一种电池包冷却控制方法、装置以及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包冷却控制方法、装置以及计算机可读存储介质。

背景技术

随着新能源的不断发展，人们对储能电池和动力电池的要求也日益提高，电池包作为电池的集合，有多种原因会导致其各电池内阻差异化加剧（如不同批次电池混用、梯次电池的使用以及电池的自然老化等），从而使充放电过程中各电池温差增大，继而又使电池的内阻差距继续加大，进入恶性循环。各个电池存在温差使得整个电池包所能充放的能量降低，进而降低了整个电池包的效率；同时，电池之间的温度差距过大可能造成过充过放，降低电池寿命并可能造成电池热失控引发火灾。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电池包冷却控制方法、装置以及计算机可读存储介质，能够解决电池包内各个电池存在温度差导致电池包充放的能量降低、过充过放、降低电池寿命以及可能造成电池热失控的技术问题。

本发明提供了一种电池包冷却控制方法，电池包包括多个电池模组，每个所述电池模组对应设置有一个流量调节阀和一个冷却通道，所述冷却通道用于将所述电池模组冷却至预设温度，所述流量调节阀用于调节流入所述冷却通道的冷却液流量，包括以下步骤：

获取在第一时刻时每一个电池模组所对应的第一温度值以及每一个所述流量调节阀所对应的第一调节比；

获取在第二时刻时每一个电池模组所对应的第二温度值，其中，所述第一时刻和所述第二时刻间隔预设时间；

根据Vb=（Ta-Tb）/ta/Ka，计算冷却速度，其中，Vb为每个所述电池模组所对应的冷却通道在所述预设时间内的冷却速度，Ta为每个所述电池模组在所述第一时刻时的第一温度值，Tb为每个所述电池模组在所述第二时刻时的第二温度值，ta为所述预设时间，Ka为每个所述电池模组所对应的流量调节阀在第一时刻时的第一调节比；

根据tmax=（Tbmax-Ts）/Vmax/Kamax，计算冷却时间，其中，tmax为多个所述第二温度值中的最大值所对应的电池模组冷却至所述预设温度所需的冷却时间，Tbmax为多个所述第二温度值中的最大值，Ts为所述预设温度，Vmax为多个所述第二温度值中的最大值所对应的电池模组的冷却速度，Kamax为多个所述第二温度值中的最大值所对应的流量调节阀的第一调节比；

根据Kb=（Tb-Ts）/Vb/tmax×100%，计算目标调节比，其中，Kb为每个所述电池模组所对应的流量调节阀的目标调节比；

根据每一个所述流量调节阀的目标调节比控制每个所述电池模组对应的流量调节阀的开度，以调节流入每个所述电池模组对应的冷却通道的冷却液流量。

可选地，所述获取在第一时刻时每一个电池模组所对应的第一温度值以及每一个所述流量调节阀所对应的第一调节比的步骤之前，包括：

获取多个所述电池模组的模组温度值，计算任意两个所述模组温度值之间的模组温差值；

若至少一个模组温差值大于等于预设最大温差值，则获取每一个所述流量调节阀的目标调节比。

可选地，所述根据每一个所述流量调节阀的目标调节比控制每个所述电池模组对应的流量调节阀的开度，以调节流入每个所述电池模组对应的冷却通道的冷却液流量的步骤之后，包括：

将所述电池模组冷却至所述预设温度，将所述目标调节比降低至第二调节比，其中，所述第二调节比用于将所述电池模组维持在所述预设温度。

本发明还提供一种电池包冷却控制装置，用于实现上述任一项电池包冷却控制方法，包括进水主管、出水主管、入口接头和出口接头；多个所述冷却通道并排设置，每一所述冷却通道的一端均与所述进水主管连通，每一所述冷却通道的另一端均与所述出水主管连通；所述进水主管设有所述入口接头；所述出水主管设有所述出口接头。

可选地，包括多个温度传感器，每一个所述电池模组靠近所述出水主管的一端均设置有所述温度传感器，所述温度传感器用于获取所述电池模组的温度值。

可选地，包括电池管理模块和温控模块，所述电池管理模块与所述温控模块电连接，所述温控模块均与所述流量调节阀和所述温度传感器电连接，所述电池管理模块用于为所述温控模块供电并接收所述温控模块反馈的温度值，所述温控模块用于根据所述目标调节比控制每一个流量调节阀的开度。

