基于物联网的锂电池组自适应温度控制方法与流程

本发明涉及锂电池热管理与流体控制，尤其涉及基于物联网的锂电池组自适应温度控制方法。

背景技术：

1、随着新能源车载动力与储能系统的快速发展，锂电池组的充放电安全性与循环寿命成为行业关注的核心指标，热管理系统的温控能力是保障电池稳定运行的关键基础。当前主流的液冷热管理方案通常以电芯温度采样值为反馈依据，通过调节水泵转速与冷却液流量实现散热或加热调控，在常温工况下可满足基本的温控需求，已在各类动力与储能电池系统中得到广泛应用。

2、在极寒低温环境下，液冷介质的动力黏度会随温度降低发生显著变化，管内流态易呈现出中心高粘滞区域与近壁滑移层的分层特征，常规基于均匀流假设的流量-压差计算模型与实际流体状态存在一定偏差。现有液冷控制策略多围绕常温散热场景设计，对低温高粘滞工况下的流体流变特性变化关注相对有限，在粘滞耗散寄生生热量化、水泵调速过程的管路冲击抑制等方面，仍存在可优化的空间。

3、物联网传感技术与边缘计算能力的普及，为电池热管理系统的多维度状态感知与实时在线运算提供了硬件支撑。将流体动力学降维求解方法与电池电化学热安全边界深度融合，在温度传感器热惯性迟滞生效前完成热风险预判与限流干预，同时实现高粘滞工况下水泵的平滑调速与流态在线监测，可进一步提升液冷热管理系统在极端工况下的适配性与运行可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的基于物联网的锂电池组自适应温度控制方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、基于物联网的锂电池组自适应温度控制方法，包括：

4、通过传感节点获取充放电总电流以及液冷管网进出口压力降与总容积流量原始数据，进行时间戳对齐与噪声剥离后，输出高置信度状态估计数组；

5、根据高置信度状态估计数组推算局部流体动力黏度与动态极化与欧姆综合串联内阻，建立包含滑移层与高粘滞冷核区的流体动量降维求解架构，迭代重构出未知冷核物理半径与径向速度梯度；

6、依据局部流体动力粘度、未知冷核物理半径与径向速度梯度建立局部耗散率密度函数，通过空间体积积分计算出流体剪切摩擦产生的粘滞耗散生热扰动功率；

7、联立粘滞耗散生热扰动功率、动态极化与欧姆综合串联内阻及最大允许瞬态极限升温速率阈值构建能量平衡代数环，逆向推导出最大允许物理极限电流指令并执行非负保护截断；

8、将最大允许物理极限电流指令映射为机械扭矩安全上限指令进行限流执行，并依据最大瞬态激波压力增量物理阈值计算最大允许角加速度以平滑控制电子水泵。

9、优选地，所述获取充放电总电流以及液冷管网进出口压力降与总容积流量原始数据之前，执行强制静默校准机制，具体操作为：

10、在液冷主水泵尚未收到启动指令静默时间窗口内，对于压差传感器在极度严寒状态下可能因金属膜片收缩应力改变出现零点漂移问题，微处理器强制读取压差传感器静态残余数值序列求取均值，并将均值写入非易失性存储器作为零点偏置补偿量，后续动态运行过程中所有采集得到压力降原始数据均无条件减去零点偏置补偿量以还原真实流动压力降。

11、优选地，所述进行时间戳对齐与噪声剥离过程采用带有随动平滑系数的一阶惯性自适应抗混叠滤波算法，随动平滑系数依据如下指数衰减物理模型实时运算求得：；

12、其中，表示当前离散时间步长生成随动平滑系数；表示当前时刻截获包含环境噪声原始观测值；表示上一离散时刻产生状态估计历史值；表示系统配置遗忘因子标量；表示预设物理通道具备标定基准噪声方差；

13、在每个计算周期内通过评估当前时刻截获包含环境噪声原始观测值与上一离散时刻产生状态估计历史值之间具备残差绝对值，在数字域建立硬性隔墙阻断毛刺信号对控制系统污染，反之当数据方差回归平稳物理变动范围时，自适应减小随动平滑系数重新增加当前新鲜观测数据权重。

14、优选地，所述建立包含滑移层与高粘滞冷核区的流体动量降维求解架构依赖如下离散空间切分规则执行：

15、为了适配车载边缘控制器有限算力避免控制系统看门狗定时器因算力过载频繁复位重启，微处理器将管内流体空间强制离散划分为从圆心延伸至未知冷核物理半径覆盖范围对应高粘滞冷核区，以及紧贴管壁延伸至未知冷核物理半径对应高粘滞滑移层区；

16、强制设定高粘滞冷核区内部任何径向位置具备流体内部速度梯度绝对等于零，同时设定高粘滞滑移层区内流速从冷核界面处平动速度急剧衰减至管壁处绝对零速度满足流体力学无滑移物理边界条件。

