一种基于改进制造技术

本发明专利技术属于新能源电池技术领域，尤其涉及一种基于改进

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进PID智能控制的锂电池热平衡系统装置与方法


[0001]本专利技术属于新能源电池
，尤其涉及一种基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置与方法
。

技术介绍

[0002]近年来，环境污染问题和能源枯竭问题日益严重，备受到人们及国家的关注，随着新型高能二次电池技术尤其是锂离子动力电池技术的不断进步，以电动自行车
、
电动汽车为代表的电动车辆技术的开发和推广应用日益受到重视
。
[0003]新能源电动车辆中使用的动力锂离子电池，无论是磷酸铁锂
、
锰酸锂还是三元锂电池，在高温情况下的安全性能都不好，锂离子电池在常温充
、
放电的过程中由于欧姆内阻的存在会产生热量，如果电池产生的热量不能及时的释放，就会存在热失控，导致电池燃烧或鼓包等安全事故，锂离子电池在高温使用时，更加容易造成热量的累积造成安全事故
。
[0004]并且，不同工况环境对温度要求也不一样，比如在高原地带所用叉车
、
机车需要精准的控制温度环境，因此在常温和高温环境中使用时，需要采用散热系统；而在低温时充电不仅效率低而且会影响电池寿命，需要采用加热系统
。