可选地，所述温控模块包括相互电连接的电源板、通讯板、温度采集板、驱动板、主控制板和存储单元，所述电源板用于接收来自所述电池管理模块提供的电源，所述通讯板用于将温度值反馈至所述电池管理模块，所述温度采集板用于将温度值处理后提交给所述主控制板进行运算比较，所述驱动板用于接收所述主控制板的调节比数据以控制所述流量调节阀的开度，所述主控制板用于进行调节比数据的运算并传输至所述驱动板，所述存储单元是用于存储温度值和调节比数据。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤。

与现有技术相比，本发明提供一种电池包冷却控制方法、装置以及计算机可读存储介质，电池包包括多个电池模组，每个电池模组对应设置有一个流量调节阀和一个冷却通道。冷却通道用于将电池模组冷却至预设温度，流量调节阀用于调节流入冷却通道的冷却液流量。本申请通过获取每一个流量调节阀的目标调节比；然后根据每一个流量调节阀的目标调节比控制每个电池模组对应的流量调节阀的开度，以调节流入每个电池模组对应的冷却通道的冷却液流量，实现了各个电池模组的冷却通道上的冷却液流量的单独调控，能够分别调整各个电池模组的温度，从而降低各个电池模组的温差。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电池包冷却控制方法流程示意图。

图2为本发明实施例提供的电池包冷却控制方法另一实施方式的流程示意图。

图3为本发明实施例提供的电池包冷却控制方法另一实施方式的流程示意图。

图4为本发明实施例提供的电池包冷却控制装置的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的温控模块的结构示意图。

附图标号说明：1、电池模组；11、第一温度传感器；12、第二温度传感器；13、第三温度传感器；2、进水主管；3、出水主管；4、入口接头；5、出口接头；6、冷却通道；7、电池管理模块；8、温控模块；81、电源板；82、通讯板；83、温度采集板；84、驱动板；85、主控制板；86、存储单元；9、流量调节阀。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体地了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

参照图1和图4，本发明提供了一种电池包冷却控制方法，电池包包括多个电池模组1，每个所述电池模组1对应设置有一个流量调节阀9和一个冷却通道6，所述冷却通道6用于将所述电池模组1冷却至预设温度，所述流量调节阀9用于调节流入所述冷却通道6的冷却液流量，包括以下步骤：

S1、获取在第一时刻时每一个电池模组1所对应的第一温度值以及每一个所述流量调节阀9所对应的第一调节比；

S2、获取在第二时刻时每一个电池模组1所对应的第二温度值，其中，所述第一时刻和所述第二时刻间隔预设时间；

S3、根据Vb=（Ta-Tb）/ta/Ka，计算冷却速度，其中，Vb为每个所述电池模组1所对应的冷却通道6在所述预设时间内的冷却速度，Ta为每个所述电池模组1在所述第一时刻时的第一温度值，Tb为每个所述电池模组1在所述第二时刻时的第二温度值，ta为所述预设时间，Ka为每个所述电池模组1所对应的流量调节阀9在第一时刻时的第一调节比；

S4、根据tmax=（Tbmax-Ts）/Vmax/Kamax，计算冷却时间，其中，tmax为多个所述第二温度值中的最大值所对应的电池模组1冷却至所述预设温度所需的冷却时间，Tbmax为多个所述第二温度值中的最大值，Ts为所述预设温度，Vmax为多个所述第二温度值中的最大值所对应的电池模组1的冷却速度，Kamax为多个所述第二温度值中的最大值所对应的流量调节阀9的第一调节比；

S5、根据Kb=（Tb-Ts）/Vb/tmax×100%，计算目标调节比，其中，Kb为每个所述电池模组1所对应的流量调节阀9的目标调节比；

S6、根据每一个所述流量调节阀9的目标调节比控制每个所述电池模组1对应的流量调节阀9的开度，以调节流入每个所述电池模组1对应的冷却通道6的冷却液流量。

本申请的控制方法适用于由刀片电池组成的电池包，但也可以通过改动而应用于由方形铝壳电池组成的电池包或其他形式的电池包；又或者其他需要冷却的设备装置。由刀片电池组成的电池包的为例，本申请中的电池模组1为刀片电池。

调节比是本控制方法的一个重要参数，调节比是指流量调节阀9能够控制的最大流量与最小流量之比，也称为可调比。为了保证了调节比调整操作的有效性，当目标调节比取最大值时，冷却液流量能带走的热量需要大于电池模组1产生的最大发热量。

