征在于：水冷换热架的鳍片（1）连接至水冷循环管（2），水冷循环管（2）接入水冷循环泵（3）；水冷循环泵（3）控制冷却液在水冷循环管（2）中流动，进入水冷换热架的鳍片（1）内部；水冷换热架鳍片（1）的内部为往复型管路，鳍片（1）与冷却液接触换热；水冷循环管（2）远离鳍片（1）的一端为对外换热端，换热方式为自由对流换热；对外换热端设置在车辆行驶的撞风面上。3.根据权利要求2所述的一种锂电池pack智能散热控制系统，其特征在于：锂电池单体（5）设置在水冷换热架的相邻鳍片（1）内部，且锂电池单体（5）为片型，仅一侧与鳍片（1）接触安装，另一侧与鳍片（1）之间设置3
‑
5mm的空隙；风冷气泵设置在水冷换热架远离水冷循环管（2）的一侧，风冷气泵设置多个吹风口（4），吹风口（4）对准锂电池单体（5）和鳍片（1）之间的空隙吹风。4.根据权利要求3所述的一种锂电池pack智能散热控制系统，其特征在于：锂电池单体（5）和鳍片（1）之间的空隙内设置导风板（6），使得吹风口（4）吹出的风在一侧吹入后在锂电池单体（5）和鳍片（1）之间的空隙往复流动几次后从另一侧流出。5.根据权利要求3所述的一种锂电池pack智能散热控制系统，其特征在于：鳍片（1）的材质为钛镁合金，且鳍片（1）与锂电池单体（5）之间的连接处涂覆柔性散热脂。6.根据权利要求3所述的一种锂电池pack智能散热控制系统，其特征在于：行驶传感器获取环境温度数据T
a
，行驶功耗数据P
d
，测温控制器获取电池当前温度T
b
；风冷气泵内设置加热器，能够对风冷气泵吹出的空气进行加热，风冷气泵吹出空气的温度为T
p
；温度控制中枢将环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入神经网络模型，获得最佳温控方案；最佳控温方案中的控制参数包括：水冷循环泵的转速、风冷气泵的转速、风冷气泵是否
加热以及风冷气泵的加热温度。7.根据权利要求6所述的一种锂电池pack智能散热控制系统，其特征在于：温度控制中枢将环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
输入神经网络模型，获得最佳温控方案具体为：环境温度数据T
a
、行驶功耗数据P
d
、电池当前温度T
b
并不是单一数据，而是一个时间段内的变化数据，也即环境温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩坤，蔡鑫，姬超，安德雷，
申请(专利权)人：宁波齐云新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：