17、优选地，所述还包括：

18、微处理器调用内部牛顿-拉夫逊迭代寻优算法执行质量守恒残差收敛计算，微处理器向未知冷核物理半径赋予趋近于管道物理内半径初始安全猜测值进行迭代，利用残差对未知冷核物理半径偏导数方向梯度快速调整下一次迭代值，并设定最大迭代次数限制，若在规定算力周期内方程两侧残差未能收敛至允许微小误差带内，微处理器触发异常处理逻辑并暂时冻结当前状态更新以延用上一周期安全物理尺寸。

19、优选地，所述计算出流体剪切摩擦产生的粘滞耗散生热扰动功率需在满足非线性量级翻转触发判别矩阵条件下启动，具体启动条件为：

20、仅当系统监测得到环境基准温度低于极寒流体动力黏度突变阈值，且同步监测得到电池实时放电倍率高于电芯大倍率生热阈值形成非线性交汇区间时，由于巨大电化学热量仅能加热极薄滑移层流体而中心高粘滞冷核坚如磐石，使得液冷水泵持续输出机械功直接转化为系统内部热能，此时微处理器才激活局部耗散率密度函数进行深度积分运算提取寄生热源数值。

21、优选地，所述逆向推导出最大允许物理极限电流指令依赖如下能量边界推导公式进行：

22、；

23、其中，表示最大允许物理极限电流指令；表示复合节点包含等效综合热质量；表示复合节点材料呈现等效综合比热容；表示最大允许瞬态极限升温速率阈值；表示粘滞耗散生热扰动功率；表示真实有效表面对流散热功率估算值；表示动态极化与欧姆综合串联内阻；

24、利用上述能量边界推导公式在任何物理温度传感器探测到真实温度飙升之前抢在电池庞大热惯性迟滞发生作用之前，提前预判热力学恶化必然趋势并直接跨域干预电池管理系统底层电气安全边界。

25、优选地，所述执行非负保护截断具体操作为：

26、在执行开平方根机器指令之前，针对能量边界推导公式内进行极性校验，当管内高粘层流态急剧恶化导致粘滞耗散生热扰动功率呈现爆炸式剧增使得分子部分易被巨大减数拖拽跌破零点时，一旦判定根号内分子项小于或等于零，直接绕过根号运算，强制将最大允许物理极限电流指令赋值为绝对零安培数值，无条件即刻物理切断电芯内部所有焦耳发热电流。

27、优选地，所述依据最大瞬态激波压力增量物理阈值计算最大允许角加速度依赖如下建立在动量受力分析基础上推导得到物理约束公式进行：

28、；

29、其中，表示电子水泵转子允许执行最大允许角加速度；表示管路部件容许承受最大瞬态激波压力增量物理阈值；表示产生水流喷射效应具备关键流道横截面积；表示真实流体密度；表示极易发生水柱撞击部分涉及特征物理管段长度；表示液冷水泵自带理论流量转速容积映射常数；

30、在每个控制步长内计算并积分物理约束公式生成非线性转速爬升控制曲线，引导巨量流体质量平稳加速确保系统安全跨越由流变学突变带来流体力学物理冲击边界防止电子水泵内部陶瓷机械密封件受冲击碎裂失效。

31、优选地，所述平滑控制电子水泵过程包含低频微脉冲探伤与随动模式，由水泵驱动模块发出预设频率低占空比电信号，使得液冷泵叶轮在极低转速下产生不足以引发任何破坏性粘滞剪切摩擦生热微小周期性压力波动，在线不间断探测并计算管网瞬态流体阻抗，同时微处理器依据如下复合布尔逻辑判别式判断是否满足流态解冻解除条件：

32、；

33、其中，表示流态解冻解除条件触发标识；表示未知冷核物理半径；表示管道物理内半径；表示预先设定安全冷核占比极小值边界；表示粘滞耗散生热扰动功率；表示容忍基准耗散功率噪声基准线。

34、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

35、1、本发明通过构建包含滑移层与高粘滞冷核区的流体动量降维求解架构，能够在极寒工况下较为精准地解析管内冷核形态与粘滞耗散寄生热源，在一定程度上突破传统温度传感器依赖热传导的反馈迟滞局限；基于流体与电化学耦合的能量平衡代数环，可在温升趋势显现前逆向推导电流安全边界，实现从被动温控到主动热安全约束的模式转变，有助于提升大倍率充放电场景下的热安全裕度。

36、2、本发明通过非线性转速爬升曲线实现电子水泵的平滑调速，能够抑制高粘滞流体加速过程中的水柱撞击与管路压力冲击，降低对水泵机械密封等精密部件的损伤风险，有助于延长液冷系统整体服役周期；搭配低频微脉冲探伤模式，可在线监测流态解冻进程并自适应切换控制策略，实现从极寒到常温全工况的流态自适应匹配。