目标调节比根据电芯模组的温度进行获取。温度较低的电池模组1的目标调节比较小，目标调节比较小的电池模组1对应的冷却通道6的冷却液流量较小；温度较高的电池模组1的目标调节比较大，目标调节比较大的电池模组1对应的冷却通道6的冷却液流量较大，通过冷却液流量的流量大小来均衡各个电池模组1的温度。

为了便于说明，在本实施方式中，预设温度Ts设为25℃，当某电池模组1被冷却至预设温度后该冷却管路的流量调节阀9将降低调节比，进行温度保持并节能。另外，本实施方式中各电池模组1的当前温度温差、冷却装置的运行状态、各流量调节阀9的调节比，会通过通讯传送给BMU（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM ），即本申请的电池管理模块7进行综合控制或动作。首先在第一时刻进行温度采集。假设有四组电池模组1，电池模组1的编号为1~4，在第一时刻采集的第一温度Ta分别为29℃、30℃、35℃、33℃，电池模组1之间的最大温差达到了6℃，在第一时刻温度采集后将所有流量调节阀9的第一调节比Ka均设定为100%。预设时间ta设为10s，即距离第一时刻的温度采集10s后，在第二时刻进行第二次温度采集。假设此时编号为1~4的电池模组1的第二温度Tb依次为27.9℃、29.3℃、34℃、31.8℃，电池模组1之间的最大温差是6.1℃。根据公式Vb=（Ta-Tb）/ta/Ka，计算得编号为1~4的电池模组1的冷却速度依次为0.110℃/s、0.070℃/s、0.100℃/s、0.120℃/s。以编号为3的电池模组1进行说明，即当前的电池包冷却装置进液温度和流量不变，电池运行状态不变，单个冷却通道6每秒可以降低0.100℃电池的温度；利用公式tmax=（Tbmax-Ts）/Vmax/Kamax，计算出所述第二温度值中的最大值Tbmax降至预设温度Ts所需的时间tmax=（34-25）/0.100/100%=90s，即在第二时刻温度最大的编号为3的电池模组1此时为34℃，以最大的冷却液流量需要90s才可以降到25℃。继续通过公式Kb=（Tb-Ts）/Vb/tmax×100%计算出编号为1~4的电池模组1在第二时刻采集后流量调节比的设定值Kb分别为29%、68%、100%、63%。第二时刻采集后按照目标调节比分别对各个流量调节阀9进行设定，各个电池模组1将在被冷却的过程中缩小温度差。在本实施方式中，之所以各个流量调节阀9的流量调节比均采用tmax计算，其原因在于：如果各个流量调节阀9都以Ka均设定为100%去降温，则温度最高的电池模组1降至预设温度所用的时间最长，而参照tmax进行设定各调节比，可以使得温度最高的电池模组1和其他电池模组1在经历时间tmax后同时达到预设温度，在此降温过程中，温差逐渐被缩小，缩小至0时，各电池模组1同时达到预设温度。

为了验证本实施方式按照目标调节比调节流量调节阀9的可行性，在降温速度不受其他因素影响的情况下，流量调节阀9进行调节后的30s，通过公式Tc=Tb-Vb×Kb×tb计算出进行调节后，间隔30s各个电池模组1的温度值，其中，Tc为第二时刻经历30s后各个电池模组1的温度值，tc为流量调节阀9进行调节后的间隔时间。计算得到编号为1~4的电池模组的温度Tc分别为26.93℃、27.87℃、31.00℃、29.53℃，电池模组1之间的最大温差为4.1℃。可见，相较在第二时刻采集的温度，此时电池模组1之间的最大温差已经缩小了2℃。

在此假定降温效果受到了其他因素影响，流量调节阀9进行调节后的30s，编号为1~4的电池模组1的温度Tci依次为：27.37℃、27.90℃、31.60℃、29.90℃通过公式Vc=(Tb-Tci）/tb/Kb再次计算各电池降温速度Vc依次为：0.060℃/s、0.068℃/s、0.080℃/s、0.101℃/s，可见Vc相较Vb已有所变化，上述为结合了其他因素影响的结果。通过第三次采集的假定受到其他因素影响的温度，和其受到影响的降温速度，根据公式tmax=(Tcimax-Ts)/Vc/Kb和Kc=(Tci-Ts)/Vc/tmax×100%计算出编号为1~4的电池模组1的调节比Kc依次为：48%、51%、100%、59%。