技术实现思路

[0005]根据以上现有技术中的不足，本专利技术提供了一种可以实现锂电池模组的精准控温，从而有效的保证了锂电池模组的安全，且可以发挥锂电池模组的最佳性能的基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置与方法
。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置，包括箱体，箱体为三层结构，底层为配重腔，中层为电池腔，上层为电控腔，其中：电池腔内设置有多个锂电池模组，锂电池模组周边设置有铝制散热片，电池腔中设有液体循环管道，液体循环管道通过模组泵进行液体循环，对箱体整体和锂电池模组进行控温，电池腔内
、
电控腔内
、
每个锂电池模组处及相邻的锂电池模组之间均设置有温度传感器，每个锂电池模组处均设置有电流传感器，电池腔内还设有压力传感器；电控腔中设置有电池管理系统
、
电子开关箱
、PLC
控制器和输出模块，
PLC
控制器与电池管理系统和模组泵电性连接，电池管理系统分别与各个锂电池模组
、
电子开关箱
、
输出模块
、
压力传感器和各个温度传感器
、
电流传感器电性连接
。
[0007]为了更好的采集锂电池模组的温度信息，每个锂电池模组处设置的温度传感器，通过信号采集线直接与对应模组内的电芯相连
。
铝制散热片可以在散热时增加散热热量，更好实现各个电池的温度一致性
。
[0008]电池管理系统可以采用公知的管理系统，也可以单独设置，例如：电池管理系统中包含了通讯模块，用以实现热平衡过程中的通信
。
电池管理系统通过线束和插件连接锂电池模组，通过通讯模块和锂电池模组的安全保护电路连接，还可以通过采集线束与电池的
正负极相连，检测模组的电压，以及通过采集线束与锂电池模组的电路传感器相连，获取每个模组内电芯的状态参数信息，可以经过
PLC
控制器运算后通过锂电池模组内部的通讯总线输出均衡
、
温度
、
电压
、S0C
等信息
。
[0009]电子开关箱主要应用于短路阶段，可以直接切断电源避免后续更多安全问题
。
[0010]电流传感器主要监测锂电池模组的电流情况，为电池管理系统的电源管理提供数据基础，可以进行动态监测
。
[0011]输出模块用于显示箱体温度
、
锂电池模组温度等信息，可以为设置在箱体顶部的带有显示屏的控制面板，也可以通过数据输出接头与叉车
、
机车等电动车辆的车载系统相连，在驾驶舱仪表盘进行显示
。
[0012]所述的配重腔通过填充阻燃材料进行配重
。
底层设计主要是用来增加重量，叉车
、
机车等需要进行配重
。
[0013]所述的液体循环管道的进液口和出液口均位于电池腔一侧，液体循环管道设置在电池腔内壁中，并延伸出盘管经过每个锂电池模组的两侧
。
进一步的，可以通过设置控制阀，对每个盘管进行单独的控制，以便更好的进行控温
。
[0014]所述的模组泵为外置水泵或设置在电池腔内的微型水泵
。
液体循环管道的液体源可以为设置在电动车辆上的水箱，可以为热水箱和冷水箱，或带有温控功能的水箱
。
[0015]所述的相邻的锂电池模组之间还设有阻燃气囊和静电隔离贴，电池腔内设置有灭火装置
。
阻燃气囊可以控制热失控，可使得锂电池模组在任何环境温度中使用
。
[0016]一种采用上述的基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置的热平衡方法，方法为：在锂电池模组正常工作时，通过温度传感器对电池箱体内的温度及每个锂电池模组温度进行实时监测，将监测到的温度数据通过电池管理系统反馈至
PLC
控制器，
PLC
控制器进行温控判断，并基于自适应粒子群算法进行
PID
控制，在输入初始温度后，通过不断的迭代搜寻得出最优的结果，
PLC
控制器通过该结果控制模组泵接入的液体种类，以及模组泵的循环流量和流速，经由液体循环管道对箱体整体和锂电池模组进行控温，其中液体种类为冷源或热源
。
冷源或热源即为相对于需要进行的加热或散热操作而采用的能起到相应作用的一定温度的液体，一般为水，进一步的，可以在模组泵处设置温控模组或者直接采用带有温控功能的水箱
。
[0017]所述的
PLC
控制器进行温控判断的具体过程为：
a、
当箱体温度不高于
5℃
时，启动加热，在液体循环管道中通入热源，当箱体温度到达
20℃
时停止加热；
b、
当有单个锂电池模组的温度不高于
40℃
时，启动加热，在液体循环管道中通入热源，同时进行实时温度的一致性判断，当所有锂电池模组满足温度一致性时结束加热；
c、
当有单个锂电池模组的温度高于
40℃
时，启动散热，在液体循环管道中通入冷源，同时进行实时温度的一致性判断，当所有锂电池模组满足温度一致性时结束散热；
d、
当箱体温度高于
50℃
时，启动散热，在液体循环管道中通入冷源，当箱体温度低于
35℃
时停止散热
。
[0018]所述的温度一致性判断为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置，其特征在于：包括箱体（1），箱体（1）为三层结构，底层为配重腔（2），中层为电池腔（3），上层为电控腔（4），其中：电池腔（3）内设置有多个锂电池模组（5），锂电池模组（5）周边设置有铝制散热片（6），电池腔（3）中设有液体循环管道（7），液体循环管道（7）通过模组泵进行液体循环，对箱体（1）整体和锂电池模组（5）进行控温，电池腔（3）内
、
电控腔（4）内
、
每个锂电池模组（5）处及相邻的锂电池模组（5）之间均设置有温度传感器，每个锂电池模组（5）处均设置有电流传感器，电池腔（3）内还设有压力传感器；电控腔（4）中设置有电池管理系统（8）
、
电子开关箱（9）
、PLC
控制器（
10
）和输出模块，
PLC
控制器（
10
）与电池管理系统（8）和模组泵电性连接，电池管理系统（8）分别与各个锂电池模组（5）
、
电子开关箱（9）
、
输出模块
、
压力传感器和各个温度传感器
、
电流传感器电性连接
。2.
根据权利要求1所述的基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置，其特征在于：所述的配重腔（2）通过填充阻燃材料进行配重
。3.
根据权利要求1所述的基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置，其特征在于：所述的液体循环管道（7）的进液口（
11
）和出液口（
12
）均位于电池腔（3）一侧，液体循环管道（7）设置在电池腔（3）内壁中，并延伸出盘管经过每个锂电池模组（5）的两侧
。4.
根据权利要求1所述的基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置，其特征在于：所述的模组泵为外置水泵或设置在电池腔（3）内的微型水泵
。5.
根据权利要求1所述的基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置，其特征在于：所述的相邻的锂电池模组（5）之间还设有阻燃气囊和静电隔离贴，电池腔（3）内设置有灭火装置（
13
）
。6.
一种采用权利要求1‑5任一项所述的基于改进
PID
智能控制的锂电池热平衡系统装置的热平衡方法，其特征在于方法为：在锂电池模组（5）正常工作时，通过温度传感器对电池箱体（1）内的温度及每个锂电池模组（5）温度进行实时监测，将监测到的温度数据通过电池管理系...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭帅星，葛文庆，李波，谭草，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：