进一步验证，流量调节阀9根据Kc进行调节后的30s，在降温速度不受其他因素影响的情况下，通过公式Td=Tc-Vc×Kc×tc计算出根据Kc调节的30s后，间隔30s各个电池模组1的温度值，其中，Td为根据Kc进行调节的30s后各个电池模组1的温度值，tc为流量调节阀9根据Kc进行调节的30s后的间隔时间。计算得到编号为1~4为的电池模组的温度Td分别为26.51℃、26.85℃、29.20℃、28.12℃，电池模组1之间的最大温差为2.7℃。可见，相较在Tc采集的温度，此时电池模组1之间的最大温差已经进一步缩小了3.5℃。因此本实施方式中，电池模组1温度下降的同时，差距也逐渐缩小，形成温度的动态均衡，提高了电池寿命，保障了充放电电池效率，增强了电池系统安全性。

参照图2，在一个可行的实施方式中，所述获取在第一时刻时每一个电池模组所对应的第一温度值以及每一个所述流量调节阀所对应的第一调节比的步骤S1之前，包括：

S101、获取多个所述电池模组1的模组温度值，计算任意两个所述模组温度值之间的模组温差值；

S102、若至少一个模组温差值大于等于预设最大温差值，则获取每一个所述流量调节阀9的目标调节比。

本实施例中，计算任意两个电池模组1之间的模组温差值，例如，如果设有四组电芯模组，则获取四个模组温度值，然后计算得到六个模组温差值。但这六个模组温差值存在至少一个模组温差值大于等于预设最大温差值，则证明任意电池模组1之间存在温差过大的问题，会影响电池寿命以及使用安全。当模组温差值大于预设最大温差值(一般设置为1-3℃)时，则结合当前电池包的工作状态和各个电池模组1的实时温度对各个电池模组1对应的流量调节阀9的调节比进行调整，从而调整各个电池模组1对应的冷却通道6中冷却液流量。

进一步地，如果所有的模组温度值大于预设最小温度值、并小于预设最大温度值，则不需要对流量调节阀9的目标调节比进行调节，其中预设最小温度值和预设最大温度值分别是电池模组1正常工作的温度下限值和上限值，可以根据电池模组1的性能设计得到。但是所有的电池模组1的温度在允许范围之内，不需要通过流量调节阀9进行调节。如果采取流量调节阀9进行调节来降低温差，一方面效果可能较差，无法快速将温差降到允许范围，另一方面在冷却的过程中可能导致原本在允许范围内的模组温度值超出正常范围。

参照图3，在一个可行的实施方式中，所述根据每一个所述流量调节阀9的目标调节比控制每个所述电池模组1对应的流量调节阀9的开度，以调节流入每个所述电池模组1对应的冷却通道6的冷却液流量的步骤S6之后，包括：

S7、将所述电池模组1冷却至所述预设温度，将所述目标调节比降低至第二调节比，其中，所述第二调节比用于将所述电池模组1维持在所述预设温度。

在本实施方式中，当某电池模组1被冷却至此预设温度后，该冷却通道6的流量调节阀9将降低至第二调节比，进行温度保持并节能。当流量调节阀9将降低至第二调节比时，冷却液流量能带走的热量需要刚好等于电池模组1产生的发热量。第二调节比可以根据电池模组1的性能设计得到。

参照图4，本发明还提供一种电池包冷却控制装置，用于实现上述任一项电池包冷却控制方法，包括进水主管2、出水主管3、入口接头4和出口接头5；多个冷却通道6并排设置，每一冷却通道6的一端均与进水主管2连通，每一冷却通道6的另一端均与出水主管3连通；进水主管2设有入口接头4；出水主管3设有出口接头5。

以电池模组1为刀片电池为例。将电池包冷却装置位于电池包内的刀片电池的上面，然后再对电池包进行封装。在电池包的外面露出入口接头4和出口接头5，低温冷却液通过进口接头进入进水主管2，而进水主管2通过一定数量的流量调节阀9连接至冷却通道6，流量调节阀9的数量和冷却通道6数量相同，冷却通道6数量和电池包内刀片电池的数量相同，冷却通道6下表面和对应的刀片电池上表面紧密贴合，对刀片电池进行换热散热，冷却通道6的末端连接着出水主管3，高温冷却液汇流后通过出口接头5流出电池包。

本申请中的冷却控制装置的运行方式如下：由入口接头4流入冷却液至进水主管2，再通过各个流量调节阀9流入对应的冷却通道6，通过接触对各个电池分别换热，换热后的高温冷却液在出水主管3上汇流，通过液冷管出口接头5流出电池包。通过温度采集线束和温度传感器将每个电池模组1的温度采集后给到温控模块8。经过运算，对各流量调节阀9输出不同的信号，控制对每个电池模组1的冷却液流量，使各电池温差降低，保持动态的温度均衡。

参照图4，在一个可行的实施方式中，包括多个温度传感器，每一个电池模组1靠近出水主管3的一端均设置有温度传感器，温度传感器用于获取电池模组1的温度值。为本实施方式中的温度传感器，采用现有技术中已经存在集成式地、能够检测不同部位的温度传感器。可以选用此类温度传感器，也可选用具有多个温度探头的温度传感器，用于检测各个电池模组1的实时温度值。优选地，采用贴片式温度传感器。温控模块8还引出温度采集线束和流量调节阀9控制线束，温度采集线束末端连接着温度传感器。以刀片电池和贴片式温度传感器为例，贴片式温度传感器分别粘贴安装在靠近出水主管3的每个刀片电池的端面。

进一步地，可以在多个刀片电池中间的相邻两个电池之间设置贴片式温度传感器，定义为第一温度传感器11；多个刀片电池中在最外侧的刀片电池的中部设置贴片式温度传感器，定义为第二温度传感器12。在端面安装的贴片式温度传感器定义为第三传感器。第三传感器用于检测单个刀片电池的温度，第一温度传感器11和第二温度传感器12用于校准端面安装的传感器的健康状态。校准方法为比较第一温度传感器11、第二温度传感器12和第三温度传感器13的温度值。正常状态第三温度传感器13的温度值略高。若某时出现第三温度传感器13的温度值高于第一温度传感器11或第二温度传感器12的温度值，且差值超过设定阈值，或第一温度传感器11或第二温度传感器12的温度值高于第三温度传感器13的温度值，且差值超过设定阈值，表明有温度传感器出现故障，将影响冷却装置的正常运行，则温控模块8将通讯BMU进行报警。

参照图5，在一个可行的实施方式中，包括电池管理模块7和温控模块8，电池管理模块7与温控模块8电连接，温控模块8均与流量调节阀9和温度传感器电连接，电池管理模块7用于为温控模块8供电并接收温控模块8反馈的温度值，温控模块8用于根据目标调节比控制每一个流量调节阀9的开度。

具体地，温控模块8包括相互电连接的电源板81、通讯板82、温度采集板83、驱动板84、主控制板85和存储单元86，电源板81用于接收来自电池管理模块7提供的电源，通讯板82用于将温度值反馈至电池管理模块7，温度采集板83用于将温度值处理后提交给主控制板85进行运算比较，驱动板84用于接收主控制板85的调节比数据以控制流量调节阀9的开度，主控制板85用于进行调节比数据的运算并传输至驱动板84，存储单元86是用于存储温度值和调节比数据。

以下对温控模块8中的各个部件进行详细说明。温控模块8装设在电池包内，其通过供电线束和通讯线束与电池管理模块7连接，由电池管理模块7为其提供电源，而其调节控制状态和报警信息通过通讯线束传递给电池管理模块7进行相应动作。另外，温控模块8还引出温度采集线束和流量调节阀9控制线束，温度采集线束末端连接着贴片式温度传感器，流量调节阀9控制线束末端连接着流量调节阀9，温控模块8下发的流量调节比将控制相应流量调节阀9的开度，从而控制相应冷却通道6中冷却液的流量。温控模块8中包含了电源板81、通讯板82、温度采集板83、驱动板84、主控制板85和存储单元86。其中电源板81接受来自电池管理模块7提供的电源，并转化成温控模块8中各个元件所需要的电源；通讯板82通过通讯线束，将温控模块8的调节控制状态和报警信息传递给电池管理模块7；温度采集板83连接温度采集线束，将刀片电池上贴片式温度传感器传来的温度数据处理后提交给主控制板85进行运算比较；驱动板84用于接受主控制板85的流量调节比数据，转化成相应的信号并给到流量调节阀9进行流量控制；主控制板85是基于MCU（Microcontroller Unit 微控制单元）进行数据运算、比较和传输；存储单元86是用于存储温度采集的数据、运算比较结果数据、下发给流量调节阀9驱动板84的数据等。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明通过温度采集线束和温度传感器将每个电池的温度采集后给到温控模块8，经过运算，对各流量调节阀9输出不同的信号，控制对每个电池冷却换热的冷却液流量，使各电池模组1温差降低，保持动态的温度均衡。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可通过上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。